第六章-微生物的生长及其控制课件.ppt

1、 合适的外界条件，吸收营养物质，进行代谢。合适的外界条件，吸收营养物质，进行代谢。个体的生长个体的生长原生质的总量（重量、体积、大小）就不断增加原生质的总量（重量、体积、大小）就不断增加群体内各个个体的进一步生长群体内各个个体的进一步生长群体的生长群体的生长 分光光度法测分光光度法测 浊度浊度 1 2 3 4其他细菌计数法其他细菌计数法 细菌数量细菌数量 10 100 1000 10000 个个/mL 细菌数量细菌数量 制标准曲线制标准曲线 菌液浊度菌液浊度测含氮量：蛋白质是细胞的主要物质，含量稳定，而氮是测含氮量：蛋白质是细胞的主要物质，含量稳定，而氮是蛋白质的主要成分，通过测含氮量就可推知

2、微生物的浓度。蛋白质的主要成分，通过测含氮量就可推知微生物的浓度。其他方法：含碳、磷、其他方法：含碳、磷、DNA、RNA、耗氧量、消耗底物量、耗氧量、消耗底物量、产产CO2、产酸、产热、粘度等，都可用于生长量的测定。产酸、产热、粘度等，都可用于生长量的测定。 细胞密度（细胞密度（4个大格细胞总数个大格细胞总数/4）104个个/ml ；测定细胞数目测定细胞数目方法方法特点与应用特点与应用血球计数板法血球计数板法 较快速简便，但较费时较快速简便，但较费时薄膜过滤染色法薄膜过滤染色法 快速简便，快速简便，适于含菌数很低的空气、水等中的总菌计数适于含菌数很低的空气、水等中的总菌计数 平皿菌落计数法平皿

3、菌落计数法 简易价廉，但花费时间较长，不能立刻知道结果简易价廉，但花费时间较长，不能立刻知道结果测定物质量测定物质量比浊法比浊法 快速简便，敏感度低，适于不发酵液或液体中的快速快速简便，敏感度低，适于不发酵液或液体中的快速 总细胞数估计，但需事先标定总细胞数估计，但需事先标定细胞湿重法细胞湿重法 较为简便，但含水量不定，准确度差较为简便，但含水量不定，准确度差细胞成分含量法细胞成分含量法 如测定蛋白质、核酸、还原糖的含量等如测定蛋白质、核酸、还原糖的含量等细胞干重法细胞干重法 较为费时，易受颗粒杂质干扰，敏感度低较为费时，易受颗粒杂质干扰，敏感度低使用同步培养技术，即设法使群体中的所有细使用同

4、步培养技术，即设法使群体中的所有细胞尽可能都处于同样细胞生长和分裂周期中，胞尽可能都处于同样细胞生长和分裂周期中，然后分析此群体的各种生物化学特征，从而了然后分析此群体的各种生物化学特征，从而了解单个细胞所发生的变化。解单个细胞所发生的变化。通过同步培养而使细胞群体处于分裂步调一致通过同步培养而使细胞群体处于分裂步调一致的状态即的状态即同步生长同步生长。进行同步分裂的细胞称为进行同步分裂的细胞称为同步细胞同步细胞。 化学诱导物理诱导诱导法诱导法过滤法区带密度梯度离心法膜洗脱法筛选法筛选法同步培养法同步培养法生长曲线的制作生长曲线的制作：接种接种适温培养适温培养定时取样测定时取样测定生长量定生长

5、量将少量纯种单细胞微生物接种到恒容积的液体培养基中后，将少量纯种单细胞微生物接种到恒容积的液体培养基中后，在适宜的温度、通气（厌氧菌除外）等条件下，它们的群在适宜的温度、通气（厌氧菌除外）等条件下，它们的群体会有规律地生长起来。每隔一定时间取样，测菌细胞数体会有规律地生长起来。每隔一定时间取样，测菌细胞数目。以细胞数目的对数值作纵坐标，以培养时间作横坐标，目。以细胞数目的对数值作纵坐标，以培养时间作横坐标，可以画出一条有规律的曲线即可以画出一条有规律的曲线即单细胞微生物的典型生长曲单细胞微生物的典型生长曲线线。生长曲线代表了单细胞微生物在新的环境中从开始生长曲线代表了单细胞微生物在新的环境中从

6、开始生长生长、分裂分裂直至直至死亡死亡的整个动态变化过程。的整个动态变化过程。延延滞滞期期指指数数期期稳定期稳定期衰亡期衰亡期又称：停滞期、调整期、适应期又称：停滞期、调整期、适应期“万事开头难万事开头难”1、特点：、特点：生长速率常数生长速率常数R= 0;细胞形态变大或增长细胞形态变大或增长;细胞内细胞内RNA特别是特别是rRNA含量增高，原生质嗜碱性增强含量增高，原生质嗜碱性增强;合成代谢活跃（核糖体、酶类、合成代谢活跃（核糖体、酶类、ATP合成加快），易产合成加快），易产生诱导酶生诱导酶;对外界不良条件反应敏感（如氯化钠浓度、温度、抗生对外界不良条件反应敏感（如氯化钠浓度、温度、抗生素等

7、理、化学药物）。素等理、化学药物）。2、在发酵工业上需设法尽量缩短延迟期，措施有、在发酵工业上需设法尽量缩短延迟期，措施有：接种龄：对数生长期的菌种接种接种龄：对数生长期的菌种接种,子代停滞期短；稳定期子代停滞期短；稳定期的菌种接种，子代停滞期居中；停滞期或衰亡期菌种接种，的菌种接种，子代停滞期居中；停滞期或衰亡期菌种接种，子代停滞期长。子代停滞期长。增加接种量；一般来说，增加接种量；一般来说， 接种量增大可缩短甚至消除延接种量增大可缩短甚至消除延迟期（发酵工业上一般采用迟期（发酵工业上一般采用1/10的接种量）。的接种量）。 调整培养基的成分，应适当丰富，且发酵培养基成分尽调整培养基的成分，

8、应适当丰富，且发酵培养基成分尽量与种子培养基的成分接近。量与种子培养基的成分接近。 1、特点：、特点： 生长速率常数生长速率常数R最大，即代时最短最大，即代时最短;细胞进行平衡生长，菌体大小、形态、细胞进行平衡生长，菌体大小、形态、生理特征等比较一致生理特征等比较一致;酶系活跃，代谢最旺盛。酶系活跃，代谢最旺盛。x2x1t2t1t2 - t13.322(lgx2-lgx1)u生长速率常数生长速率常数R=t2 - t13.322(lgx2-lgx1)u代时代时G= u繁殖代数繁殖代数 n=3.322(lgx2-lgx1)8.0mg/ml6.0mg/ml4.0mg/ml2.0mg/ml1.0mg/

9、ml0.5mg/ml0.2mg/ml0.1mg/ml只最大收只最大收获量受影响获量受影响生长速度和最大生长速度和最大收获量受影响收获量受影响时间时间细胞数或菌体量细胞数或菌体量1、特点：、特点：（1）R=0，即处于新繁殖的细胞数与衰亡的细胞数相等，即处于新繁殖的细胞数与衰亡的细胞数相等，或正生长与负生长相等的动态平衡之中。或正生长与负生长相等的动态平衡之中。（2）菌体产量达到了最高点。）菌体产量达到了最高点。（3）菌体产量与营养物质的消耗间呈现出有规律的比例）菌体产量与营养物质的消耗间呈现出有规律的比例关系。关系。（4）细胞内开始积聚糖原、异染颗粒和脂肪等内含物；）细胞内开始积聚糖原、异染颗粒

10、和脂肪等内含物；芽孢杆菌一般在这时开始形成芽孢；芽孢杆菌一般在这时开始形成芽孢；（5）通过复杂的次生代谢途径合成各种次生代谢物。）通过复杂的次生代谢途径合成各种次生代谢物。 Y=x x0C0 C=x x0C01、特点：、特点：（1）细胞死亡数增加，死亡数大大超过新增殖的细胞数，）细胞死亡数增加，死亡数大大超过新增殖的细胞数，群体中的活菌数目急剧下降，出现群体中的活菌数目急剧下降，出现“负生长负生长” （ R0 ） ；（2）细胞出现多形态，畸形或衰退形；）细胞出现多形态，畸形或衰退形；（3）因菌体本身产生的水解酶及代谢产物的作用，使菌体）因菌体本身产生的水解酶及代谢产物的作用，使菌体死亡、自溶等

11、。死亡、自溶等。（4）有的微生物进一步合成或释放次生代谢物。）有的微生物进一步合成或释放次生代谢物。（5）芽孢杆菌在此期释放芽孢等。）芽孢杆菌在此期释放芽孢等。不立即繁殖不立即繁殖繁殖速度繁殖速度最快最快出生率等于死出生率等于死亡率亡率, ,活菌数活菌数最大最大, ,代谢产代谢产物大量积累物大量积累死亡超过死亡超过繁殖繁殖适应新环境适应新环境条件适宜条件适宜生存条生存条件件开始恶开始恶化化生存条件生存条件极度恶化极度恶化代谢活跃代谢活跃, ,体体积增长较快积增长较快个体形态和个体形态和 生理特性稳定生理特性稳定有些种有些种类类出现芽出现芽孢孢出现畸变出现畸变与菌种和培与菌种和培养条件有关养条件

12、有关生产用菌种生产用菌种科研材料科研材料改善和控改善和控制条件制条件, ,延延长稳定期长稳定期细胞裂解细胞裂解释放产物释放产物1、生长停滞期、生长停滞期: 孢子萌发前真正孢子萌发前真正的停滞状态的停滞状态2、迅速生长期、迅速生长期:生长主要表现在生长主要表现在菌丝尖端的伸长和出现分支、断菌丝尖端的伸长和出现分支、断裂等，此时期的菌体呼吸强度达裂等，此时期的菌体呼吸强度达到高峰，有的开始积累代谢产物。到高峰，有的开始积累代谢产物。3、衰退期、衰退期:菌丝体干重下降，到菌丝体干重下降，到一定时期不再变化。一定时期不再变化。分批培养：将微生物置于一定容积的定量的培养基中培分批培养：将微生物置于一定容

13、积的定量的培养基中培养，培养基一次性加入。不再补充和更换，最后一次性收养，培养基一次性加入。不再补充和更换，最后一次性收获。获。连续培养：在微生物培养的过程中，不断地供给新鲜的连续培养：在微生物培养的过程中，不断地供给新鲜的营养物质，同时排除含菌体及代谢产物的发酵液，让培养营养物质，同时排除含菌体及代谢产物的发酵液，让培养的微生物长时间地处于对数生长期，以利于微生物的增殖的微生物长时间地处于对数生长期，以利于微生物的增殖速度和代谢活性处于某种稳定状态。速度和代谢活性处于某种稳定状态。单批培养单批培养 恒浊法恒浊法恒化法恒化法 单批培养单批培养连续培养连续培养时间时间连续流入连续流入新鲜培养液新

14、鲜培养液lg细胞数（个细胞数（个/ml）连续培养连续培养 连续连续培养培养器器按控制方式分按控制方式分按培养器的级数分按培养器的级数分按细胞状态分按细胞状态分按用途分按用途分内控制（控制菌体密度）：恒浊器内控制（控制菌体密度）：恒浊器外控制（控制培养液流速、以控制外控制（控制培养液流速、以控制生长速率）：恒化器生长速率）：恒化器单级连续培养器单级连续培养器多级连续培养器多级连续培养器一般连续培养器一般连续培养器固定化细胞连续培养器固定化细胞连续培养器实验室科研用：连续培养器实验室科研用：连续培养器发酵生产用：连续发酵罐发酵生产用：连续发酵罐菌菌 名名生长温度生长温度发酵温度发酵温度累积产物温度

15、累积产物温度 （ ） （ ） （ ） S.thermophilus(嗜热链球菌）嗜热链球菌） 374737S.lactis (乳酸链球菌）乳酸链球菌） 3440产细胞：产细胞：2530产乳酸：产乳酸：30S. griseus (灰色链霉菌）灰色链霉菌） 3728_Corenybacterium pekinense 32 3335_Clostridium acetobutylicum 3733_Penicilium chrysogenum 302520 专性好氧菌专性好氧菌 好氧菌好氧菌 微好氧菌微好氧菌 兼性厌氧菌兼性厌氧菌 耐氧厌氧菌耐氧厌氧菌 厌氧菌厌氧菌 ( (专性专性) )厌氧菌厌氧菌

16、 厌氧菌的氧毒害机制厌氧菌的氧毒害机制 SOD学说：学说：H2O + O22 O2 + 2H+O2 + H2O22H2O12SOD好氧生物好氧生物和耐氧细菌和耐氧细菌过氧化氢酶过氧化氢酶 好氧生物好氧生物过氧化物酶过氧化物酶 NADH2NAD耐氧菌耐氧菌 微生物名称微生物名称 pH值值 最低最低 最适最适 最高最高Thiobacillus thiooxidans 氧化硫硫杆菌氧化硫硫杆菌 0.5 2.03.5 6.0Lactobacillus acidophilus 嗜酸乳杆菌嗜酸乳杆菌 4.04.6 5.86.6 6.8Rhizobium japonicum 大豆根瘤菌大豆根瘤菌 4.2 6

17、.87.0 11.0Azotobacter chroococcum 圆褐固氮圆褐固氮 4.5 7.47.6 9.0Nitrosomonas sp. 硝化单胞菌硝化单胞菌 7.0 7.88.6 9.4Acetobacter aceti 醋化醋杆菌醋化醋杆菌 4.04.5 5.46.3 7.08.0Staphylococcus aureus 金黄葡球菌金黄葡球菌 4.2 7.07.5 9.3Chlorobium limicola 泥生绿菌泥生绿菌 6.0 6.8 7.0Thurmus aquaticus 水生栖热菌水生栖热菌 6.0 7.57.8 9.5Aspergillus niger 黑曲霉黑

18、曲霉 1.5 5.06.0 9.0一般放线菌一般放线菌 5.0 7.08.0 10.0一般酵母菌一般酵母菌 3.0 5.06.0 8.0 NH4+被吸收被吸收NO3-被吸收被吸收 液体培养法液体培养法.Brewer 皿. .高层琼脂柱亨盖特技术 10 ml20 ml- 1 L1 L - 1000L台式发酵罐消 毒（ 部 分 杀 灭 ）杀 菌 溶 菌灭 菌（ 彻 底 杀 灭 ）杀 灭防 腐（ 抑 制 霉 腐 微 生 物 ）化 疗（ 抑 制 宿 主 体 内 病 原 菌 ）抑 制除 菌控 制 有 害 菌 的 措 施灭菌灭菌 采用强烈的理化因素使任何物体内外部的一切微采用强烈的理化因素使任何物体内外部

19、的一切微生物永远丧失其生长繁殖能力的措施，称为灭菌。生物永远丧失其生长繁殖能力的措施，称为灭菌。灭菌还可分杀菌（菌体虽死、形体尚存）、溶菌灭菌还可分杀菌（菌体虽死、形体尚存）、溶菌（菌体被杀死后，细胞自溶、裂解消失）。（菌体被杀死后，细胞自溶、裂解消失）。消毒消毒 采用较温和的理化因素，仅杀死物体表面或内部采用较温和的理化因素，仅杀死物体表面或内部的一部分对人体有害的病原菌，而对被处理物体的一部分对人体有害的病原菌，而对被处理物体基本无害的措施，称为消毒。基本无害的措施，称为消毒。火焰灼烧法烘箱热空气灭菌法干热灭菌法巴氏消毒法煮沸消毒法间歇灭菌法高压蒸汽灭菌法湿热灭菌（消毒）法高温灭菌（消毒）

20、法 类型类型 名称及使用方法名称及使用方法 作用原理作用原理 应用范围应用范围 醇类醇类70%75%乙醇乙醇脱水、蛋白质脱水、蛋白质变性变性皮肤、器皿皮肤、器皿 醛类醛类0.5%10%甲醛甲醛2%戊二醛（戊二醛（pH=8） 蛋白质变性蛋白质变性房间、物品消毒（不房间、物品消毒（不适合食品厂）适合食品厂） 酚类酚类3%5%石炭酸石炭酸 2%来苏儿来苏儿3%5%来苏儿来苏儿破坏细胞膜、破坏细胞膜、蛋白质变性蛋白质变性地面、器具地面、器具皮肤皮肤地面、器具地面、器具氧化氧化剂剂0.1%高锰酸钾高锰酸钾3%过氧化氢过氧化氢0.2%0.5%过氧乙酸过氧乙酸氧化蛋白质活氧化蛋白质活性基团，酶失性基团，酶失

21、活活皮肤、水果、蔬菜皮肤、水果、蔬菜皮肤、物品表面皮肤、物品表面水果、蔬菜、塑料等水果、蔬菜、塑料等常用的消毒防腐剂及其应用（常用的消毒防腐剂及其应用（1 1）类型类型 名称及使用方法名称及使用方法 作用原理作用原理 应用范围应用范围重重金金属属盐盐类类0.05%0.1%升汞升汞2%红汞红汞0.1%1%硝酸银硝酸银0.1%0.5%硫酸铜硫酸铜蛋白质变性、酶失蛋白质变性、酶失活活变性、沉淀蛋白变性、沉淀蛋白蛋白质变性、酶失蛋白质变性、酶失活活非金属器皿非金属器皿皮肤、粘膜、伤口皮肤、粘膜、伤口皮肤、新生儿眼睛皮肤、新生儿眼睛防治植物病害防治植物病害表表面面活活性性剂剂0.05%0.1% 新洁尔灭

22、新洁尔灭0.05%0.1% 杜灭芬杜灭芬蛋白变性、破坏细蛋白变性、破坏细胞膜胞膜皮肤、粘膜、器械皮肤、粘膜、器械皮肤、金属、棉织皮肤、金属、棉织品、塑料品、塑料类型类型 名称及使用方法名称及使用方法 作用原理作用原理 应用范围应用范围卤素及其卤素及其化合物化合物0.20.5mg/L氯气氯气10%20%漂白粉漂白粉0.5%1%漂白粉漂白粉2.5%碘酒碘酒破坏细胞膜、蛋白破坏细胞膜、蛋白质质饮水、游泳池饮水、游泳池水水地面地面水、空气等水、空气等皮肤皮肤 染料染料2%4%龙胆紫龙胆紫与与蛋白质的羧基结蛋白质的羧基结合合皮肤、伤口皮肤、伤口 酸类酸类 0.1%苯甲酸苯甲酸 0.1%山梨酸山梨酸抑制酶和代谢活性抑制酶和代谢活性 （尤其是霉菌）（尤其是霉菌）食品防腐食品防腐食品防腐食品防腐 二氢蝶啶二氢蝶啶 + +对氨基苯甲酸对氨基苯甲酸 二氢叶酸二氢叶酸 四氢叶酸四氢叶酸 辅酶辅酶F F磺胺药磺胺药 核酸合成核酸合成二氢叶酸合成酶二氢叶酸还原酶