(精品)微生物学课件38.ppt

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1、微生物与所处的环境之间具有复杂的相互影响和微生物与所处的环境之间具有复杂的相互影响和相互作用相互作用:一方面一方面,各种各样的环境因素对微生物的生各种各样的环境因素对微生物的生长和繁殖有影响长和繁殖有影响,另一方面另一方面,微生物生长繁殖也会影响微生物生长繁殖也会影响和改变环境和改变环境.研究环境因素与微生物之间的关系研究环境因素与微生物之间的关系,可以可以通过控制环境条件来利用微生物有益的一面通过控制环境条件来利用微生物有益的一面,同时防止同时防止它有害的一面它有害的一面.第三节第三节 环境因素对微生物的影响环境因素对微生物的影响影响微生物生长的外界因素很多，除了前面讲过的营养影响微生物生长

2、的外界因素很多，除了前面讲过的营养因素之外，还有许多物理化学条件。因素之外，还有许多物理化学条件。本节主要内容：本节主要内容：一、温度对微生物生长的影响一、温度对微生物生长的影响二、氧气对微生物生长的影响二、氧气对微生物生长的影响三、三、pH值对微生物生长的影响值对微生物生长的影响几个基本概念几个基本概念灭菌（灭菌（sterilization）采用强烈的礼花因素是任何物体内外部的一切微生物永采用强烈的礼花因素是任何物体内外部的一切微生物永远丧失其生长繁殖能力的措施，称为灭菌。远丧失其生长繁殖能力的措施，称为灭菌。消毒（消毒（disinfection）采用较温和的理化因素，仅杀死物体表面或内部的

3、一部采用较温和的理化因素，仅杀死物体表面或内部的一部分对人体有害的病原菌，而对被处理物体基本无害的措分对人体有害的病原菌，而对被处理物体基本无害的措施，称为消毒。施，称为消毒。防腐（防腐（antisepsis）利用理化因素完全抑制霉腐微生物的生长繁殖，从而达利用理化因素完全抑制霉腐微生物的生长繁殖，从而达到防止物品发生霉腐的措施，称为防腐。到防止物品发生霉腐的措施，称为防腐。化疗（化疗（chemotheraphy）即化学治疗。利用具有高度选择毒力的化学物质抑制宿即化学治疗。利用具有高度选择毒力的化学物质抑制宿主体内病院微生物的生长繁殖，以达到治疗该传染病的主体内病院微生物的生长繁殖，以达到治疗

4、该传染病的一种措施。一种措施。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，的运输，温度低，流动性降低，不利于物质运输，因此，温度变化影响营养物质的吸收与代谢产物的分泌。温度变化影响营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

5、质的溶解度，对生长有影响。一、温度对微生物生长的影响一、温度对微生物生长的影响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-10100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自己的生长温度三基点生长温度三基点，即，即最低、最适、最高生长温度最低、最适、最高生长温度处于最适生长温度时，生长速度最处于最适生长温度时，生长速度最快，代时最短。快，代时最短。超过最低生长温度时，微生物不生

6、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，微生物不生超过最高生长温度时，微生物不生长，温度过高，甚至会死亡。长，温度过高，甚至会死亡。（一）微生物生长的三个温度基点（一）微生物生长的三个温度基点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：（二）微生物生长温度类型（二）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）低温型微生物低温型微生物:

7、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、主要分布在地球的两极、冷泉、深海、冷冻场所及冷藏食品中。深海、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。藏食品的腐败。嗜冷微生物在低温下生长的机理，嗜冷微生物在低温下生长的机理，目前还不清楚，据目前还不清楚，据推测有两种原因：推测有两种原因：它们体内的酶能在低温下有效地催化，在高温下酶活它们体内的酶能在低温下有效地催化，在高温下酶活丧失丧失细胞膜中的不饱和脂肪酸含量高，低温下也能保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

8、行物质的传递。持半流动状态，可以进行物质的传递。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5060,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（核酸具有较高的热稳定性（核酸中核酸

9、中G+C含量高（含量高（tRNA），），可提供形成可提供形成氢键，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。晶状态。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。对其造成的分子损伤。耐高温菌具应用优势耐高温菌具应用优势：在减少能源消耗、减少染：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。菌、缩短发酵周期等方面具重要意义。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 （

10、）（）（）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小时采用小时采用分段控制温度分段控制温度的方法，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

11、，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。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）。细胞结构（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

12、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（三）高温与低温对微生物的影响（三）高温与低温对微生物的影响(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培养基中蛋白质含量高时比较耐热高时比较耐热.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，不适宜时，容易死亡容易死亡.与水分有关与水分有关含水量大时容易死亡，含水量小时含水量大时容易死亡

13、，含水量小时不容易死亡不容易死亡.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。当环境温度低于微生物的最适生长温度时，微生物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，的生长繁殖停止，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，当温不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。度提高时，可以恢复正常的生命活动。低温保藏菌种就是利用这个原

14、理。一些细菌、酵母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和霉菌的琼脂斜面菌种通常可以长时间地保藏在4的的冰箱中。冰箱中。当温度过低，造成微生物细胞冻结时，有的微生物当温度过低，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。会死亡，有些则并不死亡。2、低温对微生物的影响、低温对微生物的影响造成死亡的原因：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，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。膜内物质外漏。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，冻结速度对冰晶形

15、成有很大影响，缓慢冻结缓慢冻结，形成的，形成的冰晶大，对细胞损伤大；冰晶大，对细胞损伤大；快速冻结快速冻结，形成的冰晶小、分布，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菌种进行冻结保藏冻结保藏，一般情况下在菌悬液中再加一些甘油、，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。微生物对氧的需要和耐受力在不同的类群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中变化很大，根据微生物与氧的关系,可可把它们分为几种类群把它们分为

16、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：二、氧气对微生物生长的影响二、氧气对微生物生长的影响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。

17、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）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。细胞内存在获得能量。细胞内存在SOD和过氧化物酶，但缺乏过氧化和过氧化物酶，但缺乏过氧化氢酶。氢酶。厌氧菌（厌氧菌（anaerobe）

18、分子氧对它有毒害，短期接触空气，也会抑制其生长甚分子氧对它有毒害，短期接触空气，也会抑制其生长甚至致死；在空气或含有至致死；在空气或含有10%CO2的空气中，在固体培养基的空气中，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；生命活动所需能量通过发酵、无氧呼的环境下才能生长；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发酵提供；细胞内缺乏吸、循环光合磷酸化或甲烷发酵提供；细胞内缺乏SOD和和细胞色素氧化酶，大多数还缺乏过氧化氢酶。细胞色素氧化酶，大多数还缺乏过氧化氢酶。严格厌氧微生物并不是被气态的氧

19、所杀死，而是由于不严格厌氧微生物并不是被气态的氧所杀死，而是由于不能解除某些氧代谢产物的毒性而死亡。能解除某些氧代谢产物的毒性而死亡。在氧还原为水的过程中，可形成某些有毒的中间产物，在氧还原为水的过程中，可形成某些有毒的中间产物，例如，过氧化氢（例如，过氧化氢（H2O2）、）、超氧阴离子（超氧阴离子（O2）等。超氧等。超氧阴离子为活性氧，兼有分子和离子的性质，反应力极强，阴离子为活性氧，兼有分子和离子的性质，反应力极强，极不稳定，可破坏膜和重要生物大分子，极不稳定，可破坏膜和重要生物大分子，对微生物造成毒对微生物造成毒害或致死。害或致死。好氧微生物具有降解这些产物的酶，如过氧化氢酶、过好氧微生

20、物具有降解这些产物的酶，如过氧化氢酶、过氧化物酶、超氧化物歧化酶等，氧化物酶、超氧化物歧化酶等，而严格厌氧菌缺乏而严格厌氧菌缺乏SOD，故易被生物体内极易产生的超故易被生物体内极易产生的超氧阴离子自由基毒害致死。氧阴离子自由基毒害致死。厌氧菌的氧毒害机制厌氧菌的氧毒害机制SOD学说：学说：各类菌所含对氧解毒酶各类菌所含对氧解毒酶专性好氧菌专性好氧菌SOD，过氧化氢酶过氧化氢酶兼性厌氧菌兼性厌氧菌SOD，过氧化氢酶过氧化氢酶专性厌氧菌专性厌氧菌二种酶均无二种酶均无微好氧菌微好氧菌少量少量SOD耐氧菌耐氧菌SOD，过氧化物酶过氧化物酶H2O+O22 O2 +2H+O2+H2O22H2OO2+eO2

21、(O2 )超氧阴离子超氧阴离子在细胞内可由酶促或非酶促形成在细胞内可由酶促或非酶促形成。超氧物阴离子超氧物阴离子歧化酶是在生物进化中发展出来的一种自我歧化酶是在生物进化中发展出来的一种自我保护方式。保护方式。兼性厌氧菌兼性厌氧菌E.coli在发生在发生SOD缺失突变后，就会变成一种缺失突变后，就会变成一种“严格厌氧菌严格厌氧菌”。生物体中超氧阴离子的形成与去除生物体中超氧阴离子的形成与去除12SOD好氧生物和耐氧细菌过氧化氢酶 好氧生物过氧化物酶 NADH2NAD耐氧菌在在培养不同类型的微生物时，要采用相应的措施保证不同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。微生物的生长

22、。培养好氧微生物：培养好氧微生物：需震荡或通气，保证充足的氧气。需震荡或通气，保证充足的氧气。培养专性厌氧微生物：培养专性厌氧微生物：需排除环境中的氧气，同时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：培养兼性厌氧或耐氧微生物：可深层静止培养。可深层静止培养。影响膜表面电荷的性质及膜的通透性，进而影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。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：改变酶活、酶促反应的速率及代谢途径：如：酵母菌在酵母菌在pH4.5

23、-5pH4.5-5产乙醇，在产乙醇，在 pH6.5pH6.5以上产甘油、以上产甘油、酸。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离子化程度，从而影响营养物质吸收，度，从而影响营养物质吸收，或或有有毒物质的毒性。毒物质的毒性。三、三、pHpH值与值与微生物生长的相互影响微生物生长的相互影响（一）环境（一）环境pHpH值值对微生物生长的影响对微生物生长的影响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。都有微生物能生长。但是绝大多数种类都生活在但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

24、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。值。低低于于最低、或最低、或超过超过最高生长最高生长pHpH值时，微生物生长受抑制或值时，微生物生长受抑制或导致死亡。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，值不同，根据微生物生长根据微生物生长的最适的最适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

25、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（二（二)不同微生物对不同微生物对pHpH要求不同要求不同 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 6.0L

26、actobacillus acidophilus 嗜酸乳杆菌嗜酸乳杆菌4.04.65.86.6 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4.04.55.46.3 7.08.0Staphylococcus aureus金黄葡球菌金黄葡球菌4.27.07.5 9.3Chlorobium limicola 泥生绿菌泥生绿

27、菌 6.06.87.0Thurmus aquaticus 水生栖热菌水生栖热菌6.07.57.8 9.5Aspergillus niger 黑曲霉黑曲霉1.55.06.09.0一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3.05.06.08.0不同微生物的生长pH值范围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，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

28、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，则以合成草酸时，则以合成草酸为主。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，而范围时，以菌体生长为主，而在在pH4.35.3范围内才进行丙酮丁醇发酵。范围内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.

29、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

30、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。（三）微生物细胞内的（三）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，但值范围较宽，但是其细胞内的是其细胞内的pH值却相当稳定，一般都接近值却相当稳定，一般都接近中性。中性。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酶所需要的最适所需要的最适p

31、H值。值。微生物微生物胞内酶胞内酶的最适的最适pHpH值一般为中性，值一般为中性，胞外酶胞外酶的最适的最适pH值值接近环境接近环境pH值。值。（四）微生物的生命活动对环境四）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

32、机盐选择性吸收：铵盐吸收（铵盐吸收（(NH4)2SO4H2SO4），），pHpH硝酸盐吸收硝酸盐吸收(NaNO3NaOH)，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：过酸时：加入碱或适量氮源，提高通气量。加入碱或适量氮源，提高通气量。过碱时：过碱时：加入酸或适量碳源，降低通气量。加入酸或适量碳源，降低通气量。NH4+被被吸收吸收NO3+被被吸收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：（五）酸碱添加剂的抑菌机理（五）酸碱添加剂的抑菌机理酸类物质：酸类物质：无机酸：无机酸：与与H+浓度成正比的高氢离子浓度，可引浓度成正比的高氢离子浓度，可引起菌体表

33、面蛋白的变性和核酸的水解，并破坏酶类起菌体表面蛋白的变性和核酸的水解，并破坏酶类的活性的活性有机酸：有机酸：与不电离的部分成正比与不电离的部分成正比,故有时有机酸的故有时有机酸的抑菌效果抑菌效果无机酸。作为食品防腐剂的有机酸如苯无机酸。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，从而抑制微生物的生长。用，从而抑制微生物的生长。碱类物质：碱类物质：强碱可引起蛋白质、核酸大分子变性、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、水、NaOH、Na

34、2CO3等作为机器、工具以及冷藏库等作为机器、工具以及冷藏库的消毒剂。的消毒剂。第三节第三节 微生物生长繁殖的控制微生物生长繁殖的控制1 1、高温灭菌（消、高温灭菌（消毒）法毒）法是最常是最常用的物理方法。高用的物理方法。高温可引起蛋白质、温可引起蛋白质、核酸等活性大分子核酸等活性大分子氧化或变性失活而氧化或变性失活而导致微生物死亡。导致微生物死亡。一、常用的灭菌、消毒、抑菌及除菌的物理方法一、常用的灭菌、消毒、抑菌及除菌的物理方法（一）温度（一）温度干热灭菌法（干热灭菌法（dry heat sterilizationdry heat sterilization）焚烧法（焚烧法（inciner

35、ationincineration）：）：是将被灭菌物品在火焰中是将被灭菌物品在火焰中燃烧，使所有的生物质碳化。简单、彻底，但对被灭菌燃烧，使所有的生物质碳化。简单、彻底，但对被灭菌物品的破坏极大。适用于无经济价值的物品灭菌，及不物品的破坏极大。适用于无经济价值的物品灭菌，及不怕烧的实验器具，如接种环、镊子、试管或三角瓶口的怕烧的实验器具，如接种环、镊子、试管或三角瓶口的灭菌等。灭菌等。干燥热空气灭菌法干燥热空气灭菌法(hot-air oven)hot-air oven)：将物品放入烘箱将物品放入烘箱内，然后升温至内，然后升温至150170 150170 ，维持，维持1212小时。适用小时。适

36、用于玻璃、陶瓷和金属物品的灭菌，不适合液体样品，及于玻璃、陶瓷和金属物品的灭菌，不适合液体样品，及棉花、纸张、纤维和橡胶类物质的灭菌。棉花、纸张、纤维和橡胶类物质的灭菌。特点：由于空气传热穿透力差，菌体在脱水状态下不易特点：由于空气传热穿透力差，菌体在脱水状态下不易杀死，所以温度高、时间长。杀死，所以温度高、时间长。湿热法湿热法(moist heat sterilization)moist heat sterilization)：特点：温度低、时间短、灭菌效果高特点：温度低、时间短、灭菌效果高原因：原因：1)菌体内含水量越高，则凝固温度越低；菌体内含水量越高，则凝固温度越低；2)蒸汽冷凝会放出

37、潜热；蒸汽冷凝会放出潜热；3)饱和水蒸汽穿透力强；饱和水蒸汽穿透力强；4)湿热易破坏细胞内蛋白质大分子的稳定湿热易破坏细胞内蛋白质大分子的稳定性，主要破坏氢键结构。性，主要破坏氢键结构。高压蒸汽灭菌法高压蒸汽灭菌法利用水的沸点随水蒸气压力的增加而上升，以达到利用水的沸点随水蒸气压力的增加而上升，以达到100 100 以上高温灭菌的方法。以上高温灭菌的方法。方法：方法：121121（1 1kg/cmkg/cm2 2或或1515磅磅/英寸英寸2 2）维持）维持1515-20-20minmin。112 112（0 0.5.5kg/cmkg/cm2 2或或8 8磅磅/英寸英寸2 2）2020-3 30

38、 0minmin。11 115 5（0.750.75kg/cmkg/cm2 2或或1111磅磅/英寸英寸2 2）2020-3 30 0minmin。应根据灭菌物品的性质或成分选择灭菌温度应根据灭菌物品的性质或成分选择灭菌温度例如：例如：生理盐水、营养琼脂等培养基用生理盐水、营养琼脂等培养基用121 121。含葡萄糖、乳糖、氨基酸等培养基用含葡萄糖、乳糖、氨基酸等培养基用112 112。适用：适用：耐高温物品，玻璃仪器、含水或不含水的物品。耐高温物品，玻璃仪器、含水或不含水的物品。高高 压压 蒸蒸 汽汽 灭灭 菌菌 锅锅注意事项：注意事项：排净冷空气；排净冷空气；灭菌终了，缓慢降压；灭菌终了，缓

39、慢降压；灭菌结束，趁热取出物品。灭菌结束，趁热取出物品。高温对培养基的影响及其防止措施高温对培养基的影响及其防止措施高温对培养基的不利影响：高温对培养基的不利影响：会产生混浊或形成不溶性沉淀会产生混浊或形成不溶性沉淀营养成分被破坏（营养成分被破坏（POPO4 4-3-3存在，葡萄糖生成酮糖，存在，葡萄糖生成酮糖，菌不利用菌不利用）；）；色泽加深（褐变如产生氨基糖等）；色泽加深（褐变如产生氨基糖等）；改变培养基的改变培养基的pH值值（通常下降（通常下降0.20.2）；形成有害物质，抑制微生物生长；形成有害物质，抑制微生物生长；消除有害影响的措施消除有害影响的措施采用特殊的加热灭菌法采用特殊的加热

40、灭菌法过滤除菌法过滤除菌法加入螯合剂加入螯合剂煮沸消毒法煮沸消毒法将水加热至将水加热至100100，煮沸，煮沸1515min30minmin30min，可杀死所有营养细胞可杀死所有营养细胞和部分芽孢，达到消毒物的目的。和部分芽孢，达到消毒物的目的。巴斯德消毒法（巴斯德消毒法（PasteurizationPasteurization）：）：用较低的温度来杀死其中的病源微生物，这样既保持用较低的温度来杀死其中的病源微生物，这样既保持食品的营养风味，又进行了消毒食品的营养风味，又进行了消毒该法一般是将待消毒的液体食品置于该法一般是将待消毒的液体食品置于6262处理处理3030minmin，然后迅然后

41、迅速冷却。即可达到消毒目的。速冷却。即可达到消毒目的。低温长时法低温长时法(Low temperature long time,LTLT)Low temperature long time,LTLT)；62.930min62.930min处理牛奶处理牛奶高温瞬时法（高温瞬时法（HightemperatureshorttimeHightemperatureshorttime,HTST):,HTST):71.615s71.615s处理牛奶处理牛奶超高温巴斯德灭菌法超高温巴斯德灭菌法(UltrapasteurizationUltrapasteurization):):让液体食品停让液体食品停留在留在

42、140140左右左右3-43-4s s，急剧冷却至急剧冷却至7575，经匀质化后冷却至，经匀质化后冷却至2020。间歇灭菌法：间歇灭菌法：将待灭菌物品在将待灭菌物品在8080-100-100蒸煮蒸煮15-6015-60minmin，冷冷却后搁置室温（却后搁置室温（28-3728-37）下过夜，并重复以上）下过夜，并重复以上过程三遍以上。过程三遍以上。其蒸煮过程可杀死微生物的营养体，但不能杀其蒸煮过程可杀死微生物的营养体，但不能杀死芽胞，室温过夜促使残留的芽孢萌发成营养死芽胞，室温过夜促使残留的芽孢萌发成营养体，再经蒸煮过程可杀死新的营养体；循环三体，再经蒸煮过程可杀死新的营养体；循环三次以上可

43、保证彻底灭菌的目的。次以上可保证彻底灭菌的目的。适用于不耐高温的物品灭菌，如不适于高压灭适用于不耐高温的物品灭菌，如不适于高压灭菌的特殊培养基、药品的灭菌。菌的特殊培养基、药品的灭菌。缺点是麻烦、缺点是麻烦、费时。费时。低温低温低温是通过降低酶反应速度使微生物生低温是通过降低酶反应速度使微生物生长受到抑制。长受到抑制。冷藏法：冷藏法：55，微生物斜面菌种放置冷藏箱中可保，微生物斜面菌种放置冷藏箱中可保存数周至数月而不衰竭死亡；食品保鲜存数周至数月而不衰竭死亡；食品保鲜冷冻法：食品工业中采用冷冻法：食品工业中采用-10-10左右的冷冻温度较左右的冷冻温度较长时间地保藏食品；冷冻法也可用作菌种保藏

44、，但长时间地保藏食品；冷冻法也可用作菌种保藏，但所需温度更低，如所需温度更低，如-80-80低温冰箱、或低温冰箱、或-78-78干冰、干冰、或或-80-80液氮中冷冻保存。液氮中冷冻保存。2 2、低温抑菌、低温抑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。但不能除去病毒。留在一侧，从而达到灭菌的目的。但不能除去病毒。实验室中常用的滤器：实验室中常用的滤器：滤膜过滤器、蔡氏过滤器、玻璃过滤器、磁土过滤器等。滤膜

45、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；过滤介质：醋酸纤维素膜、硝酸纤维素膜、聚丙烯膜；以及石棉板、烧结陶瓷、烧结玻璃等。以及石棉板、烧结陶瓷、烧结玻璃等。滤器孔径：滤器孔径：常用常用0 0.22.22 m、0.45 m。应用：应用：对于含酶、血清、维生素和氨基酸等热敏物质除菌。对于含酶、血清、维生素和氨基酸等热敏物质除菌。（二）过滤除菌法（二）过滤除菌法紫外线灭菌紫外线灭菌使用紫外灯照射，可以根据使用紫外灯照射，可以根据1 1W/M3W/M3来计算剂量，来计算剂量，若若以面积计算，一般以面积计算，一般3030W W的紫外灯可用于的紫外灯可

46、用于1515M2M2的房间的房间消毒，照射时间为消毒，照射时间为20302030分钟，有效照射距离为分钟，有效照射距离为1 1米左右。米左右。射线灭菌射线灭菌Co60Co60放射性元素可放出放射性元素可放出射线。射线。灭菌剂量：灭菌剂量：20502050KGYKGY（三）辐射（三）辐射二、常用的控菌方法二、常用的控菌方法消毒剂消毒剂:可以抑制或杀灭微生物，但对人体也可能产生有害作用可以抑制或杀灭微生物，但对人体也可能产生有害作用的化学试剂的化学试剂.主要用于抑制或杀灭物体表面、器械、排泄物和主要用于抑制或杀灭物体表面、器械、排泄物和环境中的微生物。环境中的微生物。防腐剂防腐剂:可以抑制或阻止微

47、生物生长，但对人体或动物体的毒性可以抑制或阻止微生物生长，但对人体或动物体的毒性较低的化学药剂较低的化学药剂.用于肌体表面，如皮肤、粘膜、伤口等处用于肌体表面，如皮肤、粘膜、伤口等处防止感染，也有的用于食品、饮料药品的防腐作用。防止感染，也有的用于食品、饮料药品的防腐作用。但现时消毒剂和防腐剂间的界限已并不很严格但现时消毒剂和防腐剂间的界限已并不很严格.消毒防腐剂的作用机理消毒防腐剂的作用机理一般有下列三种方式一般有下列三种方式:使微生物蛋白质凝固变性使微生物蛋白质凝固变性,发生沉淀发生沉淀.如酒精等如酒精等.破坏菌体的酶系统破坏菌体的酶系统,影响菌体代谢影响菌体代谢.如过氧化氢等如过氧化氢等

48、.降低微生物表面张力降低微生物表面张力,增加细胞膜的通透性增加细胞膜的通透性,使细胞发生破裂使细胞发生破裂或溶解或溶解.如来苏儿等酚类物质如来苏儿等酚类物质.（一）一）消毒剂和防腐剂消毒剂和防腐剂 类型 名称及使用方法 作用原理 应用范围 醇类 70%75%乙醇脱水、蛋白质变性皮肤、器皿 醛类 0.5%10%甲醛2%戊二醛（pH=8）蛋白质变性房间、物品消毒（不适合食品厂）酚类 3%5%石炭酸 2%来苏儿3%5%来苏儿破坏细胞膜、蛋白质变性地面、器具皮肤地面、器具氧化剂 0.1%高锰酸钾3%过氧化氢0.2%0.5%过氧乙酸氧化蛋白质活性基团，酶失活皮肤、水果、蔬菜皮肤、物品表面水果、蔬菜、塑料

49、等常用的消毒防腐剂及其应用常用的消毒防腐剂及其应用常用的消毒防腐剂及其应用常用的消毒防腐剂及其应用类型 名称及使用方法 作用原理 应用范围重金属盐类0.05%0.1%升汞2%红汞0.1%1%硝酸银0.1%0.5%硫酸铜蛋白质变性、酶失活变性、沉淀蛋白蛋白质变性、酶失活非金属器皿皮肤、粘膜、伤口皮肤、新生儿眼睛防治植物病害表面活性剂0.05%0.1%新洁尔灭0.05%0.1%杜灭芬蛋白变性、破坏细胞膜皮肤、粘膜、器械皮肤、金属、棉织品、塑料常用的消毒防腐剂及其应用常用的消毒防腐剂及其应用类型 名称及使用方法 作用原理 应用范围卤素及其化合物0.20.5mg/L氯气10%20%漂白粉0.5%1%漂

50、白粉2.5%碘酒破坏细胞膜、蛋白质饮水、游泳池水地面水、空气等皮肤 染料2%4%龙胆紫与蛋白质的羧基结合皮肤、伤口 酸类 0.1%苯甲酸 0.1%山梨酸食品防腐食品防腐概念概念：化学治疗化学治疗剂是指那些剂是指那些能够特异性地作用于能够特异性地作用于某些微生物并某些微生物并具有选择毒性具有选择毒性的化学药剂，它们与的化学药剂，它们与非特异的化学药剂相比对人体几乎没有什么毒性非特异的化学药剂相比对人体几乎没有什么毒性或毒性很小，可用作治疗微生物引起的疾病。或毒性很小，可用作治疗微生物引起的疾病。既适用于涂抹肌体表面，也始于通过口服或注射既适用于涂抹肌体表面，也始于通过口服或注射吸收到体内。吸收到