第7章微生物生长及其控制

1、第7章微生物生长及其控制 微生物的生长及其控制 第7章微生物生长及其控制 Cncnc-micro 测定微生物生长繁殖的方法 微生物的生长规律 影响微生物生长的主要环境因素 微生物培养法概论 有害微生物的控制 内容提要 第7章微生物生长及其控制 测生长量 计繁殖数 测定生长繁殖的方法 第一节 测定生长繁殖的方法 Cncnc-micro No Image 微生物的纯培养 第7章微生物生长及其控制 纯培养的分离方法纯培养的分离方法 稀释倒平板法 划线法 选择培养基分离法 单细胞挑取法 第7章微生物生长及其控制 Viable cell count 1.dilute sample 1 ml 9 ml 1

2、04 105 106 107 cell no/ml 2. plate out 0.1 ml 第7章微生物生长及其控制 Inoculating an agar plate to obtain single colonies 第7章微生物生长及其控制 Mixed culture Pure culture 第7章微生物生长及其控制 Mixed culture Oral swab Swab from sole of shoe 第7章微生物生长及其控制 Each colony was examined microscopically 第7章微生物生长及其控制 选择培养基分离法 1.dilute samp

3、le 1 ml 9 ml 104 105 106 107 牛肉膏培养基牛肉膏培养基 土豆培养基土豆培养基 高氏培养基高氏培养基 第7章微生物生长及其控制 含N量法 DNA/RNA法 叶绿素法 菌体内重要组成测定法 测生长量 (直接法) 称重量法 测体积法 N6.25=Pr Cncnc-micro No Image 测生长量(间接法) 比 浊 法 第7章微生物生长及其控制 第7章微生物生长及其控制 计繁殖数 比例计数法 血球计数板法 液体稀释法 平板菌落计数法 滤膜培养法 各种型号的全自动血球计数仪 第7章微生物生长及其控制 微生物的连续培养 第二节微生物的生长规律 微生物的个体生长和同步生长

4、Cncnc-micro No Image 单细胞微生物的典型生长曲线 微生物的高密度培养 第7章微生物生长及其控制 离心法 抑制合成法 获得同步生长(synchronous growth)的方法： 诱导法 选择法 过滤法 同步培养(synchronous culture) Cncnc-micro No Image 使培养基中细菌同时分裂，处于相 同的生长阶段叫同步生长。 第7章微生物生长及其控制 生长曲线(growth curve)描述细菌生长规律 总菌数 活菌数 培养时间 .指数期 .稳定期 .衰亡期.延滞期 细菌数目（个/ml）对数 第7章微生物生长及其控制 缩短延滞期的意义和方法 延滞期

5、(lag phase) 出现原因 本期特点 影响本期限长短因素 Cncnc-micro No Image 第7章微生物生长及其控制 延滞期出现原因 把细菌接种到新鲜的培养基中培养时， 并不立即进行分裂繁殖，细菌增殖数为， 这时需要合成多种酶，辅酶和某些中间代 谢产物，要经过一个调整和适应过程 。 Cncnc-micro 第7章微生物生长及其控制 延滞期特点 生长速率常数等于零 菌体粗大 代谢活力强 对不良条件抵抗能力降低 含量增加 Cncnc-micro No Image 第7章微生物生长及其控制 影响延滞期限长短因素 接种龄 接种量 培养基成分 Cncnc-micro No Image 第7

6、章微生物生长及其控制 缩短延滞期的意义和方法 可以缩短生产周期，提高设备利用率。 接种对数生长期的菌种，采用最适菌龄 加大接种量 用与培养菌种相同组成分的培养基 Cncnc-micro No Image 第7章微生物生长及其控制 指数期(对数期)(exponential phase) 特点 该期的细菌生产中多被用做种子和科学试验材料 活菌数和总菌数接近 酶系活跃，代谢旺盛。 生长速率最大，generation time最短。 细胞的化学组成及形态，生理特性比较一致 Cncnc-micro No Image 第7章微生物生长及其控制 x2 x1 t2t1培养时间 Lg 细胞数/ml t2 - t

7、1 3.322(lgx2-lgx1) 生长速率常数R= t2 - t1 3.322(lgx2-lgx1) 代时G= 指数期生长的数学模型 繁殖代数 n=3.322(lgx2-lgx1) 第7章微生物生长及其控制 影响指数期的因素 菌种 营养成分 营养物浓度 培养温度 Cncnc-micro No Image 第7章微生物生长及其控制 稳定期(stationary phase) 出现原因 营养的消耗 有害代谢产物积累 PH值等理化条件不适 出现原因 Cncnc-micro No Image 营养物比例失调 第7章微生物生长及其控制 稳定期特点 活菌数保持相对稳定，总菌数达最高水平。 细菌代谢物积

8、累达到最高峰。 芽孢杆菌这时开始形成芽孢。 这是生产收获时期。 Cncnc-micro No Image 第7章微生物生长及其控制 衰亡期(decline phase/death phase) 特点 细菌死亡数大于增殖数,活菌数明显减少,群体衰落 细胞出现多形态,大小不等的 畸形,变成衰退型 细胞死亡,出现自溶现象。 Cncnc-micro No Image 第7章微生物生长及其控制 连续培养连续培养(continuous culture)(open culture)(continuous culture)(open culture) 将微生物置于一定容积的培养基中培养，最后 一次收获，叫分批

9、培养，将微生物放在恒定的 容积的流动系统中培养称为连续培养。 优点：缩短发酵周期；便于自动控制；产物质优点：缩短发酵周期；便于自动控制；产物质 要要 量均一量均一 缺点：菌种易退化；易染杂菌缺点：菌种易退化；易染杂菌 第7章微生物生长及其控制 Cncnc-micro No Image 微生物的高密度培养 （high cell-density culture,HCDC） 指微生物在液体培养基中细胞群体密度超过常规培 养10倍以上时的生长状态或培养技术。现代高密度 培养技术主要是用于基因工程菌生产多肽类药物。 选取最佳培养基成分和各成分含量 补料 提高溶解氧的浓度 防止有害代谢产物的生成 第7章微

10、生物生长及其控制 第三节 影响微生物生长的主要环境因素 No Image Cncnc-micro No Image 温度 PH 氧气 第7章微生物生长及其控制 温度 生长速度 温度停此生长致死 最低最高 最适 嗜冷微生物（低温微生物） 中温微生物 嗜热微生物（高温微生物） 低温对微生物的影响 第7章微生物生长及其控制 嗜冷微生物（低温微生物） 系在低温下仍能起催化作用 细胞膜含较多的不饱合脂肪酸在低温下仍 具有通透性。 上下班 嗜冷机制： Cncnc-micro No Image 第7章微生物生长及其控制 嗜热微生物的嗜热机制 细胞内的具强抗热性 产生的多胺，热亚胺和高温精胺物质对蛋白质 等组

11、织结构具有保护作用。一一一一一口口口 核酸也具有热稳定性的保护结构。 细胞膜含有较多的饱和脂肪酸和直链脂肪酸， 使膜具有稳定性。上 第7章微生物生长及其控制 低温对微生物的影响 代谢降低 生长繁殖停滞 仍然存活 常在低温下对菌种和食品保藏。 Cncnc-micro No Image 第7章微生物生长及其控制 PH 影响细胞膜透性与稳定性 影响物质溶解度 影响细胞表面电荷分布 因此影响微生物生长、繁殖，发育。 各类微生物能够生长的PH值较宽， 但细胞内部PH值却接近中性。 Cncnc-micro No Image 微生物的活动也能改变环境中的PH值 第7章微生物生长及其控制 嗜酸性微生物 嗜碱性

12、微生物 耐酸及耐碱微生物 根据氢离子浓度对微生物分类 Cncnc-micro No Image 第7章微生物生长及其控制 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或蛋白质或蛋白质 提高通气量提高通气量 加适当碳源：加糖、乳酸、醋酸、加适当碳源：加糖、乳酸、醋酸、 柠檬酸或油脂等柠檬酸或油脂等 降低通气量降低通

13、气量 第7章微生物生长及其控制 氧气氧气 专性好氧菌（obligate or strict aerobes） 兼性厌氧菌（facultative anaerobes） No Image Cncnc-micro No Image 耐氧菌（aerotolerant anaerobes） 厌氧菌（anaerobes） 微好氧菌（microaerophilic bacteria） 超氧化物歧化酶（超氧化物歧化酶（SODSOD）和过氧化氢酶）和过氧化氢酶 （Catalase ） 第7章微生物生长及其控制 超氧化物歧化酶（超氧化物歧化酶（SODSOD） 功能：使好氧菌免受超氧 化物阴离子自由基的毒害 第7

14、章微生物生长及其控制 2H2O2 _Catalase_ 2H2O + O2 过氧化氢酶（过氧化氢酶（ Catalase ） 第7章微生物生长及其控制 厌氧菌（anaerobes） 将环境中氧吸掉；抽真空；深层培养氧对其有毒 能量来源于发酵无氧呼吸环式光合磷酸化或甲烷发酵 O2. - 超氧阴离子自由基 普遍存在 H2O+1/2O2 过氧化氢酶 （好氧菌） 2H2O 过氧化氢酶 （耐氧菌） NADH2NAD O2. +2H+ H2O2+O2 - SOD （好氧菌及耐氧菌） 1 1 1 细胞内缺泛SOD、细胞色素氧化酶和过氧化氢酶 A. + B. A:B 共价结合 均裂 第7章微生物生长及其控制 第

15、7章微生物生长及其控制 固体培养法 液体培养法 好氧菌的固体培养 厌氧菌的固体培养 好氧菌的液体培养 厌氧菌的液体培养 试管培养 三角瓶（摇瓶） 台式发酵罐 高层琼脂柱 厌氧培养皿 Hungate rool-tube technique 厌氧罐 厌氧手套箱 第四节： 微生物培养法 实验室培养法 生产实践中的培养微生物装置 固体培养法 液体培养法 好氧菌-曲法培养 厌氧菌-堆积培养 发酵罐（Fermenter） 第7章微生物生长及其控制 . . . . . . . . . . . . . . . . . . Brewer 皿 . . . . . . . . . . . . . . . . 高层琼

16、脂柱亨盖特技术 第7章微生物生长及其控制 厌氧罐 anaerobic jar 第7章微生物生长及其控制 Anaerobic Glove Box 第7章微生物生长及其控制 厌氧菌的培养 第7章微生物生长及其控制 第7章微生物生长及其控制 Different culture methods Liquid Culture Batch culture Batch 高温瞬时灭菌 第7章微生物生长及其控制 辐射 可见光 紫外线（非电离辐射） Cncnc-micro No Image X射线与r射线 第7章微生物生长及其控制 紫外线 O 紫外线（非电离辐射） 杀菌机制： 诱导核酸形成胸腺嘧啶二聚体，从而干扰

17、 GGGGGGGG了核酸的复制H Cncnc-micro No Image 第7章微生物生长及其控制 各种微生物对紫外线抗性 干细胞强于湿细胞 芽孢，孢子强于营养细胞 多倍体 二倍体 单倍体 Cncnc-micro No Image 第7章微生物生长及其控制 X X射线与射线与r r射线射线 直接学说 间接学说 r r射线是放射性元素Co60发射出的高能射线， F 具强穿透能力，500干伦琴剂量用于诱变 育种，10万伦琴以上具杀菌作用。G Cncnc-micro No Image 第7章微生物生长及其控制 Cncnc-micro No Image 高渗作用 等渗溶液对微生物生长有利 细菌处于低

18、渗液中会吸水膨胀乃至破裂 细胞处于高渗液中会脱水引起质壁分离 导致死亡。J 第7章微生物生长及其控制 Cncnc-micro No Image 控制微生物的化学物质(因素) 表面消毒剂表面消毒剂 抗代谢物 抗生素化学治疗剂 溶液状态 气体状态 生物药物素 第7章微生物生长及其控制 酸和碱 重金属极其盐类 有机化合物 氧化剂 卤素 染色剂 表面活性剂 Cncnc-micro No Image 表面消毒剂(surface disinfactant) 第7章微生物生长及其控制 酸和碱酸和碱 Cncnc-micro No Image 前面讲过微生物细胞中的DNA，RNA，CL， Pr，E只有在中性条件

19、下才能体现活性， 因此 强酸碱具杀菌作用。医院病房常用乙酸消毒。 第7章微生物生长及其控制 重金属极其盐类 是杀菌剂和防腐剂，作用最强的是Hg,Ag,Cu,作用机 理：使蛋白质变性，使酶失活。（与E的SH结合。） 00202Hgcl2（升汞）溶液对大多数细菌有致死作用。 CuSO4对真菌、藻类有强杀伤力，波尔多（CuSO4碳）防植物病害。 另外还有砷，铋、锑的化合物是治疗梅毒的特效药。 011 AgNO3 可消毒皮肤，1浓度新生儿点眼预防眼炎 Cncnc-micro No Image 第7章微生物生长及其控制 有机化合物有机化合物 醇、醛、酚是常用的杀菌剂。 杀菌机制 损伤CW 使蛋白质变性（

20、细胞膜，E失活） 抑制脱氢酶，氧化酶活性。 No Image Cncnc-micro No Image 第7章微生物生长及其控制 有机化合物有机化合物 甲醛：纯甲醛为气体，3740水液为福尔马林。 醇是脱水剂蛋白质变性剂,70乙醇杀菌效果最好。 酚：35的石碳酸溶液几分钟即可致死细菌甲 酚杀菌力最强，煤酚皂液（来苏尔）为甲酚和肥 皂的混合液 。 Cncnc-micro No Image 第7章微生物生长及其控制 氧化剂氧化剂 K2MnO4使菌体蛋白质氧化，使酶失活。77777 013浓度可用于皮肤，果品、餐具、消毒。 H2O2清洗伤口。 Cncnc-micro No Image 第7章微生物生

21、长及其控制 酪AA+I2二碘酪氨酸 卤素 碘杀菌力强，37碘溶于7083的 乙醇中成碘酒。 氯及氯化物常用于水及食品消毒与水结 合放出原子氧（O）用于消毒。上下 氯，碘是常用的消毒剂氯，碘是常用的消毒剂 Cncnc-micro No Image 第7章微生物生长及其控制 染色剂 干扰菌体氧化还原电位 阻碍芽孢的形成。 No Image Cncnc-micro No Image 第7章微生物生长及其控制 表面活性剂 具有降低表面张力效应的物质叫表面活性剂。 常用的有新吉尔灭等，去污剂，肥皂等。一落 表面张力降低可抑菌或杀菌。五彩缤纷 Cncnc-micro No Image 石碳酸系数：P179

22、 第7章微生物生长及其控制 类型名称及使用浓度作用机制应用范围 重金属盐0.05-0.1%升汞 0.1-1%AgNO3 使蛋白质变性非金属物品，器皿 皮肤，滴新生儿眼 睛 酚类3-5%石炭酸 2%煤酚皂（来苏 儿） 蛋白质变性， 损伤细胞膜 地面、家具、器皿 皮肤 醇类70-75%乙醇蛋白变性、脱 水、溶脂 皮肤、器械 醛类0.5-10%甲醛蛋白质变性物品消毒、接种室 熏蒸 氧化剂0.1%KMnO4蛋白质变性皮肤、尿道、水果 蔬菜 卤素及其 化合物 0.2-0.5mg/L氯气 10-20%漂白粉 0.5-1%漂白粉 2.5%碘酒 破坏细胞膜、 酶、蛋白质 蛋白质变性 饮水、游泳池水 地面、厕所

23、 饮水、空气、体表 皮肤 表面活性 剂 0.05-0.1%新洁尔 灭 破坏膜及蛋白 质、 皮肤、黏膜、手术 器械 第7章微生物生长及其控制 抗代谢物(antimetabolite) 有些化合物在结构上与生物体所必需的代谢物很相 似，以至可以和特定的酶结合，从而阻碍了酶的功 能。干扰代谢的正常代谢。这些物质称为抗代谢物。 No Image Cncnc-micro No Image 叶酸 磺胺类药物 氨基酸 5甲基色氨酸 吡哆醇 异烟肼 嘌呤 6巯基嘌呤 抗代谢物代谢物 第7章微生物生长及其控制 二氢蝶啶二氢蝶啶二氢蝶酸二氢蝶酸二氢叶酸二氢叶酸四氢叶酸四氢叶酸 核核 酸酸 氨基酸氨基酸 前前 体体 PABA 酶酶酶酶酶酶 GluTMP COOHH2NNH2SO2R COOHH2N NH2SO2R 磺胺药(sulphonamides,sulfa drugs)抑菌机理 TMP:三甲基苄二氨嘧啶 (磺胺增效剂) 选择素力 第7章微生物生长及其控制 是由微生物在代谢过程中产生（有的可人工合成）具 有一定浓度下抑制或杀死其他微生物的有机化合物。 F 每种抗生素都有一定的杀菌范围，称为抗菌谱。G 抗生素的诞生 神奇的抗生素 抗药性 抗生素(anti