微生物的生长与控制学时.pptx

第一节 微生物的群体生长一、微生物群体生长的测量二、细菌的生长曲线三、分批培养和连续培养第1页/共130页一、微生物群体生长的测量一、微生物群体生长的测量（一）细胞数量的测定（二）生物量的测定第2页/共130页（一）细胞数量的测定细胞总数：包括活的细胞和已丧失生活能力的细胞，多数情况下更关注计算活菌数测定方法：显微镜计数法、比浊法、稀释平皿法等第3页/共130页、显微镜直接计数法直接计数法：仅适用于单细胞的微生物类群，测定时需用细菌计数器或血细胞计数板在普通光学或相差显微镜下直接观察并记录微生物细胞数用于直接测数的菌悬液浓度一般不宜过低或过高：细菌为107-1010个/ml；酵母菌和真菌孢子应为104-106个/ml第4页/共130页第5页/共130页菌液中的总菌数=A/516104B=32000AB(个/ml）大方格体积=0.1mm31ml菌液=104个大方格设菌液稀释倍数为B大方格中方格计数：5个中方格中的总菌数为A第6页/共130页直接计数法的优缺点优点：快捷简便、容易操作缺点：不能区分死菌与活菌及形状与微生物相似的颗粒性杂质；不适于对运动细菌的计数；个体小的细菌在显微镜下难以观察第7页/共130页、比浊测数法比浊法：在一定范围内，菌悬液中的细胞浓度与混浊度成正比；因此，借助于分光光度计，在一定波长下测定菌悬液的光密度（OD），就可计算出菌液的浓度实验测量时应控制在菌浓度与光密度成正比的线性范围内，否则不准确第8页/共130页第9页/共130页比浊法的优缺点优点：快速、简便缺点：易受干扰第10页/共130页、稀释平皿测数法活菌计数法：理论上在高度稀释条件下的每一个活的单细胞均能繁殖成一个菌落，因而可以用培养的方法使每个活细胞生长成一个单独的菌落，并通过长出的菌落数去推算菌悬液中的活菌数第11页/共130页每毫升菌液活菌数（CFU/ml）（同一稀释度三个以上重复平皿菌落平均数/涂平板菌液体积）稀释倍数第12页/共130页活菌计数法的优缺点优点：本法是迄今仍广泛采用的主要活菌计数方法缺点：麻烦费工费时，而且在混合微生物样品中只能测定出优势菌第13页/共130页、液体稀释培养计数法最大或然数法(most probable number，MPN)：利用待测微生物生理功能的选择性来摆脱其它类群的干扰，并通过该生理功能的表现来判断该群微生物的存在和丰度第14页/共130页第15页/共130页最大或然数法的优缺点优点：适用于含菌量少的样品或一些在固体培养基上不宜生长的细菌样品，如污水、牛奶的微生物数量缺点：只能进行特殊生理群的测定，结果也较为粗放第16页/共130页、滤膜浓缩法滤膜法：测定时让样品通过特殊的微生物收集装置(如微孔滤膜等)，富集其中的微生物，然后将收集到的微生物洗脱后测数，再换算成原来水或空气中的数量第17页/共130页第18页/共130页滤膜法的优缺点优点：该法适用于检测空气、水等体积大而且含菌浓度较低的样品中的活菌数缺点：结果也较为粗放第19页/共130页一、微生物群体生长的测量一、微生物群体生长的测量（一）细胞数量的测定（二）生物量的测定第20页/共130页（二）生物量的测定生物量：是指一种生物单位体积的重量，多以克为计量单位测定方法：细胞干重法、DNA含量测定法、总氮量测定法、代谢活性法等 第21页/共130页、细胞干重法细胞干重法：将单位体积的微生物培养液经离心收集并用水反复洗涤菌体，经常压或真空干燥后精确称重，即可计算出培养物的总生物量一般每1mg细菌干重约等于45mg湿菌鲜重和相当于45109个细胞，可以此作标准从干重作需要的转换本法适用于含菌量高，不含或少含非菌颗粒性杂质的环境或培养条件第22页/共130页、DNA含量测定法DNA含量测定法：微生物细胞中的DNA含量较为稳定，可以根据分离出的样品中的DNA含量来计算微生物的生物量经测定大肠杆菌每个细胞平均含8.410-5ng DNA，其细胞的DNA含量为34第23页/共130页、总氮量测定法总氮量测定法：蛋白质是微生物细胞的主要含氮有机物，核酸、类脂等中也含有一定量的氮素；通过化学分析方法测出待测样品的含氮量，从而推算出细胞的生物量已知细菌细胞干重的含氮量一般为1215本法适用于在固体或液体条件下微生物总生物量的测定，但需充分洗涤菌体以除去含氮杂质，缺点是操作程序较复杂，除必需外很少采用第24页/共130页、代谢活性法代谢活性法：根据微生物的生命活动强度来估算其生物量；如测定单位体积培养物在单位时间内消耗的营养物或02的数量，或者是测定微生物代谢过程中的产酸量或CO2量等，均可以在一定程度上反映微生物的生物量本法系间接法，影响因素较多，误差也较大，仅在特定条件下作比较分析时使用第25页/共130页二、细菌的生长曲线二、细菌的生长曲线（一）延缓期（二）对数期（三）稳定期（四）衰亡期第26页/共130页细菌的生长曲线生长曲线(growth curve)：细菌接种定量的液体培养基，在培养过程中定时取样测数，然后以时间为横坐标，活菌数的对数为纵坐标，绘出一条类似于S形的曲线；该曲线反映细菌在整个培养期间菌数的变化规律一条典型的生长曲线可分为延缓期、对数期、稳定期和衰亡期四个时期第27页/共130页第28页/共130页（一）延缓期延缓期(lag phase)：指接种新鲜培养液的细菌，因代谢系统适应新环境的需要，细胞不分裂，数目没有增加的一段时期迟缓期的长短与菌种的遗传性、菌龄以及移种前后所处的环境条件等因素有关，短的只需要几分钟，长的需数小时第29页/共130页缩短迟缓期的常用手段 通过遗传学方法改变种的遗传特性使迟缓期缩短利用对数生长期的细胞作为种子尽量使接种前后所使用的培养基组成不要相差太大适当扩大接种量第30页/共130页二、细菌的生长曲线二、细菌的生长曲线（一）延缓期（二）对数期（三）稳定期（四）衰亡期第31页/共130页（二）对数期对数生长期(Log phase)：指细菌代谢旺盛，分裂迅速，单位时间内细胞数量呈几何级数增长的时期对数期在生长曲线上表现为一条上升的直线第32页/共130页世代时间世代时间（G）：细菌在对数期每分裂一次所需时间，计算公式如下：G=t/n=t/3.3(lgNt-lgN0)=0.301t/(lgNt-lgN0)t：细胞分裂n代所需总时间；n：繁殖世代数；N0：对数期开始时细菌数；Nt：对数期t时细菌数第33页/共130页影响代时长短的因素菌种：不同菌种代时差别显著培养基成分：在营养丰富的培养基中生长代时短，培养基成分还可影响菌种的生长总量培养温度：在一定范围，代时与培养温度呈负相关第34页/共130页菌菌 种种代代 时时Escherichia coliEscherichia coli（大肠埃希氏菌）（大肠埃希氏菌）12.5-17 min12.5-17 minBacillus subtilisBacillus subtilis（枯草芽孢杆菌）（枯草芽孢杆菌）26-32 min26-32 minStaphylococcus aureusStaphylococcus aureus（金黄色葡萄球菌）（金黄色葡萄球菌）27-30 min27-30 minStreptococcus lactisStreptococcus lactis（乳酸链球菌）（乳酸链球菌）26-48 min26-48 minLactobacillus acidophilusLactobacillus acidophilus（嗜酸乳杆菌）（嗜酸乳杆菌）66-87 min66-87 minSaccharomyces cerevisiaeSaccharomyces cerevisiae（酿酒酵母）（酿酒酵母）120 min120 minMycobacterium tuberculosisMycobacterium tuberculosis（结核分枝杆菌）（结核分枝杆菌）792-932 min792-932 minNitrobacter agilisNitrobacter agilis（活跃硝化细菌）（活跃硝化细菌）1200 min1200 minnanobacteria nanobacteria(纳米细菌纳米细菌)3 3天天超微型细菌超微型细菌100100年年第35页/共130页E.ColiE.Coli 在不同温度下的代时在不同温度下的代时在不同温度下的代时在不同温度下的代时温度（温度（温度（温度（）代时（分）代时（分）代时（分）代时（分）温度（温度（温度（温度（）代时（分）代时（分）代时（分）代时（分）10108608603535222215151201203737171720209090404017.517.525254040454520203030292947.547.57777第36页/共130页菌名菌名培养基培养基培养温度培养温度代时代时minmin大肠杆菌大肠杆菌E.coliE.coli 肉汤肉汤37371717牛奶牛奶373712.512.5产气肠细菌产气肠细菌Enterobacter Enterobacter aerogenesaerogenes肉汤或牛奶肉汤或牛奶373716181618组合组合373729442944乳酸链球菌乳酸链球菌 Streptococcus lactisStreptococcus lactis牛奶牛奶37372626乳糖肉汤乳糖肉汤37374848第37页/共130页二、细菌的生长曲线二、细菌的生长曲线（一）延缓期（二）对数期（三）稳定期（四）衰亡期第38页/共130页（三）稳定期稳定生长期(Stationary phase)：细菌经过对数期的旺盛生长后，某些营养物质开始缺乏，pH和Eh等发生变化，限制了菌体的生长和分裂，使细胞死亡数与增长数接近平衡这一时期内，细胞开始累积储藏物质（如糖原、异染粒等）或合成次生代谢产物，芽孢菌内开始产生芽孢第39页/共130页菌体产量生长产量常数（生长得率，growth yield，Y）：表示细菌对基质利用效率的高低，反映了菌体产量与营养物质消耗之间的比例关系，即：X为稳定期的细胞干重，x0为刚接种时的细胞干重，C0为限制性营养物的最初浓度，C为稳定期时限制性营养物的浓度第40页/共130页延长稳定期的常用手段补料：补充营养物质，同时取走代谢产物恢复培养条件：调节pH、调节温度、增加通气量等第41页/共130页二、细菌的生长曲线二、细菌的生长曲线（一）延缓期（二）对数期（三）稳定期（四）衰亡期第42页/共130页（四）衰亡期衰亡期（death phase）：营养物质耗尽和有毒代谢产物的大量积累，细菌死亡率逐步增加和活细菌逐步减少，标志进入衰亡期该时期细菌代谢活性降低，细菌衰老并出现自溶；细胞常表现为多形态，产生许多畸形细胞，其革兰氏染色亦不稳定，许多G+细菌的衰老细胞可能表现为G-第43页/共130页四、分批培养和连续培养四、分批培养和连续培养（一）分批培养和连续培养（二）连续培养的两种方式第44页/共130页（一）分批培养和连续培养分批培养（batch culture）：采用完全封闭的容器，一次接种，静置培养，最后一次收获培养基的培养方法连续培养(continous culture）：在整个培养期间，通过一定的方式使微生物能以恒定的比生长速率生长并能持续生长下去的培养方法 第45页/共130页连续培养的优缺点连续发酵与分批发酵相比的优点：缩短发酵周期，提高设备利用率，降低产品成本；便于自动控制；降低动力消耗及体力劳动强度；产品质量较稳定连续发酵与分批发酵相比的缺点：营养基质的利用率低；培养时间长，杂菌污染的机会增多；菌种退化第46页/共130页四、分批培养和连续培养四、分批培养和连续培养（一）分批培养和连续培养（二）连续培养的两种方式第47页/共130页（二）连续培养的两种方式连续培养的原理：当微生物在单批培养方式下生长达到对数期后期时，一方面以一定的速度流进新鲜培养基并搅拌，另一方面以溢流方式流出培养液，使培养物达到动态平衡，其中的微生物就能长期保持对数期的平衡生长状态和稳定的生长速率连续培养的方式：恒浊培养-保持恒定的混浊度；恒化培养-保持恒定的流速第48页/共130页第49页/共130页1、恒浊培养恒浊连续培养：通过光电装置自动测定并藉调节加入培养液的流速来保持培养物浊度恒定的培养方法恒浊培养一般采用较高浓度养料的完全培养基，没有限制生长的营养成分，可以使菌体维持最高的生长速率当培养室中的浊度超过预期数值时，流速加快，使浊度降低；当培养室中的浊度低于预期数值时，流速减慢，使浊度升高第50页/共130页第51页/共130页恒浊培养的使用范围恒浊培养可用于生产大量菌体恒浊培养也可用于生产与菌体生长相平行的某些代谢产物，如乳酸、乙醇等 第52页/共130页2、恒化培养恒化连续培养：是在整个培养过程中通过控制培养基中某种营养物质的浓度基本恒定，从而保持细菌比生长速率恒定的培养方式限制性因子：必须是菌体生长所必需的营养物质（如氨基酸、葡萄糖、无机盐等），并将其控制在较低的浓度，而其他营养物均过量细菌的生长速率取决于限制性因子的浓度，并低于最高生长速率 第53页/共130页第54页/共130页第55页/共130页恒化培养的使用范围通过控制流速可以得到生长速率不同但密度基本恒定的培养物多用于科研，如突变株分离、不同条件下的代谢变化、模拟自然营养条件建立实验模型等 第56页/共130页3、恒浊器与恒化器的比较 装装置置控制对象控制对象限制生限制生长因子长因子培养培养基流基流速速生长生长速率速率产物产物应用应用范围范围恒恒浊浊器器菌体密度菌体密度无无不恒不恒定定最高最高速率速率大量菌体或与菌大量菌体或与菌体相平行的代谢体相平行的代谢产物产物生产生产为主为主恒恒化化器器培养基培养基流速流速有有恒定恒定低于低于最高最高速率速率不同生长速率的不同生长速率的菌体菌体实验室实验室研究研究为主为主第57页/共130页第七章第七章 微生物的生微生物的生长与控制长与控制（6 6学时）学时）第一节 微生物的群体生长（2学时）第二节 环境对微生物生长的影响（2学时）第三节 微生物生长的控制（2学时）第58页/共130页第二节 环境对微生物生长的影响一、温度二、水分及其可给性三、氢离子浓度四、氧气和氧化还原电位五、辐射六、化学杀菌剂和抑菌剂第59页/共130页影响微生物生长的环境条件影响微生物生长的环境条件主要有物理、化学和生物因子三大方面本节将讨论属于前二类的温度、水分、pH、02、氧化还原电位、辐射和化学药剂等对微生物生长的影响第60页/共130页一、温度一、温度（一）微生物的生长温度类型（二）温度对微生物的影响（三）致死温度与致死时间第61页/共130页最适生长温度最低温度：是指微生物能生长的温度下限；在此温度范围内，微生物尚能缓慢生长最高温度：是指微生物能生长的温度上限；在此温度下，微生物尚能生长，而超过该温度时，微生物立即停止生长或死亡最适温度：最适合生长的温度；在此温度范围内，微生物迅速生长第62页/共130页（一）微生物的生长温度类型 低温型微生物（psychrophiles）：嗜冷微生物中温型微生物（mesophiles）：嗜温微生物高温型微生物（thermophiles）：嗜热微生物第63页/共130页微生物类型微生物类型生长温度范围（生长温度范围（）最低最低最适最适最高最高低温型低温型专性嗜冷专性嗜冷-12-1251551515201520兼性嗜冷兼性嗜冷-50-501020102025302530中温型中温型102010202540254040504050高温型高温型嗜热嗜热3030456045607070极端嗜热极端嗜热303070907090100100第64页/共130页第65页/共130页1、低温型微生物主要分布在地球的两极、冷泉、深海、冷冻场所及冷藏食品中，如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低温生长机理：代谢酶在低温下活性较高；细胞膜中的不饱和脂肪酸含量高，使膜在低温下保持半流动状态和较高生理活性第66页/共130页2、中温型微生物 自然界中绝大多数微生物种类属于这种类型，适于在2540生长广泛分布于土壤、水、空气和动植物上，以及哺乳动物生活的各种环境中第67页/共130页3、高温型微生物 主要分布在温泉、堆肥和土壤中：嗜热微生物的最适温度在4560，存在于堆肥和沼气发酵池等环境中；极端嗜热微生物的最适温度在7090，存在于温泉和大洋底火山喷口等处高温微生物的生长机制：酶、蛋白质以及核糖体有较强的抗热性；核酸G+C含量高，具有较高的热稳定性；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第68页/共130页一、温度一、温度（一）微生物的生长温度类型（二）温度对微生物的影响（三）致死温度与致死时间第69页/共130页（二）温度对微生物的影响 从总体上看，微生物生长和适应的温度范围从-12100或更高，每种微生物具有最低、最适和最高三个临界值超过最高温度：蛋白质凝固；酶变性失活；代谢停滞死亡低于最低下限：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，造成细胞脱水第70页/共130页一、温度一、温度（一）微生物的生长温度类型（二）温度对微生物的影响（三）致死温度与致死时间第71页/共130页（三）致死温度与致死时间致死温度（Lethal temperature）：10min内杀死某种微生物的高温界限；大多数细菌、病毒、酵母菌和真菌菌丝的致死温度为50-66，放线菌和真菌孢子为75-80，细菌芽孢在100 以上致死时间（Lethal time）：在某一温度下杀死细胞所需的最短时间第72页/共130页二、水分及其可给性二、水分及其可给性（一）水的活度（二）微生物的最适w值第73页/共130页（一）水的活度水的活度：环境中水的可给性，一般用水的活度值（w)为指标，即指在一定温度和压力条件下，溶液的蒸汽压力与纯水蒸气压力之比，即：w=P/P0纯水的w=1；溶质越多，w值越小；土壤中w在0.99至1.00之间微生物生长所要求的w值通常在0.660.99之间，每一种微生物都有其最适w值第74页/共130页二、水分及其可给性二、水分及其可给性（一）水的活度（二）微生物的最适w值第75页/共130页（二）微生物的最适w值细菌：最适w=0.930.99大多数酵母：最适w=0.880.91丝状真菌：最适w=0.80嗜盐细菌：最适w=0.76；地衣和嗜干燥真菌：最适w=0.600.70第76页/共130页水活度（水活度（w w)生长环境生长环境微生物种类微生物种类1.001.00纯水纯水柄杆菌、螺菌柄杆菌、螺菌0.901.000.901.00农业土壤农业土壤大多数微生物大多数微生物0.980.98海水海水假单胞菌、弧菌假单胞菌、弧菌0.950.95面包面包大多数大多数GG+杆菌杆菌0.900.90糖浆、火腿糖浆、火腿GG+球菌、毛霉、镰孢霉球菌、毛霉、镰孢霉0.850.85咸腊肠咸腊肠酵母酵母0.800.80水果、蛋糕、果酱水果、蛋糕、果酱酵母、青霉酵母、青霉0.750.75盐湖、咸鱼盐湖、咸鱼盐杆菌、盐球菌、盐杆菌、盐球菌、曲霉曲霉0.700.70谷物、蜜饯、干果谷物、蜜饯、干果嗜干燥真菌嗜干燥真菌第77页/共130页三、氢离子浓度三、氢离子浓度（一）微生物的最适pH值（二）pH对微生物的影响（三）pH的变化与调节第78页/共130页（一）微生物的最适pH值嗜碱微生物：硝化细菌、尿素分解菌、多数放线菌耐碱微生物：部分细菌中性微生物：绝大多数细菌，一部分真菌耐酸微生物：大部分酵母菌和霉菌、乳酸杆菌、醋酸杆菌嗜酸微生物：硫杆菌属第79页/共130页第80页/共130页三、氢离子浓度三、氢离子浓度（一）微生物的最适pH值（二）pH对微生物的影响（三）pH的变化与调节第81页/共130页（二）pH对微生物的影响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改变酶活、酶促反应的速率及代谢途径：如：酵母菌在pH4.5-5产乙醇，在 pH6.5以上产甘油、酸环境pH值还影响培养基中营养物质的离子化程度，从而影响营养物质吸收，或有毒物质的毒性第82页/共130页三、氢离子浓度三、氢离子浓度（一）微生物的最适pH值（二）pH对微生物的影响（三）pH的变化与调节第83页/共130页（三）pH的变化与调节 第84页/共130页第85页/共130页四、氧气和氧化还原电位四、氧气和氧化还原电位（一）微生物的需氧性（二）Eh对微生物的影响（三）改变Eh值的方式第86页/共130页（一）微生物的需氧性严格需氧菌：包括大多数细菌、几乎全部的放线菌和丝状真菌，它们只能在有氧的条件下生长兼性厌氧菌：包括部分细菌和酵母菌，在有氧条件下较好生长，也能在无氧条件下生长一段时间微需氧菌：属于本类的微生物种类不多，只能在含氧量为2-10的微好气条件下生长，如嗜盐片球菌严格厌氧菌：主要包括部分细菌和原生动物中的少数类群，它们只能在无氧的条件下生长第87页/共130页第88页/共130页四、氧气和氧化还原电位四、氧气和氧化还原电位（一）微生物的需氧性（二）Eh对微生物的影响（三）改变Eh值的方式第89页/共130页（二）Eh对微生物的影响Eh值即氧化还原电位，能综合反映环境的氧化还原状况各种微生物要求不同的Eh值好氧性微生物：+0.1伏以上时可正常生长，以+0.3+0.4伏为宜；厌氧性微生物：低于+0.1伏条件下生长；兼性厌氧微生物：+0.1伏以上时进行好氧呼吸，+0.1伏以下时进行发酵 第90页/共130页四、氧气和氧化还原电位四、氧气和氧化还原电位（一）微生物的需氧性（二）Eh对微生物的影响（三）改变Eh值的方式第91页/共130页（三）改变Eh值的方式改善通气条件降低培养基pH加入氧化性物质，如半胱氨酸、硫化乙醇等微生物本身的代谢作用第92页/共130页五、辐射（一）可见光对微生物的影响（二）紫外线对微生物的影响（三）电离辐射对微生物的影响第93页/共130页（一）可见光对微生物的影响可见光：波长在400760nm范围内的电磁波少数微生物需要光作为能源；部分具有生长趋光性；另外，散射光可以刺激形成子实体一般，可见光对大多数化能微生物没有影响，但是太强或连续长时间照射也会导致微生物死亡（光氧化作用）第94页/共130页五、辐射（一）可见光对微生物的影响（二）紫外线对微生物的影响（三）电离辐射对微生物的影响第95页/共130页（二）紫外线对微生物的影响紫外线：波长在100 400nm范围内的电磁波；其中波长在260 280nm处的紫外线杀菌力最强杀菌原理：紫外线作用于DNA，使其产生胸腺嘧啶二聚体，引起DNA结构变形，阻碍正常的碱基配对，从而造成微生物变异或死亡；另外，紫外线会使空气中的分子氧变成臭氧，臭氧释放的原子氧有杀菌作用应用：由于穿透力差，只适用于物体表面以及空气、水的消毒杀菌；也用于诱变育种 第96页/共130页五、辐射（一）可见光对微生物的影响（二）紫外线对微生物的影响（三）电离辐射对微生物的影响第97页/共130页（三）电离辐射对微生物的影响电离辐射：、射线，波长短，能量高，有较强的杀伤力杀菌原理：可引起水和其他物质的电离，产生游离基，使核酸、蛋白质或酶发生变化，造成细胞损伤或死亡 特点：穿透力强，非专一性，作用于一切细胞成分，对所有生物均有杀伤作用 应用：用于不耐热食品、药品和塑料制品的杀菌或菌种诱变 第98页/共130页六、化学杀菌剂和抑菌剂六、化学杀菌剂和抑菌剂（一）化学药剂对微生物的影响（二）灭菌、消毒和防腐第99页/共130页（一）化学药剂对微生物的影响破坏细胞结构，如苯酚和乙醇等干扰细胞的能量代谢，如重金属、一氧化碳和氰化物等干扰细胞物质的合成，如磺胺、氨基酸和核苷酸类似物等第100页/共130页六、化学杀菌剂和抑菌剂六、化学杀菌剂和抑菌剂（一）化学药剂对微生物的影响（二）灭菌、消毒和防腐第101页/共130页（二）灭菌、消毒和防腐防腐(Antiseptsis)：是在化学物质作用下，防止或抑制微生物生长的一种措施，它能防止食物腐败或其他物质霉变消毒(Disinfection)：是利用某种方法杀死或灭活物质或物体中所有病原微生物的一种措施，它可以起到防止感染或传播的作用灭菌(Sterilization)：是指利用某种方法杀死物体中包括芽孢在内的所有微生物的一种措施；灭菌后的物体不再有可存活的微生物第102页/共130页第七章第七章 微生物的生微生物的生长与控制长与控制（6 6学时）学时）第一节 微生物的群体生长（2学时）第二节 环境对微生物生长的影响（2学时）第三节 微生物生长的控制（2学时）第103页/共130页第三节 微生物生长的控制一、控制微生物的化学物质二、控制微生物的物理因素第104页/共130页一、控制微生物的化学物质一、控制微生物的化学物质（一）抗微生物剂（二）抗代谢物（三）抗生素第105页/共130页（一）抗微生物剂抗微生物剂：是指一类生物合成或人工合成的，能够杀死或抑制微生物生长的化学物质杀菌剂（消毒剂）：抑制或杀灭病原微生物，对人体有害作用；主要用于物体表面、器械和环境中微生物的杀灭防腐剂：抑制或阻止微生物生长，但对人体或动物毒性较低；用于肌体表面，如皮肤、粘膜、伤口等处防止感染，也可用于食品饮料、药品的防腐第106页/共130页类型类型名称及使用浓度名称及使用浓度作用机制作用机制应用范围应用范围重金属盐重金属盐0.05-0.1%0.05-0.1%升汞升汞 0.1-1%AgNO30.1-1%AgNO3使蛋白质变性使蛋白质变性非金属物品，器皿非金属物品，器皿皮肤，滴新生儿眼睛皮肤，滴新生儿眼睛酚类酚类3-5%3-5%石炭酸石炭酸2%2%煤酚皂煤酚皂蛋白质变性，蛋白质变性，损伤细胞膜损伤细胞膜地面、家具、器皿地面、家具、器皿皮肤皮肤醇类醇类70-75%70-75%乙醇乙醇蛋白变性、脱水、蛋白变性、脱水、溶脂溶脂皮肤、器械皮肤、器械醛类醛类0.5-10%0.5-10%甲醛甲醛蛋白质变性蛋白质变性物品消毒、接种室熏蒸物品消毒、接种室熏蒸氧化剂氧化剂0.1%KMnO0.1%KMnO4 4蛋白质变性蛋白质变性皮肤、尿道、水果蔬菜皮肤、尿道、水果蔬菜卤素及其化卤素及其化合物合物0.2-0.5mg/L0.2-0.5mg/L氯气氯气10-20%10-20%漂白粉漂白粉0.5-1%0.5-1%漂白粉漂白粉2.5%2.5%碘酒碘酒破坏细胞膜、破坏细胞膜、蛋白质变性蛋白质变性饮水、游泳池、饮水、游泳池、地面、厕所地面、厕所、空气、空气表面活性剂表面活性剂0.05-0.1%0.05-0.1%新洁尔灭新洁尔灭破坏膜及蛋白质破坏膜及蛋白质皮肤、黏膜、手术器械皮肤、黏膜、手术器械染料染料2-4%2-4%龙胆紫龙胆紫蛋白质变性蛋白质变性皮肤、伤口皮肤、伤口第107页/共130页石炭酸系数在临床上最早使用的消毒剂-石炭酸石炭酸系数：指在一定时间内被试药剂能杀死全部供试菌的最高稀释度和达到同效的石炭酸的最高稀释度的比率一般规定处理时间为10分钟，而供试菌定为Salmonella typhi（伤寒沙门氏菌）第108页/共130页一、控制微生物的化学物质一、控制微生物的化学物质（一）抗微生物剂（二）抗代谢物（三）抗生素第109页/共130页（二）抗代谢物抗代谢物：是指在结构上与生物体所必需的代谢物很相似的化合物，以至可以和特定的酶结合，从而阻碍了酶的功能，干扰了代谢的正常进行如叶酸对抗物（磺胺）；尿嘧啶对抗物（5-氟尿嘧啶），胸腺嘧啶对抗物（5-溴胸腺嘧啶）；苯丙氨酸对抗物（对氟苯丙氨酸）等第110页/共130页第111页/共130页一、控制微生物的化学物质一、控制微生物的化学物质（一）抗微生物剂（二）抗代谢物（三）抗生素第112页/共130页（三）抗生素抗生素：是由某些生物合成或半合成的一类次级代谢产物或衍生物，在很低浓度时就能杀死微生物或抑制其生长第113页/共130页1、抗生素的作用机制抑制细菌细胞壁合成破坏细胞质膜作用于呼吸链以干扰氧化磷酸化抑制蛋白质和核酸合成第114页/共130页第115页/共130页2、抗药性的发生机制细胞质膜透性改变，使抗生素不进入细胞或进入细胞后被细胞主动排出药物作用靶改变合成了修饰抗生素的酶抗性菌株发生遗传变异，导致合成新的多聚体，以取代或部分取代原来的多聚体 第116页/共130页3、抗药性的对策第一次使用的药物剂量要足避免在一个时期或长期多次使用同种抗生素不同的抗生素(或与其他药物)混合使用对现有抗生素进行改造筛选新的更有效的抗生素 第117页/共130页二、控制微生物的物理因素二、控制微生物的物理因素（一）高温灭菌（二）辐射灭菌（三）过滤灭菌第118页/共130页1、高温灭菌巴斯德消毒法：6366，30min或70 15min，应用于牛奶、饮料和酒类等食品的灭菌干热灭菌：160-170，1-2h，可用于培养皿等各种器皿的灭菌湿热灭菌：121，30min，可用于培养基的灭菌；同一温度下，湿热灭菌比干热灭菌的效果好第119页/共130页第120页/共130页第121页/共130页二、控制微生物的物理因素二、控制微生物的物理因素（一）高温灭菌（二）辐射灭菌（三）过滤灭菌第122页/共130页（二）辐射灭菌辐射灭菌：是利用电磁辐射产生的电磁波杀死大多数物质上的微生物的一种有效方法用于灭菌的电磁波有微波，紫外线(UV)、X-射线和-射线等第123页/共130页二、控制微生物的物理因素二、控制微生物的物理因素（一）高温灭菌（二）辐射灭菌（三）过滤灭菌第124页/共130页（三）过滤灭菌过滤灭菌：采用滤孔比细菌还小的筛子或滤膜作成各种过滤器，当空气或液体流经筛子或滤膜时，微生物不能通过滤孔而被阻留在一侧，从而达到灭菌的目的应用：对于含酶、血清、维生素和氨基酸等热敏物质除菌第125页/共130页常用的细菌过滤器实验室常用的滤器：滤膜过滤器、蔡氏过滤器、玻璃过滤器、磁土过滤器等过滤介质：醋酸纤维素膜、硝酸纤维素膜、聚丙烯膜、石棉板、烧结陶瓷、烧结玻璃等滤器孔径：常用0.22 m、0.45 m第126页/共130页第127页/共130页【小结】名词解释：纯培养、连续培养、水的活度、灭菌、消毒、防腐测定微生物群体生长有哪些方法？各有何特点和适用范围？什么是生长曲线？单细胞微生物的典型生长曲线可分几期？其划分的依据是什么？什么叫连续培养？指出连续培养的根据是什么？第128页/共130页【小结】什么叫最适温度？温度对同一微生物的生长速度、生长量、代谢速度、各代谢产物累积量的影响是否相同？研究这一问题有何实践意义？什么叫水活度？它对微生物的生命活动有何影响？在微生物培养过程中，引起pH值改变的原因有哪些？在实践中如何保证微生物能处于较稳定和合适的pH环境中？为什么不能滥用抗生素，你能说出哪些理由？第129页/共130页感谢您的观看！第130页/共130页