不同的微生物生长范围精选课件.ppt

关于不同的微生物生长范围第一页，本课件共有40页温度是影响微生物生长的最重要因素之一。温度是影响微生物生长的最重要因素之一。温度对微生物的影响具体表现在：温度对微生物的影响具体表现在：影响酶活性，温度变化影响酶促反应速率，最终影响细影响酶活性，温度变化影响酶促反应速率，最终影响细胞合成。胞合成。影响细胞膜的流动性，温度高，流动性大，有利于物质的运输，影响细胞膜的流动性，温度高，流动性大，有利于物质的运输，温度低，流动性降低，不利于物质运输，因此，温度变化影响营温度低，流动性降低，不利于物质运输，因此，温度变化影响营养物质的吸收与代谢产物的分泌。养物质的吸收与代谢产物的分泌。影响物质的溶解度，对生长有影响。影响物质的溶解度，对生长有影响。6.16.1温度对微生物生长的影响温度对微生物生长的影响第二页，本课件共有40页从微生物整体来看从微生物整体来看:生长的温度范围一般在生长的温度范围一般在-10 100 极端下限为极端下限为-30，极端上限为，极端上限为105300 但对于特定的某一种微生物：但对于特定的某一种微生物：只能在一定温度范围内生长，在这个范围内，每种微生物都有自己的只能在一定温度范围内生长，在这个范围内，每种微生物都有自己的生长温度三基点，即最低、最适、最高生长温度生长温度三基点，即最低、最适、最高生长温度处于最适生长温度时，生长速度最快，处于最适生长温度时，生长速度最快，代时最短。代时最短。超过最低生长温度时，微生物不生超过最低生长温度时，微生物不生长，温度过低，甚至会死亡。长，温度过低，甚至会死亡。超过最高生长温度时，微生物不生长，超过最高生长温度时，微生物不生长，温度过高，甚至会死亡。温度过高，甚至会死亡。6.1.16.1.1微生物生长的三个温度基点微生物生长的三个温度基点第三页，本课件共有40页根据微生物的最适生长温度的不同，可将微生物划为根据微生物的最适生长温度的不同，可将微生物划为三个类型：三个类型：6.1.2 6.1.2 微生物生长温度类型微生物生长温度类型v低温型微生物（嗜冷微生物）低温型微生物（嗜冷微生物）v中温型微生物（嗜温微生物）中温型微生物（嗜温微生物）v高温型微生物（嗜热微生物）高温型微生物（嗜热微生物）第四页，本课件共有40页第五页，本课件共有40页低温型微生物低温型微生物:最适生长温度在最适生长温度在520,主要分布在地球的两极、冷泉、深海、主要分布在地球的两极、冷泉、深海、冷冻场所及冷藏食品中。冷冻场所及冷藏食品中。例：假单孢菌中的某些嗜冷菌在低温下生长，常引起冷藏食例：假单孢菌中的某些嗜冷菌在低温下生长，常引起冷藏食品的腐败。品的腐败。嗜冷微生物在低温下生长的机理，目前还不清楚，据推测有两嗜冷微生物在低温下生长的机理，目前还不清楚，据推测有两种原因：种原因：它们体内的酶能在低温下有效地催化，在高温下酶活丧失它们体内的酶能在低温下有效地催化，在高温下酶活丧失细胞膜中的不饱和脂肪酸含量高，低温下也能保持半流动状态，细胞膜中的不饱和脂肪酸含量高，低温下也能保持半流动状态，可以进行物质的传递。可以进行物质的传递。第六页，本课件共有40页 中温型微生物：中温型微生物：最适生长温度为最适生长温度为2040，大多数微生物属于此类。，大多数微生物属于此类。室温型主要为腐生或植物寄生，在植物或土壤中。室温型主要为腐生或植物寄生，在植物或土壤中。体温型主要为寄生，在人和动物体内。体温型主要为寄生，在人和动物体内。高温型微生物：高温型微生物：最适生长温度为最适生长温度为50 60,主要分布在温泉、堆肥和土壤中。主要分布在温泉、堆肥和土壤中。在高温下能生长的原因：在高温下能生长的原因：酶蛋以及核糖体有较强的抗热性酶蛋以及核糖体有较强的抗热性核酸具有较高的热稳定性（核酸中核酸具有较高的热稳定性（核酸中G+C含量高（含量高（tRNA），可），可提供形成提供形成 氢键，增加热稳定性氢键，增加热稳定性）。）。细胞膜中饱和脂肪酸含量高，较高温度下能维持正常的液晶状态。细胞膜中饱和脂肪酸含量高，较高温度下能维持正常的液晶状态。第七页，本课件共有40页高温微生物的特点高温微生物的特点:生长速度快，合成大分子迅速，可及时修复高温对生长速度快，合成大分子迅速，可及时修复高温对其造成的分子损伤。其造成的分子损伤。耐高温菌具应用优势：在减少能源消耗、减少染菌、耐高温菌具应用优势：在减少能源消耗、减少染菌、缩短发酵周期等方面具重要意义。缩短发酵周期等方面具重要意义。第八页，本课件共有40页菌菌 名名生长温度生长温度发酵温度发酵温度累积产物温度累积产物温度 （）（）（）Streptococcus thermophilus374737S.lactis3440产细胞：产细胞：2530产乳酸：产乳酸：30Streptomyces griseus3728_Corenybacterium pekinense32 3335_Clostridium acetobutylicum3733_Penicilium chrysogenum302520以青霉素的生产为例：培养以青霉素的生产为例：培养165小时采用分段控制温度的方法，小时采用分段控制温度的方法，其青霉素产量比始终在其青霉素产量比始终在30 培养提高了培养提高了14.7%。分段控制方式：分段控制方式：05小时，小时，30；540小时，小时，25；40125小时，小时，20；125165小时，小时，25。不同生理生化过程的最适温度不同生理生化过程的最适温度微生物不同生理活动要求不同温度，所以，微生物不同生理活动要求不同温度，所以，最适生长温度最适生长温度 发酵速度快、积累代谢产物多。发酵速度快、积累代谢产物多。第九页，本课件共有40页6.1.3.1 高温对微生物的影响高温对微生物的影响高温下蛋白质不可逆变性，膜受热出现小孔，破坏细胞高温下蛋白质不可逆变性，膜受热出现小孔，破坏细胞结构（溶菌）。结构（溶菌）。微生物对热的耐受力与以下因素有关微生物对热的耐受力与以下因素有关:(1)微生物种类及发育阶段微生物种类及发育阶段 嗜热菌比其它类型的菌体抗热嗜热菌比其它类型的菌体抗热有芽孢的细菌比无芽孢的菌抗热有芽孢的细菌比无芽孢的菌抗热微生物的繁殖结构比营养结构抗热性强微生物的繁殖结构比营养结构抗热性强老龄菌比幼龄菌抗热老龄菌比幼龄菌抗热6.1.3 6.1.3 高温与低温对微生物的影响高温与低温对微生物的影响第十页，本课件共有40页(2)微生物对热的耐受力还受微生物对热的耐受力还受环境条件环境条件的影响的影响 与培养基的营养成分有关与培养基的营养成分有关 培养基中蛋白质含量高培养基中蛋白质含量高时比较耐热时比较耐热.与与pH 有关有关 pH适宜时不易死亡，适宜时不易死亡，pH不适宜时，容易不适宜时，容易死亡死亡.与水分有关与水分有关 含水量大时容易死亡，含水量小时不容含水量大时容易死亡，含水量小时不容易死亡易死亡.与含菌量有关与含菌量有关 含菌量高，抗热性增强，含菌量含菌量高，抗热性增强，含菌量低，抗热性差。低，抗热性差。与热处理时间有关与热处理时间有关 热处理时间长，微生物易死热处理时间长，微生物易死亡。亡。第十一页，本课件共有40页 当环境温度低于微生物的最适生长温度时，微生物的当环境温度低于微生物的最适生长温度时，微生物的生长繁殖停止，当微生物的原生质结构并未破坏时，不生长繁殖停止，当微生物的原生质结构并未破坏时，不会很快造成死亡并能在较长时间内保持活力，当温度提会很快造成死亡并能在较长时间内保持活力，当温度提高时，可以恢复正常的生命活动。高时，可以恢复正常的生命活动。低温保藏菌种就是利用这个原理。一些细菌、酵母菌和霉菌低温保藏菌种就是利用这个原理。一些细菌、酵母菌和霉菌的琼脂斜面菌种通常可以长时间地保藏在的琼脂斜面菌种通常可以长时间地保藏在4的冰箱中。的冰箱中。当温度过低，造成微生物细胞冻结时，有的微生物会当温度过低，造成微生物细胞冻结时，有的微生物会死亡，有些则并不死亡。死亡，有些则并不死亡。6.1.3.2、低温对微生物的影响、低温对微生物的影响第十二页，本课件共有40页造成死亡的原因：造成死亡的原因：冻结时细胞水分变成冰晶，冰晶对细胞膜产生机械损伤，膜内冻结时细胞水分变成冰晶，冰晶对细胞膜产生机械损伤，膜内物质外漏。物质外漏。冻结过程造成细胞脱水。冻结过程造成细胞脱水。冻结速度对冰晶形成有很大影响，缓慢冻结，形成的冻结速度对冰晶形成有很大影响，缓慢冻结，形成的冰晶大，对细胞损伤大；快速冻结，形成的冰晶小、分布冰晶大，对细胞损伤大；快速冻结，形成的冰晶小、分布均匀，对细胞的损伤小，因此，利用快速冻结可以对一些均匀，对细胞的损伤小，因此，利用快速冻结可以对一些菌种进行冻结保藏，一般情况下在菌悬液中再加一些甘油、菌种进行冻结保藏，一般情况下在菌悬液中再加一些甘油、糖、牛奶、保护剂等可对菌种进行长期保藏。糖、牛奶、保护剂等可对菌种进行长期保藏。第十三页，本课件共有40页微生物对氧的需要和耐受力在不同的类群中变微生物对氧的需要和耐受力在不同的类群中变化很大，根据微生物与氧的关系化很大，根据微生物与氧的关系,可把它们分为可把它们分为几种类群几种类群:专性好氧菌专性好氧菌:好氧菌好氧菌 微好氧菌：微好氧菌：兼性厌氧菌兼性厌氧菌 耐氧厌氧菌：耐氧厌氧菌：厌氧菌厌氧菌 (专性专性)厌氧菌：厌氧菌：6.26.2氧气对微生物生长的影响氧气对微生物生长的影响第十四页，本课件共有40页氧浓度对不同微生物生长的影响氧浓度对不同微生物生长的影响第十五页，本课件共有40页专性好氧菌（专性好氧菌（strict aerobe）必须在有分子氧的条件下才能生长，有完整的呼吸链，以分子氧作为最终氢受体，细胞含有超氧物歧化酶（SOD，superoxide dismutase）和过氧化氢酶。在有氧或无氧条件下均能生长，但有氧情况下生长得更好，在有氧时靠呼吸产能，无氧时接发酵或无氧呼吸产能；细胞含有SOD和过氧化氢酶。微好氧菌（微好氧菌（microaerophilic bacteria）只能较低的氧分压下才能正常生长，通过呼吸链并以氧为最终氢受体而产能，兼性好氧菌（兼性好氧菌（facultative aerobe）第十六页，本课件共有40页耐氧菌（耐氧菌（aerotolerant anaerobe）可在分子氧存在下进行厌氧生活的厌氧菌。生活不需要氧，可在分子氧存在下进行厌氧生活的厌氧菌。生活不需要氧，分子氧也对它无毒害。不具有呼吸链，依靠专性发酵获得能量。分子氧也对它无毒害。不具有呼吸链，依靠专性发酵获得能量。细胞内存在细胞内存在SOD和过氧化物酶，但缺乏过氧化氢酶。和过氧化物酶，但缺乏过氧化氢酶。厌氧菌（厌氧菌（anaerobe）分子氧对它有毒害，短期接触空气，也会抑制其生长甚至致分子氧对它有毒害，短期接触空气，也会抑制其生长甚至致死；在空气或含有死；在空气或含有10%CO2的空气中，在固体培养基表面上不能的空气中，在固体培养基表面上不能生长，只有在其深层的无氧或低氧化还原电势的环境下才能生长；生长，只有在其深层的无氧或低氧化还原电势的环境下才能生长；生命活动所需能量通过发酵、无氧呼吸、循环光合磷酸化或甲烷生命活动所需能量通过发酵、无氧呼吸、循环光合磷酸化或甲烷发酵提供；细胞内缺乏发酵提供；细胞内缺乏SOD和细胞色素氧化酶，大多数还缺和细胞色素氧化酶，大多数还缺乏过氧化氢酶。乏过氧化氢酶。第十七页，本课件共有40页在培养不同类型的微生物时，要采用相应的措施保证不同微生物在培养不同类型的微生物时，要采用相应的措施保证不同微生物的生长。的生长。培养好氧微生物：需震荡或通气，保证充足的氧气。培养好氧微生物：需震荡或通气，保证充足的氧气。培养专性厌氧微生物：需排除环境中的氧气，同时培养专性厌氧微生物：需排除环境中的氧气，同时 在培养基中添加还原剂，降低在培养基中添加还原剂，降低 培养基中的氧化还原电位势。培养基中的氧化还原电位势。培养兼性厌氧或耐氧微生物：可深层静止培养。培养兼性厌氧或耐氧微生物：可深层静止培养。第十八页，本课件共有40页影响膜表面电荷的性质及膜的通透性，进而影响对物影响膜表面电荷的性质及膜的通透性，进而影响对物质的吸收能力。质的吸收能力。改变酶活、酶促反应的速率及代谢途径：如：酵改变酶活、酶促反应的速率及代谢途径：如：酵母菌在母菌在pH4.5-5pH4.5-5产乙醇，在产乙醇，在 pH6.5pH6.5以上产甘油、酸。以上产甘油、酸。环境环境pHpH值还影响培养基中营养物质的值还影响培养基中营养物质的离子化程度，离子化程度，从而影响营养物质吸收，从而影响营养物质吸收，或或有毒物质的毒性。有毒物质的毒性。6.3 pH6.3 pH值与微生物生长的相互影响值与微生物生长的相互影响6.3.1 6.3.1 环境环境pHpH值对微生物生长的影响值对微生物生长的影响第十九页，本课件共有40页微生物的生长微生物的生长pH值范围极广，从值范围极广，从pH8都有微生物能生长。但都有微生物能生长。但是绝大多数种类都生活在是绝大多数种类都生活在pH5.09.0之间。之间。微生物生长的微生物生长的pH值三基点：值三基点：各种微生物都有其生长的最低、最适和最高各种微生物都有其生长的最低、最适和最高pH值。低于值。低于最低、最低、或或超过最高生长超过最高生长pHpH值时，微生物生长受抑制或导致死亡。值时，微生物生长受抑制或导致死亡。不同的微生物最适生长的不同的微生物最适生长的pH值不同，根据微生物生长的值不同，根据微生物生长的最适最适pH值，将微生物分为：值，将微生物分为：嗜碱微生物：硝化细菌、尿素分解菌、多数放线菌嗜碱微生物：硝化细菌、尿素分解菌、多数放线菌 耐碱微生物：许多链霉菌耐碱微生物：许多链霉菌 中性微生物：绝大多数细菌，一部分真菌中性微生物：绝大多数细菌，一部分真菌 嗜酸微生物：硫杆菌属嗜酸微生物：硫杆菌属 耐酸微生物：乳酸杆菌、醋酸杆菌耐酸微生物：乳酸杆菌、醋酸杆菌6.3.2 6.3.2 不同微生物对不同微生物对pHpH要求不同要求不同第二十页，本课件共有40页 微生物种类最低pH最适pH最高pH大肠杆菌枯草芽孢杆菌金黄色葡萄球菌黑曲霉一般放线菌一般酵母菌 4.3 4.5 4.2 1.5 5.0 3.06.08.06.07.57.07.55.06.07.08.05.06.0 9.5 8.5 9.3 9.0 10 8.0 一些微生物生长的一些微生物生长的pHpH值范围值范围第二十一页，本课件共有40页微生物微生物 pH值值 最低最低 最适最适 最高最高Thiobacillus thiooxidans 氧化硫硫杆菌氧化硫硫杆菌 0.5 2.03.5 6.0Lactobacillus acidophilus 嗜酸乳杆菌嗜酸乳杆菌 4.04.6 5.86.6 6.8Rhizobium japonicum 大豆根瘤菌大豆根瘤菌 4.2 6.87.0 11.0Azotobacter chroococcum 圆褐固氮圆褐固氮 4.5 7.47.6 9.0Nitrosomonas sp.硝化单胞菌硝化单胞菌 7.0 7.88.6 9.4Acetobacter aceti 醋化醋杆菌醋化醋杆菌 4.04.5 5.46.3 7.08.0Staphylococcus aureus 金黄葡球菌金黄葡球菌 4.2 7.07.5 9.3Chlorobium limicola 泥生绿菌泥生绿菌 6.0 6.8 7.0Thurmus aquaticus 水生栖热菌水生栖热菌 6.0 7.57.8 9.5Aspergillus niger 黑曲霉黑曲霉 1.5 5.06.0 9.0一般放线菌一般放线菌 5.0 7.08.0 10.0一般酵母菌一般酵母菌 3.0 5.06.0 8.0不同微生物的生长pH值范围第二十二页，本课件共有40页同一种微生物在其不同的生长阶段和不同的生理生化过程中，对同一种微生物在其不同的生长阶段和不同的生理生化过程中，对pH值的要求也不同。值的要求也不同。在发酵工业中，控制在发酵工业中，控制pH值尤其重要，值尤其重要，举例：举例：Aspergillus niger在在pH22.5范围时有利于合成柠檬酸，当在范围时有利于合成柠檬酸，当在pH2.56.5范围内时以菌体生长为主，而在范围内时以菌体生长为主，而在pH7.0时，则以合成草酸为主。时，则以合成草酸为主。丙酮丁醇梭菌在丙酮丁醇梭菌在pH5.57.0范围时，以菌体生长为主，而在范围时，以菌体生长为主，而在pH4.35.3范围内范围内才进行丙酮丁醇发酵。才进行丙酮丁醇发酵。微生物微生物 生长最适生长最适pH 合成抗生素最适合成抗生素最适pH灰色链霉菌灰色链霉菌6.36.96.77.3红霉素链霉菌红霉素链霉菌6.67.06.87.3产黄青霉产黄青霉6.57.26.26.8金霉素链霉菌金霉素链霉菌6.16.65.96.3龟裂链霉菌龟裂链霉菌6.06.65.86.1灰黄青霉灰黄青霉6.47.06.26.5生长的最适生长的最适pHpH值与发酵的最适值与发酵的最适pHpH值值第二十三页，本课件共有40页同一种微生物在不同的生长阶段和不同生理生化过程中，同一种微生物在不同的生长阶段和不同生理生化过程中，对环境对环境pHpH值要求不同。值要求不同。例如：丙酮丁醇梭菌例如：丙酮丁醇梭菌 在在pHpH值值=5.57.0=5.57.0时，以菌体生长为主时，以菌体生长为主 在在pHpH值值=4.35.3=4.35.3时，进行丙酮丁醇发酵时，进行丙酮丁醇发酵同一种微生物由于环境同一种微生物由于环境pHpH值不同，可能积累不同的代谢值不同，可能积累不同的代谢产物。产物。例如：黑曲霉例如：黑曲霉pHpH值值=23=23时，产物以柠檬酸为主，只产少量草酸。时，产物以柠檬酸为主，只产少量草酸。pHpH值在值在7 7左右时，产物以草酸为主，只产少量柠檬酸。左右时，产物以草酸为主，只产少量柠檬酸。第二十四页，本课件共有40页6.3.36.3.3微生物细胞内的微生物细胞内的pHpH值值虽然微生物生活的环境虽然微生物生活的环境pH值范围较宽，但是值范围较宽，但是其细胞内的其细胞内的pH值却相当稳定，一般都接近中值却相当稳定，一般都接近中性。性。这种维持细胞内稳定中性这种维持细胞内稳定中性pH值的特性能够保持值的特性能够保持细胞内各种生物活性分子的结构稳定和细胞内酶细胞内各种生物活性分子的结构稳定和细胞内酶所需要的最适所需要的最适pH值。值。微生物胞内酶的最适微生物胞内酶的最适pHpH值值一般为中性，一般为中性，胞外酶的最适胞外酶的最适pH值接近环境值接近环境pH值。值。第二十五页，本课件共有40页6.3.4 6.3.4 微生物的生命活动对环境微生物的生命活动对环境pHpH值的影响值的影响微生物在生长过程中也会使外界环境的微生物在生长过程中也会使外界环境的pHpH值发生改变，原因：值发生改变，原因：由于有机物分解：由于有机物分解：分解糖类、脂肪等，分解糖类、脂肪等，产生酸性物质，使培养液产生酸性物质，使培养液pHpH值下降；值下降；分解分解蛋白质、尿素等，产生碱性物质，使培养液蛋白质、尿素等，产生碱性物质，使培养液pHpH值上升值上升由于无机盐选择性吸收：由于无机盐选择性吸收：铵盐吸收（铵盐吸收（(NH4)2SO4 H2SO4），），pHpH硝酸盐吸收硝酸盐吸收(NaNO3 NaOH)，pHpH培养过程中调节培养过程中调节pHpH值的措施值的措施过酸时：加入碱或适量氮源，提高通气量。过酸时：加入碱或适量氮源，提高通气量。过碱时：加入酸或适量碳源，降低通气量。过碱时：加入酸或适量碳源，降低通气量。NH4+被吸收被吸收NO3+被吸收被吸收配制培养基时调整配制培养基时调整pHpH值的措施：值的措施：第二十六页，本课件共有40页6.3.5 酸碱添加剂的抑菌机理酸碱添加剂的抑菌机理酸类物质：酸类物质：无机酸：与无机酸：与H+浓度成正比的高氢离子浓度，可引起浓度成正比的高氢离子浓度，可引起菌体表面蛋白的变性和核酸的水解，并破坏酶类的菌体表面蛋白的变性和核酸的水解，并破坏酶类的活性活性有机酸：与不电离的部分成正比有机酸：与不电离的部分成正比,故有时有机酸的抑故有时有机酸的抑菌效果菌效果无机酸。作为食品防腐剂的有机酸如苯甲酸和水无机酸。作为食品防腐剂的有机酸如苯甲酸和水杨酸可与微生物细胞中的成分发生氧化作用，从而抑制微杨酸可与微生物细胞中的成分发生氧化作用，从而抑制微生物的生长。生物的生长。碱类物质：强碱可引起蛋白质、核酸大分子变性、水碱类物质：强碱可引起蛋白质、核酸大分子变性、水解，以杀死或抑制微生物。食品工业中常用石灰水、解，以杀死或抑制微生物。食品工业中常用石灰水、NaOH、Na2CO3等作为机器、工具以及冷藏库的消毒等作为机器、工具以及冷藏库的消毒剂。剂。第二十七页，本课件共有40页感感谢谢大大家家观观看看第四十页，本课件共有40页