关于微生物反应动力学课件

图3-1 微生物细胞生长繁殖的温度范围
三、溶解氧与氧化还原电位Eh
• 氧是在溶解状态下被微生物利用的，可以培养基的氧化还原 电位Eh作为定量表示厌氧程度的方法。除与氧分压有关外， Eh还受pH的影响。pH值低时，氧化还原电位高；pH值高 时，氧化原电位低。当pH一定时，溶氧水溶液的Eh与溶解 氧浓度（D0）的对数成正比。所以，由所测得的Eh可求得 所需的DO值。
分 类 ： 界 （ Kingdom ） 、 门 （ Phylum ） 、 纲 （ Class ） 、 目 （ Order ） 、 科 （ Family ） 、 属 （Genus）、种（Species）。
种 以 下 有 变 种 （ Variety ） 、 型 （Form）、品系（Strain）等。
命名：“双名法”。
关于微生物反应动 力学
主要内容 1、基本概念 2、微生物反应的物量衡算 3、微生物反应的能量衡算 4、微生物反应动力学
3.1 基本概念
3.1.1微生物的分类与命名 微生物（Microorganism， microbe）是 对那些肉眼不能直接观察到、微小的、但能 维持生命并繁殖的生物的通称， 包括细菌、放线菌、变形菌、 真菌、藻类和原生动物等。
重要物质的主力军。
酵母菌(yeast) 是一个通 俗名称，是典型的真核 生物，多为单细胞，有 的也呈丝状。有的酵母 通过出芽进行无性繁殖， 也有的酵母进行分裂繁 殖。酵母既可进行好氧 呼吸，又能进行厌氧呼 吸。酵母菌在酒类酿造 中是不可缺少的。
病毒(virus)是存在于动物、植物、昆虫、真菌、藻类和细菌细 胞内的专性寄生物，是最小的微生物。病毒本身不具备或具 备最低的合成和代谢能力，只能在寄主细胞内生长繁殖，常 导致寄主细胞被破坏和死亡。寄生于细菌细胞内的病毒又称 为噬菌体。噬菌体是危害细菌发酵的重要根源。
二、温度
• 是影响微生物生长和繁殖的最重要的因素 之一。在一定范围内，微生物的代谢活动 与生长繁殖随着温度的上升而增加，温度 上升到一定程度，开始对机体产生不利影 响，如温度继续提高，细胞功能急骤下降， 以至死亡。
• 各种生物有其最适生长温度、最高生长温 度与最低生长温度，并且，最适、最高和 最低温度回因环境条件变化而变化。
• 无机元素的主要功能是：构成细胞的组成 成分；作为酶的组成成分；维持酶的作用； 调节细胞渗透压、氢离子浓度和氧化还原 电位等。需要量较大的无机元素是磷、硫、 镁、铁、钾、钙等，还需要几种微量的金 属元素，如锰，钴，铜，锌等。
生长因素（growth factor）：微生物维持 正常生活所不可缺少的，但其需要量又不 大。根据化学结构和代谢功能可将其分为 三类：即维生素、氨基酸和嘌呤、嘧啶。 工业生产中，常利用玉米浆等作生长因素 的供应量。
病毒能在活细胞内繁殖， 但不能在一般培养基中 繁殖。病毒是通过复制 方式进行繁殖，即感染 细胞后“接管”寄主细 胞的生物合成机构，按 病毒的遗传特性，合成 病毒的核酸和蛋白质， 并且以指数方式进行复 制，幂大于2。
流行性感冒病毒
3.1.4 影响微生物反应的环境因素
一、营养百度文库质
• 分为碳源、氮源、无机元素、微量营养素或 生长因素等。
烟草花叶病毒
噬菌体（DNA病毒）
3.1.2 微生物的化学组成
微生物菌体的80%左右是水分。
湿菌体（wet cell mass）所含水分是指菌体在 100℃前后干燥直到恒重时减少的量。除去水 分的菌体称为干菌体（dry cell mass）。
微生物菌体中除水分外，其余为蛋白质、碳水 化合物、脂肪、核酸、维生素和无机物等化 学物质。
• 碳源是指可构成微生物细胞和代谢产物中碳 架来源的营养物质。碳源的主要作用是构成 细胞物质和供给微生物生长发育所需的能量。 大多微生物以有机含碳化合物作为碳源和能 源，例如糖类、淀粉、油脂等。光能自养微 生物（ photoautotroph）是利用光为能源， 二氧化碳为主要碳源。
• 氮源主要是提供合成原生质和细胞其它结 构的原料，一般不提供能量。在微生物工 业中，硫氨、尿素、豆饼和玉米浆等是较 为常用的氮源。
属名：大写字母开头，是拉丁词的名词， 用以描述微生物的主要特征；
种名：小写字母打头，是一个拉丁词的 形容词，用以描述微生物的次要特征。
例如：
Staphylococcus aureus，前一个词是
属名，是拉丁语的名 词，是“葡萄球菌” 的意思。第二个词字 是种名，是拉丁语的 形容词，意思是“金 黄色”。所以学名是 “金黄色葡萄球菌”。
霉菌(mould, mold)是丝状真菌(filamentous fungi)的一个通俗名称，在自然界分布很广， 其生长所要求的相对温度比细菌低。真菌有核， 呈丝状，直径一般为3～10μm，多分枝，有 或无隔膜。
霉菌多为腐生菌，也
有少数寄生于动物或
植物体内。它们具有
广泛的降解和合成能
力，是发酵生产某些
• 好氧性微生物在Eh值为+0.1伏以上均可生长，以Eh等于 +0.3～+0.4伏时为适。厌氧微生物只能在Eh值小于+0.1伏以 下生长。兼性厌氧微生物在+0.1伏以上或以下均能生长。
细胞中某些元素（除碳、氧、氮和氢外）的含 量，一般以磷、钾为多，其次是钙、镁、硫、 钠、氯、铁、锌、硅等。另外，还含有微量 的铝、铜、锰、钴等。
3.1.3 生长特性
由于微生物种类各异，不同微生物的生长特性亦有很大 差别。
细菌以分裂方式进行的繁殖。在适宜的生长
条件下，某些细菌的世 代 时 间 可 达 10 ～ 20min 。然而，比较典型的世 代时间为40～60 min。 当细菌分裂为二分裂时 ，世代时间等于倍增时 间（菌体量增加一倍所 需时间）。
酵母菌的生长方式有出芽繁殖、裂殖和芽裂 （如同菌丝生长）三种。在最适条件下， 酵母在45 min内就可以分裂，比较典型的 分裂时间为90～120 min。
霉菌的生长特性是菌丝伸长和分枝。从菌丝 体（顶端生长）的顶端细胞间形成隔膜进 行生长，一旦形成一个细胞，它就保持其 完整性。霉菌的倍增时间可短至60～90 min，但典型的霉菌倍增时间为4～8 h。