微 生 物 的 生 长 及 其 控 制 第 四章 Microbiology Microbiology Microbiology

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1 微 生 物 的 生 长 及 其 控 制 第 四章 Microbiology Microbiology Microbiology

2      内容提要 测定微生物生长繁殖的方法 微生物的生长规律 影响微生物生长的主要环境因素 微生物培养法概论 有害微生物的控制
Microbiology

3 第一节 测定微生物生长繁殖的方法 生长：个体体积的增大及细胞原生质量的增加。 繁殖：个体数量的增多。

4 测定生长繁殖的方法 微生物的纯培养 测生长量 测定生长繁殖的方法 计繁殖数 Microbiology

5 一、纯培养的分离方法 固体培养基分离纯培养 稀释倒平板法 涂布平板法 平板划线法 稀释摇管法 液体固体培养基分离纯培养 液体稀释分离法
单细胞挑取法 选择培养基分离法

6 Viable cell count 1 ml 1.dilute sample 9 ml
cell no/ml 2. plate out 0.1 ml

7 Inoculating an agar plate to obtain single colonies

8 Mixed culture Swab from sole of shoe Oral swab 口腔试样 鞋底试样

9 Mixed culture Pure culture

10 Each colony was examined microscopically

11 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

12 二.微生物生长的测定 生长测定的指标 单细胞微生物 细胞数 细胞质量、体积 多细胞微生物 菌丝重量 菌丝生长长度 测定方法 直接计数法
显微技数法 比例计数法 比色法 间接计数法 测定菌落数、或细胞物质等。

13 （一）测生长量法 1、直接法 测体积法 测干重法

14 2、间接法 （1）比浊法 （2）生理指标法 含氮量：蛋白质总量=含氮量×6.25 细胞总量=蛋白质总量÷65%=蛋白质总量×1.54 RNA/DNA法：8.4×10－5ng/细胞 叶绿素法 P、ATP、酶活性、产酸、产气、产热、某一营养物质的消耗量或某一产物的形成量等

15 电子自动计数法 电子计数器法 比浊法： 原生质含量的增加，会引起培养物浑浊度的增高。 注意：
Coulter电子计数器：可测定细胞数、细胞大小分布。 比浊法： 原生质含量的增加，会引起培养物浑浊度的增高。 注意： 普通电子自动计数器

16

17 （二）计繁殖数 1、直接法——显微计数法 各种计数板 2、间接法——活菌计数法 平板菌落计数法：倾注法、涂布法 薄膜过滤计数法
1、直接法——显微计数法 各种计数板 2、间接法——活菌计数法 平板菌落计数法：倾注法、涂布法 液体稀释法（或然率法） 薄膜过滤计数法 厌氧菌的菌落计数法：亨盖特滚管培养法

18 1、显微计数法 在显微镜下直接计细胞数 酵母和霉菌的孢子： 细菌： 用Thoma血球计数板，在显微镜高倍镜下直接计数。
1、显微计数法 在显微镜下直接计细胞数 酵母和霉菌的孢子： 用Thoma血球计数板，在显微镜高倍镜下直接计数。 细菌： 用Petriff-Hausser计数器或Helber计数器，Petroff-Hausser计数小室的玻璃要薄一些，以便于进行暗视野照明，体积为0.02mm3。

19 25X16型血球计数板

20 各种型号的全自动血球计数仪

21 2、间接计数法 平板菌落计数法 适用：单细胞或单孢子菌悬液 方法：稀释分离， 倾注平板、涂布平板 薄膜过滤计数法 微孔滤膜如硝化纤维素薄膜
适用： 量大、含菌浓度低的样品

22 平板菌落计数法

23 液体稀释法（或然率法） 将样品作10倍系列稀释，接种液体试管，培养后记录出现生长的试管数，查表并计算。
例：某一细菌在稀释法中的 生长情况如下 稀释度 重复数 生长管数 数量指标“541”，查统计分配表17 原菌液中的活菌数=1.7×10 个/毫升 6

24 （三）其他方法 霉菌菌丝长度的测定 菌落直径测定法： U型管测定法：

25 第二节 微生物的生长规律 细胞生长的标志：外观上是细胞由小长大 包括： 染色体（或DNA）的复制、 核糖体的生物合成、 线粒体的生物合成、
细胞壁的生物合成等

26 微生物的生长规律 同步生长 单细胞微生物的典型生长曲线 微生物的连续培养 微生物的高密度培养

27 一、同步培养(synchronous culture)
使培养基中细菌同时分裂，处于相同的生长阶段（处于分裂步调一致的生长状态）叫同步生长。 获得同步生长(synchronous growth)的方法： 诱导法 过滤法 选择法 （体积大小相同） 离心法 抑制ＤＮＡ合成法 Microbiology

28 一.同步培养 synchronous culture
能使群体中生长不同步的细胞转变为能同时进行生长或分裂的群体细胞的培养方法。（使培养基中细菌同时分裂，处于相同的生长阶段（处于分裂步调一致的生长状态）叫同步生长。 ） 同步培养方法 机械方法 环境条件控制法 其它方法

29 机械法 离心方法 过滤分离法 硝酸纤维素滤膜法 优点： 不打乱细胞原有的代谢。 缺点：

30 环境条件控制法 温度调节法 培养基成分控制 控制限制因子的量 或添加某些抑制剂（氯霉素抑制菌体蛋白合成） 其它方法
用交替见光和黑暗处理光合细菌 优点： 缺点： 打乱细胞原有的正常代谢。

31 二.微生物群体生长规律 群体生长：包含了个体生长和繁殖 微生物生长的表示 通常以细胞重量或细胞数倍增所需要的时间为表征

32 细菌群体形成的过程（图中的数字为小时）

33 酵母群体形成的过程

34 各类微生物倍增时间出现的频度

35 细菌群体生长曲线

36 （一）细菌生长曲线的测定 分批培养（单批培养，密闭培养） 曲线的测定：液体
将少量细菌接种到一恒定容积的新鲜液体培养基中，在适宜条件下培养，定时取样测定细胞密度，以活细胞数的对数对培养时间所作出的曲线称为生长曲线。 微生物的典型生长曲线：延滞期、指数期、稳定期、衰亡期 微生物的非典型生长曲线：延滞期、快速生长期、生长衰退期

37

38 据生长速率常数（每小时分裂次数R）把典型生长曲线粗分为延滞期、指数期、稳定期、衰亡期

39 1.延滞期（lag phase 调整期、适应期、停滞期）
细胞生理特点： 分裂迟缓、菌体大、DNA含量高代谢活跃 出现的原因： 为了调整代谢（需要合成多种酶，辅酶和某些中间代谢产物） 影响因素： 菌种的遗传性、菌龄、接种量、及移种前后所处的环境条件等。 缩短意义：可以缩短生产周期，提高设备利用率。 缩短措施： 增加接种量 调整营养成分 采用对数期的种子接种 选用繁殖快的菌种

40 延滞期出现原因 把细菌接种到新鲜的培养基中培养时，并不立即进行分裂繁殖，细菌增殖数为０，这时需要合成多种酶，辅酶和某些中间代
谢产物，要经过一个调整和适应过程 。 Microbiology

41 2.对数期 （log phase，指数期） 细胞数呈几何级数增加 细胞的生理特点： 细胞生长速率R最大，
均衡生长：个体形态、化学组成和生理特性等均一致， 代时（G，世代时间，增代时间）或倍增时间：最短 酶系活跃，代谢旺盛 出现原因：细胞完成生理调整，基质营养和环境适宜 代谢生理等研究材料，增殖酵母菌的最适材料，作为发酵的种子可缩短延迟期。

42 繁殖代数和世代时间 lgXt－lg X0 lg2 t lg2 t2 - t1 lgXt－lgX0 n= G=
R= 3.322(lgx2-lgx1) t t1 lgXt－lg X0 lg2 n：繁殖代数 G：世代时间 R：生长速率常数 X0 ：在对数期第一次取样时的细胞密度个/ml Xt ：在对数期第二次取样时的细胞密度个/ml t ： 两次取样的时间间隔（分） t lg2 lgXt－lgX0

43 在最适条件下几种微生物的世代时间

44 影响指数期代时长短的因素 菌种 营养成分 营养物浓度： 低浓度（0.1~2.0mg/ml）影响菌体产量、R
培养温度

45 3.平衡期 （stationary phase，最高生长期，稳定期）
细胞数变化： 活细胞数保持动态平衡（正生长和负生长相等），总细胞数开始时仍呈上升趋势。 菌体产量与营养物质的消耗间呈有规律的比例关系（生长产量常数Y，或称生长得率）： Y= x - x0 C0 - C 还有更精确的计算方法。 出现原因：营养尤其生长限制因子的消耗，营养物比例失调，有害代谢产物积累， PH值EH值等理化条件不适

46 积累发酵产物（次生代谢物，对数期-菌体生长期，稳定期-代谢产物合成期） 芽孢细菌产生芽孢*
细胞生理特点： 分裂速度降低 活细胞数达到最大值 开始积累储藏物质 积累发酵产物（次生代谢物，对数期-菌体生长期，稳定期-代谢产物合成期） 芽孢细菌产生芽孢* 实践意义：生产收获时期（菌体及相平行的代谢产物）；细胞物质生物测定；促进连续培养原理提出和工艺技术创建

47 4.衰亡期 decline phase 细胞数变化： 活细胞数逐渐下降 细胞生理特点： 细胞内颗粒更加明显,出现液泡 细胞出现异常形态
细胞死亡伴随自溶 产生原因：遗传，培养条件和环境不适宜 细菌生长曲线的用途： 研究上 生产上

48 （二）真菌的生长曲线 1.酵母菌的生长曲线： 与细菌相似 2.丝状真菌的生长曲线 三个时期 各期特征 生长停滞期 孢子萌发前的时期
三个时期 各期特征 生长停滞期 孢子萌发前的时期 迅速生长期 菌丝伸长及分枝 衰退期 菌丝体干重下降 伴随自溶

49 三.微生物的培养方法 1.分批培养 batch culture 将微生物置于一定容积的培养基中，经过培养生长，最后一次收获的培养方法。
摇瓶培养

50 2.连续培养 continuous culture
在培养器中不断补充新鲜营养物质，并及时不断地以同样速度排出培养物，使微生物的增殖速度及培养基中的总菌量保持不变的培养方法。（长期保持在指数期的平衡生长状态和恒定的生长速率） 连续培养用于生产实践就称连续发酵. 一个重要特征： 是使微生物的增殖速度和代谢活性处于某种稳定状态。 连续培养的方法：按控制方式分： 恒浊器法：内控制 恒化器法：外控制（控制流速和R） 控制器种类很多：串联级数、细胞状态、用途

51 恒浊器：turbidostat 根据培养器内微生物的生长密度，并借光电控制系统来控制培养基的流速（可变），而使培养液的浊度保持恒定的连续培养方法。 采用养料浓度较高的完全培养基，无限制因子 恒定细胞浓度（菌数） 目的： 不断提供具有一定生理状态的细胞， 得到以最高生长速率进行生长的培养物。 应用： 获得大量的菌体， 获得与菌体生长相平衡的代谢产物（乙醇、乳酸。

52 恒化器：chemostat 一种设法使培养液流速保持不变，并使微生物始终在低于其最高生长速率条件下， 进行生长繁殖的连续培养装置。
恒定化学环境，获得细胞保持恒定生长速率,低于最高菌体产量而密度稳定的菌体. 采用恒定的低浓度的限制性因子条件： 菌体生长提供所必需的营养物质； 在一定的浓度范围内,生长速率与其浓度呈正比关系，调节它的浓度获得不同生长速度的微生物。 实验室科研较多 限制因子的种类： 氨基酸 葡萄糖 生长因子 无机盐等

53 连续培养处于稳定状态时的条件 D=F/V =μ μ=μmax F：培养基流入(流出)培养器的速度（ l/h）
V：培养基中培养液的体积 (l) D：稀释率,单位时间内单位体积的培养基 中流入流出的量 μ：比生长速率,单位时间内单位重量的微生物所形成的新的菌体的重量 μ=μmax S Ks+S

54 连续培养的稳定状态 当D =μ 时, 处于稳定状态，菌体密度稳定 当D＜μ时, μ减小,但培养物中细胞密度加大。
当D＞μmax时,细胞被“洗出”,连续培养系统遭破坏

55 连续发酵的应用 丙酮丁醇发酵、酒精发酵(D=0.05-0.1) 优点： 缩短发酵周期，提高设备利用率， 节省培菌工作，便于自动控制等，
产品质量稳定。高效、节约 缺点： 营养物利用率一般低于单批培养 染菌问题 菌种退化问题等

56 （high cell-density culture,HCDC）
四. 微生物的高密度培养 （high cell-density culture,HCDC） 指微生物在液体培养基中细胞群体密度超过常规培养10倍以上时的生长状态或培养技术。现代高密度培养技术主要由基因工程菌生产多肽类药物中发展来的。（目前最高记录：174g（湿重）/L， 175.4g（湿重）/L ） 意义：可减少培养容器的体积、培养基的消耗和提高下游工程中分离、提取的效率，缩短生产 周期、减少设备投入和降低生产成本。 选取最佳培养基成分和各成分含量 补料 提高溶解氧的浓度 防止有害代谢产物的生成 Microbiology

57 第四节 环境因子对微生物生长及代谢的影响 环境因子对微生物的影响可以分为三类 适宜环境： 微生物能正常地进行生命活动 不适宜环境：
微生物的正常生命活动受到抑制或被迫暂时改变原有的一些特征。 恶劣环境： 微生物死亡或发生遗传变易。

58 一、 影响微生物生长的主要因素 （一）物理因素
1.温度 (1)温度对微生物的影响： 温度通过影响膜的液晶结 构、酶和蛋白质的合成及活性、 RNA的结构、转录等 影响微生 物的生命活动。物质溶解度 影响表现在两个方面：

59 Ø最适温度：微生物生长繁殖速度最快的温度 Ø最高温度：微生物能生长的温度高限
(2) 微生物的生长温度范围P161 Ø最低温度：微生物能生长的温度低限 Ø最适温度：微生物生长繁殖速度最快的温度 Ø最高温度：微生物能生长的温度高限 致死温度 v A B C T ℃

60 不同生物的温度上限一般有以下规律： 原核生物高于真核生物；原核生物中古生菌高于真细菌；非光能营养细菌高于光能营养细菌；单细胞生物高于多细胞生物。

61 最适发酵温度 发酵速率和代谢产物积累速率最大时的温度。

62 (3) 各种微生物的最适生长温度 按照最适生长温度范围的不同分类： 嗜冷微生物 嗜温微生物 嗜热微生物

63 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

64 不同温度下的菌例

65 嗜冷微生物（psychrophile） 在低温下生长的原因： 最适生长温度在15℃以下的微生物称为嗜冷微生物。过去称低温型微生物 种类
细胞膜含有大量的不饱和脂肪酸，使膜在低温下也能保持半流动状态，能运输物质； 细胞的酶在低温下能有效地起催化作用，而在30~40℃的情况下，这些酶很快失活。 核糖体结构和功能对低温不敏感，酶和蛋白质仍可合成和发挥作用 最适生长温度在15℃以下的微生物称为嗜冷微生物。过去称低温型微生物 种类 专性：极地（海藻）、深海、冰窖 兼性：冰箱、冷藏食品、海水、土壤 引起低温保藏食品的变质、酶做洗涤剂

66 嗜温微生物 mesophile 最适生长温度在25~37℃微生物叫嗜温微生物。过去也称中温型微生物。 种类： 寄生型（体温性）：寄生动物体
腐生型（室温性）：自然土壤、水体等

67 嗜热微生物 thermophile 最适生长温度一般在50~60℃的微生物叫嗜热微生物。在80℃以上的叫嗜高温微生物。
酶和其他蛋白质更具有耐热性（盐桥多、高密集的疏水内部区域）； 核酸中含有较多的G≡C、氢键和螺距短也对热更加稳定； 细胞膜组成和结构不同，饱和脂肪酸含量高或含异戊二烯，使膜具有热稳定性； 细胞生长速率快，能迅速合成生物大分子，以弥补由于高温造成的破坏。 有的含长链多聚胺。 核塘体热稳定性高 tRNA热稳定性强、周转率高 最适生长温度一般在50~60℃的微生物叫嗜热微生物。在80℃以上的叫嗜高温微生物。 过去也称高温型微生物。 存在于堆肥、温泉、极端环境。 这类微生物及其酶对工业和科学研究有利（防杂菌、不污染；水生栖热菌Taq和烟孔火叶球菌Pfu）。 嗜热微生物在高温下生长的原因：

68 （4）高温和低温对微生物的影响 低于最低生长温度和高于最高生长温度 范围的温度。 ①高温的影响 Ø引起菌体蛋白质等大分子物质的变性
Ø影响高温灭菌效应的因素 l 菌种与菌龄 l 高温延续的时间 l 菌体所处介质 l 菌体密度

69 （4）高温和低温对微生物的影响 常用的灭菌方法 火焰灭菌： 干热灭菌： 湿热灭菌：沸煮灭菌、巴氏灭菌、高压蒸气灭菌、超高压瞬时灭菌、间歇灭菌

70 （4）高温和低温对微生物的影响 ②低温对微生物的影响 Ø降低代谢速率，抑制菌体生长（抑制酶、膜的功能） Ø导致敏感菌的死亡 Ø物理效应
l裂解或冰晶刺伤 Ø化学效应 l脱水，水活度下降，使pH、胶体状态改变 Ø影响因素 Ø菌种

71 （5）微生物对热的忍受 微生物 热致死温度 ℃ 时间(分) 营养细胞：细 菌 55--60 30 酵 母 50--60 10
微生物 热致死温度 ℃ 时间(分) 营养细胞：细 菌 酵 母 孢 子 ： 细菌芽孢： 枯草芽孢杆菌 嗜热脂肪芽孢杆菌

72 2.水活度 水活度的决定因素： 固体基质：水被吸附的牢固程度 液体：溶质的含量和溶质的水合程度 aw= 定义
它表示吸附和溶液因子对水的可利用性的影响。 公式： aw= p po

73 一些溶质不同浓度的水活度

74 不同微生物生长的最低aw

75 基质水活度对微生物的影响 干燥对微生物的影响 干燥使代谢停止，使微生物处于休眠 状态，严重时细胞脱水，蛋白质变性，进 而导致死亡。 应用：
保存物品，保藏菌种

76 水对一些贮藏霉菌的影响

77 渗透压对微生物的影响 应用 v 等渗溶液： 微生物正常生长 低渗溶液： 细胞吸水膨胀，甚至胀破。 高渗溶液： 细胞脱水，影响代谢活动， aw
引起质壁分离，甚至死亡。 应用 aw

78 3.表面张力 表面张力对微生物的影响： 低表面张力, 微生物在液体中均匀生长。 高表面张力, 微生物在液体表面形成菌膜。 定义：
液体表面相邻两个部分间单位长度内的相互牵引力。 单位：1N/m=1000dyn/cm 表面张力对微生物的影响： 低表面张力, 微生物在液体中均匀生长。 高表面张力, 微生物在液体表面形成菌膜。

79 表面活性剂 改变表面张力的方法： 阴离子型 对革染氏阳性菌有抑制作用 阳离子型 吸附在细胞膜表面 、损坏 膜， 抑制微生物生长。
增加，添加无机盐 降低，添加表面活性剂 表面活性剂 阴离子型 对革染氏阳性菌有抑制作用 阳离子型 吸附在细胞膜表面 、损坏 膜， 抑制微生物生长。 中性型 (乳化剂）

80 4.辐射 辐射是能量通过空间传播或传递的一种物理现象。 辐射的种类 电磁辐射和微粒辐射 电磁辐射的种类 电离辐射和非电离辐射 电磁辐射包括：
红外线、可见光； 紫外线、x射线、γ射线等。

81 辐射光

82 红外线 可见光 波长大于800nm的电磁辐射。 红外线可以发热，产生的高温具有杀菌作用。 波长400-800nm的电磁辐射。
光能型微生物的能源 长时间照射有杀菌作用 红外线 波长大于800nm的电磁辐射。 红外线可以发热，产生的高温具有杀菌作用。

83 紫外线 UV 波长为150~390nm的电磁辐射。 作用机理： 最佳作用波长为265~266nm。 应用： 消毒和诱变
诱发DNA形成T=T、阻碍DNA复制而使微生物发生变易或死亡。 使空气中的O2变为O3，后者分解放出的[O]具有杀菌作用。 紫外线照射的结果：

84 细胞对紫外损伤的修复作用 光复活作用 细胞中的光复活酶吸收可见光的能量而被激活后，将T=T中的共价键解开，使DNA分子恢复正常状态。使死亡率明显降低的现象。 暗修复作用 细胞中的一些修复酶在无光的情况下，也能进行有效的DNA修复作用。 DNA内切酶、DNA外切酶、DNA聚合酶和DNA连接酶。

85 微生物对紫外线的敏感性 G- 细菌 ＞ G+细菌 无色细菌 ＞ 带色细菌 湿细胞 ＞ 干细胞 营养细胞 ＞ 孢子 ＞ 芽孢
无色细菌 ＞ 带色细菌 湿细胞 ＞ 干细胞 营养细胞 ＞ 孢子 ＞ 芽孢 二倍体 ＞ 单倍体

86 电离辐射 x射线 λ1-10nm， γ射线λ0.1-1nm 作用机理：
引起环境中或细胞中水的电离而产 生的游离基团作用于细胞中的敏感大分子，使之电离而失活。 H2O H2O+ +e- OH +H+ H2O+ e H2O- H +OH+

87 作用于氧气分子，产生的强氧化性基 团，氧化细胞中的蛋白质和酶分子的巯基， 而使细胞受到损伤或死亡。
O2 + e O2- O2 + 2e O2=

88 影响因素： 微生物的种类 细胞所处的生理阶段 培养基中氧的含量 保护性化合物的存在状况

89 液体静压力： 超声波 适压菌 有效频率：20000HZ 以上 不能在常压下生长，它们只能在高压的特殊容器里进行人工培养。 作用：
细胞破碎、微生物死亡 影响因素： 频率、微生物的种类、功率 应用：

90 二. 化学因素 1. pH值 一些溶液 的pH值 pH= -lg[H+]

91 环境pH对微生物的作用 改变细胞膜所带电荷状态，从而影响细胞对营养物质的吸收。 影响代谢过程中酶的活性， 改变环境中营养物质的可给性
改变环境中有害物质的毒性

92 微生物的生长pH范围 和最适生长pH范围 微生物种类 最低 最适 最高 氧化硫杆菌 1.0 2.0-2.8 4.0-6.0
微生物种类 最低 最适 最高 氧化硫杆菌 嗜酸乳杆菌 大豆根瘤菌 亚硝酸细菌 细 菌 放 线 菌 酵 母 菌 黑 曲 霉

93 微生物最适生长和最适发酵最适 pH范围

94 微生物的类型（按最适生长pH范围来分） 嗜酸微生物 acidophile 专性嗜酸菌： 最适pH＜4，pH≥7下，即死亡。
嗜碱微生物 alkalinophile： 专性嗜碱菌：最适pH10~11，pH ≤7时生长极慢或不生长 嗜中性微生物： 能在pH4~9范围内生长，最适生长在pH6~8，大多数微生物属于这一类。

95 微生物的代谢对环境pH影响

96 环境pH的控制

97 微生物细胞内的pH 细胞内部的pH值一般都接近中性 细胞内的DNA、ATP等对酸性敏感，RNA和磷脂类等对碱性敏感。
所以微生物细胞具有控制氢离子进出细胞的能力，维持细胞内环境中性。

98 2. 氧化还原电位 Eh Eh 值的测定方法 用一个铂电极与一个标准电极同时插入体系中，在从敏感的伏特机上读出电位差值。
氧分压、环境的pH值 标准氧化还原电位 Eh’ pH=7时测得的Eh值 Eh’值的变化范围：+0.82v ~ -0.41v

99 微生物与氧的关系 粗分为好氧和厌氧两类 好氧微生物aerobes： 厌氧微生物 anaerobes： 专性好氧菌 兼性厌氧菌 微好氧菌
耐氧菌 专性厌氧菌

100 专性好氧微生物：strict aerobes
分子氧作为最终电子受体，氧参与合成固醇及不饱和脂肪酸；细胞含有超氧化物歧化酶和过氧化氢酶。 对氧化还原电位的要求 Eh＞+0.1v 可生长，最适在+0.3—0.4v 如： 霉菌、大部分放线菌及部分细菌

101 兼性须氧微生物：facultative aerobes
Eh＞+0.1v 通过好氧呼吸获取能量 Eh＜+0.1v 通过发酵或无氧呼吸获取能量 细胞含有SOD和过氧化氢酶 如：许多酵母和细菌 酿酒酵母、大肠杆菌、产气杆菌等

102 微好氧菌：microaerophilic bacteria
只能在 较低的氧分压（0.01—0.03巴）下才能正常生长；也通过有氧呼吸获取能量。 如：霍乱弧菌、氢单胞菌属等

103 耐氧微生物： aerotolerant anaerobe
一类可在分子氧存在条件下进行厌氧 生活的厌氧菌。仅依靠发酵获得能量细胞 内有SOD和过氧化物酶，但无过氧化氢酶。 如：乳链球菌、乳酸乳杆菌、膜明串珠菌

104 厌氧微生物：anaerobe 只能在无氧或低Eh值时, 才能生长。分子氧可抑制生长或导致死亡。通过发酵或无氧呼吸等获取能量。细胞内缺乏SOD细胞色素氧化酶、过氧化氢酶*等 如：梭状芽孢杆菌属、双歧杆菌属、 丁酸弧菌属等

105 微生物与氧的关系 类型 最适生长的O2体积分数 代谢类型 好 氧 专性好氧 等于或大于20% 有氧呼吸 兼性好氧 有氧或无氧
氧 专性好氧 等于或大于20% 有氧呼吸 兼性好氧 有氧或无氧 有氧呼吸；无氧呼吸、发酵 微好氧 2~10% 厌 耐氧厌氧 不需要氧，但有O2存在无害 发酵 专性厌氧 不需要氧，有氧时死亡 发酵、无氧呼吸

106 第二节 灭菌和消毒 灭菌：sterilization 杀死物品中的一切微生物的措施 消毒：disinfection
第二节 灭菌和消毒 灭菌：sterilization 杀死物品中的一切微生物的措施 消毒：disinfection 杀死一切病原微生物的措施； 防腐：antisepsis 任何抑制或阻止微生物在有机物质中生 长繁殖，避免引起变质的处理

107 一.常用的灭菌（消毒）方法 （一）加热灭菌（消毒）法
干热灭菌 1. 灼烧灭菌法： 适用对象 2. 干燥箱灭菌法： 灭菌条件：160—170℃，2—3小时 适用范围 操作及注意事项

108 湿热灭菌 为何同样条件下湿热比干热灭菌效果好？ 蒸汽穿透力强 细胞物质在含水量高时易变性凝固 汽化潜热 1.高压蒸汽灭菌法 设备 原理
适用对象 操作及注意事项 控制：嗜热脂肪芽孢杆菌芽孢制剂或热变纸带

109

110 2.间歇灭菌法： 又称分段灭菌法或丁达尔灭菌法 设备 适用对象 原理 操作及注意事项

111 生产规模的高压蒸汽灭菌 4..连续灭菌 3. 实罐灭菌 让培养基连续通过高温蒸汽灭菌塔，维持和冷却，然后流进发酵罐。
在发酵罐（种子罐）中就地进行。 深层发酵所用的培养基是用实罐灭菌法或连续灭菌法进行灭菌的。这两种灭菌法是生产规模的高压蒸汽灭菌法。 在高温下，微生物的死亡要比有机营养物质的破坏快。 4..连续灭菌 让培养基连续通过高温蒸汽灭菌塔，维持和冷却，然后流进发酵罐。 培养基一般加热至135~140℃下维持5~15s 特点：高温短时，营养成分破坏少。 注意

112 原理：利用放射性同位素60Co和137Cs产生的γ射线可以进行放射线灭菌
1.巴氏消毒法： 设备 原理 适用：高温易破坏营养或风味物质处理 巴氏消毒单位： 在60℃经历1分钟所引起的消毒效应称为一个巴氏消毒单位 Pu= Z*1.393 LTH法：63℃ 30min HTST法：72℃ 15s 　2. 放射线灭菌法： 原理：利用放射性同位素60Co和137Cs产生的γ射线可以进行放射线灭菌 适用： 不耐热或受热易变质、变味的物质灭菌与消毒。 每次可以对较多物品进行灭菌，而且可以对密封包装后的物品进行灭菌。

113 过滤除菌法 原理：气体或液体中微生物被微孔过滤介质除去。 用具：滤膜过滤装置、石棉板过滤器和硅藻土过滤器等。 适用：
对热不稳定的物质对于蛋白质、酶、血清、维生素等热敏性物质，常采用过滤除菌法。 缺点：

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115 二.常用的化学消毒剂 消毒剂：能杀死微生物的制剂 防腐剂：能抑制微生物生命活动的制剂 消毒剂的种类 氧化作用 强氧化剂、漂白粉、氯等
氧化作用 强氧化剂、漂白粉、氯等 凝固蛋白 甲醛、酚 溶解类脂 乙醇、酚、来苏尔 脱水作用 福尔马林、乙醇 与巯剂作用 重金属、 与核酸作用 碱性燃料 与膜作用 新洁尔灭

116 常用的消毒剂 70%乙醇 发酵工厂常用 防霉剂 防霉涂料、硫磺、石灰 福尔马林 新洁尔灭 （0.25%）
漂白粉 自来水0.2—0.5ppm Cl2 发酵用水 预防性 1ppm 污染过的水 10ppm 发酵设备外壁 20—200ppm 空气 1%漂白粉熏蒸 发酵工厂常用 防霉剂 防霉涂料、硫磺、石灰

117 三. 发酵工厂的灭菌消毒 原料及发酵罐：实罐灭菌 管道：蒸汽灭菌； 化学消毒剂---甲醛、商品化消毒剂 空罐：蒸汽灭菌 化学消毒剂
空气：过滤除菌 空气过滤器 ：蒸汽灭菌，化学消毒剂 水：过滤除菌、紫外线杀菌、加氯杀菌等

118 四. 抗生素 antibiotic 抗生素的主要作用： 抑制细菌细胞壁合成、 破坏细胞质膜、 作用与呼吸链及干扰氧化磷酸化、
某些生物合成或半合成的一类次级代谢产物或衍生物， 能抑制其他微生物生长 或杀死它们。 抗生素的主要作用： 抑制细菌细胞壁合成、 破坏细胞质膜、 作用与呼吸链及干扰氧化磷酸化、 抑制蛋白质和核酸合成

119 常用的抗生素及其作用机制 抑制细胞壁 万古霉素 抑制糖肽聚合物的伸长 阻止肽聚糖的合成 青霉素 抑制转肽作用 阻止糖肽链之间的铰链
万古霉素 抑制糖肽聚合物的伸长 阻止肽聚糖的合成 青霉素 抑制转肽作用 阻止糖肽链之间的铰链 头孢菌素 同上

120 干扰细胞膜 短杆菌肽 与膜结合，使氧化磷酸 化解偶联； 细胞内含物外漏。 多粘菌素 使细胞膜上的蛋白质释放细胞内含物外漏。 抑制DNA合成 萘啶酮酸 作用于复制基因， 切断DNA合成。 抑制DNA复制 丝裂霉素 使DNA的互补链相结合，抑制复制后的分离。

121 抑制蛋白质的合成 链霉素 与30s核糖体结合，抑制肽链延伸。 卡那霉素 与30s核糖体结合， 同上 氯霉素 与50s结合，抑制氨基酰-tRNA附着核糖体。 红霉素 与50s结合，引起构像变化 抑制RNA合成 利福平 与RNA聚合酶结合, 阻止RNA 合成