第三节 影响微生物生长的主要因素

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根据微生物的生长速率常数

根据微生物的生长速率常数

(二)指数期(exponentialphase) 又称对数期(logarithmicphase),是指在生长曲
线中,紧接着延滞期的一个细胞以几何级数速度 分裂的一段时期。
指数期的特点


生长速率常数R最大 细胞进行平衡生长 酶系活跃,代谢旺盛 影响指数期微生物代时长短的因素



菌种 营养成分 营养物的浓度 培养温度
(二)消毒(disinfection) 消毒是一种采用较温和的理化因素,仅杀死物体表面或 内部一部分对人体有害的病原菌,而对被消毒的物体基 本无害的措施。

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
生长产量常数 Y(或称生长得率,growth yield)
Y =
x - x0 C0 - C
=
x - x0 C0
x为稳定期时的细胞干重(g/ml培养液),x0为刚接种时的细胞干 重,C0为限制性营养物的最初浓度(g/ml),C为稳定期时限制 性营养物的浓度(由于计算Y时必须用一限制性营养物,所以C应 等于0)

生长速度常数(R)
n R= t2 – t1 = t2 – t1 3.322 ( lg x2 - lg x1 )
代时(G)
1
t2 – t1
G=
R
=
3.322(lg x2 - lg x1)
一些细菌的代时
菌名 E. coli(大肠杆菌) E. coli Enterobacter aerogenes(产气肠细菌) E. aerogenes B. Cereus(蜡状芽孢杆菌) B. thermophilus(嗜热芽孢杆菌) Lactobacillus acidophilus(嗜酸乳杆菌) Streptococcus lactis(乳酸链球菌) S. lactis Salmonella typhi(伤寒沙门氏菌) Azotobacter chroococcum(褐球固氮菌) Mycobacterium tuberculosis(结核分枝杆菌) Nitrobacter agilis(活跃硝化杆菌) 培养基 培养温度 肉汤 37℃ 牛奶 37 肉汤或牛奶 37 组合 37 肉汤 30 肉汤 55 牛奶 37 牛奶 37 乳糖肉汤 37 肉汤 37 葡萄糖 25 组合 37 组合 27 代时 17min 12.5 16~18 29~44 18 18.3 66~87 26 48 23.5 344~46 792~93 1200

第一章 第三节 生物反应器的生物学基础-理化条件对微生物生长的影响

第一章 第三节 生物反应器的生物学基础-理化条件对微生物生长的影响
微生物种类 黑根霉 枯草芽孢杆菌 金黄色葡萄球菌 黑曲霉 一般放线菌 一般酵母菌 最低pH 4.3 4.5 4.2 1.5 5.0 3.0 最适pH 6.0—8.0 6.0—7.5 7.0—7.5 5.0—6.0 7.0—8.0 5.0—6.0 最高pH 9.5 8.5 9.3 9.0 10 8.0
µ是流体的动力粘度系数,ρ是流体密度,g是重
力加速度,������������ 为反应器界面气体速率。
生物反应过程剪切力的控制

选择反应器类型
机械搅拌反应器>气升反应器
选择搅拌器类型
涡轮状叶轮>平叶轮>螺旋状叶轮
控制搅拌强度和通气强度

不同微生物对pH要求不同
微生物的生长pH值范围极广,从pH2-8之间都有
微生物能生长。但是绝大多数种类都生活在 pH5.0-9.0之间。
微生物生长的pH值三基点: 各种微生物都有其生长的最低、最适和最高pH值。低于 最低、或超过最高生长pH值时,微生物生长受抑制或导 致死亡。
一些微生物生长的pH值范围
阿伦尼乌斯方程 ������������ = ������ ������������ −������������ /(������������) − ������′ ������ −������������/(������������) ������������
其中������和 ������′ 是经验常数, ������������ 是细胞合成代 谢活化能,������������ 是死亡的活化能,������ 是理想气 体常数,������是凯氏温度。
物理化学因素对微生物生长的影响
温度影响微生物生长速率的阿伦尼乌斯方程 ������������ = ������ µ − ������������ ������������ ������������ = ������ ������������ −������������ /(������������) − ������′ ������ −������������ /(������������) ������������

8 第五章 第3节 环境因素对微生物生长的影响

8 第五章 第3节 环境因素对微生物生长的影响
第三节
环境因素 对微生物生长的影响
1
外界环境对微生物作用的三种情况



外界环境条件适宜时,微生物生长旺盛,代谢 作用加速 外界环境条件不太适宜,微生物生长缓慢,代 谢作用受到一定程度的抑制 外界环境不适宜的情况达到微生物难以忍受的 程度,微生物生命活动受到严重影响,可能发 生变异或死亡
2
灭菌、消毒、防腐与无菌
35
X射线 αβγ射线 宇宙射线
100~150 低于100 很短
辐射单位

拉德(rad)吸收电离能量的量度,1rad相当于 每克物料吸收1×10-5J的能量
格雷(戈,Gy)相当于102rad D值:活菌数减少一个对数周期所需的射线剂 量(×104Gy)

36
(一)紫外线



太阳光的杀菌作用 原理:核酸吸收紫外线变性 200~280nm 穿透力弱,用途:空气消毒 器材物体表面消毒 富含脂肪和蛋白质食品 注意防护

最低pH,最高pH 最适pH:微生物最适宜生长繁殖的pH值
菌类 最适pH值范围
细菌 放线菌
酵母 霉菌
7.0~7.6 7.5~8.5
3.8~6.0 4.0~5.8
一般细菌和病毒对氢离子比霉菌和酵母对氢 离子敏感
48
酸性食品与非酸性食品
分类 酸性食品 pH <4.5 易滋长微生物 酵母、霉菌
非酸性食品
21

巴氏消毒法:<100 ℃ 61~65 ℃、30min,72~75 ℃、10~15min 71~75 ℃,15~16s 80~95 ℃,瞬时 适用对象:高温会导致品质下降的食品 牛奶、啤酒、果汁、蜂蜜等
22

高压蒸汽灭菌法 原理:密闭容器中使水受热产生蒸汽,蒸汽压 力越大,蒸汽的温度越高。 121℃, 15~20min,可杀灭绝大多数微生物, 包括有芽孢的细菌。 适用对象:无菌水及耐高热的食品和物品

第六章 微生物生长

第六章 微生物生长

恒化连续培养
随着细菌的生长,限制性因子的浓
度降低,致使细菌生长速率受限,但同 时通过自动控制系统来保持限制因子的 恒定流速,不断予以补充,就能使细菌 保持恒定的生长速率。 常见的限制性营养物质有作为氮源 的氨、氨基酸;作为碳源的葡萄糖、乳 酸及生长因子,无机盐等。
三、同步培养



微生物细胞极其微小,但它也有一个自小到大 的过程,即个体生长。要研究微生物的个体生 长,在技术上是极为困难的。 目前主要使用的方法是: 同步培养技术分析细胞各阶段的生物化学特性 变化。 电子显微镜观察细胞的超薄切片。
死亡原因? 营养短缺;代谢毒物增 多;pH、Eh改变;溶氧 不足。
t
时间
稳定期与生产实践

指导思想:延长稳定期。 措施: 1.调节pH; 2.注意降温、通风; 3.中和排除有毒代谢产物; 4.稳定期是生产收获时期,注意把握好收获时机。
(4)衰亡期(老年)
死亡率>出生率 ? 细胞畸形 细胞死亡,出现自溶 有的微生物细胞产生或释放出一些产物。 如氨基酸、转化酶、抗生素等。现象。
单细胞微生物典型生长曲线
生 长 速 + 率 0 指 数 期
延滞期 指数期 稳定期 衰亡期
_
菌 数 目 的 对 数 值
延 滞 期
总菌数
稳定期
衰 亡 期
活菌数
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,0-10代表1~1010
(1)延滞期-“万事开头难”

特征: 代谢活跃,个体体积、重量增加,
(2)指数期(青年)
快,平均代时(繁殖一代的时间)最短, 生长速率常数最大。 细胞的化学组成、形态、生理特性比较一致。

第五章 微生物生长的影响因素

第五章 微生物生长的影响因素

第五章微生物的生长及影响因素先介绍如何在实验室或生产实践中使微生物生长,即如何培养微生物;然后介绍微生物生长的规律(包括个体和群体);以及环境条件对微生物生长的影响;最后讨论控制微生物生长特别是有害微生物生长的方法。

生长:微生物个体重量的增加和体积增大的现象。

繁殖:微生物数量增多的现象。

第一节微生物生长一、微生物的培养方法(一)微生物的纯培养及获得方法1.纯培养:微生物学将从一个细胞或一种细胞群繁殖得到的后代叫作纯培养。

2.获得方法(分离方法):只有分离到微生物的纯菌种,才能研究和利用微生物,目前常用的分离方法有:①释倒平板法:按不同的稀释度将待分离的材料进行稀释(10倍稀释法),然后分别倒平板,培养得到单一菌落,挑取,分离,纯化即得。

②平皿划线法:在培养基表面用接种环平行或连续划线,培养可得单菌落,分离纯化得纯培养。

平行扇形连续③单细胞挑取法:用单细胞挑取仪(显微镜挑取器)在显微镜下直接挑取单个细胞(菌体)进行培养,而获得纯培养的方法。

④选择培养基分离法:用只适于一种微生物生长的培养基培养,结果只有一种微生物生长,挑取即得。

⑤涂抹培养皿分离法:平板上滴0.2ml菌悬液,用玻璃刮棒涂抹,培养后挑取菌落,纯化即得。

另外,有煮沸法分离芽孢杆菌;利用致死温度的不同分离噬菌体。

(二)微生物的培养方法1.好氧培养法:a.实验室:试管斜面,平板。

b.工业:半固体物料(浅盘法,转桶法,厚层培养法)c.食用菌:袋栽法,床栽法。

2.固体培养法:a.实验室:摇瓶培养法,试管液体培养法,三角瓶浅层培养法,小型台式发酵罐等。

b.工业:发酵罐(通用型搅拌发酵罐,气泡塔型发酵罐,其他形式的发酵罐)。

3.厌氧培养法:a.验室:厌氧培养皿,厌氧试管,厌氧罐。

b.工业:液体静置培养法。

二、微生物的同步生长及同步培养方法1.同步培养法:能使培养物中所有的微生物细胞都处于相同的生长阶段的培养方法成为同步培养法。

2.同步生长:培养物中的所有微生物细胞都处于同一生长阶段,并都能同时分裂的生长方式。

8第五章第3节环境因素对微生物生长的影响

8第五章第3节环境因素对微生物生长的影响

8第五章第3节环境因素对微生物生长的影响在微生物生长的过程中,环境因素起着至关重要的作用。

这些环境因素包括温度、湿度、pH值、氧气浓度等等。

下面将对这些环境因素对微生物生长的影响进行论述。

一、温度对微生物生长的影响温度是微生物生长的重要环境因素之一。

不同微生物对温度的适应范围有所不同。

一般来说,微生物的生长速率随温度的升高而加快,直至达到其最适生长温度。

超过最适生长温度后,微生物的生长速率会迅速下降,甚至停止生长。

因此,合适的温度可以促进微生物的生长,而过高或过低的温度则会抑制微生物的生长。

二、湿度对微生物生长的影响湿度也是微生物生长的重要环境因素之一。

微生物需要一定的湿度水平才能正常生长繁殖。

一般来说,湿度过高会导致微生物生长过快,容易滋生细菌和霉菌等有害物质;而湿度过低则会抑制微生物的生长,使其处于休眠状态。

因此,合适的湿度水平对于微生物的生长至关重要。

三、pH值对微生物生长的影响pH值是指溶液中氢离子(H+)的浓度。

微生物对于pH值的适应范围有所不同。

一般来说,细菌对pH值的适应范围较广,可以在酸性和碱性环境中生长;而真菌和酵母菌对pH值的适应范围相对较窄,多数喜欢中性或微酸性环境。

当pH值偏离微生物的适应范围时,会抑制微生物的生长。

四、氧气浓度对微生物生长的影响氧气是微生物生长必需的物质,但不同微生物对氧气浓度的需求有所差异。

氧气浓度高的环境适合厌氧菌的生长,而氧气浓度低的环境适合嗜氧菌的生长。

此外,还存在一些微生物可以适应氧气浓度变化的环境,这些微生物被称为耐氧菌。

因此,不同氧气浓度对微生物的生长有着不同的影响。

综上所述,环境因素对微生物生长具有重要影响,其中温度、湿度、pH值和氧气浓度是最为关键的因素之一。

在微生物研究和应用中,考虑到这些环境因素的影响,合理调控和掌握这些因素对微生物的生长具有重要意义。

只有在适宜的环境条件下,微生物才能良好生长、代谢和发挥其应用价值。

第七章 微生物的生长及其控制 第三节 影响微生物生长的主要因素

第七章 微生物的生长及其控制 第三节 影响微生物生长的主要因素

重 最低生长温度
要 最适生长温度
指 标
最高生长温度
微生物作为整体来言,其温度的三基点是极其宽的, 堪称“生物世界之最”。
15℃
25~37℃
55℃
对某一具体微生物来说,其生长温度的宽和窄与
它们长期进化过程中所处的生存环境温度有关。
宽温微生物
一些生活在土壤中的芽孢杆菌(15~65℃); 既可在人体大肠中生活,也可在体外环境中生活 的E. coli (10~47.5℃);
5. 厌氧菌(anaerobes)
一般厌氧菌
严格厌氧菌(专性厌氧菌,
strict or obligate anaerobes)
特点:
① 分子氧对它们有毒,即使短期接触也会抑制甚至致死; ② 在空气或含10%CO2的空气中,它们在固体或半固体培 养基的表面上不能生长,只有在其深层的无氧或低氧化还 原势的环境下才能生为5类
1. 专性好氧菌(obligate or strict strictaerobe)
必须在较高浓度分子氧(~0.2巴)的条件下才能 生长,它们有完整的呼吸链,以分子氧作为最终氢受体,
含有超氧化物歧化酶(superoxide dismutase ,SOD)和 过氧化氢酶(catalase)。
③ 生命活动所需能量是通过发酵、无氧呼吸、循环光 合磷酸化或甲烷发酵等提供; ④ 细胞内缺乏SOD和细胞色素氧化酶,大多数还缺乏 过氧化氢酶。
常见的厌氧菌:
Clostridium(梭菌属)、 Bacteroides(拟杆菌属)、 Fusobacterium(梭杆菌属)、 Bifidobacterium(双歧杆菌属)、 以及各种光合细菌和产甲烷菌(methanogens)等。
一般的乳酸菌多数是耐氧菌,

微生物学-第六章 微生物的生长及其控制

微生物学-第六章 微生物的生长及其控制

步骤:
菌悬液通过微孔滤膜,细胞吸附其上;反置滤膜,以新鲜 培养液通过滤膜,洗掉浮游细胞;除去起始 洗脱液 后就可 以得 到刚刚分裂下来 的新生细胞, 即为同步培养。
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二、单细胞微生物的典型生长曲线
1.平板菌落计数法
最常用的活菌计数法。将适当稀释的菌液倾注平板 或涂布在平板表面,经适当温度培养后,以平板上出 现的菌落数乘以稀释度就可计数出原菌液的含菌量。 直径9cm 的平板上出现菌落数一般以50~500个为 宜。按照国家标准规定的样品菌落数总数测定的计数 原则,以平板菌落数在30~300个之间为报告依据。 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。
生长曲线概念: 定量描述液体培养基中微生物群体生长规律的 实验曲线,称为生长曲线。 生长曲线的制作: 把少量纯种单细胞微生物接种到一定体积的培养液 中后,在适宜的条件下培养,如果以细胞数目的对数 值为纵坐标,以培养时间为横坐标,就可以绘制出分 批培养条件下微生物的生长曲线。
每种细菌都有各自的典型生长曲线,但它们的生长 过程却有着共同的规律性。一般可以将生长曲线划分为 四个时期,即迟缓期、对数期、稳定期和衰亡期。
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; 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。
2. 液体稀释法
对样品做10倍连续稀释,从适宜的3个连续稀 释度 中各取5ml 试 样,接 种 3组共9 支装有培养液 的试管中(每管接入1ml )。经培养后,记录每个 稀 释 度 出 现 生 长 的 试 管 数 , 然 后 查 M.P.N. 表 (most probable number,最大可能数),根据 样品稀释倍数就可计算出其中的活菌含量。
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肠杆菌科的各种细菌包括E.coli、
Enterobacteraerogenes(产气肠杆菌,旧称产气 气杆菌或产气杆菌)、 Proteusvulgaris(普通变形杆菌)等。
3. 微好氧菌(microaerophilic bacteria)
只能在较低的氧分压(0.01~0.03巴,正常大气中
的氧分压为0.2巴)下才能正常生长的微生物。也是通过 呼吸链并以氧为最终氢受体而产能。
过氧化氢酶(catalase)。
绝大多数真菌和许多细菌、放线菌都是专性好氧菌,
例如,Acetobacter(醋杆菌属)、
Azotobacter(固氮菌属)、
Pseudomonas aeruginosa(铜绿假单胞菌,又称
绿脓杆菌)、 Coeynebacterium diphtheriae(白喉棒杆菌)等。
例如,Vibrio cholerae(霍乱弧菌)、 Hydrogenomonas(氢单胞菌属)、
Zymomonas(发酵单胞菌属)
和Campylobacter(弯曲菌属)等。
4. 耐氧菌(aerotolerant anaerobes)
即耐氧性厌氧菌的简称。 是一类可在分子氧存在下进行发酵性厌氧生活的
生活的学说。
根据微生物与氧的关系可 细分为5类
1. 专性好氧菌(obligate or strict strictaerobe)
必须在较高浓度分子氧(~0.2巴)的条件下才能 生长,它们有完整的呼吸链,以分子氧作为最终氢受体,
含有超氧化物歧化酶(superoxide dismutase ,SOD)和
化酶(SOD)学说。
经过广泛调查不同微生物中SOD和过氧化氢酶的
分布状况后得出: 超氧化物歧化酶 过氧化氢酶 细胞色素系统 (SOD) 有活力 有活力 有
菌类型 好氧菌
耐氧性厌氧菌 严格厌氧菌
有活力 无活力
无活力 无活力
无 无
SOD的功能:
保护好氧菌免受超氧化物阴离子自由基的毒害,
从而提出了缺乏SOD的微生物必然只能进行专性厌氧
简称最适温度,是指某菌分裂代时最短或生长速率最 高时的培养温度。
二、氧气
氧对微生物的生命活动有着极其重要的影响。
微 生 物 与 氧 的 关 系
好氧微生物(好氧菌,aerobes)
厌氧微生物(厌氧菌,anaerobes)
细 分 为 5 类
关于厌氧菌的氧毒害机制
1971年提出关于专性厌氧生活的超氧化物歧
嗜中性
嗜碱性
5.4~8.5
7.0~11.5
微生物的命名
• 微生物的命名和其他生物一样,都按国际命名法命名, 即采用林奈氏 所创立的“双名法”。每一种微生物的 学名都依属与种而命名,由两个拉丁字或希腊字或者 拉丁化了的其他文字组成。属名在前,规定用拉丁字 名词表示,字首字母要大写,由微生物的构造、形状, 或由著名的科学家名字而来,用以描述微生物的主要 特征。种名在后,用拉丁字形容词表示,字首字母小 写,为微生物的色素、形状、来源、病名或著名的科 学家姓名等,用以描述微生物的次要特征。 例如。金黄色葡萄球菌的学名为: • Staphylococcus aureus Rosenbach 1884
物理因素:温度、pH和氧气(最主要)
一、温度
温度是影响微生物细胞生长和存活的最重要 的因素之一。 生长温度三基点
3个 重 要 指 标
(three cardinal point)
最低生长温度
最适生长温度
最高生长温度
微生物作为整体来言,其温度的三基点是极其宽的, 堪称“生物世界之最”。
最适生长温度(optimum growth temperature)
5. 厌氧菌(anaerobes) 一般厌氧菌 严格厌氧菌(专性厌氧菌,
strict or obligate anaerobes)
特点:
① 分子氧对它们有毒,即使短期接触也会抑制甚至致死;
② 在空气或含10%CO2的空气中,它们在固体或半固体培
养基的表面上不能生长,只有在其深层的无氧或低氧化还 原势的环境下才能生长; ③ 生命活动所需能量是通过发酵、无氧呼吸、循环光
2. 兼性厌氧菌(facultative anaerobes)
是以在有氧条件下的生长为主也可兼在厌氧 条件下生长的微生物,有时也称“兼性好氧菌
” (facultative aerobes)。它们能在有氧时靠呼
吸产能;无氧时借发酵或无氧呼吸产能,细胞含
SOD和过氧化氢酶。
许多酵母菌和不少细菌都是兼性厌氧菌。 例如,Saccharomy cescerevisiae(酿酒酵母)、 Bacillus licheniformis(地衣芽孢杆菌)、
属名:葡萄球菌 种名:金黄色 命名人的姓 命名年份
厌氧菌。它们的生长不需要任何氧,但分子氧对它也
无毒害。它们不具有呼吸链,仅依靠专性发酵和底物 水平磷酸化而获得能量。耐氧机制是细胞内存在SOD 和过氧化物酶,但缺乏过氧化氢酶。
一般的乳酸菌多数是耐氧菌, 例如,Streptococcus lactis(乳链球菌)、 S.faecalis(粪链球菌)、 Lactobacillus lactis(乳酸乳杆菌)、 Leuconostoc mesenteroides(肠膜明串珠菌)等; 非乳酸菌类耐氧菌, 例如,Butyribacterium rettgeri(雷氏丁酸杆菌)等。
合磷酸化或甲烷发酵等ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ供;
④ 细胞内缺乏SOD和细胞色素氧化酶,大多数还缺乏
过氧化氢酶。
三、pH
pH值表示某水溶液中氢离子浓度的负对数值。
纯水呈中性,其氢离子浓度为10-7mol/L,定其pH值为7。
微生物生长过程中机体内发生的绝大多数的反应 是酶促反应,而酶促反应都有一个最适pH范围,在 此范围内只要条件适合,酶促反应速率最高,微生 物生长速率最大,因此微生物生长也有一个最适生 长的pH范围。 微生物 嗜酸性 pH范围 <5.4
第三节 影响微生物生长 的主要因素
环境条件的改变,在一定限度内,可引起微生 物形态、生理、生长、繁殖等特征的改变,或抵抗、 适应环境条件方面的改变。当环境条件的变化超过 一定能够界限,则导致微生物的死亡。
影响微生物生长的环境因素有很多,主要包括:
碳源、氮源、能源、
生长因子、无机盐、水
微生物的六大类营养要素
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