微生物学-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。
将一定体积的样品通过离心或过滤将菌体分离出来，经洗涤，再离心后直接称重，求出湿重。
如果是丝状体微生物，过滤后用滤纸吸去菌丝之间的自由水，再称重求出湿重。
不论是细菌样品还是丝状菌样品，可以将它们放在已知重量的平皿或烧杯内，于105℃烘干至恒重，取出放入干燥器内冷却，再称量，求出微生物干重。
微生物的生长繁殖及其控制
注意：要三个以上重复平板平均计数；不适合丝状菌
C，比浊法 在一定波长下，测定菌悬液的光密度，以光密度 (optical density, 即O.D.)表示菌量。 注意： 测量应在菌浓度与O.D.成正比的线性范围内，否则不准
2.重量法 测定多细胞及丝状真菌生长情况的有效方法。 以干重（105℃）、湿重直接衡量微生物群体
P146
1.个体计数法 A.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：
不适于1对m运m动2 细菌2的5（计1数6）；中格 需要相对高1的6（细2菌5浓）度小；格， 个体小的细共菌4在00显小微格镜下难以观察；
B.简接法
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。
• 高密度培养常用于重组蛋白质药物的生产; • 主要的优势:节约成本.
六、微生物培养法概论
• 实验室培养法; • 生产实践中微生物培养法;
实验室培养法
固体培养法
好氧菌：斜面、琼脂平板等
厌氧菌：高层琼脂柱、、厌氧 培养皿、厌氧罐等
液体培养法
试管液体培养 三角瓶液体培养 摇瓶培养 台式发酵罐
生产实践中微生物培养法
μ ：比生长速率，每单位数量细菌
在单位时间增加的量 t：培养时间
重要参数:
（1）繁殖代数（n）
x2=x1·2n 以对数表示： lgx2=lgx1+nlg2
n= 3.322 (lgx2-lgx1)
（2）比生长速率常数（μ）
lgNt - lgN0) μ=
t - t0
（3）代时（G）:在群体生长里,细菌数量增加一
第六章 微生物的生长及其控制1
获得同步生长的方法： 获得同步生长的方法：
同步培养法
诱导法
筛选法
化化化化 物物化化
过过过 区区区区区区区区过 膜膜膜过
获得同步生长的方法主要有两类： 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。 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。 胞周期不同的周期变化。 机械筛选法：选择性过滤、梯度离心。物理方法，随机选择， 机械筛选法：选择性过滤、梯度离心。物理方法，随机选择， 不影响细胞代谢。 不影响细胞代谢。
☆以细菌为例介绍无分支单细胞微生物群体生长规律，其结 以细菌为例介绍无分支单细胞微生物群体生长规律， 论也基本适用于酵母菌。 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 生长曲线代表了细菌在新的环境中从开始生长、 死亡的整个动态变化过程。 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 每种细菌都有各自的典型生长曲线， 有着共同的规律性。一般可以将生长曲线划分为四个时期。 有着共同的规律性。一般可以将生长曲线划分为四个时期。
二、以数量变化对微生物生长情况进行测定 （一）直接法
将待测样品制成菌悬液，适当稀释， 将待测样品制成菌悬液，适当稀释，加入血球计数板方 格网的计数室内，在显微镜下直接计数； 格网的计数室内，在显微镜下直接计数；因为计数室的 体积一定， 体积一定，所以能够计算出每毫升待测样品中的细胞个 数； 特点：全菌计数，不区分死菌与活菌； 特点：全菌计数，不区分死菌与活菌； 适用于单细胞微生物：细菌、酵母菌； 适用于单细胞微生物：细菌、酵母菌； 要点：菌悬液浓度应在 个细胞/毫升左右 毫升左右； 要点：菌悬液浓度应在108个细胞 毫升左右；
微生物的生长及其控制填空题1一条典型的生长曲线至少
第六章微生物的生长及其控制一、填空题1、一条典型的生长曲线至少可分为、、、四个生长时期。
2、根据微生物对氧气的需要可把微生物分为、、、、五种类型。
3、细菌生长的最适pH范围为，酵母菌生长的最适pH值范围为，霉菌生长的最适pH范围为，好气微生物生长的最适Eh值为。
4、中温微生物生长的最适温度为高温微生物生长的最适温度为，低温微生物生长的最适温度为。
5、巴氏消毒工艺条件为，实验室常用培养基灭菌工艺条件为，常压蒸汽灭菌工艺条件为。
6、加热是消毒灭菌中用得最广泛的方法，加热灭菌可分为__________和____________。
紫外线主要用于物体表面和空气消毒，这是由于它的______________________能力差。
7、影响微生物生长延滞期的因素有________、________、________、_________。
8、影响微生物耐热力的因素有__________、__________、__________、_________、。
9、影响微生物生长的物理因素除温度外，还有___________、____________、、等。
10、用血球计数板进行细菌计数所得细菌数中包含了_____________和____________两部分。
11、细菌总数测定方法可分为_________、__________、。
12、获得细菌同步生长的方法主要有（1）和（2），其中（1）中常用的有、和。
13、抗生素的作用机制有、、和。
二、选择题1、某细菌悬液经100倍稀释后，在血球计数板上，计得平均每小格含菌数为7.5个，则每毫升原菌悬液的含菌数为( )A、3.75×107个B、2.35×107个C、3.0×109个D、3.2×109个2、可满足一切营养缺陷型菌株营养需要的天然或半组合培养基为( )A、完全培养基B、基本培养基C、补充培养基D、鉴别培养基3、直接显微镜计数用来测定下列所有微生物群体的数目，除了( )之外。
第六章 微生物生长
恒化连续培养
随着细菌的生长，限制性因子的浓
度降低，致使细菌生长速率受限，但同 时通过自动控制系统来保持限制因子的 恒定流速，不断予以补充，就能使细菌 保持恒定的生长速率。 常见的限制性营养物质有作为氮源 的氨、氨基酸；作为碳源的葡萄糖、乳 酸及生长因子，无机盐等。
三、同步培养
微生物细胞极其微小，但它也有一个自小到大 的过程，即个体生长。要研究微生物的个体生 长，在技术上是极为困难的。 目前主要使用的方法是： 同步培养技术分析细胞各阶段的生物化学特性 变化。 电子显微镜观察细胞的超薄切片。
死亡原因？ 营养短缺；代谢毒物增 多；pH、Eh改变；溶氧 不足。
t
时间
稳定期与生产实践
指导思想：延长稳定期。 措施： 1.调节pH； 2.注意降温、通风； 3.中和排除有毒代谢产物； 4.稳定期是生产收获时期，注意把握好收获时机。
（4）衰亡期（老年）
死亡率＞出生率 ？ 细胞畸形 细胞死亡,出现自溶 有的微生物细胞产生或释放出一些产物。 如氨基酸、转化酶、抗生素等。现象。
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，
（2）指数期（青年）
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。
06第六章 微生物的生长及控制
1. 微生物生长繁殖的pH值
大多数细菌、放线菌喜欢生活在中性偏碱的环境中， 细菌最适的pH在7.0~8.0之间，放线菌的最适pH在7.5~8.5 之间； 而酵母菌和霉菌刚好相反，适合在偏酸的条件下生 长，霉菌的最适pH值在4.0~5.8之间，酵母菌在3.8~6.0之 间。
2. pH值对微生物生长的影响
稀释倒平板法
操作较麻烦，对 好氧菌、热敏感 菌效果不好！
2. 膜过滤培养法
菌数低的样品（如水）→ 膜过滤 → 培养 → 菌落计数
3. 显微镜直接计数法
缺点：
① 不能区分死菌与活菌 ② 不适于对运动细菌的计数 ③ 需要相对高的细菌浓度 ④ 个体小的细菌在显微镜下难以观察
4. 比浊法
5. 重量法
为什么氧气存在能够抑制甚至杀死厌氧菌？
氧气进入菌体后，能接受电子而产生不同还原性的氧 离子，如过氧离子、过氧化物自由基。过氧化物自由基和过 氧离子都是很强的氧化剂，对微生物有毒，能氧化微生物过 程中所必需的酶。 好氧菌、兼性需氧菌以及微量需氧菌体内含有过氧化 物歧化酶（SOD)和过氧化氢酶。这两种酶能将过氧化物自由 基和过氧离子还原成没有毒性的水分子，所以它们不会被氧 气所杀死。耐氧菌虽没有过氧化氢酶，但有过氧化物酶，能 合成SOD，而不会被氧毒害。 厌氧菌体内都没有这些酶，所以不能忍受氧气。
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。
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ 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。
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________板法。
17. 干热灭菌时必须在160C下维持2h时间才能达到彻底灭菌，一般根据是否能杀死芽孢制定灭菌条件的。
18. —般可通过机械筛选和环境条件诱导两类方法获得微牛物的同步牛长。
19. A..FIeming等发现了一种广泛存在于卵清、人的泪液等的一种酶溶菌酶仝能在水解细菌的细胞壁，水解为点是$1.4糖苷键。
20. 根据微生物生长与氧的关系，可以分为好氧彳________物三大类型。
微生物学(周德庆版)第六章 微生物的生长及其控制
除不同种类微生物有其最适生长PH外，即使同一种微生 物在其不同的生长阶段和不同的生理、生化过程，也有不同 的最适pH要求。研究其中的规律．对发酵生产中PH的控制极 为重要.
微生物细胞内环境中的PH值相当稳定.
41
4.2
7.0~7.5 9.3
Chlorobium limicola 泥生绿菌
6.0
6.8 7.0
Thurmus aquaticus 水生栖热菌
6.0 7.5~7.8 9.5
Aspergillus niger 黑曲霉 一般放线菌 一般酵母菌
1.5 5.0~6.0 9.0
5.0 7.0~8.0 10.0
19
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。
20
4、衰亡期
表现：出现 “负生长 ”，有些细胞开始自溶。
衰亡期特点：R为负值，细菌代谢活性降低，细 菌衰老并出现自溶，产生或释放出一些产物，如 氨基酸、转化酶、外肽酶或抗生素等。 细胞呈现多种形态，有时产生畸形，细胞大小悬殊， 有些革兰氏染色反应阳性菌变成阴性反应等。
42
不同微生物的生长pH值范围
微生物
最低
pH值 最适
最高
Thiobacillus thiooxidans 氧化硫硫杆菌 0.5
2.0~3.5 6.0
Lactobacillus acidophilus 嗜酸乳杆菌 4.0~4.6 5.8~6.6 6.8
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）青霉素竞争性抑制转肽酶。
3. 细菌的群体⽣长繁殖1.⽣长的规律细菌以⼆分裂繁殖,即细胞核⾸先进⾏有丝分裂,然后细胞质通过胞质分裂⽽分开,形成2个相同的个体.分批培养:在封闭系统中对微⽣物进⾏的培养,既不补充营养也不移去培养物质，保持整个培养液体积不变的培养⽅式。
培养曲线：以时间为横坐标，以菌数为纵坐标，依据不同培养时间⾥细菌数量变化，作出培养期间菌数变化规律的曲线。
【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
迟缓期出现的原因：调整代谢 在生产实践中缩短迟缓期的常用手段：
(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； (3)尽量使接种前后所使用的培养基组成不要相差太大； (4)适当扩大接种量
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食品院食品微生物组
对数生长期(Log phase)：
又称指数生长期(Exponential phase)，在生长曲线中，紧接着迟 缓期的一段细胞数以几何级数增长的时期。 对数生长期特点： 平衡生长； 酶系活跃、代谢旺盛；生长速率常数R最大、代 时最短。 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。
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3. 稳定生长期(Stationary phase)：
由于营养物质消耗，代谢产物积累和pH等环境变化，逐步不 适宜于细菌生长，导致生长速率降低直至零。
稳定生长期又称恒定期或最高生长期，此时培养液中活细菌 数最高并维持稳定。
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4. 衰亡期(Decline或Death phase)：
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（二）恒浊连 续培养
概念：在恒浊器内，调节培养基流速，使细菌培养液浊度保 持恒定的连续培养方法。 原理：维持菌浓度不变。 特点：基质过量，菌以最高速率生长；但工艺复杂，烦琐。
在恒浊连续培养中装有浊度计，借光电池检测培养室中的浊 度(即菌液浓度)，并根据光电效应产生的电信号的强弱变化， 自动调节新鲜培养基流入和培养物流出培养室的流速。
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对数生长期(Log phase)的重要参数：
（1）繁殖代数（n）
X2=2n . X1 lgX2=lgX1 ＋n lg2 n =（lgX2-lgX1）/lg2 =3.322（lgX2-lgX1）
微生物的生长及控制
生长曲线
02
二、单细胞微生物的典型生长曲线
生长曲线可分：
延滞期
对数期
衰亡期
稳定期
特点：
（一）延滞期（lagphase）
生长速率常数等于零； 细胞形态变大或增长； 细胞内RNA尤其是rRNA含量增高，原生质呈嗜碱性； 合成代谢活跃； 对外界不良条件反应敏感。 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。
可获得一定生长速率的均一菌体，又可获得虽低于最高菌体产量，却能保持稳定菌体密度的菌体。
通过控制某一种营养物的浓度，使其始终成为生长限制因子，控制生长速率；
恒化器（chemostat）
01
04
02
03
生长速率的控制因子：一般是氨基酸、氨和铵盐等氮源，或是葡萄糖、麦芽糖等碳源或者是无机盐，生长因子等物质。 恒化器连续培养通常用于微生物学的研究工作：
繁殖代数（n）
繁殖代数 n=3.322 ( lgx2－lgx1)
1 2=21 2 4=22 4 8=23 8 16=24 16= 124 ………….. 2n x2= x1 2n lg x2 = lg x1 + n lg2 n = （lg x2 lg x1） / lg2 =3.322 ( lg x2 lg x1 )
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个体生长→个体繁殖→群体生长 群体生长＝个体生长＋个体繁殖 在微生物的研究和应用中，只有群体的生长才有实际意义。 微生物的生长繁殖是其在内外各种环境因素相互作用下的综合反映。
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，称之为发育。
2
3
1
微生物学中将在实验室条件下从一个细胞或一种细胞群繁殖得到的后代称为纯培养。
第六章 微生物生长及其控制
第五节 有害微生物生长繁殖的控制
一、基本概念
防腐(antisepsis)：在某些化学物质或物理因子作用下，能防止 或抑制霉腐微生物生长的一种措施 。比如:低温、缺氧、干燥、 高渗、高酸度、高醇度、加防腐剂等等。 消毒(disinfection)：利用某种方法杀死或灭活物质或物体中所 有病原微生物的一种措施。比如：巴氏消毒法 灭菌(sterilization)：指利用某种方法杀死物体中包括芽孢在内 的所有微生物的一种措施。包括杀菌和溶菌。比如：高压蒸汽 灭菌法 化疗(chemotherapy)：利用具有选择毒性的化学物质如磺胺、 抗生素等对生物体内部被微生物感染的组织、病变细胞进行治 疗，以杀死组织内的病原微生物或病变细胞，但对机体本身无 毒害作用的治疗措施。以达到治疗传染病的目地。 四个概念的比较：p174表6-8
G = t1 - t0 /3.32(lgy - lgx) 特点：1）细菌个体形态、化学组成和生理特性等均 较一致2）代谢旺盛3）生长迅速、代时最短。 应用：研究微生物基本代谢、生理的良好材料。也常 在生产上用作种子
3.稳定期
表现： 新增殖细胞数与老细胞的死亡数几乎相等，活菌数动态 平衡。 特点： 1）生长速率为0---动态平衡,细胞总数最高. 2）细胞内开始积累内含物 3）开始形成芽孢、次生代谢物 原因： 养分减少；有毒代谢物产生。 延长： 补料，调pH、温度等。
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。
微生物的生长及其控制(共98张PPT)
生长温度三基点：任何微生物的生长温度 总有最低生长温度、最适生长温度、最高 生长温度。
温度
最适生长温度：
即某微生物分裂代 时最短或生长速率最高 时的培养温度。不同微 生物的最适生长温度是 不一样的。 应该着重 指出：最适生长温度不 一定是一切代谢活动的 最适温度。
膜洗脱（常用）等。
诱导法
诱导因子：不影响微生物生长，可特异性抑制细胞分裂， 消除该抑制后，细胞同时出现分裂。
此法会扰乱细胞的正常代谢
举例： 1、温度调整法； 2、营养条件调整法；
3、抑制DNA合成法（代谢抑制剂：）
（抑制DNA合成法是利用代谢抑制剂阻碍DNA合成相当一
段时间，然后解除其抑制，可达到同步目的。常用的代
（一）微生物细胞数目的测定
－－适用于单细胞微生物或丝状微生物的孢子
直接计数法－－总菌计数 1、计数板计数法（常用）
2、比例计数法
间接计数法－－活菌计数
1、平板菌落计数法
2、液体稀释法
3、厌氧菌菌落计数
其他计数法
1、比浊法
2、膜过滤法
血球计数板
各 种 型 号 的 全 自 动 血 球 计 数 仪
活菌计数的一般步骤
二、单细胞微生物的典型生长曲线
三、微生物的连续培养
四、微生物的高密度培养
一、微生物的个体生长和同步生长
微生物在适宜的环境条件下，不断地吸收 营养物质，并按照自己的代谢方式进行代 谢活动，如果同化作用大于异化作用，则 细胞质的量不断增加，体积得以加大，于 是表现为生长。简单地说，生长就是有机 体的细胞组分与结构在量方面的增加。
微生物学(第六章-微生物生长及其控制)
“微生物学”练习题第六章-微生物生长繁殖及其控制一、选择题1、对于细菌群体生长曲线叙述不正确的是（）。
A、对容器内全部培养基里的细菌进行测定B、以细菌数目的对数为纵坐标C、以时间为横坐标D、细菌的群体生长曲线可分为四个时期2、消毒的目的是（）。
A、消灭一切微生物B、消灭病原微生物C、抑制有害微生物D、抑制生物体内病原微生物3、代时是指（）。
A、培养物从接种到开始生长所需要的时间B、从对数期结束到稳定期开始的间隔时间C、培养物生长的时间D、细胞分裂繁殖一代所需要的时间4、在典型的单细胞微生物生长曲线中，细胞形态最大的生长期是（）。
A、延滞期B、对数期C、稳定期D、衰亡期5、在典型的单细胞微生物生长曲线中，代时最短的生长期是（）。
A、延滞期B、对数期C、稳定期D、衰亡期6、在典型的单细胞微生物生长曲线中，细胞产量最高的时期是（）。
A、延滞期B、对数期C、稳定期D、衰亡期7、下列保存方法会降低食物的水活度的是（）。
A、腌肉B、巴斯德消毒法C、冷藏D、酸泡菜8、能导致微生物死亡的化学剂是（）。
A、抑菌剂B、溶菌剂C、杀菌剂D、B和C9、微生物细胞内环境中的pH值一般为（）。
A、中性B、碱性C、酸性D、与所处环境一致10、只能用高压灭菌才能杀死的是（）。
A、结核分支杆菌B、病毒C、细菌芽孢D、霉菌孢子11、磺胺的结构类似物是（）。
A、二氢叶酸B、二氢蝶酸C、对氨基苯甲酸D、四氢叶酸12、青霉素杀菌的主要机理是（）。
A、损伤细胞膜B、干扰蛋白质合成C、破坏酶系统D、抑制细胞壁合成13、采用紫外线诱变菌种时需要在黑暗或红外条件下进行，主要原因是可见光激活微生物细胞中的（）。
A、光激活酶B、乙醛脱氢酶C、乙醇脱氢酶D、磷酸脱氢酶14、能通过抑制叶酸合成而抑制细菌的生长的是（）。
A、青霉素B、磺胺类药物C、四环素D、以上所有15、直接显微镜计数适宜的微生物是（）。
A、细菌B、原生动物C、病毒D、霉菌孢子和酵母菌16、所有微生物的世代时间（）。
微生物的生长及其控制
微生物生长的测定：测定微生物的生长情况，可选用微生物的细胞数目或者生长量等作为指标。
测定细胞数目常用直接计数法、间接计数法以及其他计数法(比浊法和膜过滤等)；测定微生物的生长量常用测体积、称分量的直接法以及测含氮量、DNA 含量和其他生理指标的间接法。
同步生长：通过同步培养的手段而使细胞群体中各个体处于分裂步调一致的生长状态，称为同步生长。
获得微生物同步生长的方法主要有选择法和诱导法两大类。
典型生长曲线：单细胞微生物在分批培养时，其生长规律可用典型生长曲线描述，通常可分为四个时期：延滞期、指数期、稳定期和衰亡期。
研究和运用微生物生长规律对基础理论研究和指导生产实践都有重要的意义，连续培养的产生就是一例。
影响微生物生长的因素：影响微生物生长的环境因素主要是温度、氧气和pH。
根据最适生长温度的不同可将微生物分为三类：嗜冷菌、嗜温菌和嗜热菌。
根据微生物和氧的关系，可把它们分为专性好氧菌、兼性厌氧菌、微好氧菌、耐氧菌和(专性)厌氧菌五大类。
不同微生物有其生长的最适pH 范围；微生物生长会改变环境的pH 并导致对自身生长的不利状态，为此，在实验室或者生产实践中就应采用相应措施调整微生物培养物的pH。
微生物培养法：实验室和生产实践中培养微生物的方法和装置不少。
在实际工作中通常根据微生物的种类和培养目的等方面的不同进行选择。
微生物生长的控制：微生物研究或者生产实践中，往往需要控制所不期望的微生物的生长。
任何杀死或者抑制微生物的方法都可以达到控制微生物生长的目的，它们包括加热、低温、干燥、辐射、过滤等物理方法和消毒剂、防腐剂、化学治疗剂等化学方法两大类。
灭菌：利用强烈的理化因素杀死物体中所有微生物的措施称为灭菌。
消毒：采用温和的理化因素杀死物体中所有病原微生物的措施称为消毒。
防腐：利用某种理化因素抑制微生物生长的措施称为防腐。
化疗：利用具有高度选择毒力的化学物质抑制宿主体内病原微生物或者病变细胞的治疗措施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。
微生物的生长及其控制
第六章微生物的生长及其控制一、名词解释生长:如果同化作用的速度超过了异化作用，则其原生质的总量就不断增加，于是出现了个体细胞的生长。
繁殖: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。
生长限制因子:凡处于较低浓度范围内可影响生长速度和菌体产量的某营养物，就称生长限制因子。
活菌染色法:用特殊染料做活菌染色后再用计数板在光学显微镜下直接观察细胞并进行计数方法。
菌落形成单位（cfu）:把稀释后的一定量菌样通过浇注琼脂培养基或在琼脂平板上涂布的方法，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”（cfu）。
同步生长:通过同步培养的手段而使细胞群体中各个体处于分裂步调一致的生长状态，成为同步生长。
同步培养:设法使某一群体中的所有个体细胞尽可能都处于同样细胞生长和分裂周期中。
生长产量常数:菌落达到稳定期时，菌体产量达到了最高点（如细菌一般每毫升可达109，原生动物或藻类为106个），而且菌体产量与营养物质的消耗间呈现出有规律的比例关系，这一比例关系为生长产量常数Y：x-x0 x-xY= ------ = ------C0-C Cx为稳定期细胞的干重，x0为刚接种时细胞干重，C为限制性营养物的最初浓度，C为稳定期限制性营养物的浓度。
恒浊器:是一种根据培养器内微生物的生长密度，并借光电控制系统来控制培养液流速，以取得菌体密度高、生长速度恒定的微生物细胞的连续培养器。
恒化器:是一种设法使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的条件下进行生长繁殖的连续培养装置。
连续发酵:连续培养用于生产实践，就称为连续发酵。
嗜冷菌:喜好在温度小于20度下生存的菌，能忍受最低为-30度。
中温菌:喜好温度在20-45度的温度生存的菌，又分室温菌（约25度）与体温菌（约37度）。
嗜热菌:喜好在温度大于45度下生存的菌，能忍受最高为105-150度。
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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。
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二、单细胞微生物的典型生长曲线
1.平板菌落计数法
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，经适当温度培养后，以平板上出 现的菌落数乘以稀释度就可计数出原菌液的含菌量。 直径9cm 的平板上出现菌落数一般以50～500个为 宜。按照国家标准规定的样品菌落数总数测定的计数 原则，以平板菌落数在30～300个之间为报告依据。 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。
生长曲线概念： 定量描述液体培养基中微生物群体生长规律的 实验曲线，称为生长曲线。 生长曲线的制作： 把少量纯种单细胞微生物接种到一定体积的培养液 中后，在适宜的条件下培养，如果以细胞数目的对数 值为纵坐标，以培养时间为横坐标，就可以绘制出分 批培养条件下微生物的生长曲线。
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，即迟缓期、对数期、稳定期和衰亡期。
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； 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。
2. 液体稀释法
对样品做10倍连续稀释，从适宜的3个连续稀 释度 中各取5ml 试 样，接 种 3组共9 支装有培养液 的试管中（每管接入1ml ）。经培养后，记录每个 稀 释 度 出 现 生 长 的 试 管 数 ， 然 后 查 M.P.N. 表 （most probable number，最大可能数），根据 样品稀释倍数就可计算出其中的活菌含量。
一、测生长量
（一）直接法 -----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。 该法适合菌浓度较高的样品 举 例 ： 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。
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（二）间接法 －－－比浊法
2.5
活 菌 数 （ 亿 个 /毫 升 ）
原理：
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。
2 1.5 1 0.5 0 0 0.2 0.4 0.6 0.8 1
OD值
图4 NJ菌OD 值和活菌数的关系
（二）间接法 －－－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、底物消耗量、产二 氧化碳、产酸等，都可用于生长量的测定。
2.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； •pH、氧化还原势等不合适; 3.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： A.补充营养物质; B.调pH; C.调整温度 2）稳定期细胞数目及产物积累达到最高。
（四） 衰亡期（decline phase）
1.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。 2.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.
细 胞数 或 菌 体 量
时间
（三） 稳定期（stationary phase） 4.应用意义：
u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； v发酵工业上尽量延长该期，以达到较高的菌体密度； w食品工业上尽量使有害微生物不能进入此期； x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。 1.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。 －－－又称恒定期或最高生长期
3.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。
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二、计繁殖数
（一）直接法
----血球计数板
☻ 血球计数板法
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。
(二)间接法 是一种活菌计数法。包括：
1. 平板菌落计数法 2. 液体稀释法 3. 薄膜过滤计数法
5.认识延迟期的特点及形成原因对实践的指导意义 u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，在种子培养基中加入发酵培 养 基的某些成分； ④选用繁殖快的菌种。 u在食品工业上，尽量在此期进行消毒或灭菌
薄、微生物的个体生长和同步生长
第二节
微生物的生长规律
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。 获得同步生长的方法： 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。
（一）延滞期（lag phase）
－－－又称停滞期、调整期、适应期等。 1.现象： 活菌数没增加，曲线平行于横轴。 2.特点： Ø生长速率常数= 0； Ø细胞形态变大或增长； Ø细胞内RNA特别是rRNA含量增高，原生质嗜碱性 增强；
Ø合成代谢活跃，易产生诱导酶； Ø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。 4.影响延迟期长短的因素： u菌种 ：繁殖速度较快的菌种的延迟期一般较短；
4.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。
0 Y= C – C 0
x–x
=
x – x0 C0
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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。 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
一、测生长量 u直接法：干重法，堆体积法 u间接法：比浊法，生理指标 二、计繁殖数 u直接法：血球计数板、比例计数法 u间接法：活菌计数法、液体稀释法、膜过滤法
一、微生物的个体生长和同步生长 二、单细胞微生物的典型生长曲线 三、微生物的连续培养 四、微生物的高密度培养
获得同步生长的方法：
同步培养法
Helmstetter-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。
诱导法
筛 选法
化学诱导 物理诱导
过滤法 区 带 密 度 梯 度 离 心法 膜洗脱法
v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； w接种量： 增大接种量可缩短甚至消除延迟期； x培养基成分： a)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； b)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。
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。
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 1.0mg/ml 0.5mg/ml 0.2mg/ml 0.1mg/ml
第六章 微生物的生长及其控制
（4学时） 第一节 测定生长繁殖的方法 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 微生物培养法概论 第五节 有害微生物的控制