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微生物的生长与控制(精)


(3)稳定期 细菌活力下降,世代时间延长,部分细菌停
止分裂繁殖,新细菌的增加和老细菌的死亡数量 趋向平衡,活菌总数保持相对的稳定,培养液中 活菌数达到最大值。这是因为营养物质的消耗; 代谢产物的积累;环境温度、pH值、氧化还原电 位改变,不利于微生物的生长造成的。
稳定期的细菌开始形成储藏物质和积累代谢
渗透压:低渗溶液一般对菌体影响不大,但对原生质 体可造成破坏;高渗溶液则能抑制大多数微生物的生] 长(耐渗性微生物除外)。所以通常用盐或糖加工蔬 菜、肉类和水果等来保存它们。
干燥缺水的环境会抑制微生物的生长,甚至导致 微生物的死亡,一般微生物的营养体对干燥敏感,但 芽胞或霉菌、放线菌的孢子较耐干燥,所以通常用沙 土管法来保存有孢子的菌种,真空冻干法可保存细 菌、病毒、立克次氏体等,干燥法还可保存食品。
(8)化学药剂对微生物的影响
对微生物有影响的化学药剂主要包括抑菌剂和 杀菌剂。 抑菌剂:干扰新细胞物质合成和微生物生长繁殖。 杀菌剂:破坏微生物的细胞结构或代谢机能。
一般来说,许多化学药剂在高浓度下杀菌,低 浓度下抑菌,极低浓度下则失去作用或反而表现为 生长刺激作用。所以它们对微生物的作用取决于药 剂的浓度、作用时间和不同微生物对药剂的敏感性。
和风味,多采用在较低的致死温度下,稍
长于致死时间的消毒方法,如63~66 oC 30分钟或70 oC 15分钟。
高温灭菌法
湿热蒸气灭菌:121 oC ,30分钟。 干热灭菌:160~170 oC ,1~2小时。
对一种微生物来说:
超过它的最高生长温度可杀死它 采用它的最适生长温度可培养它 低于它的最低生长温度可保存它
(2)氢离子浓度
即pH值。同样pH值可影响微生物的生长和改 变微生物的代谢产物。 pH值对微生物的影响主要作用于: 影响细胞膜电荷和养料吸收 影响代谢过程中酶的活性 改变环境中养料的可给性和有害物质的毒性
环境中微生物可生存的pH值范围在1~11之间,
具体到每种微生物而言:
细菌最适pH值在6. 5~7.5之间。 放线菌最适pH值在7. 5~8之间。 酵母菌、霉菌适合于pH5~6的酸性环境。
(2)恒化连续培养
控制加入培养液的流速恒定,使培养室中营 养物质的浓度保持恒定,从而保持微生物恒定的 生长速率。一般找一种微生物必需的营养物质作 为限制因子,通过控制限制因子的流速恒定即 可。常用的限制因子有氮源如氨基酸、氨,碳源 如葡萄糖、麦芽糖及生长素,无机盐等。恒化连 续培养多用于微生物的科研与教学中。
r射线是由60Co发出的高新辐射,电离作用 和穿透力都很强,常用于食品灭菌。
(7)超声波对微生物的影响
超声波是震动频率超过2万Hz的声 波。它能通过强烈的震动使细胞破裂,细 胞内含物外泄而死亡。
超声波的破碎效果与处理功率、频 率、次数、时间、微生物类型极其生理状 态等因素有关。
超声波处理一般应在冰浴上进行并作 短时间的多次处理。

总菌数



对数期 稳定期 衰亡期 活菌数

0 适应期
培养时间
(1)适应期 又称延迟期,细菌的数目保持不变,甚至稍有减 少。分裂迟缓,代谢活跃。 适应期的长短与微生物的种类、菌龄、生长状态 与接种前后的环境条件有关。在生产实践中,为 了缩短适应期,常采用的措施有:选择生长繁殖 快的菌种,加大接种量,选择菌种活力旺盛时期 (对数期)接种,减小环境差。
电离辐射:包括X射线、r射线、α射线和β射线 等。
电离辐射的波长短、能量大,能使被照射的 物质分子发生电离作用产生游离基,游离基能与 细胞内的大分子化合物作用使之变性失活,导致 细胞变异或死亡。
一般低剂量的电离辐射(如500伦琴),可 以促进微生物的生长,或诱发变异,高剂量(如 10万伦琴)则可引起微生物的死亡。
恒浊连续培养
恒化连续培养
7.5 环境条件对微生物生长的影响
环境条件影响着微生物的生长繁殖和代谢。 环境条件的改变可以对微生物的生长产生促进、 抑制作用或导致微生物的死亡、变异等。环境条 件也直接影响着微生物代谢产物的改变。
反过来微生物可以适应环境或抵抗环境的改 变,对环境产生反作用。
影响微生物生长的环境条件主要有物理、化 学和生物因素,常包括:温度、水分、pH、 O2、Eh、辐射和化学药剂等。
以pH=7时的电极为0值,完全富氧的环境 Eh可达最高为+0.82伏,完全富氢的环境Eh 可达最低为-0.42伏。
Eh对微生物的影响是: 主要影响微生物细胞内各种酶的活性,同时
也影响细胞内的呼吸作用。 好氧性微生物细胞内的氧化酶系统要求有较
高的Eh值,低了则不能催化;厌氧性微生物细胞 内的一些脱氢酶系,只能在Eh值较低的环境中活 动。
7.2 微生物生长的测定
细胞数量的测定 细胞生物量的测定 (A) 细胞数量的测定 (1)直接测定法 (2)菌落计数法 (3)比浊法 (4)液体稀释培养计数法
在细胞数量测定的时候,样品往往先经处 理,如打碎、稀释、浓缩等。
液体稀释培养计数法适用于测定一个在混 杂的微生物类群中不占优势,但却具有特 殊生理功能的类群,如能分解纤维素、硝 化、硫化、自生固氮等。它须通过该生理 功能的表现来判断该微生物的存在和大概 数量。
t2 - t1 世代时间 G =
n t2:细菌数目为X1时的培养时间 t1:细菌数目为X2时的培养时间 例: 某菌正处于对数期,在60分钟时取样,测菌 数为100/ml,在159分钟时取样,测菌数为 10000/ml,求它的世代时间。
159 – 60
G=
3.3(lg10000 - lg100) = 99÷3.3(4 - 2) = 15 分钟
•1
0 0 0.20 5 1 0 3.3
•3
1 0 1.1 5 4 0 13
•4
1 0 1.7 5 4 1 17
纤维素分解菌数量 = 17×105个
(B)生物量的测定
• (1)细胞干重法 • (2)总氮量测定法 • (3)DNA含量测定法 • (4)代谢活性法
7.3 微生物纯培养的群体生长规律
微生物的生长曲线:以菌数的对数值或生长速度为 纵坐标,以培养时间为横坐标作图所得曲线。
因为微生物在生长过程中的代谢产物可以改 变环境中的pH值,所以在培养微生物时,培养基 不但要调节pH值,还要选择适合pH值的缓冲。 如磷酸盐缓冲液、碳酸盐缓冲液等。
(3)通气条件对微生物生长的影响
好氧性微生物,在培养时必须保证通 气条件良好。实验室中通常采用震荡培养 或摇瓶培养,发酵生产中多采用通入无菌 空气和搅拌等方法供氧。
化学药剂对微生物的影响主要表现为: 破坏细胞结构如:苯酚 干扰细胞的能量代谢如:重金属 干扰细胞的物质合成如:磺胺 优良的化学药剂应具备以下性质: 作用迅速,抑菌或杀菌范围广,较强
的穿透力,易与水混溶,不易受其它物 质干扰,不受光、热及其它气候条件的影 响,不对应用对象产生有害作用,经济、 安全、易生产运输等。
第七章 微生物的生长与控制
主要内容: 介绍微生物生长发育的规律及生长
繁殖条件的控制;微生物生长的测定方 法,同步培养和连续培养的方法。重点 细菌的典型生长曲线及其在生产中的应 用;同步培养和连续培养。
7.1 微生物的分离纯化方法
(1)稀释倒平皿法 (2)平皿划线法 (3)稀释涂布法 (4)选择培养基分离法 (5)单细胞挑取法 (6)利用环境条件控制法
厌氧性微生物,在培养时必须隔绝空 气,通常采取的措施有:用焦性没食子酸 吸收氧气、抽真空、加盖覆物以及密闭容 器等,或采用厌氧培养箱、发酵罐等。
(4)氧化还原电位(Eh)对微生物的 影响
它是表示环境中氧化剂和还原剂相对强弱 的一个物理量,是可以用伏特计来测量的电 位值。环境中氧分压越高、 pH值越低、氧化 性物质越多, Eh也ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ高;反之则Eh越低。

纤维素分解菌的最大或然数法
• 稀释度 10-3 10-4 10-5 10-6 10-7 10-8
• 试验管数 5 5 5 5 5 5
• 反应管数 5 5 5 4 1 0

五次重复测数统计表
• 数量指标 近似值 数量指标 近似值
• 100
10-1 10-2
100
10-1 10-2
•0
1 0 0.18 5 0 0 2.3
产物,开始形成芽胞,它是积累代谢产物的重要 阶段,适宜收获菌体。
(4)衰亡期
死亡菌数急剧增加,新增菌数较少, 活菌数构成的生长曲线开始下滑,总菌数 较稳定。此期的菌形态多产生畸形,大小 不一,生理特性也多出现混乱现象。这是 因为营养、代谢产物、环境等生存条件进 一步恶化造成的。
衰亡期适宜收获代谢产物和芽胞,也是 生产上选种和育种的好时期。
(5)水分和渗透压对微生物的影响
水是微生物必需的营养物质,但水能不能被 利用,还需看溶液中水的可给性。 水活度:指相同温度下,密闭容器中,溶液的蒸 气压比上纯水的蒸气压。
Ps Aw=
Pw 自然界中,微生物能生长的水活度范围在 0.7~0.99之间, 一般来说细菌在0.9~1.0 , 酵母 菌和霉菌在0.9~0.95之间。
二次生长
在培养液中同时存在两种均能为微生物 利用的主要营养物质时,微生物将首先利用 其中较易利用的营养物质开始生长,进入稳 定期后微生物经短暂的适应后将利用第二营 养物质再次开始新的对数期增长并进入稳定 期,从而表现为二阶段式的双峰生长曲线。
•活
•菌
•数
乳糖耗尽
葡萄糖耗尽 •
• 时间 •
大肠杆菌的二次生长曲线
(2)对数期 菌数对数增长,活力旺盛,个体形态和生理特性比 较稳定一致。细菌的代谢活性最强,繁殖一代需要 的世代时间最短,而且稳定。此期适宜接种和基本 代谢的研究。
细胞数目 20 21 22 23 24~2n
X2 = X1. 2n lgX2 = lgX1 +n lg2 繁殖代数 n = 3.3 (lgX2 - lgX1)
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