微生物的生长繁殖与生存因子.ppt

第三节影响微生物生长的主要因素,三、PH值,一、温度,二、氧气,(一)温度,生长温度三基点,生长温度三基点,最适生长温度：某菌代时最短或生长速率最高时的培养温度。,最适生长温度并非一切生理过程的最适温度,微生物生长的温度范围:每种微生物都有一定的温度生长范围,不同的微生物要求的最高、最低、最适生长温度不同。根据微生物生长温度范围和最适温度,通常把微生物分成高温性、中温性、低温性三大类。,温度与各种微生物生长速率的关系,010203040506070温度（）,0.1,0.3,1.0,3.0,嗜冷微生物,中温微生物,嗜热微生物,世代/h,1.升温生长加快:升温,细胞中的生化反应速率加快:每升高10,生化反应增加一倍。过于高温,细胞蛋白质、核酸可遭破坏。2.在适宜的温度界限以外,过高过低的温度均对微生物有影响,极高于最高、极低于最低适温界限,均可引起微生物原生质胶体变性,使细胞受损或死亡。,温度对微生物生长影响,低温对微生物的影响:1.低于冰点的温度能杀死微生物,其原因:A.细胞体内水分转变成冰晶,引起细胞明显脱水；B.冰晶对细胞结构尤其是细胞质膜的物理损伤。但是采用快速冷冻或细胞悬液中加入保护剂,可以减少冰冻对细胞的损害。,2.低温可延缓微生物的生理活动(故采用低温保藏微生物)。,低温下微生物生存原理A.酶在低温下仍起作用B.低温微生物质膜中不饱和脂肪含量高(低温下仍保持半流体状态)，处于低温下大部分微生物代谢活动降低,生长略有停滞,但仍能存活,一旦遇到合适生长温度就可以生长繁殖,并常在4-7冰箱中保存。,超低温保藏的微生物原理(液氮保藏微生物)1.快速冰冻形成的冰晶体小,故对细胞损害小(缓慢冷冻冰晶体大,微生物易死亡)2.超低温保藏的微生物往往使用了防冻保护剂(如甘油),可以降低脱水的有害作用,大多数微生物在10%甘油等防冻剂中.保存在-96左右的液氮内,超低温保藏多年甚至于百年。,冷冻、冷藏、解冻对微生物的影响1.冷冻速度:冷冻速度越快，存活的微生物越多,多数食品在家庭缓慢冷冻(存活微生物数量少),商业上快速冷冻。由于低温菌的活动,常导致食物变质。温度愈低腐败愈慢,只有当食物被坚实地被冻结后,微生物的生长才是不可能的。,2.冷冻与电解质和渗透压有关系:当一种食物(如桔子汁)冻结时,微生物将接触到比较浓缩的溶液,由此而来的高渗透压和高浓度电解质就可杀死或损伤微生物细胞,迅速冻结可减轻这种作用。3.冷冻、冷藏对微生物的影响与时间和温度相关:有研究结果认为,-4比对-15和-24对细菌的破坏更大。,(二)氧气,根据微生物与氧的关系可将微生物分为,好氧菌,微好氧菌,耐氧菌,兼性厌氧菌,厌氧菌,好氧微生物可以通过呼吸产生能量，满足机体的需要，但氧会使一切生物产生有毒害作用的代谢产物，如超氧阴离子自由基与H2O2,超氧阴离子自由基的特点？,带负电，兼有分子、离子性质性质及不稳定，化学反应能力极强可破坏细胞内各种大分子和膜结构形成其他活性化合物,超氧阴离子自由基的特点？,(三)PH,微生物生长过程中机体内发生的绝大多数的反应是酶促反应，而酶促反应都有一个最适pH范围，在此范围内只要条件适合，酶促反应速率最高，微生物生长速率最大因此微生物生长也有一个最适生长的pH范围。,1.引起细胞膜电荷的变化，从而影响微生物对营养物质的吸收；2.影响代谢过程中酶的活性；3.改变生长环境中营养物质的可给性和有毒物质的毒性；4.介质的pH可影响微生物的生长和形态；5.各种微生物有其最适的pH和一定的pH范围，强酸强碱一般可致死微生物。6.微生物的代谢活动可改变环境pH值。,pH影响杀死微生物效果:pH4.5105-12140-90min,不同的微生物对pH忍受能力有很大差异:霉菌,酵母菌生长适宜范围pH4-9,最宜以中性偏酸；放线菌,细菌生长适宜中性或中性偏碱。未离解的有机质分子很容易溶入微生物的细胞内而离解为离子,促使细胞死亡,因此含酸多的食品能抑制微生物生长繁殖,其杀菌时间可适当缩短。强酸强碱具有杀菌力,因为当pH超最低或最高pH时,将引起细胞死亡,强碱对G-和病毒比对G+细菌作用特强.,第四节微生物培养法概论,一、实验室培养法二、生产实践中培养微生物的装置,第四节微生物培养法概论,一、实验室培养法,固体培养法,液体培养法,固体培养法,斜面、平板、克氏扁瓶、茄子瓶,厌氧菌培养,一、实验室培养法,厌氧菌的固体培养亨盖特滚管技术原理：利用除氧铜柱制备高纯度氮，制造高度无氧小环境操作：优点：试管内壁有较大的表面积试管口面积、试管腔体积极小有利于阻止氧与厌氧菌的接触,一、实验室培养法,厌氧菌的固体培养厌氧罐技术原理：钯催化剂、混合气体氧化还原指示剂操作：特点：厌氧菌培养过程处于无氧状态培养基配制、接种、观察分离、保藏等过程无法保证,实验室研究厌氧菌的三大重要技术:,厌氧手套箱技术,厌氧罐技术,亨盖特滚管技术,一、实验室培养法,浅层液体静止培养摇瓶振荡培养通入加压空气机械搅拌等,液体培养法,试管液体培养三角瓶浅层液体培养摇瓶振荡培养台式发酵罐,第四节微生物培养法概论,二、生产实践中培养微生物的装置,（一）固态培养法,好氧菌的曲法培养曲的构成：曲的类型：通风曲,2.厌氧菌的堆积培养法,白酒生产,二、生产实践中培养微生物的装置,（二）液体培养法,好氧菌的培养,（1）浅盘培养,（2）深层液体通气培养发酵罐,防腐(Antisepsis),化疗(Chemotherapy),消毒(Disinfection),灭菌(Sterilization),第五节有害微生物的控制,防腐：利用物理或化学的方法抑制微生物生长和繁殖的措施。化疗：利用具有高效选择毒力的化学药物（对病原微生物有杀伤效果而对宿主细胞无伤害作用）抑制或杀灭宿主体内病原微生物的生长繁殖，从而达到治疗该疾病的方法。,二、物理灭菌因素的代表高温,杀灭或抑制微生物的物理因素,高温辐射作用过滤渗透压干燥超声波,二、物理灭菌因素的代表高温,（一）高温灭菌的种类,（二）影响加压蒸气灭菌效果的因素,（三）高温对培养基成分的有害影响及其防止,第五节有害微生物的控制,1、干热灭菌法,火焰灼烧烘箱内热空气灭菌,干热灭菌,温度：150-170时间：1-2h对象：金属器械、玻璃器皿等,2、湿热灭菌,相同温度和作用时间下，湿热比干热灭菌更好？,更易于传递热量；更易破坏保持蛋白质稳定性的氢键等结构,湿热对一般营养体和孢子的杀灭条件：,多数细菌和真菌的营养细胞：在60左右处理5-10分钟；酵母菌和真菌的孢子：用80以上温度处理；细菌的芽孢：121处理15分钟以上；,对象：牛奶、啤酒、果酒或酱油等For:高温会破坏食品的营养与风味,巴氏消毒法,煮沸消毒,对于某些培养基，由于高压蒸汽灭菌会破坏某些营养成分，可用间歇灭菌法灭菌，即流通蒸汽(或蒸煮)反复灭菌几次，,间歇灭菌法,第一次蒸煮后杀死微生物营养体，冷却，培养过夜，孢子萌发，又第二次蒸煮，杀死营养体。这样反复23次就可以完全杀死营养体和芽孢，也可保持某些营养物质不被破坏。,常规加压蒸气灭菌法,2.湿热灭菌法加压法,连续加压蒸气灭菌法,常规加压蒸气灭菌法,2.湿热灭菌法加压法,121下维持1520min或115下维持35min,优点：操作简便，效果可靠,适用范围：,原理：,注意事项：,连续加压蒸气灭菌法,2.湿热灭菌法加压法,135140下维持515s,优点：提高原料利用率、产品产量和质量提高发酵罐利用率提高锅炉利用率宜于自动化操作,适用范围：,利用温度进行杀菌的定量指标？,（一）高温灭菌的种类,热死时间,热死温度,某一温度下，杀死某微生物的水悬浮液群体所需的最短时间,一定时间内，杀死某微生物的水悬浮液群体所需的最低温度,二、物理灭菌因素的代表高温,（二）影响加压蒸气灭菌效果的因素,灭菌物体含菌量灭菌锅内空气排除程度灭菌对象的体积灭菌对象的pH加热与散热速度,二、物理灭菌因素的代表高温,（三）高温对培养基成分的有害影响及其防治,形成沉淀破坏营养，提高色泽改变培养基的pH降低培养基浓度,采用特殊加热灭菌法过滤除菌法等,过滤除菌,不耐热的液体培养基的灭菌,溶液状态,气体状态,抗代谢药物,抗生素,生物药物素,三、化学杀菌剂、消毒剂和治疗剂,评价药效和毒性时常用指标？,最低抑制浓度,半数致死剂量,三、化学杀菌剂、消毒剂和治疗剂,最低致死剂量,（一）表面消毒剂,热敏感的或无法进行高温灭菌的物品或场所的灭菌：,温度计、聚乙烯管或导管等；墙壁、楼板与仪器设备等表面和自来水；空气；,三、化学杀菌剂、消毒剂和治疗剂,（一）表面消毒剂,各种表面消毒剂杀菌能力的比较标准：,石炭酸系数：指在一定时间内被试药剂能杀死全部供试菌的最高稀释度和达到同效的石炭酸的最高稀释度的比率。一般规定处理时间为10分钟供试菌为Salmonellatyphi（伤寒沙门氏菌）,在临床上最早使用的消毒剂-石炭酸,三、化学杀菌剂、消毒剂和治疗剂,（二）抗代谢物的代表磺胺类药物,结构上与细胞内必要代谢物相似可以和特定的酶结合阻碍酶的功能干扰代谢的正常进行这些物质称为抗代谢物。,（二）抗代谢物的代表磺胺类药物,与正常代谢物竞争酶的活性中心“假冒”正常代谢物通过反馈调节破坏正常代谢调节机制,抗代谢药物的作用？,磺胺药物是最早发现，抗菌谱广，能治疗多种传染性疾病。,1934年，德国染料厂的G.Domagk,（二）抗代谢物的代表磺胺类药物,磺胺药物的作用机制：,（二）抗代谢物的代表磺胺类药物,磺胺药物选择毒力强？人体不能利用磺胺合成四氢叶酸,（三）抗生素,由微生物或其他生物生命活动过程中合成的次级代谢产物或人工衍生物，它们在很低浓度时就能抑制或干扰它种生物的生命活动。,1、定义,已找到新抗生素：上万种合成半合成抗生素：万多种临床上常用：仅几十种,（三）抗生素,2、种类、活力单位与制菌谱,效价：抗生素的活力，一般用单位表示,测定效价的方法：物理、化学、生物等,生物效价的测定：稀释法、比浊法、扩散法,（三）抗生素,、半合成抗生素与生物药物素,（）天然抗生素结构改造,青霉素：氨基青霉烷酸,（）生物药物素除抗生素外具有多种生理活性的微生物次生代谢产物,（三）抗生素,3、微生物的抗药性？,产生一种能使药物失去活性的酶把药物作用的靶位加以修饰和改变形成“救护”途径，可合成正常产物使药物不能透过细胞膜通过主动外排系统把进入细胞内的药物泵出细胞外,（三）抗生素,3、微生物的抗药性,避免出现细菌的耐药性的措施：,(1)第一次使用的药物剂量要足(2)避免在一个时期或长期多次使用同种抗生素(3)不同的抗生素(或与其他药物)混合使用(4)对现有抗生素进行改造(5)筛选新的更有效的抗生素,五、辐射和超声波,1.可见光:波长380760nm电磁波:作为光能自养型和光能异养型微生物的能源；对一些细菌有伤害作用和光复活作用强的可见光和连续地长时间照射可见光可以杀死微生物。原因:光氧化作用:光线被细胞内的色素吸收,在有氧条件下使一些酶和其他敏感部分失活,而杀死微生物,如果无O2存在,则对微生物没有损害作用。,2.紫外光(UV):波长200-300nm紫外光都有杀菌效能,损伤DNA，引起突变或致死。一般以250-280nm杀菌力最强。,但是,经UV照射的微生物,在可见光下,可以激活DNA修复酶,这种修复酶能修复UV辐射引起的损伤,这种作用叫光复活作用。修复酶使损伤区域两端的磷酸二酯键水分解,割去损伤变化的部分,再由其它酶催化插入新的核苷酸,补上切去的片断。UV缺点,穿透力弱,一层薄纸也可滤掉大部分,只适应于空气和表面消毒。,3.电离辐射:射线,射线、射线等高能电磁波,具有较强穿透力。这些射线照射物质后,使该物质产生电离作用,所以叫做电离辐射。,用辐射保存粮食,蔬菜,畜禽产品及饮料能防腐,又能保持食物的营养和风味。电离辐射:低剂量(500伦琴)照射可以促进微生物生长或者会诱反变异,用10万伦琴以上高剂量处理有杀菌作用。,4.超声波:2-20千赫/秒的声波叫超声波。除芽孢外,几乎所有的微生物都受超声波的破坏,大多数情况芽孢不受影响。其效果与频率、处理时间,微生物种类,细胞大小,形状及数量等均有关系，球菌效果抗性比杆菌强,芽孢大多无效。,六.化学药物,化学药物对微生物的影响:1.高浓度杀菌；2.低浓度防腐;3.再低浓度消毒;4.某些低浓度化学物对微生物有刺激生长作用。,1.重金属及盐类:大多数重金属及其所形成的化合物,都是有效的杀菌剂或防腐剂。2.有机化合物:酚、醇(对芽孢无效,是细胞脱水剂,是蛋白质变性剂)、醛(对芽孢有效),是常用的杀菌剂。,3.氧化剂:KMnO4、过氧化氢、过氧乙酸等,能使菌体酶蛋白中的巯基,氧化成-S-S基,使酶失活。4.卤素:以Cl2.I2最常用,Cl2用于自来水,I2用于皮肤消毒。,5.表面活性物质:具有降低表面张力效应的物质叫表面活性剂。如煤酚皂(来苏尔)、新洁而灭、除垢剂。肥皂除菌作用很弱,主要使物质表面的油脂乳化,形成无效小滴,携带菌体,随水冲走(机械性地移走微生物),对致癌性球菌相当有效。,七、染料碱性染料有显著的抑菌作用,是由于碱性染料的阳离子与菌体羧基或磷酸基起作用,形成弱电离的化合物,妨碍菌体正常代谢,扰乱菌体氧化还原作用,并阻碍芽孢的形成。染料抑菌作用尤其对G+菌更敏感,如结晶紫1:200,000-300,000对G+菌有抑制作用,而对G-菌要浓10倍才有效。,第六节微生物与微生物之间的关系,在