第1页：第五章 微生物的生长及其影响因素
第五章 微生物的生长及其影响因素
- 微生物生长
- 微生物的生长规律
- 环境因素对微生物生长的影响
第2页：微生物生长的概念
第一节 微生物的生长：一、微生物生长的概念
- 个体生长
- 单个细胞体积与质量的增加。
- 个体繁殖
- 细胞数目的增加。
- 群体生长
- 个体生长与个体繁殖的总和。
由于微生物个体极小，常用群体生长来反映个体生长的状况。
第3页：计繁殖数的方法
二、微生物生长量的测定：计繁殖数的方法
- 直接法
- 比例计数法、血球计数法。
- 间接法
- 液体稀释法、平板菌落计数法。
第4页：测生长量的方法
测生长量的方法：
- 直接法
- 测体积、称干重。
- 间接法
- 比浊法、测含碳量、测含氮量、生理指标法，以及其他（P、DNA 等）。
第5页：同步生长
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
- 同步生长
- 采用一定的方法使细胞群体处于分裂步调一致的状态。
- 通过环境条件诱导同步生长群体：温度、培养基成分等
- 通过物理方法选择同步生长群体：离心方法、过滤分离、硝酸纤维素滤膜法
第6页：典型生长曲线
二、微生物生长曲线：以细胞数的对数为纵坐标，单细胞微生物的典型生长曲线依次分为延滞期、指数期、稳定期和衰亡期。
第7页：适应期的特点
适应期（延滞期）的特点：
- 生长速度为零
- 细胞体积急剧增大
- 细胞内的 RNA 尤其是 rRNA 含量增高，细胞呈嗜碱性
- 合成代谢活跃，易产生诱导酶
- 对外界不良环境条件敏感
第8页：影响适应期长短的因素
影响适应期长短的因素：接种龄、接种量、培养基成分。
- 发酵工业上需尽量缩短该期，以降低生产成本
- 食品工业上尽量在此期进行消毒或灭菌
第9页：对数期的特点
对数期（指数期）的特点：
- 生长速度常数 R 最大
- 细胞进行平衡生长
- 酶系活跃，代谢旺盛
影响指数期微生物增代时间的因素：菌种、营养成分、营养物的浓度。
- 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
第10页：稳定期的特点与成因
稳定期的特点：
- 生长速率常数 R 等于 0
- 菌体产量达到最高值
- 合成次生代谢产物
- 细胞内出现储藏物质，芽孢菌内开始产生芽孢
产生原因：营养物尤其是生长限制因子耗尽；营养物比例失调如碳氮比不合适；有害代谢废物积累（酸、醇、毒素等）；物化条件（pH、氧化还原势等）不合适。
第11页：衰亡期的特点与成因
衰亡期的特点：
- 生长速率常数 R 为负值
- 细胞形态发生变化，出现不规则的衰退形
- 释放次生代谢产物、芽孢等
- 菌体开始自溶
产生原因：生长条件进一步恶化，细胞内分解代谢大大超过合成代谢，继而导致菌体死亡。
第12页：主要的生长参数
主要的生长参数：
- 迟缓时间
- 实际达到对数生长期所需时间与理想条件下达到对数期所需时间之差，延缓生长量反映迟缓期给细胞物质工业化生产造成的损失。
- 比生长率
- 表示生长速度与生长基质浓度之间的关系，营养物质浓度很低时比生长率与营养物质浓度成正比。
- 总生长量
- 通过培养获得的微生物总量与原来接种的微生物量之差值。
第13页：环境因素对生长的影响
第三节 环境对微生物生长的影响：主要环境因素包括
- 温度、水分、氧气、pH
- 渗透压、氧化还原电位、化学药物
第14页：温度与微生物类型表
不同微生物生长的温度范围不同，根据最适生长温度可分为低温微生物、中温微生物和高温微生物。
三类微生物的最适生长温度| 微生物类型 | 最适生长温度（℃） |
|---|
| 低温菌 | 10—20 |
|---|
| 中温菌 | 25—30（部分 37—40） |
|---|
| 高温菌 | 50—55 |
|---|
微生物的生长有三个温度基点，即最适、最高、最低生长温度。
第15页：高温对微生物生长的影响
嗜热微生物的生长特性
- 高温菌耐高温的原因：具有抗热的酶，膜中高饱和脂肪酸含量高
- 生长特性：生长曲线各个时期均短暂，因此常会在腐败食品中检测不到，这在食品检验中要特别注意
第16页：影响微生物对热抵抗力的因素
影响微生物对热抵抗力的因素：
- 菌种的遗传特性
- 菌龄
- 微生物的数量
- 基质的特性（组成、浓度、理化条件）
- 加热的时间与温度
第17页：加压蒸汽灭菌效果的影响因素
影响加压蒸汽灭菌效果的因素：
- 灭菌物体的含菌量
- 灭菌锅内空气的排除程度
- 灭菌物体的 pH 值
- 灭菌对象的体积
- 加热与散热的速度
第18页：高温对培养基的影响及防止
高温对培养基的不利影响：形成沉淀物（有机沉淀物如多肽类，无机沉淀物如磷酸盐）、破坏营养、提高色泽（褐变如产生氨基糖）、改变培养基的 pH 值、降低培养基的浓度。
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19页：低温对微生物生长的影响
- 低温微生物耐低温的原因：胞内酶耐低温；细胞膜中不饱和脂肪酸含量高
- 低于冰点的温度对微生物的影响：水分的丧失；冰晶对细胞膜的物理损伤
- 此外，速冻、缓冻与反复冻融对微生物细胞的影响不同
第20页：低温的用途
低温的用途：
- 菌种保藏
- 液氮（-195 ℃）、干冰（-70 ℃）、-20 ℃和 4 ℃（常加大分子保护剂如糊精、血清白蛋白等）。
- 食品冷藏
- 冷藏（0—4 ℃）与冻藏（-18 ℃）。
注：原文"动藏"按词义修正为"冻藏"。
第21页：水分
- 水分约占微生物细胞组成的 70%—85%，环境缺水（干燥）会引起细胞内蛋白质变性和盐类浓度增高，抑制生长甚至造成死亡
- 干燥对微生物的作用受环境温度、失水速度、菌龄、所处基质等条件影响
- 干燥用于食品保藏的方法可分为自然干燥与人工干燥两类
第22页：氧气
根据微生物生长与氧气的关系，可将微生物分为：
- 专性好氧菌
- 在正常大气压（0.2 巴）下进行好氧呼吸产能。
- 微好氧菌
- 只能在 0.01—0.03 巴大气压下生活。
- 耐氧菌
- 只能以发酵产能，但分子氧对其无毒害。
- （专性）厌氧菌
- 只能生长在无氧或基本无氧条件下，氧对其剧毒。
- 兼性厌氧菌
- 以呼吸为主，兼营发酵或无氧呼吸产能。
第23页：pH值
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。
不同的微生物最适生长的 pH 不同，同一种微生物在不同 pH 下的生长也有差异。
第24页：渗透压
根据微生物对高渗透压耐性的不同，将其分为三类：
- 高度嗜盐细菌
- 在 20%—30% 食盐溶液中生长。
- 中等嗜盐细菌
- 在 5%—18% 的食盐溶液中生长。
- 低等嗜盐细菌
- 在 2%—5% 的食盐溶液中生长。
第25页：氧化还原电位
一般需氧微生物在 Eh 值 +0.1 以上就可以生长，以 0.3—0.4 为合适；厌氧微生物只能在 +0.1 以下生长；兼性厌氧微生物对 Eh 值的要求相对较为广泛。
第26页：化学药物
对微生物有抑制或杀灭作用的化学药物：
- 重金属盐类：铜、汞盐
- 氧化剂：次氯酸钙等
- 有机化合物：酚、醇、醛等
- 表面活性剂：新洁尔灭
- 卤族元素及其化合物：碘、氯化物
- 染料：结晶紫
- 毒性物质：KCN、CO 等
