微生物的生长与控制(精)
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。
微生物的生长与控制--环境因素对微生物生长的影响
一、环境因环素境对微因生素物对生长微的生影物响生长的影响概述-pH
3
值
➢ 环境pH值对微生物生长的影响:
➢影响膜表面电荷的性质及膜的通透性,进而影响对物质的吸收能力;
➢改变酶活、酶促反应的速率及代谢途径:如:酵母菌在pH4.5-5产乙醇,
pH6.5以上产甘油、酸;
➢影响培养基中营养物质离子化程度,从而影响营养物质吸收,或有毒物质毒性;
微生物学基础
单元七 微生物的生长与控制
项目二 微生物生长的控制
一、环境因素对微生物生长的影响
1 环境因素对微生物生长的影响概述 ➢ 微生物与环境之间相互影响和相互作用: ✔各种各样的环境因素对微生物的生长和繁殖有影响; ✔微生物生长繁殖也会影响和改变环境; ➢ 可以通过控制环境条件来利用微生物有益的一面,同时防止它有害的一面; ➢ 影响微生物生长的外界因素:
一、环境因素对微生物生长的影响
2 环境因素对微生物生长的影响概述-温度 ➢ 中温型微生物(嗜温微生物):最适生长温度为20℃~40 ℃,大多数微生物属于此类;
➢ 室温型主要为腐生或植物寄生,在植物或土壤中;
➢ 体温型主要为寄生,在人和动物体内。
一、环境因素对微生物生长的影响
2 环境因素对微生物生长的影响概述-温度 ➢ 高温型微生物(嗜热微生物):最适生长温度为50℃~60℃,主要分布在温泉、堆肥和 土壤中; ➢ 在高温下能生长的原因: ➢ 酶蛋白以及核糖体有较强的抗热性; ➢ 核酸具有较高的热稳定性(核酸中G+C含量高(tRNA),可提供形成 氢键, 增加热稳定性 ); ➢ 细胞膜中饱和脂肪酸含量高,较高温度下能维持正常的液晶状态;
脂斜面菌种通常可以长时间地保藏在4℃的冰箱中;
✔当温度过低,造成微生物细胞冻结时,有的微生物会死亡,有些
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。
微生物生长与控制
微生物生长的研究方法 环境因素对微生物生长的影响 微生物生长的控制
生长与繁殖的概念
生长——微生物细胞吸收营养物质,进行新陈代谢, 当同化作用大于异化作用时,生命个体的重量和体积 不断增大的过程。
繁殖——生命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。
典型的生长曲线
延对 滞数 期期
稳定期
衰亡期
生长速率常数(R)=分裂次数(代)/单位时 间
典型的生长曲线按照生长速率常数(growth race constant)不 同分为延滞期、对数期、稳定期和衰亡期
1.延滞期(lag phase)
其它名称: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:
2、对数期(logarithmic phase)
其他名称:指数期
指细胞以几何级数速度分裂的一段时期
1)特点:
Ø生长速率常数最大,即代时最短 Ø细胞进行平衡生长,菌体大小、形态、生理特征等比较一致 Ø代谢最旺盛
2) 影响因素:
Ø 菌种 Ø 营养成分 Ø 营养物浓度﹡ Ø 培养温度
E.coli 17 分,结核杆 菌 792—932分
单批培养
连续培养
时间
(二)连续培养器
按控制方式分
内控制(控制菌体密度):恒浊器 外控制(控制培养液流速、以控制
连
生长速率):恒化器
续 培
按培养器的级数分
单级连续培养器 多级连续培养器
菌体生成器 产物合成器
养
按细胞状态分
一般连续培养器 固定化细胞连续培养器
器
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
微生物学-第六章 微生物的生长及其控制
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。
4 PDF 文件使用 "pdfFactory Pro" 试用版本创建 ÿ
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。
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。
3、Themostprobablenumbermethod〔液体稀释法〕1〕未知样品进行十倍稀释;2〕取三个连续的稀释度平行接种多支试管并培养;3〕长菌的为阳性,未长菌的为阴性;4〕查表推算出样品中的微生物数目;4、显微镜直截了当计数法采纳细菌计数板或血球计数板,在显微镜下对微生物数量进行直截了当计数,计算一定容积里样品中微生物的总数量。
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。
微生物学 第七章 微生物的生长与控制
右图表示的是一个细胞经 过若干代分裂后的情况。 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 群体生长的特征。 即: X2 = X1•2n
LOGO
生长曲线的制作
生长曲线的制作:
接种
适温培养 定时取样测 定生长量
一、测生长量(微生物生长量和生理指标测定法)
LOGO
1、直接法 (1)粗放的测体积法 (2)精确的称干重法
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。
Contents
LOGO
1 第一节 测定微生物生长繁殖的方 2 第二节 微生物的生长规律 3 第三节 影响微生物生长的主要因 4 第四节 微生物培养法 1 第五节 有害微生物的控制
第一节 测定微生物生长繁殖的方法
LOGO
纯培养(pure culture)——微生物学中把从一个细 胞或一群相同的细胞经过培养繁殖而得到的后代, 称纯培养。
牛奶
37 26
S. lactis
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
3.影响指数期微生物代时长短的因素 LOGO
该法适合菌浓较高的样品。
例:大肠杆菌一个细胞一般重约10–12~10–13g,100ml培
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。
第四章微生物生长及控制
发酵工业上一般采用1/10的接种量
(4)培养基成分:接种到营养丰富的天然培 养基中的微生物延滞期短。
5)缩短延滞期的意义和方法
在发酵工业上需设法尽量缩短延迟期
接种对数生长期的菌种,采用最适菌龄 加大接种量 用与培养菌种相同组分的培养基 选用繁殖快的菌种
在食品工业上,尽量在此期进行消毒或灭菌
力、超声波
化学因素:酸、碱、氧化还原电位、化学
药物等
生物因素:寄生、互生、共生、拮抗等
有害微生物的控制
防腐、消毒、灭菌
1、防腐: 利用理化因素完全抑制霉腐微
生物的生长繁殖,从而达到防止物品发生 霉腐的措施,称为防腐。 2、消毒:采用较温和的理化因素,仅杀 死物体表面或内部的一部分对人体有害的 称为消毒。
2、指数期(对数期)
1)现象:细胞数目以几何级数增加,其对 数与时间呈直线关系。 2)生理特性: R最大,G(代时)最短 细胞代谢活动比较稳定,菌体内各种成分最 均匀,生理特性较一致。 酶活力最高,酶系活跃,代谢旺盛 活菌数几乎接近于总菌数
指数期的细胞是进行生理、代谢、遗传等研究的最好材料。
3)指数期细胞高速生长的原因:
同步培养的方法
1. 选择法 ⑴离心沉降分离法: ⑵过滤分离法: ⑶硝酸纤维素薄膜法:
2.诱导法
⑴温度调整法
⑵营养条件调整法
⑶用最稳定期的培养物接种
由于细胞个体间存在着差异,同步生长只能维持 1至2代,不能长久维持。
18
4.4 环境因素对微生物生 长的影响
微生物的一切生命活动都离不开环境,同一种微生
病原菌,而对被处理物体基本无害的措施,
3、灭菌(sterilization) 采用强烈的理化因素使任何物体内
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。
微生物生长繁殖和控制
• 改善废水生物处理系统中效果的关键是什么?
• 防止“冲击”、找出并改善限制因 子
第二节 基质浓度与微生物比生长速率的关系
莫诺方程(monod,1942,France) 描述微生物生长速率和基质浓度之间关系。
max[S]
Ks [S]
vmax[S] v Km [S]
• 事实上,净化污(废)水的微生物适应pH变化的能力 比较强,pH在6.5~8.5均可不加调节。
在废水生物处理中,pH一般在6.5-8.5(6-9)。生物处理 的主体是细菌,它要求pH略为偏碱。过高的pH会使原生动物 运动迟缓,菌胶团解体,影响去除效果;而过低的pH,会使 霉菌大量繁殖,造成污泥膨胀。
一、细菌的生长曲线 各种细菌的生长速率不一,每一种细菌都有各自的生 长曲线,但曲线的形状基本相同。污(废)水生物处理 中混合生长的活性污泥微生物也有类似的生长曲线。
微生物的生长曲线,可分为停滞期、对数期、稳定期和 衰亡期。
1.停滞期/延缓期/迟滞期/调整期
为什么会出现迟缓期呢?
“万事开头难” ! 适应环境(合成相应的酶),营养储备(用于
复制合成) 少量细菌刚接入一定量的新鲜液体培养基中,并不立即生长繁殖, 需要有一个适应过程(产生适应酶)。 细胞物质开始增加,但数量不增加或增加很少。
影响停滞期长短的因素:接种量、菌龄、营养成分等。
处于停滞期的细菌对外界环境条件较敏感,易受外界不良环境条件 的影响而发生变异。
在实际工作中如接种菌种以启动新的水处理设施,投加新鲜 污泥时,接种的细菌不习惯于新环境,会出现或长或短的迟 缓期. 我们可以通过哪些手段缩短迟缓期呢?
• 一般计数平板的细菌生长菌落数以30~300个为 宜。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性,平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益,请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间:9:00-18:30)。
(3)稳定期 细菌活力下降,世代时间延长,部分细菌停
止分裂繁殖,新细菌的增加和老细菌的死亡数量 趋向平衡,活菌总数保持相对的稳定,培养液中 活菌数达到最大值。这是因为营养物质的消耗; 代谢产物的积累;环境温度、pH值、氧化还原电 位改变,不利于微生物的生长造成的。
稳定期的细菌开始形成储藏物质和积累代谢
渗透压:低渗溶液一般对菌体影响不大,但对原生质 体可造成破坏;高渗溶液则能抑制大多数微生物的生] 长(耐渗性微生物除外)。所以通常用盐或糖加工蔬 菜、肉类和水果等来保存它们。
干燥缺水的环境会抑制微生物的生长,甚至导致 微生物的死亡,一般微生物的营养体对干燥敏感,但 芽胞或霉菌、放线菌的孢子较耐干燥,所以通常用沙 土管法来保存有孢子的菌种,真空冻干法可保存细 菌、病毒、立克次氏体等,干燥法还可保存食品。
(8)化学药剂对微生物的影响
对微生物有影响的化学药剂主要包括抑菌剂和 杀菌剂。 抑菌剂:干扰新细胞物质合成和微生物生长繁殖。 杀菌剂:破坏微生物的细胞结构或代谢机能。
一般来说,许多化学药剂在高浓度下杀菌,低 浓度下抑菌,极低浓度下则失去作用或反而表现为 生长刺激作用。所以它们对微生物的作用取决于药 剂的浓度、作用时间和不同微生物对药剂的敏感性。
和风味,多采用在较低的致死温度下,稍
长于致死时间的消毒方法,如63~66 oC 30分钟或70 oC 15分钟。
高温灭菌法
湿热蒸气灭菌:121 oC ,30分钟。 干热灭菌:160~170 oC ,1~2小时。
对一种微生物来说:
超过它的最高生长温度可杀死它 采用它的最适生长温度可培养它 低于它的最低生长温度可保存它
(2)氢离子浓度
即pH值。同样pH值可影响微生物的生长和改 变微生物的代谢产物。 pH值对微生物的影响主要作用于: 影响细胞膜电荷和养料吸收 影响代谢过程中酶的活性 改变环境中养料的可给性和有害物质的毒性
环境中微生物可生存的pH值范围在1~11之间,
具体到每种微生物而言:
细菌最适pH值在6. 5~7.5之间。 放线菌最适pH值在7. 5~8之间。 酵母菌、霉菌适合于pH5~6的酸性环境。
(2)恒化连续培养
控制加入培养液的流速恒定,使培养室中营 养物质的浓度保持恒定,从而保持微生物恒定的 生长速率。一般找一种微生物必需的营养物质作 为限制因子,通过控制限制因子的流速恒定即 可。常用的限制因子有氮源如氨基酸、氨,碳源 如葡萄糖、麦芽糖及生长素,无机盐等。恒化连 续培养多用于微生物的科研与教学中。
r射线是由60Co发出的高新辐射,电离作用 和穿透力都很强,常用于食品灭菌。
(7)超声波对微生物的影响
超声波是震动频率超过2万Hz的声 波。它能通过强烈的震动使细胞破裂,细 胞内含物外泄而死亡。
超声波的破碎效果与处理功率、频 率、次数、时间、微生物类型极其生理状 态等因素有关。
超声波处理一般应在冰浴上进行并作 短时间的多次处理。
菌
总菌数
数
对
数
对数期 稳定期 衰亡期 活菌数
值
0 适应期
培养时间
(1)适应期 又称延迟期,细菌的数目保持不变,甚至稍有减 少。分裂迟缓,代谢活跃。 适应期的长短与微生物的种类、菌龄、生长状态 与接种前后的环境条件有关。在生产实践中,为 了缩短适应期,常采用的措施有:选择生长繁殖 快的菌种,加大接种量,选择菌种活力旺盛时期 (对数期)接种,减小环境差。
电离辐射:包括X射线、r射线、α射线和β射线 等。
电离辐射的波长短、能量大,能使被照射的 物质分子发生电离作用产生游离基,游离基能与 细胞内的大分子化合物作用使之变性失活,导致 细胞变异或死亡。
一般低剂量的电离辐射(如500伦琴),可 以促进微生物的生长,或诱发变异,高剂量(如 10万伦琴)则可引起微生物的死亡。
恒浊连续培养
恒化连续培养
7.5 环境条件对微生物生长的影响
环境条件影响着微生物的生长繁殖和代谢。 环境条件的改变可以对微生物的生长产生促进、 抑制作用或导致微生物的死亡、变异等。环境条 件也直接影响着微生物代谢产物的改变。
反过来微生物可以适应环境或抵抗环境的改 变,对环境产生反作用。
影响微生物生长的环境条件主要有物理、化 学和生物因素,常包括:温度、水分、pH、 O2、Eh、辐射和化学药剂等。
以pH=7时的电极为0值,完全富氧的环境 Eh可达最高为+0.82伏,完全富氢的环境Eh 可达最低为-0.42伏。
Eh对微生物的影响是: 主要影响微生物细胞内各种酶的活性,同时
也影响细胞内的呼吸作用。 好氧性微生物细胞内的氧化酶系统要求有较
高的Eh值,低了则不能催化;厌氧性微生物细胞 内的一些脱氢酶系,只能在Eh值较低的环境中活 动。
7.2 微生物生长的测定
细胞数量的测定 细胞生物量的测定 (A) 细胞数量的测定 (1)直接测定法 (2)菌落计数法 (3)比浊法 (4)液体稀释培养计数法
在细胞数量测定的时候,样品往往先经处 理,如打碎、稀释、浓缩等。
液体稀释培养计数法适用于测定一个在混 杂的微生物类群中不占优势,但却具有特 殊生理功能的类群,如能分解纤维素、硝 化、硫化、自生固氮等。它须通过该生理 功能的表现来判断该微生物的存在和大概 数量。
t2 - t1 世代时间 G =
n t2:细菌数目为X1时的培养时间 t1:细菌数目为X2时的培养时间 例: 某菌正处于对数期,在60分钟时取样,测菌 数为100/ml,在159分钟时取样,测菌数为 10000/ml,求它的世代时间。
159 – 60
G=
3.3(lg10000 - lg100) = 99÷3.3(4 - 2) = 15 分钟
•1
0 0 0.20 5 1 0 3.3
•3
1 0 1.1 5 4 0 13
•4
1 0 1.7 5 4 1 17
纤维素分解菌数量 = 17×105个
(B)生物量的测定
• (1)细胞干重法 • (2)总氮量测定法 • (3)DNA含量测定法 • (4)代谢活性法
7.3 微生物纯培养的群体生长规律
微生物的生长曲线:以菌数的对数值或生长速度为 纵坐标,以培养时间为横坐标作图所得曲线。
因为微生物在生长过程中的代谢产物可以改 变环境中的pH值,所以在培养微生物时,培养基 不但要调节pH值,还要选择适合pH值的缓冲。 如磷酸盐缓冲液、碳酸盐缓冲液等。
(3)通气条件对微生物生长的影响
好氧性微生物,在培养时必须保证通 气条件良好。实验室中通常采用震荡培养 或摇瓶培养,发酵生产中多采用通入无菌 空气和搅拌等方法供氧。
化学药剂对微生物的影响主要表现为: 破坏细胞结构如:苯酚 干扰细胞的能量代谢如:重金属 干扰细胞的物质合成如:磺胺 优良的化学药剂应具备以下性质: 作用迅速,抑菌或杀菌范围广,较强
的穿透力,易与水混溶,不易受其它物 质干扰,不受光、热及其它气候条件的影 响,不对应用对象产生有害作用,经济、 安全、易生产运输等。
第七章 微生物的生长与控制
主要内容: 介绍微生物生长发育的规律及生长
繁殖条件的控制;微生物生长的测定方 法,同步培养和连续培养的方法。重点 细菌的典型生长曲线及其在生产中的应 用;同步培养和连续培养。
7.1 微生物的分离纯化方法
(1)稀释倒平皿法 (2)平皿划线法 (3)稀释涂布法 (4)选择培养基分离法 (5)单细胞挑取法 (6)利用环境条件控制法
厌氧性微生物,在培养时必须隔绝空 气,通常采取的措施有:用焦性没食子酸 吸收氧气、抽真空、加盖覆物以及密闭容 器等,或采用厌氧培养箱、发酵罐等。
(4)氧化还原电位(Eh)对微生物的 影响
它是表示环境中氧化剂和还原剂相对强弱 的一个物理量,是可以用伏特计来测量的电 位值。环境中氧分压越高、 pH值越低、氧化 性物质越多, Eh也ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ高;反之则Eh越低。
•
纤维素分解菌的最大或然数法
• 稀释度 10-3 10-4 10-5 10-6 10-7 10-8
• 试验管数 5 5 5 5 5 5
• 反应管数 5 5 5 4 1 0
•
五次重复测数统计表
• 数量指标 近似值 数量指标 近似值
• 100
10-1 10-2
100
10-1 10-2
•0
1 0 0.18 5 0 0 2.3
产物,开始形成芽胞,它是积累代谢产物的重要 阶段,适宜收获菌体。
(4)衰亡期
死亡菌数急剧增加,新增菌数较少, 活菌数构成的生长曲线开始下滑,总菌数 较稳定。此期的菌形态多产生畸形,大小 不一,生理特性也多出现混乱现象。这是 因为营养、代谢产物、环境等生存条件进 一步恶化造成的。
衰亡期适宜收获代谢产物和芽胞,也是 生产上选种和育种的好时期。
(5)水分和渗透压对微生物的影响
水是微生物必需的营养物质,但水能不能被 利用,还需看溶液中水的可给性。 水活度:指相同温度下,密闭容器中,溶液的蒸 气压比上纯水的蒸气压。
Ps Aw=
Pw 自然界中,微生物能生长的水活度范围在 0.7~0.99之间, 一般来说细菌在0.9~1.0 , 酵母 菌和霉菌在0.9~0.95之间。
二次生长
在培养液中同时存在两种均能为微生物 利用的主要营养物质时,微生物将首先利用 其中较易利用的营养物质开始生长,进入稳 定期后微生物经短暂的适应后将利用第二营 养物质再次开始新的对数期增长并进入稳定 期,从而表现为二阶段式的双峰生长曲线。
•活
•菌
•数
乳糖耗尽
葡萄糖耗尽 •
• 时间 •
大肠杆菌的二次生长曲线
(2)对数期 菌数对数增长,活力旺盛,个体形态和生理特性比 较稳定一致。细菌的代谢活性最强,繁殖一代需要 的世代时间最短,而且稳定。此期适宜接种和基本 代谢的研究。
细胞数目 20 21 22 23 24~2n
X2 = X1. 2n lgX2 = lgX1 +n lg2 繁殖代数 n = 3.3 (lgX2 - lgX1)