05 第五章 微生物的生长繁殖与生存因子.pptx

第1页：第5章 生长繁殖与生存因子

第五章 微生物的生长繁殖与生存因子

• 5.1 微生物的生长繁殖
• 5.2 微生物的生长因子
• 5.3 其他不利环境因子对微生物的影响
• 5.4 微生物与微生物之间的关系
• 5.5 菌种的退化、复壮与保藏

第2页：第5章 学习目标

学习目标

• 掌握微生物生长繁殖的概念，研究微生物生长的方法以及其生长量的测定方法
• 熟悉细菌生长曲线在污（废）水微生物处理中的应用
• 熟悉微生物的主要生存因子
• 了解其他不利环境因子对微生物的影响
• 了解微生物与微生物之间的关系
• 了解菌种的退化、复壮与保藏

第3页：5.1 微生物的生长繁殖

5.1 微生物的生长繁殖

• 5.1.1 微生物生长繁殖的概念
• 5.1.2 研究微生物生长的方法
• 5.1.3 细菌生长曲线在污（废）水微生物处理中的应用
• 5.1.4 微生物生长量的测定方法

第4页：生长繁殖与发育的概念

5.1.1 微生物生长繁殖的概念

生长

微生物细胞吸收营养物质，进行新陈代谢，当同化作用＞异化作用时，生命个体的重量和体积不断增大的过程

繁殖

生命个体生长到一定阶段，通过特定方式产生新的生命个体，即引起生命个体数量增加的生物学过程

发育

从生长到繁殖，是生物的构造和机能从简单到复杂、从量变到质变的发展变化过程

个体生长

微生物细胞个体吸收营养物质，进行新陈代谢，原生质与细胞组分的增加

群体生长

群体中个体数目的增加，可以用重量、体积、密度或浓度来衡量

第5页：单细胞与多细胞的生长繁殖

1. 单细胞微生物的生长繁殖

生长：同化作用大于异化作用，细胞不断增长；繁殖：单细胞个体生长到一定程度时，一个亲代细胞分裂为两个大小、性状与亲代细胞相似的子代细胞，使得个体数目增加。世代时间：细菌的两次细胞分裂之间的时间

2. 多细胞微生物的生长繁殖

生长：细胞数目增加，个体数目不增加；繁殖：细胞数目增加，个体数目也增加

第6页：分批培养的概念

5.1.2 研究微生物生长的方法

（一）分批培养（batch culture）

1. 概念

将一定量的微生物接种在一个封闭的、盛有一定量液体培养基的容器内，保持一定的温度、pH和DO，微生物在其中生长繁殖。培养基一次性加入，不更换

2. 细菌生长曲线

• 细菌生长：细菌群体数量的增长，不是个体体积的增长（个体太小，难观察计量）
• 生长曲线（growth curve）：以培养时间为横坐标，以计数获得的细菌数目的对数为纵坐标，可得到一条定量描述液体培养基中微生物生长规律的实验曲线

第7页：细菌生长曲线图（图片页）

本页源文件未提取到文字内容，仅有图片，位于分批培养生长曲线说明与停滞期两页之间，应为细菌生长曲线图示。建议对照原课件图片补充本页要点说明。

第8页：停滞期

① 停滞期（lag phase）——「万事开头难」（迟滞期、调整期、适应期）

1. 现象：活菌数几乎没增加，曲线平行于横轴。

2. 特点

• 初始阶段：细菌要适应新的环境，细菌总数有所减少
• 末期：生长繁殖速度加快，细菌总数有所增加
• 细胞内RNA特别是rRNA含量增高，原生质嗜碱性增强
• 合成代谢活跃（核糖体、酶类、ATP合成加快），开始细胞分裂
• 对外界不良条件敏感（如氯化钠浓度、温度、抗生素等化学药物）

3. 原因：适应新的环境条件，合成新的酶，积累必要的中间产物。

第9页：影响停滞期长短的因素

★ 影响停滞期长短的因素

• 接种群体菌龄：用对数生长期的菌种接种时，其停滞期较短，甚至检查不到停滞期
• 接种量：一般来说，接种量增大可缩短甚至消除停滞期
• 培养基成分：在营养成分丰富的天然培养基上生长的延滞期比在合成培养基上生长时短；接种后培养基成分有较大变化时，会使延滞期加长，所以发酵工业上尽量使发酵培养基的成分与种子培养基接近
• 世代时间：世代时间短，即繁殖速度较快的菌种的停滞期一般较短

第10页：停滞期的应用

应用

• 在污水处理和发酵工业上需设法尽量缩短延迟期：① 增加接种量（群体优势——适应性增强）；② 采用对数生长期的健壮菌种；③ 调整培养基的成分，在种子培养基中加入发酵培养基的某些成分；④ 选用繁殖快的菌种
• 在食品工业上，尽量在此期进行消毒或灭菌

第11页：对数期

② 对数期（log phase）——「青年」（指数期）

现象：细胞数目以几何级数增加，其对数与时间呈直线关系。

特点

• 生长速率常数最大，世代时间最短，细胞数目以几何级数增加
• 菌体大小形态、生理特征等比较一致
• 代谢最旺盛
• 对不良环境因素的抵抗力强

影响因素：菌种、营养成分、营养物浓度、培养温度、DO、抑制剂。

世代时间 G＝(t₂－t₁)／[3.3(lg X₂－lg X₁)]

第12页：对数期的应用意义

应用意义

• 由于此时期的菌种比较健壮，生产上用作接种的最佳菌龄
• 发酵工业上尽量延长该期，以达到较高的菌体密度
• 食品工业上尽量使有害微生物不能进入此期
• 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

第13页：静止期

③ 静止期（stationary phase）——「中年」（稳定期、恒定期或最高生长期）

特点

• 细胞的出生率＝死亡率，微生物的生长速率处于动态平衡，培养基中的细胞数目达到最高值
• 细胞分裂速度下降，开始积累内含物，芽孢杆菌开始产芽孢
• 对于发酵生产来说，一般在稳定期的后期产物积累达到高峰，是最佳的收获时期

原因：对数期消耗了营养物质，使其浓度降低；有害代谢废物的大量积累（酸、醇、毒素等）；营养物的比例失调，如碳氮比不合适；理化条件（pH、DO、氧化还原势等）有所改变。

第14页：衰亡期

④ 衰亡期（decline phase）——「老年」

特点

• 细菌利用贮存物进行内源呼吸（自身溶解）
• 细胞死亡率＞出生率，群体中的活菌数目急剧下降，出现「负生长」
• 细胞内颗粒更明显，细胞出现多形态、畸形或衰退形

衰亡期比其他各时期时间长，它的长短也与菌种和环境条件有关。

产生原因：生长条件的进一步恶化，使细胞内的分解代谢大大超过合成代谢，继而导致菌体的死亡。

提问：如何给细菌延年益寿呢？——补营养、环保（去除环境毒物）。

第15页：序批式曝气器的应用

分批培养的应用：序批式间歇曝气器（SBR）

第16页：连续培养的概念

（二）连续培养（continuous culture）

1. 概念：在细菌进入对数生长期时，以一定的速率不断地补充新鲜营养物质，同时以同样的速率排除培养物（含菌体及代谢产物），让培养的微生物长时间地处于对数生长期，以利于微生物的增殖速率和代谢活性处于某种稳定状态。

与分批培养相比，连续培养的lg细胞数随时间保持稳定。

第17页：恒浊连续培养

2. 连续培养方法的分类

（1）恒浊连续培养——不断调节流速使连续培养装置中的光电系统控制培养液中菌体浓度恒定，使细菌生长连续进行的一种培养方式。

应用：发酵工艺采用该法以获得大量菌体和有经济价值的代谢产物。

第18页：恒化连续培养

（2）恒化连续培养——以恒定流速进水，以相同流速流出代谢产物，以维持进水中的营养成分恒定，使细菌处于最高生长速率状态的培养方法。

应用：污水生物处理（除SBR法）。

第19页：连续培养与污水处理工艺

目前，污水连续生物处理工艺绝大部分都是按恒化连续培养原理设计的（SBR法除外）。

第20页：稀释率

3. 连续培养运行参数——稀释率 D

D＝流动速率／容积

• 过低：新鲜营养补充不及时，导致大量细菌饥饿而死亡
• 过高：生长速率低于排出速率

第21页：好氧污泥的生长阶段

5.1.3 生长曲线在污水生物处理中的应用

1. 活性污泥的生长曲线

1. 迟缓期
2. 对数生长期
3. 减速生长期
4. 内源呼吸期

第22页：生长曲线对处理工艺的指导

2. 活性污泥生长曲线对废水生物处理的指导意义

常规活性污泥法

生长下降阶段（静止期）

生物吸附法

生长下降阶段（减速期和稳定期）

高负荷活性污泥法

对数期和减速期

延时曝气法

内源呼吸阶段（衰亡期）

污泥消化

内源呼吸阶段（衰亡期）

第23页：常规法不用对数期的原因

常规活性污泥不利用对数生长期的微生物而利用静止期的微生物的原因

1. 处于对数期的微生物代谢活力强，能去除大量有机物，但对进水有机物浓度需求高，使出水不易达到排放标准
2. 处于对数期的微生物生长繁殖旺盛，沉淀性能差，致使出水水质差
3. 处于静止期的微生物活力相对较差，但仍有相当的活力，去除有机物的效果仍较好
4. 处于静止期的微生物体内积累了大量贮存物，强化了微生物的生物吸附能力，自我絮凝、凝合能力强，在二沉池中泥水分离效果好，出水水质好

第24页：生长量的测定方法

5.1.4 微生物生长量的测定方法

• 一、细胞数目的测定
• 二、微生物生物量的测定

第25页：细胞数目的测定方法

一、细胞数目的测定

1. 测定微生物的总数（直接计数法）

① 计数器直接计数；② 染色涂片计数；③ 比例计数法；④ 比浊法

2. 测定活菌数（间接计数法）

—

第26页：血球计数板计数法

① 计数器（血球计数板）测定法

规格：0.052mm²×25

适用范围：测定个体较大的细菌或原生动物；测定细胞个体形态较小的则采用细菌计数板。

第27页：涂片染色法

② 涂片染色法

1视野菌液（mL）＝（0.01mL／1cm²）×视野面积（cm²）

第28页：比例计数法

③ 比例计数法

比例——样品菌液与等体积的血液混合，观测二者比例。

红血球数已知（男性400～500万个／mL，女性350～450万个／mL），平均400万个／mL。

提问：如果平均每个视野中细菌数量／红血球的数量比例为5.5:1，则细菌数量＝5.5×400万个／mL＝2.2×10⁷个／mL。

第29页：比浊计数法

④ 比浊计数法

• 浊——细菌悬浮液的浊度
• 细菌不完全透光，一定范围内细菌溶液的混浊度与细菌数量成正比
• 常用仪器：浊度计、分光光度计

第30页：活菌数的测定方法

2. 测定活菌数（间接计数法）

1. 载玻片薄琼脂层培养计数
2. 平板菌落计数
3. 液体稀释培养计数
4. 薄膜过滤计数

第31页：平板菌落计数法（一）

平板菌落计数法　第一步：菌样巧妙稀释得到不同稀释度（10^-x）菌液——菌样被无菌水不同稀释倍率后平板培养。

第32页：平板菌落计数法（二）

第二步：接种平板——每一个细菌会生成一个菌落。取10^-2、10^-3、10^-4、10^-5各1mL，均匀涂布于冷固体培养基平板上或与温热液态固体培养基混合冷却。

第三步：培养

10^-2

稀释度过低，菌落密集无法计数

10^-3

可以计数，但数量过多，费时费力

10^-4

数量合适，统计计算，作为结果

10^-5

数量太少，误差因素太大，不做计数

第33页：平板菌落计数法（三）

第四步：计数

• 一般计数平板的细菌生长菌落数以30～300个为宜
• 细菌数量＝数出的菌落数／稀释度。例如：10^-5稀释度时菌落数为125个，细菌数量＝125／10^-5＝1.25×10⁷个／mL

平板计数法是采用最广的一种活菌计数法。

第34页：微生物生物量的测定

二、微生物生物量的测定

1. 测细胞干重法
2. 含N量测定法
3. DNA测定法
4. 生理指标法

第35页：5.2 微生物的生长因子

5.2 微生物的生长因子

• 5.2.1 温度
• 5.2.2 pH
• 5.2.3 氧化还原电位
• 5.2.4 溶解氧
• 5.2.5 太阳辐射
• 5.2.6 水活度与渗透压
• 5.2.7 表面张力

第36页：温度对微生物的影响

5.2.1 温度

1. 温度对微生物的影响具体表现在

• 影响酶活性。温度变化影响酶促反应速率，最终影响细胞合成
• 影响细胞膜的流动性。温度高，流动性大，有利于物质的运输；温度低，流动性降低，不利于物质运输，因此温度变化影响营养物质的吸收与代谢产物的分泌
• 影响物质的溶解度，对生长有影响

第37页：微生物按温度需求分类

2. 微生物按温度需求分类

3. 废水生物处理中的微生物适宜温度：废水生物处理中的微生物约30℃左右；藻类28～30℃；霉菌23～37℃；放线菌23～37℃；原生动物16～25℃。

说明：源文件该处为图示排版，各类微生物与温度区间按常规判读对应。

第38页：嗜冷微生物的低温机理

4. 嗜冷微生物在低温下生长的机理

1. 它们体内的酶能在低温下有效地催化，在高温下酶活性丧失
2. 主动运输物质的功能良好，能有效地集中必需营养物
3. 细胞膜中的不饱和脂肪酸含量高，低温下也能保持半流动状态，可以进行物质的传递

第39页：低温与高温的影响

5. 低温对微生物的影响

• 当环境温度低于微生物的最适生长温度时，微生物的代谢极其微弱，基本处于休眠状态，当微生物的原生质结构并未破坏时，不会很快造成死亡并能在较长时间内保持活力，当温度提高时，可以恢复正常的生命活动。应用：低温保藏菌种
• 当温度过低，造成微生物细胞冻结时，有的微生物会死亡，有些则并不死亡

6. 高温对微生物的影响：高温下蛋白质发生不可逆变性，膜受热出现小孔，破坏细胞结构。

第40页：环境pH的影响

5.2.2 pH

1. 环境pH对微生物的影响

• 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
• 改变酶活性、酶促反应的速率及代谢途径：如酵母菌在pH4.5～5产乙醇，在pH6.5以上产甘油、酸
• 环境pH值还影响培养基中营养物质的离子化程度，从而影响营养物质吸收，或有毒物质的毒性

第41页：微生物适宜的pH范围

2. 微生物适宜的pH范围

大多数细菌、藻类和原生动物的最适生长pH＝6.5～7.5，它们能适应pH＝4～10之间的环境。

第42页：污水处理的适宜pH

3. 污水生物处理时pH宜维持在6.5～8.5

1. 大多数细菌、藻类、放线菌和原生动物在此范围内均能生长繁殖，有利于细菌形成菌胶团互相凝聚形成良好的絮凝体，可取得良好的净化效果
2. pH＜6.5的酸性环境有利于霉菌和酵母菌的生长，若霉菌在活性污泥中大量繁殖，因其不能分泌粘性物质于细胞表面，而降低了活性污泥的吸附能力，其絮凝性较差，结构松散不易沉降，处理效果下降，甚至导致活性污泥丝状膨胀

第43页：培养基pH的变化与缓冲

4. 培养基pH的变化原因

• a 分解葡萄糖、乳糖→有机酸，pH↓
• b 分解蛋白质、蛋白胨及氨基酸→NH₃和胺类，pH↑
• c 细胞选择性地吸收阴阳离子，pH↑↓

解决方法：在配制培养基时应加入缓冲物质，如KH₂PO₄和K₂HPO₄。

第44页：厌氧消化与工业废水的pH控制

• 在废水和污泥厌氧消化过程中，要控制好产酸阶段和产甲烷阶段的产量，pH很关键，通常应控制pH＝6.6～7.6之间，pH＝6.8～7.2为最佳
• 城市生活污水、污泥若不含蛋白质、氨等物质，处理之前就要投加缓冲物质；若连续运行则在运行期间也应投加，以碳酸氢钠为佳
• pH低的工业废水可采用霉菌和酵母菌处理，无需调节pH，其所引起的丝状膨胀可通过改革工艺来解决，如采用生物膜法、接触氧化法等

第45页：氧化还原电位Eh

5.2.3 氧化还原电位（Eh）

1. 微生物与Eh

• Eh＞0，氧化环境，上限为＋820mV
• Eh＜0，还原环境，下限为－400mV
• 对于好氧生物处理系统，Eh处于＋200～＋600mV视为正常

第46页：影响与控制Eh的因素

2. 影响Eh的因素

• 氧分压：氧分压高，Eh高；氧分压低，Eh低
• pH：pH高，Eh高；pH低，Eh低

3. 控制Eh的还原剂：抗坏血酸、硫二乙醇钠、硫化氢和铁等。

第47页：微生物与溶解氧的关系

5.2.4 溶解氧 DO

第48页：好氧微生物与氧

5.2.4.1 好氧微生物与氧的关系

1. 氧对好氧微生物的作用

• 作为微生物好氧呼吸的最终电子受体
• 参与甾醇类和不饱和脂肪酸的生物合成

2. 溶解氧的供给：好氧微生物需要的氧是溶于水的氧，即溶解氧。夏季水温高，常造成供氧不足，促使丝状细菌的优势生长，从而造成活性污泥的丝状膨胀。因此，在活性污泥生物处理中需设置充氧设备充氧，如通过叶轮机械搅拌、鼓风曝气等方式充氧。溶解氧的质量浓度维持在3～4mg／L为宜。

第49页：兼性厌氧微生物与氧

5.2.4.2 兼性厌氧微生物与氧的关系

1. 不同氧条件的生理状态

• 好氧条件：氧化酶活性强，细胞色素及电子传递体系的其它组分正常存在
• 无氧条件：氧化酶无活性，细胞色素和电子传递体系的其它组分减少或全部丧失

巴斯德效应：指将氧通入正在发酵的酵母菌悬液中，使得发酵速度下降，葡萄糖的消耗速度也显著下降的现象。

第50页：不同供氧条件下的处理微生物

2. 不同氧条件下废水生物处理中的微生物

• 供氧正常：好氧微生物和兼性厌氧微生物共同起积极作用
• 供氧不足：好氧微生物不起作用，兼性厌氧微生物起积极作用，但有机物分解不彻底
• 污水、污泥厌氧消化：兼性厌氧微生物起水解、发酵作用，将大分子的蛋白质、脂肪等水解为小分子的有机酸和醇等

第51页：反硝化细菌与脱氮工艺

3. 反硝化细菌

• 有O₂时：进行好氧呼吸
• 缺O₂时：进行反硝化作用

除N工艺：A／O、A²／O、A²／O²、SBR；转化途径：NO₃^－→NO₂^－→N₂

第52页：厌氧微生物与氧

5.2.4.3 厌氧微生物与氧的关系

1. 厌氧微生物的氧毒害机制

• 专性厌氧微生物不具有过氧化氢酶，会被代谢过程中产生的H₂O₂杀死
• 专性厌氧微生物不具有超氧化物歧化酶（SOD），而被超氧阴离子杀死

2. 厌氧微生物的培养方法：可与兼性厌氧微生物混合培养，以去除O₂，保证厌氧环境。做法包括：充入He、H₂、N₂；加入甲基蓝或刃天青指示Eh（显色表明有O₂）；封瓶口；无氧培养罐内培养。

第53页：太阳辐射

5.2.5 太阳辐射

• λ＜1000nm的红外辐射，可被不产氧的光合细菌用作光源
• λ＝380～760nm的可见光是蓝细菌、藻类进行光合作用的能源
• 其余的辐射对微生物均有害

第54页：水的活度

5.2.6 水的活度与渗透压

5.2.6.1 水的活度α_w——表示在一定温度下，某溶液或物质在与一定空间空气相平衡时的含水量与空气饱和水量的比值，用小数表示。

• 多数微生物在α_w＝0.95～0.99时生长最好
• 大多数微生物在α_w＝0.60～0.65时停止活动

第55页：渗透压的概念

5.2.6.2 渗透压——当两液面高差产生的压力足够阻止水再流动时，此时两液面高差间的压力即为渗透压（半透膜：清水｜蔗糖溶液，高差Δh）。

第56页：渗透压的大小与细菌渗透压

• 溶液的浓度决定渗透压：溶质的分子或离子数越多，渗透压越大；同质量浓度溶液，溶质分子越小，其渗透压越大；离子溶液的渗透压比分子溶液的渗透压大
• 细菌的渗透压：G＋为（2.0～2.5）MPa；G－为（0.5～0.6）MPa

第57页：不同渗透压溶液中的反应

微生物在不同渗透压溶液的反应

1. 等渗溶液：形态大小不变，生长良好。应用：在实验室用ρ(NaCl)＝8.5g／L的生理盐水稀释菌液
2. 低渗溶液：水分子大量渗入细胞内，使细胞膨胀，严重者破裂
3. 高渗溶液：细胞内大量失水，使细胞发生质壁分离。应用：用高渗溶液保存食物可防止腐败

第58页：表面张力

5.2.7 表面张力γ——是作用在物体表面单位长度上的收缩力。

• γ(H₂O)＝7.3×10^-4N／m；γ(培养基)＝4.5×10^-4～6.5×10^-4N／m
• 胆汁可降低γ，可用于实验鉴别肺炎球菌和链球菌
• 可用胆酸盐分离大肠菌群

第59页：5.3 其他不利环境因子

5.3 其它不利环境因子对微生物的影响

• 5.3.1 紫外辐射和电离辐射
• 5.3.2 超声波
• 5.3.3 重金属
• 5.3.4 极端温度
• 5.3.5 极端pH
• 5.3.6 干燥
• 5.3.7 若干有机物
• 5.3.8 抗生素

第60页：紫外辐射的致死作用

5.3.1 紫外辐射和电离辐射对微生物的影响

一、紫外辐射的影响

1. 紫外辐射对微生物有致死作用：λ＝260nm左右的紫外辐射杀菌力最强。

致死原因：微生物细胞中的核酸、蛋白质等对紫外辐射有特别强的吸收能力，可引起DNA链上的两个邻近的胸腺嘧啶分子形成胸腺嘧啶二聚体（T=T），使DNA不能复制，导致死亡。

第61页：光复活与抗紫外能力

2. 复活现象

• 光复活——经UV照射的微生物，随即暴露于蓝色可见光下，使T=T恢复正常状态，使一部分受损的细胞恢复活力
• 暗复活——DNA链在黑暗条件下进行修复

3. 微生物对紫外辐射的抵抗力：G＋＞G－；芽孢＞营养细胞。

4. 应用：杀菌消毒、诱变育种。

第62页：电离辐射的影响

二、电离辐射的影响：X射线（λ＝0.1～0.01nm）、γ射线（λ＝0.01～0.001nm）对微生物生命活动的影响表现为：

• 低剂量照射，促进微生物生长或引起微生物发生变异
• 高剂量照射，对微生物有致死作用

第63页：超声波的杀菌机制

5.3.2 超声波——频率大于20000Hz的声波，能破坏几乎所有的细菌体。超声波的杀菌效果与其频率、处理时间、细菌大小、形状和细菌数有关。

杀菌机制

1. 细胞内含物受到强烈振荡，胶体发生絮状沉淀，凝胶液化或乳化，从而失去生物活性
2. 溶液受到超声波作用产生空腔，引起巨大的压力变化，使细菌死亡
3. 溶于溶液中的气体变成无数极微小的气泡迅速猛烈地冲击细菌，使之破裂

第64页：超声波的应用

应用

• 利用超声波破坏菌体，制成细菌裂解液，用于研究细菌的结构、化学组成、酶活性等
• 可利用超声波从组织中提取病毒
• 利用频率为800～1000kHz的超声波治疗疾病

第65页：重金属的影响

5.3.3 重金属对微生物的影响

• Hg、Ag、Cu、Pb及其化合物可有效地杀菌和防腐，是蛋白质的沉淀剂
• 杀菌机理：① 其与酶的－SH结合，使酶失活；② 与菌体蛋白结合，使之变性或沉淀
• 质量浓度为20～5mg／L的二氯化汞对大多数细菌有致死作用
• 硫酸铜对真菌和藻类的杀伤力较强；波多尔液（硫酸铜＋石灰）在农业上可用于防止某些植物病毒
• 1L水样中加10mL质量浓度为1g／L的硫酸铜溶液可抑制微生物的呼吸
• 质量浓度为1～5g／L的铅盐溶液对微生物有致死作用

第66页：极端温度的致死作用

5.3.4 极端温度对微生物的影响

1. 超高温致死作用机理：蛋白质和酶蛋白在高温下发生不可逆的凝固作用；细胞质膜中的脂肪受热溶解使膜产生小孔，引起细胞内含物泄漏而致死。

2. 超高温杀菌效果的影响与微生物的种类、数量、生理状态、芽孢有无及pH都有关：

• 无芽孢杆菌比芽孢杆菌不耐热
• 营养细胞比芽孢不耐热
• 湿细菌比干细菌不抗热
• 酸性条件下细菌易被杀死
• 幼龄菌比老龄菌易被杀死

第67页：灭菌与消毒

3. 灭菌和消毒

（1）灭菌（sterilization）

通过超高温或其它物理、化学因素将所有微生物的营养细胞和所有的芽孢或孢子全部杀死。
① 干热灭菌：优点是可保持物品的干燥；缺点是对于传热性差或体积较大的物品效果较差；应用于玻璃器皿、金属用具等耐热物品。
② 湿热灭菌：特点是温度低、时间短、灭菌效果高。相同温度下湿热效力比干热高的原因：湿热情况下菌体蛋白容易受热凝固变性；湿热的穿透力和热传导都比干热强；湿热的蒸汽冷凝会放出潜热

（2）消毒（disinfection）

—

第68页：高压蒸汽灭菌

高压蒸汽灭菌

第69页：消毒方法

（2）消毒（disinfection）——用物理、化学因素杀死致病菌（有芽孢和无芽孢的细菌），或是杀死所有微生物的营养细胞或一部分芽孢。

① 煮沸消毒

将待消毒的物品置于水中煮沸15min以上，杀死细菌的所有营养细胞和部分芽孢

② 巴斯德消毒（Pasteurization）

常用60～70℃的温度将食品处理15～30min，以除去食品中的微生物，同时保持食品的营养和风味不变

第70页：极端pH的影响

5.3.5 极端pH对微生物的影响

1. pH过低，引起机体表面由带负电变为带正电，从而影响对营养物的吸收
2. pH过高或过低，影响培养基中有机化合物的离子化作用，从而间接影响微生物
3. 极端pH影响酶的活性，进而影响细胞内的生化过程，甚至直接破坏细胞
4. 极端pH降低微生物对高温的抵抗能力

第71页：干燥的影响

5.3.6 干燥对微生物的影响

• 干燥能使菌体内蛋白质变性，引起代谢活动的停止。干燥细胞的代谢处于停滞状态，若不提供条件，则一直呈休眠状态长期存活
• 可用灭菌的沙土管保存菌种、孢子，也可用真空冷冻干燥保存菌种
• 细菌的芽孢、藻类和真菌的孢子及原生动物的胞囊比营养细胞抗干燥

第72页：醇类的影响

5.3.7 若干有机物对微生物的影响

（一）醇

• 醇是脱水剂和脂溶剂，可使蛋白质脱水变性，脂类溶解，进而杀死微生物机体
• 体积分数为70％的乙醇杀菌能力最强
• 甲醇杀菌力差，对人有毒，不宜作为杀菌剂。废水生物脱氮处理工艺中，常用甲醇作为碳源
• 丙醇、丁醇及其它高级醇杀菌力均比乙醇强，但不溶于水，故不能作杀菌剂

第73页：甲醛的影响

（二）甲醛

• 甲醛是很有效的杀菌剂，对细菌、真菌及其孢子和病毒均有效
• 福尔马林（质量浓度为370～400g／L的甲醛水溶液）的蒸气有强烈的刺激性，有杀菌和抑菌作用，可用于厂房、无菌室消毒
• 杀菌机理：甲醛与蛋白质的氨基结合干扰细菌的代谢机能
• 甲醛溶液是动物组织和原生动物标本的固定剂

第74页：酚类表面活性剂

（三）表面活性剂

1. 酚——酚及其衍生物能引起蛋白质变性，并破坏细胞质膜。

• 苯酚：1g／L抑菌，10g／L杀菌，50g／L喷雾消毒空气
• 甲酚：杀菌力比其它酚强几倍，难溶于水，易与皂液或碱液形成乳浊液，叫来苏尔。10～20g／L消毒皮肤，30～50g／L消毒桌面和用具

第75页：新洁尔灭与合成洗涤剂

2. 新洁尔灭（季胺盐）——对非芽孢型的致病菌、G＋及G－等有极强的致死作用。

• 低稀释度：有杀菌及去垢作用，对人无毒
• 高稀释度：仅有抑菌作用
• 1g／L的水溶液：可用于冷却循环水的杀菌除垢

3. 合成洗涤剂去污能力强，在硬水中不形成沉淀，具有杀菌去污作用。杀菌力：阳离子型＞阴离子型＞非离子型。

第76页：染料的影响

4. 染料

• 孔雀绿、亮绿、结晶紫等三苯甲烷染料及丫啶黄都有抑菌作用
• G＋比G－反应敏感
• 在培养基中加入某种染料可制成选择性培养基
• 质量浓度为1g／L以下的染料可作微生物的营养源

第77页：抗生素的影响

5.3.8 抗生素对微生物的影响

1. 抗生素——是指微生物在代谢过程中产生能杀死其它微生物或抑制其它微生物生长的化学物质。

• 广谱型抗生素：对多种微生物起作用，如氯霉素、金霉素、土霉素和四环素等
• 狭谱型抗生素：仅对某一类微生物起作用，如青霉素、多粘菌素等

2. 抗生素的作用机制

1. 抑制细胞壁的合成，如青霉素
2. 破坏细胞膜功能，如多粘菌素
3. 抑制蛋白质合成，如氯霉素、四环素、链霉素等
4. 干扰核酸代谢，如利福霉素、新生霉素、丝裂霉素、灰黄霉素

第78页：竞争与原始合作关系

5.4 微生物之间的关系

1. 竞争关系（competition）

指不同的微生物种群在同一环境中，对食物等营养、DO、空间和其它共同要求的物质互相竞争，互相受到不利影响。如菌胶团细菌与丝状细菌

2. 原始合作关系（protocooperation）

指两种微生物共存于同一环境中，相互提供营养及其它生活条件，双方互为有利，相互受益，当两者分开时各自可单独生存。如固氮菌与纤维素分解菌

第79页：共生与偏害关系

3. 共生关系（symbiosis）

指两种微生物共同生活于同一环境中，各自执行优势的生理功能，在营养上互为有利，组成共生体，但两者分开后不能单独生活。如真菌和藻类

4. 偏害关系（amensalism／antagonism）

指同存于同一环境中的微生物，一种微生物在其生命活动过程中，产生某种代谢产物或改变其它条件，从而抑制其它微生物的生长繁殖，甚至杀死其它微生物的现象

第80页：捕食与寄生关系

5. 捕食关系（predation）

指有的微生物不是通过代谢产物来对抗对方，而是吞食对方

6. 寄生关系（parasitism）

指一种生物（寄生菌）需要在另一种生物体（寄主或宿主）内生活，从而摄取营养才能得以生长繁殖

第81页：冬虫夏草的形成

冬虫夏草，是子囊菌寄生于鳞翅目幼虫而形成的。

冬季，虫体蛰伏在土中，真菌孢子侵入虫体，并生长发育，使虫体内充满菌丝，幼虫死亡。来年温暖潮湿时，自幼虫的头部长出棒状子实体露出土面，形似野草，故谓「冬虫夏草」。

第82页：菌种的退化与复壮

5.5 菌种的退化、复壮与保藏

退化

各种微生物系统发育过程中，微生物发生的负变异

复壮

在各种菌种的性状没有退化之前，定期进行纯种分离和性能测定，使微生物的优良性状得以持久延续下去

复壮方法：1. 纯种分离（稀释平板法、平板划线分离法或涂布法）；2. 通过寄主进行复壮；3. 联合复壮。

第83页：平板划线分离法

平板划线分离法：用接种环以无菌操作沾取少许待分离的材料，在无菌平板表面进行平行划线、扇形划线或其他形式的连续划线，如果划线适宜的话，微生物能一一分散，经培养后，可在平板表面得到单菌落。

第84页：稀释平板法

稀释平板法

第85页：菌种保藏的目的与原理

5.5.2 菌种的保藏

目的

对于选育出来的优良性状的菌株进行妥善保藏，使其不受污染、不退化和死亡

保藏原理

根据微生物的生理、生化特性，创造人工条件，如低温、干燥、缺氧、贫乏培养基和添加保护剂等，使微生物处于代谢微弱、缓慢，生长繁殖受抑制的休眠状态

第86页：菌种保藏的方法

保藏方法

• 定期移植法：将菌种接种于斜面或液体培养基中，待生长成健壮的菌体后，将其置于4℃冰箱中保藏，每隔一定时间重新移植培养一次
• 干燥法：将菌种接种到适当的载体上，如河沙等，以保藏菌种
• 隔绝空气法：定期移植的辅助方法，将待保护的斜面菌种用橡皮塞代替原有的棉塞塞紧，可避免水分散发且隔氧，能适当延长保藏期
• 蒸馏水悬浮法：只需将菌种悬浮在无菌蒸馏水中，将容器封好即可
• 综合法：利用低温、干燥和隔绝空气等几个保藏菌种的重要方法的综合，是目前最好的菌种保藏法

第87页：第5章小结

本章小结

• 单细胞微生物的生长以群体生长为研究对象，细菌生长分为停滞期、对数期、静止期和衰亡期。微生物的测定方法多种多样
• 微生物的培养应该在最适培养条件如最佳温度、最佳pH范围进行
• 极端的环境条件会影响微生物的生长发育
• 微生物不同种间存在竞争、原始合作、共生、偏害、捕食和寄生6种关系
• 微生物发育中存在变异、性能退化，需要对菌种进行保藏和复壮