微生物的生长与环境条件课件.ppt
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- 微生物 生长 环境 条件 课件
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1、nPart 1 微生物的生长微生物的生长nPart 2 环境条件对微生物的影响环境条件对微生物的影响nPart 3 微生物的控制微生物的控制概念概念生长:细胞体积的增大;生长:细胞体积的增大;繁殖:细胞数量的增加繁殖:细胞数量的增加单细胞微生物单细胞微生物 生长与繁殖难以区分,以群体数目的增加作为生长的标志。多细胞丝状微生物多细胞丝状微生物 细胞物质量的增加作为生长的标志,通过形成孢子(有性与无性)使得个体数目的增加叫作繁殖微生物生长的测定微生物生长的测定n单细胞微生物数量的测定单细胞微生物数量的测定(生长曲线生长曲线)n多细胞微生物生长的测定多细胞微生物生长的测定全数测定全数测定计数器法比浊
2、法活菌计数活菌计数稀释平板法(膜过滤法)液体稀释培养法细胞物质量的测定(间接测定法)4.Direct Microscopic CountCounting chamber of known volumeDilution Resultsn干重法干重法n含氮量法含氮量法nDNA法法n生理指标测定法生理指标测定法n把把一定微生物一定微生物接种到一接种到一定量的液体培养基定量的液体培养基中,在中,在一一定条件定条件下进行下进行一次性培养一次性培养,定时取样测定活菌数,定时取样测定活菌数,以活菌数的对数值为纵坐标,以培养时间为横坐标,以活菌数的对数值为纵坐标,以培养时间为横坐标,就可以画出一条有规律的曲线
3、,这就是微生物的典就可以画出一条有规律的曲线,这就是微生物的典型生长曲线(型生长曲线(growth curvegrowth curve)。)。n一般把典型生长曲线划分为一般把典型生长曲线划分为适应期适应期、对数增长期对数增长期(指数期)(指数期)、稳定期稳定期和和衰亡期衰亡期等四个时期。等四个时期。n该生长曲线只适用于该生长曲线只适用于单细胞微生物单细胞微生物,包括细菌和酵,包括细菌和酵母菌。母菌。注:图中隐藏链接 适应期的出现,可能是因为在接种到新鲜培养液的适应期的出现,可能是因为在接种到新鲜培养液的细胞中,一时还缺乏分解或催化有关底物的酶,或是缺细胞中,一时还缺乏分解或催化有关底物的酶,或
4、是缺乏充足的中间代谢物。乏充足的中间代谢物。该时期有几个特点:该时期有几个特点:l生长繁殖的速度几乎等于零。l细胞形态增大;l细胞内RNA尤其是rRNA含量增高,原生质呈嗜碱性。l合成代谢活跃,核糖体、酶类和ATP的合成加快,易产生诱导酶。l对外界不良条件反应敏感。适应期(适应期(adaptive phase)影响适应期长短的因素很多影响适应期长短的因素很多n 菌种的菌龄菌种的菌龄 菌龄即“种子”(inoculum)的群体生长年龄,亦即它处在生长曲线上的哪一个阶段。n 接种量接种量 接种量的大小明显影响适应期的长短。n 培养基成分培养基成分 生产上生产上尽量缩短延滞期尽量缩短延滞期l 增加接种
5、量增加接种量 l 适龄菌种(对数生长期)适龄菌种(对数生长期)l 用与培养菌种相同组成分的培养基用与培养菌种相同组成分的培养基又称为指数增长期(又称为指数增长期(exponential phase),是指在生长),是指在生长曲线中,紧接着适应期的一个细胞以几何级数速度分裂曲线中,紧接着适应期的一个细胞以几何级数速度分裂的一段时期。的一段时期。对数增长期有以下几个特点:对数增长期有以下几个特点:l 生长繁殖的速度很生长繁殖的速度很快快,世代时间均匀一致;,世代时间均匀一致;l 酶系活跃,代谢旺盛。酶系活跃,代谢旺盛。l 菌细胞的形态特征均匀一致,最代表种的特征;菌细胞的形态特征均匀一致,最代表种
6、的特征;l 此时期内的微生物的生化特性均匀一致,并且典型。此时期内的微生物的生化特性均匀一致,并且典型。对数增长期对数增长期(logarithmic phase)x2x1t2t1培养时间Lg 细胞数/mlt2-t13.322(lgx2-lgx1)生长速率常数R=t2-t13.322(lgx2-lgx1)代时G=指数期生长的数学模型繁殖代数 n=3.322(lgx2-lgx1)影响指数期的因素影响指数期的因素n菌种菌种n营养成分营养成分n营养物浓度营养物浓度n培养温度培养温度n特点特点l 生长速率几乎等于死亡速率,细胞浓度不增加。l 基质大量消耗,代谢物大量积累。n生产上生产上尽量延长稳定期稳定
7、期(稳定期(stationary phase)稳定期到来的原因主要是:稳定期到来的原因主要是:营养物尤其是生长限制因子的耗尽;营养物的比例失调,例如C/N比值不合适等;酸、醇、毒素或H2O2等有害代谢产物的累积;pH、氧化还原势等物化条件越来越不适宜等等。在稳定期时,细胞开始贮存糖原、异染颗粒和脂肪等贮藏物;多数芽孢杆菌在这时开始形成芽孢;有的微生物在稳定期时还开始合成抗生素等次生代谢产物。n 特点特点l 死亡速率大于生长速率死亡速率大于生长速率 l 菌体开始自溶自溶 l 细胞形态多样形态多样,染色性改变n 生产上生产上 要掌握发酵时间 衰亡期(衰亡期(decline phase或或death
8、 phase)微生物的分离与纯培养微生物的分离与纯培养 微生物的分离微生物的分离稀释平板法稀释平板法划线法划线法单细胞分离法单细胞分离法选择培养基分离法选择培养基分离法 微生物的纯培养微生物的纯培养分批培养与连续培养分批培养与连续培养厌氧培养厌氧培养n物理因素物理因素l 温度l 水分活度l 氧气和氧化还原电位l 辐射作用n化学因素化学因素l pH值l 可抑制或杀灭微生物的常见化学物n生物因素对微生物生长的影响生物因素对微生物生长的影响最低温度:微生物能生长的温度低限最低温度:微生物能生长的温度低限最适温度:微生物生长繁殖速度最快的温度最适温度:微生物生长繁殖速度最快的温度 最高温度:微生物能生
9、长的温度高限最高温度:微生物能生长的温度高限温度影响微生物生长的一般规律温度影响微生物生长的一般规律不同微生物类群适应的温度范围不同微生物类群适应的温度范围 微生物类群最低生长温度最适生长温度最高生长温度嗜热微生物嗜温微生物冷育微生物嗜冷微生物4045515-55-5555753040253012156090354730351520 高温和低温对微生物的影响高温和低温对微生物的影响 1 1、高温的影响、高温的影响 n引起菌体蛋白质等大分子物质的变性引起菌体蛋白质等大分子物质的变性n影响高温效应的因素影响高温效应的因素l 菌种与菌龄l 高温延续的时间l 菌体所处介质l 菌体密度2 2、低温对微生
10、物的影响、低温对微生物的影响降低酶活性。大多数微生物活动降低、休眠,甚至死亡。降低酶活性。大多数微生物活动降低、休眠,甚至死亡。少数能正长。少数能正长。l细胞内水分转变为冰晶体,引起细胞明显脱水,而不能存活。l细胞内形成的冰晶对微生物细胞产生机械性的伤害。l 注意注意:微生物不同,反应不同 冷冻速度不同,反应不同冷冻和解冻交替,比一直冷冻更易死亡。环境条件不同,反应不同:pH低、水分多,死亡快;糖、盐、蛋白质、脂肪含量高则死亡慢。低温用于食品保藏低温用于食品保藏低温保藏是食品贮藏中,品质下降最低的一种贮藏方法。低温保藏是食品贮藏中,品质下降最低的一种贮藏方法。n寒冷温度寒冷温度:(:(14-7
11、14-7)嗜冷微生物能生长,但生长嗜冷微生物能生长,但生长比较慢比较慢 ,贮藏有效期比较短,贮藏果蔬食品。,贮藏有效期比较短,贮藏果蔬食品。n冷藏温度冷藏温度:(:(7-07-0)(常用)(常用4-84-8)嗜冷微生物能缓慢生长,多数病原菌不能生长嗜冷微生物能缓慢生长,多数病原菌不能生长 ,保藏,保藏有效期较短,贮藏食品:肉、禽蛋、乳品、果蔬等。有效期较短,贮藏食品:肉、禽蛋、乳品、果蔬等。n冻藏温度冻藏温度:低于:低于00(常用(常用-18-18)几乎可以阻止所有微生物的生长,可进行长期贮藏,但几乎可以阻止所有微生物的生长,可进行长期贮藏,但食品品质。食品品质。(一)水活度的概念(一)水活度
12、的概念n AW=P/PO 式中式中:P 一定温度下基质环境的水蒸汽压一定温度下基质环境的水蒸汽压 Po 相同温度下纯水的水蒸汽压相同温度下纯水的水蒸汽压(二(二)适合在不同水活度下生长的微生物)适合在不同水活度下生长的微生物类型类型最低生长最低生长aW最适生长最适生长aW干生性微生物干生性微生物中生性微生物中生性微生物湿生性微生物湿生性微生物0.80以下以下0.800.900.900.950.980.981.001.00微生物微生物最低Aw 值微生物微生物最低Aw 值一般细菌一般细菌090嗜盐细菌嗜盐细菌075一般酵母菌一般酵母菌088干生性霉菌干生性霉菌065一般霉菌一般霉菌080耐渗透压酵
13、母菌耐渗透压酵母菌060一些微生物主要类群的最低水分活度一些微生物主要类群的最低水分活度(AW)(AW)氧气对微生物生长的影响氧气对微生物生长的影响n 需氧微生物(需氧微生物(aerobe)绝大多数丝状真菌、放线菌和部分细菌属于这个类型。绝大多数丝状真菌、放线菌和部分细菌属于这个类型。n 厌氧微生物(厌氧微生物(anaerobe)主要是一些细菌属于这一类群,如梭状芽孢杆菌属(主要是一些细菌属于这一类群,如梭状芽孢杆菌属(Clostridium)、)、产甲烷杆菌属(产甲烷杆菌属(Matharobacterium)等。)等。n 兼性厌氧微生物(兼性厌氧微生物(facultative aerobe)
14、绝大多数酵母菌和部分细菌属于这种类型。绝大多数酵母菌和部分细菌属于这种类型。n 微量需氧微生物(微量需氧微生物(microaerophilic)只有少数细菌属于此类型,如拟杆菌属(只有少数细菌属于此类型,如拟杆菌属(Bacteriodes)中的个别种。)中的个别种。n 耐氧性厌氧微生物(耐氧性厌氧微生物(aerotolerant anaerobe)主要是一些乳酸菌属于该呼吸类型。主要是一些乳酸菌属于该呼吸类型。厌氧菌有氧毒害的机理厌氧菌有氧毒害的机理 260nm波长是生物核酸的最大吸收波波长是生物核酸的最大吸收波长,杀菌力最强长,杀菌力最强光复活作用:可见光激活微生物的光复活光复活作用:可见光
15、激活微生物的光复活酶并修复酶并修复DNA辐射损伤的现象辐射损伤的现象紫外灯:实验室常用紫外灯:实验室常用4060W无臭氧灯无臭氧灯 紫外辐射紫外辐射 电离辐射电离辐射 种类:种类:X X射线、射线、射线、高能电子束射线、高能电子束 单位:单位:居里(辐射源强度)居里(辐射源强度)伦琴(辐射源强度)伦琴(辐射源强度)拉德(吸收剂量:拉德(吸收剂量:100100尔格尔格/g/g)目前的法定表示单位:目前的法定表示单位:GyGy或或KGyKGy 1Gy=100 rads 1Gy=100 rads1 1、总体说,、总体说,M M生长生长2 2pHpH9 9,少数例外少数例外.绝大多数在绝大多数在5-9
16、5-92 2、每种、每种M,M,有自己的生长有自己的生长pHpH三基点三基点:最低、最适和最高最低、最适和最高pHpH值。值。大肠杆菌:最低pH4.3,最适pH6.0-8.0,最高pH9.5。根据微生物生长的最适pH值,将微生物分为:嗜碱微生物:嗜碱微生物:硝化细菌、尿素分解菌、多数放线菌耐碱微生物:耐碱微生物:许多链霉菌中性微生物:中性微生物:绝大多数细菌,一部分真菌嗜酸微生物:嗜酸微生物:硫杆菌属耐酸微生物:耐酸微生物:乳酸杆菌、醋酸杆菌 pH pH的影响机制的影响机制n 改变膜电位,影响膜的功能改变膜电位,影响膜的功能n 影响酶的功能影响酶的功能n 影响基质中各类物质的性质影响基质中各类
17、物质的性质培养基培养基pHpH变化的原因及调节变化的原因及调节 原因原因:1.1.大多数大多数M M使培养基使培养基pHpH下降下降.如乳酸菌分解如乳酸菌分解G G产生乳酸产生乳酸 2 2、有些、有些M M使培养基使培养基pHpH上升上升.如尿素细菌水解尿素产生氨如尿素细菌水解尿素产生氨pHpH调节调节治标治标治本治本过酸时:过酸时:过碱时:过碱时:加加NaOHNaOH、Na2CO3Na2CO3等碱液中和等碱液中和过碱时:加过碱时:加H2SO4H2SO4、HClHCl等酸液中和等酸液中和过酸时过酸时过碱时过碱时加适当氮源:加尿素、加适当氮源:加尿素、NaNO3NaNO3、NH4OHNH4OH或
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