第六章+微生物的生长与控制1课件

Chap.6微生物的生长与控制§1.测定生长繁殖的方法§2.微生物的生长规律§3.影响微生物生长的主要因素§4.微生物培养法§5.有害微生物的控制Chap.6微生物的生长与控制§1.测定生长繁殖的方法1●生长的定义Growthisdefinedasanincreaseincellularconstituentsandmayresultinanincreaseinamicroorganism’ssize,populationnumber,orboth.

●微生物数量和重量的增加。●生长的定义2●微生物生长特点----平衡生长----生长与繁殖联系----用群体指标反映（研究）生长●微生物生长特点3一、测定生长繁殖的方法

（一）测生长量：适用一切微生物1．测体积2．称干重3．间接法：比浊法、生理指标法（N,C,P,DNA,ATP等）一、测定生长繁殖的方法（一）测生长量：1．4（二）计繁殖数1、直接法：●血球计数板法（常用）●Petroff-Hausser计数板●局限性（二）计繁殖数52、间接法：（活菌计数法）●平板计数法：菌落形成单位（CFU）2、间接法：（活菌计数法）6●最大可能数量法（MPN）供测样品通过稀释接种于液体选择培养基中,然后根据生长与否,通过统计学方法计算出微生物数量的一种计数方法。●最大可能数量法（MPN）7●膜过滤培养法●膜过滤培养法8

§2、微生物的生长规律一、个体生长与同步生长●个体水平研究：----超薄切片----显微摄影技术§2、微生物的生长规律一、个体生长与同步生长9----同步生长（培养）：细胞群体中每个个体处于同样的细胞生长、分裂周期状态。如何研究芽孢的个体发育？----同步生长（培养）：如何研究芽孢的个体发育？10●同步培养方法①诱导法：变换温度、光脉冲、营养供应②机械筛选法（Helmstetter-cummings的膜洗脱技术）●同步培养方法11

二、典型生长曲线描述单细胞微生物群体生长规律的曲线。二、典型生长曲12●绘制曲线条件1）分批培养2）细胞数目的对数为纵坐标●绘制曲线条件13●根据生长速率常数（R=n/t2-t1）划分：1）延滞期：生长速率常数为零，仅个体变化对策：----采用对数期种子(种子的活化）----增大接种量----采用营养丰富培养基第六章+微生物的生长与控制1课件14

指数期:生长速率最大

个体和群体生长特点：三个重要参数:n、R、G

指数期:生长速率最大15●影响指数期代时长短的因素1）菌种2）营养成分3）营养物浓度（生长限制因子存在与否）●影响指数期代时长短的因素16第六章+微生物的生长与控制1课件17指数期M的应用①作为代谢、生理研究的良好材料（生理特性较一致，细胞成分平衡发展，生长速率恒定）。②增殖噬菌体的最适宿主菌龄。③发酵生产中作为种子的最佳种龄。指数期M的应用18

3．稳定期（最高生长期）:R=01）菌体产量达最高；2）次生代谢产物合成

3）菌体生长产量常数：消耗单位营养物质获得的菌体产量。Y=（x―菌体干重，c―限制性营养物浓度）

3．稳定期（最高生长期）:R=01）菌体产量达最高19●同样可计算产物得率常数（转化率）●同样可计算产物得率常数（转化率）20原因：①营养物质耗尽②营养物比例失调（C/N不合适）③有害代谢物积累④pH氧化还原势等物化条件不适宜。第六章+微生物的生长与控制1课件21

4．衰亡期:R为负值个体死亡速度＞新生的速度，群体呈现负生长4．衰亡期:R为负值22

．

．

．

三、微生物的连续培养．

23连续生长:在反应器中不断地流加新鲜培养液,同时不断排出发酵液,使培养物达到动态平衡,微生物长期保持在指数期的平衡生长状态和衡定的生长速率上,该生长方式称之为连续生长。连续生长:24恒浊器（控制菌体密度）

菌体浓度↑，浊度↑，控制使流速↑；结果：菌体密度恒定；生长速率恒定(最快)恒化器（控制培养基流速）

限制性营养物浓度恒定，流速恒定；结果：生长速率恒定；恒浊器（控制菌体密度）25工作原理：培养液浊度与菌浓度成正比

限制性营养物与菌生长速度正比。控制方法：改变流速，使培养液浊度恒定流速恒定

流入培养基成分：各种营养成分都很充分

限制性营养物浓度低，其他成分充分。

容器内菌的生长速率：最大生长速率低于最大生长速率

恒浊器恒化器工作原理：培养液浊度与菌浓度成正比26●建议理解图表：●建议理解图表：27§3.影响微生物生长的主要因素

一、温度●最适生长温度嗜冷菌：-10～20℃中温菌：20～45℃嗜热菌：45～65℃极端嗜热菌：65℃超嗜热菌：80～113℃§3.影响微生物生长的主要因素

一、温度28●常见微生物培养温度肠杆菌科：37°C芽孢杆菌：30°C放线菌：28°C酵母菌：28°C土壤真菌：26-28°C●常见微生物培养温度29第六章+微生物的生长与控制1课件30二、氧气1）专性好氧菌只有在较高的氧浓度下才能生长的微生物。2）兼性厌氧菌以有氧生长为主，但也可在厌氧下生长的微生物。3）微好氧菌仅在较低氧分压下才能生长的微生物。二、氧气314）耐氧菌可在有氧下进行发酵产能的微生物。5）厌氧菌仅能在厌氧条件下生长、分子态氧对其有毒害作用的一类微生物。第六章+微生物的生长与控制1课件32●5类微生物的判断试验（半固体琼脂柱）●5类微生物的判断试验（半固体琼脂柱）33●厌氧菌的氧毒害机制----自由基理论：

生物体内存在着超氧阴离子等自由基，（,OH.,cl.,等)非常活泼，反应力极强，可对细胞内各种生物活性的大分子和细胞膜产生破坏作用，引起细胞的死亡。●厌氧菌的氧毒害机制34

----SOD（超氧化物歧化酶）学说

厌氧菌缺乏SOD，受超氧阴离子自由基（）毒害，引起生物高分子和膜破坏作用；

+2H+一切好氧/耐氧

SOD

H2O+O2

H2O2+O2

NADH2NAD（过氧化物酶）耐氧菌2H2O

（过氧化氢酶）----SOD（超氧化物歧化酶）学说厌35●5类微生物的氧化酶系类型产能SOD过氧化氢酶过氧化物酶好氧菌呼吸++++---兼性呼吸、++++---发酵微好氧呼吸++---耐氧发酵++---++厌氧发酵、--------无氧等●5类微生物的氧化酶系36三、pH多数真菌、酵母菌pH5-6、放线菌pH7-8。三、pH37发酵生产对pH的控制：发酵生产对pH的控制：38

●pH改变及控制：

1、培养基中性成分被M利用，一般随培养时间延长，变酸2、与培养基C/N比值有关，C/N高（真菌培养基），培养后pH↓；C/N低（部分细菌），培养后pH↑；3、发酵生产控制：酸碱中和；结合补料调节；改变通气量●pH改变及控制：

1、培养基中性成分被M利用，一般随39§3.微生物培养方法一、好气菌的培养1）实验室常用培养方法及用途----试管斜面（固）----琼脂平板（固）----摇瓶培养（液）§3.微生物培养方法402）生产常用培养方法及用途

固体发酵：曲法培养固体发酵罐2）生产常用培养方法及用途41液体发酵：浅盘培养深层液体通气培养（发酵罐）液体发酵：浅盘培养42二、厌氧菌的培养

1）厌氧罐二、厌氧菌的培养1）厌氧罐43GasPak产气袋工作原理H2+O2H2O

钯粒GasPak产气袋工作原理H2+O2442）厌氧手套箱2）厌氧手套箱45§5.有害微生物的控制一、概念灭菌：除去或杀灭所有的微生物。消毒：除去或杀灭病原微生物。防腐：抑制食品或生物制品霉腐微生物的生长。化疗：利用高选择毒力的化学物质抑制病原微生物的生长而达到治疗传染病的措施。§5.有害微生物的控制46二、高温灭菌种类及操作1.干热灭菌法：160℃，1.5h，烘箱；接种环火焰灼烧。2．湿热灭菌法：●常压法‑‑巴氏消毒法、煮沸消毒法、间歇灭菌法。●加压法‑‑常规加压灭菌法，连续加压灭菌法（连消法）。二、高温灭菌种类及操作47

●高温的不利影响梅拉特反应：高温下氨基化合物与糖类的羰基产生的褐变反应。●高温有害影响的防止1）特殊加热灭菌法：分消、低压灭菌、连消2）过滤除菌法●高温的不利影响48膜滤器膜滤器49三、化学杀菌剂、消毒剂和治疗剂最低抑菌浓度（MIC）：在一定的条件下，某化学药剂抑制特定微生物的最低浓度。半致死剂量（LD50）：在一定的条件下，某化学药剂杀死50%试验动物的剂量。三、化学杀菌剂、消毒剂和治疗剂50(二）常用消毒剂----植物体表：升汞、次氯酸钠、75%乙醇----空气：紫外、甲醛—KMnO4、过氧乙酸----物品，粪便：卤化物----环境：福尔马林、酚比较标准：酚系数(二）常用消毒剂51四、抗代谢药物●抗代谢药物

又称代谢拮抗物或代谢类似物。指一类在化学结构上与细胞内必要代谢物结构相似，并可干扰正常代谢活动的化学物质。四、抗代谢药物52●病原菌：二氢喋啶酰焦磷酸+PABA二氢碟酸合成酶二氢叶酸还原酶

二氢叶酸合成酶

四氢叶酸（COF,转移-碳基的重要辅酶）

●磺胺与病原菌生长因子（PABA）结构类似，可竞争性地与另一底物（二氢喋啶酰焦磷酸）结合，产生假二氢叶酸而无法合成四氢叶酸●抗药菌株●磺胺类药物：对氨基苯甲酸（PABA）类似物●病原菌：二氢喋啶酰焦磷酸+PABA二氢碟酸合成酶53●人类缺四氢叶酸合成有关酶类，必须在营养物中直接提供。因此，磺胺对人类无毒。●人类缺四氢叶酸合成有关酶类，必须在营养54建议读物建议读物55

（三）抗生素

微生物或其他生物生命活动中合成的次级代谢产物或人工合成衍生物，在很低的浓底时就能抑制或干扰它种生物生命活动，因而可作为优良化学治疗剂。

●抗菌谱：抗菌范围

●抗生素效价用生物学方法表示的抗生素活力，常用国际单位表示。（三）抗生素微56●效价的测定：扩散法琼脂扩散法：●效价的测定：扩散法57●纸片法●纸片法58●管碟法●管碟法59建议读物建议读物60Chap.6微生物的生长与控制§1.测定生长繁殖的方法§2.微生物的生长规律§3.影响微生物生长的主要因素§4.微生物培养法§5.有害微生物的控制Chap.6微生物的生长与控制§1.测定生长繁殖的方法61●生长的定义Growthisdefinedasanincreaseincellularconstituentsandmayresultinanincreaseinamicroorganism’ssize,populationnumber,orboth.

●微生物数量和重量的增加。●生长的定义62●微生物生长特点----平衡生长----生长与繁殖联系----用群体指标反映（研究）生长●微生物生长特点63一、测定生长繁殖的方法

（一）测生长量：适用一切微生物1．测体积2．称干重3．间接法：比浊法、生理指标法（N,C,P,DNA,ATP等）一、测定生长繁殖的方法（一）测生长量：1．64（二）计繁殖数1、直接法：●血球计数板法（常用）●Petroff-Hausser计数板●局限性（二）计繁殖数652、间接法：（活菌计数法）●平板计数法：菌落形成单位（CFU）2、间接法：（活菌计数法）66●最大可能数量法（MPN）供测样品通过稀释接种于液体选择培养基中,然后根据生长与否,通过统计学方法计算出微生物数量的一种计数方法。●最大可能数量法（MPN）67●膜过滤培养法●膜过滤培养法68

§2、微生物的生长规律一、个体生长与同步生长●个体水平研究：----超薄切片----显微摄影技术§2、微生物的生长规律一、个体生长与同步生长69----同步生长（培养）：细胞群体中每个个体处于同样的细胞生长、分裂周期状态。如何研究芽孢的个体发育？----同步生长（培养）：如何研究芽孢的个体发育？70●同步培养方法①诱导法：变换温度、光脉冲、营养供应②机械筛选法（Helmstetter-cummings的膜洗脱技术）●同步培养方法71

二、典型生长曲线描述单细胞微生物群体生长规律的曲线。二、典型生长曲72●绘制曲线条件1）分批培养2）细胞数目的对数为纵坐标●绘制曲线条件73●根据生长速率常数（R=n/t2-t1）划分：1）延滞期：生长速率常数为零，仅个体变化对策：----采用对数期种子(种子的活化）----增大接种量----采用营养丰富培养基第六章+微生物的生长与控制1课件74

指数期:生长速率最大

个体和群体生长特点：三个重要参数:n、R、G

指数期:生长速率最大75●影响指数期代时长短的因素1）菌种2）营养成分3）营养物浓度（生长限制因子存在与否）●影响指数期代时长短的因素76第六章+微生物的生长与控制1课件77指数期M的应用①作为代谢、生理研究的良好材料（生理特性较一致，细胞成分平衡发展，生长速率恒定）。②增殖噬菌体的最适宿主菌龄。③发酵生产中作为种子的最佳种龄。指数期M的应用78

3．稳定期（最高生长期）:R=01）菌体产量达最高；2）次生代谢产物合成

3）菌体生长产量常数：消耗单位营养物质获得的菌体产量。Y=（x―菌体干重，c―限制性营养物浓度）

3．稳定期（最高生长期）:R=01）菌体产量达最高79●同样可计算产物得率常数（转化率）●同样可计算产物得率常数（转化率）80原因：①营养物质耗尽②营养物比例失调（C/N不合适）③有害代谢物积累④pH氧化还原势等物化条件不适宜。第六章+微生物的生长与控制1课件81

4．衰亡期:R为负值个体死亡速度＞新生的速度，群体呈现负生长4．衰亡期:R为负值82

．

．

．

三、微生物的连续培养．

83连续生长:在反应器中不断地流加新鲜培养液,同时不断排出发酵液,使培养物达到动态平衡,微生物长期保持在指数期的平衡生长状态和衡定的生长速率上,该生长方式称之为连续生长。连续生长:84恒浊器（控制菌体密度）

菌体浓度↑，浊度↑，控制使流速↑；结果：菌体密度恒定；生长速率恒定(最快)恒化器（控制培养基流速）

限制性营养物浓度恒定，流速恒定；结果：生长速率恒定；恒浊器（控制菌体密度）85工作原理：培养液浊度与菌浓度成正比

限制性营养物与菌生长速度正比。控制方法：改变流速，使培养液浊度恒定流速恒定

流入培养基成分：各种营养成分都很充分

限制性营养物浓度低，其他成分充分。

容器内菌的生长速率：最大生长速率低于最大生长速率

恒浊器恒化器工作原理：培养液浊度与菌浓度成正比86●建议理解图表：●建议理解图表：87§3.影响微生物生长的主要因素

一、温度●最适生长温度嗜冷菌：-10～20℃中温菌：20～45℃嗜热菌：45～65℃极端嗜热菌：65℃超嗜热菌：80～113℃§3.影响微生物生长的主要因素

一、温度88●常见微生物培养温度肠杆菌科：37°C芽孢杆菌：30°C放线菌：28°C酵母菌：28°C土壤真菌：26-28°C●常见微生物培养温度89第六章+微生物的生长与控制1课件90二、氧气1）专性好氧菌只有在较高的氧浓度下才能生长的微生物。2）兼性厌氧菌以有氧生长为主，但也可在厌氧下生长的微生物。3）微好氧菌仅在较低氧分压下才能生长的微生物。二、氧气914）耐氧菌可在有氧下进行发酵产能的微生物。5）厌氧菌仅能在厌氧条件下生长、分子态氧对其有毒害作用的一类微生物。第六章+微生物的生长与控制1课件92●5类微生物的判断试验（半固体琼脂柱）●5类微生物的判断试验（半固体琼脂柱）93●厌氧菌的氧毒害机制----自由基理论：

生物体内存在着超氧阴离子等自由基，（,OH.,cl.,等)非常活泼，反应力极强，可对细胞内各种生物活性的大分子和细胞膜产生破坏作用，引起细胞的死亡。●厌氧菌的氧毒害机制94

----SOD（超氧化物歧化酶）学说

厌氧菌缺乏SOD，受超氧阴离子自由基（）毒害，引起生物高分子和膜破坏作用；

+2H+一切好氧/耐氧

SOD

H2O+O2

H2O2+O2

NADH2NAD（过氧化物酶）耐氧菌2H2O

（过氧化氢酶）----SOD（超氧化物歧化酶）学说厌95●5类微生物的氧化酶系类型产能SOD过氧化氢酶过氧化物酶好氧菌呼吸++++---兼性呼吸、++++---发酵微好氧呼吸++---耐氧发酵++---++厌氧发酵、--------无氧等●5类微生物的氧化酶系96三、pH多数真菌、酵母菌pH5-6、放线菌pH7-8。三、pH97发酵生产对pH的控制：发酵生产对pH的控制：98

●pH改变及控制：

1、培养基中性成分被M利用，一般随培养时间延长，变酸2、与培养基C/N比值有关，C/N高（真菌培养基），培养后pH↓；C/N低（部分细菌），培养后pH↑；3、发酵生产控制：酸碱中和；结合补料调节；改变通气量●pH改变及控制：

1、培养基中性成分被M利用，一般随99§3.微生物培养方法一、好气菌的培养1）实验室常用培养方法及用途----试管斜面（固）----琼脂平板（固）----摇瓶培养（液）§3.微生物培养方法1002）生产常用培养方法及用途

固体发酵：曲法培养固体发酵罐2）生产常用培养方法及用途101液体发酵：浅盘培养深层液体通气培养（发酵罐）液体发酵：浅盘培养102二、厌氧菌的培养

1）厌氧罐二、厌氧菌的培养1）厌氧罐103GasPak产气袋工作原理H2+O2H2O

钯粒GasPak产气袋工作原理H2+O21042）厌氧手套箱2）厌氧手套箱105§5.有害微生物的控制一、概念灭菌：除去或杀灭所有的微生物。消毒：除去或杀灭病原微生物。防腐：抑制食品或生物制品霉腐微生物的生长。化疗：利用高选择毒力的化学物质抑制病原微生物的生长而达到治疗传染病的措施。§5.有害微生物的控制106二、高温灭菌种类及操作1.干热灭菌法：160℃，1.5h，烘箱；接种环火焰灼烧。2．湿热灭菌法：●常压法‑‑巴氏消毒法、煮沸消毒法、间歇灭菌法。●加压法‑‑常规加压灭菌法，连续加压