第六章微生物生长
第六章微生物的生长及其控制
第六章微生物的生长及其控制
微生物不论其在自然条件下还是在人为条件下发生作用，都是通过“以数取胜”或“以量取胜”。生长和繁殖就是保证微生物获得巨大数量的必要前提。微生物生长是指由于细胞成分的增加导致微生物的个体大小、群体数量或两者的增长。
个体细胞生长：细胞内组分的增加，导致细胞总量（体积、质量、大小）扩
个体繁殖：是微生物个体生长到一定阶段，由于细胞结构的复制与重建并通
由于微生物个体微小，以个体为对象研究其生长和繁殖十分不便，常以群体数量的变化来研究微生物的生长。在微生物学中，凡说“生长”一般均指群体生长，这与研究大型生物有所不同。
群体生长：指在一定时间和条件下，微生物细胞总量的增加。既有量变也有质变。
三者之间的关系：
个体生长→个体繁殖→群体生长
群体生长＝个体生长＋个体繁殖
第一节测定生长繁殖的方法
测定生长的方法是以原生质含量的增加为基础，测定繁殖是建立在计算个体数目上。
一、测生长量
直接方法：测菌体细胞（数）量、菌体体积、菌体质量等；
间接方法：根据细胞内某种物质的含量或某种代谢活动强度间接测定。
（一）直接法
1、测体积
这是一种粗放的方法。将待测培养液放在刻度离心管中作自然沉降或离心沉降，观察其体积。
污泥沉降比（SV）：为含有污泥的混合液在量筒中静置30 min后所形成的沉淀污泥的容积占原混合液容积的百分数，以%表示。又叫30 min沉淀率。该参数是评定活性污泥质量的重要指标之一。正常范围为15-30%。
2、称重
此法的原理是根据每个细胞有一定的重量而设计的。它可以用于单细胞、多细胞以及丝状体微生物生长的测定。包括称干重（DCW）和湿重。
第六章 微生物的生长 一、名词解释 01. 细菌生长曲线(growth curve
第六章微生物的生长
一、名词解释
01.细菌生长曲线（growth curve）：当细菌在适宜的环境条件下培养时，如果以
培养的时间为横座标，以细菌数量变化为纵坐标，根据细菌数量变化与相应时间变化之间的关系，作出一条反应细菌在培养期间菌数变化规律的曲线，这种曲线称为生长曲线。
02.菌落形成单位（colony forming unit, cfu）：通过浇注或涂布等方法使菌样的微
生物单细胞分散在平板上（内），待培养后，每一个活细胞就形成一个单菌落，即为菌落形成单位。
03.比生长速率（specific growth rate）：单位数量的细菌或物质在单位时间（h）
内的增加量。
04.同步培养（synchronous culture）：是一种培养方法，它能使群体中的所有细
胞变成处于同时进行生长和分裂的群体细胞。
05.连续培养（continuous culture）：是在微生物的整个培养时间内，通过一定的
方式使微生物能以恒定的比生长速率生长并能持续下去的一种培养方式。
06.连续发酵（continuous fermentation）：连续培养如果应用于生产实践上，就称
为连续发酵。
07.分批培养：将微生物置于一定容积的培养基中，经过培养生长，最后一次收
获，此称为分批培养。
08.二元培养：是纯培养的一种特殊形式。根据寄生微生物的生活特点，必须将
寄生微生物和寄主微生物培养在一起，同时排除其它杂菌。例如培养苏云金杆菌及其噬菌体，需先在平板培养基上培养细菌，然后在菌苔上接种其噬菌
体，经培养后，出现噬菌体感染的透明空斑，这种培养方法称为二元培养。
第六章 微生物生长
（2）指数期（青年）
特征：
酶系活跃，代谢旺盛。 繁殖速度最快，平均代时（繁殖一代的时间）最短， 生长速率常数最大。 细胞的化学组成、形态、生理特性比较一致。
对 数 期
细 菌 数 目 的 对 数 值 0
该期的细菌在生产中 多被用做种子和科学 试验材料
时间t
在指数期细胞数按几何级数增加:1,2,4,8,… ,若以 乘方的形式则表示为：20,21, …, 2n。 “n” 是细菌分裂 的次数或增殖代数。 若1个细菌繁殖n代可产生2n个细菌。在时间 t0 时 菌数为 x,经过一段时间到t1 时，繁殖n代后，菌数为 y，则可计算“代时”(即单个细胞完成一次分裂所需 的时间，又称增代时间或世代时间，用G表示)。 G = ( t1 - t0 ) / n
单细胞微生物典型生长曲线
生 长 速 + 率 0 指 数 期
延滞期 指数期 稳定期 衰亡期
_
菌 数 目 的 对 数 值
延 滞 期
总菌数
稳定期
衰 亡 期
活菌数
0 时间t
微生物的数量很大，都是10的n次方，取对数作图时 方便，0-10代表1～1010
（1）延滞期－“万事开头难”
特征： 代谢活跃，个体体积、重量增加，
= ( t1 - t0 ) /3.3(lg y - lg x)
提问：设大肠杆菌在接种时的细胞浓度为100个/mL, 经 400分钟的培养，细胞浓度增至10亿个/mL,求该菌的世 代时间和繁殖代数。
第六章微生物生长
增加； 代谢旺盛； 对理化因素敏感。 菌体量X2=X1·2 n
对数生长期的细菌个体形态、化学组成和生理特性等均较一致， 代谢旺盛、生长迅速、代时稳定，所以是研究微生物基本代谢的 良好材料。它也常在生产上用作种子，使微生物发酵的迟缓期缩 短，提高经济效益。
生长曲线可分： 延滞期 对数期 稳定期 衰亡期
1.延滞期（lag phase) 将少量菌种接入新鲜培养基后，在开始一段时间内菌数 不立即增加，或增加很少，生长速度接近于零。也称延 迟期、适应期。
迟缓期的特点：分裂迟缓、代谢活跃
影响延滞期的因素
菌种遗传特性：代时短，延滞期短 接种量：接种量大，延滞期短 培养基成分：接种前后培养基成分相接近为宜 接种龄：对数期
需要相对高的细菌浓度；
个体小的细菌在显微镜下难以观察；
⑵ 染色涂片计数法 取0.01mL的菌悬液放在1cm2 的玻片上，让其干燥，然后固
定染色，再置显微镜下计数每一视野中的菌数，算出视野面 积，按下列公式即可求出每mL原菌液中的含菌数。
特点：
该时期死亡的细菌以对数方式增加，但在衰亡期的后期，由于 部分细菌产生抗性也会使细菌死亡的速率降低。
(二)丝状真菌的生长曲线
与单细胞微生物相比，一般没有典型的对数期。
1. 生长停滞期：孢子萌发前的停滞状态；生长已 经开始但无法测定。
06第六章 微生物的生长及控制
山东农业大学生命科学学院
第六章 微生物的生长及其控制
第一节 测定生长繁殖的方法
生长(growth)：
微生物在适宜的条件下，不断从周围环境中 吸收营养物质转化为构成细胞物质的组分和结构 ，使个体细胞质量增加和体积增加，称为生长。
繁殖(reproduction)：
三、微生物的连续培养
连续培养：是指在培养过程中，不断补充新鲜的营养物 质，同时又以相同的速率不断排出培养物，让培养系统 内的微生物的细胞数量和营养状态保持恒定的培养方 式。 进行连续培养的装置通常有两种：一种是恒浊器，另一 种是恒化器。 连续培养如用于发酵工业，就称为连续发酵。如酵母单 细胞蛋白的生产，乙醇、乳酸、丙酮和丁醇等的发酵， 以及用假丝酵母进行石油的脱蜡或污水处理等。
将单位体积培养液中的菌体，用清水洗净， 然后放入干燥器内加热或减压干燥，最后测定其 干重。一般来说，干重约为湿重的10~20%，即 1mg干菌 = 5~10mg湿菌 = 4~5×109个菌体。
6.氮量法(生理指标法)
微生物细胞的含氮量一般比较稳定，所以 常作为生长量的指标。如细菌含氮量约为菌体 干重的14%。含氮量乘以6.25即可粗测出其蛋白 质含量。
3. 微生物的生长对环境pH值的影响
微生物在生长过程中，由于代谢作用，会产生酸性或 碱性的代谢物，从而改变培养基或周围环境的pH值。 为避免pH值大幅度改变，影响微生物生命活动的正常 进行，常采用添加缓冲剂或加入不溶解的碳酸盐的方法。 在中性培养基内常加入磷酸盐缓冲剂；当培养物中产 生大量酸时，可在配制培养基时加入不溶性的碳酸盐。
第6章微生物的生长繁殖及其控制
凡是处于较低浓度范围内， 可影响生长速率的营养物成 分，就称为生长限制因子。
（三）稳定生长期（Stationary phase）
1、特征
1）新增加活细胞＝衰老死亡细胞数，生长处动态平衡； 2）R＝0，细胞数达最大； 3）细胞开始储存糖原、异染颗粒和脂肪等储藏物， 芽孢开始形成，放线菌大量产生抗生素，发酵过程积 累代谢物的重要阶段； 4）菌体产量与营养物消耗呈一定比例关系。 生长产量常数Y ＝
2）间歇灭菌法（Fractional sterilization or Tyndallization）或分段灭菌或丁达尔灭菌
是用蒸汽反复多次处理的灭菌方法。
常压下100℃处理15~30min
杀死其中的营养细胞
冷却后，置于一定温度(28℃～37 ℃ )保温过夜
残存的芽孢萌发成营养细胞 此法的缺点是灭菌比较费时，一般只用于不耐热 的药品，营养物，特殊培养基等的灭菌。
3、氧的毒害机制和解除机制
1）毒害机制
O2＋e O2－*，破坏细胞膜和生物大分子；
2）去除机制
2O2－*(剧毒)＋2H＋ SOD（好氧及耐氧菌）H2O2（微 毒）＋O2 过氧化氢酶（一切好氧菌） H2O2（微毒） H2O ＋1/2O2
过氧化物酶（耐氧菌）
NADH2 NAD＋
2H2O
三 pH
1、 氢离子可与细胞质膜上与细胞壁中的酶相互作 用，从而影响酶的活性，甚至导致酶的失活。
第六章微生物的生长与繁殖
恒化器Chemostat 或bactogen
ຫໍສະໝຸດ Baidu
连续培养技术——恒浊培养
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 使用范围：用于生产大量菌 允许范围内控制不同的菌体密 体、生产与菌体生长相平行 度；但工艺复杂，烦琐。 的某些代谢产物，如乳酸、 乙醇等。
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；反臵滤 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。
四、连续培养（continuous culture）
分批培养（batch culture） ：将微生物臵于一定 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。
按用途分 实验室科研用：连续培养器 发酵生产用：连续发酵罐
微生物的生长及其控制
第六章微生物的生长及其控制
微生物在适宜的环境条件下，不断吸收营养物质，按其自身方式进行新陈代谢。如果同化（合成）作用的速度超过了异化（分解）作用，则其原生质的总量(重量、体积、大小)就不断增加，于是出现了个体细胞的生长；如果这是一种平衡生长，即各种细胞组分是按恰当比例增长时，则达到一定程度后就会引起个体数目的增加，对单细胞的微生物来说，这就是繁殖，不久，原有的个体就发展成为一个群体。随着群体中各个个体的进一步生长、繁殖，就引起了这一群体的生长。群体的生长可用其重量、体积、个体浓度或密度等作指标来测定。所以个体和群体间有以下关系：
个体生长→个体繁殖→群体生长
群体生长＝个体生长＋个体繁殖
除了特定的目的以外，在微生物的研究和应用中，只有群体的生长才有意义，因此，在微生物学中，凡提到“生长”时，一般均指群体生长，这一点与研究大型生物时有所不同。
第一节微生物生长的测定
测定不同种类、不同生长状态微生物的生长情况，需要选用不同的指标。通常对单细胞微生物来说，既可测定细胞数目，又可测定生长量；而对多细胞(尤其是丝状真菌)，则常以菌丝生长的长度等作为生长指标。测定微生物生长的方法多种多样，在实际工作中，可根据研究对象或要解决的问题加以选择。
一、微生物细胞数目的测定
测定微生物细胞数目的方法很多，但它们都只适用于测定处于单细胞状态的细菌和酵母菌，而对于放线菌和霉菌等丝状生长的微生物而言，则只能测定其孢子数。
（一）直接计数法
指用计数板（如血球计数板、细菌计数板）在光学显微镜下观察细胞并进行计数的方法。此法十分常用，但所得的数目是包括死细胞在内的总菌数。为解决这一矛盾，已有用特殊染料作活菌染色后再用光学显微镜计数的方法，例如用美蓝液对酵母菌染色后，其活细胞为无色，而死细胞则为蓝色，故可作分别计数；又如，细菌经吖啶橙染色后，在紫外光显微镜下可观察到活细胞发出橙色荧光，而死细胞则发出绿色荧光，因而也可作活菌和总菌计数。
第六章微生物的生长及控制答案
第六章微生物的生长及控制
一、填空
1. 研究细菌遗传、代谢性常采用指数生长期时期的细胞。
2. 用物理或化学方法杀死物品上大部分微生物的过程称消毒
3. 防丄是采用一定方法阻止或抑制微生物生长，防止物品腐坏。
4. 干热灭菌的温度160C ~170 C、时间2h。
5. 影响微生物代时的主要因素有菌种、营养成分、营养物浓度和培养温度。
6. 影响微生物生长的主要因素有温度、ph、营养、02和水活度等。
7. 实验室常见的干热灭菌手段有烘箱内热空气灭菌和火焰灼烧;而对牛奶其他液态
食品一般采用巴氏灭菌，其温度为60~65 C,时间为30min。
8. 通常，放线菌最适ph范围为7.5~8.5，酵母菌的最适ph范围为3.8~6.0，霉菌的最适ph
范围为4.0~5.8。
9. 一条典型的生长曲线至少可分为延滞期、对数生长期、稳定期和衰亡期四个生长时期。
10. 试列出几种常用的消毒剂如苯酚、新洁尔灭、次氯酸和福而马林等。
11. 抗生素的作用机理有抑制DNA 复制、抑制蛋白质合成、抑制RNA 转录和抑制细
胞壁的合成。
12. 获得纯培养的方法有：划线分离、平板涂布、显微镜直接挑取和浇注平板法等方法。
13. 抗代谢药物中的磺胺类是由于与对氨基苯甲酸相似，从而竞争性与二氢叶酸合成酶结合，
使不能合成二氢叶酸。
14. 常用5~30%的盐渍腌鱼、肉，可久贮不变质的原因是高渗使细胞失水死亡。
15. 厌氧菌因为缺乏S0D，故易被02毒害致死。
16. 实验室活菌记数常采用菌落法、特殊染色法，总菌数记数常采用显微镜________
微生物生长
见书P178
专性厌氧
耐氧型
微好氧
3. pH 每种微生物也都有pH三基点；同一种微 生物在其不同的生理过程中有不同的最 适pH要求，发酵生产中控制pH尤为重要 大多数细菌最适pH 为6.5～7.5。 放线菌最适pH 为7.5～8。 酵母菌、霉菌最适pH 为4～6 4. 水活度与渗透压
发酵最适温、累积产物最适温等
⑶ 微生物的温度类型 微生物按其生长温度范围可分 为三类：低温微生物、中温微生物、 高温微生物。 见书P176，表6-2 ⑷ 温度对微生物生长的影响
①嗜冷性微生物（低温微生物）：指那些最适生长温度为15℃或以 下，最高生长温度低于20℃，最低生长温度在0℃或更低的微生物。
湿热灭菌法
煮沸消毒法：100℃，5-15分钟（水中煮沸15分钟以上）能
杀死一切细菌的营养体和部分芽孢，适于饮用水，解剖用具，注射 器等的消毒。
高压蒸汽灭菌法：1.1Kg/cm2 ，20-30min . 间歇灭菌法：100℃，维持30-60分钟，以杀死微生物的营养
体，冷却后，于37℃培养一天，次日同法灭菌，如此反复3次，即 可达到灭菌的目的。主要应用于一些不宜于高压灭菌的培养基，如 糖类、明胶、牛奶等的灭菌。
⑵平皿划线分离法： 用接种环挑少量待分离材料，在培 养基表面平行或连续划线，培养可得单 菌落，分离纯化得纯培养。
⑶单细胞挑取法： 用单细胞挑取仪（显微镜挑取器） 在显微镜下直接挑取单个细胞（菌体） 进行培养。 稀释法只能分离出混杂微生物群体 中占数量优势的种类，而在自然界，很 多微生物在混杂群体中都是少数。这时 可以采取这种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。
6.微生物学第六章
微生物学 第六章
微生物发酵(培养)的前三个阶段称为上游工 程；发酵产物的提取、加工等称为下游工程。 微生物单批培养的指数期时，细胞单位时间的 变化量可表示为：
式中：χ：细胞(浓度)数，(个/ml)；t：培养时 间；μ：比生长速率，(h-1)，单位数量的细胞在 单位时间内的增加量； μ与生长限制因子的关系：Monod经验公式:
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微生物学 第六章
第一节测定生长繁殖的方法
6.1.1测生长量 6.1.1.1直接法：测体积，称干重， 6.1.1.2间接法：比浊法；生理指标法，如测 含氮量，细菌的含氮量一般为其干重的 12.5%，酵母菌为6.5%，霉菌为6.5%； 6.1.2计繁殖数 6.1.2.1直接法：使用(血球)计数板，结果为 总菌数； 6.1.2.2间接法：活菌计数；
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微生物学 第六章
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微生物学 第六章
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微生物学 第六章
连续培养中的微生物可以较高的生长速率长 时间的持续生长，细胞总数略低于单批培养 实现连续培养后，培养中的微生物细胞数基 本上保持恒定，达到了一种动态平衡，即稳 定状态；
微生物的Ks一般都很小，在同种底物中Ks 是常数；Ks与微生物对该底物的亲和力成反 比。 当底物浓度很高时，Ks可忽略不计，即 Ks+S=S，此时μ=μmas（单批培养的指数 期时）；当底物浓度很低时，Ks+S≈Ks此 时μ=(μmas/Ks)•S；即μ与底物浓度成正比， 底物浓度的变化会引起μ的迅速变化。 对公式（6.1）积分后，再取自然对数：
第六章微生物的生长繁殖及其控制
第六章微生物的生长生殖及其操纵
一、微生物生长生殖的概念
微生物的生长是指细胞物质有规律地、不可逆增加，导致个体体积扩大的生物学过程。当细胞个体生长到一定时期，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即生殖。在高等生物里这两个过程能够明显分开，但对低等特别是单细胞的微生物，由于细胞小，这两个过程紧密联系、特别难划分，因此，微生物的生长生殖，一般指群体生长，这一点与研究动物、植物有所不同。
1、细菌一般没有有性生殖，多采纳二分裂方式。
2、真菌除了进行无性生殖，产生大量孢子如分生孢子、节孢子、厚垣孢子、孢囊孢子等外，
还能进行有性生殖，产生有性孢子如卵孢子、接合孢子、孢囊孢子等。
二、微生物生长的测定
微生物生长：单位时刻里微生物数量或生物量〔Biomass〕的变化
个体计数
微生物生长的测定：群体重量测定
群体生理指标测定
〔一〕以数量变化对微生物生长情况进行测定
通常用来测定细菌、酵母菌等单细胞微生物的生长或样品中所含微生物个体的数量〔细菌、孢子、酵母菌〕。
1、培养平板计数法
样品充分混匀后，取一定量的稀释液涂布或倾注在平板上，进行培养，统计平板上长出的菌落数。注重：
1）同一稀释度三个以上重复,取平均值；
2）每个平板上的菌落数目适宜，便于正确计数；
一个菌落可能是多个细胞一起形成，因此在科研中一般用菌落形成单位〔colonyformingunits，CFU〕来表示，而不是直截了当表示为细胞数。
2、膜过滤培养法
当样品中菌数特别低时，能够将一定体积的湖水、海水或饮用水等样品通过膜过滤器，然后将膜转到相应的培养基上进行培养，对形成的菌落进行统计。
第六章 微生物生长及其控制
微 生 物 生 长 测 量 方 法
计繁殖数
测生长量
一、计繁殖数
1.直接法 利用血 球计数 板，在 显微镜 下计算 一定容 积里样 品中微 生物的 数量。
缺点： 不能区分死菌与活菌-测得为总菌数； 不适于对运动细菌的计数； 需要相对高的单细胞或孢子浓度； 个体小的细菌在显微镜下难以观察-适合酵母菌；
第一节 测定生长繁殖的方法
测 定 微 生 物 的 生 长 的 意 义 评价培养条件、营养物质 等对微生物生长的影响-微 生物在生产实际中的应用； 评价不同的抗菌物质对微生物 产生抑制(或杀死)作用的效果；
客观地反映微生物生长的规律；
例如，在酒精生产中，人们利用黑曲霉 把淀粉糖化，再利用酵母菌把糖变成酒 精。一支小小的试管斜面上的黑曲霉， 经过4天扩大培养后，可得到液体曲30吨 。利用这30吨液体曲能糖化500吨淀粉， 再利用酵母菌经过不到3天（67小时）的 发酵，就可得到200吨酒精。幻灯片 7
用于菌 体以及 与菌体 生长平 行的代 谢产物 生产的 发酵工 业
(三)连续发酵与单批发酵相比 优点：高效，缩短发酵周期，提高设备利用率；
自控；
降低动力消耗及体力劳动强度；
产品质量较稳定；
缺点：杂菌污染和菌种退化、营养物利用率低
第四节 环境因素对微生物生长的影响
影响主要因素：
温 度
第六章微生物的生长及其控制
第六章微⽣物的⽣长及其控制
第六章微⽣物的⽣长及其控制
1.概述
⽣长:细胞物质有规律地,不可逆地增加,导致细胞体积扩⼤的⽣物学过程.
繁殖:微⽣物⽣长到⼀定阶段,由于细胞结构的复制与重建并通过特定的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。
⽣长是⼀个量变的过程，繁殖是⼀个质变的过程
2.细菌的个体⽣长
1.染⾊体DNA的复制和分离
细菌的染⾊体为环形双链DNA分⼦。染⾊体⼀双向的⽅式进⾏连续的复制，在细胞分裂之前不仅完成了染⾊体的复制，⽽且也开始了2个⼦细胞DNA分⼦的复制。
当细胞的⼀个世代即将结束时，不仅为即将形成的2个⼦细胞各备有⼀份完整的遗传信息，⽽且也具有已经按亲本⽅式复制的基因组。其复制点附着在细胞膜上，随膜的⽣长和细胞分裂，2个未来的⼦细胞基因组不断地分离，最后达到2个⼦细胞中。
细菌在个体⽣长中通过染⾊体DNA的复制，使其遗传特性能保持⾼度的连续性和稳定性。
2.细胞壁的扩增
细胞在⽣长过程中，细胞壁只有通过扩增，才能使细胞体积扩⼤。
3.细菌分裂的调节
细菌进⼊分裂时期，此时在细菌长度的中间位置，通过细胞质膜内陷并伴随新合成的肽聚糖插⼊，导致横隔壁向⼼⽣长，最后在中⼼回合，完成⼀次分裂，将细菌分裂成2个⼤⼩相等的⼦细菌。
细胞在⽣长和分裂伴随细胞壁的裂解和闭合2个过程。前者将细胞壁打开，有利于细胞壁物质插⼊；后者在新合成的细胞壁物质插⼊后的开⼝处重新闭合形成完整的细胞壁，以利于机体⽣存。
影响细菌的⽣长和分裂的主要因素是：转肽酶（催化2个肽聚糖的短肽链的链接）；D-Ala-D-Ala-梭肽酶（催化五肽转变为四肽）
【南昌大学】优质课《微生物学》 第-六-章--微生物的生长及其控制方法
南昌大学
食品院食品微生物组
2. 厌氧菌培养
厌氧装置 + 特殊培养基 六大营养素 + 还原剂 氧化还原势指示剂， 如刃天清(resazuin)
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食品院食品微生物组
厌氧菌培养的装置：
（1） Hungate滚管技术 1950年美国微生物学家R.E.Hungate设计
（2）厌氧培养皿
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一个菌落可能是多个细胞一起形成，所以在科研中一般用 菌落形成单位（colony forming units， CFU）来表示，而 不是直接表示为细胞数。
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2、膜过滤培养法
当样品中菌数很低时，可以将一定体积的湖水、海水或饮用 水等样品通过膜过滤器，然后将将膜转到相应的培养基上进 行培养，对形成的菌落进行统计。
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生长：生物个体物质有规律地、不可逆增加，导致个体 体积扩大的生物学过程。 繁殖：生物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。
生长是一个逐步发生的量变过程， 繁殖是一个产生新的生命个体的质变过程。
个体生长 → 个体繁殖 → 群体生长 群体生长 = 个体生长 + 个体繁殖
【南昌大学】优质课
第六章__微生物的生长繁殖与生存案例
课程内容提纲
相关定义 第一节 微生物的生长繁殖 第二节 微生物的生存因子 第三节 其他不利环境因子对微生物影响 第四节 微生物与微生物之间的关系 第五节 菌种的衰退、复壮和保藏
第一节
微生物的生长繁殖
微生物的生长规律 微生物的连续培养 生长曲线在实际中的应用 微生物生长量的测定方法
影响衰亡期的因素
与菌种的遗传特性有关 : 有些细菌的培养经 历所有的各个生长时期，几天以后死亡,有些细 菌培养几个月乃至几年以后仍然有一些活的细 胞； 与营养物质和有毒物质有关：补充营养和能 源，以及中和环境毒性，可以减缓死亡期细胞 的死亡速率，延长细菌培养物的存活时间。
活性污泥中微生物生长规律和纯菌种基本一致、 SBR是分批培养的原理应用于污水生物处理的实例。
静止期微生物：
代谢活力比对数期差，但仍有相当的代谢活力，并 且微生物积累大量的贮存物，强化了生物吸附能力， 在二沉池中泥水分离效果好，出水水质好。
为什么延时曝气法处理低浓度废水时，不利
用静止期而用衰亡期的微生物？
由于低浓度有机物满足不了静止期
微生物的营养要求，处理效果不会好。 若采用延时曝气法，通常曝气时间在 8h以上，甚至24h，延长水力停留时间， 适当增大进水量，提高有机负荷，满 足微生物的营养要求，从而取得较好 的处理效果。
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2.稀释倒平皿法
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3. 单细胞分离法
采取显微分离法从混杂群体中直接分离单个细胞进行 培养以获得纯培养 。
在显微镜下使用单孢子分离器进行机械操作，挑取单 孢子或单细胞进行培养。也可以采用极细的毛细管在 载玻片的琼脂涂层上选取单孢子并切割下来，然后移 到合适的培养基进行培养。
缺点： 不能区分死菌与活菌； 不适于对运动细菌的计数； 需要相对高的细菌浓度； 个体小的细菌在显微镜下难以观察；
每毫升原液所含细菌数 ＝每小格平均细菌数×400×l000×稀释倍数
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２．平板菌落计数法
此法又称活菌计数法，其原理是每个活细菌在 适宜的培养基和良好的生长条件下可以通过生 长形成菌落。
群体生长的实质是包含着个体细胞生长与繁 殖交替进行的过程
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本章目录
第一节 微生物纯培养的生长 第二节 理化因素对微生物生长的影响 第三节 微生物生长的控制
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第一节 微生物纯培养的生长
一 纯培养的分离方法
平板划线法
稀释倒平皿法 单细胞挑取法 选择培养基分离法
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常用于对微生物的快速鉴定与检测
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（二）细菌群体生长规律
生长曲线 growth curve
在不补充营养物质或移去培养物， 保持整个培养液体积不变条件下， 以时间为横坐标，以菌数为纵坐 标，根据不同培养时间时细菌数 量的变化，可以作出一条反映细 菌在整个培养期间菌数变化规律 的曲线。
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稀释倒平皿法 即可定性，又可定量，用途广泛
单细胞挑取法 局限于高度专业化的科学研究
选择培养基分离法 适用于分离某些生理类型较特殊
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二 微生物的群体生长
（一）微生物群体生长测量方法
直接计数法
平板菌落计数法
薄膜过滤计数法
比浊法
称重 法
生理指标法
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1 直接计数法
这类方法是利用特定的细菌计数板或血细胞计数 板，在显微镜下计算一定容积里样品中微生物的 数量。
DNA含量 核酸DNA是微生物的重要遗传物质，每 个细菌的DNA含量相当恒定，平均为 8.4×10-5ng.
细菌细胞的干重约为湿重的20~25%。
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6.生理指标测定法
微生物的生理指标，如呼吸强度，耗氧量、酶活性、 生物热等与其群体的规模成正相关。
样品中微生物数量多或生长旺盛，这些指标愈明显， 因此可以借助特定的仪器如瓦勃氏呼吸仪、微量量 热计等设备来测定相应的指标。
每毫升原菌液活菌数＝ 同一稀释度三个以上重复平皿菌落平均数×稀 释倍数
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３．薄膜过滤计数法
常用微孔薄膜过滤法测定空气和水中的 微生物数量。
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此法适用于测定量大、含菌浓度很低的流体 样2品020/8，/16 如水、空气等。
4．比浊法
为测定菌悬液中细胞数的快速方法。原 理是悬液中细胞浓度与混浊度成正比， 与透光度成反比，可用分光光度计测定 光密度，对照标准曲线求出菌液浓度。
第六章 微生物的生长
Chapter 6 microbial growth Yelimin
生长 growth
生物个体由小到大的增长，即表现 为细胞组分与结构在量方面的增加
繁殖reproduction
指生物个体数目的增加
在单细胞微生物中，生长繁殖的速度很快，而
且两者始终交替进行，个体生长与繁殖的界限难 以划清，因此实际上常群体生长作为衡量微生物 生长的指标。
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生长曲线可 分：
延滞期 lag phase
对数期 log phase
稳定期 stationary phase
衰亡期 decline phase
1.延滞期 lag phase
将少量菌种接入新鲜培养基后，在开始一段时间内菌数 不立即增加，或增加很少，生长速度接近于零。也称延 迟期、适应期、调整期。
此法适用于菌液浓度在107个/ml以上、无 杂物、颜色较浅的样品。
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5.称重法
此法的原理是根据每个细胞有一定的重量而设 计的。 通过样品中蛋白质、核酸含量的测定间接推算 微生物群体的生物量；
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蛋白质总量 蛋白质总量＝含氮量×6.25 细胞总量＝蛋白质总量÷(50%～80%(或 65%))≈蛋白质总量×1.54
延迟期的特点：分裂迟缓、代谢活跃、细 胞体积增长快、细胞质均匀、细胞中蛋白 质和RNA含量高，对不良环境抵抗力降低， 容易产生各种诱导酶等。
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在工业发酵和科研中通常采取一定的措施缩短延滞期： ①通过遗传学方法改变种的遗传特性使迟缓期缩短； ②利用对数生长期的细胞作为“种子”（接种菌）； ③尽量使接种前后所使用的培养基组成不要相差太
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4.选择培养基分离法
各种微生物对不同的化学试剂、染料、抗生素 等具有不同的抵抗能力，利用这些特性可配制 合适某种微生物而限制其它微生物生长的选择 培养基，用它来培养微生物以获得纯培养。
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微生物纯培养分离方法的比较
分离方法
平板划线法
应用范围
方法简便，多用于分离细菌
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对数期Biblioteka Baidu长特点
细胞代谢活性最强，酶活力高而稳定， 组成新细胞物质最快，生长速率最大， 代时最短，对环境变化敏感。
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代时的计算
以二分裂的细菌为代表，假设细菌培养体在对数 期to时的总菌数为No，那么到ｔ时的菌数Nt＝ No×2n；式中ｎ为to到ｔ这段时间内细菌的繁殖 代数。如果用G来表示世代时间(或倍增时间):即 群体细胞数量增加一倍需要的时间，则：
大； ④适当扩大接种量等方式缩短迟缓期，克服不良的
影响。
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2.对数期 log phase
以最大的速率生长和分裂，细菌数量呈对数增加，
细菌内各成分按比例有规律地增加，表现为平衡生长。
对数生长期的细菌个体形态、化学组成和生理特性等 均较一致，代谢旺盛、生长迅速、代时稳定，所以是 研究微生物基本代谢的良好材料。它也常在生产上用 作种子，使微生物发酵的迟缓期缩短，提高经济效益 。