微生物生长和环境

微生物生长和环境第1页，课件共62页，创作于2023年2月7.1微生物的生长生长是细胞体积、内含物和细胞数目的增加，生长的外部表现为个体数量的增加和群体生物量的增长繁殖是产生新一代的过程，是质变的过程，是生长的结果第2页，课件共62页，创作于2023年2月一、获得纯培养的方法

在自然界总是混杂地生活，要想研究某一种微生物，必须把研究对象从混杂群体中分离出来。在实验条件下，从一个细胞或一种细胞群繁殖得到的后代称为纯培养第3页，课件共62页，创作于2023年2月一、获得纯培养的方法稀释分离法

1.稀释平皿分离法

2.平皿划线分离法单细胞挑取法纯培养分离中选择性培养基的利用富集培养的利用第4页，课件共62页，创作于2023年2月1、稀释平皿分离法由一个或少数几个细菌在固体培养基上形成的肉眼可见的集落菌落第5页，课件共62页，创作于2023年2月涂布平皿法倾注平皿法第6页，课件共62页，创作于2023年2月2、平皿划线分离法分区划线法连续划线法第7页，课件共62页，创作于2023年2月划线分离第8页，课件共62页，创作于2023年2月3、选择性培养基的利用不同菌对营养的要求分离真菌，用马丁氏培养基，pH偏酸分离放线菌，用高氏1号，pH中性偏碱不同菌对化学试剂的敏感性分离放线菌，培养基中加10%酚，抑制细菌、真菌从土壤中分离真菌，加孟加拉红，抑制细菌生长根据分离对象的代谢特征：分离能发酵纤维素的菌株，培养基以纤维素为唯一碳源；分离固氮菌，用无氮培养基根据所要分离的菌种特性选用培养基，如：4、富集培养对自然界中很少的或难以获得的微生物用富集培养基使其在数量上占优势，再做平板分离获得纯培养第9页，课件共62页，创作于2023年2月二、细菌群体生长的测定

细菌的生长和繁殖难以分开，因此，常以群体生长作为细菌生长的指标细菌群体生长测定一般采用细胞数量和生物量两种方法第10页，课件共62页，创作于2023年2月（一）细胞数量的测定细胞总数的测定（包括活的和已丧失活力的细菌）

1、显微直接计数法

2、比浊法

3、染色涂片计数法

第11页，课件共62页，创作于2023年2月1、显微直接计数法第12页，课件共62页，创作于2023年2月2、比浊法

比浊法的原理是利用细菌细胞在溶液中数量越多，浊度越大，在光电比色计中测定时所吸收的光线越多3、染色涂片计数法

取0.01ml的菌悬液放在1cm2的玻片上，让其干燥，然后固定染色，再置显微镜下计数每一视野中的菌数，算出视野面积，按下列公式即可求出每ml原菌液中的含菌数。

每ml原菌液中的含菌数=视野中的平均菌数×1cm2/视野面积×100×稀释倍数

第13页，课件共62页，创作于2023年2月活菌数量的测定

1、稀释平板测数法

2、最大概率法（MPN法）

3、浓缩法第14页，课件共62页，创作于2023年2月1、稀释平板测数法第15页，课件共62页，创作于2023年2月2、最大概率法方法是：将待测菌液于液体中作十倍系列稀释，每稀释度做3—5个重复，经培养后，检查细菌的生长，以有细菌生长的最后三个稀释度的管数作数量指标，由数理统计表查出近似值，再乘以数量指标第一位的稀释倍数，即为原菌液中的菌数。例如：某细菌在稀释培养法中生长情况如下：稀释度：10—3，10—4，10—5，10—6，10—7，10—8重复数：555555有菌生长管数：555410根据上述结果，数量指标为“541”，查表得近似值为17，乘以第一位数的稀释倍数，得出原始培养物的活菌数=17×105个3、薄膜过滤计数法

此法用于计数空气中的含菌数

第16页，课件共62页，创作于2023年2月测定细胞干重法单位体积培养物中细胞物质的干重

含氮量测定法微生物细胞中蛋白质的含量是比较稳定的，测出微生物细胞中的含N量后再换算出蛋白质的含量，可用凯氏定N法

。蛋白质的含量=氮量×6.25DNA含量的测定ATP含量的测定代谢活性法（二）细胞生物量的测定第17页，课件共62页，创作于2023年2月7.2细菌群体的生长

批量培养是实验室常采用的方法，即细菌在一定体积的培养基中生长，经历了消长的生活周期以少量的纯培养细菌接种有限的液体培养基，并在培养过程中定时取样测数，可以发现细菌群体的生长有一定的规律。若以时间为横坐标，以活菌数的对数为纵坐标，可以绘出一条类似于S形的曲线，该曲线称为细菌纯培养的生长曲线第18页，课件共62页，创作于2023年2月菌数的对数细菌纯培养的生长曲线延缓期对数期稳定期衰亡期第19页，课件共62页，创作于2023年2月GrowthCycleofPopulations

一个典型的生长曲线分为延缓期，对数期，稳定期和衰亡期四个时期第20页，课件共62页，创作于2023年2月

在这个时期内,菌体体积增长较快,如巨大芽孢杆菌可以从3.4μm增长到9.1—19.8μm。细胞内原生质比较均匀一致，贮藏物质消耗，DNA含量提高，产生各种诱导酶，在这个时期的后阶段，菌体细胞逐步进入生理活跃期，少量菌体开始分裂，曲线稍有上升。滞留期的长短，因菌种和培养条件不同而异，几分钟到几小时不等。不同微生物的适应期不同延缓期第21页，课件共62页，创作于2023年2月

在该时期，细胞代谢活性最强，细胞的数量呈几何级数上升，生长曲线表现为一条上升的直线对数期第22页，课件共62页，创作于2023年2月细菌在对数期每分裂一次所需要的时间称为世代时间，简称代时，用G表示Nt=N02n

（Nt=对数期t时细菌数；N0=对数期开始细胞数；n=繁殖世代数.）

n=(logNt−logN0)/log2=3.3(logNt−logN0)G=t/n=t/3.3(logNt−logN0)=0.301t/(logNt−logN0)代时的计算第23页，课件共62页，创作于2023年2月在衰亡期，有的细胞开始自溶，产生或释放出一些产物，如aa、抗生素、转化酶、短肽酶等。菌体形状呈多形态，大小不一，甚至畸形，细胞质内多液泡，有些G+变为G—。稳定生长期特点：细菌分裂间隔时间延长，曲线上升缓慢，随后新生细胞与死亡细胞的速率处于动态平衡，菌数达到最高水平，随后细胞死亡速度超过新生速度，曲线开始下降衰亡期第24页，课件共62页，创作于2023年2月7.3真菌的生长丝状真菌在固体培养基上的生长常以菌丝长度、菌落直径或面积来表示真菌在液体培养基中的生长以时间为横坐标，菌体干重为纵坐标，可绘出与细菌相似的曲线，区分为三个不同的生长阶段：延滞期、迅速生长期和衰退期第25页，课件共62页，创作于2023年2月丝状菌的生长繁殖1、菌丝断裂繁殖2、无性孢子繁殖3、有性孢子繁殖

真菌的有性生殖包括质配→核配→减数分裂真菌的有性孢子有卵孢子、接合孢子、子囊孢子和担孢子第26页，课件共62页，创作于2023年2月

酵母菌的生长繁殖酵母菌的繁殖方式多种多样，主要的方式归结为：无性繁殖裂殖（fission）：少数酵母菌的繁殖方式芽殖（budding）：多数酵母菌的繁殖方式有性繁殖：产生无性孢子：掷孢子（掷孢酵母属）,节孢子（地）,

厚垣孢子（白假丝酵母）形成子囊孢子（ascospore）：酿酒酵母第27页，课件共62页，创作于2023年2月7.4二次生长、同步生长在培养基中存在两种能为微生物利用的主要营养物时，微生物将首先利用其中较易利用的营养物开始生长，进入稳定期后经过短暂的适应后将利用第二种营养物再次开始新的对数生长并进入新的稳定期，表现为二阶式的双峰生长曲线采用物理或化学的方法使培养微生物的生长处于相同的生长阶段并保持同时分裂的生长方式称为同步生长第28页，课件共62页，创作于2023年2月用同步培养法获得的培养物叫同步培养物。同步培养法有如下几种：

利用代谢抑制剂控制DNA合成

E．coli胸腺嘧啶缺陷型菌株，停止胸腺嘧啶供给，DNA不合成，但蛋白质合成，

30分钟后加入胸腺嘧啶，DNA合成恢复，细胞分裂。选择法诱导法离心沉降法过滤分离法硝酸纤维薄膜法将不同大小细胞分开培养温度调整法沙门氏菌25℃只合成细胞物质，37℃细胞进行分裂第29页，课件共62页，创作于2023年2月7.5连续培养在一个恒定容积的流动系统中，一方面以一定的速度不断地加入新的培养基，另一方面以相同的速度流出培养物，这样可以使容器中微生物的数量和营养状态保持恒定，使微生物长期处于旺盛生长阶段连续培养的方法有两类：

恒浊连续培养

恒化连续培养第30页，课件共62页，创作于2023年2月恒浊连续培养通过光电装置自动测定并籍以调节加入培养基的流速来保持培养物浊度，即菌数恒定的方法恒化连续培养通过控制培养液的流速来保持培养物的恒定生长速度和养料成分的培养方法在培养需要一种低浓度的限制营养因子，通过调节其浓度的方法来获得具有不同生长速度的培养物，常用于模拟和研究微生物在自然状态养料稀薄下的生长规律第31页，课件共62页，创作于2023年2月第32页，课件共62页，创作于2023年2月

分批培养中限制性营养物与生长速率（实线）、生长量（虚线）之间的关系；限制性营养物在低浓度时对微生物的生长带来影响第33页，课件共62页，创作于2023年2月

稀释率由流速和培养器容量决定，因此，用1000ml的容器，流速控制在500ml/hr，稀释率则为0.5hr-1

稀释度过高时，由于培养物被冲走，生长不能维持在平衡态恒化培养中稀释率、与细胞浓度限制性养料的关系.第34页，课件共62页，创作于2023年2月7.6环境对微生物生长的影响

微生物的生活条件是环境因素的综合，只有各种因素配合适当时，微生物才能旺盛的生长发育，影响微生物生长的因子有：温度水分和渗透压

pH值氧气和Eh值光线、射线、超声波化学药剂第35页，课件共62页，创作于2023年2月一、温度对微生物生长的影响

不同的微生物以及同一种微生物在生长发育的不同阶段，对温度的要求不一样。第36页，课件共62页，创作于2023年2月

根据微生物所适应的最适生长温度通常把微生物分为高温型、中温型和低温型第37页，课件共62页，创作于2023年2月

同一种微生物在生长发育的不同阶段，对温度的要求不一样。如：青霉素产生菌菌体的最适生长温度为30度，而产生青霉素的最适温度为23度黑曲霉菌体的最适生长温度为37度，而产酶的最适温度为28度食用菌菌丝的生长温度为25度，子实体分化温度则多在18度左右灰色链霉菌的菌体最适生长温度为37度，而产生链霉素的最适生长温度为28度第38页，课件共62页，创作于2023年2月不同的微生物对高温的敏感性不同：多数细菌，酵母，霉菌的营养细胞和病毒：50—65℃10分钟可致死放线菌，霉菌的孢子比较耐热76—80℃10分钟致死细菌的芽孢有抗热性，致死温度和时间视菌而定：炭疽芽孢杆菌105℃5—10分钟致死枯草芽孢杆菌100℃6—17分钟致死肉毒梭菌120—121℃10分钟致死高温对微生物生长的影响第39页，课件共62页，创作于2023年2月同一个菌的不同菌龄其抗热性也不相同，一般幼龄菌比老龄菌对温度敏感第40页，课件共62页，创作于2023年2月

高温能杀死微生物，因此在微生物方法中常采用加热培养器皿和培养基方法灭菌

灼烧灭菌干热灭菌：用干热空气灭菌，160－170度/2小时湿热灭菌：用蒸汽灭菌，分为：高压蒸汽灭菌：121度/30分钟间歇灭菌：100度/2小时连续三天巴氏灭菌：62－63度/30分钟或者71度/15分钟高温灭菌分为：湿热灭菌的工艺指标比干热灭菌的工艺指标低是因为：①蒸汽穿透力强，②蛋白质有水时变性温度低，③蒸汽有潜热

第41页，课件共62页，创作于2023年2月微生物的致死温度：在一定时间内（如10分钟）杀死微生物所需要的最低温度称为微生物的致死温度微生物的致死时间：在一定温度下，杀死微生物所需要的时间；温度越高，致死时间越短D值：在特定温度下使微生物菌数减少10倍所需的时间灭菌：杀死所有微生物的方法，包括细菌的芽胞消毒:杀死微生物的营养体，而不能杀死芽胞的方法防腐：抑制微生物的生长，但并不杀死微生物的方法化疗：杀死寄主内的病原菌的方法第42页，课件共62页，创作于2023年2月低温对微生物的影响

在低温下，微生物的代谢活动降低，但原生质结构并不破坏，当提高温度后仍可恢复其正常生命活动；低于冰点的温度可使微生物死亡，主要是由于细胞中的水转变为冰晶，造成细胞的机械损伤和脱水。所以人们常用低温来保藏菌种，并用低温保藏食品不被微生物腐败

第43页，课件共62页，创作于2023年2月二、水份和渗透压1、水份与干燥水是微生物生活的必要条件，微生物生长所需要的水份用水活度来表示，即在一定的温度和压力条件下，溶液中的蒸汽压与纯水蒸汽压之比aw=Psolution/Pwater

微生物生长的最低aw值：细菌aw>酵母>霉菌>耐盐细菌和耐旱真菌大部分的细菌，藻类和一些真菌，如毛霉，根霉，担子菌类为0.9－0.99嗜盐细菌、曲霉为0.76地衣和丝状真菌及一些酵母种类为0.60微生物生长的aw值在0.66－0.99之间第44页，课件共62页，创作于2023年2月2.

渗透压

一般微生物生长所适应的溶液渗透压在3～6大气压之间微生物在等渗溶液中生长时，维持细胞形态不变（0.85~0.9%NaCl溶液）微生物在高渗溶液中生长时，会出现质壁分离现象，严重时会引起细胞死亡；日常生活中常用高渗溶液（10－15％的盐浓度和50－70%的糖浓度）来保藏食品微生物在低渗溶液中生长时，细胞会吸水膨胀，至破裂死亡第45页，课件共62页，创作于2023年2月三、氢离子浓度（pH值）

几乎所有的微生物在pH4.0－9.0之间都可以生长，但不同的微生物都有其最适的生长pH值范围细菌、藻类、原生动物最适pH6.5－7.5，但pH4.0－10.0也可以生长，特殊的硫化菌在pH1.－2.0下生长，硝化菌在pH11生长放线菌最适pH7.5－8.0，pH5.0－10也可生长霉菌、酵母最适pH5.0－6.0，pH1.5－10都可生长第46页，课件共62页，创作于2023年2月

pH值影响微生物生长的主要作用在于：

⑴

引起细胞膜电荷的变化，从而影响了微生物对营养物质的吸收。

⑵

影响代谢过程中酶的活性。⑶

改变生长环境中营养物质的可给性以及有害物质的毒性。

另一方面，微生物代谢活动常改变氢离子浓度如：乳酸菌分解葡萄糖产生乳酸，pH值下降，基质被酸化。尿素细菌分解尿素产氨使pH上升。为了防止基质中的pH值发生过大的变化影响微生物生长，在配制培养基时通常加入缓冲剂第47页，课件共62页，创作于2023年2月

黑曲霉在pH2—3的环境中发酵蔗糖以产柠檬酸为主，产草酸极少。在pH近中性时发酵蔗糖产生大量的草酸，柠檬酸产量很低酵母菌在pH4.5—5.0生长进行乙醇发酵，不产甘油和醋酸在pH>8时生长发酵产物除乙醇外，还有甘油和醋酸。在生产实践中还可利用pH值防止杂菌生长。如生产面包时加丙酸钙作防腐剂，抑制细菌生长微生物生长繁殖的最适pH与其合成某种代谢产物的pH通常是不一样的。例如：丙酮丁醇梭菌生长繁殖最适pH是5.5—7.0

丙酮丁醇梭菌合成丙酮丁醇的最适pH是4.3—5.3微生物在不同的pH下积累的代谢产物不一样，如：第48页，课件共62页，创作于2023年2月四、氧气和氧化还原电位

氧气与微生物的生长根据微生物与氧的关系，将微生物分成四类：（1）专性好氧微生物（2）专性厌氧微生物（3）兼性好氧微生物（4）微需氧微生物第49页，课件共62页，创作于2023年2月好氧微生物要求Eh值在＋0.1伏以上，以0.3～0.4为宜兼性好氧微生物Eh值在＋0.1伏以上好氧性呼吸，Eh值在＋0.1伏以下，厌氧性呼吸专性厌氧微生物Eh值在－0.1伏以下为宜微需氧微生物Eh值在＋0.1和－0.1伏之间氧化还原电位（Eh）培养基中的溶氧和氧化还原态物质影响培养基的Eh值不同的微生物对氧化还原电位的要求不一样第50页，课件共62页，创作于2023年2月五、光、辐射和超声波光并不是所有微生物都需要的，只有光能营养型的微生物才需要光，光能营养菌吸收400—800nm可见光进行光合作用。有的微生物不是光合微生物，但对光有趋光性，如闪光须霉。药用真菌灵芝形成子实体也需要散射光的照射。日光中的紫外线对微生物有杀伤作用，UV的波长在136—400nm之间，以波长为265—266nm的杀菌力最强第51页，课件共62页，创作于2023年2月UV的杀菌作用主要是由于UV引起核酸形成胸腺嘧啶二聚体，从而干扰了核酸的复制，另外UV使O2→O3（臭氧），O3放出氧化能力强的新生态氧[O]，[O]也有杀菌作用X射线波长为0.06—13.6nmΥ射线波长为0.01—0.14nm均为高能电磁波，对微生物有显著的杀菌作用，常用作罐头灭菌超声波频率在2万赫兹以上，其作用是使细胞破裂，引起M死亡超声波紫外线第52页，课件共62页，创作于2023年2月六、化学杀菌剂和抑菌剂

重金属离子带正电荷，易与带负电荷的菌体蛋白质结合，使蛋白质变性，有较强的杀菌作用升汞（HgCl2）：0.05—0.1%用于非金属器皿的消毒红汞：2%水溶液用于皮肤，粘膜及小伤口的消毒硫柳汞：0.01-0.1%用于皮肤及手术部位的消毒,生物制品防腐。铜盐：波多液含CuSO4用来杀真菌，防治植物病害1.重金属盐：第53页，课件共62页，创作于2023年2月高锰酸钾，H2O2，过氧乙酸等能使菌体酶蛋白中的—SH氧化成—S—S，使酶失活高锰酸钾：0.1%用于皮肤，尿道及蔬菜，水果消毒。H2O2：

1—3%用于表面消毒如伤口消毒。过氧乙酸：0.2—0.5%用于皮肤、塑料、玻璃、人造纤维消毒2R—SH+2XR—S—S—R+2XH2、氧化剂：第54页，课件共62页，创作于2023年2月3.卤素化合物：以Cl，I为常用，例如用作饮水消毒的漂白粉为次亚氯酸盐，主要成份是CaCl2·Ca(OH)2

及Ca(Ocl)2，次亚氯酸盐分解放出新生态氧，具有强烈的氧化作用而杀菌漂白粉：10—20%用于地面和厕所消毒

0.5—1%的上清液用于空气及物体表面消毒，亦可作饮水消毒剂Cl2：0.2—0.5ppm可作饮水及游泳池水消毒剂I2：2.5%的碘酒用于皮肤消毒第55页，课件共62页，创作于2023年2月4.表面活性剂：具有降低表面张力效应的物质叫做表面活性剂，如新洁尔灭，在较低浓度有抑菌作用，在较高浓度有杀菌作用。新洁尔灭：

0.05—0.1%用于皮肤，粘膜及外科手术器械浸泡消毒

第56页，课件共62页，创作于2023年2月5.有机化合物：

酚、醇、醛是常用的杀菌剂，它们能损伤细胞膜和壁，抑制某些酶系统，（如脱H酶和氧化酶），并能使蛋白质变性酚（石炭酸）：3—5%用于桌面，地面及玻