北工大微生物学第5章

1、1会计学北工大微生物学第北工大微生物学第5章章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。生长：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。繁殖：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。在高等生物里这两个过程可以明显分开，但在低等特别是在单细胞的生物里，由于细胞小，这两个过程是紧密联系又很难划分的过程。q第一节第一节:微生物生长的测定方法微生物生长的测定方法细菌个体细胞一般太小，通常采用电子显微细菌个体细胞一般太小，通常采用电子显微镜观测，但无法观测到整个生长的动态过程镜观测，但无法观测到整个生长的动

2、态过程 真菌细胞相对体积较大，可采用显微镜观真菌细胞相对体积较大，可采用显微镜观测和记录活细胞的整个生长过程，如使用微分测和记录活细胞的整个生长过程，如使用微分干涉相差显微镜、相差显微镜和荧光显微镜干涉相差显微镜、相差显微镜和荧光显微镜等进行。等进行。一个微生物细胞合适的外界条件，吸收营养物质，进行代谢。如果同化作用的速度超过了异化作用个体的生长原生质的总量（重量、体积、大小）就不断增加如果各细胞组分是按恰当的比例增长时，则达到一定程度后就会发生繁殖，引起个体数目的增加。群体内各个个体的进一步生长群体的生长单位时间里微生物数量或生物量（Biomass）的变化微生物生长：微生物生长的测定：个体计

3、数群体重量测定群体生理指标测定评价培养条件、营养物质等对微生物生长的影响；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；一一. .微生物细胞量的测定微生物细胞量的测定1.干重法干重法将微生物菌体或离心得到的细胞沉淀物置将微生物菌体或离心得到的细胞沉淀物置100105的烘箱中干燥至水份去除，然后再称重。的烘箱中干燥至水份去除，然后再称重。2.2.细胞成分含量法细胞成分含量法( (氮量法氮量法-14%)-14%)如蛋白质、还原糖、总糖、核酸等含量的测定。如蛋白质、还原糖、总糖、核酸等含量的测定。因为每个细胞成分的含量是一定的，单位体积培养液因为每个细胞成分的含

4、量是一定的，单位体积培养液中微生物群体细胞数目越多，总的细胞成分的含量就中微生物群体细胞数目越多，总的细胞成分的含量就越多。越多。蛋白质总量蛋白质总量=含氮量含氮量6.25细胞总量细胞总量=蛋白质总量蛋白质总量65%00.511.522.500.20.40.60.81OD值活菌数（亿个/毫升）图示 假单胞菌OD值和活菌数的关系在一定范围内,小颗粒散射的光量与浓度成正比.光束穿过细胞悬液,通过的光量由于散射而减少,因而可以作为细胞密度测定,这种测定通常采用光电比色计或分光光度计进行.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。实验测量时应控

5、制在菌浓度与光密度成正比的线性范围内，否则不准确。二二. . 细胞数的测定细胞数的测定采用培养平板计数法要求操作熟练、准确，否则难以得到正确的结果：样品充分混匀；每支移液管及涂布棒只能接触一个稀释度的菌液；同一稀释度三个以上重复,取平均值；每个平板上的菌落数目合适，便于准确计数；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，然后将膜转到相应的培养基上进行培养，对形成的菌落进行统计。主要适用于只能进行液体培养的微生物，或采用液体鉴别培养基进行直接鉴定并计数的微生物。对未知样品进行十倍稀释，然后根据估算取三个连续的稀释度平行接种多支试管，对这些平行试管的微生物生长情况进

6、行统计，长菌的为阳性，未长菌的为阴性，然后根据数学统计计算出样品中的微生物数目。生理指标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。微生物生长测定方法比较微生物生长测定方法比较测定细胞数目测定细胞数目方法方法特点与应用特点与应用总细胞数总细胞数血球计数板法血球计数板法 较快速简便，但较费时较快速简便，但较费时薄膜过滤染色法薄膜过滤染色法快速简便，快速简便，适于含菌数很低的空气、水等中的总菌计数适于含菌数很低的空气、水等中的总菌计数活细胞数活细

7、胞数平皿菌落计数法平皿菌落计数法简易价廉，但花费时间较长，不能立刻知道结果简易价廉，但花费时间较长，不能立刻知道结果薄膜过滤平皿法薄膜过滤平皿法灵敏度高灵敏度高,不用于高密度培养物，不能立刻知道结果不用于高密度培养物，不能立刻知道结果测定物质量测定物质量比浊法比浊法 快速简便，敏感度低，适于不发酵液或液体中的快速快速简便，敏感度低，适于不发酵液或液体中的快速 总细胞数估计，但需事先标定总细胞数估计，但需事先标定细胞湿重法细胞湿重法较为简便，但含水量不定，准确度差较为简便，但含水量不定，准确度差细胞成分含量法细胞成分含量法如测定蛋白质、核酸、还原糖的含量等如测定蛋白质、核酸、还原糖的含量等细胞干

8、重法细胞干重法较为费时，易受颗粒杂质干扰，敏感度低较为费时，易受颗粒杂质干扰，敏感度低 微生物的生长表现在微生物的个体生长与群微生物的生长表现在微生物的个体生长与群体生长两个水平上。体生长两个水平上。 微生物个体生长微生物个体生长表现为个体质量和体积的增加。表现为个体质量和体积的增加。微生物群体生长微生物群体生长是以微生物细胞的数量或微生物是以微生物细胞的数量或微生物群体细胞物质量的增加作为生长的指标。群体细胞物质量的增加作为生长的指标。因而要了解微生物的生长规律，就要了解微生物因而要了解微生物的生长规律，就要了解微生物的个体生长和群体生长两个方面。的个体生长和群体生长两个方面。单细胞微生物个

9、体生长表现为细胞体积的增加单细胞微生物个体生长表现为细胞体积的增加 和细胞内物质含量的增加两个方面和细胞内物质含量的增加两个方面, , 当细胞生当细胞生长到一定时期，就分裂成为两个子细胞。长到一定时期，就分裂成为两个子细胞。多细胞微生物个体生长则反映在构成个体的细多细胞微生物个体生长则反映在构成个体的细胞数目增加和每个细胞个体生长两个方面。胞数目增加和每个细胞个体生长两个方面。 根据细胞是否在根据细胞是否在分裂发生之前就启动分裂发生之前就启动新一轮新一轮DNA复制而将复制而将细菌细胞生长分为快细菌细胞生长分为快速生长和慢速生长两速生长和慢速生长两种类型。种类型。个体的细胞个体的细胞为什么要研究

10、微生物群体生长为什么要研究微生物群体生长? ? 因为绝大多数微生物个体微小，个体质因为绝大多数微生物个体微小，个体质量和体积的变化不易观察，所以常是以微生量和体积的变化不易观察，所以常是以微生物的群体作为研究对象，以微生物群体细胞物的群体作为研究对象，以微生物群体细胞的数量或群体细胞物质量的增加作为生长的的数量或群体细胞物质量的增加作为生长的指标。指标。微生物的群体生长微生物的特点：个体微小肉眼看到或接触到的微生物是成千上万个单个的微生物组成的群体。微生物接种是群体接种微生物接种是群体接种,接种后的生长是微生物群体繁殖生长接种后的生长是微生物群体繁殖生长对细菌群体生长规律的了解是对其进行研究与

11、利用的基础生长曲线生长曲线(Growth Curve)： 细菌接种到定量的液体培养基中，定时取样测定细胞数量，以培养时间为横座标，以菌数为纵座标作图，得到的一条反映细菌在整个培养期间菌数变化规律的曲线。在微生物学中提到的“生长”，均指群体生长。生长曲线一条典型的生长曲线至少可以分为 迟缓期，对数期，稳定期和衰亡期迟缓期，对数期，稳定期和衰亡期等四个生长时期微生物生长曲线微生物生长曲线 浊度（光密度） 活菌计数 光密度 迟缓期 细菌停止生长 消亡期 无增长 对数增长期 稳定期 细菌分裂速率最高 活菌数减少 时间 单位体积活细胞数对数 浊度（光密度） 活菌计数 光密度 迟缓期 细菌停止生长 消亡期

12、 无增长 对数增长期 稳定期 细菌分裂速率最高 活菌数减少 时间 单位体积活细胞数对数 一一. 延滞期延滞期分裂迟缓、代谢活跃t 细胞形态变大或增长，例如巨大芽孢杆菌，在迟缓期末，细胞 的平均长度比刚接种时长6倍。一般来说处于迟缓期的细菌细胞 体积最大t 细胞内RNA，尤其是rRNA含量增高，合成代谢活跃，核糖体、 酶类和ATP的合成加快，易产生诱导酶。t 对外界不良条件反应敏感。细胞处于活跃生长中，只是分裂迟缓在此阶段后期，少数细胞开始分裂，曲线略有上升。迟缓期出现的原因：微生物接种到一个新的环境，暂时缺乏分解和催化有关底物的酶，或是缺乏充足的中间代谢产物等。为产生诱导酶或合成中间代谢产物，

13、就需要一段适应期.调整代谢迟缓期的长短与菌种的遗传性、菌龄以及移种前后所处的环境条件等因素有关，短的只需要几分钟，长的需数小时。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)适当扩大接种量延滞期延滞期特点特点 生长速率等于零生长速率等于零细胞合成新的成分细胞合成新的成分补充消耗的材料补充消耗的材料适应新的培养基或别的培养条件适应新的培养基或别的培养条件细胞形态变大或变长细胞形态变大或变长对外界不良环境敏感对外界不良环境敏感二二. 对数期对数期延滞期以后延滞期以后,紧

14、接着是一个生长速率达到高紧接着是一个生长速率达到高峰的时期峰的时期.特点特点 生长速率最快，细胞呈对数增长生长速率最快，细胞呈对数增长 生长速率恒定生长速率恒定 代谢旺盛，细胞成分平衡发展代谢旺盛，细胞成分平衡发展 群体的生理特性较一致群体的生理特性较一致影响对数期的因素影响对数期的因素菌种：菌种：不同菌种的代时差异极大不同菌种的代时差异极大营养成分：营养越丰富，代时越短营养成分：营养越丰富，代时越短营养物浓度：影响微生物的生长速率和总生长量营养物浓度：影响微生物的生长速率和总生长量培养温度：影响微生物的生长速率培养温度：影响微生物的生长速率对数期的实践意义对数期的实践意义是代谢、生理研究的良

15、好材料是代谢、生理研究的良好材料 是增殖噬菌体的最适宿主菌龄是增殖噬菌体的最适宿主菌龄 是发酵生产中用作是发酵生产中用作“种子种子”的最佳种龄的最佳种龄 G G+ +染色鉴定时采用此期微生物染色鉴定时采用此期微生物三三. 稳定期稳定期特点：特点： 活细胞总数维持不变，即新繁殖的细胞数与活细胞总数维持不变，即新繁殖的细胞数与衰亡的细胞数相等，菌体总数达到最高点。衰亡的细胞数相等，菌体总数达到最高点。细胞生长速率为零细胞生长速率为零细胞生理上处于衰老，代谢活力钝化，细胞细胞生理上处于衰老，代谢活力钝化，细胞成分合成缓慢，成分合成缓慢， G G+ +染色发生变化染色发生变化。为什么细胞总数不再增加？

16、为什么细胞总数不再增加？ 营养物质被消耗不能满足生长需要营养物质被消耗不能满足生长需要 代谢废物或有害物质积累到抑制生长水平代谢废物或有害物质积累到抑制生长水平 pH、氧化还原势等物化条件越来越不适、氧化还原势等物化条件越来越不适应应稳定期的实践意义稳定期的实践意义是是发酵生产中以菌体为终产品的最佳收获发酵生产中以菌体为终产品的最佳收获期；期； 某些代谢产物特别是次生代谢产物发生在某些代谢产物特别是次生代谢产物发生在此阶段，某些细菌的芽孢也发生在此阶段，此阶段，某些细菌的芽孢也发生在此阶段，故又称作代谢产物合成期；故又称作代谢产物合成期； 导致了连续培养原理的提出和工艺技术的导致了连续培养原理

17、的提出和工艺技术的改进。改进。四四. 衰亡期衰亡期特点：特点： 细胞以指数速率死亡，细胞以指数速率死亡， 有时细胞死亡速有时细胞死亡速率降低是由于抗性细胞的积累；率降低是由于抗性细胞的积累； 细胞变形退化，有的发生自溶，细胞变形退化，有的发生自溶，G G+ +染色发染色发生变化生变化。影响衰亡期的因素及实践意义影响衰亡期的因素及实践意义与菌种的遗传特性有关与菌种的遗传特性有关:有些细菌的培养经历所有的有些细菌的培养经历所有的各个生长时期，几天以后死亡各个生长时期，几天以后死亡,有些细菌培养几个月乃有些细菌培养几个月乃至几年以后仍然有一些活的细胞；至几年以后仍然有一些活的细胞；与是否产芽孢有关：

18、产芽孢的细菌更易于幸存下来；与是否产芽孢有关：产芽孢的细菌更易于幸存下来；与营养物质和有毒物质有关：补充营养和能源，以及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。长细菌培养物的存活时间。第三节第三节 影响微生物生长的因素影响微生物生长的因素天然环境特点：天然环境特点：天然环境比人工条件常常要更复杂和更天然环境比人工条件常常要更复杂和更动态。动态。天然环境中微生物生长特点：天然环境中微生物生长特点：在自然环境中，微生物常在自然环境中，微生物常常合成一些人工条件下生长时所不产生的

19、结构，如细菌常合成一些人工条件下生长时所不产生的结构，如细菌粘掖层。因为微生物细胞能够感受自然环境中发现的各粘掖层。因为微生物细胞能够感受自然环境中发现的各种化合物，其直接反应就是合成一些有用的结构和酶以种化合物，其直接反应就是合成一些有用的结构和酶以便在特定的环境中生存生长。大量研究揭示，自然环境便在特定的环境中生存生长。大量研究揭示，自然环境条件下的细菌能够生长在复杂的群落中，表现出生长在条件下的细菌能够生长在复杂的群落中，表现出生长在试管中的纯培养微生物所不曾发生的某些现象。试管中的纯培养微生物所不曾发生的某些现象。 一一. .营养物浓度营养物浓度LiebigLiebig 最低浓度定律：

20、即微生物总生物量由环境中满最低浓度定律：即微生物总生物量由环境中满足于微生物生长所需营养物质的最低浓度所决定。当足于微生物生长所需营养物质的最低浓度所决定。当环境中某种营养物质被消耗饴尽或至一定浓度以下时环境中某种营养物质被消耗饴尽或至一定浓度以下时，可使微生物的生长停止，即使此时培养基中没有任，可使微生物的生长停止，即使此时培养基中没有任何毒性物质存在，而且其他营养物质仍很丰富，当添何毒性物质存在，而且其他营养物质仍很丰富，当添加少量这种营养物质时则微生物的生长可以重新开始加少量这种营养物质时则微生物的生长可以重新开始有报道指出，一些微生物即使丧失了利用标准培有报道指出，一些微生物即使丧失了

21、利用标准培养技术在简易实验室培养基上生长的能力，也仍然能养技术在简易实验室培养基上生长的能力，也仍然能够在疾病侵染过程中起重要作用。够在疾病侵染过程中起重要作用。 Shelford 耐受定律：当环境因子低于或高于某一个耐受定律：当环境因子低于或高于某一个微生物不能生存或生长的阈值时，就成为生长限制因微生物不能生存或生长的阈值时，就成为生长限制因子，而与营养物质的供给无关。子，而与营养物质的供给无关。二二. 温温 度度最高温度 最低温度 最适温度 二、二、温度温度-10-100度微生物的三种类型微生物的三种类型( (温度）温度）低温的应用低温的应用? ?高温的应用高温的应用? ? 1 1、低温对

22、微生物具有抑制或杀死作用，故常用低温保、低温对微生物具有抑制或杀死作用，故常用低温保藏食品。藏食品。 2 2、处于低温状态的微生物，代谢活动降低，生长繁殖、处于低温状态的微生物，代谢活动降低，生长繁殖停滞，但仍维持存活状态，一旦遇到适合的生活环境就停滞，但仍维持存活状态，一旦遇到适合的生活环境就可生长繁殖。因此，常用低温保存微生物菌种。可生长繁殖。因此，常用低温保存微生物菌种。高温可引起微生物蛋白质和核酸不可逆的变性，产生高温可引起微生物蛋白质和核酸不可逆的变性，产生致死作用，故广泛用于消毒灭菌。致死作用，故广泛用于消毒灭菌。温度对微生物的影响具体表现在那些方面？温度对微生物的影响具体表现在那

23、些方面？ 高温灭菌方法高温灭菌方法? ?1 1、干热灭菌、干热灭菌 （1)1)焚烧灭菌法（焚烧灭菌法（incinerationincineration）：用火焰焚烧。）：用火焰焚烧。 （2)2)烘箱热空气法：常用烘箱烘箱热空气法：常用烘箱160160处理处理2 2小时以上。小时以上。2 2、湿热灭菌、湿热灭菌（1)1)水煮沸法：水煮沸水煮沸法：水煮沸100100，1515分钟以上。分钟以上。 （2)2)高压蒸汽锅法（高压蒸汽锅法（autoclavingautoclaving）：高压锅（）：高压锅（0.1013MPa0.1013MPa或或1.051.05/cm/cm2 2 或或1515磅磅/ /

24、英寸英寸2 2 ）121121处理处理15153030分钟分钟 。 （3)3)间歇灭菌法间歇灭菌法(tyndallization) : 100(tyndallization) : 100处理处理15-3015-30分钟，再置于分钟，再置于28283737下，如此反复三次。下，如此反复三次。 （4)4)巴斯德消毒法（巴斯德消毒法（pasteurization)pasteurization)：71.671.6处理处理1515分钟或分钟或62.962.9处理处理3030分钟。分钟。 高压蒸汽锅法是实验室及生产中最常用的灭菌方高压蒸汽锅法是实验室及生产中最常用的灭菌方法。使用高压锅时，要注意完全排除锅

25、内的冷空气，法。使用高压锅时，要注意完全排除锅内的冷空气，使之充满饱和蒸汽，否则会因蒸汽中混有空气而比相使之充满饱和蒸汽，否则会因蒸汽中混有空气而比相应纯蒸汽的温度降低，影响灭菌效果。应纯蒸汽的温度降低，影响灭菌效果。高压锅如何使用？高压锅如何使用？温度为什么对微生物有影响三、水三、水分分嗜高渗微生物嗜高渗微生物：只能在高渗溶液中生长的微生物。：只能在高渗溶液中生长的微生物。耐高渗微生物耐高渗微生物：能够忍耐高渗环境，并在高渗环境中：能够忍耐高渗环境，并在高渗环境中生长离开了高渗环境仍然能够生长的生长离开了高渗环境仍然能够生长的微生物。微生物。好氧微生物好氧微生物兼性好氧微生物兼性好氧微生物耐

26、氧厌氧微生物耐氧厌氧微生物厌氧微生物厌氧微生物微好氧微生物微好氧微生物 根据微生物与氧的关系分为：根据微生物与氧的关系分为： 1 1、好氧微生物：需要氧才能生长的微生物，包含专、好氧微生物：需要氧才能生长的微生物，包含专性好氧微生物和微好氧微生物。性好氧微生物和微好氧微生物。 2 2、兼性好氧微生物、兼性好氧微生物: :在有氧或无氧条件下均可生长的在有氧或无氧条件下均可生长的微生物。微生物。 3 3、厌氧微生物：可分为耐氧厌氧微生物和严格厌氧、厌氧微生物：可分为耐氧厌氧微生物和严格厌氧微生物，前者尽管不需要氧，但可耐受氧，并在氧存微生物，前者尽管不需要氧，但可耐受氧，并在氧存在下仍能生长，而后

27、者指对氧敏感，有氧时即被杀死在下仍能生长，而后者指对氧敏感，有氧时即被杀死的微生物。的微生物。氧毒害厌氧菌的机制：氧毒害厌氧菌的机制：超氧阴离子是活性氧的形式之一，带奇数电子，负超氧阴离子是活性氧的形式之一，带奇数电子，负电荷。它即有分子性质，也有离子性质，反应力极强，性质极不稳定。在电荷。它即有分子性质，也有离子性质，反应力极强，性质极不稳定。在体内可破坏各种重要生物高分子和膜，也可形成其他活性氧化物。在体内体内可破坏各种重要生物高分子和膜，也可形成其他活性氧化物。在体内，超氧阴离子自由基可以自由酶促，超氧阴离子自由基可以自由酶促(如黄嘌呤氧化酶如黄嘌呤氧化酶)或非酶促方式形成。或非酶促方式

28、形成。O2+eO2(O2). -生物体的针对措施：超氧化物歧化酶生物体的针对措施：超氧化物歧化酶(superoxidedismutase-SOD)是是其中之一。其中之一。好氧、耐氧微生物的超氧化物歧化酶将超氧阴离子转化为毒性稍低的好氧、耐氧微生物的超氧化物歧化酶将超氧阴离子转化为毒性稍低的过氧化氢，过氧化氢酶再将过氧化氢转化为无毒的水。厌氧微生物因过氧化氢，过氧化氢酶再将过氧化氢转化为无毒的水。厌氧微生物因为没有超氧化物歧化酶，超氧阴离子自由基可造成其损害。为没有超氧化物歧化酶，超氧阴离子自由基可造成其损害。四、氧气四、氧气2O2.-+2HSOD好氧、耐氧微生物好氧、耐氧微生物H2O2+O2过

29、氧化氢酶过氧化氢酶过氧化物酶过氧化物酶好氧菌好氧菌H2O+O22H2ONADH2NAD耐氧菌耐氧菌实验证明，大实验证明，大肠杆菌的超氧肠杆菌的超氧化物歧化酶突化物歧化酶突变，就变成变，就变成“严格厌氧菌严格厌氧菌”五五pH pH pHpH影响微生物的生长。每种微生物都有最适影响微生物的生长。每种微生物都有最适pHpH和一和一定的定的pHpH范围。范围。 1 1、大多数细菌最适、大多数细菌最适pHpH为为6.56.57.57.5。 2 2、放线菌最适、放线菌最适pHpH为为7.57.58 8。 3 3、酵母、霉菌最适、酵母、霉菌最适pHpH为为5 56 6五、五、pHpH影响微生物生长机制：影响

30、微生物生长机制：（1）pH影响生活环境中营养物质的可给态和有毒物影响生活环境中营养物质的可给态和有毒物质的毒性；质的毒性；（2）pH影响菌体细胞膜的带电荷性质、膜的稳定性影响菌体细胞膜的带电荷性质、膜的稳定性及膜对物质的吸收能力；及膜对物质的吸收能力；（3）一定范围的介质）一定范围的介质pH还可造成菌体表面蛋白变性还可造成菌体表面蛋白变性或水解。或水解。(4)影响代谢过程中酶的活性影响代谢过程中酶的活性.微生物微生物最低最低pH最适最适pH最高最高pH圆褐固氮菌圆褐固氮菌4.57.47.69.0大豆根瘤菌大豆根瘤菌4.26.87.011.4亚硝酸细菌亚硝酸细菌7.07.88.69.4氧化硫硫杆

31、菌氧化硫硫杆菌1.02.02.84.06.0嗜酸乳酸杆菌嗜酸乳酸杆菌4.04.65.86.66.8放线菌放线菌5.07.08.010.0酵母菌酵母菌3.05.06.08.0黑曲霉黑曲霉1.55.06.09.0多种微生物生长的最低、最适与最高多种微生物生长的最低、最适与最高pH值值(一一)嗜中性微生物嗜中性微生物生长的生长的pH范围是范围是pH5.8.0，最适生长，最适生长pH近中性近中性（pH7.0）。大多数细菌属于嗜中性微生物。）。大多数细菌属于嗜中性微生物。（二）嗜酸性微生物（二）嗜酸性微生物最适生长最适生长pH在在5.5以下生长的微生物称之为嗜酸以下生长的微生物称之为嗜酸性微生物。性微生

32、物。（三）嗜碱性微生物（三）嗜碱性微生物生长的生长的pH范围是范围是pH7.011.5，最适生长，最适生长pH在在8.0以上。以上。八 . 辐 射 （一）紫外线（一）紫外线 紫外辐射能作用于核酸，引起致死突变。紫外线穿透紫外辐射能作用于核酸，引起致死突变。紫外线穿透能力很差，不能穿过玻璃、衣物、纸张等，但能够在能力很差，不能穿过玻璃、衣物、纸张等，但能够在空气中传播，可用作物体表面或室内空气的灭菌。经空气中传播，可用作物体表面或室内空气的灭菌。经紫外辐射处理后，受损伤的微生物细胞若再暴露于可紫外辐射处理后，受损伤的微生物细胞若再暴露于可见光中，一部分可恢复正常，这称为光复活现象。见光中，一部分

33、可恢复正常，这称为光复活现象。紫外辐射对核酸的影响紫外辐射对核酸的影响紫外线常作用于核酸形成胸腺嘧啶二聚体。紫外线常作用于核酸形成胸腺嘧啶二聚体。（二）电离辐射（二）电离辐射 X X射线、射线、射线、射线、射线和射线和 射线均为电离辐射射线均为电离辐射。电离辐射的杀菌作用主要是间接地通过射线本身引。电离辐射的杀菌作用主要是间接地通过射线本身引起环境中水分子和细胞中水分子在吸收能量后导致电起环境中水分子和细胞中水分子在吸收能量后导致电离所产生的自由基起作用，如离所产生的自由基起作用，如H H2 20 0- -、OH.OH.、OHOH- -等，上述等，上述离子常与液体内存在的氧分子作用，产生一些具

34、强氧离子常与液体内存在的氧分子作用，产生一些具强氧化性的过氧化物，如化性的过氧化物，如H H2 2O O2 2与与HOHO2 2等等使细胞内某些重要的使细胞内某些重要的蛋白质和酶发生变化，如使酶蛋白的蛋白质和酶发生变化，如使酶蛋白的-SH-SH基氧化，从而基氧化，从而使细胞受到损伤或死亡。使细胞受到损伤或死亡。九. 化学药物十. 生物因素根据控制作用的效果分类根据控制作用的效果分类1.灭菌（灭菌（sterilization）:凡是能够杀死或消除材料或凡是能够杀死或消除材料或物体上全部微生物的方法；物体上全部微生物的方法；2.消毒消毒(disinfection):能够杀死、消除或降低材料或能够杀

35、死、消除或降低材料或物体上的病原微生物，使之不致引起疾病的方法；物体上的病原微生物，使之不致引起疾病的方法；3.防腐防腐(antisepsis):能够防止或抑制微生物生长，但能够防止或抑制微生物生长，但不能杀死微生物群体的方法。不能杀死微生物群体的方法。4.化疗化疗:化学治疗剂进行疾病治疗化学治疗剂进行疾病治疗.(抗生素抗生素.磺胺类磺胺类)5.无菌无菌:没有生命力的微生物存在没有生命力的微生物存在.第五节. 控制微生物生长的方法控制微生物生长的方法一、物理方法一、物理方法(一一).温度温度1.高温的灭菌高温的灭菌 作用(1)(1)、高温的灭菌原理、高温的灭菌原理为了表示各种微生物耐热性的大小

36、为了表示各种微生物耐热性的大小, ,在食品工业中在食品工业中, ,常用以下的数值作为比较的标准常用以下的数值作为比较的标准热死时间热死时间 热死温度热死温度D D值值利用一定温度进行加热利用一定温度进行加热, ,活菌数减少一个对数周期活菌数减少一个对数周期所需要的时间所需要的时间Z Z值值-在在热死时间热死时间 曲线中,时间降低一个对数周期所需要升高的温度一个对数周期所需要升高的温度F F值值-在一定的基质中在一定的基质中,温度为温度为121.1度度,加热杀死一定数量微生物所需的时间加热杀死一定数量微生物所需的时间利用温度进行灭菌.消毒和抑菌,是常用简便的方法湿热灭菌是利湿热灭菌是利用热蒸汽灭

37、菌。用热蒸汽灭菌。湿热灭菌湿热灭菌在相同温度下，在相同温度下，湿热的效力比干湿热的效力比干热灭菌好。热灭菌好。为什么？为什么？ 热蒸汽对细胞成分的破坏作用更强热蒸汽对细胞成分的破坏作用更强热蒸汽比热空气穿透力强热蒸汽比热空气穿透力强蒸汽潜热大，当气体转变为液体时可放出大量热量，故可迅蒸汽潜热大，当气体转变为液体时可放出大量热量，故可迅速提高灭菌物体的温度。速提高灭菌物体的温度。v煮沸消毒：水，煮沸消毒：水，1000C处理处理15min以上。以上。v高压蒸汽灭菌高压蒸汽灭菌(autoclave):应用最广泛的灭菌方法。将待灭菌应用最广泛的灭菌方法。将待灭菌的微生物放置在有少量水的加压蒸汽灭菌锅内

38、。将锅内的水加热煮的微生物放置在有少量水的加压蒸汽灭菌锅内。将锅内的水加热煮沸，并将其中的空气彻底驱尽后将锅封闭。再持续加热就会使锅内沸，并将其中的空气彻底驱尽后将锅封闭。再持续加热就会使锅内的蒸汽压逐渐上升，从而使温度达的蒸汽压逐渐上升，从而使温度达1000C以上。以上。为达到良好的灭菌效果，一般要求温度应达到为达到良好的灭菌效果，一般要求温度应达到1210C（压力为（压力为1kg/cm2或或15磅磅/平方英寸）平方英寸）,时间维持时间维持1520分钟，也可采取较低温分钟，也可采取较低温度（度（1150C,压力为压力为0.7kg/cm2或或10磅磅/平方英寸）维持平方英寸）维持35分钟的方法

39、。分钟的方法。使用于一切微生物学实验，医疗结构或发酵工厂中对培养基等多种使用于一切微生物学实验，医疗结构或发酵工厂中对培养基等多种器材、物料的灭菌。器材、物料的灭菌。湿热灭菌湿热灭菌煮沸消毒、高压蒸汽灭菌、间歇加热灭菌、巴氏消毒煮沸消毒、高压蒸汽灭菌、间歇加热灭菌、巴氏消毒该法不是利用高压来杀死微生物，而是利用提高压力使该法不是利用高压来杀死微生物，而是利用提高压力使水的沸点升高，以提高水蒸汽的温度，更加有效地杀灭水的沸点升高，以提高水蒸汽的温度，更加有效地杀灭微生物。微生物。v巴氏消毒法巴氏消毒法(pasteurization):低温消毒法，一般在低温消毒法，一般在630C,30min或或7

40、20C,15min。用于牛奶，啤酒，果酒，。用于牛奶，啤酒，果酒，酱油等不能进行高温灭菌的液体。酱油等不能进行高温灭菌的液体。可杀死其中的病原菌如结核杆菌、伤寒杆菌等，同时又可杀死其中的病原菌如结核杆菌、伤寒杆菌等，同时又不不损害营养与风味。损害营养与风味。v间隙灭菌法：用流通蒸汽反复多次处理的灭菌法。间隙灭菌法：用流通蒸汽反复多次处理的灭菌法。3.低温抑菌作用低温抑菌作用低温是通过降低酶反应速度使微生物生长受到抑制，但不能低温是通过降低酶反应速度使微生物生长受到抑制，但不能杀死微生物。杀死微生物。1冷藏法冷藏法可以将新鲜食物放置在可以将新鲜食物放置在5保存（通常冰箱冷藏室的温度），保存（通常

41、冰箱冷藏室的温度），防止腐败。然而贮藏只能维持几天，因为低温条件下有些耐冷防止腐败。然而贮藏只能维持几天，因为低温条件下有些耐冷微生物仍能够缓慢生长，最终造成食品腐败。微生物仍能够缓慢生长，最终造成食品腐败。2冷冻法冷冻法家庭或食品工业中采用家庭或食品工业中采用-10至至-20左右的冷冻温度，使食品冷左右的冷冻温度，使食品冷冻成固态加以保存，在此条件下，微生物基本上不再生长，因冻成固态加以保存，在此条件下，微生物基本上不再生长，因而可以比冷藏法更长时间地保存食品。而可以比冷藏法更长时间地保存食品。（二）（二）.辐射辐射有四种类型的辐射作用有四种类型的辐射作用:紫外光、电离辐射、某种条件下的强紫

42、外光、电离辐射、某种条件下的强可见光、微波等，可用作控制微生物的生长和保存食品。可见光、微波等，可用作控制微生物的生长和保存食品。1.紫外光紫外光 200300nm范围的紫外光杀菌作用最好。范围的紫外光杀菌作用最好。 杀菌作用机制：使蛋白质（约杀菌作用机制：使蛋白质（约280nm）和核酸（约）和核酸（约260nm）吸）吸收变性失活；也可产生有毒的光化学产物收变性失活；也可产生有毒的光化学产物-自由基，结合到自由基，结合到DNA、RNA和蛋白质分子上，干扰细胞的代谢过程。和蛋白质分子上，干扰细胞的代谢过程。 紫外光穿透能力很差，不能穿过玻璃、衣物、纸张或大多数其紫外光穿透能力很差，不能穿过玻璃、

43、衣物、纸张或大多数其他物体，但能够在空气中传播，因而常用于消毒而不是灭菌。他物体，但能够在空气中传播，因而常用于消毒而不是灭菌。 主要用作物体表面或室内空气的杀菌。也有采用特殊的紫外光主要用作物体表面或室内空气的杀菌。也有采用特殊的紫外光辐射装置替代加热或漂白粉处理方法消毒像饮用水等液体。辐射装置替代加热或漂白粉处理方法消毒像饮用水等液体。2.电离辐射电离辐射 主要使用主要使用X射线和射线和射线。当射线。当X射线或射线或射线撞击分子射线撞击分子时，形成离子和自由基分子，故可称电离辐射。电离辐时，形成离子和自由基分子，故可称电离辐射。电离辐射产生射产生H2O2，使蛋白质发生变化，细胞受到损伤或死

44、使蛋白质发生变化，细胞受到损伤或死亡。亡。 电离辐射主要用于其他方法所不能解决的塑料制品、电离辐射主要用于其他方法所不能解决的塑料制品、医疗设备、药品和食品的灭菌。医疗设备、药品和食品的灭菌。3.强可见光强可见光400700nm波长范围的强可见光也具有直接的杀菌波长范围的强可见光也具有直接的杀菌效应，它们能够氧化细菌细胞内的光敏感分子，如核效应，它们能够氧化细菌细胞内的光敏感分子，如核黄素和卟啉环（构成氧化酶的成分）。黄素和卟啉环（构成氧化酶的成分）。实验室应注意避免将细菌培养物暴露于强光下。此外实验室应注意避免将细菌培养物暴露于强光下。此外，曙红和四甲基蓝能够吸收强可见光使蛋白质和核酸，曙红

45、和四甲基蓝能够吸收强可见光使蛋白质和核酸氧化，因此常将两者结合用作灭活病毒和细菌。氧化，因此常将两者结合用作灭活病毒和细菌。4.微波微波微波是一种红外线。微波并不直接影响微生物微波是一种红外线。微波并不直接影响微生物,但可但可通过被辐照物体产热而杀死微生物。然而由于微波加通过被辐照物体产热而杀死微生物。然而由于微波加热食品通常存在不均匀问题热食品通常存在不均匀问题,微生物逃逸微波加热现象微生物逃逸微波加热现象常会发生。常会发生。(三三).过滤除菌过滤除菌控制液体中微生物的群体可以通过将微生物从液体中控制液体中微生物的群体可以通过将微生物从液体中移走而不是杀死的方法来实现。移走而不是杀死的方法来

46、实现。（a）注射式微孔滤器）注射式微孔滤器（b）小型过滤装置）小型过滤装置（c）层流生物安全柜）层流生物安全柜图图616常用膜滤器常用膜滤器（四）.超声波化学控制方法主要是指利用各种化学药剂控制微化学控制方法主要是指利用各种化学药剂控制微生物生长的方法。生物生长的方法。抗微生物的化学试剂抗微生物的化学试剂物理状态不同：物理状态不同：液态的、气态的和固态的液态的、气态的和固态的杀菌效果和对人体或动物体影响不同：杀菌效果和对人体或动物体影响不同：消毒剂、防腐剂、化学治疗剂消毒剂、防腐剂、化学治疗剂二、化学方法二、化学方法（一）消毒剂和防腐剂（一）消毒剂和防腐剂消毒剂消毒剂是指那些可抑制或杀灭微生物

47、，但对人体是指那些可抑制或杀灭微生物，但对人体也可能产生有害作用的化学试剂。主要用于抑制或杀也可能产生有害作用的化学试剂。主要用于抑制或杀灭物体表面、器械、排泄物和周围环境中的微生物。灭物体表面、器械、排泄物和周围环境中的微生物。防腐剂防腐剂是指那些可以抑制微生物生长，但对人体是指那些可以抑制微生物生长，但对人体或动物体的毒性较低的化学试剂。可用于机体表面，或动物体的毒性较低的化学试剂。可用于机体表面，如皮肤、粘膜、伤口等处防止感染，也有的用于食品如皮肤、粘膜、伤口等处防止感染，也有的用于食品、饮料、药品的防腐作用。、饮料、药品的防腐作用。但现时消毒剂和防腐剂之间的界限已不很严格，但现时消毒剂

48、和防腐剂之间的界限已不很严格，如高浓度的石碳酸（如高浓度的石碳酸（3%-5%3%-5%）用于器皿表面消毒，而）用于器皿表面消毒，而低浓度的石碳酸（低浓度的石碳酸（0.5%0.5%）则用于生物制品的防腐剂。）则用于生物制品的防腐剂。 理想的化学消毒剂和防腐剂应当是作用快、效力理想的化学消毒剂和防腐剂应当是作用快、效力高但对组织损伤小，穿透性强但腐蚀小，配制方便且稳高但对组织损伤小，穿透性强但腐蚀小，配制方便且稳定，价格低廉易生产，并且无怪味。定，价格低廉易生产，并且无怪味。2. 常用消毒剂的种类及用途(二二)化学治疗剂化学治疗剂化学治疗剂化学治疗剂是指那些能够特异性地作用于某些是指那些能够特异性

49、地作用于某些微生物并具有选择性的化学药剂，它们与非特异性的微生物并具有选择性的化学药剂，它们与非特异性的化学药剂相比对人体几乎没有什么毒性或毒性很小，化学药剂相比对人体几乎没有什么毒性或毒性很小，可用作治疗微生物引起的疾病。可用作治疗微生物引起的疾病。1 1、抗代谢药物、抗代谢药物是指一类在化学结构上与细胞内必要代谢物的结构相是指一类在化学结构上与细胞内必要代谢物的结构相似，并可干扰正常代谢活动的化学物质。似，并可干扰正常代谢活动的化学物质。最常用的是磺胺类药物。磺胺与叶酸合成前体对氨基最常用的是磺胺类药物。磺胺与叶酸合成前体对氨基苯甲酸（苯甲酸（PABA）的结构类似。叶酸是辅酶，在氨基）的结

50、构类似。叶酸是辅酶，在氨基酸、维生素、核酸和蛋白质合成中起重要作用，很多酸、维生素、核酸和蛋白质合成中起重要作用，很多细菌需要自己合成叶酸才能生长。细菌需要自己合成叶酸才能生长。为什么磺胺对人体细胞无毒性？为什么磺胺对人体细胞无毒性？ 因为人缺乏从对氨基苯甲酸合成叶酸的相关酶因为人缺乏从对氨基苯甲酸合成叶酸的相关酶二氢蝶酸合成酶、二氢叶酸合成酶和二氢叶酸还原二氢蝶酸合成酶、二氢叶酸合成酶和二氢叶酸还原酶，故不能用外界提供的对氨基苯甲酸自行合成叶酶，故不能用外界提供的对氨基苯甲酸自行合成叶酸，而必须直接利用营养物中的叶酸做为生长因子酸，而必须直接利用营养物中的叶酸做为生长因子。2、抗生素、抗生素

51、抗生素（抗生素（antibiotics）英文一词由两个希腊词所组成：）英文一词由两个希腊词所组成：anti意为意为“对抗对抗”，bios意为意为“生命生命”，合在一起，合在一起，antibiotics就是可以杀灭生命体的意思，即抗生素是就是可以杀灭生命体的意思，即抗生素是用来杀灭微生物的一类物质。用来杀灭微生物的一类物质。定义：定义：抗生素是一类由微生物或其它生物生命活动过抗生素是一类由微生物或其它生物生命活动过程中合成的次生代谢产物或其人工衍生物，它们在很程中合成的次生代谢产物或其人工衍生物，它们在很低浓度时就能抑制或干扰它种生物（包括病原菌、病低浓度时就能抑制或干扰它种生物（包括病原菌、病

52、毒、癌细胞等）的生命活动，因而可用作优良的化学毒、癌细胞等）的生命活动，因而可用作优良的化学治疗剂。治疗剂。抗生素最初是由英国科学家弗来明抗生素最初是由英国科学家弗来明（A.Fleming）在）在20年代末期偶然发现年代末期偶然发现的，的，40年代初才作为化学治疗剂生产问年代初才作为化学治疗剂生产问世。世。青霉素抑制藤黄微球菌的生长青霉素抑制藤黄微球菌的生长 抗生素的抗菌谱：抗生素的抗菌谱：抗生素的作用对象的范围。通常将对抗生素的作用对象的范围。通常将对多种类群的细菌有作用的抗生素称为多种类群的细菌有作用的抗生素称为广谱抗生素广谱抗生素，如四，如四环素和土霉素既对环素和土霉素既对G又对又对G细

53、菌有作用；而只对少细菌有作用；而只对少数几种细菌有作用的抗生素则称为数几种细菌有作用的抗生素则称为狭谱抗生素狭谱抗生素，如青霉，如青霉素只对素只对G菌有效。菌有效。抗生素的效价单位：抗生素的效价单位：就是指微量抗生素有效成分多就是指微量抗生素有效成分多少的一种计量单位。少的一种计量单位。有的是以抗生素的相当生物活性单位的重量作为单有的是以抗生素的相当生物活性单位的重量作为单位，如位，如1g=1单位单位(U)，链霉素盐酸盐就是以此来表示，链霉素盐酸盐就是以此来表示的；的；有的则是以纯抗生素的活性单位相当的实际重量为有的则是以纯抗生素的活性单位相当的实际重量为1单位而加以折算的，如青霉素单位最初是以能在单位而加以折算的，如青霉素单位最初是以能在50ml肉汤培养基内完全抑制金黄色葡萄球菌的最小青霉素肉汤培养基内完全抑制金黄色葡萄球菌的最小青霉素的量作为一个单位，以后青霉素纯化后确定这一量相的量作为一个单位，以后青霉素纯化后确定这一量相当于青霉素钠盐当于青霉素钠盐0.5988g，因而定，因而定0.5988g青霉