微生物的生长及其控制

微生物的生长及其控制第1页/共33页第六章微生物的生长及其控制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2页/共33页第一节微生物纯培养的生长一、获得微生物纯培养的方法纯培养的概念：微生物学中将从一个细胞得到的后代称为纯培养获得微生物纯培养的方法：稀释倒平板法划线法单细胞挑取法利用选择培养基培养法第3页/共33页二、微生物的同步生长同步生长的概念：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

通过环境条件诱导同步生长群体获得同步生长的方法（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）第4页/共33页三、测定生长繁殖的方法

测体积直接法称干重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5页/共33页

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第6页/共33页第二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第7页/共33页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第8页/共33页影响延滞期长短的因素接种龄接种量培养基成分

发酵工业上需尽量缩短该期，以降低生产成本在食品工业上，尽量在此期进行消毒或灭菌第9页/共33页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第10页/共33页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第11页/共33页生长速度常数（R）

n㏒x2-㏒x1

R==t2–t1t2–t1代时(G)1t2–t1G==R3.322(㏒x2-㏒x1)第12页/共33页稳定期特点：

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）不合适第13页/共33页衰亡期特点：

1R为负值

2细胞的形态发生变化，出现不规则的衰退形

3释放次生代谢产物，芽孢等

4菌体开始自溶产生原因：

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14页/共33页主要的生长参数迟缓时间：实际达到对数生长期所需时间与理想条件下达到对数期所需时间之差。延缓生长量反映了迟缓期给细胞物质的工业化生产造成的损失。比生长率：表示生长速度与生长基质浓度之间的关系，当营养物质浓度很低时，比生长率与营养物质浓度成正比。总生长量：通过培养获得的微生物总量与原来接种的微生物量之差值。产量常数：总生长量与消耗基质总量之比。第15页/共33页第三节影响微生物生长的主要因素

温度

氧气辐射

物理因素干燥渗透压超声波与微波

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：磺胺类等化学治疗剂抗生素中草药有效成分第16页/共33页温度

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第17页/共33页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第18页/共33页微生物耐热性大小的几种表示方法：

热力致死时间：在特定的温度及其它条件下，杀死一定数量的微生物所需要的时间

F值：在一定的基质中，温度为121.1℃，加热杀死一定数量微生物所需的时间

D值：利用一定温度进行加热，活菌数减少一个对数周期（即90%活菌被杀死）所需的时间

Z值：在加热致死曲线中，时间降低一个对数周期（即缩短90%的加热时间）所需要升高的温度第19页/共33页影响微生物对热抵抗力的因素：菌种的遗传特性菌龄微生物的数量基质的特性（组成、浓度、理化条件）加热的时间与温度

第20页/共33页灭菌与消毒的概念：

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加热灭菌和加热消毒的方法：

干热灭菌法

火焰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)

连续加压灭菌法第21页/共33页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第22页/共33页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

第23页/共33页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。

速冻、缓冻与反复冻溶对微生物细胞的影响第24页/共33页低温的用途菌种保藏

液氮的温度（-195℃）、干冰温度（-70℃）、-20℃和4℃（常加大分子保护剂如糊精、血清白蛋白等）食品冷藏冷藏（0-4℃）与动藏（-18℃）第25页/共33页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（0.2巴）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第26页/共33页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，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：

H2O2(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第27页/共33页辐射

不同波长的射线对微生物的作用不同，可见光部分（400-800纳米）往往能被某些光合微生物所利用，而波长较短的紫外线（13.6-400纳米）、X-射线（0.06-13.6纳米）、r-射线（0.01-0.14纳米）均可抑制甚至杀死微生物。尤其是r-射线因作用距离较远、穿透力较强而用于食品的杀菌保藏。物理杀菌：一类新的冷杀菌技术，它在克服热杀菌不足之处的基础上，运用物理手段如电场、高压、电子、光等的单一或两种以上的共同作用，在低温或常温下达到杀菌的目的。这种方法不须向食品中加入化学物质，不会使菌体产生抗性，且条件易于控制，在保持食品自然风味的基础上，杀菌效果明显。常用的物理杀菌的方法有超高压脉冲电场杀菌、脉冲强光杀菌、半导体光催化杀菌，辐射杀菌第28页/共33页干燥（湿度）水分约占微生物细胞组成的70-85%，环境中缺水时（干燥的环境）引起微生物细胞内蛋白质的变性和盐类浓度的增高，抑制微生物的生长，甚至造成微生物的死亡。干燥对微生物的作用受环境温度、失水速度、菌龄、微生物所处基质等条件的影响。干燥用于食品保藏的方法可分为两类，即自然干燥（熏干、晒干、冷冻干燥）和人工干燥（常压干燥如热风、喷雾、冻结、微波等；真空干燥如真空和冷冻真空干燥）第29页/共33页渗透压微生物生长与渗透压的关系（高渗透压、低渗透压对微生物生长的影响）根据微生物对高渗透压耐性的不同，将其分为以下三类：高度嗜盐细菌（20-30%食盐溶液中生长）