Part 1 微生物的生长 Part 2 环境条件对微生物的影响 Part 3 微生物的控制.

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1 Part 1 微生物的生长 Part 2 环境条件对微生物的影响 Part 3 微生物的控制

2 概念 生长：细胞体积的增大； 繁殖：细胞数量的增加 单细胞微生物 生长与繁殖难以区分，以群体数目的增加作为生长的标志。 多细胞丝状微生物
细胞物质量的增加作为生长的标志，通过形成孢子（有性与无性）使得个体数目的增加叫作繁殖

3 微生物生长的测定 单细胞微生物数量的测定（生长曲线） 多细胞微生物生长的测定

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5 全数测定 计数器法 比浊法 活菌计数 稀释平板法（膜过滤法） 液体稀释培养法 细胞物质量的测定（间接测定法）

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8 4. Direct Microscopic Count
Counting chamber of known volume

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10 Dilution Results

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13 干重法 含氮量法 DNA法 生理指标测定法

14 把一定微生物接种到一定量的液体培养基中，在一定条件下进行一次性培养，定时取样测定活菌数，以活菌数的对数值为纵坐标，以培养时间为横坐标，就可以画出一条有规律的曲线，这就是微生物的典型生长曲线（growth curve）。 一般把典型生长曲线划分为适应期、对数增长期（指数期）、稳定期和衰亡期等四个时期。 该生长曲线只适用于单细胞微生物，包括细菌和酵母菌。

15 注：图中隐藏链接

16 适应期（adaptive phase） 适应期的出现，可能是因为在接种到新鲜培养液的细胞中，一时还缺乏分解或催化有关底物的酶，或是缺乏充足的中间代谢物。 该时期有几个特点： 生长繁殖的速度几乎等于零。 细胞形态增大； 细胞内RNA尤其是rRNA含量增高，原生质呈嗜碱性。 合成代谢活跃，核糖体、酶类和ATP的合成加快，易产生诱导酶。 对外界不良条件反应敏感。

17 影响适应期长短的因素很多 菌种的菌龄 菌龄即“种子”(inoculum)的群体生长年龄，亦即它处在生长曲线上的哪一个阶段。
接种量 接种量的大小明显影响适应期的长短。 培养基成分

18 生产上——尽量缩短延滞期 增加接种量 适龄菌种（对数生长期） 用与培养菌种相同组成分的培养基

19 对数增长期 (logarithmic phase)
又称为指数增长期（exponential phase），是指在生长曲线中，紧接着适应期的一个细胞以几何级数速度分裂的一段时期。 对数增长期有以下几个特点： 生长繁殖的速度很快，世代时间均匀一致； 酶系活跃，代谢旺盛。 菌细胞的形态特征均匀一致，最代表种的特征； 此时期内的微生物的生化特性均匀一致，并且典型。

20 指数期生长的数学模型 繁殖代数 n=3.322(lgx2-lgx1) 3.322(lgx2-lgx1) 生长速率常数R= t2-t1
Lg 细胞数/ml x1 培养时间 t1 t2 指数期生长的数学模型 繁殖代数 n=3.322(lgx2-lgx1) t2-t1 3.322(lgx2-lgx1) 生长速率常数R= t2- t1 3.322(lgx2-lgx1) 代时G=

21 影响指数期的因素 菌种 营养成分 营养物浓度 培养温度

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23 稳定期（stationary phase）
特点 生长速率几乎等于死亡速率，细胞浓度不增加。 基质大量消耗，代谢物大量积累。 生产上 尽量延长稳定期

24 稳定期到来的原因主要是： ①营养物尤其是生长限制因子的耗尽； ②营养物的比例失调，例如C/N比值不合适等； ③酸、醇、毒素或H2O2等有害代谢产物的累积； ④pH、氧化还原势等物化条件越来越不适宜等等。 在稳定期时，细胞开始贮存糖原、异染颗粒和脂肪等贮藏物；多数芽孢杆菌在这时开始形成芽孢；有的微生物在稳定期时还开始合成抗生素等次生代谢产物。

25 衰亡期（decline phase或death phase）
特点 死亡速率大于生长速率 菌体开始自溶 细胞形态多样，染色性改变 生产上 要掌握发酵时间

26 微生物的分离与纯培养 微生物的分离 稀释平板法 划线法 单细胞分离法 选择培养基分离法 微生物的纯培养 分批培养与连续培养 厌氧培养

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28 物理因素 温度 水分活度 氧气和氧化还原电位 辐射作用 化学因素 pH值 可抑制或杀灭微生物的常见化学物 生物因素对微生物生长的影响

29 温度影响微生物生长的一般规律 最低温度：微生物能生长的温度低限 最适温度：微生物生长繁殖速度最快的温度 最高温度：微生物能生长的温度高限

30 不同微生物类群适应的温度范围 微生物类群 最低生长温度 最适生长温度 最高生长温度 嗜热微生物 嗜温微生物 冷育微生物 嗜冷微生物
40—45 5—15 -5—5 55—75 30—40 25—30 12—15 60—90 35—47 30—35 15—20 ．嗜中温微生物（mesophiles） 这类微生物的最适生长温度一般在20～45℃之间。 在这一类中又可分为室温型微生物和体温型微生物。前者多数是腐生型微生物,它们的最适生长温度一般为20～28℃；人和温血动物的寄生菌属于体温性微生物，它们的最适生长温度与其宿主体温接近，在37～45℃之间。

31 高温和低温对微生物的影响 1、高温的影响 引起菌体蛋白质等大分子物质的变性 影响高温效应的因素 菌种与菌龄 高温延续的时间 菌体所处介质
菌体密度

32 2、低温对微生物的影响 注意: 降低酶活性。大多数微生物活动降低、休眠，甚至死亡。少数能正长。
细胞内水分转变为冰晶体,引起细胞明显脱水,而不能存活。 细胞内形成的冰晶对微生物细胞产生机械性的伤害。 注意: 微生物不同，反应不同 冷冻速度不同，反应不同 冷冻和解冻交替，比一直冷冻更易死亡。 环境条件不同，反应不同：pH低、水分多，死亡快；糖 、盐、蛋白质、脂肪含量高则死亡慢。

33 低温用于食品保藏 低温保藏是食品贮藏中，品质下降最低的一种贮藏方法。
寒冷温度：（14-7℃） 嗜冷微生物能生长，但生长比较慢 ，贮藏有效期比较短，贮藏果蔬食品。 冷藏温度：（7-0℃）（常用4-8℃） 嗜冷微生物能缓慢生长，多数病原菌不能生长 ，保藏有效期较短，贮藏食品：肉、禽蛋、乳品、果蔬等。 冻藏温度：低于0℃（常用-18℃） 几乎可以阻止所有微生物的生长，可进行长期贮藏，但食品品质。

34 （一）水活度的概念 （二）适合在不同水活度下生长的微生物 AW=P/PO 式中: P —— 一定温度下基质环境的水蒸汽压
类型 最低生长aW 最适生长aW 干生性微生物 中生性微生物 湿生性微生物 0.80以下 0.80—0.90 0.90 0.95—0.98 0.98—1.00 1.00 干燥用于食品保藏的方法可分为两类，即自然干燥（熏干、晒干、冷冻干燥）和人工干燥（常压干燥如热风、喷雾、冻结、微波等；真空干燥如真空和冷冻真空干燥）

35 一些微生物主要类群的最低水分活度(AW)
一般细菌 0．90 嗜盐细菌 0．75 一般酵母菌 0．88 干生性霉菌 0．65 一般霉菌 0．80 耐渗透压酵母菌 0．60

36 氧气对微生物生长的影响 需氧微生物（aerobe） 厌氧微生物（anaerobe） 兼性厌氧微生物（facultative aerobe）
绝大多数丝状真菌、放线菌和部分细菌属于这个类型。 厌氧微生物（anaerobe） 主要是一些细菌属于这一类群，如梭状芽孢杆菌属（Clostridium）、产甲烷杆菌属（Matharobacterium）等。 兼性厌氧微生物（facultative aerobe） 绝大多数酵母菌和部分细菌属于这种类型。 微量需氧微生物（microaerophilic） 只有少数细菌属于此类型，如拟杆菌属（Bacteriodes）中的个别种。 耐氧性厌氧微生物（aerotolerant anaerobe） 主要是一些乳酸菌属于该呼吸类型。 厌氧菌有氧毒害的机理普遍存在于生物体内的超氧阴离子自由基（O2-.），因有奇数电子，性质极不稳定，化学反应力极强，可破坏各种生物大分子和膜结构，对生物体及其有害。 好氧菌因有超氧化物歧化酶(SOD),剧毒的O2-.被歧化成毒性较低的H2O2,在过氧化氢酶的作用下变成无毒的H2O,多数耐氧菌能合成SOD,且有过氧化物酶,因此不受毒害。 厌氧菌细胞内缺乏(SOD), 大多数还缺乏过氧化氢酶，剧毒的O2-.不能被歧化成毒性较低的H2O2 ，因此表现氧毒害。

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38 厌氧菌有氧毒害的机理

39 紫外辐射 260nm波长是生物核酸的最大吸收波长，杀菌力最强 光复活作用：可见光激活微生物的光复活酶并修复DNA辐射损伤的现象
紫外灯：实验室常用40~60W无臭氧灯

40 电离辐射 种类：X射线、γ射线、高能电子束 单位：居里（辐射源强度） 伦琴（辐射源强度） 拉德（吸收剂量：100尔格/g）
目前的法定表示单位： Gy或KGy 1Gy =100 rads

41 1、总体说，M生长2＜pH＜9,少数例外.绝大多数在5-9
2、每种M,有自己的生长pH三基点:最低、最适和最高pH值。 大肠杆菌: 最低pH4.3,最适pH ,最高pH9.5。

42 根据微生物生长的最适pH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 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 嗜酸微生物：硫杆菌属 耐酸微生物：乳酸杆菌、醋酸杆菌 不同的微生物最适生长的pH值不同，同一种微生物在不同的生理阶段对pH值的要求也不同，在发酵工业中，控制pH值尤其重要，如黑曲霉在pH2-2.5主要产柠檬酸， pH 以菌体生长为主，pH7时以合成草酸为主

43 pH的影响机制 改变膜电位，影响膜的功能 影响酶的功能 影响基质中各类物质的性质
无机酸可增加氢离子的浓度，引起菌体表面蛋白的变性和核酸的水解，并破坏酶类的活性 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，从而抑制微生物的生长 防腐：利用理化因素完全抑制霉腐微生物生长繁殖的措施 碱类物质可引起细胞物质的水解或凝结，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剂

44 培养基pH变化的原因及调节 原因: 1.大多数M使培养基pH下降.如乳酸菌分解G产生乳酸

45 过酸时： 加NaOH、Na2CO3等碱液中和 治标 过碱时： 过碱时：加H2SO4、HCl等酸液中和 加适当氮源：加尿素、NaNO3、NH4OH或蛋白质 pH调节 过酸时 提高通气量 治本 加适当碳源：加糖、乳酸、醋酸、柠檬酸或油脂等 过碱时 降低通气量

46 生产中的应用 1、发酵食品：酸奶、酸菜等 2、酸渍食品：如加入醋酸，增加食品风味。 3、消毒防腐：如醋酸,可杀死沙门氏菌,大肠杆菌等。
条件：对人体无毒害，不影响食品的风味，加入食品后的含量应不超过规定的标准。 举例： ①苯甲酸及其钠盐：pH 抑菌作用强，果汁、 酸性饮料，含量应≤0.1％ ②山梨酸及其钾盐：pH＜6对霉菌、酵母抑制强,用于酸性食品防腐饮料。 ③ 丙酸以及其钙盐：酸性环境，抑制霉菌，含量≤0.32％。用于酸类、糖类、干酪。 ④ 脱氧醋酸及其钠盐：毒性低，广谱抑菌。用于浓缩桔浆、清凉饮料 ⑤ 乳酸：抑制细菌，用于空气消毒。

47 1、重金属及盐：Hg,Ag,Cu等 2、氧化剂：过氧化氢、高锰酸钾、次氯酸盐、卤素等 3、有机物：酚、醇、醛、酸、表面活性剂等
酚系数：一定条件下致死全部供试菌的最高稀释度与达到同样效果的酚的最高稀释度的比值 常用杀菌剂: 苯酚、甲酚、乙醇、福尔马林、新洁尔灭

48 一、共生 两种生物密切生活在一起，可形成特殊共生体的生存关系 二、互生 一种生物的活动为另一种生物的活动创造有利条件的现象

49 三、拮抗 一种生物的生命活动抑制或杀死另一种生物的现象 四、寄生 一种生物生活在另一种生物体内或体表，吸取后者物质作为营养物，且对后者有害无益的生存关系

50 选择培养基分离法 1 ml 1.dilute sample 9 ml 10 100 1000 104 105 106 107 高氏培养基
牛肉膏培养基 高氏培养基 土豆培养基

51 1 ml 1.dilute sample 9 ml cell no/ml 2. plate out 0.1 ml

52 Inoculating an agar plate to obtain single colonies

53 Mixed culture Pure culture

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58 分批培养： 连续培养：将新鲜培养基连续加入均匀搅拌的培养物中，保持细胞浓度、比生长速率、培养环境不随时间变化，维持稳定状态的培养过程。

59 分批培养 将微生物置于一定容积的培养基中培养，最后一次收获。

60 连续培养(continuous culture)
连续培养是在研究生长曲线的基础上,当微生物以单批培养的方式培养到指数期的后期时，一方面以一定速度连续流加新鲜培养基，并立即搅拌均匀，另一方面，利用溢流的方式，以同样的流速不断流出培养物。这样，培养物就达到动态平衡，其中的微生物可长期保持在指数期的平衡生长状态和稳定的生长速率上。

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63 其优点： 高效，它简化了装料、灭菌、出料、清洗发酵罐等许多单元操作，从而减少了非生产时间和提高了设备的利用率；
自控，便于利用各种仪表进行自动控制； 产品质量较稳定； 节约了大量动力、人力、水和蒸汽，且使水、汽、电的负荷均匀合理。

64 连续培养方法 恒化器法 恒浊器法

65 微生物控制的意义 防止疾病的发生和传播 防止食品和药物等的微生物污染 防止微生物对原材料的破坏（腐败和变质）

66 概 念 灭菌（sterilization） 杀灭所有的微生物，包括细菌的芽孢； 消毒（disinfection） 杀灭病原微生物；
概 念 灭菌（sterilization） 杀灭所有的微生物，包括细菌的芽孢； 消毒（disinfection） 杀灭病原微生物； 防腐（antiseptic） 抑制微生物的生长繁殖； 化学疗剂（therapeutic agents） 用来治疗微生物感染的药物，具有选择毒性；

67 控制微生物的物理方法 超声波（ultrasonic） 渗透压（osmotic pressure）

68 细菌滤器—材料为玻璃棉，陶瓷，石棉等。 滤膜 材料为醋酸纤维素，硝酸纤维素，聚砜； 孔径为0.22微米，0.45微米；
应用—啤酒，饮料，药物（对热不稳定的，如蛋白质等）。

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71 热力致死时间：在特定的温度及其它条件下，杀死一定数量的微生物所需要的时间
微生物耐热性大小的几种表示方法： 热力致死时间：在特定的温度及其它条件下，杀死一定数量的微生物所需要的时间 F值：在一定的基质中，温度为121.1℃，加热杀死一定数量微生物所需的时间 D 值：利用一定温度进行加热，活菌数减少一个对数周期（即90%活菌被杀死）所需的时间 Z值：在加热致死曲线中，时间降低一个对数周期（即缩短90%的加热时间）所需要升高的温度

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73 多数细菌，酵母菌和霉菌的营养细胞和病毒在50-65 ℃， 10 min可以致死。
一般噬菌体65－80 ºＣ致死。 放线菌霉菌的孢子比营养细胞抗热性强，76－80 ℃，10min可以杀死 。 细菌芽孢，在100 ℃下５－20min才能致死。 嗜热脂肪芽孢杆菌可在80 ℃条件下失活，在120 ℃ ，12min才能杀死。 同种微生物老龄菌比幼菌耐热。

74 干热灭菌法 焚烧 金属制品（镊子，接种环等）。 动物尸体，废弃物。 干热灭菌 160℃/2h（oven）烤箱。适用于耐高温物品。
温度下降至90~100℃时方可开启箱门，否则干烤物品会骤冷，破碎或可燃物燃烧。

75 湿热灭菌法 湿热灭菌比干热灭菌效果好 水蒸气穿透力强 水蒸气含热潜能高 蛋白质易凝固变性

76 巴氏消毒法 煮沸法 流通蒸汽灭菌法 间隙灭菌法 高压蒸汽灭菌法 （高温对培养基的影响及其防止措施）

77 高温对培养基的不利影响： 消除有害影响的措施
形成沉淀物（有机沉淀物如多肽类，无机沉淀物如磷酸盐）；破坏营养；提高色泽（褐变如产生氨基糖等）；改变培养基的pH值；降低培养基的浓度 消除有害影响的措施 采用特殊的加热灭菌法 过滤除菌法 加入螯合剂

78 是用常压蒸汽反复几次进行灭菌的方法。 主要用于不宜高压灭菌的培养基，不耐热的药物和营养物等 方法是将待灭菌物品置于蒸锅内加热到沸腾维持15-30min，杀死营养细胞，取出冷却后在37ºＣ恒温培养24小时，使芽孢萌发，再用此法灭菌，反复三次，即可达到灭菌目的。

79 物品在水中煮沸 15min，可杀死所有营养细胞和一部分芽孢。
在水中加入１％的 Ｎa2CO3或２－５％的碳酸效果更好。此法适合注射器和解剖用具的消毒。

80 是食品（牛奶）酿造（啤酒）工业中常用的方法。
具体做法 优点：即可杀死病原微生物。又不致损坏营养，可保留食品饮料原有用味。

81 低温维持法（LTH） 63℃/30min 高温瞬时法（HTST） 72℃/15s，82℃/3s。

82 设备：灭菌锅（autoclave） 灭菌条件 113℃/115℃（8磅/10磅）20~30min，适用于含糖培养基。 121℃ （15磅）20~30min，一般耐高温物品。

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84 紫外线是电磁波谱中波长从10nm到400nm辐射的总称，不能引起人们的视觉。
红外线（Infrared）是波长介乎微波与可见光之间的电磁波，其波长在760纳米（nm）至1毫米（mm）之间，是波长比红光长的非可见光。 X射线是波长介于紫外线和γ射线 间的电磁辐射。X射线是一种波长很短的电磁辐射，其波长约为（20～0.06）×10-8厘米之间。

85 紫外线 原理—细胞DNA吸收能量，形成胸腺嘧啶二聚体，干扰DNA复制和蛋白质合成。 设备：紫外灯（30~40W） 适用于空间及物品表面的消毒
缺点：穿透力弱，不能透过玻璃，UV照射可产生臭氧（有害）。

86 电离辐射 适用于整包装灭菌（ Co 60） 优点：穿透力强　

87 破碎细胞 （eg：E.coli，有时与溶菌酶反复冻溶结合） 超声波清洗（细胞培养用玻璃器皿）

88 高渗引起细胞脱水产生质壁分离。 常用盐腌，糖渍来保存食品。

89 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的化学试剂.—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。 防腐剂 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.——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。 但现时消毒剂和防腐剂间的界限已并不很严格.

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91 消毒防腐剂的作用机理 使微生物蛋白质凝固变性,发生沉淀.如酒精等. 破坏菌体的酶系统,影响菌体代谢.如过氧化氢等.
降低微生物表面张力,增加细胞膜的通透性,使细胞发生破裂或溶解.如来苏儿等酚类物质.

92 常用消毒剂的种类和应用 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 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 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

93 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 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、塑料等

94 影响消毒剂作用的因素 消毒剂的性质和作用方式 微生物种类 消毒剂的浓度、作用时间 环境因素 影响消毒剂作用的因素包括如下六种：
　影响消毒剂作用的因素包括如下六种： 　　（1）消毒剂的性质、浓度与作用时间：各种消毒剂的理化性质不同，对微生物的作用大小也差异。例如表面活性剂对革兰氏阳性菌的灭菌效果比对革兰氏阴性菌好，龙胆紫对葡萄球菌的效果特别强。 　 　同一种消毒剂的浓度不同，其消毒效果也不一样。大多数消毒剂在高浓度时起杀菌作用，低浓度时则只有抑菌作用。在一定浓度下，消毒剂对某种细菌的作用时间 越长，其效果也越强。若温度升高，则化学物质的活化分子增多，分子运动速度增加使化学反应加速，消毒所需要的时间可以缩短医|学教育网搜集整理。 　　（2）微生物的污染程度：微生物污染程度越严重，消毒就越困难，因为微生物彼此重叠，加强了机械保护作用。所以在处理污染严重的物品时，必须加大消毒剂浓度，或延长消毒作用的时间。 　　（3）微生物的种类和生活状态：不同的细菌对消毒剂的抵抗力不同，细菌芽胞的抵抗力最强，幼龄菌比老龄菌敏感。 　　（4）环境因素：当细菌和有机物特别是蛋白质混在一起时，某些消毒剂的杀菌效果可受到明显影响。因此在消毒皮肤及器械前应先清洁再消毒。 　　（5）温度、湿度、酸碱度：消毒速度一般随温度的升高而加快，所以温度越高消毒效果越好。湿度对许多气体消毒剂有影响。酸碱度的变化可影响剂杀灭微生物的作用。例如，季胺盐类化合物的戊二醛药物在碱性环境中杀灭微生物效果较好；酚类和次氯酸盐药剂则在酸性条件下杀灭微生物的作用较强。 　　（6）化学拮抗物：阴离子表面活性剂可降低季胺盐类和洗比泰的消毒作用，因此不能将新洁尔灭等消毒剂与肥皂、阴离子洗涤剂合用。次氯酸盐和过氧乙酸会被硫代硫酸钠中和，金属离子的存在对消毒效果也有一定影响，可降低或增加消毒作用。

95 各种抗微生物化学制剂杀菌能力的比较标准 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）。