微生物的生长及其控制

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☆生长曲线代表了单细胞微生物在新环境中从开始生 长、分裂直至死亡整个动态改变过程。
☆每种单细胞微生物都有各自经典生长曲线, 但它们 生长过程却有着共同规律性。普通能够将生长曲线划 分为四个时期。
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延对 滞数 期期
稳定时
衰亡期
经典生长曲线 (Growth curve)
时期划分: 按照生长速率常数R(growth race constant)不一样
E.aerogenes
组合
37 29~44
B. Cereus(蜡状芽孢杆菌)
肉汤
30 18
B.thermophilus(嗜热芽孢杆菌)
肉汤
55 18.3
Lactobacillus acidophilus(嗜酸乳杆菌) 牛奶
37 66~87

Streptococcus lactis(乳酸链球菌)
牛奶
37 26
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2.指数期中三个主要参数
❖ 繁殖代数(n)
❖ 指数生长方式: 1、 2、4.8… …2n
❖ 设接种时细胞数为x1, 时间为t1, 到时间t2后, 繁殖n代,细胞数为x2,它们之间相互关系为:

x2 = x1·2n
❖ 以对数表示:㏒ x2 = ㏒ x1 + n㏒2
❖ ∴ n =㏒ x2 - ㏒ x1 = 3.322(㏒ x2 - ㏒ x1 )
群体生长——群体中个体数目标增加。能够用重量、 体积、密度或浓度来衡量。(因为微生物个体极 小, 所以惯用群体生长来反应个体生长情况)
个体生长 个体繁殖 群体生长
群体生长 = 个体生长 + 个体繁殖
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微生物生长及其控制
第一节 测定微生物生长繁殖方法 第二节 微生物生长规律 第三节 影响微生物生长主要原因 第四节 微生物培养法 第五节 有害微生物控制
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认识延迟期特点及形成原因对实践指导意义:
◆在发酵工业上需设法尽可能缩短延迟期,办法有: ①接种龄: 采取对数生长久健壮菌种; ②增加接种量;普通来说, 接种量增大可缩短甚至消 除延迟期(发酵工业上普通采取1/10接种量); ③调整培养基成份,应适当丰富,且发酵培养基成份 尽可能与种子培养基成份靠近。
其它方法
含碳、磷、DNA.RNA.耗氧量、消耗底物量、产CO2、 产酸、产热、粘度等,都可用于生长量测定。
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二、计繁殖数(单细胞微生物细胞数目标检测法)
(一)直接法 血球计数板法(死、活细胞在内总菌数)
如用特殊染料对菌体进 行染色后, 再用光学显 微镜计数, 可作活菌计 数和总菌计数。
★另外, 同一个微生物, 在不一样生长条件下其代时长短 也不一样;不过, 在一定条件下, 每一个微生物代时是恒 定, 所以它是微生物菌种一个主要特征。
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一些细菌 代时
菌名
培养基 培养温度 代时
E.coli(大肠杆菌)
肉汤
37℃ 17min
E.coli
牛奶
37 12.5
Enterobacter aerogenes(产气肠细菌) 肉汤或牛奶 37 16~18
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第一节 测定微生物生长繁殖方法
纯培养(pure culture)——微生物学中把从一个细 胞或一群相同细胞经过培养繁殖而得到后代,称纯 培养。 描述不一样种类、不一样生长状态微生物生长情况, 需选取不一样测定指标。
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微生物纯培养生长测定方法
一、测生长量 直接法(干重法, 测体积法) 间接法(比浊法, 碳、氮含量法, 其它生理指标) 二、计繁殖数 直接法(死、活细胞总数)血球计数板、百分比计数 法 间接法(活菌)平板菌落计数法、液体稀释法、 膜过滤法
1.0mg/ml
0.5mg/ml 0.2mg/ml 0.1mg/ml
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硝酸纤维素膜 法
原理: 一些细菌细胞会紧紧粘附于具不一样电荷硝酸纤 维微孔滤膜上。
步骤: 菌悬液经过微孔滤膜,细胞吸附其上;
反置滤膜,以新鲜培养液经过滤膜,洗掉浮游细胞;
除去起始洗脱液后就能够得到刚才分裂下来新生细胞, 即为同时培养。
★这种细胞在培养过程中,普通经2 – 3个分裂周期就
特点:
快速、简便。
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(2)生理指标法
测含氮量
蛋白质是细胞主要物质,含量稳定,而氮是蛋白质主 要成份,经过测含氮量就可推知微生物浓度。
普通细菌含氮量为干重12.5%,酵母菌为7.5%,霉菌 为6.0%,依据一定体积培养液中含氮量再乘以6.25,就 可测得粗蛋白含量:
N×6.25=Pr
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3. 影响指数期微生物代时长短原因
(1)菌种: 不一样菌种其代时差异极大。 (2)营养成份: 同一个微生物,在营养丰富培养基上 生长时,其代时较短,反之则长。 (3)营养物浓度: 既影响微生物生长速率,又影响它 生长总量。 (浓度0.1~2.0mg/mL影响生长速 率,浓度2.0~8.0mg/mL时影响最终产量) (4)培养温度: 温度对微生物生长速率显著影响。
直径9cm的培养皿平板上出现菌落数一般以50~500为 宜。按照国家标准规定的样品菌落总数测定的计数 原则,以平板菌落数在30~300之间为报告依据。
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菌落形成单位(colony forming unit,cfu)
一定菌样中单个微生物经培养后, 形成单菌落。 依据每皿上形成cfu数乘上稀释度即可推算出菌样含 菌数。
接种
适温培养 定时取样测 定生长量
将少许单细胞纯培养, 接种到一恒定容积新鲜液体培 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, 以细菌增加数目 标对数为纵坐标, 绘制所得曲线。
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☆以细菌为例介绍无分支单细胞微生物群体生长规律, 其结论也基本适合用于酵母菌。
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(2)厌氧菌菌落计数法
亨盖特滚管培养法。 半固体深层琼脂法。
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第二节 微生物生长规律
一、微生物个体生长和同时生长 二、单细胞微生物经典生长曲线 三、微生物连续培养 四、微生物高密度培养
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一、微生物个体生长和同时生长
该法适合菌浓较高样品。
例: 大肠杆菌一个细胞普通重约10–12~10–13g,100ml 培养物若得10~90mg干重细胞。则液体培养物中细胞 浓度到达2×109个/ml 。
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2.间接法
(1)比浊法 借助于分光光度计,在一定波长下 测定菌悬液光密度,就可反应出菌液浓度。
原理: 在一定范围内,菌悬液中细胞浓度与混浊度 成正比,即与光密度成正比,菌数越多,光密度越 大。
因为微生物细胞极其微小,研究其个体生长存在着技 术上困难(用电子显微镜和同时培养技术)。 同时生长(synchronous growth): 一个细胞群体中 各个细胞都在同一时间进行分裂状态,称为同时生长。 同时培养技术: 取得同时生长技术。 同时细胞: 进行同时分裂细胞称为同时细胞。 同时细胞群体在任何一时刻都处于细胞周期同一相, 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良好材料。
繁殖——生命个体生长到一定阶段, 经过特定方式产生 新生命个体, 即引发生命个体数量增加生物学过程。
发育——从生长到繁殖, 是生物结构和机能从简单到复 杂、从量变到质变发展改变过程, 这一过程称为发育。
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个体生长——微生物细胞个体吸收营养物质, 进行 新陈代谢, 原生质与细胞组分增加为个体生长。
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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 营养物就称生长 限制因子。
细胞数或菌体量
只最大收 获量受影响
生长速度和最大 收获量受影响
8.0mg/ml 6.0mg/ml 4.0mg/ml 2.0mg/ml
一个微生物细胞
适当外界条件,吸收营养物质,进行代谢。 假如同化作用速度超出了异化作用
个体生长 原生质总量(重量、体积、大小)就不停增加
假如各细胞组分是按恰当百分比增加时,则到达一定程度后就 会发生繁殖,引发个体数目标增加。
群体内各个个体深入生长
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群体生第1长页
生长与繁殖概念
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, 生命个体重量和体积不停增大过程。
ctis
乳糖肉汤 37 48
Azotobacter chroococcum(褐球固氮菌) 葡萄糖
25 344~46
Mycobacterium tuberculosis(结核分枝杆菌)组合 37 792~93
Nitrobacter agilis(活跃硝化杆菌)
组合
27 1200
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一、测生长量(微生物生长量和生理指标测定法)
1.直接法
(1)粗放测体积法
(2)准确称干重法 将一定量菌液中菌体经过离心或过滤分离出来,然后 烘干(干燥温度可采取105℃、100℃或80℃)、称重。 普通干重为湿重10%~20%,而一个细菌细胞普通重 约10-12~10-13g。
会丧失其同时性。 微生物的生长及其控制
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二、单细胞微生物经典生长曲线
生长曲线: 定量描述液体培养基中微生物群体生长 规律试验曲线。
☆ 单细胞微生物主要包含细菌和酵母菌,其群体生 长是以群体中细胞数量增加来表示。
☆ 由一个细胞分裂成为两个细胞时间间隔称为世代, 一个世代所需时间就是代时(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。

㏒2
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Lg 细胞数/ml
x2
x1
t1 t2 培养时间
繁殖代数 n=3.322(lgx2-lgx1)
生长速率常数R=
代时G=
t2 -
3.322(lgx2-lgx1) t1 t2 - t1
3.322(lgx2-lgx1)
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★代时在不一样种微生物中改变很大, 多数微生物代时 为1~3h, 然而有些快速生长微生物代时还不到10min,而 另一些微生物代时却可长达几小时或几天;
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(二)对数期(logarithmic phase, 指数期)
在生长曲线中,紧接着延滞期一段细胞数目以几 何级数增加时期。其对数与时间呈直线关系。 1.指数期特点:
生长速率常数R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; 酶系活跃,代谢最旺盛; 细胞对理化原因较敏感。
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取得同时生长方法:
同步培养法
诱导法
筛选法
化学诱导
过滤法
物理诱导
区带密度梯度离心法
取得同时生长方法主要有两类:
膜洗脱法
环境条件诱导法: 抗生素、变换温度、光线、培养基等。造成 与正常细胞周期不一样周期改变。
机械筛选法: 选择性过滤、梯度离心或膜洗脱法。
物理方法,随机选择,不影响细胞代谢。
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(一) 延滞期(lag phase)
又称: 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R= 0 细胞形态变大或增加 细胞内RNA尤其是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合成加紧),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 品) 3.原因: 适应新环境条件,合成新酶,积累必要中间产物
☆ 生长速率常数: 每小时分裂次数,用R表示。
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右图表示是一个细胞经过若干 代分裂后情况。如图可见,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 群体生长特征。 即: X2 =
X1•2n
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生生长曲长线曲的制线作制:作
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(二)间接法——活菌计数法
(平1)板平菌板落菌计落数计数法法
1ml 1ml 1ml
1ml
9ml 9ml 9ml
9ml
1ml
1ml
×2 ×2
1ml
×2
最常用的活菌计数法。
将适当稀释的菌液倾注平板或涂布在平板表面,经保 温培养后,以平板上出现的菌落数乘以稀释度就可 以计算出原菌液的含菌量。
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