Q:怎樣使微生物生長，即怎樣培養(yǎng)微生物？√微生物怎樣進行生長？√影響微生物生長原因是什么？怎樣控制微生物生長？√√微生物生長專業(yè)知識講座第1頁第三節(jié)環(huán)境原因對微生物生長影響《環(huán)球科學》雜志年1月份封面顯微鏡下細胞科學家尋找嗜鹽菌微生物生長專業(yè)知識講座第2頁外界原因影響微生物生長營養(yǎng)條件（C源、N源、無機鹽、生長因子、水等）環(huán)境條件（溫度、pH、氧氣等）

適宜環(huán)境：微生物能正常地進行生命活動不宜環(huán)境：微生物正常生命活動受到抑制或被迫暫時改變原有一些特征惡劣環(huán)境：微生物死亡或發(fā)生遺傳變異微生物生長專業(yè)知識講座第3頁一、溫度影響微生物生長繁殖最主要原因之一。在一定溫度范圍內，機體代謝活動與生長繁殖伴隨溫度而。當溫度上升到一定程度，開始對機體產生不利影響，如再繼續(xù)，則細胞功效急劇下降以至死亡。

微生物生長專業(yè)知識講座第4頁最高溫度

最低溫度最適溫度溫度“鐘型”曲線微生物生長專業(yè)知識講座第5頁就總體而言，微生物生長溫度范圍較廣，已知微生物在零下12～100℃均可生長。而每一個微生物只能在一定溫度范圍內生長。微生物生長專業(yè)知識講座第6頁最低生長溫度：微生物能進行繁殖最低溫度界限。處于這種溫度條件下微生物生長速率很低，假如低于此溫度則生長完全停頓。最適生長溫度：某菌分裂代時最短或生長速率最高時培養(yǎng)溫度。同一微生物，不一樣生理生化過程有著不一樣最適溫度，不等于最適生長溫度。最高生長溫度：是指微生物生長繁殖最高溫度界限。在此溫度下，微生物細胞易于衰老和死亡。致死溫度：細菌在10min被完全殺死最低溫度稱為致死溫度。微生物生長專業(yè)知識講座第7頁低溫微生物中溫微生物高溫微生物微生物生長專業(yè)知識講座第8頁（1）低溫型微生物最適溫度在10～15℃之間。主要分布在極地、深海、高山和冷藏庫等處。嗜冷微生物是造成低溫保藏食品腐敗根源。

微生物生長專業(yè)知識講座第9頁嗜冷微生物能夠氣氛專性和兼性兩類專性嗜冷菌：低于20℃以下環(huán)境中生活，高于20℃即死亡。兼性嗜冷菌：耐冷菌，能夠在低溫下生長，但也能夠在20℃以上生長。

微生物生長專業(yè)知識講座第10頁嗜冷機制研究與應用細胞膜內含有大量不飽和脂肪酸，而且會隨溫度降低而增加，從而確保了膜在低溫下流動性，這么，細胞就能在低溫下不停從外界環(huán)境中吸收營養(yǎng)物質。相反，溫度升高，細胞蛋白質合成就會停頓。研究開發(fā)癖好冷微生物最適反應溫度低酶，在工業(yè)和日常生活中都有應用價值。

格陵蘭冰層發(fā)覺存活12萬年細菌微生物生長專業(yè)知識講座第11頁低溫抑制其它微生物生長在0℃以下，菌體內水分凍結，生化反應無法進行而停頓生長。有些微生物在冰點下就會死亡，主要原因是細胞內水分變成了冰晶，造成細胞脫水或細胞膜物理損傷。生產上慣用低溫保藏食品，各種食品保藏溫度不一樣，分為嚴寒溫度、冷藏溫度和凍藏溫度。微生物生長專業(yè)知識講座第12頁注意食品包裝上注明冷藏溫度！微生物生長專業(yè)知識講座第13頁（2）中溫型微生物絕大多數微生物屬于這一類。最適生長溫度在20～40℃之間，最低生長溫度10～20℃，最高生長溫度40～45℃。嗜體溫性微生物：人體寄生菌為37℃左右

A）病原菌：引發(fā)人和動物疾病病原微生物、發(fā)酵工業(yè)應用微生物菌種以及造成食品原料和成品腐敗變質微生物。

B）腸道益生菌微生物生長專業(yè)知識講座第14頁腸道菌群厭氧菌以類桿菌、雙歧桿菌和乳酸桿菌為主,含菌數量大。兼性需氧菌以大腸桿菌和腸球菌為主,僅占1%。腸道上部細菌少,下端細菌多。正常腸道菌群之間相互適應、相互依賴、相互制約,維持相對動態(tài)平衡。微生物生長專業(yè)知識講座第15頁微生物生長專業(yè)知識講座第16頁（3）高溫型微生物適于在45℃以上溫度中生長。在自然界中分布僅局限于一些地域，如溫泉、日照充分土壤表層、堆肥、發(fā)酵飼料等腐爛有機物中。芽孢桿菌屬、高溫放線菌屬、甲烷桿菌屬、溫泉中細菌有可在近于I00℃高溫中生長。這類高溫型微生物，給罐頭工業(yè)、發(fā)酵工業(yè)等帶來了一定難度。微生物生長專業(yè)知識講座第17頁依據對溫度不一樣要求，嗜熱菌可劃分為3類：（1）兼性嗜熱菌：最高生長溫度在40～50℃之間，但最適生長溫度仍在中溫范圍內，故又稱為耐熱菌。（2）專性嗜熱菌：最適生長溫度在40℃以上，40℃以下則生長很差，甚至不能生長。（3）極端嗜熱菌：最適生長溫度在65℃以上，最低生長溫度在40℃以上。微生物生長專業(yè)知識講座第18頁嗜熱機制研究與應用（1）細胞膜組分：環(huán)境溫度升高，類脂總含量增加，細胞中長鏈飽和脂肪酸增加，不飽和脂肪酸降低。脂肪酸熔點高低和熱穩(wěn)定性呈以下次序：直鏈飽和脂肪酸＞帶支鏈飽和脂肪酸＞不飽和脂肪酸。（2）蛋白質熱穩(wěn)定性：已從嗜熱菌中分離出各種蛋白質，酶類，它們熱穩(wěn)定性高于中溫型細菌類似蛋白。嗜熱菌蛋白質天然結構穩(wěn)定性，可能就是因為其中個別氨基酸細微改變而引發(fā)。微生物生長專業(yè)知識講座第19頁Taq酶-DNA聚合酶1969年從美國黃石國家森林公園火山溫泉中分離得到一個細菌（Thermusaquaticus），該菌株能在70～75℃生長。從該菌株中分離得到Taq酶-DNA聚合酶，該酶能夠耐受90℃以上高溫而不失活，對于PCR應用有里程碑意義，PCR技術是分子生物學研究最主要技術，1993年諾貝爾化學獎。微生物生長專業(yè)知識講座第20頁微生物生長專業(yè)知識講座第21頁二、pH絕大多數微生物都生長在pH5～9之間“鐘型曲線，三點”普通霉菌能適應pH范圍最大，酵母菌適應范圍較小，細菌最小。霉菌和酵母菌生長最適pH在5～6之間，而細菌生長最適pH在7左右。嗜堿性微生物：硝化菌、尿素分解菌、根瘤菌和放線菌等耐堿微生物：若干鏈霉菌等嗜酸微生物：硫桿菌屬等耐酸微生物：乳酸桿菌、醋酸桿菌、許多腸桿菌和假單胞菌等微生物生長專業(yè)知識講座第22頁微生物最低pH最適pH最高pH圓褐固氮菌4.57.4~7.69.0大豆根瘤菌4.26.8~7.011.4亞硝酸細菌7.07.8~8.69.4氧化硫硫桿菌1.02.0~2.84.0~6.0嗜酸乳酸桿菌4.0~4.65.8~6.66.8放線菌5.07.0~8.010.0酵母菌3.05.0~6.08.0黑曲霉1.55.0~6.09.0各種微生物生長最低、最適與最高pH值微生物生長專業(yè)知識講座第23頁益生菌體外篩選人體胃部pH值大約是2.0，而小腸pH值大約是6.8。微生物生長專業(yè)知識講座第24頁不一樣微生物有其最適生長pH范圍，同一微生物在其不一樣生長階段和不一樣生理、生化過程中，也要求不一樣最適pH。這對發(fā)酵工業(yè)中pH控制、積累代謝產物尤其主要。

微生物生長專業(yè)知識講座第25頁啤酒發(fā)酵控制啤酒pH為4.3—4.4，則啤酒口感風味淡爽、柔和、協(xié)調；pH在4.0以下，啤酒口感會發(fā)酸。

微生物生長專業(yè)知識講座第26頁發(fā)酵工業(yè)中，及時調整發(fā)酵液pH，以利于積累代謝產物是生產中一項主要辦法。（表4-7）食品工業(yè)中慣用酸類防腐劑毒性大小為：苯甲酸類＞對羥基苯甲酸酯類＞山梨酸類

微生物生長專業(yè)知識講座第27頁三、氧氧氣對微生物生命活動有著主要影響。分好氧菌（aerobe）和厭氧菌（anaerobe）兩類。好氧菌中又分為專性好氧、兼性厭氧和微好氧菌；厭氧菌分為專性厭氧菌、耐氧菌。

微生物生長專業(yè)知識講座第28頁2O2

.-+2HSOD好氧、耐氧微生物

H2O2+O2過氧化氫酶過氧化物酶好氧菌H2O+?O22H2O

NADH2NAD耐氧菌好氧、耐氧微生物超氧化物歧化酶（SOD）將超氧陰離子轉化為毒性稍低過氧化氫，過氧化氫酶再將過氧化氫轉化為無毒水。厭氧微生物因為沒有超氧化物歧化酶，超氧陰離子自由基可造成其損害。試驗證實，大腸桿菌超氧化物歧化酶突變，就變成“嚴格厭氧菌”。氧中毒現(xiàn)象研究機理微生物生長專業(yè)知識講座第29頁好氧微生物兼性好氧微生物耐氧厭氧微生物厭氧微生物微好氧微生物絕大多數真菌和許多細菌乳酸菌許多酵母光合細菌產甲烷菌發(fā)酵單胞菌微生物生長專業(yè)知識講座第30頁極端微生物極端微生物：指就是那些生活在高溫、高鹽、高酸、高輻射等極端環(huán)境中生命形式。生命起源生產應用微生物生長專業(yè)知識講座第31頁依據控制作用效果分類滅菌（sterilization）:

凡是能夠殺死或消除材料或物體上全部微生物方法；消毒(disinfection):

能夠殺死、消除或降低材料或物體上病原微生物，使之不致引發(fā)疾病方法；防腐(antisepsis):

能夠預防或抑制微生物生長，但不能殺死微生物群體方法。依據控制作用原理、方式和方法分類（兩大類）

物理控制方法化學控制方法第四節(jié)微生物生長控制

微生物生長專業(yè)知識講座第32頁一、物理控制方法(一)高溫滅菌

干熱滅菌：1500C～1700C下處理1-2小時。適合用于玻璃器皿、金屬用具等耐熱物品滅菌。優(yōu)點：可保持物品干燥火焰滅菌（灼燒滅菌）：慣用于金屬性接種工具、污染物品及試驗材料等廢棄物處理。1、干熱滅菌法微生物生長專業(yè)知識講座第33頁濕熱滅菌是利用熱蒸汽滅菌。2.濕熱滅菌在相同溫度下，濕熱效力比干熱滅菌好。為何？

微生物生長專業(yè)知識講座第34頁①熱蒸汽對細胞成份破壞作用更強②熱蒸汽比熱空氣穿透力強③蒸汽潛熱大，當氣體轉變?yōu)橐后w時可放出大量熱量，故可快速提升滅菌物體溫度。微生物生長專業(yè)知識講座第35頁

煮沸消毒：水，1000C處理15min以上。

高壓蒸汽滅菌:

應用最廣泛滅菌方法。

1210C,時間維持15～20分鐘，1150C,時間維持30分鐘方法。適合用于一切微生物學試驗，醫(yī)療結構或發(fā)酵工廠中對培養(yǎng)基等各種器材、物料滅菌。濕熱滅菌種類微生物生長專業(yè)知識講座第36頁該法不是利用高壓來殺死微生物，而是利用提升壓力使水沸點升高，以提升水蒸汽溫度，愈加有效地殺滅微生物。

微生物生長專業(yè)知識講座第37頁微生物生長專業(yè)知識講座第38頁微生物生長專業(yè)知識講座第39頁

巴氏消毒法(pasteurization):低溫消毒法，普通在

630C,30min或720C,15min。用于牛奶，啤酒，果酒，醬油等不能進行高溫滅菌液體。可殺死其中病原菌如結核桿菌、傷寒桿菌等，同時又不損害營養(yǎng)與風味。間隙滅菌法：用流通蒸汽重復屢次處理滅菌法。微生物生長專業(yè)知識講座第40頁“巴氏奶”和“常溫奶”乳汁中這些生物活性物質都十分怕熱。低于85℃牛奶消毒法稱為巴氏滅菌法，當前為止是牛奶最科學加工工藝。采取巴氏滅菌法生產鮮奶，營養(yǎng)價值和原奶基本相同。不過，近年來我國出現(xiàn)了常溫奶，也叫超高溫滅菌奶。這種奶是采取130～150℃超高溫滅菌后灌裝。這種消毒方法不但能破壞鮮奶中全部生物活性物質和大部分維生素，還會使輕易被人吸收鈣離子與牛奶酪蛋白結合，形成不易被人吸收絡合物。假如按包裝來評價牛奶營養(yǎng)價值，則屋型紙盒鮮奶100分，玻璃瓶和塑料袋裝鮮奶90分，用原奶發(fā)酵酸奶80分，強化型奶粉60分，用奶粉發(fā)酵酸奶50分，常溫奶40分。

微生物生長專業(yè)知識講座第41頁液態(tài)奶中，巴氏奶增速慢于高溫消毒奶，當前二者市場份額約為3：7；酸奶是中國乳制品中增加最快品種，-年間年均增速超出23%。微生物生長專業(yè)知識講座第42頁（二）低溫抑菌降低酶反應速度使微生物生長受抑制，但不能殺死微生物。1．冷藏法能夠將新鮮食物放置在5℃保留（通常冰箱冷藏室溫度），預防腐敗。然而貯藏只能維持幾天，因為低溫條件下有些耐冷微生物仍能夠遲緩生長，最終造成食品腐敗。2．冷凍法家庭或食品工業(yè)中采取-10至-20℃左右冷凍溫度，使食品冷凍成固態(tài)加以保留，在此條件下，微生物基本上不再生長，因而能夠比冷藏法更長時間地保留食品。微生物生長專業(yè)知識講座第43頁降低微生物可利用水數量或活度而抑制微生物生長。1.干燥干燥是使物品或培養(yǎng)物脫水方法。干燥并不一定殺死微生物，但因使細胞造成代謝停頓而抑制微生物生長，有時也可引發(fā)一些微生物細胞死亡。休眠孢子：抗干燥能力強，在干燥條件下可長久不死2.滲透壓增加滲透壓是另一個經過限制微生物可利用水而控制其生長方法。高滲環(huán)境中，水從細胞中流出，使細胞脫水。像鹽腌制咸肉或咸魚，糖浸果脯或蜜餞等均是這一方法在食品保留中應用。（三）干燥和高滲抑菌微生物生長專業(yè)知識講座第44頁（四）輻射殺菌有四種類型輻射作用:紫外光、電離輻射、某種條件下強可見光、微波等，可用作控制微生物生長和保留食品。微生物生長專業(yè)知識講座第45頁微生物生長專業(yè)知識講座第46頁(五)過濾除菌控制液體中微生物群體能夠經過將微生物從液體中移走而不是殺死方法來實現(xiàn)。（a）注射式微孔濾器（b）小型過濾裝置（c）層流生物安全柜

圖6—16慣用膜濾器微生物生長專業(yè)知識講座第47頁化學控制方法主要是指利用各種化學藥劑控制微生物生長方法。抗微生物化學試劑