环境工程微生物学微生物的生长与繁殖

环境工程微生物学微生物的生长与繁殖第1页，共113页，2023年，2月20日，星期一第一节

微生物的分离和纯培养第二节

微生物的生长繁殖第三节

微生物生长的环境因子第2页，共113页，2023年，2月20日，星期一微生物的分离和纯培养无菌技术用固体培养基分离纯培养用液体培养基分离纯培养单细胞(单孢子)分离选择培养分离二元培养物微生物的保藏技术

第3页，共113页，2023年，2月20日，星期一无菌技术

在分离、转接及培养纯培养物时防止其被其他微生物污染的技术被称为无菌技术(aseptictechnique)，它是保证微生物学研究正常进行的关键。第4页，共113页，2023年，2月20日，星期一微生物培养的常用器具及其灭菌试管、玻璃烧瓶、平皿(culturedish，petridish)等是最为常用的培养微生物的器具，在使用前必须先行灭菌，使容器中不含任何生物。培养微生物的营养物质[称为培养基(culturemedium)]可以加到器皿中后一起灭菌，也可在单独灭菌后加到无菌的器具中。第5页，共113页，2023年，2月20日，星期一最常用的灭菌方法是高压蒸汽灭菌，它可以杀灭所有的生物，包括最耐热的某些微生物的休眠体，同时可以基本保持培养基的营养成分不被破坏。玻璃器皿多采用高温干热灭菌。第6页，共113页，2023年，2月20日，星期一为了防止杂菌，特别是空气中的杂菌污染，试管及玻璃烧瓶都需采用适宜的塞子塞口，通常采用棉花塞，金属、塑料及硅胶帽，空气可通过，而微生物不能通过。平皿是由正反两平面板互扣而成，这种器具是专为防止空气中微生物的污染而设计的。第7页，共113页，2023年，2月20日，星期一接种操作用接种环或接种针分离微生物，或在无菌条件下把微生物由一个培养器皿转接到另一个培养容器进行培养。微生物实验的所有操作均应在无菌条件下进行。第8页，共113页，2023年，2月20日，星期一用固体培养基分离纯培养菌落或菌苔大多数细菌、酵母菌，以及许多真菌和单细胞藻类能在固体培养基上形成孤立的菌落，采用适宜的平板分离法很容易得到纯培养。第9页，共113页，2023年，2月20日，星期一平板，即培养平板(cultureplate)的简称，是指熔化的固体培养基倒入无菌平皿，冷却凝固后，盛有固体培养基的平皿。第10页，共113页，2023年，2月20日，星期一固体培养基(用琼脂或其他凝胶物质固化的培养基)，可使每个孤立的活微生物体生长、繁殖形成菌落，形成的菌落便于移植。最常用的分离、培养微生物的固体培养基是琼脂固体培养基平板。Koch建立的平板分离微生物纯培养的技术简便易行，100多年来一直是各种菌种分离的最常用手段。第11页，共113页，2023年，2月20日，星期一稀释倒平板法(pourplatemethod)

涂布平板法(spreadplatemethod) 平板划线分离法(streakplatemethod)稀释摇管法(dilutionshakeculturemethod)第12页，共113页，2023年，2月20日，星期一稀释倒平板法

取样---系列稀释---混菌---培养---单菌落(可能是由一个细菌细胞繁殖形成的)---挑取单菌落，或重复操作---纯培养。涂布平板法无菌平皿---无菌平板---稀释样品悬液---涂布---培养---单菌落第13页，共113页，2023年，2月20日，星期一第14页，共113页，2023年，2月20日，星期一平板划线分离法

待分离材料---平行划线、扇形划线或其他形式的连续划线(微生物细胞数量将随着划线次数的增加而减少，并逐步分散开来)---培养---单菌落。第15页，共113页，2023年，2月20日，星期一第16页，共113页，2023年，2月20日，星期一第17页，共113页，2023年，2月20日，星期一稀释摇管法

对氧气敏感的厌氧性微生物，采用稀释摇管培养法进行分离。将一系列盛无菌琼脂培养基的试管加热使琼脂熔化后，冷却并保持在50℃左右，用这些试管进行梯度稀释待分离材料，试管均匀，冷凝，倾注一层灭菌液体石蜡和固体石蜡的混合物，将培养基和空气隔开。培养后，菌落形成在琼脂柱的中间，挑取和移植单菌落。第18页，共113页，2023年，2月20日，星期一第19页，共113页，2023年，2月20日，星期一用液体培养基分离纯培养

接种物在液体培养基中依序稀释，以达高度稀释的效果，使一支试管中分配不到一个微生物。如果稀释后的多数试管中没有微生物生长，则有微生物生长的试管得到的培养物可能就是纯培养物。第20页，共113页，2023年，2月20日，星期一单细胞(单孢子)分离

采取显微分离法从混杂群体中直接分离单个细胞或单个个体进行培养以获得纯培养，称为单细胞(单孢子)分离法。难度大用途第21页，共113页，2023年，2月20日，星期一选择培养分离通过选择培养进行微生物纯培养分离的技术称为选择培养分离。可利用选择培养基进行直接分离或富集培养。第22页，共113页，2023年，2月20日，星期一利用选择培养基进行直接分离主要根据待分离微生物的特点选择不同的培养条件，得到纯培养物。富集培养主要是指利用不同微生物间生命活动特点的不同，制定特定的环境条件，使仅适应于该条件的微生物旺盛生长，从而使其在群落中的数量大大增加，人们能够更容易地从自然界中分离到所需的特定微生物。富集条件：营养、温度、pH、紫外线、高压、光照、氧气第23页，共113页，2023年，2月20日，星期一二元培养物

只有一种微生物的培养物称为纯培养物，含有二种以上微生物的培养物称为混合培养物，而如果培养物中只含有二种微生物，而且是有意识地保持二者之间的特定关系的培养物称为二元培养物。例如二元培养物是保存病毒的最有效途径。第24页，共113页，2023年，2月20日，星期一微生物的保藏技术传代培养保藏冷冻保藏干燥保藏法第25页，共113页，2023年，2月20日，星期一菌种保藏就是根据菌种特性及保藏目的的不同，给微生物菌株以特定的条件，使其存活而得以延续。保藏技术的要求(不死亡，不会被其他微生物污染，不会因发生变异而丢失重要的生物学性状)菌种或培养物保藏的重要性第26页，共113页，2023年，2月20日，星期一菌种保藏机构：中国微生物菌种保藏委员会(CCCCM)，中国典型培养物保藏中心(CCTCC)美国典型菌种保藏中心(ATCC)世界菌种保藏联合会(WFGC)。第27页，共113页，2023年，2月20日，星期一传代培养保藏常用的有琼脂斜面、半固体琼脂柱及液体培养等。选择适宜培养基，定期移种。传代培养十分繁琐，容易污染，特别是会由于菌株的自发突变而导致菌种衰退，使菌株的形态、生理特性、代谢物的产量等发生变化。第28页，共113页，2023年，2月20日，星期一冷冻保藏使微生物处于冷冻状态，代谢作用停止以达到保藏的目的。微生物细胞对低温敏感，可用速冻、快速升温和添加各种保护剂等手段。液氮保藏或-70℃低温保藏。用普通冰箱冷冻保存菌种的效果往往远低于低温冰箱，应注意经常检查保藏物的存活情况，随时转种。第29页，共113页，2023年，2月20日，星期一干燥保藏法深度干燥是微生物保藏技术中另一项经常采用的手段。沙土管保存和冷冻真空干燥保藏是最常用的二项微生物干燥保藏技术。第30页，共113页，2023年，2月20日，星期一沙土管保存

主要适用于产孢子的微生物，如芽孢杆菌、放线菌等。

将菌种接种培养，长出大量的孢子，洗下孢子制备孢子悬液，加入无菌的沙土试管中，减压干燥，抽干水分，最后用石蜡、胶塞等封闭管口，置冰箱保存。第31页，共113页，2023年，2月20日，星期一冷冻真空干燥保藏将加有保护剂的细胞样品预先冷冻，经真空冰的升华作用除去水分。达到干燥的样品可在真空或惰性气体的密闭环境中置低温保存，从而使微生物处于干燥、缺氧及低温的状态，生命活动处于休眠，可以达到长期保藏的目的。第32页，共113页，2023年，2月20日，星期一第二节微生物的生长繁殖

微生物生长繁殖细菌的个体生长细菌的群体生长繁殖真菌的生长繁殖微生物生长的测定计数法重量法生理指标法第33页，共113页，2023年，2月20日，星期一微生物生长繁殖

微生物生长是细胞物质有规律地、不可逆增加，导致细胞体积扩大的生物学过程，这是个体生长的定义。繁殖是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。在一定时间和条件下细胞数量的增加，这是微生物群体生长的定义。第34页，共113页，2023年，2月20日，星期一细菌的个体生长细菌的个体生长包括细胞结构的复制与再生、细胞的分裂与控制：染色体DNA的复制和分离细胞壁扩增细菌的分裂第35页，共113页，2023年，2月20日，星期一第36页，共113页，2023年，2月20日，星期一细菌的群体生长繁殖分批培养:微生物在化学成分一定的培养基中进行的培养。生长曲线:在细菌分批培养中，定时取样测定单位体积里的细胞数，以培养时间为横坐标，以单位体积中的细胞数为纵坐标，可以作出一条反映细菌在整个培养期间菌数变化规律的曲线，这种曲线称为生长曲线(growthcurve)。第37页，共113页，2023年，2月20日，星期一一条典型的生长曲线至少可以分为迟缓期、对数期、稳定期和衰亡期等四个生长时期。第38页，共113页，2023年，2月20日，星期一延滞生长期(lagphase)也称迟缓期。当细菌进入新的环境后，并不立即繁殖，而是需要一定时间的调整和适应。在初始阶段，细菌数量(或菌体重量)几乎不增加，甚至稍有减少。一段时间后，菌体细胞物质开始增加，细胞体积增大；细胞代谢机能活化，大量合成诱导酶、辅酶以及其他产物；核糖体合成加快，RNA含量升高。接着，细胞开始分裂。第39页，共113页，2023年，2月20日，星期一延滞生长期的长短与菌种特性、菌龄、接种量以及移接前后的环境条件有关。缩短延滞生长期的主要措施是：接种适当菌龄的菌种；配制接近种子培养基的发酵培养基等。第40页，共113页，2023年，2月20日，星期一对数生长期(logphase)又称指数期(exponentialphase)。经过延滞生长期后的细菌，细胞分裂速率加快，个体数量以几何级数增长(21，22，23，24…2n)。细菌个体数量与时间的关系服从对数规律，被称为对数生长期。第41页，共113页，2023年，2月20日，星期一对数生长期细菌的特征是：个体生长繁殖迅速、代时最短；细胞生理活性强、代谢活动旺盛。细菌菌体大小、个体形态、化学组成和生理特性等相对一致。第42页，共113页，2023年，2月20日，星期一稳定生长期(stationaryphase)又称最高生长期。经过对数生长期，营养物质被大量消耗，比例失调，代谢产物开始积累，营养液pH发生变化，致使生长条件恶化，环境条件逐渐不适宜于细菌生长，细菌增殖速率逐渐下降，死亡速率上升。当增殖速率与死亡速率基本持平时，培养液中活菌数保持相对稳定，这一时期称为稳定生长期。第43页，共113页，2023年，2月20日，星期一在稳定生长期，细菌净增长速率为零，但细胞并未停止分裂；此时细菌个体增加数与死亡数相等。当培养液中的营养物质消耗殆尽后，细菌开始消耗细胞内的贮藏物质，同时菌体死亡后裂解，释放出的营养物质，也作为其他细菌的养料，称之为内源代谢(endogenousmetabolism)。稳定生长期细菌的特征细菌总数达到最高；细胞活性逐渐下降，内含物如肝糖粒、脂肪粒、PHB等开始积累；芽孢细菌开始形成芽孢。第44页，共113页，2023年，2月20日，星期一衰亡生长期(declinephase)在稳定生长期后，营养物质殆尽，代谢产物积累，细菌增殖逐渐停止，死亡率不断增加细胞死亡数超过新增数，总的活菌数明显下降，细胞进入衰亡期。在某一时段，活菌数呈几何级数下降，称为“对数死亡期”。第45页，共113页，2023年，2月20日，星期一.

第46页，共113页，2023年，2月20日，星期一.

第47页，共113页，2023年，2月20日，星期一连续培养(continouscultureofmicroorganisms)是在分批培养的对数生长期时，一方面以一定速度源源不断地输入营养物质，同时以相同速度移去培养物(菌体和代谢产物)，可以延长对数生长期一种培养方法。＊解除分批培养中由于营养物质消耗和产物积累而导致在微生物生长停止。第48页，共113页，2023年，2月20日，星期一真菌的生长繁殖与单细胞微生物不同，丝状微生物(放线菌、霉菌等)的生长曲线一般不出现典型的对数生长期。在分批培养中，若以菌丝体干重作为衡量生长的指标，霉菌的生长过程大致可分为停滞生长期、迅速生长期和衰亡生长期三个阶段第49页，共113页，2023年，2月20日，星期一茄病镰刀霉（Fusariumsolani）的生长曲线第50页，共113页，2023年，2月20日，星期一停滞生长期在新的环境中，霉菌的孢子或菌丝同样有一个适应过程，表现为生长处于停滞状态。其原因有：霉菌的孢子尚未萌发，处于停滞状态；菌丝虽然略有生长，但难以测定。第51页，共113页，2023年，2月20日，星期一迅速生长期此阶段霉菌的菌丝体干重迅速增加。在该时期，霉菌代谢旺盛，呼吸作用强，菌丝尖端迅速伸长，培养基中的养分被迅速利用，一些可能的次生代谢产物（如酸类）开始出现。菌丝体干重的立方根与时间之间呈直线关系。由于繁殖不以几何级数倍增，因而没有对数生长期。第52页，共113页，2023年，2月20日，星期一衰亡生长期霉菌生长进入衰亡生长期后，菌丝生长速度减缓、菌丝体干重下降。由于养料的消耗和有害代谢产物（如氨和有机酸等）的积累，霉菌生长速率减缓并最终停止生长。大多数次级代谢产物(如抗生素)在该时期合成。第53页，共113页，2023年，2月20日，星期一微生物生长的测定计数法此法通常用来测定样品中所含细菌、孢子、酵母菌等单细胞微生物的数量。计数法又分为直接计数和间接计数两类。第54页，共113页，2023年，2月20日，星期一直接计数

这类方法是利用特定的细菌计数板或血细胞计数板，在显微镜下计算一定容积里样品中微生物的数量。此法的缺点不能区分死菌与活菌。

每毫升原液所含细菌数

＝每小格平均细菌数×4000×l000×稀释倍数

第55页，共113页，2023年，2月20日，星期一第56页，共113页，2023年，2月20日，星期一第57页，共113页，2023年，2月20日，星期一DirectMicroscopicCount第58页，共113页，2023年，2月20日，星期一第59页，共113页，2023年，2月20日，星期一间接计数

此法又称活菌计数法，其原理是每个活细菌在适宜的培养基和良好的生长条件下可以通过生长形成菌落。

每毫升原菌液活菌数＝

同稀释度菌落平均数×稀释倍数第60页，共113页，2023年，2月20日，星期一PlateCounts:Performserialdilutionsofasample第61页，共113页，2023年，2月20日，星期一InoculatePetriplatesfromserialdilutions第62页，共113页，2023年，2月20日，星期一Afterincubation,countcoloniesonplatesthathave25-250colonies(CFUs)第63页，共113页，2023年，2月20日，星期一PourplatePourplate第64页，共113页，2023年，2月20日，星期一重量法

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。微生物湿重微生物干重浊度法蛋白质总量

DNA含量

第65页，共113页，2023年，2月20日，星期一Turbidity第66页，共113页，2023年，2月20日，星期一蛋白质总量蛋白质总量＝含氮量×6.25

细胞总量＝蛋白质总量÷(50%～80%(或65%))≈蛋白质总量×1.54DNA含量

核酸DNA是微生物的重要遗传物质，每个细菌的DNA含量相当恒定，平均为8.4×10-5ng.第67页，共113页，2023年，2月20日，星期一生理指标法生理指标包括微生物的呼吸强度、耗氧量、酶活性、生物热等。根据微生物在生长过程中伴随出现的这些指标，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。第68页，共113页，2023年，2月20日，星期一微生物生长的环境因子(自学)一、温度 1、微生物生长的温度范围温度是微生物生长的重要环境因子之一。微生物生长的温度范围很广，在-5~85℃范围内均有微生物生长，少数嗜热微生物的生长温度可达100℃以上。第69页，共113页，2023年，2月20日，星期一根据不同微生物生长的温度可将其分为三大类:低温型（psychrophiles）中温型（mesophiles）高温型（thermophiles）绝大多数微生物的生长温度属中温型。第70页，共113页，2023年，2月20日，星期一微生物对温度的适应范围微生物类型生长温度（℃）主要分布处所最低最适最高低温型专性嗜冷-125-1515-20两极地区兼性嗜冷-5~010~2025-30海水及食品冷藏箱中温型10-2025~4040~50哺乳动物生活的环境高温型嗜

热3045~6070堆肥和沼气发酵池等极端嗜热3070~90100以上温泉和洋底火山口第71页，共113页，2023年，2月20日，星期一第72页，共113页，2023年，2月20日，星期一微生物在其最低生长温度下酶的活性降低，微生物代谢活动减弱，处于休眠状态，但仍然维持生命。故常在4℃~-85℃左右冰箱中保存菌种。第73页，共113页，2023年，2月20日，星期一高温可以杀死微生物，这是因为高温使菌体内含有的蛋白质凝固，酶变性失活，代谢停滞而死亡的缘故。能在10min内杀死某种微生物的最高温界限称为致死温度（lethaltemperature）。不同微生物的致死温度有差异，大多数细菌、病毒、酵母菌和丝状真菌营养体的致死温度为50~65℃。第74页，共113页，2023年，2月20日，星期一微生物菌体内含水分愈高，所需致死温度愈低。芽孢含水量少，在100℃沸水中需煮几十分钟甚至1~2h才死去，而无芽孢菌体70℃十几分钟即死。干热灭菌时，微生物的营养体在100℃时需1~2h、芽孢在加热至160℃后需1~2h才能灭活。实际应用中，常常采用高温的方式杀死基质或器皿上的微生物。第75页，共113页，2023年，2月20日，星期一第76页，共113页，2023年，2月20日，星期一2.高温灭菌：巴斯德消毒法:杀死大多数腐败菌或者病原微生物，如牛奶消毒63煮30min72℃

煮15sec耐热的微生物仍然存活第77页，共113页，2023年，2月20日，星期一2、高温灭菌：湿热灭菌

第78页，共113页，2023年，2月20日，星期一2.高温灭菌:干热灭菌干热灭菌火焰灼烧：酒精灯灼烧灭菌焚烧：垃圾处理厂的焚烧垃圾干热灭菌：恒温干燥箱干热灭菌高压蒸汽灭菌灭菌方式170˚C,2hr121˚C,15min第79页，共113页，2023年，2月20日，星期一3.低温保藏菌种和食品低温抑制微生物生长冰箱保存（4℃）超低温（-20~-85℃

）冻干法(Lyophilization)第80页，共113页，2023年，2月20日，星期一二、水分和渗透压1、水分环境中水的可供给性与水的活度(Wateractivity)-aw密切相关，aw是指在一定温度和压力条件下，溶液中的蒸汽压与纯水蒸气压之比，它表征了水被吸附和溶液因子对水可利用性的影响的程度。

第81页，共113页，2023年，2月20日，星期一一些微生物生活环境的水活度水活度环境（材料）代表微生物种类1.000纯水柄杆菌、螺菌0.995人体血液链球菌、埃希氏菌0.980海水假单胞菌、弧菌0.950面包大多数革兰氏阳性杆菌0.900枫（树）糖浆、火腿革兰氏阴性球菌0.850咸腊肠鲁氏酵母0.800水果蛋糕、果酱拜耳酵母、青霉0.750盐湖、咸鱼盐杆菌、盐球菌0.700谷物、蜜饯、干果嗜干燥真菌第82页，共113页，2023年，2月20日，星期一2、渗透压各种微生物都有其最适的渗透压。环境中的微生物具有比环境略高的渗透压，因而微生物能够从环境中吸收水分，维持正常的生命活动。第83页，共113页，2023年，2月20日，星期一如果环境渗透压过高，细胞就会失水出现质壁分离；而渗透压过低时，细胞可能过度吸水，微生物的生长繁殖都会受到抑制，甚至死亡；当渗透压在一定范围内逐渐改变时，对微生物的生长影响不大。在培养微生物时必须注意营养物质的浓度，避免渗透压过高或过低。第84页，共113页，2023年，2月20日，星期一自然界中存在着一些能在高渗透压环境中生活的微生物，称为耐渗性微生物（osmophiles）；某些甚至必须在高渗溶液中才能生长，如嗜盐菌与嗜糖菌。第85页，共113页，2023年，2月20日，星期一日常生活中，人们常利用渗透压原理来保存物品，如加入食盐或蔗糖来保存蔬菜、肉类和水果等，防止食品腐败；将粮食干燥至安全水分以下再贮藏，以防止粮食陈化变质。第86页，共113页，2023年，2月20日，星期一三、氢离子浓度（pH）不同微生物的生长pH范围；微生物培养过程中pH调节措施。环境的氢离子浓度即酸碱度对微生物的生命活动有很大的影响，各种微生物生长要求的pH条件有差异。大多数微生物在pH中性或接近中性的环境中（pH6.5~7.5）生长最好，一般霉菌和酵母菌的适宜pH为4~6。原生动物则以中性环境中生长为好。

第87页，共113页，2023年，2月20日，星期一少数细菌能在很低或很高pH环境内生长。嗜酸微生物（acidophiles）如氧化硫硫杆菌(Thiobacillusthiooxidans)的最适pH2~2.8，或嗜碱微生物（alkalinophiles）嗜盐碱球菌属(Natronococcus)和嗜盐碱杆菌属(Natronobacterium)的适宜范围pH9~11。第88页，共113页，2023年，2月20日，星期一氢离子能够改变细胞质膜电荷性质、影响养料吸收、影响酶的活性以及改变环境中养料的可给性或有害物质的毒性，进而影响微生物的生长。

第89页，共113页，2023年，2月20日，星期一微生物的某些代谢产物积累常常使周围环境的pH发生改变，为了维持基质pH的稳定，在配制培养基时，既要调节培养基的pH使之适合于微生物的生长，还需加入适量的缓冲物质如磷酸盐、碳酸盐等，避免生长过程中培养基pH发生大的改变。第90页，共113页，2023年，2月20日，星期一为了维持基质pH的稳定，在配制培养基时，既要调节培养基的pH使之适合于微生物的生长，还需加入适量的缓冲物质如磷酸盐、碳酸盐等，避免生长过程中培养基pH发生大的改变。在实际应用中，如污水的生物处理过程，常采用加入石灰等物质保持污水处理系统的pH处于适宜的范围。第91页，共113页，2023年，2月20日，星期一四、氧气及氧化还原电位 1、氧气 微生物种类繁多，对氧气的需求不尽相同，根据呼吸过程中微生物与分子态氧之间的关系，可将微生物分成不同的类群：

第92页，共113页，2023年，2月20日，星期一好氧性微生物：这类微生物只能在有氧条件下生长，进行有氧呼吸。包括常见的细菌、放线菌和真菌。它们在生长时需要一定浓度的溶解氧。在环境工程中，活性污泥法、生物膜法等污水处理方法的微生物类群主要是好氧性微生物，因此常用搅拌、曝气等方式满足其对氧气的需要。第93页，共113页，2023年，2月20日，星期一厌氧性微生物：厌氧性微生物分为两类，一类称为专性厌氧菌，只能在严格无氧的条件下生长，氧气对这类微生物有毒性，如梭状芽孢杆菌属(Clostridium)、拟杆菌属(Bacteroides)、甲烷杆菌屑(Methanobacterium)等。另一类为耐气性厌氧微生物，其代谢作用不需要氧，但分子氧的存在对其无害，如大多数乳酸菌，无论有氧或缺氧，均能够进行典型的乳酸发酵。第94页，共113页，2023年，2月20日，星期一兼性厌氧微生物：此类微生物在有氧及无氧条件下均生长，但不同条件下呼吸代谢方式不同。如酵母菌在有氧时可进行有氧呼吸，以氧为受氢体，使葡萄糖彻底氧化为CO2与H2O；在无氧条件下则以乙醛为受氢体，进行酒精发酵，生成乙醇和CO2。硝酸还原菌在有氧时亦进行好氧呼吸；在缺氧环境下可利用NO3-为受氢体进行无氧呼吸。

第95页，共113页，2023年，2月20日，星期一O2与微生物生活的关系

类

群氧气（O2）的影响需氧性微生物：专性需氧性必须有O2才能生活兼性需氧性有O2时生长得更好微需氧性仅需低于大气中含O2量的条件厌氧性微生物：微耐氧性不需O2，有O2时可以生活兼性厌氧性有O2或无O2均能生长专性（严格）厌氧性O2有毒害，或有致死作用第96页，共113页，2023年，2月20日，星期一氧化还原电位Eh：氧化还原电位综合反映了环境的氧化还原状况。不同的微生物，其生长要求不同的Eh值环境。好氧微生物生长的适宜Eh值为0.3~0.4V，当Eh0.1V即能生长。厌氧性微生物只能在Eh为0.1V以下甚至为负值时才能生长。兼厌氧性微生物在Eh为0.1V以上时行有氧呼吸，在0.1V以下时行无氧呼吸或发酵作用。第97页，共113页，2023年，2月20日，星期一微生物在生长过程中可能改变周围环境中的氧化还原电位。在培养过程中，由于氧的消耗和还原性物质如H2及H2S等的产生，常使环境Eh值降低，尤其是在对数生长期，环境中的Eh值可降到-0.1V左右，以后随细菌生长速度降低，Eh值才逐渐回升。通过改善通气条件，降低培养基pH和加入氧化性物质等措施可以提高环境的Eh值。

第98页，共113页，2023年，2月20日，星期一五、辐射辐射分为电离辐射和非电离辐射，根据波长而分为各种射线和电波。可见光波长为380~760nm。除少数含有光合色素的微生物能利用光能进行光合作用外，其他微生物都不需要光线。但可见光对某些非光合微生物也有较大的影响，如多数蕈菌在形成子实体和孢子时需要一定的散射光刺激。第99页，共113页，2023年，2月20日，星期一强烈的可见光直接照射可杀死微生物，主要是由于光氧化作用(photooxidation)所致。光线被细胞内色素吸收后在有氧时引起某些酶或敏感成分失去活性。

第100页，共113页，2023年，2月20日，星期一紫外线

紫外线(波长200~390nm)，具有杀菌作用，杀菌作用机理较复杂：主要的效应在于紫外线照射后，引起DNA分子中相邻的胸腺嘧啶形成二聚体，进而阻碍DNA的复制，最终引起微生物突变或死亡。能够引起DNA的断裂；DNA分子双链的交联；胞嘧啶和尿嘧啶的水合作用；嘧啶二聚体的形成等。第101页，共113页，2023年，2月20日，星期一蛋白质和核酸吸收紫外线的能力强，核酸吸收光谱在260nm处，是紫外线杀菌力最强的波长范围。研究工作中，紫外线诱变育种是一种常见的、简单有效的方法。

紫外线的穿透力很弱，常用于表面灭菌和空气灭菌。经紫外线杀菌后的物品，不应立即暴露在可见光之下，以免受损伤的细菌因光复活作用又恢复正常活力。第102页，共113页，2023年，2月20日，星期一电离辐射电离辐射包括X射线、α射线、β射线和γ射线。电离辐射特点：波长短，能量大，能使被照射的物质分子发生电离作用而产生自由基，与细胞中的敏感大分子作用并使之失活，从而使细胞受到损伤或死亡。电离辐射已广泛应用于不耐热物品(如食物、药品及塑料制品等)的灭菌。第103页，共113页，2023年，2月20日，星期一微波微波为一类电磁波，频率在300MHz至300GHz之间，微波对微生物的作用表现为热效应和非热效应。热效应使细胞蛋白质的极性侧链以极高的频率振荡，导致热量产生，改变蛋白质构象与活性；非热效应可表现为细胞壁剥落、细胞膜通透性改变、膜电位改变等，最终导致细胞死亡。微波常用于食品的灭菌，灭菌效果与微波的功率和处理时间有关。第104页，共113页，2023年，2月20日，星期一超声波是频率在20,000Hz以上的声波，几乎能破坏所有微生物细胞，但不同微生物对超声波的敏感程度不同。作用机理尚不完全明确，推测细菌受超声波作用导致细胞内含物凝胶化，溶液受超声波作用产生空腔引起压力变化，同时溶液中的小气泡猛烈撞击细菌