微生物生长与生存

1、 二、研究微生物生长的方法二、研究微生物生长的方法 ( (一一) )分批培养法分批培养法 分批培养；是将一定量的微生物接种在一个封闭的、盛分批培养；是将一定量的微生物接种在一个封闭的、盛有一定体积液体培养基的容器内，保持一定的温度、有一定体积液体培养基的容器内，保持一定的温度、pHpH和溶和溶解氧量，微生物在其中生长繁殖，结果出现微生物的数量由解氧量，微生物在其中生长繁殖，结果出现微生物的数量由少变多，达到高峰后又由多变少，甚至死亡的变化规律。少变多，达到高峰后又由多变少，甚至死亡的变化规律。 细菌的生长曲线：将少量细菌接种到一种新鲜的、定量细菌的生长曲线：将少量细菌接种到一种新鲜的、定量的液

2、体培养基中进行分批培养，定时取样的液体培养基中进行分批培养，定时取样( (例如，每例如，每2h2h取样取样1 1次次) )计数。以细菌个数或细菌数的对数或细菌的干重为纵坐计数。以细菌个数或细菌数的对数或细菌的干重为纵坐标，以培养时间为横坐标，在坐标系上各点连接成一条曲线，标，以培养时间为横坐标，在坐标系上各点连接成一条曲线，即细菌的生长曲线。即细菌的生长曲线。 细菌的生长曲线反映微生物的数量由少变多，达到高峰细菌的生长曲线反映微生物的数量由少变多，达到高峰后又由多变少，到死亡的变化规律。后又由多变少，到死亡的变化规律。微生物生长曲线微生物生长曲线影响停滞期长短的因素影响停滞期长短的因素1).1

3、).菌龄菌龄: : 对数期对数期“种子种子”，停滞期较短；，停滞期较短； 静止期或衰亡期静止期或衰亡期“种子种子”, ,停滞期较长；停滞期较长；2).2).接种量接种量: : 接种量大，停滞期较短；接种量大，停滞期较短； 接种量小，停滞期较长。接种量小，停滞期较长。3).3).培养基成分培养基成分: : 培养基成分丰富的，停滞期较短；培养基成分丰富的，停滞期较短； 培养基成分与种子培养基一致培养基成分与种子培养基一致, ,停滞期较短。停滞期较短。4).4).培养条件培养条件: : 温度温度. .酸碱度酸碱度. .氧气等条件适合停滞期较短。氧气等条件适合停滞期较短。 5). 5).不同种类细菌的

4、停滞期长短不同。世代时间短的不同种类细菌的停滞期长短不同。世代时间短的细菌其停滞期也短。细菌其停滞期也短。 综上所述：接种量适中，群体菌龄处于对数期，综上所述：接种量适中，群体菌龄处于对数期，营养和环境条件均适宜，细菌的停滞期就短，世代时营养和环境条件均适宜，细菌的停滞期就短，世代时间短的细菌其停滞期也短。间短的细菌其停滞期也短。) 1 (0nttGx 细菌代时数的计算细菌代时数的计算式中：式中：n n为繁殖的代数；为繁殖的代数；N N0 0为对数期开始为对数期开始( (t t0 0 ) )时细菌数，时细菌数，CFU/mLCFU/mL；N Nx x为对数期后期为对数期后期( (t tx x)

5、)时的细菌数，时的细菌数，CFU/mLCFU/mL 代时代时G G 的计算的计算 要求某种细菌的代时（世代时间）要求某种细菌的代时（世代时间）G G，先要测定该种细菌原始，先要测定该种细菌原始的细菌数，假设的细菌数，假设t t0 0 时的原始细菌总数为时的原始细菌总数为10103 3CFU/mLCFU/mL，将它置于适当，将它置于适当的温度条件下培养的温度条件下培养10h10h后，再测得后，再测得t tx x=10h=10h的细菌总数为的细菌总数为10109 9 CFU/mLCFU/mL，用下式计算用下式计算G G 。 由计算得知：繁殖一代细菌需要由计算得知：繁殖一代细菌需要30min30mi

6、n的时间。的时间。 4. 4. 衰亡期衰亡期 继静止期之后，由于营养物被耗尽，细菌因缺乏营养而利用贮存物质继静止期之后，由于营养物被耗尽，细菌因缺乏营养而利用贮存物质进行内源呼吸，即自身溶解。细菌在代谢过程中产生有毒的代谢产物，抑进行内源呼吸，即自身溶解。细菌在代谢过程中产生有毒的代谢产物，抑制细菌生长繁殖。死亡率增加，活菌数减少，甚至死菌数大于新生菌数。制细菌生长繁殖。死亡率增加，活菌数减少，甚至死菌数大于新生菌数。此时，细菌群体进入衰亡期。此时，细菌群体进入衰亡期。 衰亡期的细菌少繁殖或不繁殖或自溶。活菌数在一个阶段以几何级数衰亡期的细菌少繁殖或不繁殖或自溶。活菌数在一个阶段以几何级数下降

7、，此时称为对数衰亡期。衰亡期的细菌常出现多形态，畸形或衰退型。下降，此时称为对数衰亡期。衰亡期的细菌常出现多形态，畸形或衰退型。有的细菌产生芽孢。有的细菌产生芽孢。 活性污泥中微生物的生长规律和纯菌种一致，生长曲线相似。活性污泥中微生物的生长规律和纯菌种一致，生长曲线相似。 时间活性污泥干重IIIIII图图5-4 5-4 微生物代谢速率与微生物代谢速率与F F/ /M M的关系的关系 微生物代谢速率微生物代谢速率与与F F/ /M M的关系的关系图图5-5 5-5 活性污泥的生长曲线及其应用活性污泥的生长曲线及其应用 活性污泥生长曲线四个时期；活性污泥生长曲线四个时期； 常规活性污泥法；常规活

8、性污泥法； 生物吸附法；生物吸附法； 高负荷活性污泥法；高负荷活性污泥法；分散曝气；分散曝气； 延时曝气延时曝气 测细胞干重测细胞干重测定细胞含测定细胞含N N量来确定细菌数量来确定细菌数测定测定DNADNA来计算细菌数来计算细菌数测定某种酶类来计算细菌数测定某种酶类来计算细菌数 v嗜冷菌：适宜范围嗜冷菌：适宜范围-5-5 3030，最适温度，最适温度5 5 1010。v嗜中温菌：适宜范围嗜中温菌：适宜范围5 5 5050，最适温度，最适温度2525 4040。v嗜热菌：适宜范围嗜热菌：适宜范围3030 8080，最适温度，最适温度5050 6060。v嗜超热菌：生长范围嗜超热菌：生长范围55

9、55 113113，最适温度，最适温度7070 105 105使蛋白质变性：酶蛋白变性使生化反应不能进行使蛋白质变性：酶蛋白变性使生化反应不能进行使关键细胞器被灭活：如细胞膜脂肪受热溶解使关键细胞器被灭活：如细胞膜脂肪受热溶解 使内含物外泄而灭活使内含物外泄而灭活灼烧：灼烧：在干燥箱中利用热空气灭菌在干燥箱中利用热空气灭菌间歇灭菌法：利用未加压的蒸汽反间歇灭菌法：利用未加压的蒸汽反 复蒸或水煮复蒸或水煮高压蒸汽灭菌法：高压蒸汽灭菌法：用热交换器快速升温至用热交换器快速升温至70 ，保，保持持15再速冷，以去除对热异常敏再速冷，以去除对热异常敏感的微生物群体的方法。感的微生物群体的方法。在水中煮

10、沸在水中煮沸15以上。如玻璃器皿、以上。如玻璃器皿、注射器。注射器。微生物与微生物与O O的关系的关系好氧微生物好氧微生物厌氧微生物厌氧微生物兼性微生物兼性微生物专性好氧微生物专性好氧微生物微量好氧微生物微量好氧微生物专性厌氧氧微生物专性厌氧氧微生物耐氧厌氧微生物耐氧厌氧微生物 好氧微生物所需要的氧气是溶解在水中的氧好氧微生物所需要的氧气是溶解在水中的氧气，即气，即DO。 溶解氧与大气压力及温度有关，温溶解氧与大气压力及温度有关，温度越高，溶解氧越低。好氧生物处理系统中，为度越高，溶解氧越低。好氧生物处理系统中，为了保证微生物的正常工作，必须为它们提供足够了保证微生物的正常工作，必须为它们提供

11、足够的溶解氧。的溶解氧。 工程上，通常采用鼓风曝气的形式向水中强制工程上，通常采用鼓风曝气的形式向水中强制充氧，对于生活污水厂，充氧，对于生活污水厂，BODBOD5 5200200300mg/L300mg/L。如果。如果曝气池的活性污泥浓度在曝气池的活性污泥浓度在200020003000mg/L3000mg/L时，溶解时，溶解氧必须保证在氧必须保证在2mg/L2mg/L以上。通常控制在以上。通常控制在3 34mg/L4mg/L。 当供氧不足时，也会造成污泥的丝状菌膨胀。当供氧不足时，也会造成污泥的丝状菌膨胀。TCGAAACTTGTCGAAACTTG紫 外 线正 常 D N AD N A 氢 链

12、 受 损 形成 胸 腺 嘧 啶 二 聚 体酶SHHg2+SH酶酶S2Hg+2（有活性）（无活性）抗生素抗生素广谱抗生素：金霉素、广谱抗生素：金霉素、氯霉素、土霉素等氯霉素、土霉素等狭谱抗生素狭谱抗生素青霉素：青霉素：G G+ +多粘菌素：多粘菌素：G G习题习题1.1.画图解释微生物生长曲线各个时期的特征。常规活性污画图解释微生物生长曲线各个时期的特征。常规活性污泥法应该利用那个时期的微生物？为什么？泥法应该利用那个时期的微生物？为什么？2.2.紫外线对于微生物有那些影响？人类应该怎样合理利用紫外线对于微生物有那些影响？人类应该怎样合理利用紫外线？紫外线？3.3.抗生素是如何抑制杀灭微生物的？抗生素是如何抑制杀灭微生物的？4.4.什么叫灭菌？高温灭菌有哪几种方法？高温是如何杀菌什么叫灭菌？高温灭菌有哪几种方法？高温是如何杀菌的？高温杀菌与哪些因素有关？的？高温杀菌与哪些因素有关？5.5.请解释温度、请解释温度、pHpH值与酶促反应速度的关系曲线呈钟罩形值与酶促反应速度的关系曲线呈钟罩形的原因？的原因？6.6.原生动物胞囊产生的原因及在污水处理中有何作用？原生动物胞囊产生的原因及在