微生物的生长繁殖与生长因子

微生物的生长繁殖与生长因子第一页，共七十八页，2022年，8月28日理解微生物的连续培养掌握单细胞微生物的生长曲线和在污水处理中的应用理解温度和pH对微生物的影响理解溶解氧对微生物的影响理解有机物及抗生素对微生物的影响理解高温对微生物的影响了解微生物与微生物的一般关系掌握互生和共生关系了解菌种的退化和复壮理解菌种的保藏方法重点：微生物的生长繁殖规律和生长影响因子，难点：单细胞微生物的生长曲线第二页，共七十八页，2022年，8月28日第一节微生物的生长繁殖第三页，共七十八页，2022年，8月28日一、微生物生长繁殖的概念细菌两次细胞分裂之间的时间称为世代时间（代时）。在一定培养条件下，世代时间是一定的。如果营养成分不同，世代时间不同。不同种的微生物，世代时间不同。原核微生物的繁殖速度比真核快，专性厌氧菌的世代时间多数比好氧菌的长。生长——微生物细胞吸收营养物质，进行新陈代谢，当同化作用>异化作用时，生命个体的重量和体积不断增大的过程。繁殖——生命个体生长到一定阶段，通过特定方式产生新的生命个体，即引起生命个体数量增加的生物学过程。发育——从生长到繁殖，是生物的构造和机能从简单到复杂、从量变到质变的发展变化过程，这一过程称为发育。第四页，共七十八页，2022年，8月28日一些细菌的代时菌名 培养基 培养温度 代时E.coli（大肠杆菌） 肉汤 37℃ 17minE.coli 牛奶 37 12.5 Enterobacteraerogenes（产气肠细菌） 肉汤或牛奶37 16~18 E.aerogenes 组合 37 29~44B. Cereus（蜡状芽孢杆菌） 肉汤 30 18B.thermophilus（嗜热芽孢杆菌） 肉汤 55 18.3Lactobacillusacidophilus（嗜酸乳杆菌） 牛奶 37 66~87Streptococcuslactis（乳酸链球菌） 牛奶 37 26S.lactis 乳糖肉汤 37 48Salmonellatyphi（伤寒沙门氏菌） 肉汤 37 23.5Azotobacterchroococcum（褐球固氮菌） 葡萄糖 25 344~46 Mycobacteriumtuberculosis（结核分枝杆菌）组合 37 792~93 Nitrobacteragilis（活跃硝化杆菌） 组合 27 1200第五页，共七十八页，2022年，8月28日二、研究微生物生长的方法微生物生长分个体生长和群体生长：个体生长——微生物细胞个体吸收营养物质，进行新陈代谢，原生质与细胞组分的增加为个体生长。群体生长——群体中个体数目的增加。可以用重量、体积、密度或浓度来衡量。（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）第六页，共七十八页，2022年，8月28日培养方法有两种，一种是分批培养（间歇式培养），另一种是连续培养。一般通过测定细菌重量或数量随培养时间延续的曲线关系来考察细菌的生长特性。第七页，共七十八页，2022年，8月28日（一）分批培养分批培养是在一个封闭的、有一定体积的液体培养基的容器中接种一定量的微生物，在特定条件下进行培养,并定时取样测定活微生物数目的变化。在分批培养中微生物只完成一次生长循环。微生物生长曲线：在分批培养过程中，微生物的数量由少变多，达到高峰后又由多变少，甚至死亡的变化规律。用坐标法作图,以时间为横坐标,以单细胞微生物数量的对数为纵坐标,可以绘出一条有规律的曲线,称为生长曲线。第八页，共七十八页，2022年，8月28日生长曲线

稳定期

衰亡期

细胞数目的对数值

0时间t微生物的数量很大，都是10的n次方，取对数作图时方便。总细胞数活细胞数为什么微生物数目用对数值作图？

缓

慢

期对数期第九页，共七十八页，2022年，8月28日1、停滞期（延迟期或适应期）（lagphase）:

当细菌被接种到新鲜培养基中，开始一段时间内，通常不立即进行细胞分裂、增殖，生长速率近于零，细胞数目几乎保持不变，甚至稍有减少，这段时间被称为停滞期。第十页，共七十八页，2022年，8月28日特点：生长速率=0细胞形态变大或增长细胞内RNA特别是rRNA含量增高合成代谢活跃（核糖体、酶类、ATP合成加快），易产生诱导酶对外界不良条件敏感，（如氯化钠浓度、温度、抗生素等化学药物）原因：适应新的环境条件，合成新的酶，积累必要的中间产物第十一页，共七十八页，2022年，8月28日菌种：繁殖速度较快(世代时间短)的菌种的延迟期一般较短；接种物菌龄：用对数生长期的菌种接种时，其延迟期较短，甚至检查不到延迟期；接种量：一般来说，接种量增大可缩短甚至消除延迟期（发酵工业上一般采用1/10的接种量）；营养：培养基成分

在营养成分丰富的天然培养基上生长的延滞期比在合成培养基上生长时短；

接种后培养基成分有较大变化时，会使延滞期加长，所以发酵工业上尽量使发酵培养基的成分与种子培养基接近。影响停滞期长短的因素第十二页，共七十八页，2022年，8月28日认识停滞期的特点及形成原因对实践的指导意义：在工业上需设法尽量缩短延迟期，采取的缩短lagphase的措施有：①增加接种量；（群体优势----适应性增强）②采用对数生长期的健壮菌种；③调整培养基的成分，在种子基中加入发酵培养基的某些成分；④选用繁殖快的菌种。第十三页，共七十八页，2022年，8月28日2、对数期（指数期）logarithmicphase

细菌生长速度达到最大，细胞数目以几何级数增加，其对数与时间呈直线关系。特点：（1）细菌迅速分裂，菌数按几何级数增加；（2）世代时间最短，而且恒定；（3）生长速度最高而且恒定；（4）代谢活力强无死亡；（5）菌体整齐，体积恢复到原来大小；（6）对环境敏感，生理性状及菌体成分较一致第十四页，共七十八页，2022年，8月28日细菌代时(generationtime;G)的计算细菌的代时即世代时间，或称倍增时间是指细菌繁殖一代即个体数目增加一倍的时间。细菌代时的测定必须以对数期的生长细胞作为对象。第十五页，共七十八页，2022年，8月28日世代时间的计算(P167)：

x2=x1·2n以对数表示：lgx2=lgx1+nlg2生长速率常数平均世代时间第十六页，共七十八页，2022年，8月28日影响因素：（1）温度。在适温范围内，每增加10℃，生长速度提高1倍；第十七页，共七十八页，2022年，8月28日（2）营养；（3）氧气。好氧菌若能供给充足的氧，可能使对数期延长。第十八页，共七十八页，2022年，8月28日延长措施：定时定量加入营养物质，同时排出代谢产物，或使用连续培养。应用意义：①由于此时期的菌种比较健壮，生产上用作接种的最佳菌龄和增殖噬菌体的最适宿主菌龄；②发酵工业上尽量延长该期，以达到较高的菌体密度;③食品工业上尽量使有害微生物不能进入此期;④是生理代谢及遗传研究或进行染色、形态观察等的良好材料。第十九页，共七十八页，2022年，8月28日3、静止期stationaryphase又称：稳定期或最高生长期。由于营养消耗，供应不足及代谢产物的积累，这时一部分菌死亡，细菌进入静止期。第二十页，共七十八页，2022年，8月28日特点：①新增殖的细胞数与老细胞的死亡数几乎相等，微生物的生长速率处于动态平衡，培养物中的活细胞数目达到最高值。②细胞分裂速度下降，开始积累内含物，产芽孢的细菌开始产芽孢。③此时期的微生物开始合成次生代谢产物，对于发酵生产来说，一般在稳定期的后期产物积累达到高峰，是最佳的收获时期。若目标是菌体，则在静止期初期就要及时收获菌体。第二十一页，共七十八页，2022年，8月28日产生原因：1）营养物尤其是生长限制因子的耗尽；2）营养物的比例失调，例如C／N比值不合适等；3）酸、醇、毒素或H2O2等有害代谢产物的累积；4）pH、氧化还原势等物化条件越来越不适宜；5）溶解氧供应不足。第二十二页，共七十八页，2022年，8月28日应用意义：

发酵生产形成的重要时期（抗生素、氨基酸等），生产上应尽量延长此期，提高产量。措施如下：

补充营养物质（补料）调pH调整温度

第二十三页，共七十八页，2022年，8月28日4、衰亡期declinephase由于营养缺乏和代谢产物积累造成自身中毒，细胞生长受阻，时间和菌数对数呈反比，生长曲线直线下降。第二十四页，共七十八页，2022年，8月28日特点：①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“负生长”。②细胞进行内源性呼吸（因为营养缺乏），出现多形态、畸形或衰退形，芽孢开始释放。③因菌体本身产生的酶及代谢产物的作用，使菌体死亡。衰亡期比其他各时期时间长，它的长短也与菌种和环境条件有关。产生原因：

生长条件的进一步恶化，使细胞内的分解代谢大大超过合成代谢，继而导致菌体的死亡第二十五页，共七十八页，2022年，8月28日（二）连续培养（continuousculture）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。第二十六页，共七十八页，2022年，8月28日

恒化培养器

恒浊培养器

新鲜培养基

新鲜培养基

光电池

光源

流速控制阀

流速控制阀

流出物

连续培养与间歇培养不同，它的特点是一方面连续进料，另一方面又连续出料。它又分为两种：恒浊连续培养和恒化连续培养。第二十七页，共七十八页，2022年，8月28日原理：当微生物在单批培养方式下生长达到对数期后期时，一方面以一定的速度流进新鲜培养基并搅拌，另一方面以溢流方式流出培养液，使培养物达到动态平衡，其中的微生物就能长期保持对数期的平衡生长状态和稳定的生长速率。单批培养恒浊法恒化法单批培养 连续培养 时间连续流入新鲜培养液lg细胞数（个/ml）连续培养（1）连续培养原理第二十八页，共七十八页，2022年，8月28日1、恒浊连续培养概念：调节培养基流速，使培养液浊度保持恒定的连续培养方法。原理：通过调节新鲜培养基流入的速度和培养物流出的速度来维持菌浓度不变,即浊度不变。主要采用恒浊器，当浊度高时，使新鲜培养基的流速加快，浊度降低，则减慢培养基的流速。特点：基质过量，微生物始终以最高速率进行生长，并可在允许范围内控制不同的菌体密度；但工艺复杂，烦琐。使用范围：用于生产大量菌体、生产与菌体生长相平行的某些代谢产物，如乳酸、乙醇等。第二十九页，共七十八页，2022年，8月28日2、恒化连续培养概念：以恒定流速使营养物质浓度恒定而保持细菌生长速率恒定的方法。原理：通过控制某一种营养物浓度（如碳、氮源、生长因子等），使其始终成为生长限制因子，而达到控制培养液流速保持不变，并使微生物始终在低于其最高生长速率条件下进行生长繁殖。特点：维持营养成分的亚适量，控制微生物生长速率。菌体生长速率恒定，菌体均一、密度稳定，产量低于最高菌体产量。应用范围：实验室科学研究及污水生物处理。常用的限制性营养物质有作为N源的氨、氨基酸；作为C源的葡萄糖、麦芽糖、乳酸；生长因子、无机盐等。第三十页，共七十八页，2022年，8月28日恒化器Chemostat或bactogen第三十一页，共七十八页，2022年，8月28日

稀释率/稀释度（D）：新鲜培养基流入的速度为f，培养器中培养液体积为V，稀释度为D=f/V，表示单位时间内，新加入的培养基体积与培养器内培养基总体积之比。随着D增大，细菌浓度先升后降，但在相当大范围内这种变化不明显。当稀释度增大到最大比生长速率时，微生物的增长速率赶不上流出速率，结果必然是到某一时刻，微生物浓度降到维持生长所必需的最低浓度（临界浓度）之下，这时培养器内微生物浓度趋于零。这时的D为临界稀释度。第三十二页，共七十八页，2022年，8月28日装置控制对象培养基培养基流速生长速率产物应用范围恒浊器菌体密度（内控制）无限制生长因子不恒定最高大量菌体或与菌体形成相平行的产物生产为主恒化器培养基流速（外控制）有限制生长因子恒定低于最高不同生长速率的菌体实验室为主恒浊器与恒化器的比较第三十三页，共七十八页，2022年，8月28日三、细菌生长曲线在废水处理中的应用

在废水生物处理时，可利用不同生长阶段的微生物处理废水：常规活性污泥法：减速期，静止期生物吸附法：生长下降阶段（静止期）高负荷活性污泥法：对数期、减速期延时曝气法：衰亡期利用对数期进行废水生物处理，虽然反应速率快，但想取得稳定的出水及较高的处理效果亦比较困难。故一般在废水生物处理工程中，常利用减速生长期或内源呼吸初期的微生物的生长、活动，使废水中的有机物稳定化，并取得较好的处理效果。第三十四页，共七十八页，2022年，8月28日四、微生物生长量的测定方法可根据菌体细胞量、菌体体积、重量直接测定，也可以根据某种细胞物质的含量或某个代谢活动速度间接测定（比浊法，碳、氮含量法，DNA测定法等）。微生物生长测量方法个体计数法重量法生理指标法第三十五页，共七十八页，2022年，8月28日1.血球计数板法第三十六页，共七十八页，2022年，8月28日原理：将1mm2×0.02mm的薄层空间划分为400小格，从中均匀分布地选取80小格，计数其中的细胞数目，换算成单位体积中的细胞数。适用范围：个体较大细胞或颗粒，如血球、酵母菌等。不适用于细菌等个体较小的细胞，因为（1）细菌细胞太小，不易沉降；（2）在油镜下看不清网格线，超出油镜工作距离。特点：快速，准确，对酵母菌可同时测定出芽率，或在菌悬液中加入少量美蓝可以区分死活细胞。第三十七页，共七十八页，2022年，8月28日2.涂片染色法应用：可同时计数不同微生物的菌数，适于土壤、牛奶中细菌计数。方法：用镜台测微尺计算出视野面积；取0.1ml菌液涂于1cm2面积上，计数后代入公式：每ml原菌液含菌数=视野中平均菌数×涂布面积/视野面积×10×稀释倍数第三十八页，共七十八页，2022年，8月28日3.平板菌落计数法第三十九页，共七十八页，2022年，8月28日★技术要求：样品充分混匀，操作熟练快速（15~20min完成操作），严格无菌操作；★注意事项：每一支吸管只能用于一个稀释度，样品混匀处理，倾注平板时的培养基温度；★适用范围：中温、好氧和兼性厌氧、能在营养琼脂上生长的微生物，★误差：多次稀释造成的误差是主要来源，其次还有由于样品内菌体分布不均匀、以及不当操作第四十页，共七十八页，2022年，8月28日4、薄膜过滤计数法常用该法测定含菌量较少的空气和水中的微生物数目。将定量的样品通过薄膜（硝化纤维素薄膜、醋酸纤维薄膜）过滤，菌体被阻留在滤膜上，取下滤膜进行培养，然后计算菌落数，可求出样品中所含菌数。第四十一页，共七十八页，2022年，8月28日5.干重法

将一定量的菌液中的菌体通过离心或过滤分离出来,然后烘干(干燥温度可采用105℃、100℃或80℃)、称重。一般干重为湿重的10%-20%，而一个细菌细胞一般重约10-12-10-13g。该法适合菌浓度较高的样品。举例：大肠杆菌一个细胞一般重约10–12-10–13g，液体培养物中细胞浓度达到2×109个/ml时，100ml培养物可得10-90mg干重的细胞。第四十二页，共七十八页，2022年，8月28日6.比浊法原理：是在一定范围内，菌悬液中的细胞浓度与混浊度成正比，即与光密度成正比，菌数越多，光密度越大。因此，借助于分光光度计，在一定波长下测定菌悬液的光密度，就可反应出菌液的浓度。特点：快速、简便；但易受干扰。第四十三页，共七十八页，2022年，8月28日7.生理指标法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微生物的浓度。一般细菌含氮量为干重的12.5%，酵母菌为7.5%，霉菌为6.0%，根据一定体积培养液中的含氮量再乘以6.25，就可测得粗蛋白的含量。其他方法含碳、磷、DNA、RNA、耗氧量、消耗底物量、产二氧化碳、产酸、产热、粘度等，都可用于生长量的测定。第四十四页，共七十八页，2022年，8月28日五、获得纯培养的方法纯培养(pureculture)微生物学中把从一个细胞或一群相同的细胞经过培养繁殖而得到的后代,称纯培养.（1）液体稀释法（2）平板划线分离法（StreakPlate）（3）平板涂布分离法（SpreadPlate）（4）选择性培养分离法（5）单细胞（单孢子）分离法第四十五页，共七十八页，2022年，8月28日首先将待分离的样品进行连续稀释,目的是得到高度稀释的效果,使一支试管中分配不到一个微生物.如果经过稀释后的大多数试管中没有微生物生长,那么有微生物生长的试管得到的培养物可能就是由一个微生物个体繁殖而来的纯培养物.这种方法适合于细胞较大的微生物.（1）液体稀释法第四十六页，共七十八页，2022年，8月28日（2）平板划线分离法（StreakPlate）特点：快速、方便。

分区划线（适用于浓度较大的样品）

连续划线（适用于浓度较小的样品）第四十七页，共七十八页，2022年，8月28日（3）平板涂布分离法（SpreadPlate）简单易行，但易造成机械损伤第四十八页，共七十八页，2022年，8月28日（4）选择性培养分离法为了从混杂的微生物群体中分离出某种微生物，可以根据该微生物的特点，包括营养、生理、生长条件等，采用选择培养的方法进行分离。＊利用选择培养基进行直接分离＊富集培养第四十九页，共七十八页，2022年，8月28日（5）单细胞（单孢子）分离法采用显微分离法从混杂群体中直接分离单个细胞或单个个体进行培养以获得纯培养的方法。该方法要在显微镜下进行。毛细管法：用毛细管提取微生物个体，适合于较大微生物。显微操作仪：用显微针、钩、环等挑取单个细胞或孢子以获得纯培养。小液滴法：将经过适当稀释后的样品制成小液滴，在显微镜下选取只含一个细胞的液滴来进行纯培养物的分离。第五十页，共七十八页，2022年，8月28日第二节

微生物的生存因子第五十一页，共七十八页，2022年，8月28日微生物与所处的环境之间具有复杂的相互影响和相互作用:一方面,各种各样的环境因素对微生物的生长和繁殖有影响,另一方面,微生物生长繁殖也会影响和改变环境.研究环境因素与微生物之间的关系,可以通过控制环境条件来利用微生物有益的一面,同时防止它有害的一面。第五十二页，共七十八页，2022年，8月28日温度是影响微生物生长的最重要因素之一。温度对微生物的影响具体表现在：影响酶活性。温度变化影响酶促反应速率，最终影响细胞合成。影响细胞膜的流动性。温度高，流动性大，有利于物质的运输，温度低，流动性降低，不利于物质运输，因此，温度变化影响营养物质的吸收与代谢产物的分泌。影响物质的溶解度。对生长有影响。一、温度第五十三页，共七十八页，2022年，8月28日最低生长温度:指微生物能进行繁殖的最低温度界限。最适生长温度：指使微生物迅速生长的温度。最高生长温度：指微生物生长繁殖的最高温度界限。处于最适生长温度时，生长速度最快，代时最短。超过最低生长温度时，微生物不生长，温度过低，甚至会死亡。超过最高生长温度时，微生物不生长，温度过高，甚至会死亡。微生物第五十四页，共七十八页，2022年，8月28日根据微生物的最适生长温度分类嗜冷微生物嗜温微生物嗜热微生物超嗜热或嗜高温微生物微生物类型最低温度oC最适温度oC最高温度oC嗜冷微生物-5-05-1020-30嗜温微生物5-1025-4045-50嗜热微生物3050-6070-80超嗜热或嗜高温微生物>5570-105110-113第五十五页，共七十八页，2022年，8月28日嗜冷微生物嗜冷机制：专性嗜冷菌：最适5-15℃，最低-12℃，两极地区。兼性嗜冷菌：最适10-20℃，最低，-5-0℃，海水及冷藏食品嗜冷微生物能在低温下生长的机制在于：（1）酶在低温下仍能有效地发挥作用（2）细胞膜中不饱和脂肪酸含量较高，低温下仍能保持流动状态。低温致死的原因是细胞内水分变成冰晶，造成细胞脱水，还造成细胞尤其是细胞膜的损伤。第五十六页，共七十八页，2022年，8月28日嗜热微生物嗜热机制嗜热机制：（1）酶以及核糖体有较强的抗热性（2）产生多胺、热亚胺和高温精胺，可稳定细胞中与蛋白质合成有关的结构和保护大分子免受高温的损害（3）核酸具有较高的热稳定性（核酸中G+C含量高（tRNA），可提供形成氢键，增加热稳定性）。（4）细胞膜中含有较多的饱和脂肪酸和直链脂肪酸，较高温度下能维持正常的液晶状态。使膜具有热稳定性（5）生长速率快，合成大分子迅速，可及时弥补由于热所造成的大分子的破坏嗜热菌：适于在45-50℃中生长，主要分布在温泉、堆肥和土壤中。

第五十七页，共七十八页，2022年，8月28日

菌名 生长温度 发酵温度 累积产物温度 （℃） （℃） （℃）Streptococcusthermophilus 37 47 37S.lactis 34 40 产细胞：25~30 产乳酸：30Streptomycesgriseus 37 28 _Corenybacteriumpekinense 32 33~35 _Clostridiumacetobutylicum 37 33 _Peniciliumchrysogenum 30 25 20以青霉素的生产为例：培养165小时采用分段控制温度的方法，其青霉素产量比始终在30℃培养提高了14.7%。分段控制方式：0-5小时，30℃；5-40小时，25℃；40-125小时，20℃；125-165小时，25℃。不同生理生化过程的最适温度微生物不同生理活动要求不同温度，所以最适生长温度≠发酵速度快、积累代谢产物多。第五十八页，共七十八页，2022年，8月28日高温与低温对微生物的影响1、高温对微生物的影响高温下蛋白质不可逆变性，膜受热出现小孔，破坏细胞结构（溶菌）。用于灭菌。2、低温对微生物的影响当环境温度低于微生物的最适生长温度时，微生物的生长繁殖停止，用于保存食物和菌种。造成死亡的原因：①冻结时细胞水分变成冰晶，冰晶对细胞膜产生机械损伤，膜内物质外漏。②冻结过程造成细胞脱水第五十九页，共七十八页，2022年，8月28日二、pHpH值对微生物生长的影响机制◆影响膜表面电荷的性质及膜的通透性，进而影响对物质的吸收能力。◆改变酶活、酶促反应的速率及代谢途径：如：酵母菌在pH4.5-5产乙醇，在pH6.5以上产甘油、酸。◆环境pH值还影响培养基中营养物质的离子化程度，从而影响营养物质吸收，或有毒物质的毒性。第六十页，共七十八页，2022年，8月28日不同微生物生长所需的pH不同。大多数微生物最适pH6.5-7.5，适应范围在pH4-10之间。能在pH1-5范围内生长的微生物称为专性嗜酸微生物，如氧化硫硫杆菌、酸热硫化叶菌；能在酸性条件下也能在中性条件下生长的为兼性嗜酸微生物；能在高pH下生长的为嗜碱性微生物，如巴氏芽孢杆菌能在pH11.2-11.6条件下生长（最适pH9.6）。微生物最低pH最适pH最高pH细菌3-56.5-7.58-10酵母菌2-34.5-5.57-8霉菌1-34.5-5.57-8第六十一页，共七十八页，2022年，8月28日在培养微生物的过程中，随着微生物的生长繁殖和代谢进行，pH会变化：碳源：葡萄糖、乳糖→有机酸——pH下降氮源：蛋白质、蛋白胨、氨基酸→氨、胺类——pH上升（NH4）2SO4→SO42-——pH下降Na2NO3→NO32-被吸收——pH上升尿素→氨——pH上升第六十二页，共七十八页，2022年，8月28日同一种微生物在其不同的生长阶段和不同的生理生化过程中，对pH值的要求也不同。例如：黑曲霉（Aspergillusniger）在pH2-2.5范围时有利于合成柠檬酸，当在pH2.5~6.5范围内时以菌体生长为主，而在pH7.0时，则以合成草酸为主。

微生物 生长最适pH 合成抗生素最适pH灰色链霉菌 6.3~6.9 6.7~7.3红霉素链霉菌 6.6~7.0 6.8~7.3产黄青霉 6.5~7.2 6.2~6.8金霉素链霉菌 6.1~6.6 5.9~6.3龟裂链霉菌 6.0~6.6 5.8~6.1灰黄青霉 6.4~7.0 6.2~6.5生长的最适pH值与发酵的最适pH值第六十三页，共七十八页，2022年，8月28日三、氧化还原电位（Eh）

指的是氧化体系供给电子（作为还原剂）或接受电子（作为氧化剂）的趋势的度量，单位为V或mV。氧化环境有正电位，还原环境有负电位。

各种微生物需要的氧化还原电位不同：好氧微生物：>+0.1V最适+0.3~+0.4V厌氧微生物：<0.1V;第六十四页，共七十八页，2022年，8月28日影响因素：1、氧分压：分压高，氧化还原电位高2、pH：pH低，氧化还原电位低3、微生物的生长：对有机物的氧化可使氧化还原电位下降，在代谢过程所产生的H2、H2S也使氧化还原电位下降。加入还原剂可使氧化还原电位下降。要提高氧化还原电位，提高氧的通气量。氧化还原电位影响微生物许多酶的活性，也影响细胞的呼吸作用。在某些条件下，如果保持低的氧化还原电位，则专性厌氧菌可不被氧杀死。所以有人认为氧不是专性厌氧菌的致死原因，而是由于氧所形成的高氧化还原电位。第六十五页，共七十八页，2022年，8月28日四、溶解氧微生物对氧的需要和耐受力在不同的类群中变化很大，根据微生物与氧的关系,可把它们分为几种类群:

专性好氧菌:好氧菌微好氧菌：兼性厌氧菌耐氧厌氧菌：厌氧菌(专性)厌氧菌：第六十六页，共七十八页，2022年，8月28日（一）好氧微生物与氧的关系大多数细菌、大多数放线菌、霉菌、原生动物、微型后生动物都属于好氧性微生物。氧对好氧微生物的作用：1、作为微生物好氧呼吸中电子传递链的最终受体2、参与甾醇类和不饱和脂肪酸的生物合成在利用氧的过程中，氧可产生各种有毒的代谢产物如过氧化氢、羟自由基、超氧阴离子等，好氧微生物体内具有SOD、过氧化物酶可清除之。第六十七页，共七十八页，2022年，8月28日好氧微生物需要的是溶解氧。氧的溶解度与水温、大气压有关。温度低，溶解度大；压力大，溶解度大。在纯水中0℃时氧溶解度14mg/L；10℃-11.3mg/L；20℃-9.2mg/L；30℃-7.7mg/L。含有机物的污水溶解度很低。好氧微生物需要供给充足的氧气。实验室内振荡培养，工业生产上采用通入无菌空气和搅拌等方法供氧。污水处理中利用各种充氧设备充氧，供给量根据微生物的数量、理化性质、基质性质及浓度综合考虑。一般来说，溶解氧质量浓度维持在3-4mg/L，若供氧不足，废水处理效果不好。第六十八页，共七十八页，2022年，8月28日（二）兼性厌氧菌与氧的关系兼性厌氧菌既有脱氧酶又有氧化酶，因此既能在无氧条件下又能在有氧条件下生存。在有氧条件下，氧化酶活性强，可进行氧化磷酸化；无氧时，细胞色素和电子传递体系的其他组分减少或丧失，但充氧后又可全部恢复。兼性微生物包括酵母菌、肠道细菌、硝酸盐还原菌、人和动物致病菌、某些原生动物、微型后生动物、个别真菌。

第六十九页，共七十八页，2022年，8月28日酵母在有氧条件下进行好氧呼吸，将有机物氧化成二氧化碳和水；无氧条件下，发酵葡萄糖产生乙醇和二氧化碳。在发酵过程中通入氧，发酵速度下降，葡萄糖利用速度下降，氧对葡萄糖的利用有抑制作用——巴斯德效应。原因在于有氧的情况下，氧化磷酸化使NADH的H+不再转给丙酮酸生成乳酸而是传给氧产生ATP，丙酮酸进入TCA循环使柠檬酸浓度增加，高含量的ATP及柠檬酸抑制磷酸果糖激酶的活性，从而减慢糖酵解的速度。兼性厌氧菌在污水处理中有积极作用。在供氧不足的条件下，它们可对有机物进行不彻底的氧化，将大分子的蛋白质、脂肪、糖类分解成小分子的有机酸和醇。第七十页，共七十八页，2022年，8月28日（三）厌氧微生物：专性厌氧微生物——梭菌属、拟杆菌、产甲烷菌等。耐氧的厌氧微生物——氧的存在对它们无影响，不利用氧也不中毒。如乳酸菌。专性厌氧微生物的生存环境中绝对不能有氧，有氧存在时代谢产生的NADH2和O2反应产生H2O2、NAD，还可产生超氧阴离子，而且专性厌氧微生物不具备SOD、H2O2酶。耐氧的厌氧微生物具有SOD，但缺乏H2O2酶，H2O2积累过多仍会被氧化。

第七十一页，共七十八页，2022年，8月28日厌氧微生物的培养：可用N2、H2、He驱赶氧；加入氧化还原颜料——甲基兰或刃天青指示