微生物的生长与控制(2)
第六章微生物的生长及其控制
第六章微生物的生长及其控制微生物不论其在自然条件下还是在人为条件下发生作用，都是通过“以数取胜”或“以量取胜”。
生长和繁殖就是保证微生物获得巨大数量的必要前提。
微生物生长是指由于细胞成分的增加导致微生物的个体大小、群体数量或两者的增长。
个体细胞生长：细胞内组分的增加，导致细胞总量（体积、质量、大小）扩个体繁殖：是微生物个体生长到一定阶段，由于细胞结构的复制与重建并通由于微生物个体微小，以个体为对象研究其生长和繁殖十分不便，常以群体数量的变化来研究微生物的生长。
在微生物学中，凡说“生长”一般均指群体生长，这与研究大型生物有所不同。
群体生长：指在一定时间和条件下，微生物细胞总量的增加。
既有量变也有质变。
三者之间的关系：个体生长→个体繁殖→群体生长群体生长＝个体生长＋个体繁殖第一节测定生长繁殖的方法测定生长的方法是以原生质含量的增加为基础，测定繁殖是建立在计算个体数目上。
一、测生长量直接方法：测菌体细胞（数）量、菌体体积、菌体质量等；间接方法：根据细胞内某种物质的含量或某种代谢活动强度间接测定。
（一）直接法1、测体积这是一种粗放的方法。
将待测培养液放在刻度离心管中作自然沉降或离心沉降，观察其体积。
污泥沉降比（SV）：为含有污泥的混合液在量筒中静置30 min后所形成的沉淀污泥的容积占原混合液容积的百分数，以%表示。
又叫30 min沉淀率。
该参数是评定活性污泥质量的重要指标之一。
正常范围为15-30%。
2、称重此法的原理是根据每个细胞有一定的重量而设计的。
它可以用于单细胞、多细胞以及丝状体微生物生长的测定。
包括称干重（DCW）和湿重。
将一定体积的样品通过离心或过滤将菌体分离出来，经洗涤，再离心后直接称重，求出湿重。
如果是丝状体微生物，过滤后用滤纸吸去菌丝之间的自由水，再称重求出湿重。
不论是细菌样品还是丝状菌样品，可以将它们放在已知重量的平皿或烧杯内，于105℃烘干至恒重，取出放入干燥器内冷却，再称量，求出微生物干重。
第六章微生物的生长及其控制
（2） 恒化器：
与恒浊器相反，恒化器是一种设法使培养液 流速保持不变，并使微生物始终在低于最高 生长速率下进行生长繁殖的一种连贯培养装 置 在恒化器中，一方面菌体密度会随时间的增 长而增高，另一方面，限制因子的浓度会随 时间的增长而降低，（使菌体生长慢），两 者相互作用，会出现生长与流速相平衡，这 样，即可获得一定生长速率的均一菌体，又 可获得虽低于最高菌体产量，却能保持稳定 菌体密度的菌体。
3、 防腐：（Antisepsis）
是指利用某种理化因素完全抑制霉腐微生物的生长繁 殖，从而达到防止食品等发生霉变的措施。
措施：
（1） 低温： （2） 缺氧： （3） 干燥： （4） 高渗： （5） 高酸度： （6） 防腐剂：
4、化疗：（Chemotheraph）
即化学治疗，它是利用对病原菌具有高度毒力，而对 宿主细胞无显著毒性的化学物质来抑制宿主体内病原 微生物的生长繁殖，借以达到治疗在目的。
连续培养的优缺点：
优点： A、高效，简化了装料、灭菌，出料、清洗等 程序。 B、产品质量较稳定。 C、自控，可利用各种仪表加以控制。 D、节约人力、动力、资源（水、汽等） 缺点： A、菌种易于退化 B、易遭杂菌污染。
第二节 影响微生物生长的主要因素
影响微生物生长的外界因素很多，除一些营养 条件外，还有许多物理条件，其中最重要的有 温度，PH、氧气等。 一、 温度： 微生物的生长T有宽窄，但总有最低生长T，最 适生长T，最高T。并称为生长温度三基点。 最低生长T：一般-5---10。C，极端为-30。C 最适生长T：嗜冷菌；中温菌；嗜热菌。 最高生长T：一般为80—95。C，极端为105— 300。C。
三、 影响加压灭菌效果的因素：
微生物的生长及其控制填空题1一条典型的生长曲线至少
第六章微生物的生长及其控制一、填空题1、一条典型的生长曲线至少可分为、、、四个生长时期。
2、根据微生物对氧气的需要可把微生物分为、、、、五种类型。
3、细菌生长的最适pH范围为，酵母菌生长的最适pH值范围为，霉菌生长的最适pH范围为，好气微生物生长的最适Eh值为。
4、中温微生物生长的最适温度为高温微生物生长的最适温度为，低温微生物生长的最适温度为。
5、巴氏消毒工艺条件为，实验室常用培养基灭菌工艺条件为，常压蒸汽灭菌工艺条件为。
6、加热是消毒灭菌中用得最广泛的方法，加热灭菌可分为__________和____________。
紫外线主要用于物体表面和空气消毒，这是由于它的______________________能力差。
7、影响微生物生长延滞期的因素有________、________、________、_________。
8、影响微生物耐热力的因素有__________、__________、__________、_________、。
9、影响微生物生长的物理因素除温度外，还有___________、____________、、等。
10、用血球计数板进行细菌计数所得细菌数中包含了_____________和____________两部分。
11、细菌总数测定方法可分为_________、__________、。
12、获得细菌同步生长的方法主要有（1）和（2），其中（1）中常用的有、和。
13、抗生素的作用机制有、、和。
二、选择题1、某细菌悬液经100倍稀释后，在血球计数板上，计得平均每小格含菌数为7.5个，则每毫升原菌悬液的含菌数为( )A、3.75×107个B、2.35×107个C、3.0×109个D、3.2×109个2、可满足一切营养缺陷型菌株营养需要的天然或半组合培养基为( )A、完全培养基B、基本培养基C、补充培养基D、鉴别培养基3、直接显微镜计数用来测定下列所有微生物群体的数目，除了( )之外。
微生物的生长与控制--环境因素对微生物生长的影响
一、环境因环素境对微因生素物对生长微的生影物响生长的影响概述－pH
３
值
➢ 环境pH值对微生物生长的影响：
➢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，
pH6.5以上产甘油、酸；
➢影响培养基中营养物质离子化程度，从而影响营养物质吸收，或有毒物质毒性；
微生物学基础
单元七 微生物的生长与控制
项目二 微生物生长的控制
一、环境因素对微生物生长的影响
１ 环境因素对微生物生长的影响概述 ➢ 微生物与环境之间相互影响和相互作用： ✔各种各样的环境因素对微生物的生长和繁殖有影响； ✔微生物生长繁殖也会影响和改变环境； ➢ 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； ➢ 影响微生物生长的外界因素：
一、环境因素对微生物生长的影响
２ 环境因素对微生物生长的影响概述－温度 ➢ 中温型微生物（嗜温微生物）：最适生长温度为20℃~40 ℃，大多数微生物属于此类；
➢ 室温型主要为腐生或植物寄生，在植物或土壤中；
➢ 体温型主要为寄生，在人和动物体内。
一、环境因素对微生物生长的影响
２ 环境因素对微生物生长的影响概述－温度 ➢ 高温型微生物（嗜热微生物）：最适生长温度为50℃~60℃,主要分布在温泉、堆肥和 土壤中； ➢ 在高温下能生长的原因： ➢ 酶蛋白以及核糖体有较强的抗热性； ➢ 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 ）； ➢ 细胞膜中饱和脂肪酸含量高，较高温度下能维持正常的液晶状态；
脂斜面菌种通常可以长时间地保藏在4℃的冰箱中；
✔当温度过低，造成微生物细胞冻结时，有的微生物会死亡，有些
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。
06第六章 微生物的生长及控制
1. 微生物生长繁殖的pH值
大多数细菌、放线菌喜欢生活在中性偏碱的环境中， 细菌最适的pH在7.0~8.0之间，放线菌的最适pH在7.5~8.5 之间； 而酵母菌和霉菌刚好相反，适合在偏酸的条件下生 长，霉菌的最适pH值在4.0~5.8之间，酵母菌在3.8~6.0之 间。
2. pH值对微生物生长的影响
稀释倒平板法
操作较麻烦，对 好氧菌、热敏感 菌效果不好！
2. 膜过滤培养法
菌数低的样品（如水）→ 膜过滤 → 培养 → 菌落计数
3. 显微镜直接计数法
缺点：
① 不能区分死菌与活菌 ② 不适于对运动细菌的计数 ③ 需要相对高的细菌浓度 ④ 个体小的细菌在显微镜下难以观察
4. 比浊法
5. 重量法
为什么氧气存在能够抑制甚至杀死厌氧菌？
氧气进入菌体后，能接受电子而产生不同还原性的氧 离子，如过氧离子、过氧化物自由基。过氧化物自由基和过 氧离子都是很强的氧化剂，对微生物有毒，能氧化微生物过 程中所必需的酶。 好氧菌、兼性需氧菌以及微量需氧菌体内含有过氧化 物歧化酶（SOD)和过氧化氢酶。这两种酶能将过氧化物自由 基和过氧离子还原成没有毒性的水分子，所以它们不会被氧 气所杀死。耐氧菌虽没有过氧化氢酶，但有过氧化物酶，能 合成SOD，而不会被氧毒害。 厌氧菌体内都没有这些酶，所以不能忍受氧气。
将单位体积培养液中的菌体，用清水洗净， 然后放入干燥器内加热或减压干燥，最后测定其 干重。一般来说，干重约为湿重的10~20%，即 1mg干菌 = 5~10mg湿菌 = 4~5×109个菌体。
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ 6.氮量法(生理指标法)
微生物细胞的含氮量一般比较稳定，所以 常作为生长量的指标。如细菌含氮量约为菌体 干重的14%。含氮量乘以6.25即可粗测出其蛋白 质含量。
微生物学课后习题(第二部分)
微生物学课后习题（第二部分）第六章微生物的生长及其控制复习思考题1.名词解释:生长,繁殖,活菌染色法,菌落形成单位(cfu),同步生长,生长产量常数(Y),恒浊器,怛化器,连续发酵,嗜冷菌,中温菌,嗜热菌,最适生长温度,专性好氧菌,兼性厌氧菌,微好氧菌,耐氧菌,厌氧菌,超氧阴离子自由基,超氧化物岐化酶(SOD),PRAS培养基,厌氧罐,亨盖特滚管技术,厌氧手套箱,摇瓶培养,曲,曲法培养,通风曲,污染,巴氏消毒法,间歇灭菌法,连续加压蒸气灭菌法,梅拉特反应,石碳酸系数,抗生素,抗代谢药物,选择毒力,(抗生素)效价,半合成抗生素,6-APA,生物药物素。
2.什么叫典型生长曲线?它可分几期?划分的依据是什么? 3.延滞期有何特点?如何缩短延滞期?4.指数期有何特点?处于此期的微生物有何应用?5.什么叫生长速率常数(R)?什么叫代时(G)?它们如何计算?6.稳定期为何会到来?有何特点?7.什么叫连续培养?有何优点?为何连续时间是有限的? 8.什么是高密度培养,如何保证好氧菌的高密度培养? 9.目前,一般认为氧对厌氧菌毒害的机机制是什么?10.微生物培养过程中pH变化的规律如何?如何调整? 11.微生物培养装置的类型和发展有哪些规律?12.什么叫发酵罐?试用简图表示并注明其主要构造和运转要点。
13.现代试验室中,培养厌氧菌的“三大件”是什么?试设计一表格比较三者的特点。
14.试述生产实践上微生物培养装置发展的几大趋势,并总结其中的一般规律。
15.试列表比较灭菌、消毒、防腐和化疗的异同,并各举若干实例。
16.利用加压蒸气对培养基进行灭菌时,常易带来哪些不利影响?如何避免? 17.影响湿热灭菌效果的主要因素有哪些?在实践中应如何正确对待? 18.试以磺胺及其增效剂TMF 为例,说明化学治疗剂的作用机制。
19.什么叫抗菌谱?试举五例。
20.抗生素对微生物的作用机制分几类?试各举一例。
21.什么叫抗药性(耐药性)?其产生途径有哪些?试以磺胺药为例加以说明。
第八章微生物的生长及其控制
获得同步生长的方法：
同步培养法
诱导法
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
二、微生物的生长曲线 生长曲线(Growth Curve)：
二、氧气对微生物生长的影响
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: 兼性厌氧菌: 微好氧菌： 耐氧厌氧菌： 厌氧菌 (专性)厌氧菌：
好氧菌
一）好氧菌
1、专性好氧菌（obligate or strict aerobes）
必须在较高氧分压的条件下才能生长，有完
整的呼吸链，以分子氧作为最终氢受体，细胞含
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。
③稳定期（stationary phase）
又称：恒定期或最高生长期 特点： ①培生长速率常数R＝0，正、负增 长相等；
②菌体产量达到了最高点；
③细胞内开始积聚糖原、异染粒和 脂肪等内含物；
一）、直接法 比例计数法、 薄膜过滤染色镜检法 血球计数板法、 薄膜过滤荧光镜
检法
二）、间接法（活菌计数法）
平板菌落计数法、平板涂布法、
薄膜过滤平皿计数法
1 总细胞计数法 1） 血球计数板法
薄膜过滤吖叮橙染色荧光镜检法
2 活细胞计数法
1）平皿菌落计数法(稀释倒平板法)
2）平皿菌落计数法(平板涂布法)
第八章
微生物的生长繁殖 及其控制
• 目的和要求： • 本章主要使大家掌握微生物生长繁殖的规律， 微生物生长的测定方法，及各种物理、化学因 素对微生物生长的影响，有害微生物的控制方 法
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§.1 测定生长繁殖的方法
一、研究M生长繁殖的意义： 1、生长繁殖是M和外界环境因素相互作用的综合
反映，生长繁殖情况可作为 M生理、生化和遗 传研究的重要指标。
2、生产实践：M的应用（菌体~酵母/产物合成）、 致病菌/霉腐
二、测定生长繁殖的方法
测定方法主要有两类——测生长量和计繁殖数 （一）测生长量：适用一切M
③发酵生产中作为种子的最佳种龄。
3．稳定期（最高生长期） 特点：
1）生长速率常数R=0，菌体产量达最高；
2）菌体生长产量常数 Y= x x0
c0 c （x―菌体干重， c―限 制性营养物浓度）
3）次生代谢产物合成
原因：
①营养物质耗尽 ②营养物比例失调（C/N不合适） ③有害代谢物积累 ④pH氧化还原势等物化条件不适宜。
1．测体积 2．称干重 3．间接法：比浊法、生理指标法（测含
N,/C,/P/DNA等）
（二）计繁殖数
1、直接法： ●血球计数板法 （常用） ●P-H计数板
●局限性
2、间接法：（活菌计数法） ●平板计数法：菌落形成单位（cfu）
●最大可能数量法（MPN）
●膜过滤培养法
§2、微生物的生长规律
一、个体生长与同步生长
2．指数期/对数期 特点：
----生长速率最大 ----平衡生长，代谢旺盛
●影响指数期代时长短的因素 1）菌种 2）营养成分 3）营养物浓度（生长限制因子存在与否）
指数期M的应用
①作为代谢、生理研究的良好材料（生理 特性较一致，细胞 成 分平衡发展，生长速 率恒定）。
②增殖噬菌体的最适宿主菌龄。
．
恒浊器
恒化器
工作原理：培养液浊度与菌浓度成正比 控制方法：改变流量，使培养液浊度恒定
限制性营养物与菌生长速度正比。 恒定流量，使限制性营养物浓度恒定。
流入培养基成分：各种营养成分都很充分 容器内菌的生长速率：最大生长速率
限制性营养物浓度低，其他成分充分。 低于最大生长速率
恒浊器
菌体浓度↑，浊度↑， 控制使流速↑； 菌体密度恒定；生长速率最快
二、典型生长曲线（growth curve）
定义：描述单细胞M群体规律性生长的曲线。
●绘制曲线 条件
1）分批培养
2）细胞数目 的对数为纵 坐标
●根据生长速率常数（R=n/t2-t1）划分：
1）延滞期：生长速率为零，仅个体变化
对策： ----采用对数期种子(种子的活化） ----增大接种量 ----采用营养丰富培养基
●菌种在不同生理过程存在不同的最适温度
二、氧气 1）专性好氧菌
只有在较高的氧浓度下才能生长的微生物。 2）兼性厌氧菌
以有氧生长为主，但也可在厌氧下生长的 微生物。 3）微好氧菌 仅在较低氧分压下才能生长的微生物。
4）耐氧菌 可在有氧下进行发酵产能的微生物。
5）厌氧菌 仅能在厌氧条件下生长、分子态氧对其 有毒害作用的一类微生物。
4．衰亡期（decline phase）
特点：个体死亡速度＞新生的速度，群体呈现负 生长（R为负值）
三、微生物的连续培养
连续生长: 在反应器中不断地流加新鲜培养液,同时 不断排出发酵液,使培养物达到动态平衡, 微生物长期保持在指数期的平衡生长状态 和衡定的生长速率上,该生长方式称之为连 续生长。
●个体水平研究： ----超薄切片
----显微摄影技术
----同步生长（培养）：细胞群体中每个个 体处于同样的细胞生长、分裂周期状态。
●同步培养方法
①诱导法：变换温度、光脉冲、营养供应
②机械筛选法（ Helmstetter-cummings的膜洗脱技术
③同步培养方法的选择因M种类和研究目的不同 而异 a.生理学研究中，选择法优于诱导法。 b.诱导法，常用来研究DNA复制和细胞分裂机 制等。（用营缺 突变株）选择DNA复制开 始点上的同步。
Chap.6 微生物的生长与控制
概念： §1. 测定生长繁殖的方法
§2. 影响微生物生长的主要因素 §3. 微生物培养法
§4. 有害微生物的控制
Chap.6 微生物的生长与控制
§1. 测定生长繁殖的方法 §2. 微生物的生长规律 §3. 影响微生物生长的主要因素 §4. 微生物培养法 §5. 有害微生物的控制
●5类微生物的判断试验（半固体琼脂柱）
●厌氧菌的氧毒害机制
----自由基 理论：
生物体内存在着超氧阴离子等自由基， 化学性质非常活泼，反应力极强，可对 细胞内各种生物活性的大分子和细胞膜 产生破坏作用，引起细胞的死亡。
----SOD学说 厌氧菌缺乏SOD，受超氧阴离子自由基（ O2•） 毒害，对各种重要的生物高分子和膜破坏作用；
●微生物生长特点
----平衡生长 ----生长引起繁殖 ----用群体指标反映（研究）生长
●生长的定义 Growth is defined as an increase in cellular constituents and may result in an increase in a microorganism’s size ,population number, or both.
++ ---
++
厌氧 发酵、 --
---
---
无氧等
三、pH
●M绝大多数种类都生长在pH 5～9之 间；多数真 菌、酵母菌pH5-6、放线菌pH7- 8左右。
●不同M生长存在最低、最适和最高pH
●同一种M，菌体生长阶段和产物合成阶段，往往要求不 同的最适pH，例
恒化器
限制性营养物浓度恒定，3.影响微生物生长的主要因素
一、 温度
●微生物温度生长范围（宽温、窄温微生物）
●最适生长温度
嗜冷菌：-10～20℃ 中温菌：20～45℃ 嗜热菌：45～95℃
●常见微生物培养温度
肠杆菌科：37°C 芽孢杆菌：30 °C 放线菌：28 °C 酵母菌：28 °C 土壤真菌：26-28 °C
（过好氧氧生 化物氢酶H）2O + 12O2
SOD
2O+•22H+ 一切好氧/ 耐氧 H2O2+O2
耐氧菌 2H2O
NADH2 NAD （过氧化物酶）
●5类微生物的氧化酶系
类型 产能 SOD 过氧化氢酶 过氧化物酶
好氧菌 呼吸 ++
++
---
兼性 呼吸、发酵 ++
++
---
微好氧 呼吸
+
+
---
耐氧 发酵