页数:117页文件大小:1.29 MB来源: 微生物学ppt课件
本课件介绍微生物的生长规律及其控制手段,说明生长量的测定方法与同步培养技术,剖析延滞期、指数期、稳定期与衰亡期构成的典型生长曲线,比较分批培养与连续培养,分析温度、pH、氧气等环境因素的影响,并系统讲解灭菌、消毒、化疗等有害微生物控制方法。
微生物的生长及其控制
微生物生长量的测定方法
测定生长量的方法
比浊法的局限性
全菌计数法
3、Viable counts(活菌计数法)•Plate counting(平板菌落计数法):不适用于严格厌氧菌Spread-plate method(平板表面涂布法)Pour plate method(琼脂培养基浇注法)
4、酵母活细胞计数•美蓝染色法活细胞无色,死细胞为兰色。
原理:美蓝是一种弱氧化剂,氧化态呈兰色,还原态呈无色。
活的酵母细胞因新陈代谢的不断进行,具有一定的还原能力,能将进入细胞的美蓝还原,而细胞不被染色。
二、同步生长
获得同步生长的方法
机械筛选法:选择性过滤法、密度梯度离心法或膜洗脱法等。
原理:在非同步生长的微生物中,微生物处于不同的生长阶段,体积、大小和重量不一,可用不同孔径的滤膜过滤或密度梯度离心,选出同一生长阶段的微生物。
2、同步生长曲线—阶跃性曲线By careful selection ofcells that havejustdivided, a bacterialpopulation can besynchronized in thebacterial cell divisioncycle.Synchrony can bemaintained for only afew generations.The synchronous growth of a bacterialpopulation.
三、微生物的生长曲线•单细胞微生物的典型生长曲线把少量纯种单细胞微生物接种到恒容积的液体培养基中后,在适宜的条件下,它们的群体就会有规律的生长起来。
以细胞数目的对数值作纵坐标,以培养时间作横坐标,就得到微生物的典型生长曲线。
•根据微生物的生长速率常数R不同,可分为:Lag phase(延滞期、调整期、适应期)Exponential phase(指数期、对数期)Stationary phase(稳定期、平衡期)Death phase(衰亡期)
1、Growth curve-lag phase•特点生长速率常数R = 0细胞形态变大或增长细胞内RNA尤其是rRNA含量增高,原生质呈碱性。
合成代谢活跃,易产生诱导酶。
对外界不良条件反应敏感。
•影响因素菌种特性接种龄接种量培养基成分
2、Growth curve-exponential phase•特点:R最大,增代时间(代时G)或倍增时间最短。
细胞进行平衡生长,菌体内各种成分最为均匀。
酶系活跃,代谢旺盛。
•影响因素菌种特性营养成分营养物浓度培养温度
培养温度的影响E.coli在不同温度下的代时代时温度℃代时温度℃22358601017.54012015204590207747.540252930
3、Growth curve-stationary phase•特点:R = 0,菌体产量达到最高点。
细胞开始储存糖原、异染颗粒和脂肪等储藏物。
以生产菌体或与菌体生长相平行的代谢产物的最佳收获期。
•稳定期到来的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;有害代谢产物累积;pH、氧化还原电势等物化条件不适宜。
4、Growth curve-death phase•特点:个体死亡速度>新生速度,群体呈现负生长;细胞形态多样;细胞产生自溶;产生或释放抗生素;芽孢杆菌中芽孢的释放。
•衰亡期到来原因:环境条件越来越不利,从而引起细胞内分解代谢大大超过合成代谢,导致菌体死亡。
生长曲线的应用
延长stationary phase
四、连续培养•连续培养:当微生物以单批培养的方式培养到指数期的后期时,一方面以一定速度连续流进新鲜培养基,并立即搅拌均匀;另一方面,利用溢流的方式,以同样的流速不断流出培养物。
这样,培养物就达到动态平衡,其中的微生物可长期保持在指数期的平衡生长状态和稳定的生长速率上。
连续培养器的类型内控制(控制菌体浓度):恒浊器外控制(控制培养液流速,以控制生长速率):恒化器单级连续培养器多级连续培养器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:连续发酵罐按控制方式分按培养器的级数分按细胞状态分按用途分
恒浊器•恒浊器(turbidostat):根据培养器内微生物的生长密度,并借光电控制系统来控制培养液流速,以取得菌体密度高、生长速度恒定的微生物细胞的连续培养器。
恒化器•恒化器(chemostat):一种设法使培养液流速保持不变,并使微生物始终在低于其最高生长速率条件下进行生长繁殖的一种连续培养装置。
恒浊器与恒化器的比较装置控制对象培养基培养基流速生长速率产物应用范围恒浊器菌体密度无限制不恒定最高速率大量菌体生产为主(内控制)生长因子或与菌体相平行的代谢产物恒化器培养基有限制恒定低于不同生长实验室流速生长因子最高速率速率菌体为主(外控制)
连续培养的优点•优点高效节约了大量动力、人力、水和蒸汽自控产品质量较稳定
连续培养的缺点•缺点菌种易于退化易遭杂菌污染营养物的利用率低
温度、氧气与pH对生长的影响
1、Temperature最低生长温度:一般为-5~-10℃,极端为-30℃嗜冷菌:<20℃生长温度最适生长温度中温菌:20~45℃嗜热菌:>45℃最高生长温度:一般为80~95℃最适生长温度:分裂代时最短或生长速率最高时的培养温度。
最适生长温度≠发酵速度最高时的培养温度≠代谢产物量最高时的温度≠生长量最高时温度。
微生物各生理过程的不同最适温度菌名生长温度℃发酵温度℃累积产物温度℃嗜热链球菌37 47 37乳酸链球菌34 40产细胞:25~30产乳酸:30灰色链霉菌37 28—北京棒杆菌32 33~35—丙酮丁醇梭菌37 33—产黄青霉30 25 20
2、O2•根据微生物与氧的关系,可分为:专性好氧菌:在正常大气压(0.2巴)下好氧呼吸产能以呼吸为主,兼营发酵产能好氧菌兼性厌氧菌以呼吸为主,兼营厌氧呼吸产能微好氧菌:只能在0.01~0.03巴的大气压下生活耐氧菌:不需氧,只能以发酵产能,但氧无毒害厌氧菌(专性)厌氧菌:氧有害或致死,以发酵或无氧呼吸产能
氧对厌氧菌的毒害机制
厌氧菌的氧毒害机制
指外界环境的pH值嗜碱微生物最适生长
不同微生物的生长pH范围微生物pH值最低:下表列出相关数据。
| 最低最适最高氧化硫硫杆菌 | 0.5 | 2.0~3.5 | 6.0 |
|---|---|---|---|
| 嗜酸乳杆菌 | 4.0~4.6 | 5.8~6.6 | 6.8 |
| 大豆根瘤菌 | 4.2 | 6.8~7.0 | 11.0 |
| 褐球固氮菌 | 4.5 | 7.4~7.6 | 9.0 |
| 一种亚硝化单胞菌 | 7.0 | 7.8~8.6 | 9.4 |
| 醋化醋杆菌 | 4.0~4.5 | 5.4~6.3 | 7.0~8.0 |
| 金黄色葡萄球菌 | 4.2 | 7.0~7.5 | 9.3 |
| 泥生绿菌 | 6.0 | 6.8 | 7.0 |
| 水生栖热菌 | 6.0 | 7.5~7.8 | 9.5 |
| 黑曲霉 | 1.5 | 5.0~6.0 | 9.0 |
| 一般放线菌 | 5.0 | 7.0~8.0 | 10.0 |
| 一般酵母菌 | 3.0 | 5.0~6.0 | 8.0 |
几种抗生素产生菌的生长与发酵的最适pH抗:下表列出相关数据。
| 抗生素最适pH灰色链霉菌 | 6.3~6.9 | 6.7~7.3 |
|---|---|---|
| 红霉素链霉菌 | 6.6~7.0 | 6.8~7.3 |
| 产黄青霉 | 6.5~7.2 | 6.2~6.8 |
| 金霉素链霉菌 | 6.1~6.6 | 5.9~6.3 |
| 龟裂链霉菌 | 6.4~7.0 | 6.2~6.5 |
pH•微生物在生命活动过程中,会改变外界环境中的pH值。
糖类发酵、氧化有机酸有机物脂肪水解有机酸培养基内蛋白质脱羧胺类中性成分(NH4)2SO4NH4+选择吸收H2SO4无机盐NaNO3NO3-选择吸收NaOH。
pH调节方法过酸时:加NaOH、Na2CO3等碱中和过碱时:加H2SO4、HCl等酸中和加适当氮源:如尿素、NaNO3、过酸时NH4OH或蛋白质等“治本”提高通气量过碱时加适当碳源:糖、乳酸、甘油等降低通气量加磷酸缓冲液(K2HPO4—KH2PO4)加CaCO3或NaHCO3“治标”外源调节内源调节
六、有害微生物的控制
防腐
•化疗:利用具有高度选择毒力,(即对病原菌具有高度毒力而对宿主无显著毒性)的化学物质(抗生素、磺胺类)来抑制宿主体内病原微生物的生长繁殖,借以达到治疗该传染病的措施。
物理灭菌方法
干热灭菌
Heat denaturation of proteins
影响湿热灭菌效率的因素
微生物的热致死规律
一些细菌芽孢干热灭菌所需时间菌名不同温度下的杀死时间(分)120℃ 130℃ 140℃ 150℃ 160℃ 170℃180℃炭疽杆菌——180 60~120 9~90—3肉毒梭菌120 60 15~60 25 20~25 10~15 5~10产气荚膜梭菌50 15~35 5————破伤风梭菌—20~40 5~15 30 12 5 1土壤细菌芽孢———180 30~90 15~60 15
一些细菌芽孢湿热灭菌所需时间菌名不同温度下的杀死时间(分)100℃ 105℃ 110℃ 115℃ 120℃ 125℃ 130℃134℃炭疽杆菌2~15 5~10——————枯草杆菌数小时——40————腐败厌氧菌780 170 41 15 5.6———破伤风梭菌5~90 5~25——————产气荚膜梭菌5~45 5~27 10~15 4 1———肉毒梭菌300~530 40~120 32~90 10~40 4~20———一种土壤细菌数小时420 120 15 6~30 4—1.5~10一种嗜热菌—400 100~300 40~110 11~35 3.9~8 3.5 1产孢梭菌150 45 12—————
1、干热灭菌法•火焰灼烧法:直接在火焰上灼烧灭菌。
适用范围:接种针(环),试管口,三角瓶口,金属小工具。
湿热灭菌法
巴氏消毒法
•Milk pasteurizationFlash pasteurization-71oC, 15 secBulk pasteurization-63-66oC, 30min
(2)Autoclave(加压蒸汽灭菌法)•Moist heating under pressurePressure-1.1kg/cm2Temperature-121oCSterilization time under these conditions-10-15min (longer time needed for penetration ofthese conditions into interiors of objects)
影响湿热灭菌效率的因素
加热与散热速度
灭菌物体含菌量的影响芽孢数目和灭菌时间的关系芽孢数/ml在100℃下杀菌时间(分)100 000 000 1975 000 000 1650 000 000 1425 000 000 121 000 000 8100 000 6
pH对灭菌时间的影响温度芽孢数灭菌时间(分)(℃)(个/ml)pH6.1 pH5.3 pH5.0 pH4.7 pH4.5120 10 000 8 7 5 3 3115 10 000 25 25 12 13 13110 10 000 70 65 35 30 24100 10 000 740 720 180 150 150
灭菌对象体积的影响不同容量的液体的灭菌时间容器(ml)在121~123℃下所需灭菌时间(分)三角烧瓶50 12~14200 12~15500 17~221 000 20~252 000 30~35血清瓶9 000 50~55
空气排除度对灭菌温度的影响压力表读数锅内温度(℃)kg/cm2磅/英寸2纯蒸汽排除1/2空气不排除空气0.35 5 109 94 720.70 10 115 105 901.05 151211121001.40 20 126 118 1091.75 25 130 124 1152.10 30 134 128 121
高温对培养基成分的影响•形成沉淀物牛肉膏、蛋白胨、麦芽汁等天然培养基灭菌后,发生沉淀。
(一般不影响微生物生长)培养基中含Ca、Mg、Fe、Zn等离子,加热后易形成磷酸盐、碳酸盐沉淀。
•破坏营养,提高色泽褐变:含糖较高的培养基灭菌后,颜色发生变化,如黄、褐色,一般颜色越深,发酵效果越差。
原因:还原糖的羰基与氨基酸或蛋白质的氨基反应→氨基糖(褐色);部份糖分解→焦糖。
改变培养基pH
灭菌温度和时间对营养成分破坏的影响灭菌温度(℃)灭菌时间(分)营养成分的破坏(%)100 400 99.3110 30 67115 15 50120 4 27130 0.5 8140 0.08 2150 0.01 <1
不同温度下湿热灭菌对糖类的破坏(用旋光法:下表列出相关数据。
| 76.00 | 24.00 | 81.85 | 18.15 | 99.40 | 0.60 | 91.98 | 8.02 | |
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| 67.90 | 32.10 | 85.70 | 14.30 | 95.27 | 4.73 | 81.90 | 18.10 | |
| 83.96 | 16.04 | 84.68 | 15.32 | 86.54 | 13.46 | 78.84 | 21.16 | |
| 87.68 | 12.32 | 97.74 | 2.26 | 98.65 | 1.35 | 96.25 | 3.75 |
二)Filter
辐射灭菌
四)Chemical ways
消毒剂及其作用
抗菌效力的测定
Turbidity measurement(比浊法)
血球计数板
Peteroff-Hauser计菌器Hawksley计菌器
Spread-plate method(涂布法)
Pour plate method(倾注法)
Streak Plate(平板划线分离法)特点:快速、方便。
分区划线(适用于浓度较大的样品)连续划线(适用于浓度较小的样品)。
Helmstetter-Cummings法
Growth cycle of populationsin batch culture
延滞期指数期稳定期衰亡期
接种量的影响
营养物浓度的影响时间8.0mg/ml6.0mg/ml4.0mg/ml2.0mg/ml1.0mg/ml0.5mg/ml0.2mg/ml0.1mg/ml只最大收获量受影响生长速度和最大收获量受影响细胞数或菌体量
lg细胞数或产物浓度时间细胞产物I型II型
单批培养恒浊法恒化法单批培养连续培养时间连续流入新鲜培养液lg细胞数(个/ml)连续培养
恒化器Chemostat或bactogen
Temperature classes
Cardinal temperatures
(a)专性好氧菌;(b)厌氧菌;(c)兼性厌氧菌;(d)微好氧菌;(e)耐氧菌
Autoclave
应用范围作用原理名称及使用方法类型皮肤、器皿脱水、蛋白质变性70%—75%乙醇醇类房间、物品消毒(不适合食品厂)蛋白质变性0.5%—10%甲醛2%戊二醛(pH=8)醛类地面、器具皮肤地面、器具破坏细胞膜、蛋白质变性3%—5%石炭酸2%来苏儿3%—5%来苏儿酚类皮肤、水果、蔬菜皮肤、物品表面水果、蔬菜、塑料等氧化蛋白质活性基团,酶失活0.1%高锰酸钾3%过氧化氢0.2%—0.5%过氧乙酸氧化剂常用的消毒防腐剂及其应用
应用范围作用原理名称及使用方法类型非金属器皿皮肤、粘膜、伤口皮肤、新生儿眼睛防治植物病害蛋白质变性、酶失活变性、沉淀蛋白蛋白质变性、酶失活0.05%—0.1%升汞2%红汞0.1%—1%硝酸银0.1%—0.5%硫酸铜重金属盐类皮肤、粘膜、器械皮肤、金属、棉织品、塑料蛋白变性、破坏细胞膜0.05%—0.1%新洁尔灭0.05%—0.1%杜灭芬表面活性剂
应用范围作用原理名称及使用方法类型饮水、游泳池水地面水、空气等皮肤破坏细胞膜、蛋白质0.2—0.5mg/L氯气10%—20%漂白粉0.5%—1%漂白粉2.5%碘酒卤素及其化合物皮肤、伤口与蛋白质的羧基结合2%—4%龙胆紫染料食品防腐食品防腐0.1%苯甲酸0.1%山梨酸酸类
Tube dilution method
Agar diffusion method
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