07 第七章 微生物的生长.ppt

第1页：微生物的生长章节封面

第七章

第2页：生长的定义

• 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，这一过程称为发育。
• 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为个体生长。
• 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。
• （由于微生物的个体极小，所以常用群体生长来反映个体生长的状况） 个体生长个体繁殖群体生长群体生长= 个体生长+ 个体繁殖生长与繁殖的概念 与控制

第3页：微生物的生长章节导览

• 第一节微生物纯培养分离及生长测定
• 第二节微生物的生长规律
• 第三节影响微生物生长的主要因素
• 第四节微生物生长繁殖的控制

第4页：获得纯培养的方法

• 第一节微生物纯培养分离及生长测定
• 一、获得纯培养的方法纯培养(pure culture)——微生物学中把在实验室条件下从一个细胞或一群相同的细胞经过培养繁殖而得到的后代,称纯培养. 单细胞：细菌、酵母菌等多细胞：丝状真菌

第5页：连续稀释分离

首先将待分离的样品进行连续稀释,目的是得到高度稀释的效果,使一支试管中分配不到一个微生物. 如果经过稀释后的大多数试管中没有微生物生长,那么有微生物生长的试管得到的培养物可能就是由一个微生物个体繁殖而来的纯培养物. 这种方法适合于细胞较大的微生物.①液体稀释法

第6页：平板划线分离法

平板划线分离法

②平板划线分离法（Streak Plate）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）An inoculating loop is used to thin out organisms on the surface of the agar.

第7页：连续划线（左图

连续划线（左图） 划线分离后平板上显示的菌落照片（右图）

第8页：倾注平板法

倾注平板法

③倾注平板法（Pour Plate）Organisms are serially diluted, then a small amount is added to an empty sterile petri dish, to which melted agar at 50 ºC is added.

Then mix to distribute the organisms.1ml1ml1ml1ml1ml1ml9ml9ml9ml9ml

第9页：倾注平板法操作

倾注平板法操作

Pour plate Pour plate

第10页：倾注平板法（续）

倾注平板法（续）

Pour plate Pour plate

第11页：平板涂布分离法

平板涂布分离法

④平板涂布分离法（Spread Plate）简单易行，但易造成机械损伤Liquid specimen is spread on the surface of solid agar with a sterile bent glass rod.

第12页：选择性培养

• ⑤选择性培养分离法为了从混杂的微生物群体中分离出某种微生物，可以根据该微生物的特点，包括营养、生理、生长条件等，采用选择培养的方法进行分离。
• ＊利用选择培养基进行直接分离＊富集培养

第13页：单细胞分离法

• ⑥单细胞（单孢子） 分离法采用显微分离法从混杂群体中直接分离单个细胞或单个个体进行培养以获得纯培养的方法。
• 该方法要在显微镜下进行。
• 毛细管法：用毛细管提取微生物个体，适合于较大微生物。
• 显微操作仪：用显微针、钩、环等挑取单个细胞或孢子以获得纯培养。
• 小液滴法：将经过适当稀释后的样品制成小液滴，在显微镜下选取只含一个细胞的液滴来进行纯培养物的分离

第14页：生长量的测定方法

• 二、微生物纯培养生长的测定方法描述不同种类、不同生长状态的微生物生长情况，需选用不同的测定指标。
• （一） 微生物细胞数目的检测法直接法（血球计数板、比例计数法） 间接法（活菌计数法、液体稀释法、膜过滤法）
• （二） 微生物生长量和生理指标测定法直接法(干重法，堆体积法) 间接法（比浊法，碳、氮含量法，其它生理指标）

第15页：血球计数板法

1. 血球计数板法

第16页：血球计数板法原理

• 原理：将1cm2×0.1mm 的薄层空间划分为400 小格，从中均匀分布地选取80 或100 小格，计数其中的细胞数目，换算成单位体积中的细胞数。
• 适用范围：个体较大细胞或颗粒，如血球、酵母菌等。
• 不适用于细菌等个体较小的细胞，因为（1） 细菌细胞太小，不易沉降
• （2） 在油镜下看不清网格线，超出油镜工作距离。
• 特点：快速，准确，对酵母菌可同时测定出芽率，或在菌悬液中加入少量美蓝可以区分死活细胞。
• 血球计数板法原理

第17页：涂片染色法

• 2. 涂片染色法应用：可同时计数不同微生物的菌数，适于土壤、牛奶中细菌计数。
• 方法：用镜台测微尺计算出视野面积
• 0.1ml 菌液涂于1cm2 面积上，计数后代入公式：每 ml 原菌液含菌数=视野中平均菌数×涂布面积/视野面积×100 ×稀释倍数

第18页：平板菌落计数法

3. 平板菌落计数法

第19页：平板菌落计数法

平板菌落计数法

平板菌落计数法技术要求★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；★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，★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★A standard plate count (viable count) reflects the number of viable microbes and assumes that each bacterium grows into a single colony; plate counts are reported as number of colony-forming units (CFU) per ml (CFU/ml) or per g (CFU/g) of sample.

第20页：菌落计数与CFU

菌落计数与CFU

When we observe colonies, we cannot assume each arose from just one cell originally planted on the medium, however.

A pair, chain or cluster of cells which 'land' on the medium in close proximity to each other can multiply and produce a single colony.

Thus, we use the term colony-forming unit when we consider the common origin for the cells of any colony." This term is usually abbreviated C FU Colony Forming Unit

第21页：第七章微生物的生长章节分隔页

本页源文件仅提取到章节标题文字，主体为图片内容，其后内容为「液体稀释法」。

第22页：液体稀释法

4. 液体稀释法10n10n-210n-1

第23页：第七章微生物的生长章节分隔页

本页源文件仅提取到章节标题文字，主体为图片内容，其后内容为「薄膜过滤计数法常用该法测定」。

第24页：薄膜过滤计数法常用该法测定

• 5. 薄膜过滤计数法常用该法测定含菌量较少的空气和水中的微生物数目。
• 将定量的样品通过薄膜（硝化纤维素薄膜、醋酸纤维薄膜） 过滤，菌体被阻留在滤膜上，取下滤膜进行培养，然后计算菌落数，可求出样品中所含菌数

第25页：干重法将一定量的菌液中的菌体

• 6. 干重法将一定量的菌液中的菌体通过离心或过滤分离出来,然后烘干(干燥温度可采用105℃、100℃或80℃)、称重。
• 一般干重为湿重的10%—20%，而一个细菌细胞一般重约10-12～10-13g。
• 该法适合菌浓较高的样品。
• 举例：大肠杆菌一个细胞一般重约10–12~10–13g，液体培养物中细胞浓度达到2×109 个/ml 时，100ml 培养物可得10~90mg 干重的细胞

第26页：比浊法原理

• 7. 比浊法原理是在一定范围内，菌悬液中的细胞浓度与混浊度成正比，即与光密度成正比，菌数越多，光密度越大。
• 因此，借助于分光光度计，在一定波长下测定菌悬液的光密度，就可反应出菌液的浓度。
• 特点：快速、简便
• 但易受干扰

第27页：生理指标法

• 8. 生理指标法测含氮量蛋白质是细胞的主要物质，含量稳定，而氮是蛋白质的主要成分，通过测含氮量就可推知微生物的浓度。
• 一般细菌含氮量为干重的
• 12.5%，酵母菌为
• 7.5%，霉菌为
• 6.0%，根据一定体积培养液中的含氮量再乘以
• 6.25，就可测得粗蛋白的含量。
• 其他方法含碳、磷、DNA、RNA、耗氧量、消耗底物量、产二氧化碳、产酸、产热、粘度等，都可用于生长量的测定

第28页：细菌计数方法一览

细菌计数方法一览

Table 1.

Some Methods used to measure bacterial growth Method Application Comments Direct microscopic count Enumeration of bacteria inmilk or cellular vaccines Cannot distinguish living from nonliving cellsViable cell count (colonycounts)Enumeration of bacteria in milk, foods, soil, water, laboratory cultures, etc.Very sensitive if plating conditions are optimal Turbidity measurement Estimations of large numbers of bacteria in clear liquid media and brothsFast and non destructive but cannot detect cell densities less than 107cells per ml Measurement of total N or protein Measurement of total cell yield from culturesvery denseonly practical application is in the research laboratory Measurement of Biochemical activity e.g.

O2 uptake CO2 production, ATP production, etc Microbiological assays Requires a fixed standard to relate chemical activity to cell mass and/or cell numbers Measurement of dry weight or wet weight of cells or volume of cells after centrifugation Measurement of total cell yield in cultures probably more sensitive than total N or total protein measurements

第29页：同步生长的定义

• 第二节微生物的生长规律
• 一、微生物的个体生长和同步生长由于微生物细胞极其微小，研究其个体生长存在着技术上的困难。
• 同步生长的概念：一个细胞群体中各个细胞都在同一时间进行分裂的状态，称为同步生长（synchronous growth），进行同步分裂的细胞称为同步细胞。
• 同步细胞群体在任何一时刻都处在细胞周期的同一相，彼此间形态、生化特征都很一致，因而是细胞学、生理学和生物化学等研究的良好材料

第30页：获得同步生长的方法

• 获得同步生长的方法获得同步生长的方法主要有两类：环境条件诱导法：变换温度、光线、培养基等。
• 造成与正常细胞周期不同的周期变化。
• 选择法：选择性过滤、梯度离心。
• 物理方法，随机选择，不影响细胞代谢

第31页：膜洗脱法

• Helms te tter Cummings 法原理：一些细菌细胞会紧紧粘附于硝酸纤维微孔滤膜上。
• 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

第32页：细菌的同步生长

细菌的同步生长

Figure 5.The synchronous growth of a bacterial population By careful selection of cells that havejust divided, a bacterial population can besynchronized in the bacterial cell division cycle Synchro ny can be maintained for only a few generations Figure .synchronous growth

第33页：无分支单细胞微生物的群体生长

• 二、微生物的群体生长☆无分支单细胞微生物主要包括细菌和酵母菌，其群体生长是以群体中细胞数量的增加来表示的。
• ☆由一个细胞分裂成为两个细胞的时间间隔称为世代，一个世代所需的时间就是代时（Ｇeneration time, G），代时也就是群体细胞数目扩大一倍所需时间，有时也称为倍增时间。
• ☆右图表示的是一个细胞经过若干代分裂后的情况。
• 右图可见，每经过一个代时，细胞数目就增加一倍，呈指数增加，因而被称为指数生长，这就是单细胞群体生长的特征。
• 1. 无分支单细胞微生物的群体生长特征

第34页：细菌生长与细胞复制

细菌生长与细胞复制

By definition, bacterial growth is cell replication –i.e., growth of the culture.

Most species of bacteria replicate by binary fission, where one cell divides into 2 cells, the 2 cells into 4, the 4 into 8, etc.

If this cell division occurs at a steady rate –such as when the cells have adequate nutrients and compatible growing conditions –we can plot numbers of cells vs. time such as on the graph at right.

Before too long, we will need to extend the paper vertically as the population continues to double.

第35页：生长曲线的半对数坐标

生长曲线的半对数坐标

If we were to convert our vertical axis to a logarithmic scale –as on the graph at right –we will not need as many sheets of graph paper, and we will find that a steady rate of growth is reflected as a straight line. (On the vertical axis, the same distance on the paper is covered with each doubling.) This type of graph paper is called semi logarithmic graph paper on which we will be plotting our class results.

The numbers we plot will fall on the graph at the same place the logarithms of these numbers would fall when plotted on conventional graph paper.

第36页：典型生长曲线图

典型生长曲线图

The example at right shows the type of graph we may obtain from our class data.

We can plot both colony-forming units (CFUs) per ml andabsorbance on the same graph, remembering that the absorbance units should also be on a logarithmic scale.

Rather than "connecting the dots," we draw the best straight lineamong our CFU/ml plots to represent the phases of growth –lag, exponential, and the start of the maximum stationary phase.

第37页：指数生长可以用下式表

指数生长可以用下式表示：b = B×2nB, b 和 t 可由试验获得，n 可通过上式计算得出，将等式两侧取对数重排后得：lgb = lgB + nlg2lgb -lgBlgb -lgBlg2 0.301 式中：B 为起始师细胞数目，b 为指数生长某个时刻 t 时的细胞数目，n 为世代数=指数生长 n =

第38页：例如：一培养液中微生物数

• 例如：一培养液中微生物数目由开始的12，000（B），经4h （t ） 后增加到49，000，000（b），这样，n ＝(lg4.9×107－lg1.2×104）÷0.301＝12★借助于 n 和 t，还可以计算出不同培养条件下的代时 G，G ＝t / n 在本例中，G ＝4×60 / 12 ＝20min∴该种微生物的代时为20 分钟。
• 在4 小时内共繁殖了12 代

第39页：代时与生长速率

• ★代时能够反应细菌的生长速率，代时短，生长速率快，代时长，生长速率慢。
• 在很多微生物学研究中常常要了解微生物的代时。
• ★代时在不同种微生物中的变化很大，多数微生物的代时为1~3h,然而有些快速生长的微生物的代时还不到10min,而另一些微生物的代时却可长达几小时或几天
• 另外，同一种微生物，在不同的生长条件下其代时的长短也不同
• 但是，在一定条件下，每一种微生物的代时是恒定的，因此它是微生物菌种的一个重要特征

第40页：一些细菌的代时

一些细菌的代时：下表列出相关数据。

注：褐球固氮菌与结核分枝杆菌的代时数值在源文件中存在粘连，分别为“344~46”“792~93”，疑有缺字，建议对照原课件核对。

第41页：培养基

培养基

Bacterium Medium Generation Time (minutes)Escherichia coli Glucose-salts17Bacillus me gate rium Sucrose-salts25Streptococcus l act is Milk26Streptococcus lactis Lactose broth48Staphylococcus aureusHeart infusion broth27-30Lactobacillus acidophilus Milk66-87Rh iz obi um j a poni cum Mann it ol salts yeast extract344-461Mycobacterium tuberculosis Synthetic792-932Treponema pallidum Rabbit testes1980Table .

Generation times for some common bacteriaunder optimal conditions of growth.

第42页：不同温度下的代时

不同温度下的代时：下表列出相关数据。

第43页：代时的计算

代时的计算

G (generation time) = t(time, in minutes or hours)/n(number of generations) G = t/n G = generation time (time for the cells to divide) t = time interval in hours or minutes B =number of bacteria at the beginning of a time interval b = number of bacteria at the end of the time interval n = number of generations (number of times the cell population doubles during the time interval) b = B x 2n(This equation is an expression of growth by binary fission) G = t/nSolve for n: n = logB + nlog2 n = logb -logBlog2 n = logb -logB.301 n = 3.3 logb/B G = t/n Solve for G G =t3.3 log b/BCalculation of Generation Time

第44页：代时计算示例

代时计算示例

Example: What is the generation time of a bacterial population that increases from 10,000 cells to 10,000,000 cells in four hours of growth?G =t3.3 log b/B G =240 minutes3.3 log 107/104G =240 minutes3.3 x 3 G = 24 minutes

第45页：群体生长曲线

• 2. 无分支单细胞微生物的群体生长曲线☆以细菌为例介绍无分支单细胞微生物群体生长规律，其结论也基本适用于酵母菌。
• ☆生长曲线代表了细菌在新的环境中从开始生长、分裂直至死亡的整个动态变化过程。
• ☆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

第46页：生长曲线的制作

• 将少量单细胞的纯培养，接种到一恒定容积的新鲜液体培养基中，在适宜条件下培养，每隔一定时间取样，测菌细胞数目。
• 以培养时间为横坐标，以细菌增长数目的对数为纵坐标，绘制所得的曲线。
• 生长曲线的制作

第47页：典型的生长曲线

典型的生长曲线（Growth curve） 延滞期对数期稳定期衰亡期时期的划分：按照生长速率常数（growth race constant） 不同

第48页：生长曲线的四个时期

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

第49页：本页要点

本页要点

第50页：特点：生长速率常数=0细胞

• 其它名称：停滞期、调整期、适应期
• 1. 现象：活菌数没增加，曲线平行于横轴。
• 2. 特点：生长速率常数= 0 细胞形态变大或增长细胞内 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），易产生诱导酶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①延滞期（lag phase）

第51页：★影响延迟期长短的因素

• 菌种：繁殖速度较快的菌种的延迟期一般较短
• 接种物菌龄：用对数生长期的菌种接种时，其延迟期较短，甚至检查不到延迟期
• 接种量：一般来说，接种量增大可缩短甚至消除延迟期（发酵工业上一般采用1/10 的接种量）
• 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。
• ★影响延迟期长短的因素

第52页：认识延迟期的特点

• 认识延迟期的特点及形成原因对实践的指导意义◆在发酵工业上需设法尽量缩短延迟期采取的缩短 lag phase 的措施有：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53页：对数期

• ②对数期（logarithmic phase） 其他名称：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，即代时最短细胞进行平衡生长，菌体大小、形态、生理特征等比较一致代谢最旺盛细胞对理化因素较敏感影响因素：菌种营养成分营养物浓度﹡培养温度

第54页：对数期的应用意义

• 应用意义①由于此时期的菌种比较健壮，增殖噬菌体的最适菌龄
• 生产上用作接种的最佳菌龄
• ②发酵工业上尽量延长该期，以达到较高的菌体密度③食品工业上尽量使有害微生物不能进入此期④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55页：营养物浓度与生长速率

• 营养物浓度与对数期生长速率和产量作用方式：影响微生物的生长速率和总生长量生长限制因子：凡是处于较低浓度范围内，可影响生长速率和菌体产量的营养物就称生长限制因子
• 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时间细胞数或菌体量

第56页：稳定期

• ③稳定期（stationary phase） 又称：恒定期或最高生长期特点：①新增殖的细胞数与老细胞的死亡数几乎相等，微生物的生长速率处于动态平衡，培养物中的细胞数目达到最高值。
• ②细胞分裂速度下降，开始积累内含物，产芽孢的细菌开始产芽孢。
• ③此时期的微生物开始合成次生代谢产物，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。
• 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

第57页：稳定期细胞数目及产物积累达到

• 应用意义：1） 发酵生产形成的重要时期（抗生素、氨基酸等），生产上应尽量延长此期，提高产量，措施如下：补充营养物质（补料） 调 pH 调整温度2） 稳定期细胞数目及产物积累达到最高。
• 生长产量常数（Y，或生长得率，growth yield）：概念：表示微生物对基质利用效率的高低 Y=菌体干重/ 消耗营养物质的浓度根据产量常数可确定微生物对营养物质的需要量如：Y=0.5，表示要得到5g 菌体，需某营养物（葡萄糖）10g。
• Y=x –x0C0–C=x –x0C0

第58页：衰亡期

• ④衰亡期（decline phase） 特点①细胞死亡数增加，死亡数大大超过新增殖的细胞数，群体中的活菌数目急剧下降，出现“负生长”。
• ②细胞内颗粒更明显，细胞出现多形态、畸形或衰退形，芽孢开始释放。
• ③因菌体本身产生的酶及代谢产物的作用，使菌体死亡、自溶等，发生自溶的菌生长曲线表现为向下跌落的趋势。
• 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

第59页：微生物生长与代谢

• lg 细胞数或产物浓度时间细胞产物 I 型 II 型
• 3. 微生物生长与代谢产物形成的关系微生物发酵形成产物的过程与微生物细胞生长的过程并不总是一致的。
• 一般认为：初级代谢是给予生物能量和生成中间产物的过程，初级代谢产物的形成往往与微生物细胞的形成过程同步，微生物生长的稳定期是这些产物的最佳收获时机
• 次级代谢产物与微生物的生存、生长和繁殖无关。
• 次级代谢产物的形成往往与微生物细胞的形成过程不同步。
• 在分批培养中，它们的形成高峰往往在微生物生长稳定期的后期或衰亡期

第60页：生长停滞期

• 4. 丝状微生物的群体生长丝状微生物的纯培养采用孢子接种，在液体培养基中震荡培养或深层通气加搅拌培养，菌丝体通过断裂繁殖不形成产孢结构。
• 可以用菌丝干重作为衡量生长的指标，即以时间为横坐标，以菌丝干重为纵坐标，绘制生长曲线。
• 可分为三个阶段：1、生长停滞期
• 2、迅速生长期
• 3、衰退期

第61页：衰退期:菌丝体干重下降

• 1、生长停滞期:造成生长停滞的原因一是孢子萌发前真正的停滞状态，另一种是生长已经开始，但还无法测定。
• 2、迅速生长期:菌丝体干重迅速增加，其立方根与时间呈直线关系，菌丝干重不以几何级数增加，没有对数生长期。
• 生长主要表现在菌丝尖端的伸长和出现分支、断裂等，此时期的菌体呼吸强度达到高峰，有的开始积累代谢产物。
• 3、衰退期:菌丝体干重下降，到一定时期不再变化。
• 大多数次级代谢产物在此期合成，大多数细胞都出现大的空泡。
• 有些菌丝体还会发生自溶菌丝体，这与菌种和培养条件有关。
• 丝状微生物的群体生长分期

第62页：连续培养

• 连续培养（continuous culture） 分批培养（batch culture）：将微生物置于一定容积的定量的培养基中培养，培养基一次性加入。
• 不再补充和更换，最后一次性收获。
• 连续培养（continuous culture）：在微生物培养的过程中，不断地供给新鲜的营养物质，同时排除含菌体及代谢产物的发酵液，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度和代谢活性处于某种稳定状态。
• 连续培养理论基础：由于对典型生长曲线中稳定期到来原因的认识，采取相应有效措施推迟其来临，从而发展出现在的连续培养技术

第63页：连续培养的原理

• 原理：当微生物在单批培养方式下生长达到对数期后期时，一方面以一定的速度流进新鲜培养基并搅拌，另一方面以溢流方式流出培养液，使培养物达到动态平衡，其中的微生物就能长期保持对数期的平衡生长状态和稳定的生长速率。
• 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） 连续培养连续培养原理

第64页：按控制方式

按控制方式分按培养器的级数分按细胞状态分按用途分内控制（控制菌体密度）：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：连续发酵罐连续培养器

第65页：恒化连续培养的定义

• 连续培养技术——恒化连续培养概念：以恒定流速使营养物质浓度恒定而保持细菌生长速率恒定的方法。
• 原理：通过控制某一种营养物浓度（如碳、氮源、生长因子等），使其始终成为生长限制因子，而达到控制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。
• 特点：维持营养成分的亚适量，控制微生物生长速率。
• 菌体生长速率恒定，菌体均
• 一、密度稳定，产量低于最高菌体产量。
• 应用范围：实验室科学研究

第66页：恒化器的结构

恒化器的结构

Figure .Schematic diagram of a chemostat,a device for the continuous culture of bacteria.The chemostat relieves the environmental conditionsthat restrict growth by continuously supplying nutrients to cells and removingwaste substancesand spent cells from the culture medium.

第67页：恒化器

恒化器

恒化器Chemostat或bactogen

第68页：概念：通过调节培养

• 概念：通过调节培养基流速，使培养液浊度保持恒定的连续培养方法。
• 原理：通过调节新鲜培养基流入的速度和培养物流出的速度来维持菌浓度不变,即浊度不变。
• 主要采用恒浊器，当浊度高时，使新鲜培养基的流速加快，浊度降低，则减慢培养基的流速。
• 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。
• 连续培养技术——恒浊培养使用范围：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

第69页：装置控制对象培养

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（内控制） 无限制生长因子不恒定最高大量菌体或与菌体形成相平行的产物生产为主恒化器培养基流速（外控制） 有限制生长因子恒定低于最高不同生长速率的菌体实验室为主恒浊器与恒化器的比较

第70页：连续发酵

• 连续发酵（continuous fermentation） 连续培养在生产上的应用，相对于单批发酵而言。
• 优点：–高效，简化了操作——装料、灭菌、出料、清洗发酵罐等单元操作
• –自控：便于利用各种仪表进行自动控制
• –产品质量稳定–节约大量动力、人力、水和蒸汽，且使水、汽、电的负荷均衡合理。
• 缺点：菌种易于退化
• 易于遭到杂菌污染
• 营养物利用率低于单批培养。
• 连续发酵的生产时间受以上因素限制，一般只能维持数月~ 1 年

第71页：pH值对微生物生长的影响

• 微生物与所处的环境之间具有复杂的相互影响和相互作用:一方面,各种各样的环境因素对微生物的生长和繁殖有影响,另一方面,微生物生长繁殖也会影响和改变环境. 研究环境因素与微生物之间的关系,可以通过控制环境条件来利用微生物有益的一面,同时防止它有害的一面. 第三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，除了前面讲过的营养因素之外，还有许多物理化学条件。
• 本节主要内容：一、温度对微生物生长的影响
• 二、氧气对微生物生长的影响
• 三、pH 值对微生物生长的影响

第72页：几个基本概念

几个基本

灭菌（sterilization） 采用强烈的理化因素是任何物体内外部的一切微生物永远丧失其生长繁殖能力的措施，称为灭菌。

第73页：低温与缺氧保藏法

• 低温利用4℃以下的各种低温以保藏食物、药品、菌种等。
• 缺氧在密闭容器中加入除氧剂，如铁粉。
• 真空保藏也是比较常用的方法。
• 干燥采用晒干或红外线干燥保藏粮食、食品等，或在密封条件下用吸湿剂也可达到防霉作用。
• 高渗：通过盐渍或糖渍达到高渗。
• 高酸度：如泡菜、酸菜等。
• 防腐剂：苯甲酸、山梨酸、脱氢醋酸等防腐的措施

第74页：温度对微生物生长的影响

• 温度是影响微生物生长的最重要因素之一。
• 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。
• 一、温度对微生物生长的影响

第75页：微生物生长的三个温度基点

• 从微生物整体来看生长的温度范围一般在-10 ℃ ~100 ℃极端下限为-30 ℃，极端上限为105~300 ℃但对于特定的某一种微生物：只能在一定温度范围内生长，在这个范围内，每种微生物都有自己的生长温度三基点，即最低、最适、最高生长温度•超过最低生长温度时，微生物不生长，温度过低，甚至会死亡。
• 处于最适生长温度时，生长速度最快，代时最短。
• 超过最高生长温度时，微生物不生长，温度过高，甚至会死亡。
• （一） 微生物生长的三个温度基点

第76页：微生物生长温度类型

（二） 微生物生长温度类型低温型微生物（嗜冷微生物） 中温型微生物（嗜温微生物） 高温型微生物（嗜热微生物） 微生物类型生长温度范围（℃） 分布区域最低最适最高嗜冷微生物专性嗜冷型—125～1515～20 地球两极地区兼性湿冷型－5～015～2025～30 海洋、冷泉、冷藏食品嗜温微生物室温型10～2020～3540～45 腐生环境体温型10～2035～4040～45 寄生环境嗜热微生物25～4550～6070～95 温泉、堆肥、土壤

第77页：第七章微生物的生长章节分隔页

本页源文件仅提取到章节标题文字，主体为图片内容，其后内容为「低温型微生物」。

第78页：低温型微生物

• 低温型微生物♠最适生长温度在5~20℃,主要分布在地球的两极、冷泉、深海、冷冻场所及冷藏食品中。
• ♠例：假单孢菌中的某些嗜冷菌在低温下生长，常引起冷藏食品的腐败。
• ♠嗜冷微生物在低温下生长的机理，目前还不清楚，据推测有两种原因：①它们体内的酶能在低温下有效地催化，在高温下酶活丧失②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79页：中温型微生物

• 中温型微生物♠室温型主要为腐生或植物寄生，在植物或土壤中
• ♠最适生长温度为20℃~40 ℃，大多数微生物属此类
• ♠体温型主要为寄生，在人和动物体内。
• 高温型微生物♠最适生长温度为50 ℃ ~60 ℃,主要分布在温泉、堆肥和土壤中。
• ♠在高温下能生长的原因：①酶蛋以及核糖体有较强的抗热性②核酸具有较高的热稳定性（核酸中 G+C 含量高（tRNA），可提供形成氢键，增加热稳定性）。
• ③细胞膜中饱和脂肪酸含量高，较高温度下能维持正常的液晶状态

第80页：高温微生物的特点

• 高温微生物的特点生长速度快，合成大分子迅速，可及时修复高温对其造成的分子损伤。
• 耐高温菌具应用优势在减少能源消耗、减少染菌、缩短发酵周期等方面具重要意义

第81页：不同生理过程的最适温度

• ★不同生理生化过程的最适温度•微生物不同生理活动要求不同温度，所以，•最适生长温度≠ 发酵速度快、积累代谢产物多。
• 菌名生长温度（℃ ） 发酵温度（℃ ） 累积产物温度（℃ ）Streptococcus thermophilus374737S.lactis3440 产细胞：5~30S.lactis 产乳酸：30Streptomyces griseus3728－Core ny bacterium pekinense3233~35－Clostridium acetobutylicum3733—Penicilium chrysogenum302520 以青霉素的生产为例：培养165 小时采用分段控制温度的方法，其青霉素产量比始终在30 ℃培养提高了
• 14.7%。
• 分段控制方式：0~5 小时，30 ℃
• 5~40 小时，25 ℃
• 40~125 小时，20 ℃
• 125~165 小时，25 ℃

第82页：高温与低温对微生物的影响

• 1、高温对微生物的影响高温下蛋白质不可逆变性，膜受热出现小孔，破坏细胞结构（溶菌）。
• ★微生物对热的耐受力与以下因素有关:(1) 微生物种类及发育阶段嗜热菌比其它类型的菌体抗热有芽孢的细菌比无芽孢的菌抗热微生物的繁殖结构比营养结构抗热性强老龄菌比幼龄菌抗热
• （三） 高温与低温对微生物的影响

第83页：微生物对热的耐受力

• (2) 微生物对热的耐受力还受环境条件影响与培养基的营养成分有关——培养基中蛋白质含量高时比较耐热. 与 pH 有关——pH 适宜时不易死亡，pH 不适宜时，容易死亡. 与水分有关——含水量大时容易死亡，含水量小时不容易死亡. 与含菌量有关——含菌量高，抗热性增强，含菌量低，抗热性差。
• 与热处理时间有关——热处理时间长，微生物易死亡

第84页：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，微生物的生长繁殖停止，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。
• 低温保藏菌种就是利用这个原理。
• 一些细菌、酵母菌和霉菌的琼脂斜面菌种通常可以长时间地保藏在4℃的冰箱中。
• 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。
• 2、低温对微生物的影响

第85页：低温致死的原因

• 造成死亡的原因①冻结时细胞水分变成冰晶，冰晶对细胞膜产生机械损伤，膜内物质外漏。
• ②冻结过程造成细胞脱水冻结速度对冰晶形成有很大影响，缓慢冻结，形成的冰晶大，对细胞损伤大
• 快速冻结，形成的冰晶小、分布均匀，对细胞的损伤小，因此，利用快速冻结可以对一些菌种进行冻结保藏，一般情况下在菌悬液中再加一些甘油、糖、牛奶、保护剂等可对菌种进行长期保藏

第86页：氧气对微生物生长的影响

微生物对氧的需要和耐受力在不同的类群中变化很大，根据微生物与氧的关系,可把它们分为几种类群:专性好氧菌:好氧菌微好氧菌：兼性厌氧菌耐氧厌氧菌：厌氧菌(专性) 厌氧菌：二、氧气对微生物生长的影响

第87页：氧浓度对不同微生物生长的影响

氧浓度对不同微生物生长的影响

第88页：专性好氧菌

• 专性好氧菌（strictaerobe） 必须在有分子氧的条件下才能生长，有完整的呼吸链，以分子氧作为最终氢受体，细胞含有超氧物歧化酶（SOD，superoxide dismutase） 和过氧化氢酶。
• 在有氧或无氧条件下均能生长，但有氧情况下生长得更好，在有氧时靠呼吸产能，无氧时接发酵或无氧呼吸产能
• 细胞含有 SOD 和过氧化氢酶。
• 微好氧菌（micro aero phil ic bacteria） 只能较低的氧分压下才能正常生长，通过呼吸链并以氧为最终氢受体而产能，兼性好氧菌（facultative aerobe）

第89页：耐氧菌

• 耐氧菌（aerotolerant anaerobe） 可在分子氧存在下进行厌氧生活的厌氧菌。
• 生活不需要氧，分子氧也对它无毒害。
• 不具有呼吸链，依靠专性发酵获得能量。
• 细胞内存在 SOD 和过氧化物酶，但缺乏过氧化氢酶。
• 厌氧菌（anaerobe） 分子氧对它有毒害，短期接触空气，也会抑制其生长甚至致死
• 在空气或含有10%CO2 的空气中，在固体培养基表面上不能生长，只有在其深层的无氧或低氧化还原电势的环境下才能生长
• 生命活动所需能量通过发酵、无氧呼吸、循环光合磷酸化或甲烷发酵提供
• 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

第90页：厌氧菌的氧毒害机制

• 严格厌氧微生物并不是被气态的氧所杀死，而是由于不能解除某些氧代谢产物的毒性而死亡。
• 在氧还原为水的过程中，可形成某些有毒的中间产物，例如，过氧化氢（H2O2）、超氧阴离子（O2·） 等。
• 超氧阴离子为活性氧，兼有分子和离子的性质，反应力极强，极不稳定，可破坏膜和重要生物大分子，对微生物造成毒害或致死。
• 好氧微生物具有降解这些产物的酶，如过氧化氢酶、过氧化物酶、超氧化物歧化酶等，而严格厌氧菌缺乏 SOD，故易被生物体内极易产生的超氧阴离子自由基毒害致死。
• 厌氧菌的氧毒害机制——SOD 学说

第91页：各类菌的对氧解毒酶

各类菌所含对氧解毒酶专性好氧菌 SOD，过氧化氢酶兼性厌氧菌 SOD，过氧化氢酶专性厌氧菌二种酶均无微好氧菌少量 SOD 耐氧菌 SOD，过氧化物酶

第92页：超氧阴离子解毒反应

• H2O + 1/2O22 O2·+ 2H+O2+ H2O22H2OO2+eO2·( ·O2 ) 超氧阴离子在细胞内可由酶促或非酶促形成。
• 超氧物阴离子歧化酶是在生物进化中发展出来的一种自我保护方式。
• 兼性厌氧菌 E.coli 在发生 SOD 缺失突变后，就会变成一种“严格厌氧菌”。
• 生物体中超氧阴离子的形成与去除 SOD 好氧生物和耐氧细菌过氧化氢酶好氧生物过氧化物酶 NADH2NAD 耐氧菌

第93页：好氧与厌氧微生物的培养

• 在培养不同类型的微生物时，要采用相应的措施保证不同微生物的生长。
• 培养好氧微生物：需震荡或通气，保证充足的氧气。
• 培养专性厌氧微生物：需排除环境中的氧气，同时在培养基中添加还原剂，降低培养基中的氧化还原电位势。
• 培养兼性厌氧或耐氧微生物：可深层静止培养

第94页：环境pH值对微生物生长的影响

• 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、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。
• 三、pH 值与微生物生长的相互影响
• （一） 环境 pH 值对微生物生长的影响

第95页：微生物的生长pH值范围极广

• 微生物的生长 pH 值范围极广，从 pH<2~>8 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。
• 不同的微生物最适生长的 pH 值不同，根据微生物生长的最适 pH 值，将微生物分为：嗜碱微生物：硝化细菌、尿素分解菌、多数放线菌耐碱微生物：许多链霉菌中性微生物：绝大多数细菌，一部分真菌嗜酸微生物：硫杆菌属耐酸微生物：乳酸杆菌、醋酸杆菌（二) 不同微生物对 pH 要求不同

第96页：微生物生长的pH范围

微生物生长的pH范围：下表列出相关数据。

第97页：芽孢杆菌、乳酸杆菌

芽孢杆菌、乳酸杆菌

不同微生物的生长pH值范围微生物pH值最低最适最高Thiobacillus thiooxidans 氧化硫硫杆菌0.5 2.0~3.56.0Lactobacillus acidophilus 嗜酸乳杆菌4.0~4.65.8~6.66.8Rhizobium japonicum 大豆根瘤菌4.26.8~7.011.0Azotobacter chroococcum 圆褐固氮4.57.4~7.69.0Nitrosomonas sp. 硝化单胞菌7.07.8~8.69.4Acetobacter aceti 醋化醋杆菌4.0~4.55.4~6.37.0~8.0Staphylococcus aureus金黄葡球菌4.2 7.0~7.59.3Chlorobium limicola 泥生绿菌6.06.87.0Thurmus aquaticus 水生栖热菌6.0 7.5~7.89.5Aspergillus niger 黑曲霉1.5 5.0~6.09.0一般放线菌5.07.0~8.010.0一般酵母菌3.05.0~6.08.0

第98页：不同生长阶段的pH要求

• 同一种微生物在其不同的生长阶段和不同的生理生化过程中，对 pH 值的要求也不同。
• 在发酵工业中，控制 pH 值尤其重要。
• 举例：Aspergillus niger 在 pH2~2.5 范围时有利于合成柠檬酸，当在 pH2.5~6.5 范围内时以菌体生长为主，而在 pH7.0 时，则以合成草酸为主。
• 丙酮丁醇梭菌在 pH5.5~7.0 范围时，以菌体生长为主，而在 pH4.3~5.3 范围内才进行丙酮丁醇发酵。
• 生长的最适 pH 值与发酵的最适 pH 值微生物生长最适 pH 合成抗生素最适 pH 灰色链霉菌
• 6.3~6.96.7~7.3 红霉素链霉菌
• 6.6~7.06.8~7.3 产黄青霉
• 6.5~7.26.2~6.8 金霉素链霉菌

第99页：发酵过程中的pH控制

• 同一种微生物在不同的生长阶段和不同生理生化过程中，对环境 pH 值要求不同。
• 例如：丙酮丁醇梭菌在 pH 值=5.5—7.0 时，以菌体生长为主在 pH 值=4.3—5.3 时，进行丙酮丁醇发酵同一种微生物由于环境 pH 值不同，可能积累不同的代谢产物。
• 例如：黑曲霉 pH 值=2—3 时，产物以柠檬酸为主，只产少量草酸。
• pH 值在7 左右时，产物以草酸为主，只产少量柠檬酸

第100页：微生物细胞内的pH值

• （三） 微生物细胞内的 pH 值虽然微生物生活的环境 pH 值范围较宽，但是其细胞内的 pH 值却相当稳定，一般都接近中性。
• 这种维持细胞内稳定中性 pH 值的特性能够保持细胞内各种生物活性分子的结构稳定和细胞内酶所需要的最适 pH 值。
• 微生物胞内酶的最适 pH 值一般为中性，胞外酶的最适 pH 值接近环境 pH 值

第101页：微生物对环境pH值的影响

• （四） 微生物的生命活动对环境 pH 值的影响微生物在生长过程中也会使外界环境的 pH 值发生改变，原因：由于有机物分解：分解糖类、脂肪等，产生酸性物质，使培养液 pH 值下降
• 分解蛋白质、尿素等，产生碱性物质，使培养液 pH 值上升由于无机盐选择性吸收：铵盐吸收（(NH4)2SO4H2SO4），pH↓硝酸盐吸收(NaNO3 NaOH)，pH↑★培养过程中调节 pH 值的措施过酸时：加入碱或适量氮源，提高通气量。
• 过碱时：加入酸或适量碳源，降低通气量。
• NH4+被吸收 NO3+被吸收★配制培养基时调整 pH 值的措施

第102页：酸碱添加剂的抑菌机理

• （五） 酸碱添加剂的抑菌机理酸类物质：无机酸：与 H+浓度成正比的高氢离子浓度，可引起菌体表面蛋白的变性和核酸的水解，并破坏酶类的活性有机酸：与不电离的部分成正比,故有时有机酸的抑菌效果>无机酸。
• 作为食品防腐剂的有机酸如苯甲酸和水杨酸可与微生物细胞中的成分发生氧化作用，从而抑制微生物的生长。
• 碱类物质：强碱可引起蛋白质、核酸大分子变性、水解，以杀死或抑制微生物。
• 食品工业中常用石灰水、NaOH、Na2CO3 等作为机器、工具以及冷藏库的消毒剂

第103页：第四节微生物生长繁殖

第四节微生物生长繁殖的控制

第104页：温度等结构导览

• 1、高温灭菌（消毒） 法：是最常用的物理方法。
• 高温可引起蛋白质、核酸等活性大分子氧化或变性失活而导致微生物死亡。
• 一、常用的灭菌、消毒、抑菌及除菌的物理方法
• （一） 温度

第105页：干热灭菌法

• 干热灭菌法（dry heat sterilization） 焚烧法（incineration）：是将被灭菌物品在火焰中燃烧，使所有的生物质碳化。
• 简单、彻底，但对被灭菌物品的破坏极大。
• 适用于无经济价值的物品灭菌，及不怕烧的实验器具，如接种环、镊子、试管或三角瓶口的灭菌等。
• 干燥热空气灭菌法(hot-air oven)：将物品放入烘箱内，然后升温至150℃—170 ℃ ，维持1—2 小时。
• 适用于玻璃、陶瓷和金属物品的灭菌，不适合液体样品，及棉花、纸张、纤维和橡胶类物质的灭菌。
• 特点：由于空气传热穿透力差，菌体在脱水状态下不易杀死，所以温度高、时间长

第106页：湿热灭菌法

• ★湿热法(moist heat sterilization)：特点：温度低、时间短、灭菌效果高原因：1) 菌体内含水量越高，则凝固温度越低
• 2) 蒸汽冷凝会放出潜热
• 3) 饱和水蒸汽穿透力强
• 4) 湿热易破坏细胞内蛋白质大分子的稳定性，主要破坏氢键结构

第107页：高压蒸汽灭菌法

• 高压蒸汽灭菌法利用水的沸点随水蒸气压力的增加而上升，以达到100 ℃以上高温灭菌的方法。
• 方法：121℃（1kg/cm2 或15 磅/英寸2） 维持15-20min。
• 112℃（0.5kg/cm2 或8 磅/英寸2）20-30min。
• 115℃（0.75kg/cm2 或11 磅/英寸2）20-30min。
• 应根据灭菌物品的性质或成分选择灭菌温度例如：生理盐水、营养琼脂等培养基用121 ℃。
• 葡萄糖、乳糖、氨基酸等培养基用112 ℃。
• 适用：耐高温物品，玻璃仪器、含水或不含水的物品

第108页：高压蒸汽灭菌锅

• 注意事项：•排净冷空气
• 灭菌终了，缓慢降压
• 灭菌结束，趁热取出物品。
• 高压蒸汽灭菌锅

第109页：高温对培养基的影响

• 高温对培养基的影响及其防止措施高温对培养基的不利影响：▲会产生混浊或形成不溶性沉淀▲营养成分被破坏（PO4-3 存在，葡萄糖生成酮糖，菌不利用）
• ▲色泽加深（褐变如产生氨基糖等）
• ▲改变培养基的 pH 值（通常下降
• 0.2）
• ▲形成有害物质，抑制微生物生长
• 消除有害影响的措施采用特殊的加热灭菌法过滤除菌法加入螯合剂

第110页：煮沸消毒法

• 煮沸消毒法将水加热至100℃，煮沸15min—30min，可杀死所有营养细胞和部分芽孢，达到消毒物的目的。
• 巴斯德消毒法（Pasteurization）：用较低的温度来杀死其中的病源微生物，这样既保持食品的营养风味，又进行了消毒该法一般是将待消毒的液体食品置于62℃处理30min，然后迅速冷却。
• 即可达到消毒目的。
• 低温长时法(Low temperature long time,LTLT)
• 62.9℃30min 处理牛奶高温瞬时（High temperature short time HTST):71.6℃15s 处理牛奶超高温巴斯德灭菌法(Ultra pasteurization):让液体食品停留在140℃左右3-4s，急剧冷却至75℃，经匀质化后冷却至20℃

第111页：缺点是麻烦、费时

• 间歇灭菌法(丁达尔灭菌法)：将待灭菌物品在80-100℃蒸煮15-60min，冷却后搁置室温（28-37℃） 下过夜，并重复以上过程三遍以上。
• 其蒸煮过程可杀死微生物的营养体，但不能杀死芽胞，室温过夜促使残留的芽孢萌发成营养体，再经蒸煮过程可杀死新的营养体
• 循环三次以上可保证彻底灭菌的目的。
• 适用于不耐高温的物品灭菌，如不适于高压灭菌的特殊培养基、药品的灭菌。
• 缺点是麻烦、费时

第112页：低温抑菌

• 低温——低温是通过降低酶反应速度使微生物生长受到抑制。
• 冷藏法：5℃，微生物斜面菌种放置冷藏箱中可保存数周至数月而不衰竭死亡
• 食品保鲜冷冻法：食品工业中采用-10℃左右的冷冻温度较长时间地保藏食品
• 冷冻法也可用作菌种保藏，但所需温度更低，如-80℃低温冰箱、或-78℃干冰、或-80℃液氮中冷冻保存。
• 2、低温抑菌

第113页：过滤除菌法

• 采用滤孔比细菌还小的筛子或滤膜作成各种过滤器，当空气或液体流经筛子或滤膜时，微生物不能通过滤孔而被阻留在一侧，从而达到灭菌的目的。
• 但不能除去病毒。
• 实验室中常用的滤器：滤膜过滤器、蔡氏过滤器、玻璃过滤器、磁土过滤器等。
• 过滤介质：醋酸纤维素膜、硝酸纤维素膜、聚丙烯膜
• 以及石棉板、烧结陶瓷、烧结玻璃等。
• 滤器孔径：常用
• 0.22 μm、0.45μm。
• 应用：对于含酶、血清、维生素和氨基酸等热敏物质除菌。

第114页：常用的控菌方法

• 二、常用的控菌方法消毒剂:可以抑制或杀灭微生物，但对人体也可能产生有害作用的化学试剂.—主要用于抑制或杀灭物体表面、器械、排泄物和环境中的微生物。
• 防腐剂:可以抑制或阻止微生物生长，但对人体或动物体的毒性较低的化学药剂.——用于肌体表面，如皮肤、粘膜、伤口等处防止感染，也有的用于食品、饮料药品的防腐作用。
• ☆但现时消毒剂和防腐剂间的界限已并不很严格.☆消毒防腐剂的作用机理一般有下列三种方式:①使微生物蛋白质凝固变性,发生沉淀. 如酒精等.②破坏菌体的酶系统,影响菌体代谢. 如过氧化氢等.③降低微生物表面张力,增加细胞膜的通透性,使细胞发生破裂或溶解. 如来苏儿等酚类物质.（一） 消毒剂和防腐剂

第115页：%高锰酸钾3%过氧化氢

• 类型名称及使用方法作用原理应用范围醇类70%—75%乙醇脱水、蛋白质变性皮肤、器皿醛类
• 0.5%—10%甲醛2%戊二醛（pH=8） 蛋白质变性房间、物品消毒（不适合食品厂） 酚类3%—5%石炭酸2%来苏儿3%—5%来苏儿破坏细胞膜、蛋白质变性地面、器具皮肤地面、器具氧化剂
• 0.1%高锰酸钾3%过氧化氢
• 0.2%—0.5%过氧乙酸氧化蛋白质活性基团，酶失活皮肤、水果、蔬菜皮肤、物品表面水果、蔬菜、塑料等常用的消毒防腐剂及其应用

第116页：常用的消毒防腐剂

常用的消毒防腐剂：下表列出相关数据。

注：源文件按“类型—名称及使用方法—作用原理—应用范围”四类分列，作用原理项目中个别条目为同类归并。

第117页：卤素及其化合物消毒剂

• 常用的消毒防腐剂及其应用类型名称及使用方法作用原理应用范围卤素及其化合物
• 0.2—0.5mg/L 氯气10%—20%漂白粉
• 0.5%—1%漂白粉
• 2.5%碘酒破坏细胞膜、蛋白质饮水、游泳池水地面水、空气等皮肤染料2%—4%龙胆紫与蛋白质的羧基结合皮肤、伤口酸类
• 0.1%苯甲酸
• 0.1%山梨酸食品防腐食品防腐

第118页：化学治疗剂

• 概念：化学治疗剂是指那些能够特异性地作用于某些微生物并具有选择毒性的化学药剂，它们与非特异的化学药剂相比对人体几乎没有什么毒性或毒性很小，可用作治疗微生物引起的疾病。
• 既适用于涂抹肌体表面，也始于通过口服或注射吸收到体内。
• 种类：１．抗代谢药物——人工合成的２．抗生素——微生物所产生的
• （二）、化学治疗剂

第119页：生长因子类似物的定义

• 1、抗代谢类药物（生长因子类似物） 概念：有些化合物在结构上与生物体所必需的代谢物很相似，以致于可以和特定的酶结合，从而阻碍酶的功能，干扰代谢的正常进行，这些物质叫抗代谢物，用于疾病治疗，称抗代谢类药物，如：磺胺类药物。
• 机理：作为菌细胞基本生长因子的竞争性抑制剂（与相应酶竞争性结合） 而阻止微生物对生长因子的利用，因而可以抑制微生物的生长。
• 只有当正常代谢产物的量少或不存在时，抗代谢物才有用。
• 种类：磺胺药——对氨基本甲酸
• 6 -巯基嘌呤——嘌呤
• 5 -甲基色氨酸——氨基酸
• 异烟肼——吡哆醇

第120页：磺胺药的抑菌机理

二氢蝶啶+ 对氨基本甲酸二氢叶酸四氢叶酸辅酶 F 磺胺药核酸合成二氢叶酸合成酶二氢叶酸还原酶磺胺药作用机理细菌需要利用对氨基本甲酸合成生长所需的叶酸

第121页：抗生素的定义

• 2、抗生素概念：抗生素：微生物在其生命过程中所产生的一类低分子量代谢产物，在很低浓度下就能抑制或杀死其它微生物的生长。
• 最小抑制浓度（Minimal Inhibitory Concentration MIC）:表示抗生素的抗菌活性，单位是 g/ml.MIC 可以在液体试管或固体平板上测定，抗菌谱：抗生素的作用对象有一定范围，这种作用范围称该抗生素的抗菌谱。
• 广谱～：对多种微生物有作用（如：土霉素、四环素）
• 窄谱～：仅对某一类微生物有作用（如：多粘菌素） 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：多粘菌素可作用于膜磷脂使膜溶解）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122页：渗透压对微生物的影响

渗透压对微生物的影响细胞内溶质浓度与胞外溶液的溶质浓度相等时，为等渗溶液,溶液的溶质浓度高于胞内溶质浓度为高渗溶液,溶液的溶质浓度低于胞内溶质浓度为低渗溶液. 在等渗溶液中,微生物的活动保持正常,细胞外形不变在高渗溶液中,细胞易失水,脱水后发生质壁分离,生长受抑制或死亡.(盐渍和糖渍保藏食品) 在低渗溶液中,细胞吸水膨胀,甚至导致细胞破裂死亡. 三、其他

第123页：渗透压与溶质的种类

• 渗透压与溶质的种类及浓度有关:溶质浓度高,渗透压大. 不同种类的溶质形成的渗透压大小不同,小分子溶液比大分子溶液渗透压大
• 离子溶液比分子溶液渗透压大
• 相同含量的盐、糖、蛋白质所形成的溶液渗透压为盐>糖>蛋白质。
• 对于一般微生物来说，在含盐5%~30%或含糖30%~80%的高渗条件下可抑制或杀死某些微生物。
• 但各种微生物承受渗透压的能力不同，有些能在高渗条件下生长，称其为耐高渗微生物

第124页：嗜盐菌

• 细菌中的嗜盐菌：能在15%~30%的盐溶液中生长，主要分布在盐湖、死海、海水和盐场及腌渍菜中。
• 又分为：低嗜盐菌：能在2%~5% 盐溶液中生长中嗜盐菌：5%~20%极端嗜盐菌：20%~30% 高糖环境下生长的微生物：花蜜酵母菌和某些霉菌能在60%~80% 的糖溶液中生长产甘油的耐高渗酵母能在20%~40%的糖蜜中生长

第125页：辐射

• 辐射：是能量通过空间传递的一种物理现象。
• 与微生物有关的辐射：电磁辐射：可见光、紫外光，电离辐射：χ、γ、β射线。
• 辐射

第126页：电磁辐射

• 1、可见光：波长在400—800nm 的电磁辐射为可见光。
• 大部分微生物不需要光，少数菌需要光作为能源。
• 一般来讲，可见光对大多数化能微生物没有影响，但是，太强或连续长时间照射也会导致微生物死亡（光氧化作用）。
• （一） 电磁辐射

第127页：紫外线杀菌

• 2、紫外线（ＵＶ） 波长在100 —400nm 的电磁辐射为紫外线。
• 紫外线杀菌或诱变原理：紫外线作用于 DNA，使其产生胸腺嘧啶二聚体，引起 DNA 结构变形，阻碍正常的碱基配对，从而造成微生物变异或死亡。
• 紫外线会使空气中的分子氧变成臭氧，臭氧释放的原子氧有杀菌作用。
• 其中波长在260 —280nm 处的紫外线杀菌力最强。
• 主要因为核酸（DNA、RNA） 的吸收峰为260nm，蛋白质的吸收峰为280nm。
• 紫外线（ＵＶ）

第128页：光复活现象

• 光复活现象：经紫外线照射的微生物，在可见光下，光可以激活 DNA 修复酶，该酶能修复 DNA 上的损伤，使微生物的突变率或死亡率下降。
• 微生物对紫外线的抵抗力与以下因素有关：照射时间：照射时间长，死亡率高。
• 照射强度：照射强度大，死亡率高。
• 微生物种类及生长阶段：革兰氏阳性菌比阴性菌抗性强
• 多倍体比单倍体抗性强
• 孢子和芽孢比营养细胞抗性强
• 干燥细胞比湿润细胞抗性强。
• 应用：由于穿透力差，只适用于物体表面以及空气、水的消毒杀菌，也用于诱变育种

第129页：电离辐射

• χ、γ、β射线，波长短，能量高，有较强的杀伤力。
• 作用原理：可引起水和其他物质的电离，产生游离基，使核酸、蛋白质或酶发生变化，造成细胞损伤或死亡。
• 特点：穿透力强，非专一性，作用于一切细胞成分，对所有生物均有杀伤作用。
• 应用：用于杀菌或菌种诱变。
• （二） 电离辐射

第130页：微波与超声波

• 微波与超声波微波：微波的范围在915—2450 MHz/s 之间。
• 机理：微波产生热效应，使蛋白质、酶等物质变性，导致微生物死亡。
• 特点：加热均匀，热能利用率高、加热时间短。
• 应用：食品消毒、灭菌。
• 微波与超声波

第131页：超声波

• 超声波：每秒钟振动在1600 以上的声波。
• 机理：引起膜破坏，细胞破裂，内涵物逸出。
• 应用：破碎细胞，提取胞内物质（代谢产物、酶等） 杀菌,超声波杀菌效力大小与频率、强度、处理时间等多种因素有关