微生物的生长与繁殖课件

第五章微生物的生长与繁殖个体生长个体繁殖群体生长群体生长个体生长+个体繁殖由于微生物的个体极小，所以常用群体生长来反映个体生长的状况第一节微生物的生长规律细胞数

延滞期指数期稳定期衰亡期单细胞微生物的典型生长曲线延滞期的特点生长速度为零细胞体积急剧增大细胞内的RNA尤其是rRNA含量增高，细胞呈嗜碱性合成代谢活跃，易产生诱导酶对外界不良环境条件敏感指数期指数期的特点：生长速度常数R最大细胞进行平衡生长酶系活跃，代谢旺盛影响指数期微生物增代时间的因素：菌种营养成分营养物的浓度

发酵工业上尽量延长该期，以达到较高的菌体密度食品工业上尽量使有害微生物不能进入此期细菌研究中常用的三个参数繁殖代数（n）指数生长方式：1248……2n

设接种时细胞数为x1,时间为t1,到时间t2后，繁殖n代，细胞数为x2，它们之间的相互关系为：

x2=x1*2n以对数表示：㏒x2=㏒x1+n㏒2㏒x2-㏒x1∴n==3.322(㏒x2-㏒x1)㏒2生长速度常数（R）

n

3.322(㏒x2-㏒x1)

R

==t2–t1

t2–t1代时(G)1

t2–t1G==R

3.322(㏒x2-㏒x1)

稳定期特点：

1生长速率常数R等于02菌体产量达到了最高值

3合成次生代谢产物

4细胞内出现储藏物质，芽孢菌内开始产生芽孢产生原因：

营养物尤其是生长限制因子的耗尽营养物的比例失调，如碳氮比不合适有害代谢废物的积累（酸、醇、毒素等）物化条件（pH、氧化还原势等）不合适微生物生长的各个阶段生长阶段特征延滞期细胞不分裂（不生长），但细胞变大，细胞内RNA含量增高，原生质呈碱性，合成代谢活跃，易合成新的诱导酶，对外界环境变化敏感。接种物中死细胞较多或培养基不丰富时延滞期较长。对数期细胞分裂（生长）最快，细胞进行平衡生长，酶系活跃，代谢旺盛。生长速率由营养成分和培养条件决定。稳定期新繁殖的细胞与死亡细胞数目相等，菌体产量达到最高，细胞开始储藏糖原、脂肪等储藏物，产芽孢的开始形成芽孢，开始合成次生代谢产物。可能由于营养物的消耗或抑制生长的代谢产物积累，细胞停止增殖，但仍存活。衰亡期死亡细胞数目超过新生细胞，细胞形态多样，细胞开始自溶，开始释放次生代谢产物。微生物生长的控制途径培养条件温度、湿度、辐射等培养基组成营养物质种类、配比浓度、pH等微生物本身的遗传学特征世代时间、耐酸能力等温度

不同的微生物生长的温度范围不同，根据生长与温度的关系，微生物的生长有三个温度基点，即最适、最高、最低生长温度，根据微生物的最适生长温度的不同，可将微生物分为：低温微生物、中温微生物和高温微生物，它们的生长温度如下表低温菌中温菌高温菌最适生长温度10-2025-30，37-4050-55最低生长温度-10-510-20，10-2025-45最高生长温度25-3040-4570-80最适生长温度最适生长温度又称“最适温度”，其涵义为某菌分裂代时最短或生长速率最高时的培养温度。对同一种微生物来说，最适生长温度并非一切生理过程的最适温度。

例如：产黄青霉总共165h的青霉素发酵过程中，根据不同生理代谢过程有不同最适温度的特点，分为4段进行不同温度培养，即：0h30℃5h25℃40h20℃125h25℃165h

结果，其青霉素产量比常规的自始自终进行30℃恒温培养的对照组竟提高了14.7%。高温对微生物生长的影响嗜热微生物的生长特性

高温菌在高温下生长的原因：

抗热的酶，膜中的高饱和脂肪酸

高温菌的生长特性：生长曲线的各个时期均短暂，因此常会在腐败食品中检测不到，这在食品检验中要特别注意。高温对培养基的影响及其防止措施高温对培养基的不利影响：

形成沉淀物（有机沉淀物如多肽类，无机沉淀物如磷酸盐）；破坏营养；提高色泽（褐变如产生氨基糖等）；改变培养基的pH值；降低培养基的浓度。消除有害影响的措施

采用特殊的加热灭菌法过滤除菌法加入螯合剂

低温对微生物生长的影响低温微生物耐低温的原因：

胞内酶耐低温；细胞膜中不饱和脂肪酸的含量高。低于冰点的温度对微生物的影响：水分的丧失；冰晶对细胞膜的物理损伤。

氧气根据微生物生长与氧气的关系，可将微生物分为以下几种：

专性好氧菌：在正常大气压下进行好氧呼吸产能好氧菌兼性厌氧菌：以呼吸为主，兼营发酵或无氧呼吸产能微好氧菌：只能在0.01-0.03巴大气压下生活

厌氧菌耐氧菌：只能以发酵产能，但分子氧无毒害（专性）厌氧菌：只能生长在无氧或基本无氧条件下，氧剧毒过氧化物歧化酶、过氧化氢酶、细胞色素氧化酶的分布情况氧气影响微生物生长的机制厌氧菌氧毒害的机制：

由于厌氧菌细胞内缺乏SOD，无法消除02.-，后者反应力很强，性质极不稳定，在细胞内可破坏各种重要的生物大分子和膜结构，也可形成其他活性氧化物，对生物非常有害好氧与耐氧菌驱除02.-机制：

过氧化氢酶(好氧菌)H2O+1/202

SOD202.-+2H+H2O2+02

好氧及耐氧菌过氧化物酶（耐氧菌）2H2O

pH值根据微生物生长的最适pH值，将微生物分为：嗜碱微生物：硝化细菌、尿素分解菌、多数放线菌耐碱微生物：许多链霉菌中性微生物：绝大多数细菌，一部分真菌嗜酸微生物：硫杆菌属耐酸微生物：乳酸杆菌、醋酸杆菌不同的微生物最适生长的pH值不同，同一种微生物在不同的生理阶段对pH值的要求也不同，在发酵工业中，控制pH值尤其重要，如黑曲霉在pH2-2.5主要产柠檬酸，pH2.5-6.5以菌体生长为主，pH7时以合成草酸为主各类微生物生长的最适pH值：细菌为6.5-7.5，放线菌为7.5-8.0，霉菌和酵母菌为4-6

虽然微生物外环境的pH变化很大，但细胞内环境中的pH却相当稳定，一般都接近中性。pH对细胞的影响：①对细胞的直接影响②间接影响：影响培养基中营养物质的离子化程度，从而影响微生物对营养物质的吸收，影响环境中有害物质对微生物的毒性，以及影响代谢反应中各种酶的活性等。

酸碱添加剂的抑菌机理无机酸可增加氢离子的浓度，引起菌体表面蛋白的变性和核酸的水解，并破坏酶类的活性。作为防腐剂的有机酸如苯甲酸和水杨酸可与微生物细胞中的成分发生氧化作用，从而抑制微生物的生长。防腐：利用理化因素完全抑制霉腐微生物生长繁殖的措施碱类物质可引起细胞物质的水解或凝结，以杀死或抑制微生物，工业中常用石灰水、NaOH、Na2CO3等作为机器、工具以及冷藏库的消毒剂一、测定生长繁殖的方法计数法直接法重量法测生长量比浊法间接法测含碳量生理指标法测含氮量其它（P、DNA）

第三节微生物生长繁殖的控制比例计数法直接法血球计数法计繁殖数液体稀释法间接法平板菌落计数法

微生物生长的控制同步生长的概念：采用一定的方法使细胞群体处于分裂步

调一致的状态，称为同步生长

获得同步生长的方法

通过环境条件诱导同步生长群体

（温度、培养基成分等）

通过物理方法选择同步生长群体

（离心方法、过滤分离、硝酸纤维素滤膜）左上：室外大型发酵罐左下：室内中型发酵罐右上：实验室全自动小型发酵罐第四节有害微生物的控制思考题：1、消毒、灭菌的区别？2、你所知道的消毒灭菌的常用方法？控制害菌的措施杀灭法抑制法灭菌—彻底杀灭（一切微生物）消毒—部分杀死（仅杀灭病原菌）杀菌溶菌防腐—抑制霉腐微生物化疗—抑制宿主体内的病原菌

消毒（disinfection）：杀灭物体上病原微生物的方法，但不一定杀死细菌芽胞。

灭菌（sterilization）：杀灭物体上包括芽胞在内的所有病原性和非病原性微生物的方法。灭菌分杀菌和溶菌。

防腐（antisepsis）：防止或抑制细菌生长繁殖的方法，细菌一般不死亡。防腐方法：低温、缺氧、干燥、高渗、加防腐剂等。

无菌（asepsis）：不含活菌的意思。防止微生物进入机体或物体的操作方法，称为无菌操作或无菌技术。

灭菌与消毒的区别：

灭菌是指采用强烈的理化因素使任何物体内外部的一切微生物永远丧失其生长繁殖能力的措施；消毒是一种采用较温和的理化因素，仅杀死物体中病原微生物的措施。化学消毒法物理消毒灭菌法二、消毒灭菌的方法1.加热灭菌和加热消毒的方法：

火焰灭菌法

干热灭菌法

干燥加热空气灭菌法

高温灭菌巴氏消毒法(2)

常压下煮沸消毒法

湿热灭菌法间歇灭菌法

常规加压灭菌法

加压下(高压蒸汽灭菌法)

连续加压灭菌法

2.紫外线和射线灭菌法3.滤过除菌法

（一）物理消毒灭菌法（一）物理消毒灭菌法1.热力灭菌法热力灭菌法分干热灭菌和湿热灭菌两大类。在同一温度下，后者效力比前者高，这是因为：（1）湿热中细菌菌体蛋白较易凝固；（2）湿热的穿透力比干热大；（3）湿热的蒸汽有潜热存在。水由气态变为液态时释放出的潜热，可迅速提高被灭菌物体的温度。

干热灭菌法1.焚烧：是一种彻底的灭菌方法，但仅适用于废弃物品或尸体等。2.烧灼：直接用火焰灭菌，适用于微生物学实验室的接种环、试管口等的灭菌（右下图）。3.干烤：用烤箱灭菌。适用于高温下不变质、不蒸发的物品，如玻璃器皿、瓷器等。。

物理灭菌法湿热灭菌法煮沸法：1个大气压下，煮沸的水温为100℃，一般细菌繁殖体煮沸5分钟即被杀死。巴氏消毒法（pasteurization）:用较低温度杀灭液体中的病原菌、同时又不影响消毒物品的营养成分及香味的消毒方法。加热60～85℃处理30min或15s即可，常用于牛奶和酒类等的消毒。间歇灭菌法:是利用反复多次的流通蒸汽加热，杀死细菌所有繁殖体和芽胞的灭菌法。高压蒸汽灭菌法：具有灭菌速度快、效果可靠、温度高、穿透力强等优点，是灭菌效果最好、目前应用最广的灭菌方法。物理灭菌法物理灭菌法影响加压蒸汽灭菌效果的因素灭菌物体的含菌量灭菌锅内空气的排除程度灭菌物体的pH值灭菌对象的体积加热与散热的速度2.紫外线与射线灭菌法紫外线：紫外线的杀菌作用与其波长有关，通常紫外线波长为240～280nm时具有杀菌作用，其中以254nm最强，这与细菌DNA吸收光谱范围相一致。物理灭菌法电离辐射：高速电子、X射线和γ射线等在足够剂量时，对各种细菌均有致死作用。

（右图为实验室紫外灭菌的超净工作台）3.滤过除菌滤过除菌是用物理阻留的方法将液体或空气中的细菌除去，以达到无菌的目的。所用的器具是滤菌器。滤过除菌主要用于一些不耐高温灭菌的血清、细菌毒素、抗生素，以及空气等的除菌。滤菌器的种类很多，目前常用的有滤膜滤菌器、石棉滤菌器、玻璃滤菌器等。物理灭菌法左图：滤过除菌实验

右图：滤过除菌后显微镜下的滤膜和细菌（二）化学消毒法用化学药品进行消毒的方法，由于化学药品对细菌及人体都有毒性，故只能用于体表、医疗器械及周围环境等的消毒。杀菌机制：（1）使菌体蛋白质变性或凝固；（2）干扰细菌的酶系统和代谢；（3）影响细菌胞浆膜的通透性。

酸、碱与pH

重金属及其化合物表面消毒剂有机化合物（酚类、醇类、醛类）卤族元素及其化合物表面活性剂（新洁尔灭、杜灭芬）化学因素染料抗代谢药物