食品微生物：3-2 微生物的营养和生长

3Chapter微生物的营养与生长1CONTENTS0102微生物的营养微生物的生长微生物生长量的测定方法微生物的群体生长规律影响微生物生长的因素本节重点、难点掌握常用的微生物生长量的测定方法（比浊法和计数法）掌握微生物群体生长的基本规律及应用；掌握影响微生物生长的因素；1微生物生长量的测定方法4细菌总数直接测定法：微生物生长的测定：计数法重量法生理指标法活菌计数膜过滤法比浊法DirectMeasurements

间接测定法：

IndirectMeasurements5细菌计数板或血球计数板1.1细菌总数计数61.2活菌计数——培养法稀释涂布法CFU：colonyformingunit菌落形成单位71.2活菌计数——培养法稀释涂布法测定样品中的微生物数量8主要适用于只能进行液体培养的微生物，或采用液体鉴别培养基进行直接鉴定并计数的微生物。饮用水的标准，细菌总数小于100个/ml；

大肠杆菌群数每1000ml水中小于3个液体培养法(Themostprobablenumbermethod,最大可能数法)1.2活菌计数——培养法9怎样测定纯净水（桶装水）中活菌的数量？过滤法101.3比浊法1112重量法：以干重、湿重或体积直接衡量微生物群体的生物量生理指标法：①通过样品中蛋白质、核酸含量的测定间接推算微生物群体的生物量。如大多数细菌蛋白含量占干重的12.5%，酵母为7.5%，霉菌为6.0%，粗蛋白含量=含氮量（%）*6.25②如呼吸强度，耗氧量、酶活性、生物热等与其群体的规模成正相关。瓦勃氏呼吸仪、微量量热计等设备来测定相应的指标。1.4其他方法13快捷程度能否区分活菌数适用对象用途特殊用途细菌总数计数快3-5min部分固体/液体培养实验室常用活菌计数慢8-24h是固体/液体培养食品中有害微生物的检测部分可以用以菌体分离纯化比浊法快1-2min/实时否液体培养发酵工业或科研常用重量法中等10min-24h否液体培养发酵工业用生理指标法快实时否液体培养发酵工业2微生物的群体生长规律14生长：繁殖：生长是一个逐步发生的量变过程，繁殖是一个产生新的生命个体的质变过程。在高等生物里这两个过程可以明显分开，但在低等特别是在单细胞的生物里，由于细胞小，这两个过程是紧密联系又很难划分的过程。讨论M的生长，就是指一定时间和条件下细胞数量的增加(anincreaseinthenumberofcells)，即M的群体生长。15个体生长→个体繁殖→群体生长微生物生长=个体生长+个体繁殖16代时20min，24h后1个大肠杆菌变为272个，重4722t170+-生长速率2.1微生物的群体生长的典型生长曲线OD值、总菌数、活菌数180生长生长速率死亡活/死细胞数、细菌的群体生长速率19各个阶段的菌体生长特征202.2微生物的连续培养在微生物的整个培养期间，通过一定的方式使微生物能以恒定的比生长速率生长并能持续生长下去的一种培养方法。培养过程中不断的补充营养物质和以同样的速率移出培养物是实现微生物连续培养的实质。21

Turbidostat控制连续培养的方法恒浊培养恒化培养恒浊器

Chemostat

恒化器不断调节新鲜培养基的流入速而使细菌培养液浊度保持恒定;保持新鲜培养基流入速度与含菌培养物的流出速度速度相同;可以使菌体维持最高的生长速率，获得最大生长量。保持培养液流速不变，控制培养基中某种营养物质（生长限制性因子）浓度基本恒定的方式。22••••1.恒浊连续培养一般用于菌体以及与菌体生长平行的代谢产物生产的发酵工业

（连续发酵）

连续发酵与单批发酵相比的优点： 缩短发酵周期，提高设备利用率； 便于自动控制； 降低动力消耗及体力劳动强度； 产品质量较稳定；

缺点：杂菌污染和菌种退化232.恒化连续培养通过控制流速可以得到生长速率不同但密度基本恒定的培养物 遗传学：突变株分离；多用于科研生理学：不同条件下的代谢变化；生态学：模拟自然营养条件建立实验模型；24恒化连续培养与恒浊连续培养的比较（1）在恒浊连续培养中，参量稀释速度在不断地变化；而恒化连续培养中，该参数为一恒定值。（2）在恒浊连续培养中，培养基中不存在生长限制因素。（3）恒浊连续培养在高稀释速度下运行最好，恒化连续培养在低稀释速度下最稳定有效。3影响微生物生长的因素25微生物生长的五大条件pH氧气水/渗透压营养温度0402050103263.1温度最低生长温度最适生长温度最高生长温度生长温度三基点：27致死温度：细菌在10min被完全杀死的最低温度28最适生长温度：<15，45-50，80-113微生物可生长温度范围的广泛性嗜冷微生物嗜温微生物嗜热微生物嗜高温微生物20-40，29微生物生长的温度范围

微生物类型 嗜冷微生物

(Psychrophiles)

兼性嗜冷微生物

(Psychrotrophs)

嗜温微生物

(Mesophiles)

嗜热微生物

(Thermophiles)

嗜高温微生物(Hyperthermophiles)

最低0以下

015-20 45 65生长温度(℃)

最适

15 20-40 20-45 55-65 80-90

最高

20 40 45以上

80100以上30(a)BoulderSpring(c)TransmissionelectronmicrographofPolaromonas,agasvesiculatebacteriumthatlivesinseaiceandgrowsoptimallyat4°C.313.2pH一般微生物生长的pH范围最低pH、微生物最低pH最适pH最高pH最适pH、最高pH

细菌酵母菌 霉菌3-52-31-36.5-7.54.5-5.54.5-5.58-10 7-8 7-8

Acidophiles:pH≦3最适

Acid-tolerant:pH4-9最适，最低可以强酸

Alkaliphiles:pH9最适，<7不生长，>10还可生长

alkali-tolerant:pH7最适，>10还可生长或生存绝大多数微生物细胞内环境pH接近中性，少数极端嗜酸、嗜碱微生物细胞内环境pH偏离中性。32

嗜酸性:0---5.5

嗜中性:5.5—8.0嗜碱性:8.0—11.5微生物可生长pH的广泛性pHpH对微生物生长的影响（1）不同生长阶段和不同的生理、生化过程具有不同的最适pH；如Aspergillusniger,pH=2.5-6.5,菌体生长为主；pH=2.0-2.5,利于合成柠檬酸；pH=7.0,大量合成草酸。（2）微生物外环境pH变化较大,但胞内pH相对稳定，接近中性，有利 于保护生物大分子以及细胞器的功能（如膜对H+的低透性，转运 或缓冲作用）。（3）pH会影响细胞膜的透性和稳定性。（4）pH会影响营养物质的离子化程度，影响其吸收和运输。33微生物在其生长过程中，会改变外界环境的pH，起始pH不同于培养过程的pH有机物糖类 脂肪有机酸

蛋白质无机物(NH4)2SO4

NaNO3胺类H2SO4NaOH

变酸变碱发酵工业中，发酵液pH值的调整能否用酸碱调节发酵液的pH值？3.3氧气专性好氧微好氧专性厌氧耐氧兼性厌氧35微生物与的关系专性好氧菌：需氧，正常大气压下呼吸产能；好氧菌兼性厌氧菌：呼吸产能为主，兼营发酵产能；呼吸产能为主，兼营无氧呼吸产能；微好氧菌：低氧分压下生活（0.01-0.03Pa)，呼吸产能；氧厌氧菌耐氧厌氧菌：不需要氧，只以发酵产能，但氧无毒害作用；严格厌氧菌：以发酵或者无氧呼吸产能，氧对其有毒害 或者致死效应。3.3氧气36

微生物类群超氧化物歧化严格好氧菌 有兼性厌氧菌 有耐氧厌氧菌 有严格厌氧菌 无微好氧菌 有酶（SOD）过氧化氢酶有有无无有/无（触酶）备注低水平状态37氧对生物的毒害作用机制O2在生物体内可由酶促或者非酶促反应产生：（1）超氧化物自由基：·O2-（2）过氧化物，如H2O2