微生物的生长与繁殖

第四章微生物的生长与繁殖编写人:工程系食品微生物精品课程课题组本章目录第一节微生物的生长第二节微生物的生长规律第三节微生物生长繁殖的控制第一节微生物的生长一、微生物生长的概念一个微生物细胞在合适的外界环境条件下，不断吸收营养物进行新陈代谢，若同化作用的速度大于异化的，则其原生质的总量（质量、体积、大小）就不断增加，即个体生长。若是一种平衡生长，即各细胞组分是按恰当比例增长时，达到一定程度后就会发生繁殖。从而引起个体数目的增加。随着群体中各个个体的进一步生长，就引起这一群体的生长。回本章目录个体生长→个体繁殖→群体生长群体生长=个体生长+个体繁殖回本章目录二、微生物的个体繁殖（一）世代时间Generationtime世代时间是指单个细胞从新生细胞生长到再次产生新的个体细胞所需要的时间。回本章目录（二）代表微生物的个体繁殖方式细菌酵母菌霉菌噬菌体两分裂Binaryfision芽殖有性或无性孢子复制回本章目录回本章目录三、微生物细胞数量的测量（一）稀释平板菌落计数法最常用的活菌计数法回本章目录测量方法：取一定体积的稀释菌液（1毫升）与合适的固体培养基在其凝固前均匀混合，或涂布于已凝固的固体培养基平板上。在最适条件下培养后，从平板上（内）出现的菌落数乘上菌液的稀释度，即可计算出原菌液的含菌数。回本章目录回本章目录（二）计数板总菌计数法取一滴适度稀释的样品，滴于计数板的计数室内，盖上盖玻片后置于显微镜下直接观察计数。回本章目录回本章目录（三）质量法根据微生物生长后细胞原生质增加的原理，直接称取菌体质量的方法。湿重或干重（四）比浊法根据菌体悬浊液的透光度间接测量菌体的数量。使用光电比色计或分光光度计。（五）生理指标法测定呼吸强度、耗氧量、酶活性及生物热进行换算。回本章目录第二节微生物的生长规律回本章目录把一定微生物接种到一定的液体培养基中后，在一定条件下培养，定时取样测量活菌数，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，即微生物的典型生长曲线（growthcurve）。回本章目录回本章目录典型生长曲线分为适应期，对数增长期（指数期），稳定期和衰亡期四个阶段。一、适应期(又称延滞期、迟缓期、调整期)1.该时期的特点：（1）生长繁殖的速度几乎等于零（2）细胞形态增大，杆菌的长度增加。（3）细胞内核酸含量增加，原生质呈嗜碱性。（4）合成代谢活跃，核糖体、酶类合成加快，易产生诱导酶。（5）对外界不良条件，如温度和抗生素等反应敏感。回本章目录2.影响适应期长短的因素：（1）菌种的种类。（2）菌种的菌龄。（3）接种量。（4）培养基成分。回本章目录二、对数增长期又称指数增长期，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时期。回本章目录1.该时期的特点：（1）生长繁殖速度快，活菌的数目呈对数增长，世代时间最短，且在这个时期内均匀一致。（2）细胞进行平衡生长，菌体内各种成分最为均匀。（3）酶系活跃，代谢旺盛。（4）在此时期内，菌细胞的形态特征均匀一致，最代表种的特征。（5）微生物的生化特性均匀一致，并且典型。回本章目录设在时间t0的活菌数为X0，经培养时间t后的菌数为X则有:X=X0·２ｎ→lgX=lgX0+nlg2→n=(lgX-lgX0)/lg2=3.3(lgX-lgX0)世代时间G=t-t0/n=t-t0/3.3(lgX-lgX0)回本章目录2.影响指数期微生物增代时间的因素（1）菌种。（2）营养成分。（3）营养物浓度。（4）培养温度。回本章目录凡是处于较低浓度范围内，可影响生长速率和菌体产量的营养物，就称为生长限制因子。回本章目录三、稳定期又称恒定期或最高生长期回本章目录稳定期的特点：生长速率常数R等于0，即处于正生长和负生长相等的动态平衡中，此时菌体产量与营养物质的消耗间呈现出一定的比例关系，即生长产量常数Y（生长得率growthyield）。Y=菌体总生长量（菌细胞干重）/消耗营养物质总量回本章目录四、衰亡期细胞形态出现不正常，呈多样性，细胞种的特征典型、生理生化出现异常现象。回本章目录第三节微生物生长繁殖的控制回本章目录一、微生物生长的控制途径☻遗传学特性☻培养基组成☻培养条件回本章目录二、微生物生长的控制因素回本章目录（一）微生物生长控制的化学因素1.杀菌剂又称为抗微生物剂，是一类能够杀死或抑制微生物生长的化学物质。可分为抑菌剂、杀菌剂和溶菌剂。防腐antisepsis又叫抑菌，是防止或抑制微生物的生长繁殖。消毒disinfection是指杀死病原微生物的措施。灭菌sterilization杀灭物体上所有的微生物，包括病原微生物及非病原微生物。回本章目录2.抗代谢剂3.抗生素它是与生长因子类似的特殊化学物质，干扰微生物的正常代谢。回本章目录抑制细菌细胞壁合成、破坏细胞膜、干扰氧化磷酸化以及抑制蛋白质和核酸合成。4.酸碱度种类最低生长pH最适生长pH最高生长pH细菌和放线菌5.07.0~8.010.酵母菌2.53.8~6.08.0霉菌1.53.0~6.010.0回本章目录5.氧化还原电势6.盐、碱和金属离子对好氧菌的影响较大。回本章目录影响渗透压微量的金属离子对微生物的生命活动有着重要作用。（二）微生物生长控制的物理因素回本章目录1.温度每种微生物都有自己的生长温度三基点：最低生长温度、最适生长温度和最高生长温度；此外还有致死温度。根据微生物最适生长温度的高低，将微生物分为三类。类型最低温度最适温度最高温度嗜低温微生物psychrophiles0℃10~15℃20℃嗜中温微生物mesophiles10~20℃35~40℃45℃嗜高温微生物thermophiles25~45℃50~60℃70~95℃回本章目录温度对生长速率的影响为曲线型。温度升高时，生长速率倍增，但超过最适生长温度时，生长速率都很快下降。大多数微生物对低温有较强的抵抗力，低温下微生物生长代谢缓慢甚至停止。微生物对高温较敏感，高温对菌体蛋白质、核酸、酶有破坏作用。回本章目录2.电磁辐射非电力辐射——紫外线电力辐射——X,α,β,γ射线回本章目录3.渗透压等渗透压：适合微生物生长低渗透压：细菌吸水，细胞破裂，胞浆压出高渗透压：细菌失水，质壁分离回本章目录4.干燥水分活度AW=P/P0一般细菌AWmin=0.90酵母菌AWmin=0.88嗜盐细菌AWmin=0.75霉菌AWmin=0.80耐渗透压酵母菌AWmin=0.60回本章目录回本章目录四、微生物生长的控制方法回本章目录（一）微生物生长的控制理论1.微生物生长速率与营养物质浓度2.微生物生长的连续培养理论（二）微生物生长的控制方法回本章目录1.同步培养同步培养法：使培养基中所有微生物细胞处于相同的生长阶段的培养方法。同步生长：培养物中所有的微生物细胞都处于同一生长阶段，并能同时分裂的生长方式。同步培养的方法：诱导法：采用物理、化学因子使微生物细胞进行到某个生长阶段而停下来，然后再去处该因子，以达到诱导微生物细胞同步生长的目的。选择法：膜过滤和密度梯度离心法。回本章目录回本章目录2.分批培养分批培养：指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式。回本章目录3.连续培养连续培养：在一个恒定容积的流动系统中培养微生物，一方面以一定速率不断地加入新的培养基，另一方面又以相同的速率流出培养物(菌体和代谢产物)，以使培养系统中的细胞数量和营养状态保持稳定。回本章目录回本章目录4.补料分批培养回本章目录补料分批培养是指在发酵培养过程中连续或间歇补加一种或几种培养基成分，但发酵培养过程中不取出发酵液的发酵培养方法。