微生物的生长

应性有较大的差异。 大多数细菌、放线菌的最适pH值为7.0-8.0，适应范 围5.0-10.0，真菌的最适pH值多为3.0-6.0。 pH值的改变常造成微生物代谢途径的改变，并形成不
同的代谢产物。
微生物也可以通过自身的代谢活动改变环境的pH值， 因此控制发酵液的pH是控制生产的指标之一。常用方法： 加入缓冲物质、适时加无机酸碱或生理活性物质等。 应用pH的杀菌： 强酸、强碱具有很强的杀菌力，但无机酸碱对人和器皿的
腐蚀性强，故很少采用。乳酸、醋酸等有机酸对环境危害
小，可用作防腐剂。石灰常用于环境卫生的消毒。
（二）氧气
氧气对微生物生长的影响也较大。
不同的微生物对氧气的需求不同，根据微生物对氧气 的要求，可以将微生物分为五大类：
好氧微生物 厌氧微生物 兼性厌氧微生物 微好氧微生物 耐/忌氧微生物
三、生物因素对微生物生长的影响
最低、最适和最高生长温度（即温度三基点）。
1、微生物的生长温度范围 根据微生物对温度的要求和适应能力，可将其分为 嗜冷、嗜温和嗜热微生物三种类型：
微生物 类型
嗜冷 微生物 嗜温 微生物 嗜热 微生物 专性 兼性 最低(℃) 最适(℃) 最高(℃) -12 -5—0 5—15 10—20 15—20 25—30 生活环境
第四章 微生物的生长
第一节 微生物生长的测定
一、微生物的生长 二、微生物生长的测定方法
一、微生物的生长
微生物的生长是指微生物个体或群体细胞各组成成
分按比例、有规律地不可逆增加的过程。微生物的生长表
现在微生物个体的生长和群体生长2个水平。
单细胞微生物也有个体生长和细胞分裂繁殖这两个 过程。多细胞微生物的个体生长则反映在个体的细胞数目 和每个细胞内物质含量的增加。
抑菌作用，而极低浓度则没有作用或对微生物的生长有促
进作用。
化学药剂对微生物的作用取决于药剂浓度、作用时间
和微生物对药物的敏感性等。
研究表明化学药剂对微生物的作用主要表现为三方面：
（1）破坏细胞结构，如苯酚、乙醇。 （2）干扰细胞能量代谢，如重金属、CO和氰化物。 （3）干扰物质合成，如磺胺、氨基酸结构类似物。
（二）测定细胞或原生质总量的方法
（1）比浊法
是一种快速测定菌悬液中微生物细胞数量的方法。当 光线通过菌悬液时，由于菌体细胞不能透光，会造成透光
率下降。在一定的浓度范围内，微生物细胞浓度与菌悬液
的光密度（OD值）成正比，与透光度成反比。因此，可预
先测定菌液浓度与OD值之间的关系曲线，然后可据此查得
胞的生长会受到抑制。因此，可以借用干燥的方法来保存 食品和物品。
除缺水会直接影响微生物的生长外，当环境中渗透
压发生改变时，也可能导致细胞发生生理性缺水，使细胞
不能进行正常的生长代谢。因此，可用蜜饯或盐渍的方法 保存食品。
三、超声波
超声波是指振动频率超过2万Hz的声波。通过剧烈的
振动，使细胞破裂，引起细胞内含物外泄死亡。
也有从小到大的生长过程。
将少量的细菌纯培养物接种到恒定体积的液体 培养基后，定时取样测定培养基中的细胞数量，可
以发现细菌的群体生长具有一定的规律。
若以时间作横坐标，以活菌数的对数值作纵坐 标，可以绘制出一条类似于S型的曲线，称为细菌 的生长曲线。
lgN
缓慢期 对数期 稳定期 衰亡期
0
t
1、缓慢期（延迟期） 当细菌接种到新鲜的培养基后，细菌往往不
致死温度：
多数细菌、酵母菌、真菌和病毒的致死温度为55-60℃； 放线菌和真菌的孢子抗热性比其营养细胞强，在75-80℃
时，10分钟才会被杀死；
细菌的芽孢具有高度的耐热性，可以耐受100℃的高温； 极少数细菌，如嗜热脂肪芽孢杆菌在70℃下可以生长，芽 孢在121℃加热12分钟才会死亡。
高温可以导致微生物细胞死亡，因此，可以利用高温
比较一致。
lgN
缓慢期 对数期 稳定期 衰亡期
0
t
3、稳定期（平衡期）
在对数期以后，由于营养物质逐渐消耗，有害代谢
产物积累，pH值变化等，使细胞生活力下降，细胞的 群体的活菌数达到最高并保持一段时间的相对稳定。 特点：处于稳定器的菌体形态大小典型，生理生化反应 脂肪粒等，大多数芽孢菌在这个生长阶段形成芽孢。抗
（3）细胞的自动计数法 用电子细胞计数器来计数。电子计数是通过测 定一个小孔中液体的电阻来进行。
小孔仅能通过一个细胞，当细胞通过这个小孔
时，电阻明显增加，并作为一个脉冲记录在一个 电子标尺上。使一份已知体积含有待测细胞的液 体通过这个小孔，当每个细胞通过时就被计数了。
2、间接计数法 （1）平板菌落计数法
细胞较大的酵母菌、真菌孢子和血细胞则采用血球计数板。
利用直接计数法测定微生物细胞数量时，菌悬液浓度
不宜太低或太高（常大于106个/ml）。
（2）涂片计数法
将已知体积的待测样品，均匀的涂布在载玻片的已知面积内，经
固定染色后，在显微镜下选择若干个视野计算细胞数量。
每个视野可用镜台测微尺测量直径并计算面积，从而推算出单 位体积样品中所含的细胞数量。
干热灭菌
恒温干燥法 煮沸
巴斯德消毒法 间歇灭菌
湿热灭菌
高压蒸汽灭菌
超高温灭菌
二、水分和渗透压
微生物细胞的含水量一般为70-90%，孢子或芽孢的含 水量较低，只有60-70%。水分是微生物细胞代谢活动必
不可少的条件，如果外界环境过于干燥，将影响微生物的
正常代谢，甚至会造成细胞死亡。
当环境中缺水或大气相对湿度低于70%时，微生物细
度，微生物的生长就会受到抑制，但一般不会死亡。因此，
可以利用低温来保藏微生物或者保藏食物，常用的保藏温
度为4-8℃。 从最低生长温度到最适生长温度，随着温度 的上升，细胞的代谢活性增强，生长速率加快。
（2）最适生长温度对微生物的影响 最适生长温度是微生物生长速度最快的温度，但并
非微生物代谢的最适温度。
繁殖速率开始下降，而死亡率上升，当二者趋于平衡时，
相对稳定，细胞开始积累贮存物质，如肝糖、异染颗粒、
生素和某些酶类也在对数期和稳定期转换阶段产生。
lgN
缓慢期 对数期 稳定期 衰亡期
0
t
4、衰亡期 稳定期后如果继续培养，菌体就会出现变形、 自溶等现象，死亡率逐渐增加，活菌数迅速减少，
这一阶段称为衰亡期。
直接计 数法
细胞计数 法
涂片计数法 细胞的自动计数法 平板菌落计数法
生长的 测定方法
细胞生物 量的测定
间接计 数法
比浊法
干重法
最大概率数法
含氮量测定法
（一）、细胞计数法
1、直接计数法
（1）计数器测定法
快速简便，但不 能区别死活菌体， 测得的是总菌数。
镜检计数法适用于单细胞微生物数量的测定。测定 时需借助计数板和显微镜。 细胞较小的细菌可采用比得罗夫—霍瑟细菌计数板，
超声波的破碎效果与处理功率、频率、处理时间、微
生物类型和生理状态等因素有关。 在研究工作中，常用超声波来破碎细胞。但超声波处 理时会释放大量的热能，所以，必须在冰浴中进行，并作 短时间的多次处理。
(一)pH值
环境的pH值对微生物的生长有较大的影响。微生物
可在pH1-11的范围内生活，但不同的微生物对pH值的适
会立即繁殖，需要经过一定时间来调节自身的生理
机能，以适应新环境。因此，在曲线开始的一段时 间，细胞数量几乎不增加，生长速率趋近于零，曲 线平缓。 特点：这个时期的长短与菌种的遗传性、菌龄、接
种菌量、培养条件等因素有关。
lgN
缓慢期 对数期 稳定期 衰亡期
0
t
2、对数期（指数期）
细菌在完全适应新环境后，细胞开始转入旺盛
的数量即可来推算菌悬液中的活菌数。
N=每套平板的平均菌落数×稀释倍数÷取样体积数 优点：测定的是活菌数。 缺点：操作烦琐，时间长
（2）最大概率数法
将一定量的稀释液接种到新鲜合适的培养基 上以后不出现繁殖为止。再选择三个连续稀释度作
试管培养，根据出现生长的管数，查找已编好的
MPN（最大概率表），就可以计算出单位体积样品 中细胞的近似数。
测得的是活菌数，手 续繁杂，容易受影响
将待测液按10倍递增做一系列稀释，然后选
择其中某连续三个稀释度的菌液作涂布平板或倾
注平板，在一定的条件下培养，那么分散的每一
个细胞都将发育成一个菌落，再对平皿中菌落计
数就可以推算出原始样液中的活菌数。
该方法主要是依据在适当的稀释度下，每一个 微生物细胞可以繁殖成一个菌落，通过测定菌落
• 微生物极少单独存在，总是较多种群聚集 在一起，当微生物的不同种类或微生物与 其他生物出现在一个限定的空间内，他们 见互为环境，表现出复杂的关系： • （一）寄生 • （二）互生 • （三）共生
• （四）拮抗
二、化学消毒剂
不同的化学药剂对微生物生长的影响是不同的。大 多数化学药剂只有在高浓度时才起杀菌作用，低浓度仅为
二、掌握微生物生长规律对工业生 产的指导意义
（一）缩短缓慢期 （二）延长对数期
（三）控制稳定期
（四）推迟衰亡期
第三节 微生物生存环境条件
微生物生长是微生物自身的遗传特性和外界环境因 素共同作用的结果。在一定限度内，环境因子的变化，可
导致微生物的形态、生理或遗传特性的变化，但如果环境
当然，微生物也可在一定程度上通过自身的代谢活动来改 变环境条件，使之更适应其生存和发展。
因子的改变超过了一定限度，则会造成微生物细胞的死亡。
影响微生物生长的环境因素较多，概括起来有三大类， 包括物理、化学和生物因素。
温度
物理因素
水分和渗透压 辐射线 超声波
环境因素
化学因素
pH值 氧气和Eh
化学药剂
生物因素
一、温度
温度是微生物生长的重要环境条件之一，不同
微生物的生长繁殖都需要一定的温度范围，表现为
来灭菌。
3、高温灭菌的方法
焚烧 （耐热的金属和玻璃器皿、可燃烧的物品） （常用，140-160℃，2h；耐热的物品） （100℃，15min以上；不耐热的物品） （60-70℃，15-20min；食品、饮料等） （ 100 ℃，每次 2-3h ， 2-3 次；不耐高温的药 品，特殊培养基） （常用，0.2Mpa，121℃，20min；一般培养 基、水、纤维制品） （0.05MPa，110℃，20min；含糖培养基） （130—140℃，0.5—1s，液体的饮料等）
未知样品中菌的相对数量。 此法简单快速，但颜色不能太深，不能含有颗粒性杂质。
wk.baidu.com 2、干重法
取一定量的菌液，用离心或过滤的方法将菌体分离出 来，清洗后置于80~100℃烘箱中烘干至恒重或在60℃真空
干燥至恒重后称其重量。一般细菌干重约为湿重的
20%~25%。
适用于含菌量高但不含其他溶性杂质的样品。
3、总氮量测定法
生长，生长速率达到最大值，细胞呈几何级数（ 2n）
增加，进入对数期。 特点：对数期，培养条件相同时，不同菌种的代时 （即繁殖一代所需要的时间）是不相同的，相同菌 种的代时则是稳定的；培养条件不同时，同一菌种
的代时也是不同的。
此外，对数期的菌体整齐、代谢活跃、生长快、染
色均匀，群体中的细胞化学组成、形态、生理特征
蛋白质是细胞的主要组分，氮又是蛋白质的重要组分， 且氮的含量是相对稳定的，因此，可以借菌体含氮量来间
接表示菌体的含量。
适用于菌体浓度较高的样品，一般只适合研究工作。
第二节 细菌的生长曲线
一、单细胞微生物的生长曲线
二、掌握微生物生长规律对工 业生产的指导意义
一、单细胞微生物的生长曲线
细菌细胞虽小，但与其他生物细胞或个体一样，
生活于两极地区 海水及冷藏食品 土壤中、植物体内等环境 人及温血动物体内等环境 生活于堆肥、温泉、土壤 表层等高温环境中
室温
体温
10—20
10—20
25—30
37—40
40—45
40—45
专性
25—45
50—55
70—90
2、温度对微生物的作用 （1）最低生长温度对微生物的影响 最低生长温度是微生物生长的温度下限，低于此温
在实际工作中，单个微生物细胞太小，研究单个微生
物细胞的生长比较困难，并且也无意义。
所以，微生物的生长通常是指微生物的群体生长！！ 也就是说：微生物的生长过程包含了微生物的繁殖过程。
个体生长 群体生长 个体繁殖 群体生长
=
个体生长
+
个体繁殖
在实际工作中，测定微生物细胞生长的方法可以分为
两类。
计数器测定法
如：乳链球菌最适生长温度是34℃，细胞总量最高的 温度是25-30℃，而发酵速度最快温度则为40℃，乳酸产 量的最高温度是30℃。
（3）最高生长温度对微生物的影响 微生物在最高温度下仅有微弱生长，而当环境温度超
过微生物生长的最高温度后，将导致微生物细胞结构的不
可逆破坏，蛋白质、酶、核酸变性，最终将杀死微生物。 通常将能在10分钟内杀死微生物的温度称为致死温 度。