微生物的生長(zhǎng)繁殖與生存因子

第五章

微生物的生長(zhǎng)繁殖與生存因子1第一節(jié)微生物的生長(zhǎng)繁殖2微生物在適宜的環(huán)境條件下，不斷吸收營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)，進(jìn)行新陳代謝。如果同化作用大于異化作用，則表現(xiàn)為微生物個(gè)體生長(zhǎng)，到一定階段開始分裂，微生物個(gè)體數(shù)量增多，表現(xiàn)為群體生長(zhǎng)。微生物生長(zhǎng)通常是指群體的增長(zhǎng)。3菌名培養(yǎng)基培養(yǎng)溫度℃代時(shí)minE.coli（大腸桿菌）肉湯3717E.coli牛奶3712.5Enterobacteraerogenes（產(chǎn)氣腸細(xì)菌）肉湯或牛奶3716~18E.aerogenes

組合3729~44B.Cereus（蠟狀芽孢桿菌）肉湯3018B.thermophilus（嗜熱芽孢桿菌）肉湯5518.3Lactobacillusacidophilus（嗜酸乳桿菌）牛奶3766~87Streptococcuslactis（乳酸鏈球菌）牛奶3726S.lactis乳糖肉湯3748Salmonellatyphi（傷寒沙門氏菌）肉湯3723.5Azotobacterchroococcum（褐球固氮菌）葡萄糖25344Mycobacteriumtuberculosis組合37792Nitrobacteragilis（活躍硝化桿菌）組合2712004一、微生物生長(zhǎng)量測(cè)定方法（一）測(cè)定微生物總數(shù)直接測(cè)定是常用的微生物生長(zhǎng)測(cè)定方法，它借助顯微鏡直接觀察計(jì)數(shù)，其優(yōu)點(diǎn)是測(cè)定過(guò)程快速，缺點(diǎn)是不能區(qū)分微生物的死活。5計(jì)數(shù)器直接計(jì)數(shù)電子計(jì)數(shù)器計(jì)數(shù)染色涂片計(jì)數(shù)比濁法6

1．計(jì)數(shù)器測(cè)定法將菌液滴在血球計(jì)數(shù)板0.1ml

的計(jì)數(shù)格中，細(xì)菌被固定染色后，在顯微鏡下選擇數(shù)出若干小格中的細(xì)菌數(shù)目，（一般數(shù)125個(gè)小格），根據(jù)比例關(guān)系折算出單位體積菌液中細(xì)菌的數(shù)量。7如125個(gè)小格中有90個(gè)細(xì)菌則(90÷125)÷0.0025=288個(gè)/ml。這種方法只能測(cè)定個(gè)體較大微生物，個(gè)體若太小，則由于每一小格中細(xì)菌層層疊加，相互遮擋，難以準(zhǔn)確計(jì)數(shù)。93.涂片染色法將已知體積(0.01ml)的待測(cè)樣品，均勻地涂布在載玻片的已知面積內(nèi)(1cm2)，經(jīng)固定染色后，在顯微鏡下選擇若干個(gè)視野計(jì)算細(xì)胞數(shù)量，每個(gè)視野的直徑和面積、對(duì)應(yīng)的微生物體積用目鏡測(cè)微尺測(cè)出，結(jié)合視野中的微生物數(shù)量從而推算0.01ml樣品的微生物數(shù)量。10

涂片染色法4．比濁計(jì)數(shù)法測(cè)定懸浮細(xì)胞的快速方法。其原理是：?jiǎn)渭?xì)胞微生物的懸液與濁度成正比，與光密度（OD）成反比?？捎梅止夤舛扔?jì)測(cè)定細(xì)菌懸液的光密度或透光度；也可以用濁度計(jì)測(cè)菌懸液的濁度。將未知細(xì)胞數(shù)的菌懸液和已知細(xì)胞數(shù)的菌懸液相比，可求出未知菌懸液所含的細(xì)胞數(shù)。12

（1）制標(biāo)準(zhǔn)曲線（2）測(cè)定菌液濁度，查表得出細(xì)菌數(shù)量14（二）測(cè)定活細(xì)菌數(shù)間接計(jì)數(shù)法又稱活菌計(jì)數(shù)法，通過(guò)測(cè)定樣品中活細(xì)菌數(shù)量來(lái)間接地表示細(xì)菌含量。優(yōu)點(diǎn)是只計(jì)數(shù)樣品中的活細(xì)菌數(shù)目，缺點(diǎn)是測(cè)定所需時(shí)間較長(zhǎng)，手續(xù)繁瑣。151.平板計(jì)數(shù)法將待測(cè)細(xì)菌樣品先作10倍梯度稀釋，然后取相應(yīng)稀釋度的樣品涂布于固體平板培養(yǎng)基上，或與未經(jīng)融化的固體培養(yǎng)基混合、搖勻，培養(yǎng)一定時(shí)間后觀察并計(jì)數(shù)生長(zhǎng)的菌數(shù)，最終根據(jù)細(xì)菌數(shù)和取樣量計(jì)算出細(xì)菌濃度。1617一般計(jì)數(shù)平板的細(xì)菌生長(zhǎng)菌落數(shù)以30~300個(gè)為宜。細(xì)菌數(shù)量=數(shù)出的菌落數(shù)/稀釋度例如：10-5稀釋度時(shí)菌落數(shù)為100個(gè)，則細(xì)菌數(shù)量=100/10-5=107個(gè)/mL平板計(jì)數(shù)法是采用最廣的一種活菌計(jì)數(shù)法。182.稀釋培養(yǎng)計(jì)數(shù)（MPN法）液體計(jì)數(shù)法是根據(jù)統(tǒng)計(jì)學(xué)原理設(shè)計(jì)的一種方法。先將待測(cè)菌液作10倍梯度稀釋，然后取相應(yīng)稀釋度樣品分別接種到3管或5管一組液體培養(yǎng)基中，培養(yǎng)一定時(shí)間后，觀察各管及各組中細(xì)菌是否生長(zhǎng)、記錄結(jié)果，再查與之匹配的統(tǒng)計(jì)表，算出細(xì)菌的最終含量。也稱最可能數(shù)法或MPN法。19測(cè)定硫酸鹽還原菌的數(shù)量用于硝化細(xì)菌、產(chǎn)甲烷菌、鐵細(xì)菌和硫酸鹽還原菌計(jì)數(shù)硫酸鹽還原菌是嚴(yán)格厭氧菌，代謝過(guò)程形成硫化氫，硫化氫與鐵生成黑色硫化亞鐵沉淀，在顯微鏡下這些沉淀很難與細(xì)菌區(qū)分；由于它是厭氧菌，不能在空氣狀態(tài)下生長(zhǎng)，因此平板培養(yǎng)計(jì)數(shù)也無(wú)法使用，對(duì)這類菌可利用其生長(zhǎng)時(shí)產(chǎn)生的硫化亞鐵黑色特征進(jìn)行液體培養(yǎng)，按MPN法進(jìn)行計(jì)數(shù)。20（1）10倍梯度稀釋(3)統(tǒng)計(jì)、查表、計(jì)算

①統(tǒng)計(jì)確定數(shù)量指標(biāo)取生長(zhǎng)管數(shù)最多且稀釋度最高管中生長(zhǎng)的管數(shù)，為數(shù)量指標(biāo)的第一位數(shù)字，后面兩個(gè)稀釋度的生長(zhǎng)管數(shù)為后兩位數(shù)，就上例情況而言，3個(gè)重復(fù)生長(zhǎng)的10-3和10-4兩個(gè)稀釋度，但兩者中高稀釋度的是10-4，其生長(zhǎng)管數(shù)“3”為數(shù)量指標(biāo)的第一位數(shù)字；第二和第三位數(shù)則為2和0。因此所得的數(shù)量指標(biāo)為“320”。②查表所查的統(tǒng)計(jì)表是通過(guò)其他精確的計(jì)數(shù)方法，確定的各種數(shù)量指標(biāo)時(shí)細(xì)菌數(shù)量可能的最大值，在確定了數(shù)量指標(biāo)后，可從MPN三管法統(tǒng)計(jì)表查相應(yīng)的細(xì)菌最大可能數(shù)量。23MPN三管法測(cè)數(shù)統(tǒng)計(jì)表上面例子中數(shù)量指標(biāo)“320”對(duì)應(yīng)的細(xì)菌最大可能數(shù)為9.5x1043.過(guò)濾計(jì)數(shù)法對(duì)于某些細(xì)菌含量較低的樣品，可采用薄膜計(jì)數(shù)法。將待測(cè)樣品通過(guò)帶有許多小孔但又不讓細(xì)菌透過(guò)的微孔濾膜，藉助膜的作用將細(xì)菌濃縮，再將膜放于固體培養(yǎng)基表面培養(yǎng)，然后類似于平板計(jì)數(shù)那樣計(jì)算結(jié)果。要求樣品中不得含有過(guò)多的懸浮性固體或小顆粒。2526(三)計(jì)算生長(zhǎng)量細(xì)菌細(xì)胞盡管很微小，但是仍然具有一定的體積和重量，在細(xì)菌生長(zhǎng)過(guò)程中，測(cè)定單位體積液體中細(xì)菌群體重量變化直接表示細(xì)菌生長(zhǎng)數(shù)量的方法稱為重量法。271.測(cè)定細(xì)胞干重法測(cè)定干重時(shí)，先將細(xì)菌分離，再烘干稱量。分離可采用離心法或過(guò)濾法。取已經(jīng)培養(yǎng)一段時(shí)間的待測(cè)樣品，用離心機(jī)收集生長(zhǎng)后的細(xì)菌細(xì)胞，或用濾紙、濾膜過(guò)濾截取生長(zhǎng)后的細(xì)菌細(xì)胞，然后在105~110℃下進(jìn)行干燥，稱取干燥后重量，以此代表細(xì)菌生長(zhǎng)量。28水處理工程設(shè)施中的細(xì)菌生長(zhǎng)量通常采用這種細(xì)胞干重測(cè)定法。這種方法實(shí)際上測(cè)得的是水中懸浮物重量，如果水中非細(xì)菌類的懸浮物很多的話，勢(shì)必會(huì)嚴(yán)重干擾細(xì)菌計(jì)數(shù)的結(jié)果。292.細(xì)胞含N量法大多數(shù)生物蛋白質(zhì)氮含量較穩(wěn)定，一般為蛋白質(zhì)干重15％~16％，平均為16％。

水樣中菌體蛋白質(zhì)-N含量、單個(gè)細(xì)菌中蛋白質(zhì)含量(10-15~10-11)g/細(xì)胞×(10～18％)

細(xì)菌的數(shù)目=菌體蛋白質(zhì)-N

÷16%÷單個(gè)細(xì)胞的蛋白質(zhì)含量30凱氏定氮法Kjeldahldetermination定義：測(cè)定化合物或混合物中總氮量的一種方法。即在有催化劑的條件下，用濃硫酸消化樣品將有機(jī)氮都轉(zhuǎn)變成無(wú)機(jī)銨鹽，然后在堿性條件下將銨鹽轉(zhuǎn)化為氨，隨水蒸氣餾出并為過(guò)量的酸液吸收，再以標(biāo)準(zhǔn)堿滴定，就可計(jì)算出樣品中的氮量。由于蛋白質(zhì)含氮量比較恒定，可由其氮量計(jì)算蛋白質(zhì)含量，故此法是經(jīng)典的蛋白質(zhì)定量方法。

凱氏氮3132333435363.DNA含量法同種細(xì)菌的DNA含量一致，可通過(guò)測(cè)定DNA的含量來(lái)表示細(xì)菌的生長(zhǎng)量。少量純細(xì)菌培養(yǎng)時(shí)細(xì)菌數(shù)量的測(cè)定。精確性非常高，對(duì)樣品純度以及儀器和人員的要求較高。37提問(wèn)：當(dāng)你需要測(cè)定某水樣中細(xì)菌數(shù)量時(shí)，你該如何選擇方法？視要求、水樣菌量、測(cè)試條件等等靈活選取38二、研究微生物生長(zhǎng)的方法微生物群體作為研究對(duì)象，來(lái)研究它們生長(zhǎng)，大體上可以分為兩種情況，一種是間歇式培養(yǎng)（分批式培養(yǎng)），另一種是連續(xù)式培養(yǎng)。一般通過(guò)測(cè)定細(xì)菌重量或數(shù)量隨培養(yǎng)時(shí)間延續(xù)的曲線關(guān)系來(lái)考察細(xì)菌的生長(zhǎng)特性。39（一）分批培養(yǎng)和生長(zhǎng)曲線

將少量單細(xì)胞微生物接種于一定量的液體培養(yǎng)基內(nèi)，在適宜的條件下培養(yǎng),并定時(shí)取樣測(cè)定活微生物數(shù)目的變化，叫做間歇培養(yǎng)（分批培養(yǎng)）。用坐標(biāo)法作圖,以時(shí)間為橫坐標(biāo),以單細(xì)胞微生物數(shù)量的對(duì)數(shù)為縱坐標(biāo),可以繪出一條有規(guī)律的曲線,稱為生長(zhǎng)曲線。40生長(zhǎng)曲線

穩(wěn)定期

衰老期

細(xì)胞數(shù)目的對(duì)數(shù)值

0時(shí)間t微生物的數(shù)量很大，都是10的n次方，取對(duì)數(shù)作圖時(shí)方便?？偧?xì)胞數(shù)活細(xì)胞數(shù)提問(wèn)：為什么微生物數(shù)目用對(duì)數(shù)值作圖？

緩

慢

期對(duì)數(shù)期41（1）停滯期當(dāng)細(xì)菌被接種到新鮮培養(yǎng)基中，開始一段時(shí)間內(nèi)，通常不立即進(jìn)行細(xì)胞分裂、增殖，生長(zhǎng)速率近于零，細(xì)胞數(shù)目幾乎保持不變，甚至稍有減少，這段時(shí)間被稱為停滯期。特征代謝活躍，體積增大，從介質(zhì)中快速吸收各種營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)，大量合成細(xì)胞分裂所需的酶類、ATP和其他細(xì)胞成分，為細(xì)胞分裂作準(zhǔn)備。42應(yīng)用在實(shí)際工作中如接種菌種以啟動(dòng)新的水處理設(shè)施，投加新鮮污泥時(shí)，接種的細(xì)菌不習(xí)慣于新環(huán)境，會(huì)出現(xiàn)或長(zhǎng)或短的停滯期，停滯期的出現(xiàn)會(huì)增加操作時(shí)間，降低工作效率?？梢酝ㄟ^(guò)增加接種量、采用最適種齡、選用繁殖速率快的菌種以及盡量保持接種前后所處的培養(yǎng)介質(zhì)和條件一致等方法來(lái)縮短或消除停滯期。43（2）對(duì)數(shù)期一旦細(xì)菌細(xì)胞的生理修復(fù)或調(diào)整完成，停滯期即告結(jié)束，細(xì)胞開始進(jìn)入快速分裂階段。這一時(shí)期細(xì)胞數(shù)目的增加以2n級(jí)數(shù)進(jìn)行，細(xì)菌的數(shù)目X的增長(zhǎng)率只與細(xì)菌的初始數(shù)量有關(guān)。44①特點(diǎn)對(duì)數(shù)期的細(xì)胞分裂速度最快、繁殖一代的時(shí)間最短、代謝活動(dòng)旺盛、對(duì)環(huán)境變化敏感，并且細(xì)胞內(nèi)的核糖體等組分也像細(xì)胞數(shù)目一樣以同樣的對(duì)數(shù)生長(zhǎng)速率增加，細(xì)胞合成核糖體以及蛋白質(zhì)越多，其生長(zhǎng)速率也越快。45②細(xì)菌代時(shí)的計(jì)算細(xì)菌的代時(shí)即世代時(shí)間，或稱倍增時(shí)間是指細(xì)菌繁殖一代即個(gè)體數(shù)目增加一倍的時(shí)間。細(xì)菌代時(shí)的測(cè)定必須以對(duì)數(shù)期的生長(zhǎng)細(xì)胞作為對(duì)象。46在對(duì)數(shù)期分別測(cè)定t0時(shí)刻與t時(shí)間細(xì)菌的數(shù)量X0與X，基于細(xì)菌的二分裂生長(zhǎng)。

t0t1→2→22→23（（22）×2）→24→25…

…2nX0→……X0·24→……X0·2n(n=1、2、3…)Xn是細(xì)菌的代數(shù)

47（3）靜止期如果對(duì)數(shù)期的細(xì)胞分裂不受節(jié)制的連續(xù)進(jìn)行，理論上一個(gè)代時(shí)為20min。重10-12g的細(xì)菌，經(jīng)過(guò)48h的對(duì)數(shù)生長(zhǎng)之后，其群體重量可達(dá)到地球重量的4000倍。在一個(gè)封閉的系統(tǒng)中，細(xì)菌的對(duì)數(shù)生長(zhǎng)只能維持一個(gè)短暫的時(shí)期，最終生長(zhǎng)將會(huì)降低，代時(shí)延長(zhǎng)，細(xì)胞活力減退。此時(shí)新生的細(xì)胞數(shù)目與死亡的細(xì)胞數(shù)目相等，總菌數(shù)達(dá)到最大值，活菌數(shù)保持恒定。48特征靜止期細(xì)胞從生理上的年輕轉(zhuǎn)化為衰老，表現(xiàn)為細(xì)菌的代謝活力鈍化，細(xì)胞含有較少的核糖體，RNA和蛋白質(zhì)合成緩慢，mRNA的水平低下，因此細(xì)胞的生長(zhǎng)變得不平衡，細(xì)胞的形狀有的也發(fā)生改變。因不能維持細(xì)胞壁的合成與修復(fù)，細(xì)胞的染色特點(diǎn)也發(fā)生變化，如G+轉(zhuǎn)變?yōu)镚-。49（4）衰亡期處于靜止期的細(xì)菌繼續(xù)培養(yǎng)，細(xì)胞的死亡率將逐漸增加，最終群體中活的細(xì)胞數(shù)目將以對(duì)數(shù)速率急劇下降，此階段就被稱為衰亡期。50特點(diǎn)衰亡期細(xì)胞的總數(shù)雖然鏡檢直接計(jì)數(shù)可能會(huì)保持不變，但間接計(jì)數(shù)檢測(cè)到的細(xì)胞數(shù)目卻在減少（?），同時(shí)伴隨著細(xì)胞的裂解或自溶可釋放出一些代謝產(chǎn)物，如氨基酸、轉(zhuǎn)化酶或抗生素等。51衰亡期的長(zhǎng)短與對(duì)數(shù)生長(zhǎng)期一樣在不同微生物中變化是很大的，主要與菌種的遺傳特性有關(guān)。通過(guò)補(bǔ)充營(yíng)養(yǎng)和能源，以及中和環(huán)境毒性，可以減緩死亡期的細(xì)胞死亡速率，延長(zhǎng)細(xì)菌培養(yǎng)物的存活時(shí)間。52（二）連續(xù)培養(yǎng)連續(xù)培養(yǎng)與間歇培養(yǎng)不同，它的特點(diǎn)是一方面連續(xù)進(jìn)料，另一方面又連續(xù)出料。分為兩種：恒濁連續(xù)培養(yǎng)和恒化連續(xù)培養(yǎng)。53（1）恒濁連續(xù)培養(yǎng)

一種使培養(yǎng)液中細(xì)菌的濃度恒定，以濁度為控制指標(biāo)的培養(yǎng)方式。培養(yǎng)基提供足夠量的營(yíng)養(yǎng)元素，細(xì)菌保持最大速率生長(zhǎng)。通過(guò)控制進(jìn)料流速使裝置內(nèi)細(xì)菌濁度保持一定，保持理論上的對(duì)數(shù)生長(zhǎng)期，可獲得大量菌體或與菌體代謝相平衡的代謝產(chǎn)物。這種方式往往用于細(xì)菌的生理生化研究。54（2）恒化連續(xù)培養(yǎng)

新鮮培養(yǎng)基以恒定的流速流入，與培養(yǎng)器內(nèi)的培養(yǎng)基瞬間混合，培養(yǎng)器內(nèi)的培養(yǎng)基繼而也以相同的流速恒定流出，進(jìn)水組分及反應(yīng)器中營(yíng)養(yǎng)物濃度基本不變，因而這種細(xì)菌培養(yǎng)稱為恒化連續(xù)培養(yǎng)。污水處理工藝中，除SBR外，其余均采用恒化連續(xù)培養(yǎng)。555657第五章

微生物的生長(zhǎng)繁殖與生存因子第二節(jié)微生物的生存因子58一.溫度(一)微生物生長(zhǎng)的溫度范圍溫度是微生物的重要生存因子。在適宜的溫度范圍內(nèi)，溫度每提高10℃,酶促反應(yīng)速率提高1~2倍。每種微生物都有一定的溫度生長(zhǎng)范圍，不同的微生物要求的最高、最低、最適生長(zhǎng)溫度不同。59適宜溫度為什么會(huì)存在適宜溫度？酶的活性60不同細(xì)菌的生長(zhǎng)適宜溫度根據(jù)微生物生長(zhǎng)溫度范圍和最適溫度，通常把微生物分成嗜冷菌、嗜中溫菌、嗜熱菌及嗜超熱菌。廢水中的細(xì)菌一般都是嗜中溫菌，最適溫度多在30℃左右，嗜冷菌和嗜熱菌占少數(shù)。

嗜熱菌最適50-60℃,在堆肥、溫泉中存在。在地中海發(fā)現(xiàn)一屬嗜超熱菌，叫火球菌屬，最適生長(zhǎng)溫度高達(dá)105℃。63嗜中溫微生物自然界中絕大多數(shù)是如此。64嗜冷菌最適生長(zhǎng)溫度5-10℃，如熒光極毛桿菌可在-4℃生長(zhǎng).65耶爾森氏菌在0-4℃環(huán)境中生長(zhǎng)，廣泛存在于各種動(dòng)物體內(nèi)，以及蔬菜、水果等食品上。熟食品存放在冰箱中不能超過(guò)3天；如小孩吃吞感染食品后，則腸胃不舒服，脹鼓，無(wú)胃口。66(二)溫度對(duì)微生物生長(zhǎng)影響1.升高溫度，細(xì)胞中生化反應(yīng)速率加快：每升高10℃，生化反應(yīng)速度增加一倍。2.溫度過(guò)高，細(xì)胞蛋白質(zhì)、核酸可遭破壞。3.降溫可延緩微生物的生命活動(dòng)。在適宜的溫度界限以外，過(guò)高過(guò)低的溫度均對(duì)微生物有影響。671.高溫滅菌法超過(guò)微生物最高生長(zhǎng)溫度可將微生物殺死，可用來(lái)滅菌.高溫滅菌原因：1）蛋白質(zhì)、核酸變性2）細(xì)胞膜溶解

細(xì)胞膜中的脂類在高溫作用下溶解.A火焰滅菌（灼燒滅菌）：將工具在酒精火焰上滅菌；B干熱滅菌：在干燥箱中利用熱空氣來(lái)滅菌；

干熱滅菌使用溫度：160-180℃，常用170℃，含水物品不能利用此法。(三)利用溫度的滅菌方法682.濕熱滅菌濕熱滅菌使用溫度:100-130℃,常用121℃，含水物品常利用此法。在同樣溫度下濕熱滅菌效果要比干熱滅菌效率要求，其原因是:1.菌體蛋白質(zhì)吸收熱水分凝固比干熱凝固容易;2.濕熱比干熱傳導(dǎo)快，穿透力強(qiáng)，能迅速提高物體內(nèi)部溫度。3.蒸汽與物品接觸，凝結(jié)成水,放出潛能,能迅速提高溫度,加速微生物死亡。蒸汽滅菌鍋69A高壓蒸汽滅菌法：121℃常用30′B常壓蒸汽滅菌法：100℃常6-8hrsC煮沸消毒法：100℃15′可殺死所有營(yíng)養(yǎng)細(xì)胞，部分芽孢。703.間歇滅菌法用100℃15-30′→28-37℃,12-24hrs(使殘留的芽孢萌發(fā)或營(yíng)養(yǎng)細(xì)胞再被殺死)→100℃（15-30′）→可以反復(fù)2-3次。適用于不耐熱藥品、營(yíng)養(yǎng)物、特殊培養(yǎng)基等。714.巴氏消毒法（低溫消毒法）牛奶、酒等在高溫下營(yíng)養(yǎng)和風(fēng)味容易受破壞，利用較低溫度既可殺死病菌又能保持這些營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)風(fēng)味不變。巴氏消毒使用溫度：A:62-65℃20-30′

B:72℃10′（少用）超高溫巴氏消毒法：130℃2″牛奶65℃30′、71℃15′（迅速冷卻到00C即可飲用）721.低于冰點(diǎn)的溫度能殺死微生物原因：A、細(xì)胞體內(nèi)水分轉(zhuǎn)變成冰晶，引起細(xì)胞明顯脫水；B、冰晶對(duì)細(xì)胞結(jié)構(gòu)尤其是細(xì)胞質(zhì)膜的物理?yè)p傷。采用快速冷凍或細(xì)胞懸液中加入保護(hù)劑，可以減少冰凍對(duì)細(xì)胞的損害。由于低溫菌的活動(dòng)，常導(dǎo)致食物變質(zhì)。溫度愈低腐敗愈慢。(四)低溫對(duì)微生物的影響732.低溫可延緩微生物的生理活動(dòng)

（低溫保藏微生物）低溫下微生物生存原理A、在低溫下酶仍起作用B、低溫微生物質(zhì)膜中不飽和脂肪含量高處于低溫下大部分微生物代謝活動(dòng)降低，生長(zhǎng)略有停滯，但仍能存活，一旦遇到合適生長(zhǎng)溫度就可以生長(zhǎng)繁殖，并常在4-7℃冰箱中保存。74嗜中溫菌（耐冷喜溫）一般在5℃以下處于休眠狀態(tài)，因此通常實(shí)驗(yàn)室用冰箱的4℃冷藏溫度保藏細(xì)菌。或甘油、石蠟冷凍保存菌種75低溫下冷藏的食物變質(zhì)

—嗜冷細(xì)菌（或霉菌）的最適宜溫度在5～15℃之間。

提問(wèn)：嗜冷細(xì)菌有什么環(huán)保用途？北方冬季的污水處理764.超低溫保藏的微生物原理A.快速冰凍形成的冰晶體小，故對(duì)細(xì)胞損害小B.超低溫保藏的微生物往往使用了防凍保護(hù)劑（如甘油），可以降低脫水的有害作用。如大多數(shù)微生物在10%甘油等防凍劑中，保存在-96℃左右的液N內(nèi)，超低溫可保藏多年甚至于百年。77二．pH影響微生物生長(zhǎng)的一個(gè)重要因素1.引起細(xì)胞膜電荷的變化，從而影響了微生物對(duì)營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)的吸收。2.影響代謝過(guò)程中酶的活性。3.改變生長(zhǎng)環(huán)境中營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)的可給性,以及有害物質(zhì)毒性。78每一種微生物都有其最適pH和一定pH范圍，在最適pH內(nèi)酶活性最高。霉菌，酵母菌生長(zhǎng)適宜范圍中性偏酸；放線菌，細(xì)菌生長(zhǎng)適宜中性或中性偏堿。含酸多的食品能抑制微生物生長(zhǎng)繁殖,殺菌時(shí)間可適當(dāng)縮短。在食品工業(yè)中，常用酸來(lái)作食品防腐劑。79不同微生物的對(duì)pH忍受能力有很大差異有些專性嗜酸微生物能在pH1~5環(huán)境中生長(zhǎng)，在中性環(huán)境下，其細(xì)胞膜會(huì)分解而死亡，此類菌叫專性嗜酸菌；80三、氧化還原電位（ORP)提問(wèn)：什么是氧化還原電位？——某物質(zhì)與氫電極構(gòu)成原電池時(shí)的電壓高低——是物質(zhì)氧化性強(qiáng)弱的標(biāo)志。提問(wèn)：pH7.0,30℃條件下飽和Fe3+溶液中測(cè)得的電壓值為＋0.771,該值代表Fe3+/Fe2+

的氧化還原電位為+0.77181影響水樣氧化還原電位的因素氧化性物質(zhì)（主要是氧氣濃度）與還原性物質(zhì)（有機(jī)物、H2S等）的含量.82好氧活性污泥法控制在＋200～＋600mV是正常的過(guò)低過(guò)高如何調(diào)節(jié)？改變曝氣力度厭氧污泥消化系統(tǒng)氧化還原電位應(yīng)控制在在-100～-200mV過(guò)高，將不利于厭氧細(xì)菌的生長(zhǎng)，應(yīng)改進(jìn)工藝降低水中溶解氧量。應(yīng)用83四.溶解氧根據(jù)微生物與分子氧的關(guān)系，將微生物分為好氧微生物、厭氧微生物和兼性厭氧微生物。84在微生物世界中，絕大多數(shù)種類都是好氧微生物或兼性厭氧微生物。厭氧微生物的種類相對(duì)較少。

85五、干燥細(xì)菌基本上是生活在水中的生物。干燥使菌體內(nèi)蛋白質(zhì)變性，引起代謝活動(dòng)停止，影響微生物的活性以至生命力。環(huán)境中過(guò)于干燥細(xì)菌如何生存？（在不受熱和其它外界因素干擾下）干燥細(xì)胞將處于長(zhǎng)期休眠狀態(tài)細(xì)菌的芽孢、藻類和真菌的孢子及原生動(dòng)物的胞囊都比營(yíng)養(yǎng)細(xì)胞抗干燥。用干燥法防止食物腐?。?xì)菌滋生）如方便面、干果、肉干、葡萄干等。用干燥法來(lái)保存細(xì)菌，如將細(xì)菌放置在干燥的沙土中可以長(zhǎng)期保存。一旦提供潮氣則會(huì)很快復(fù)活。8610%NaClNaCl半透性——水分子自由通過(guò)，其余分子擴(kuò)散速度受限六．滲透壓

———是不同溶液被半透膜隔離開時(shí)，由于膜半透性及兩側(cè)水分子濃度差異形成的水壓。有半透膜左水分子凈通量＞0右側(cè)液位↑，直至平衡沒(méi)有半透膜——液位不變，鹽擴(kuò)散V＝水?dāng)U散V

87衡量方法：通常以一定濃度溶液與純水間形成的滲透壓作為該溶液的滲透壓

提問(wèn)：水將從

滲透壓一方流向

滲透壓的一方？低、高滲透壓可影響細(xì)菌生存：1.相同滲透壓溶液中細(xì)菌細(xì)胞內(nèi)水含量穩(wěn)定，細(xì)菌生活得最好。等滲透壓溶液-0.85％的食鹽(NaCl)溶液（生理鹽水）。常作為進(jìn)行細(xì)菌稀釋分離的稀釋液。882.高滲透壓溶液中提問(wèn)：哪些是高滲透壓溶液？細(xì)菌會(huì)發(fā)生什么現(xiàn)象？濃溶液；質(zhì)壁分離—防腐（細(xì)菌滋生）如用5～30%的鹽水腌咸菜、咸魚，用60～80%的糖溶液做蜜餞等?！Ｑ髮?duì)各種病原菌（淡水菌）的殺滅—高含鹽廢水（如油田采出水）難于生物處理的原因

提問(wèn)：如何解決？沖?。桓咝Ъ?xì)菌的篩選；細(xì)菌基因改造。893.低滲透壓溶液提問(wèn)：細(xì)菌于其中會(huì)如何？如純水外界大量水流入細(xì)菌細(xì)胞內(nèi)，細(xì)胞膨脹，甚至破裂。綜合以上幾點(diǎn)，在微生物實(shí)驗(yàn)室中稀釋菌液，應(yīng)該用生理鹽水（0.85%）工業(yè)廢水生物處理時(shí)一般不考慮滲透壓?jiǎn)栴}，是否需要考慮有待態(tài)實(shí)踐中解決。90七.光線1.可見光2.紫外光(UV)3.電離輻射4.超聲波911.可見光：波長(zhǎng)380～760nm電磁波強(qiáng)的可見光和連續(xù)長(zhǎng)時(shí)間可見光照射可以殺死微生物.原因：光氧化作用：光線被細(xì)胞內(nèi)的色素吸收，在有氧條件下使一些酶和其他敏感部分失活，而殺死微生物，如果無(wú)O2存在，則對(duì)微生物沒(méi)有損害作用。922.紫外光(UV)波長(zhǎng)200-300nm紫外光都有殺菌效能，一般細(xì)菌在紫外線下照射5min即能被殺死，芽孢則需10min。紫外線波長(zhǎng)在260nm左右者殺菌力最強(qiáng)UV殺菌原理：引起核酸形成胸腺嘧啶二聚體，從而干擾了核酸的復(fù)制;微生物細(xì)胞在UV下，生成H2O2，能發(fā)生很強(qiáng)的氧化作用。93經(jīng)UV照射的微生物，在可見光下，可以激活DNA修復(fù)酶，能修復(fù)UV輻射引起的損傷——光復(fù)活作用。在UV處理時(shí)，只有當(dāng)UV引起的損傷比修復(fù)力大時(shí)，才能使微生物死亡。UV缺點(diǎn)，穿透力弱，一層薄紙也可濾掉大部分，只適應(yīng)于空氣的表面消毒。94殺菌的光源254nm的紫外光缺點(diǎn)——穿透性很弱甚至于不能透過(guò)普通玻璃，因此只作為容器的表面殺菌，或無(wú)菌室中的空氣殺菌。實(shí)驗(yàn)室使用953.電離輻射χ射線,γ射線等高能電磁波,具有較強(qiáng)穿透力。這些射線照射物質(zhì)后,使該物質(zhì)產(chǎn)生電離作用,所以叫做電離輻射.96來(lái)源——銥,X-射線10-3～0.1nm

鈷、鐳,γ射線10-6nm特點(diǎn)——高能量，穿透力強(qiáng)已經(jīng)開始被用于油田注水殺細(xì)菌(腐蝕性細(xì)菌)。殺菌機(jī)理——？高能量激發(fā)水分解產(chǎn)生O·自由基或H2O2等強(qiáng)氧化劑優(yōu)缺點(diǎn)——？一次性投資較大，但使用時(shí)成本較低，殺菌效果穩(wěn)定

α射線

β射線γ射線穿不透97用輻射保存糧食、蔬菜、畜禽產(chǎn)品及飲料,又能保持食物的營(yíng)養(yǎng)和風(fēng)味.電離輻射:低劑量(500倫琴)照射可以促進(jìn)微生物生長(zhǎng)，用10萬(wàn)倫琴以上高劑量處理有殺菌作用.984.超聲波提問(wèn)：超聲波——？超過(guò)人的聽覺能力上限20千Hz（波長(zhǎng)小于1.6cm)的聲波(B超)人工來(lái)源—振動(dòng)頭超聲波(2000赫茲以上)使細(xì)胞破裂,其效果與頻率、處理時(shí)間,微生物種類,細(xì)胞大小,形狀及數(shù)量等均有關(guān)系。除芽孢外，幾乎所有的微生物都受超聲波的破壞,大多數(shù)情況下，芽孢不受影響。99(一)重金屬及鹽類大多數(shù)重金屬及其所形成的化合物，都是有效的殺菌劑或防腐劑。重金屬離子帶陽(yáng)電荷，易與帶陰電荷的菌體蛋白質(zhì)結(jié)合，使蛋白質(zhì)變性，有較強(qiáng)的殺菌作用。Hg、Ag、砷與細(xì)菌酶蛋白的-SH結(jié)合，使蛋白質(zhì)變性，妨礙細(xì)菌代謝活動(dòng)。八.化學(xué)藥劑100銅

硫酸銅對(duì)真菌和藻類的殺傷力比細(xì)菌強(qiáng)。常用硫酸銅與石灰配制成的波爾多液，在農(nóng)業(yè)上可用以防治某些植物病毒。101在遠(yuǎn)距離取水樣作檢測(cè)時(shí)，一般1L混合液中加10ml質(zhì)量濃度為1g／L的硫酸銅，原因何在？抑制攜帶過(guò)程中微生物的呼吸，盡量保持水質(zhì)不變。102鉛鉛對(duì)細(xì)菌等各類微生物也有毒害。將微生物浸在質(zhì)量濃度為1～5g／L的鉛鹽溶液中幾分鐘內(nèi)就會(huì)死亡。103（二）有機(jī)化合物酚、醇（對(duì)芽孢無(wú)效，細(xì)胞脫水劑，蛋白質(zhì)變性劑）;醛（對(duì)芽孢有效），常用殺菌劑。殺菌原理：A.損傷細(xì)胞膜和壁B.抑制某些酶系統(tǒng)，使蛋白質(zhì)變性。104（三）氧化劑KMnO4、過(guò)氧化氫、過(guò)氧乙酸等，能使菌體酶蛋白中的巰基，氧化成-S-S基，使酶失活而達(dá)到殺菌、防腐、消毒。105（四）鹵素以Cl、I最常用，Cl用于自來(lái)水，I用于皮膚消毒。106第五章

微生物的生長(zhǎng)繁殖與生存因子第二節(jié)微生物的生存因子（二）107（五）表面活性物質(zhì)具有降低表面張力效應(yīng)的物質(zhì)叫表面活性劑。1.酚苯酚,又名石碳酸，可引起蛋白質(zhì)變性，并破壞細(xì)胞質(zhì)膜。質(zhì)量濃度為1g能抑制微生物生長(zhǎng)，10g/L的石碳酸在20min內(nèi)可殺死細(xì)菌，30~50g/L的石碳酸溶液幾分鐘可殺死細(xì)菌；50g/L的石碳酸溶液可作噴霧消毒。芽孢和病毒在50g/L石碳酸溶液中可存活幾小時(shí)。甲酚的殺菌能力比其他酚強(qiáng)，但難溶于水，易于皂液或堿液形成乳濁液，成為來(lái)蘇爾。10~20g/L用于皮膚消毒，30~50g/L用于消毒桌面和用具。1082.新潔爾滅季銨鹽的一種，對(duì)許多非芽孢型致病菌、G+及G-菌有著較強(qiáng)的致死作用。3.合成洗滌劑陽(yáng)離子型洗滌劑比陰離子型殺菌力強(qiáng)。109(六)染料許多染料如孔雀綠、亮綠、結(jié)晶紫都有殺菌作用。染料要達(dá)到一定濃度時(shí)才具有對(duì)細(xì)菌抑制和殺死的作用。常用的皮膚消毒劑紫藥水就是1％濃度的結(jié)晶紫溶液。細(xì)菌染色用的染料濃度一般在0.1％-5％范圍內(nèi)。110(七)抗生素許多微生物在代謝過(guò)程中產(chǎn)生能殺死其他微生物或抑制其他微生物生長(zhǎng)的化學(xué)物質(zhì)，即抗生素。抗生素有廣譜和狹譜之分。氯霉素、金霉素、土霉素和四環(huán)素可抑制許多不同種類的微生物，叫廣譜抗生素。青霉素只能殺死或抑制革蘭氏陽(yáng)性菌，多粘菌素只能殺死革蘭氏陰性菌，叫狹譜抗生素。111作用機(jī)制：抑制微生物細(xì)胞壁的合成破壞微生物的細(xì)胞質(zhì)膜抑制蛋白質(zhì)合成干擾核酸的合成112113114第四節(jié)微生物與微生物之間的關(guān)系（1）既利甲又利乙（++）例如共生、互利共棲、互養(yǎng)共棲和協(xié)同共棲等。（2）利甲而損乙（+-）例如寄生、捕食和拮抗等。（3）利甲而不損乙（+0）例如偏利共棲、衛(wèi)星狀共棲和互生等。（4）不損甲而利乙（0+）例同（3）。（5）既不損甲也不損乙，既不利甲也不利乙（00）例如無(wú)關(guān)共棲。（6）不利甲而損乙（0-）例如偏害共棲。（7）損甲而不利乙（-0）例同（6）。（8）損甲而利乙（-+）例同（2）。（9）既損甲又損乙（--）例如競(jìng)爭(zhēng)共棲。

115互生—互惠互利互生關(guān)系分為偏利關(guān)系和互利關(guān)系，偏利關(guān)系指只有一方獲利（奉獻(xiàn)），互利則是互惠互利。共生—共同依存互生關(guān)系的極端表現(xiàn)，形成特殊的共生體，不能分開獨(dú)自生活拮抗(對(duì)抗)——“競(jìng)爭(zhēng)、斗爭(zhēng)、戰(zhàn)爭(zhēng)”，包括競(jìng)爭(zhēng)、毒害、捕食三種類型。提問(wèn)：藻類、好氧菌與厭氧菌之間是何關(guān)系？互生為主116提問(wèn)：地衣中的真菌與藻類是何關(guān)系？共生南極巖石上的地衣北極巖石上的地衣和苔蘚真菌酸化巖石吸收礦物質(zhì)藻類光合作用制造糖117118119提問(wèn)：青霉菌與其周圍細(xì)菌的關(guān)系是什么？拮抗提問(wèn)：原生動(dòng)物與細(xì)菌間關(guān)系？拮抗及偏利互生此處沒(méi)有細(xì)菌細(xì)菌菌落青霉？120提問(wèn)：活性污泥中細(xì)菌間的相互關(guān)系是什么？競(jìng)爭(zhēng)、互生（同種）等121寄生關(guān)系122冬蟲夏草，是子囊菌寄生于鱗翅目幼蟲而形成的。冬季，蟲體蟄伏在土中，真菌孢子侵入蟲體，并生長(zhǎng)發(fā)育，使蟲體內(nèi)充滿菌絲，幼蟲死亡。來(lái)年溫暖潮濕時(shí)，自幼蟲的頭部長(zhǎng)出棒狀子實(shí)體露出土面，形似野草，故謂“冬蟲夏草”。123*綜合分析一下活性污泥中各種生物內(nèi)部及之間的相互關(guān)系及對(duì)水處理效果的影響？124第五節(jié)菌種的衰退、復(fù)壯與保藏125一、菌種的衰退與復(fù)壯的概念1.衰退（degeneration）：

菌種在培養(yǎng)或保藏過(guò)程中，由于自發(fā)突變的存在，出現(xiàn)某些原有優(yōu)良生產(chǎn)性狀的劣化、遺傳標(biāo)記的丟失等現(xiàn)象，稱為菌種的衰退。衰退的原因：①基因突變，②分離現(xiàn)象。常見的衰退現(xiàn)象：

菌落和細(xì)胞形態(tài)的改變；生長(zhǎng)速度緩慢，產(chǎn)孢子越來(lái)越少；抵抗力、抗不良環(huán)境能力減弱等。代謝產(chǎn)物生產(chǎn)能力或其對(duì)宿主寄生能力下降；1262.菌種的復(fù)壯（rejuvenation）：

使衰退的菌種恢復(fù)原來(lái)優(yōu)良性狀。

狹義的復(fù)壯是指在菌種已發(fā)生衰退的情況下，通過(guò)純種分離和生產(chǎn)性能測(cè)定等方法，從衰退的群體中找出未衰退的個(gè)體，以達(dá)到恢復(fù)該菌原有典型性狀的措施；

廣義的復(fù)壯是指在菌種的生產(chǎn)性能未衰退前就有意識(shí)的經(jīng)常、進(jìn)行純種的分離和生產(chǎn)性能測(cè)定工作，以期菌種的生產(chǎn)性能逐步提高。實(shí)際上是利用自發(fā)突變（正變）不斷地從生產(chǎn)中選種。

127菌種的復(fù)壯措施：

①純種分離：（平板劃線法、涂布法等）。

②通過(guò)寄主體內(nèi)生長(zhǎng)進(jìn)行復(fù)壯（如Bacillusthuringiensis復(fù)壯）；

③淘汰已衰退的