Chap.6 微生物的生长与控制 §1. 测定生长繁殖的方法 §2. 微生物的生长规律 §3. 影响微生物生长的主要因素 §1. 测定生长繁殖的方法 §2. 微生物的生长规律 §3. 影响微生物生长的主要因素 §4. 微生物培养法 §5. 有害微生物的控制

●生长的定义 Growth is defined as an increase in cellular constituents and may result in an increase in a microorganism’s size ,population number, or both. ● 微生物数量和重量的增加。

●微生物生长特点 ----平衡生长 ----生长与繁殖联系 ----用群体指标反映（研究）生长

一、测定生长繁殖的方法 （一）测生长量： 适用一切微生物 1．测体积 2．称干重 3．间接法：比浊法、 生理指标法 （N,C,P,DNA,ATP等）

（二）计繁殖数 1、直接法： ●血球计数板法 （常用） ●Petroff-Hausser 计数板 ●局限性

2、间接法：（活菌计数法） ●平板计数法：菌落形成单位（CFU）

●最大可能数量法（MPN） 供测样品通过稀释接种于液体选择培养基中,然后根据生长与否,通过统计学方法计算出微生物数量的一种计数方法。

●膜过滤培养法

§2、微生物的生长规律 一、个体生长与同步生长 ●个体水平研究： ----超薄切片 ----显微摄影技术

如何研究芽孢的个体发育？ ----同步生长（培养）： 细胞群体中每个个 体处于同样的细胞生 长、分裂周期状态。

●同步培养方法 ①诱导法：变换温度、光脉冲、营养供应 ②机械筛选法（ Helmstetter-cummings的膜洗脱技术）

二、典型生长曲线 描述单细胞微生物群体生长规律的曲线。

●绘制曲线条件 1）分批培养 2）细胞数目的对数为纵坐标

●根据生长速率常数（R=n/t2-t1）划分： 1）延滞期：生长速率常数为零，仅个体变化 对策： ----采用对数期种子(种子的活化） ----增大接种量 ----采用营养丰富培养基

指数期:生长速率最大 个体和群体生长特点： 三个重要参数: n、R、G

●影响指数期代时长短的因素 1）菌种 2）营养成分 3）营养物浓度（生长限制因子存在与否）

指数期M的应用 ①作为代谢、生理研究的良好材料（生理特性较一致，细胞 成 分平衡发展，生长速率恒定）。 ②增殖噬菌体的最适宿主菌龄。 ③发酵生产中作为种子的最佳种龄。

3．稳定期（最高生长期）: R=0 1）菌体产量达最高； 2）次生代谢产物合成 3）菌体生长产量常数 ：消耗单位营养物质 获得的菌体产量。 Y= （x―菌体干重， c―限 制性营养物浓度）

●同样可计算产物得率常数（转化率）

原因： ①营养物质耗尽 ②营养物比例失调（C/N不合适） ③有害代谢物积累 ④pH氧化还原势等物化条件不适宜。

4．衰亡期: R为负值 个体死亡速度＞新生的速度， 群体呈现负生长

三、微生物的连续培养 ．  ．  ． 

连续生长: 在反应器中不断地流加新鲜培养液,同时不断排出发酵液,使培养物达到动态平衡,微生物长期保持在指数期的平衡生长状态和衡定的生长速率上,该生长方式称之为连续生长。

恒浊器（控制菌体密度） 恒化器（控制培养基流速） 限制性营养物浓度恒定，流速恒定； 菌体浓度↑，浊度↑， 控制使流速↑； 结果： 菌体密度恒定； 生长速率恒定(最快) 恒化器（控制培养基流速） 限制性营养物浓度恒定，流速恒定； 结果： 生长速率恒定；

恒浊器 恒化器 工作原理：培养液浊度与菌浓度成正比 限制性营养物与菌生长速度正比。 控制方法：改变流速，使培养液浊度恒定 流速恒定 恒浊器 恒化器 工作原理：培养液浊度与菌浓度成正比 限制性营养物与菌生长速度正比。 控制方法：改变流速，使培养液浊度恒定 流速恒定 流入培养基成分：各种营养成分都很充分 限制性营养物浓度低，其他成分充分。 容器内菌的生长速率：最大生长速率 低于最大生长速率

●建议理解图表：

§3.影响微生物生长的主要因素 ●最适生长温度 嗜冷菌：-10～20℃ 中温菌：20～45℃ 嗜热菌：45～65℃ 极端嗜热菌： 65℃        一、 温度 ●最适生长温度 嗜冷菌：-10～20℃ 中温菌：20～45℃ 嗜热菌：45～65℃ 极端嗜热菌： 65℃ 超嗜热菌： 80～113℃

●常见微生物培养温度 肠杆菌科：37°C 芽孢杆菌：30 °C 放线菌：28 °C 酵母菌：28 °C 土壤真菌：26-28 °C

二、氧气 1）专性好氧菌 只有在较高的氧浓度下才能生长的微生物。 2）兼性厌氧菌 以有氧生长为主，但也可在厌氧下生长的 微生物。 3）微好氧菌 仅在较低氧分压下才能生长的微生物。

4）耐氧菌 可在有氧下进行发酵产能的微生物。 5）厌氧菌 仅能在厌氧条件下生长、分子态氧对其 有毒害作用的一类微生物。

●5类微生物的判断试验（半固体琼脂柱）

●厌氧菌的氧毒害机制 ----自由基 理论： 生物体内存在着超氧阴离子等自由基，（ , OH. ,cl.,等) 非常活泼，反应力极强，可对细胞内各种生物活性的大分子和细胞膜产生破坏作用，引起细胞的死亡。

厌氧菌缺乏SOD，受超氧阴离子自由基（ ） 毒害，引起生物高分子和膜破坏作用； H2O + O2 （过氧化氢酶） SOD +2H+ H2O2+O2 一切好氧/ 耐氧 耐氧菌 2H2O NADH2 NAD （过氧化物酶）

●5类微生物的氧化酶系 类型 产能 SOD 过氧化氢酶 过氧化物酶 好氧菌 呼吸 ++ + + --- 兼性 呼吸、 ++ + + --- 好氧菌 呼吸 ++ + + --- 兼性 呼吸、 ++ + + --- 发酵 微好氧 呼吸 + + --- 耐氧 发酵 ++ --- + + 厌氧 发酵、 -- --- --- 无氧等

三、pH 多数真菌、酵母菌pH5-6、放线菌pH7- 8。

发酵生产对pH的控制：

●pH改变及控制：  1、培养基中性成分被M利用，一般随 培养时间延长，变酸 2、与培养基C/N比值有关， C/N高（真菌培养基），培养后pH↓； C/N低（部分细菌），培养后pH↑； 3、发酵生产控制：酸碱中和；结合补料调节； 改变通气量

§3.微生物培养方法 一、好气菌的培养 1）实验室常用培养方法及用途 ----试管斜面（固） ----琼脂平板（固） ----摇瓶培养 （液）

2）生产常用培养方法及用途 固体发酵： 曲法培养 固体发酵罐

液体发酵：浅盘培养 深层液体通气培养（发酵罐）

二、厌氧菌的培养 1）厌氧罐

GasPak 产气袋工作原理 H2+O2 H2O 钯粒

2）厌氧手套箱

§5.有害微生物的控制 一、概念 灭菌：除去或杀灭所有的微生物。 消毒：除去或杀灭病原微生物。 防腐：抑制食品或生物制品霉腐微生物 的生长。 化疗：利用高选择毒力的化学物质抑制病原 微生物的生长而达到治疗传染病的措施。

二、高温灭菌种类及操作 2．湿热灭菌法： 1.干热灭菌法： 160℃，1.5h，烘箱；接种环火焰灼烧。 （连消法）。 ●常压法‑‑巴氏消毒法、煮沸消毒法、间歇灭菌法。 ●加压法‑‑常规加压灭菌法，连续加压灭菌法 （连消法）。

梅拉特反应：高温下氨基化合物与糖类的羰基 产生的褐变反应。 ●高温的不利影响 梅拉特反应：高温下氨基化合物与糖类的羰基 产生的褐变反应。 ●高温有害影响的防止 1）特殊加热灭菌法：分消、低压灭菌、连消 2）过滤除菌法

膜滤器

三、化学杀菌剂、消毒剂和治疗剂 最低抑菌浓度（MIC）： 在一定的条件下，某化 学药剂抑制特定微生物 的最低浓度。 半致死剂量（LD50）： 学药剂杀死50%试验动 物的剂量。

(二）常用消毒剂 ----植物体表：升汞、次氯酸钠、75%乙醇 ----空气：紫外、甲醛—KMnO4、过氧乙酸 ----物品，粪便：卤化物 ----环境：福尔马林、酚 比较标准：酚系数

四、抗代谢药物 ●抗代谢药物 又称代谢拮抗物或代谢类似物。指一类在化学结构上与细胞内必要代谢物结构相似，并可干扰正常代谢活动的化学物质。

●磺胺类药物：对氨基苯甲酸（PABA）类似物 二氢碟酸合成酶 二氢叶酸还原酶 ●病原菌：二氢喋啶酰焦磷酸+PABA 二氢叶酸合成酶 四氢叶酸（COF,转移-碳基的重要辅酶） ● 磺胺与病原菌生长因子（PABA）结构类似，可竞争性地与另一 底物 （二氢喋啶酰焦磷酸）结合，产生假二氢叶酸 而无法合成 四氢叶酸 ●抗药菌株

● 人类缺四氢叶酸合成有关酶类，必须在营养 物中直接提供。因此，磺胺对人 类无毒。

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（三）抗生素 代谢产物或人工合成衍生物，在很低的浓底时 就能抑制或干扰它种生物生命活动，因而可作 为优良化学治疗剂。 ● 抗菌谱：抗菌范围 微生物或其他生物生命活动中合成的次级 代谢产物或人工合成衍生物，在很低的浓底时 就能抑制或干扰它种生物生命活动，因而可作 为优良化学治疗剂。 ● 抗菌谱：抗菌范围 ●抗生素效价 用生物学方法表示的抗生素活力，常用国际单位表示。

●效价的测定：扩散法 琼脂扩散法：

●纸片法

●管碟法

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