微生物学生长部分资料
食品微生物学 第三章微生物的生理 第二节微生物的生长
微生物的生理
（1）微生物的生长曲线 将少量单细胞微生物纯菌种接 种到新鲜的液体培养基中，在最适条件下培养，在培养过程 中定时测定细胞数量，以细胞数的对数为纵坐标，时间为横 坐标，可以画出一条有规律的曲线，这就是微生物的生长曲 线（growth curve）。生长曲线严格说应称为繁殖曲线，因 为单细胞微生物，如细菌等都以细菌数增加作为生长指标。 这条曲线代表了细菌在新的适宜环境中生长繁殖至衰老死亡 的动态变化。根据细菌生长繁殖速度的不同可将其分为四个 时期（见图3-1）。
微生物的生理
第三章
微生物的生理
3.1 微生物的营养 3.2 微生物的生长 3.3 微生物生长的控制 3.4 微生物的代谢
微生物的生理
3.2 微生物的生长
3.2.1 微生物生长与繁殖
微生物在适宜的条件下，不断从周围环境中吸收营养物 质，并转化为细胞物质的组分和结构。同化作用的速度超过 了异化作用，使个体细胞质量和体积增加，称为生长。单细 胞微生物，如细菌个体细胞增大是有限的，体积增大到一定 程度就会分裂，分裂成两个大小相似的子细胞，子细胞又重 复上述过程，使细胞数目增加，称为繁殖。单细胞微生物的 生长实际是以群体细胞数目的增加为标志的。霉菌和放线菌 等丝状微生物的生长主要表现为菌丝的伸长和分枝，其细胞 数目的增加并不伴随着个体数目的增多而增加。
微生物的生理
（4）比浊法 在细菌培养生长过程中，由于细胞数量的 增加，会引起培养物混浊度的增高，使光线透过量降低。在 一定浓度范围内，悬液中细胞的数量与透光量成反比，与光 密度成正比。比浊管是用不同浓度的BaCl2与稀H2SO4配制成 的10支试管，其中形成的BaSO4有10个梯度，分别代表10个 相对的细菌浓度（预先用相应的细菌测定）。某一未知浓度 的菌液只要在透射光下用肉眼与某一比浊管进行比较，如果 两者透光度相当，即可目测出该菌液的大致浓度。 如果要 作精确测定，则可用分光光度计进行。在可见光的450～ 650nm波段内均可测定。
微生物学复习资料
微生物学复习资料第一章原核微生物的形态、构造和功能伴孢晶体：少数芽孢杆菌在形成芽孢的同时，会在芽孢旁形成一颗菱形、方形或不规那么形的碱溶性蛋白质晶体，称为伴孢晶体〔即ð内毒素〕。
L型细菌：在某些环境条件下〔实验室或宿主体内〕通过自发突变而形成的遗传性稳定的细胞壁缺陷变异型。
1．没有完整而坚韧的细胞壁，细胞呈多形态，有些能通过细菌滤器，故又称“滤过型细菌〞。
对渗透敏感，在固体培养基上形成“油煎蛋〞似的小菌落〔直径在左右〕古生菌：又称古细菌，是一个在进化途径上特别早就与真细菌和真核生物相互独立的生物类群，要紧包括一些独特生态类型的原核生物，如产甲烷菌及大多数嗜极菌。
革兰氏染色机制：结晶紫液初染和碘液媒染：在细菌的细胞膜内可形成不溶于水的结晶紫与碘的复合物。
乙醇脱色：G＋细胞壁较厚、肽聚糖网层次多和交联致密且不含类脂，把结晶紫与碘的复合物牢牢留在壁内，使其维持紫色；G-细胞壁薄、外膜层类脂含量高、肽聚糖层薄和交联度差，结晶紫与碘复合物的溶出，使细胞退成无色。
复染:G-细菌呈现红色，而G+细菌那么仍维持最初的紫色。
重要性:革兰氏染色有着十分重要的理论与实践意义。
通过这一染色，几乎可把所有的细菌分成革兰氏阳性菌与革兰氏阴性菌两个大类，因此它是分类鉴定菌种时的重要指标。
又由于这两大类细菌在细胞结构、成分、形态、生理、生化、遗传、免疫、生态和药物敏感性等方面都呈现出明显的差异，因此任何细菌只要通过简单的革兰氏染色，就可提供许多其他重要的生物学特性方面的信息。
第二章真核微生物的形态、构造和功能1子实体：是指在其里面或上面可产生无性或有性孢子，有一定外形和构造的任何菌丝体组织2菌物界：指与动物界，植物界相并列的一大群无叶绿素，依靠细胞外表汲取有机养料，细胞壁一般含几丁质的真核微生物3二级菌丝：又称气生菌丝，由基内营养菌丝长出培养基外伸向空间的菌丝。
它是担子菌中由相应的异性的初生菌丝进行体细胞接合而形成的菌丝。
微生物学研究细菌的生长条件
微生物学研究细菌的生长条件教案：微生物学研究细菌的生长条件引言:微生物学是一门研究微生物的产生、发展和变化规律的学科。
其中，细菌是一种重要的微生物，它们在自然界的分布广泛，并且对人类的生活和健康有着重要的影响。
了解细菌的生长条件十分必要，可以帮助我们更好地控制它们的发展，从而最大限度地减少它们对我们的不利影响。
一、温度对细菌生长的影响温度是细菌生长的重要因素之一。
在不同的温度条件下，细菌的生长情况也会有所不同。
1. 低温下的细菌生长低温环境对大多数细菌的生长不利。
我们知道，冰箱是一种低温储存食物的设备，其温度一般在0-4摄氏度之间。
在这种温度下，细菌的生长速度会显著减慢，甚至停止。
因此，我们在食品储存时需要注意低温条件，以避免细菌的滋生和食物的腐败。
2. 中温下的细菌生长中温环境对很多细菌来说是最适宜生长的温度范围。
在20-40摄氏度之间，细菌的生长速度会加快，细菌也更容易繁殖和传播。
这也是为什么我们在烹饪食物时需要注意温度控制，以确保食物不受细菌污染。
3. 高温下的细菌生长高温环境对大多数细菌来说是致命的。
当温度超过细菌所能忍受的范围时，它们的酶和蛋白质会发生变性，导致细胞死亡。
这也是为什么高温可以用来灭菌和杀死致病菌的原因。
二、酸碱度对细菌生长的影响酸碱度是指溶液中氢离子（H+）或氢氧根离子（OH-）的浓度，它可以影响细菌的生长。
1. 酸性条件下的细菌生长酸性环境对细菌来说是较为不利的生长条件。
大多数细菌在酸性环境下难以繁殖和生存。
这也是为什么我们在食品加工和保存过程中常常使用酸来杀菌和防腐的原因。
2. 中性条件下的细菌生长中性环境对细菌来说是最适宜生长的条件。
在PH为7左右的中性环境下，细菌的生长速度较快。
3. 碱性条件下的细菌生长碱性环境对细菌来说同样不利。
大多数细菌在碱性环境中无法繁殖和生长。
三、氧气对细菌生长的影响氧气是细菌生长的另一个重要因素。
不同的细菌对氧气的需求会有所不同。
1. 厌氧菌的生长厌氧菌是一类在氧气环境中无法生长的细菌。
微生物学 06 微生物的生长与控制-08级
第二节 微生物培养法 一、实验室培养法
（一）固体培养
1.好氧菌：试管斜面、平板等。 2.厌氧菌 （1）高层琼脂柱：加还原剂,石蜡封口。
（2）Hungate滚管
①厌氧菌计数：铜柱除氧→预还原 培养基、稀释液制备→稀释样品 →滚管→培养→计数。
②预还原培养基和稀释液制备
煮沸驱氧→分装到螺口厌氧滚管
2.获得同步生长的方法
同步培养法诱导法来自筛选法化学诱导 物理诱导
过滤法 区带密度梯度离心法 膜洗脱法
（1）环境条件诱导法
① 温度：适宜和不适宜交替处理，如芽孢杆菌。
② 培养基成分控制
营养不足和营养丰富交替培养； 含抗生素和完全培养基交替培养；
③ 光照和黑暗交替：用于光合细菌。
（2）筛选法
二、分批培养细菌的生长规律 1.分批培养和连续培养 （1）分批培养 菌体→接种到定量的培养基中（不再补充和更换），
有害废物的积累（酸、醇、毒素等）→pH、氧化
还原势等不合适。
③应用 生产上，延长该时期→提高产量（补料、调pH、 提高通气量等）。收获细胞及初级产物的最佳时 期（如乳酸、柠檬酸、SCP等，其产生和细胞生长 同步）。 生物测定维生素、氨基酸和碱基的最佳时期。
（4）衰亡期
负生长，出现衰退形，释放芽孢和次生产物，细 胞死亡、自溶。比其他各时期时间长。
注：稳定期后期或衰亡期→收获次生产物最佳时 期（其产生和细胞生长不同步）。
三、丝状微生物的群体生长规律
孢子接种→液体培养基→培 养（产生孢子否？）。 以时间为横坐标，菌丝干重 为纵坐标，绘曲线。 包括：停滞期；迅速生长期； 衰亡期。 菌 丝 体 干 重
四、微生物纯培养生长的测定 指群体生长（细胞数目或生长量）的测定。
微生物学生长与繁殖
§特点
§1）代时最短，生长速度最快；
§2）细胞稳定（平衡）生长: 细胞内各种物质按百分 比生长，菌体成份均匀；
§3）酶活性高，代谢稳定，菌体大小基础一致。
微生物学生长与繁殖
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• 处于对数生长久细胞, 因为代谢旺盛, 生长快 速, 代时稳定, 个体形态、化学组成和生理特 征等均较一致, 所以, 在微生物发酵生产中, 常见对数期菌体作种子, 它能够缩短延迟期, 从而缩短发酵周期, 提升劳动生产率与经济效 益。
如在金霉素、四环素等抗生素发
微生物学生长与繁殖
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分批培养与连续培养比较
1） 缩短发酵周期, 提升设备利用率； 2） 便于自动控制； 3） 降低动力消耗及体力劳动强度； 4） 产品质量较稳定；
微生物学生长与繁殖
§恒化连续培养往往控制微 微生物学生长与繁殖
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补料分批培养或半连续培养 不论是基础研究还是在发酵工业
生产实践中, 为了到达某种特殊目 标或提升培养效率, 经常采取两种 方法加以综合培养方式。既不是严 格意义分批培养方式, 也不是严格 意义连续培养方式, 普通称之为补 料分批培养或半连续培养 。
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细菌纯培养生长曲线图
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细菌生长曲线分期
§滞留适应期(延迟期 ) §对数生长久 §稳定时 §衰亡期
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1.滞留适应期（Lag phase）
§特点: §1）细胞形态变大或增加，比如巨大芽孢杆菌，在迟缓
期末，细胞平均长度比刚接种时长6倍。普通来说处于 迟缓期细菌细胞体积最大； 2）细胞内RNA，尤其是rRNA含量增高，合成代谢活跃， 核糖体、酶类和ATP合成加紧，易产生诱导酶。 3） 对外界不良条件反应敏感。
微生物学第五章 微生物营养与生长.
3. 在实验室中，常用固体平板划线法，稀释涂布平板法或稀释 倾注平板法分离、纯化微生物。
(1) 固体平板划线法， 又称稀释划线法
(plate streaking or dilution streaking)： 微生物从接种环上 脱落到琼脂表面， 将接种环灼烧后以 接种区为菌源再次 划线，依次重复3次， 随着划线的进行， 所划之处留下的菌 体细胞量越来越少， 最终留下单个分散 的细胞，通过繁殖 形成单克隆。
远藤氏培养基
碱性复红、亚 硫酸钠
伊红美蓝培养基 伊红、美蓝
酸、乙醛 酸
带金属光泽 深红色菌落
鉴别水中大肠菌群
(2) 选择培养基：根据某种微生物的特殊营养要求或其对某化学、 物理因素的抗性而设计。
用于选择培养基的若干抑制剂选择对象一般细菌
G+细菌 G-细菌
乳酸菌
肠道细菌 微球菌
抑制剂及其用量(ug/mL)
(2) 培养基中各营养物之间的浓度配比直接影响微生物的生长繁 殖和(或)代谢产物的形成和积累，其中碳氮比(C/N)的影响较大。 C/N比指的是微生物培养基中所含碳原子的摩尔数与氮原子的摩 尔数之比。
2. 各原料之间不发生化学反应，理化性质相对稳定。
3. 黏度适中，具有适当渗透压。
4. 适宜的pH和氧化还原电势。
1. 按组成的化学成分是否清楚分：
(1) 合成培养基：配制试剂中各成分的量都确切知道的培养基。 如培养细菌的葡萄糖铵盐培养基、培养放线菌的高氏I号培养基 和培养真菌的察氏培养基。
(2) 天然培养基：用一些成分无法准确知道的天然原料制作的培 养基。如培养细菌的牛肉膏蛋白胨培养基，培养酵母菌的麦芽 汁培养基。
微生物学-生长
微生物的生长繁殖及其控制本章教学重点•反映出微生物群体生长繁殖的规律——细菌生长曲线；•微生物生长的测定；•环境因子对微生物生长的影响；•如何控制微生物的生长繁殖。
在微生物学中提到的“生长”，一般均指群体生长，这一点与研究大生物时有所不同。
个体生长→个体繁殖→群体生长群体生长= 个体生长+ 个体繁殖第一节微生物生长的测定微生物生长：单位时间里微生物数量或生物量（Biomass）的变化微生物生长的测定：个体计数——个体数目；群体重量测定——细胞物质的重量；群体生理指标测定——代谢活性。
（一）以数量变化对微生物生长情况进行测定通常用来测定细菌、酵母菌等单细胞微生物的生长情况或样品中所含微生物个体的数量（细菌、孢子、酵母菌）1、培养平板计数法（参见P147）一个菌落可能是多个细胞一起形成，所以在科研中一般用菌落形成单位（colony forming units，CFU）来表示，而不是直接表示为细胞数。
2、膜过滤培养法3、The most probable number method（液体稀释法）4、显微镜直接计数法1）常规方法：采用细菌计数板或血球计数板，在显微镜下对微生物数量进行直接计数（计算一定容积里样品中微生物的数量）。
2）其它方法：比例计数、过滤计数、活菌计数。
（二）以生物量为指标测定微生物的生长（参见P147）1、比浊法在一定波长下，测定菌悬液的光密度，以光密度(optical density, 即O.D.)表示菌量。
实验测量时应控制在菌浓度与光密度成正比的线性范围内，否则不准确。
2、重量法以干重、湿重直接衡量微生物群体的生物量；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；测定多细胞及丝状真菌生长情况的有效方法3、生理指标法（参见P148）微生物的生理指标，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。
样品中微生物数量多或生长旺盛，这些指标愈明显，因此可以借助特定的仪器如瓦勃氏呼吸仪、微量量热计等设备来测定相应的指标。
食品微生物学讲义 第四章 微生物的培养与生长
第四章微生物的培养与生长所有生物为了生存都必须不断地从外界环境中吸收所需的各种物质从中获得原料和能量以便合成新的细胞物质，生物所需用于完成各种生理活动的这物质称之为营养物质。
生物吸收、利用营养物质的过程一般称为营养。
营养物质是生物进行一切生命活动的物质基础，失去这个基础，一切生物都无法生存，微生物也不例外。
可见，营养对微生物的重要性。
第一节微生物的营养一、微生物细胞的化学组成分析微生物细胞化学组成是了解微生物营养物质的基础。
主要成分：C、H、N、O 和无机成分。
其中主要是水分、蛋白质、碳水化合物、脂肪、核酸和无机盐。
水分占90-97，其余占3-10%。
二、营养物质及其生理功能微生物所需的营养物质，主要包括碳素化合物、氮素化合物、水分、无机盐类和生长素。
这些物质对微生物的生命活动主要有三方面的作用：（1）、供给微生物合成细胞物质的原料；（2）、合成代谢和生命活动所需的能量；（3）、调节新陈代谢。
六大营养素（一）、碳源碳源主要用来供给菌体生命活动所需的能量，构成菌体细胞及代谢产物。
常用的碳源有：糖类、脂肪和某些有机酸、部分醇类。
在某些特殊情况（如碳源贫乏），蛋白质水解产物或氨基酸等也可以被某些菌种作为碳源使用。
由于菌种所含煤系统并不完全相同，所以，各种菌能利用的碳源亦不相同。
葡萄糖、麦芽糖、乳糖等单糖和双糖是绝大部分细菌、酵母菌、放线菌及霉菌可利用的碳源，大多数霉菌、放线菌和部分细菌可直接利用糊精和淀粉作为碳源。
（二）、氮源氮源主要用来构成菌体细胞物质（如氨基酸、核酸、蛋白质）和含氮代谢产物。
常用的氮源可分为两类：有机氮源和无机氮源。
黄豆饼粉、花生饼粉、棉籽饼粉、玉米浆、蛋白胨、鱼粉等属于有机氮源（迟效氮源）；氨水、硫酸铵、尿素、硝酸钠、硝酸铵和磷酸氢二铵等为无机氮源（速效氮源）。
（三）、水水是微生物体内外的溶媒，只有通过水，微生物所需要的营养物质才能进入细胞，也只有通过水其代谢产物才能排出体外。
另外，水也可以直接参加代谢作用，如蛋白质、碳水化合物和脂肪的水解作用都是在水参与下才能进行的。
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比浊计数
turbidity measurement
3、细胞生物量法
湿重法 干重法 蛋白质含量法 DNA含量法 代谢测定法
population growth
第二节
细菌的群体生长繁殖
分批培养法(batch culture)： 将少量细菌接种到一定体积的液体培养基中，让 其自然生长直到养分耗尽，并随时测定细菌数目， 可以发现细菌的群体生长有一定的规律。 如果以细胞数目的对数值作纵坐标，以培养时间作横 坐标，可画出一条有规律的曲线，这就是微生物的典 型生长曲线（growth curve）。
（二）对数生长期 （log phase）
或称指数生长期(exponential phase) 紧接着迟缓期的，细胞以几何级数速度分裂的一 段时期。
特点：
1. 生长速率常数最大，因而细胞每分裂一次所间隔的 时间最短； 2. 细胞进行平衡生长，菌体内各种成分最为均匀； 3. 酶系活跃、代谢旺盛。
（三）稳定期 （stationary phase）
恒浊连续培养 turbidostat
恒化连续培养 chemostat
环境中哪些因素影响微生物的生长？
一、营养物质
碳源 氮源 无机盐 生长因子
水
二、温度
红色为古细菌，蓝色为细菌，浅绿色为藻类，棕色为真菌， 黄色为原生动物，绿色为植物，紫色是动物。
原核生物对温度的适应表现为多样性。
嗜温菌 嗜冷菌 嗜热菌
三、pH
细菌 6.5-7.5 真菌 4.5-6.5 放线菌 7.0-8.0
四、氧气
菌 膜 对 照 菌 沉 淀
均匀 浑浊
细菌在液体培养基中的生长情况
异养微生物生长对氧的需求
A B C
呼吸：电子通过电子传递链直接传给外源电子受体 (O2 或特定无机氧化物)
发酵：电子传递给底物降解的中间产物
根据与氧的关系，微生物可分成五种类型
好氧菌
厌氧菌
兼性厌氧菌
耐氧菌
微好氧
思考：试管中生长的微生物对 氧的需求分别属于哪种类型？
（一）同步生长 (synchronized growth)
同步生长：通过同步培养的方法，
使群体细胞中每个个体细胞在生活 周期中都处样获得同步生长的细胞？
（二）同步培养方法
1．机械方法
区带离心 法
不同生长阶段的细胞，其沉降系数不同。
过滤法 膜洗脱法
特点：
1. 生长速率常数等于零，即处于新繁殖的细 胞数与衰亡的细胞数相等的动态平衡之中； 2. 菌体生长量达到最高； 3. 开始形成贮藏物，形成芽孢，合成代谢产 物。
（四）衰亡期 （decline/death phase）
特点： 1. 细胞个体死亡的速度超过新生的速度，整个 群体呈现负生长； 2. 细胞形态多样，会产生一些不规则的退化形 态； 3. 有的微生物因蛋白水解酶活力的增加而发生 自溶； 4. 释放代谢产物； 5. 释放芽孢。
二、生长的数学模型
细菌繁殖的世代数(n) Nt=N02 n lgNt = lgN0 + lg2 lgNt - lgN0 = nlg2 n = [lgNt - lgN0]/[lg2] n = 3.32[lgNt - lgN0] k = n/t = (3.32[lgNt - lgN0])/t growth rate (k)
n
G=(t1-t0)/n= (t1-t0)/3.322 (lgNt-lgN0)
代时(G)：细菌在指数期每分裂一次所需要的时间。
Monod 1942年 枯草杆菌在葡萄糖和阿拉伯糖的 培养基中出现二次生长现象（biphasic bacterial growth）
三、同步培养(synchronized culture)
一、群体生长规律
迟缓期 对数期 稳定期 衰亡期
（一）迟缓期 / 延滞期 （lag phase）
将少量微生物接种到新鲜培养基中， 在开始培养的一段时间内细胞数目维持恒 定，或增加很少的时期。 特点：1、生长速率常数等于零；
2、细胞形态变大或增长； 3、细胞内RNA尤其是rRNA含量增高； 4、合成代谢活跃； 5、对外界不良条件反应敏感。
第八章
微生物的生长
微生物的生长(microbial growth)：在合适的外界
环境条件下，微生物个体或群体细胞中主要化学组分 的协调而平衡的增长。
微生物的繁殖(microbial reproduction)：微生物
生长到一定阶段，细胞结构复制与重建，并通过特定 方式产生新个体的生物学过程。
各细胞组分按恰当的比例增长，达到一定程度后就发生 繁殖，从而引起个体数目的增加。原有的个体发展成一 个群体。
硝酸纤维素滤膜吸附细胞，翻转滤膜，连续 缓慢加入新的营养液，细胞生长，新产生的 细胞洗脱。
2．环境条件控制技术
温度诱导法： 低温 最适温度
培养基成分控制法：限制性营养培养基 正常培养基
四、连续培养(continuous culture)
连续培养：在一个开放的系
统内，以一定的速度连续 供给新鲜培养基的同时， 将含有微生物和代谢产物 的培养液以相同的速度放 出，从而使液量维持恒定， 使培养物在近似恒定的状 态下生长及代谢。
二、微生物生长的测定
1、显微镜直接计数法
Direct microscopic count
2、间接计数法
counting colonies (1 bacterial cell -> 1 colony)
serial dilutions
平板计数
filtration (water supply sampling)
超氧化物岐化酶 SOD （好氧生物及耐氧菌）
过氧化氢酶（好氧生物）
过氧化物酶（耐氧菌）
第二节
微生物的纯培养
纯培养技术 生长测定
一、纯培养技术
梯度稀释法
spread plate method
涂布平板法
pour plate method
倾注平板法
划线法
Streak plate method
接种
微生物生长可分成个体生长与群体生长。 个体生长(individual growth)：单个细胞 的成分不可逆和按比例的增加。 群体生长(population growth)：单位时间 内细胞数量或细胞质量的增加。
个体生长 个体繁殖 群体生长
群体生长 = 个体生长 + 个体繁殖
第一节 微生物的生长条件