微生物的生长及控制
微生物的生长及其控制
☆每种单细胞微生物都有各自经典生长曲线, 但它们 生长过程却有着共同规律性。普通能够将生长曲线划 分为四个时期。
微生物的生长及其控制
第21页
延对 滞数 期期
稳定时
衰亡期
经典生长曲线 （Growth curve）
时期划分: 按照生长速率常数R（growth race constant）不一样
E.aerogenes
组合
37 29~44
B. Cereus（蜡状芽孢杆菌）
肉汤
30 18
B.thermophilus（嗜热芽孢杆菌）
肉汤
55 18.3
Lactobacillus acidophilus（嗜酸乳杆菌） 牛奶
37 66~87
Streptococcus lactis（乳酸链球菌）
牛奶
37 26
微生物的生长及其控制
第25页
2.指数期中三个主要参数
❖ 繁殖代数（n）
❖ 指数生长方式： 1、 2、4.8… …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，它们之间相互关系为：
❖
x2 = x1·2n
❖ 以对数表示：㏒ x2 = ㏒ x1 + n㏒2
❖ ∴ n =㏒ x2 - ㏒ x1 = 3.322(㏒ x2 - ㏒ x1 )
群体生长——群体中个体数目标增加。能够用重量、 体积、密度或浓度来衡量。（因为微生物个体极 小, 所以惯用群体生长来反应个体生长情况）
个体生长 个体繁殖 群体生长
群体生长 = 个体生长 + 个体繁殖
微生物的生长及其控制
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。
微生物的生长与控制
微生物的生长与控制：细菌的细胞周期：细菌无性繁殖的方式：二分裂：同形分裂；异形分裂；多次分裂；劈裂；芽殖；孢子大肠杆菌同形二分裂：首先新的细胞物质合成，细胞逐渐延伸，DNA开始复制，然后染色体向细胞的两端分离，在细胞中部开始形成隔板，最后隔板完全形成，将母细胞分割为大小一样的两个子细胞。
新月柄杆菌异形分裂：新月柄杆菌幼龄细胞的一端有鞭毛，而老龄细胞有柄，在繁殖过程中，有柄的细胞合成新的细胞组分，细胞延长，在无柄的一端长出鞭毛，然后以收缢的方式进行二分裂，产生一个有柄的细胞，和一个有鞭毛的游动细胞，游动细胞可以固着在新的基物上，最后鞭毛消失，在鞭毛消失处形成新的柄，进入下一轮生长和复制。
蛭弧菌多次分裂：首先，蛭弧菌侵入革兰氏阴性菌的周质空间形成蛭弧体，在寄主细胞中蛭弧菌可以产生水解酶，水解寄主细胞的细胞周质，以满足自己的营养需求以及生产，随着生长蛭弧菌细胞逐渐伸长形成丝状细胞，然后丝状细胞在多个部位分裂，形成多个子代细胞，每一个子代细胞又会形成新的鞭毛，最后寄主细胞裂解，子代蛭弧菌被释放到环境中。
节杆菌劈裂：节杆菌通过劈裂进行繁殖，节杆菌是革兰氏阳性菌，具有内外两层细胞壁，在细胞延长进行分裂的过程中，只有内层细胞壁参与横隔壁的形成，这样就形成了两个子细胞，共同被外层细胞壁包裹的状态，最后外层细胞壁在一侧断裂，形成V字形排列的两个子细胞。
细菌芽殖：生丝微菌的母细胞附着在固体基物上，然后长出丝状物，丝状物末端形成芽体，芽体逐渐膨大，长出1根鞭毛形成子细胞，有鞭毛的子细胞脱离母细胞后，母细胞继续以出芽的形式生成子细胞，子细胞最后也会失去鞭毛成长为母细胞。
生活周期：从一个新的子细胞的产生开始，到子细胞经过生长、繁殖产生下一代子细胞的阶段。
可分为三个阶段：第一个阶段：细胞生长期：细胞合成一些新的细胞物质,相当于真核生物细胞周期的G1期。
第二个阶段：染色体复制和分离期：相当于真核生物的S期和M期中的有丝分裂期，而没有G2期。
第六章微生物的生长及其控制
t2 - t1
3.322(lgx2-lgx1) t2 - t1
3.322(lgx2-lgx1)
2020/12/8
25
一些细菌的代时
菌名
培养基 培养温度 代时
E. coli（大肠杆菌） 肉汤
37℃ 17min
E. coli
牛奶
37
12.5
Enterobacter aerogenes（产气肠细菌）
肉汤或牛奶 37
一般连续培养器 固定化细胞连续培养器
实验室科研用：连续培养器 发酵生产用：连续发酵罐
2020/12/8
40
（1）恒浊器 — 恒浊连续培养
Ø特点：基质过量，微生物始终以最高速率进行生长 ，并可在允许范围内控制不同的菌体密度；但工艺 复杂，烦琐。 Ø使用范围：用于生产大量菌体、生产与菌体生长相 平行的某些代谢产物，如乳酸、乙醇等。
2020/12/8
23
（二）指数期
1、特点： Ø 生长速率常数R最大，即代时最短; Ø细胞进行平衡生长，菌体大小、形态、生理特征等比较一致; Ø酶系活跃，代谢最旺盛。
2020/12/8
24
x2
2、指数期中的的
三个重要参数
x1
t1
t2
u繁殖代数 n=3.322(lgx2-lgx1)
u生长速率常数R= u代时G=
2020/12/8
29
（三）稳定期
1、特点： （1）R=0，即处于新繁殖的细胞数与衰亡的细胞数相等，或正生长与负生长相等的动态平衡之中。 （2）菌体产量达到了最高点。 （3）菌体产量与营养物质的消耗间呈现出有规律的比例关系。 （4）细胞内开始积聚糖原、异染颗粒和脂肪等内含物；芽孢杆菌一般在这时开始形成芽孢； （5）通过复杂的次生代谢途径合成各种次生代谢物。
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：
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7 微生物的生长及其控制
第七章 微生物的生长及其控制
z z z z z z
生长 (growth)：个体体积或重量的变化 繁殖 (reproduction)：个体数量的变化 个体生长→个体繁殖→群体生长 群体生长＝个体生长 ＋ 个体繁殖 生长和繁殖是交替进行的 衡量群体生长的量： 重量、体积、密度、浓度、个体数目等 生理指标：测含氮量、测含碳量、测磷、 DNA、RNA、ATP、呼吸
第一节 微生物生长的测定
测定生长量 测体积 称干（湿）重 比浊法 颜色改变单位 生理指标法：测含氮量 测含碳量 测磷、DNA、RNA、ATP 呼吸
微生物生长的测定
测细胞的个数
¾比例计数法 ¾血球计数法 ¾平板活菌计数法：
菌落形成单位 (cfu, colony forming unit） ¾膜过滤法 ¾稀释摇管法
比浊法
turbidity
血球计数法
z
又被称为Petroff-Hausser counting。
平板活菌计数法
平板活菌计数法的两种策略——涂布 和倾注
膜过滤法——用于较稀溶液的计数 方法
膜过滤法
硝酸纤维素滤膜法是最经典的获得同步生长的方法
由于细胞的个体差异，同步生长往往只能维持2-3随后又逐渐转变为随机生长。
邻苯基苯酚
六氯酚
哈拉腙
十六烷基吡啶氯
氯苯甲烷铵
丙炔内酯Disinfectants and antiseptics。
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。
4 PDF 文件使用 "pdfFactory Pro" 试用版本创建 ÿ
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。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
➢ 以生物量为指标测定微生物的生长
比 浊 法
重量法
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。 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。
（2）原因：合成新的代谢酶类，适应新环境。 （3）影响延迟期长短的因素：
菌种、接种龄、接种量、培养基成分。
2、指数期（又称对数生长期）（log phase)：紧接延滞期 的细胞数以几何级数增长的时期。 （1） 特点：①菌数以几何级数增加； 生长速率常数最 大，代时最短而且稳定； ② 个体形态、化学组成、生理 特性均较为一致 ； ③酶系活跃，代谢旺盛。
胞数目与死亡的细胞数目基本上处于平衡稳定的状态。
（1）特点：生长速率等于0；菌体产量达到最高点。 （2） 稳定期到来的原因：
①营养物尤其是生长限制因子的耗尽； ②营养物的比例失调； ③有害代谢产物的累积； ④ pH、氧化还原电位等物化条件越来越不适宜等。
一、生长曲线
第二节 细菌的群体生长繁殖
一条典型的生长曲线至少可以分为 迟缓期，对数期，稳定期和衰亡期等四个生长时期
典型生长曲线： 将少量单细胞微生物纯培养菌种
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菌体 的数量，再以几何曲线表示，以菌数的 对数为纵坐标，时间为横坐标，所绘成 的曲线称为典型生长曲线。
群体生长
微生物生长的测定
微生物生长的概念（与动植物生长概念的差别） 微生物生长的常规测定方法（原理和操作）
细菌的群体生长繁殖 细菌生长繁殖的规律（标准生长曲线） 及控制技术（连续培养的概念与方法）
微生物生长繁殖的控制
第一节 微生物生长的测定
（一）微生物生长概述 （二）以数量变化对微生物生长情况进行测定 （三）以生物量为指标测定微生物的生长
（2）影响指数期微生物增代时间的因素：菌种、营养成 分、营养物浓度、培养温度等。
对数生长期的微生物其个体形态，化学组成和生理 特性等均较一致，代时稳定，代谢旺盛，生长迅速，是 研究基本代谢的良好材料，也是发酵生产的良好种子。
3、稳定期(stationary phase) 又称最高生长期，此时期微生物群体中新繁殖的细
裂所必需的某种养料，使所有的细胞都处于临分裂状态 （但不分裂），然后在某一时刻供给细胞分裂所必需的 养分，就能诱导出同步细胞群体。
物理诱导法 是利用某些物理因子，使处于即将 分裂的细胞的代谢活动受到抑制，从而使细胞在分裂阶 段前停止，以求得以后分裂的同步。
第二节 细菌的群体生长繁殖
细菌生长繁殖的规律（标准生长曲线） 及控制技术（连续培养的概念与方法）
操作较麻烦，对 好氧菌、热敏感 菌效果不好！
采用培养平板计数法要求操作熟练 、准确，否则难以得到正确的结果：
样品充分混匀； 每支移液管及涂布棒只能接触一个 稀释度的菌液；
同一稀释度三个以上重复,取平均值；
每个平板上的菌落数目合适，便于 准确计数；
2、膜过滤培养法
如何对菌数低的样品，如水，中的细菌数量进行统计？
菌数低的样品（如水）→ 膜过滤 → 培养 → 菌落计数 水中的细菌总数：124个/100 ml
采用细菌计数板或血球（计二数）板以，数在量显变微化镜对下微对生微物生生物长数情量况进进行行直测接定 计数（计算Байду номын сангаас定容积里样品中微生物的数量）。 3、显微镜直接计数法 1）常规方法：
缺点？ 不能区分死菌与活菌； 不适于对运动细菌的计数； 需要相对高的细菌浓度； 个体小的细菌在显微镜下难以观察；
1、延滞期（或称延迟期、滞留适应期）（lag phase) 指少量微生物接种到新培养基中，在开始培养的一
段时间内细胞数目不增加的时期。 （1）特点：①群体生长速度近于零； ②细胞重量增加，
体积增大，但不分裂繁殖；③细胞内的RNA特别是 rRNA含量增高，原生质嗜碱性； ④代谢活动特别是 合成代谢旺盛； ⑤对外界不利条件反应敏感。
第七章 微生物的生长及控制
生长(growth)：微生物在适宜的条件下，不断从 周围环境中吸收营养物质转化为构成细胞物质 的组分和结构，使个体细胞质量增加和体积增 加，称为生长。
繁殖(reproduction)：细胞个体数目的增加称为繁 殖。
个体和群体的关系：
个体生长
个体繁殖
群体生长=个体生长+个体繁殖
最常用的一种方法。常用来测定牛奶、 食品、水及其它材料中的含菌数。
有些细菌如无法在固体培养基中生长 或其他原因，可用液体稀释法，借助统计 学来判断其活菌数。通过查MPN(Most Probable Number)来测知样品中活菌的可能 数目。
涂布平板法
使用较多的常规 方法，但有时涂 布不均匀！
稀释倒平板法
第一节 微生物生长的测定
在微生物学中提到的“生长”，一般均指群体生长。
➢ 以数量变化对微生物生长情况进行测定 1、培养平板计数法 2、膜过滤培养法 3、显微镜直接计数法
➢ 以生物量为指标测定微生物的生长
1、比浊法 2、重量法 3、 生理指标法
➢ 以数量变化对微生物生长情况进行测定
1、平板菌落计数法
其他法
另外还有测定耗氧量或其它代谢产物。
微生物的生长规律
一、细菌的个体生长和同步生长 1、研究微生物生长变化规律的方法： （1）用电子显微镜观察细菌细胞的超薄切片； （2）采用同步培养技术，观察群体生长变化来研
究个体的生长变化。 2、同步生长：在培养物中的所有细菌，都处于同
样细胞生长和分裂周期中生理状态。 3、获得同步生长的方法： （1）诱导法：通过环境条件 （2）选择法：通过选择性过滤和梯度离心
4、同步培养
设法使群体中的所有细胞 尽可能都处于同样细胞生长 和分裂周期，这种培养方法 称为同步培养。利用同步培 养技术而使细胞群体处于分 裂步调一致的状态，称为同 步生长。
同步培养方法有两种： 选择法和诱导法。
（1）选择法
主要有过滤法、区带密度 梯度离心法和膜洗脱法。
（2）诱导法 化学诱导法 利用停止或限制供给微生物细胞分