(生物科技行业) 微生物的生长繁殖及其控制
微生物生长繁殖的控制
微生物生长繁殖的控制一、微生物的生长需要控制二、微生物生长的控制途径1.遗传学特性2.培养基组成3.培养条件三、微生物生长的控制因素（一）化学因素1.杀菌剂又称为抗微生物剂，是一类能够杀死或抑制微生物生长的化学物质。
可分为抑菌剂、杀菌剂和溶菌剂。
2.抗代谢剂抗代谢剂就是与生长因子结垢类似的特殊化学物质。
3.抗生素抑制细菌细胞壁合成、破坏细胞膜、干扰氧化磷酸化以及抑制蛋白质和核酸合成。
4. pH(氢离子浓度)每种微生物都有其最适pH值和一定的pH范围。
5.氧化还原电势对好氧菌的影响较大。
6.盐、碱和金属离子影响渗透压微量的金属离子对微生物的生命活动有着重要作用。
（二）化学因素1.温度每种微生物都有自己的生长温度三基点：最低生长温度、最适生长温度和最高生长温度；此外还有致死温度。
根据微生物最适生长温度的高低，将微生物分为三类。
温度对生长速率的影响为曲线型。
温度升高时，生长速率倍增，但超过最适生长温度时，生长速率都很快下降。
大多数微生物对低温有较强的抵抗力，低温下微生物生长代谢缓慢甚至停止。
微生物对高温较敏感，高温对菌体蛋白质、核酸、酶有破坏作用。
2.电磁辐射紫外线、γ射线、Ｘ射线3.渗透势细胞内溶质浓度与胞外溶质浓度（如0.85％NaCl溶液）相等时的状态，称为等渗状态。
溶液的溶质浓度高于胞内溶质浓度，则称为高渗溶液，能在此环境中生长的微生物，称为耐高渗微生物。
当溶质浓度很高时，细胞就会脱水，发生质壁分离，甚至死亡。
盐渍（5%～30%食盐）和蜜饯（30％～80％糖）可以抑制或杀死微生物，这是一些常用食品保存法的依据。
若溶液的溶质浓度低于胞内溶质浓度，则称为低渗溶液，微生物在低渗溶液中，水分向胞内转移，细胞膨胀，甚至胀破。
4.干燥水分活度（Activity of the water, Aw）是用来表示微生物在天然环境可人为环境中实际利用游离水的含量。
是指在相同条件下，密闭容器内该溶液的蒸汽压(p)与纯水蒸汽压(p0)之比，即Aw= p/p0 。
微生物的生长繁殖及其控制
嗜冷微生物 兼性嗜冷微生物 嗜温微生物 嗜热微生物 超嗜热或嗜高温微生物
最适生长温度：某菌分裂代时最短或生长速率最高时的培养温度
(二) PH
微生物生长过程中机体内发生的绝大多数的反 应是酶促反应，而酶促反应都有一个最适pH范围， 在此范围内只要条件适合，酶促反应速率最高，微 生物生长速率最大，因此微生物生长也有一个最适 生长的pH范围。
各种抗微生物化学制剂杀菌能力的比较标准：
在临床上最早使用的消毒剂----石炭酸
石炭酸系数： 指在一定时间内被试药剂能杀死全部供试菌 的最高稀释度和达到同效的石炭酸的最高稀释度的 比率。一般规定处理时间为10分钟，而供试菌定为 Salmonella typhi（伤寒沙门氏菌）。
2．抗代谢物 (Antimetabolite) 有些化合物在结构上与生物体所必需的代谢物很相似， 以至可以和特定的酶结合，从而阻碍了酶的功能，干扰 了代谢的正常进行，这些物质称为抗代谢物。 叶酸对抗物（磺胺）、 嘌呤对抗物（6-巯基嘌呤）、 苯丙氨酸对抗物（对氟苯丙氨酸）、 尿嘧啶对抗物（5-氟尿嘧啶）
十倍致死时间 (decimal reduction time)：即在一定的 温度条件下，微生物数量十倍减少所需要的时间。
(4)应用抗生素注意
(1)第一次使用的药物剂量要足；
(2)避免在一个时期或长期多次使用同种抗生素；
(3)不同的抗生素(或与其他药物)混合使用；
(4)对现有抗生素进行改造；
(5)筛选新的更有效的抗生素；
三、控制微生物的物理因素
温度
辐射作用 渗透压 过滤 干燥 超声波
1.高温灭菌
①高压蒸汽灭菌法
高压蒸汽灭菌的温度越高，微生物死亡越快。通常 情况下温度为121.3℃。 衡量灭菌效果的指标
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氯霉素抑制蛋白合成；细菌芽孢发芽；藻类细胞光照黑 暗控制；EDTA或离子载体处理酵母菌；短期热休克(40度)
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A
同 步 培 养 方 法
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B
A：膜洗脱法 B：密度梯度离心
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二、单细胞微生物经典生长曲线
▪定量描绘液体培养基中微生物群体生长规律试验曲线。 ▪经典生长曲线
同时生长Synchronous Growth：
经过同时培养使细胞群体处于分裂步调一致状态。 同时生长只能维持2-3个分裂周期(细胞个体差异)。
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取得同时生长方法
▪机械筛选法 ✓利用处于同一生长阶段细胞体积、大小一致性 ✓过滤法 ✓密度梯度离心 ✓膜洗脱法：硝酸纤维薄膜
2.1 专性好氧微生物
•必须在较高分子氧浓度下才能生长，含有完整呼吸链、
以分子氧为最终氢受体，含有SOD和过氧化氢酶活力。
•绝大多数真菌和许多细菌 •试验室经过震荡摇瓶给氧，工厂采取通入无菌空气和
搅拌等供氧
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2.2 兼性厌氧菌
▪Facultative anaerobe
✓合成代谢十分活跃
✓对外界不良条件反应敏感
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影响延滞期长短原因
▪菌种
细菌、酵母菌延滞期较短，霉菌次之， 放线菌最长
▪接种龄 ▪接种量大小 ▪培养基成份
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2、指数期exponential phase
▪特点
✓生长速率常数R最大，代时或倍增时间最短
G=(t2-t1)/n
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三、细菌的分裂与调节
各种物质复制后，质膜内陷伴随新肽聚糖插入， 各种物质复制后，质膜内陷伴随新肽聚糖插入，导致 横隔壁向心生长，最后会合，一分为二。 横隔壁向心生长，最后会合，一分为二。 对细菌生长与分裂起调节作用的主要是于转肽酶和 对细菌生长与分裂起调节作用的主要是于转肽酶和 D,D－羧肽酶活性比。 －羧肽酶活性比。 转肽酶活性高些，利于细胞壁扩增，导致细菌生长。 细胞壁扩增 转肽酶活性高些，利于细胞壁扩增，导致细菌生长。 羧肽酶高些，利于横隔壁形成， 羧肽酶高些，利于横隔壁形成，导致细胞分裂。
蛋白质含量测定法：从一定量培养物中分离出细菌， 蛋白质含量测定法：从一定量培养物中分离出细菌，洗 DNA含量测定法：利用 含量测定法： 含量测定法 利用DNA与DABA-2HCl(即新配制的 与 以除去培养基带入的含氮物质。 即新配制的 涤，以除去培养基带入的含氮物质。再用凯氏定氮法法 测定总含氮量。 测定总含氮量二氨基苯甲酸 盐酸溶液)能显示特殊荧光反 。 20%W/W，3，5-二氨基苯甲酸 盐酸溶液 能显示特殊荧光反 ， ， 二氨基苯甲酸-盐酸溶液 一般细菌的含氮量约为原生质干重的14%。故，蛋白质 。 一般细菌的含氮量约为原生质干重的 应的原理而设计的。因为每个细菌平均含DNA8.4×10-5纳克， 纳克， 应的原理而设计的。因为每个细菌平均含 × 总量=含氮量 含氮量%× 总量 含氮量 ×6.25 可根据DNA含量计算出细菌的数量。 故细胞总量＝蛋白质 含量计算出细菌的数量。 可根据 含量计算出细菌的数量 蛋白质含量占细菌总重的～ ％， ％，故细胞总量 蛋白质含量占细菌总重的～65％，故细胞总量＝ 总量× 总量×1.54
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概念
纯水
表面张力
72 达因 培养基溶液 4565 达因
表面活性剂：能改变液体表面张力的物质
阴离子型
阳离子型
非离子型
17
微波
300兆Hz--300千兆Hz的电磁波
热效应：热利用效率高，加热时间短 低剂量微波处理可导致变异，高剂量可杀菌
杀菌机理： 1、热效应导致死亡 2、细胞内分子受到微波作用导致破坏
第三章 微生物的生长繁殖 及其控制
1
第三节 环境条件对微生物生长繁殖的影响
物理因子 化学因子 杀灭微生物的理化方法
2
一、物理因子
温度 干燥（水分） 辐射 表面张力 其他（超声波、微波和静水压）
3
温度
温度：判别一个物系与其他物系是否处于热平衡状态的参数 温度相等，则物系之间处于热平衡状态
9
高温对微生物的影响
高温影响微生物的机理 影响微生物对热的耐受力的因素：
（1）微生物种类与发育阶段 （2）环境条件 热力致死时间（TDT），D值，Z值，F值
10
同样含伤寒杆菌的雪糕，煮沸10 min，全部死亡 存放在冰箱、雪柜中的熟食品，食用前必须加热甚
至煮沸
11
干燥（水分）
水分约占微生物细胞组成的70 90%，环境中缺水时（干 燥的环境）引起微生物细胞内蛋白质的变性和盐类浓度的 增高，从而抑制微生物的生长发育，甚至造成死亡
20
氧化还原电位（Eh）
Eh＇ 指在pH7.0时的氧化还原电位 Eh＇max=+0.82V Eh＇min= -0.42V
对氧要求不同的微生物，要求环境氧化还原电位不同 好氧微生物 Eh＇> 0.1V 可生长，0.3 0.4 V 适宜 厌氧微生物 Eh＇< 0.1V 才可生长 兼性微生物 Eh＇> 0.1V 生长 Eh＇< 0.1V 发酵
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第六章微生物的生长及其控制一、名词解释生长繁殖连续发酵恒浊器恒化器同步培养(Synchronous culture)同步生长连续培养（continuous culture）二次生长现象防腐(Antisepsis)石炭酸系数抗代谢物(Antimetabolite) 十倍致死时间和热致死时间致死温度和致死时间灭菌消毒抗生素二、填空题1.微生物的生长包括＿＿、＿＿、＿＿和衰亡期等四个时期。
2.微生物生长的＿＿期是产物的最佳收获期。
3.微生物死亡的原因可能是蛋白水解酶的活力增强而发生＿＿。
4.影响微生物生长的主要因素有温度、＿＿、＿＿三项。
5.实验室用＿＿法在光学显微镜下直接观察细胞并计数。
6.把稀释后的一定量的菌样通过＿＿或＿＿的方法，让其内的微生物单细胞一一分散在琼脂平板上，待培养后每一活细胞就形成一个单菌落，此即菌落形成单位。
7.影响延滞期长短的主要因素有＿＿、＿＿和培养基成分。
8.设法使培养液的流速保持不变，并使微生物始终在低于最高生长速率的条件下进行生长繁殖的连续培养装置是＿＿。
9.采用强烈的理化因素使人和物体内外部一切微生物永远丧失繁殖能力的措施是＿＿。
10.各种抗生素有其不同的制菌范围，此即＿＿；青霉素和红霉素主要抗＿＿细菌；＿＿和＿＿主要抗G-细菌。
11.生长温度三基点是＿＿、＿＿、＿＿。
12.一般可把微生物的典型生长曲线可粗分为＿＿、＿＿、＿＿、＿＿。
13.抗生素的活力称为＿＿。
14.多数细菌生长最适pH是＿＿，放线菌生长最适pH一般是＿＿，真菌生长的最适pH一般是＿＿。
15.消毒和灭菌的区别是＿＿。
16.计算世代时间应在细菌生长的＿＿期进行，生产中为了长期维持对数生长期可采取＿＿，如培养细菌的目的在于获得大量菌体，应在培养的＿＿期进行收获。
17.巴斯德消毒法的工艺条件是＿＿。
18.室温型微生物的最低生长温度为＿＿，最适生长温度为＿＿，最高生长温度为＿＿。
19.造成厌氧环境培养厌氧菌的方法有＿＿和＿＿。
20.低、中、高温型微生物的最适生长温度分别为＿＿、＿＿、＿＿。
21.根据微生物与氧气的关系，可将微生物分成＿＿、＿＿、＿＿、＿＿和＿＿五个类型。
22.酸菜，饲料青贮是利用＿＿发酵产生的＿＿抑制＿＿，使之得以长久贮存。
23.常用的防腐方法有＿＿、＿＿、＿＿、＿＿等。
24.调味品饮料中常加入＿＿作为防腐剂。
25.测定微生物的生长量常用的方法有＿＿、＿＿、＿＿和＿＿。
而测定微生物数量变化常用的方法有＿＿、＿＿、＿＿和＿＿；以生理指标法来测定微生物的方法又有＿＿、＿＿、＿＿和＿＿等。
26.影响微生物代时的主要因素有＿＿、＿＿、＿＿和＿＿。
27.进行湿热灭菌的方法有＿＿、＿＿、＿＿、＿＿和＿＿。
28.现代实验室中研究厌氧菌最有效的三大技术是＿＿、＿＿和＿＿。
29.获得纯培养的方法有：＿＿、＿＿、＿＿和＿＿。
30.影响微生物生长的主要因素有＿＿、＿＿、＿＿、＿＿和＿＿等。
31.杀灭或抑制微生物的物理因素有＿＿、＿＿、＿＿、＿＿、＿＿等。
32.列出几种常用的消毒剂如＿＿、＿＿、＿＿和＿＿等。
三、判断题1.细菌分裂繁殖一代所需时间为倍增时间。
( )2.在群体生长的细菌数量增加一倍所需时间为代时。
( )3.凡是影响微生物生长速率的营养成分均称为生长限制因子。
( )4.分子氧对专性厌氧微生物的抑制和制死作用是因为这些微生物内缺乏过氧化氢酶。
( )5.一切好氧微生物都含有超氧化物歧化酶。
( )6.在最适生长温度下，微生物生长繁殖速度最快，因此生产单细胞蛋白的发酵温度应选择最适生长温度。
( )7.分批培养时，细菌首先经历一个适应期，此期间细胞处于代谢活动的低潮，所以细胞数目并不增加。
( )8.最适的生长繁殖温度就是微生物代谢的最适温度。
( )9.最低温度是指微生物能生长的温度下限。
最高温度是指微生物能生长的温度上限。
( )10.通常一种化合物在某一浓度下是杀菌剂，而在更低的浓度下是抑菌剂。
( )11.兼性微生物是能够生活在许多环境中的微生物。
( )12.真菌最适的生长条件是环境中有点碱性。
( )13.在实验室中细菌不能形成菌落。
( )14.连续培养的目的是使微生物始终保持在最高稳定生长阶段。
( )15.酒精的浓度越高，杀菌能力越强。
( )16.微生物生长的最适pH与合成某种代谢产物的pH是一致的。
17.大多数原生动物一般可在固体培养基上培养。
( )18.用计数板在光学显微镜下直接观察细胞并进行计数时，得到的数目都是活细胞的总菌数（）19.微生物的高密度培养是指微生物在液体培养中细胞群体密度超过常规培养100倍以上时的生长状态或培养技术（）20.影响延滞期长短的因素主要有接种龄、接种量和培养基成分（）21.凡处于较低浓度范围内可影响生长速率和菌体产量的某营养物就称之为生长限制因子（√）22.对同一种微生物来说，最适生长温度是一切生理过程的最适温度（）23.青霉素是抑制肽桥和肽尾的转羧作用（ )24.巴氏消毒法是干热灭菌法 ( )25.灭菌和消毒的原理一样( )26.按照微生物与氧的关系把微生物粗分成好氧微生物和厌氧微生物，兼性厌氧微生物 ( )27.多细胞微生物的典型生长曲线分为延滞期、调节期、稳定期和衰亡期 ( )四、选择题1.高温对微生物的致死是因为：( )A.高温使菌体蛋白变性B.高温使核酸变性C.高温破坏细胞膜的透性D. A – C2.光波杀菌最强的波长范围是：( )A.(0.06-13.6) nmB.(250-280) nmC.(300-400) nm3.消毒效果最好的乙醇浓度为：( )A.50 %。
B.70 %。
C.90 %4.巴氏灭菌的工艺条件是：( )A.(62-63) ℃ 30 minB.(71-72) ℃ 30 minC.(60-70) ℃ 30 min5.杀死所有微生物的方法称为：( )A.消毒B.灭菌C.防腐6.测微生物活菌数通常采用：( )A.稀释平板法B.滤膜培养法C.稀释培养法7.各种中温型微生物生长的最适温度为：( )A.(20－40) ℃B.(25－37) ℃C.(35－40) ℃8.黑曲霉在pH2-3的环境下发酵蔗糖：( )A.主要积累草酸B.主要积累柠檬酸C.主要积累乙酸9.防腐的盐浓度通常为：( )A. A.(5-10) %B.(10-15) %C. C.(15-20) %10.链霉素抑菌机制是：( )A.破坏膜的结构B.阻碍细胞壁的合成C.阻碍70S核糖体对蛋白质的合成11.专性厌氧微生物是由于其细胞内缺少( )，从而不能解除分子氧对细胞的毒害。
A.BODB.CODC.NODD.SOD12.使用高压锅灭菌时，打开排汽阀的目的是（）A.防止高压锅内压力过高，使培养基成分受到破坏B.排尽锅内有害气体C.防止锅内压力过高，造成灭菌锅爆炸D.排尽锅内冷空气13.有人大量使用广谱抗生素，目的在于消炎，可是停药一段时间后，他长期低烧，又找不到体内有炎症的部位，发烧的原因可能是( )A.由于病毒的感染，抗生素无效B.体内的过敏反应C.大肠内菌群失调D.大量使用抗生素的毒性作用14.发酵工业上为了提高设备利用率，经常在( )放罐以提取菌体或代谢产物。
A.延滞期B.对数期C.稳定期末期D.衰亡期15.所有微生物世代时间在( )A.不同B.在30分钟之内C.为3 hD.为12 h16.微生物处于稳定生长前期时( )A.细胞分裂速率增加B.细胞分裂速度降低C.群体是在其最旺盛壮健的阶段D.群体是在其最少的阶段17.直接显微镜计数用来测定下面所有微生物群体的数目，除了( )之外A.原生动物B.真菌孢子C.细菌D.病毒18.为了下述目的，微生物学研究中可以用滤膜，但除了( )之外。
A.从细菌中分离出病毒B.测定细菌数目C.从ATP分子分离出葡萄糖分子D.从原生动物分离出病毒19.链霉素能够（），因而阻止细菌正常生长。
A.抑制细胞壁的合成B.抑制蛋白质的合成C.抑制细胞膜的功能D.抑制核酸的合成20.根据菌体生长对氧气的需求，酿酒酵母属于（）。
A.兼性厌氧B.专性厌氧C.专性好氧D.耐氧菌21.温度是影响微生物生长的重要因素，在（）条件下，微生物的代时最短。
A.最高生长温度B.最适生长温度C.最低生长温度D.室温条件22.在某微生物生长温度范围内，改变其培养温度，可以影响该微生物的（）A.菌体形态B.菌体结构C.代谢途径D.生长速率五、简答题1.试述温度对微生物的影响。
2.细菌的纯培养生长曲线分为几个时期，每个时期各有什么特点？3.试比较灭、消毒、防腐和化疗之间的区别。
4.如何用比浊法测微生物的数量？5.试述影响延迟期长短的因素。
6.试述影响指数期微生物代时长短的因素。
7.影响高压蒸气灭菌效果的因素有哪些？8.为了防止微生物在培养过程中会因本身的代谢作用改变环境的pH值，在配制培养基时应采取什么样的措施？9.细菌肥料是由相关的不同微生物组成的一个菌群并通过混合培养得到的一种产品。
活菌数的多少是质量好坏的一个重要指标之一。
但在质量检查中，有时数据相差很大。
请分析产生这种现象的原因及如何克服?10.稳定期如何会到来？11.延滞期有何特点？如何缩短延滞期？12.超氧化物歧化酶SOD学说的内容是什么？13.什么叫“典型生长曲线”？说其“典型”的原因？14.调节pH的措施有哪两大类？它们有什么区别？六、论述题细菌耐药性机理有哪些，如何避免抗药性的产生？。