第六章 微生物的生长和环境条件

第六章第六章 微生物的生长和环境条件微生物的生长和环境条件通过本章的学习，要求掌握：通过本章的学习，要求掌握：1、微生物生长量的测定方式。、微生物生长量的测定方式。2、细菌纯培养生长曲线各个时期的主要特点。、细菌纯培养生长曲线各个时期的主要特点。3、物理、化学手段用于控制微生物生长的方法及原理。、物理、化学手段用于控制微生物生长的方法及原理。重点：重点：细菌纯培养生长曲线。细菌纯培养生长曲线。难点：难点：如何利用细菌纯培养生长曲线的对数生长期来计算细菌的代如何利用细菌纯培养生长曲线的对数生长期来计算细菌的代时和代数。时和代数。第一节第一节微生物生长的测定微生物生长的测定一、一、微生物生长概述微生物生长概述生长生长(Growth)是指细胞从环境吸取营养物质，经代谢作用合成新的细胞成是指细胞从环境吸取营养物质，经代谢作用合成新的细胞成分，细胞各组分有规律的增长，导致细胞体积增大和重量分，细胞各组分有规律的增长，导致细胞体积增大和重量增加。增加。繁殖繁殖(Reproduction)微生物生长到一定阶段由于细胞内各种细胞结构的复杂和重微生物生长到一定阶段由于细胞内各种细胞结构的复杂和重建导致产生新的生命个体，即引起生命个体数量增加的整建导致产生新的生命个体，即引起生命个体数量增加的整个生物学过程。个生物学过程。个体生长个体生长个体繁殖个体繁殖群体生长群体生长个体生长个体生长个体繁殖个体繁殖群体生长群体生长+个个体体与与群群落落间间关关系系二、二、微生物分离和纯培养微生物分离和纯培养获得纯培养的方法获得纯培养的方法稀释倒平板法稀释倒平板法pourplatemethod涂布平板法涂布平板法spreadplatemethod平板划线分离法平板划线分离法streakplatemethod利用选择培养基分离利用选择培养基分离单细胞（单孢子）分离法单细胞（单孢子）分离法纯培养纯培养(pure culture)(pure culture)只有一种微生物生长的只有一种微生物生长的培养物，或者严格的说是从一个细胞经过培养繁殖而得到培养物，或者严格的说是从一个细胞经过培养繁殖而得到的后代的后代.1 1、稀释倒平板法、稀释倒平板法操作较麻烦，对操作较麻烦，对好氧菌、热敏感好氧菌、热敏感菌效果不好！菌效果不好！2 2、涂布平板法、涂布平板法使用较多的常规使用较多的常规方法，但有时涂方法，但有时涂布不均匀！布不均匀！稀释的菌液稀释的菌液融化的固体融化的固体培养基培养基3 3、平板划线分离法、平板划线分离法特点：快速、方便。特点：快速、方便。分区划线（适用于浓度较大的样品）分区划线（适用于浓度较大的样品）连续划线（适用于浓度较小的样品）连续划线（适用于浓度较小的样品）4 4、选择培养基分离法、选择培养基分离法E.coli含氨苄青霉素含氨苄青霉素的的LB平板培养基平板培养基没有一种培养基或一种培养条件能够满足自然界中一切生物没有一种培养基或一种培养条件能够满足自然界中一切生物 生长的要求，在一定程度上所有的培养基都是选择性的。生长的要求，在一定程度上所有的培养基都是选择性的。含氨苄青霉素降含氨苄青霉素降解酶基因的质粒解酶基因的质粒利用选择培养基分离利用选择培养基分离根据所要分离的菌种的特性选用培养基：根据所要分离的菌种的特性选用培养基：分离真菌用马丁氏培养基，分离真菌用马丁氏培养基，pH偏酸；分离放线偏酸；分离放线菌用高氏菌用高氏1号，号，pH中性偏碱。中性偏碱。根据不同菌对根据不同菌对化学试剂的敏感性：化学试剂的敏感性：分离放线菌，分离放线菌，培养基中加培养基中加10%酚，抑制细菌、真菌；从土壤中酚，抑制细菌、真菌；从土壤中分离真菌，加链霉素，抑制细菌生长。分离真菌，加链霉素，抑制细菌生长。根据分离对象的根据分离对象的营养特征营养特征：分离能发酵纤维素：分离能发酵纤维素的菌株，培养基以纤维素为唯一碳源。分离固氮的菌株，培养基以纤维素为唯一碳源。分离固氮菌，用无氮培养基。分离厌氧菌，可以消除培养菌，用无氮培养基。分离厌氧菌，可以消除培养基中的氧气基中的氧气5 5、单细胞挑取法、单细胞挑取法毛细管法：毛细管法：用毛细管提取微生物个体，适于较大微生物用毛细管提取微生物个体，适于较大微生物显微操作仪：显微操作仪：用显微针、钩、环等挑取单个细胞或孢子用显微针、钩、环等挑取单个细胞或孢子小液滴法：小液滴法：将经过适当稀释后的样品制成小液滴，在显将经过适当稀释后的样品制成小液滴，在显微镜下选取只含一个细胞的液滴来进行纯培养物的分离。微镜下选取只含一个细胞的液滴来进行纯培养物的分离。采用显微分离法采用显微分离法在显微镜下在显微镜下从从混杂群体中直接分离单个细胞混杂群体中直接分离单个细胞或单个个体进行培养以获得纯或单个个体进行培养以获得纯培养。培养。三、三、微生物生长的测定微生物生长的测定v 细胞总数测量（直接计数法）细胞总数测量（直接计数法）v 活菌数测量（间接计数法）活菌数测量（间接计数法）v 细胞生物量测量细胞生物量测量目镜测微尺目镜测微尺每个大格又可分为每个大格又可分为1010个个小格，每小格的实际长小格，每小格的实际长度为度为0.01mm0.01mm总长总长0.1mm0.1mm镜台测微尺总长总长1mm1mm共分为共分为1010格格细胞大小的测定细胞大小的测定两重合线间镜台测微尺的格数两重合线间镜台测微尺的格数X10两重合线间目镜测微尺的格数两重合线间目镜测微尺的格数细胞总数测量细胞总数测量1 1、显微镜计数器直接计数、显微镜计数器直接计数血球计数板和血球计数板和PetrofPetrof HausserHausser细菌细菌计数板计数板2 2、比浊法、比浊法原理：原理：在一定在一定范围内，菌悬液范围内，菌悬液中的细胞浓度与中的细胞浓度与混浊度成正比，混浊度成正比，即与光密度即与光密度（OD值）成正值）成正比，菌数越多，比，菌数越多，光密度越大，但光密度越大，但与透光度成反比。与透光度成反比。活菌数测量活菌数测量1 1、稀释平板计数法、稀释平板计数法以菌落形成单位以菌落形成单位CFU(colonyformingunits)表示。表示。2 2、最大概率数法、最大概率数法(mostprobablenumber,MPN)稀释度稀释度10-310-410-510-610-710-8重复数重复数555555出现生长的管数出现生长的管数555410X5X5X5X5测定不占优势，但具有某种特测定不占优势，但具有某种特殊生理功能的类群。殊生理功能的类群。3 3、浓缩法（滤膜法）、浓缩法（滤膜法）测定空气、水等含菌量测定空气、水等含菌量低的样品当中的活菌数低的样品当中的活菌数硝酸纤维素膜硝酸纤维素膜细胞生物量测量细胞生物量测量1 1、细胞干重法、细胞干重法2 2、DNADNA含量测定法含量测定法每个细菌细胞约含每个细菌细胞约含DNA8.4X10-5ng3 3、ATPATP含量测定法含量测定法4 4、代谢活性法、代谢活性法 物质的消耗物质的消耗 产生量产生量 对氧的吸收对氧的吸收 发酵糖产酸量发酵糖产酸量 二氧化碳的释放量等二氧化碳的释放量等适用于含菌量高，不含或少含颗粒性杂质的样品适用于含菌量高，不含或少含颗粒性杂质的样品微生物细胞中的微生物细胞中的ATP含量恒定含量恒定第二节第二节 微生物的群体生长微生物的群体生长一、一、细菌的生长曲线细菌的生长曲线概念：概念：将某种单细胞微生物少量接种到恒定容积将某种单细胞微生物少量接种到恒定容积的液体培养基中培养，定时取样分析。的液体培养基中培养，定时取样分析。以菌数的对数为纵坐标，生长时间为横以菌数的对数为纵坐标，生长时间为横坐标作图而得到的生长曲线。坐标作图而得到的生长曲线。生长曲线的制作生长曲线的制作活菌计数活菌计数？一条典型的生长曲线至少可以分为一条典型的生长曲线至少可以分为 延滞期，对数期，稳定期和衰亡期延滞期，对数期，稳定期和衰亡期等四个生长时期等四个生长时期v细菌数量不增加或增加细菌数量不增加或增加很少，代谢活跃；很少，代谢活跃；v细胞内细胞内RNA，尤其是，尤其是rRNA的含量很高，细的含量很高，细胞的嗜碱性强；胞的嗜碱性强；v细胞体积增大，拉长；细胞体积增大，拉长；v细胞内的代谢活力强，细胞内的代谢活力强，特别是合成一些必需的特别是合成一些必需的酶类；酶类；v抗性有所降低，对不良抗性有所降低，对不良环境因素表现很敏感。环境因素表现很敏感。A（一）延缓期（一）延缓期（lag phase）少量微生物接种到新培养液后细胞数目不增加的时期少量微生物接种到新培养液后细胞数目不增加的时期影响延滞期长短的因素：影响延滞期长短的因素：菌种：繁殖速度较快的菌种的延滞期一般较短菌种：繁殖速度较快的菌种的延滞期一般较短 接种物菌龄：接种物菌龄：“种子种子”所处的生长曲线上的阶段所处的生长曲线上的阶段 接种量：接种量：接种量增大可缩短甚至消除延滞期接种量增大可缩短甚至消除延滞期 培养基成分：营养成分及其变化影响延滞期培养基成分：营养成分及其变化影响延滞期（二）对数期（二）对数期（log phase）细胞以几何级数速度分裂的一段时期细胞以几何级数速度分裂的一段时期v代时最短，生长速度代时最短，生长速度最快；最快；v细胞稳定（平衡）生细胞稳定（平衡）生长：细胞内各种物质长：细胞内各种物质按比例生长，菌体成按比例生长，菌体成分均匀；分均匀；v酶活性高，代谢稳定，酶活性高，代谢稳定，菌体大小基本一致。菌体大小基本一致。B 繁殖代数（繁殖代数（n）12=21 24=22 48=23 816=24 16=1*24 x2=x1*2n lgx2=lgx1+nlg2 n=（lgx2-lgx1）/lg2 n=3.3 lg(x2/x1)代时（代时（G）：即每增加一代所需要的时间即每增加一代所需要的时间G=（t2-t1）/nG=（t2-t1）/3.3 lg(x2/x1)例如：在一细菌培养液中第一次测得的细菌数为例如：在一细菌培养液中第一次测得的细菌数为104/ml，经过培养经过培养4h后，又测得菌液中的细菌后，又测得菌液中的细菌数为数为108/ml，求此菌的世代时间和在此时间内繁求此菌的世代时间和在此时间内繁殖的代数。殖的代数。根据公式：根据公式：G=（t2-t1）/3.3lg(x2/x1)t2-t1=（4-0）60min=240minx2=108x1=104lg(x2/x1)=lg108-lg104=8-4=4代入上式代入上式G=240/3.34=240/13.2=18min即在上述培养液中，世代时间为即在上述培养液中，世代时间为18min。细菌繁殖代数细菌繁殖代数n=(t2-t1)/G=240/18=13.3繁繁代。代。影响对数期微生物代时的因素影响对数期微生物代时的因素：菌种：不同菌种的代时差别极大菌种：不同菌种的代时差别极大 营养成分：同一种细菌在营养丰富的培养基中生长，营养成分：同一种细菌在营养丰富的培养基中生长，代时较短代时较短 营养物浓度：影响微生物营养物浓度：影响微生物的生长速率和总生长量的生长速率和总生长量 培养温度培养温度（三）稳定期（三）稳定期（stationary phase）新繁殖的细胞数与衰亡的细胞数相等新繁殖的细胞数与衰亡的细胞数相等v生长速度为零，新生生长速度为零，新生=死亡，死亡，达到动态平衡；达到动态平衡；v活菌数总量达到最大值；活菌数总量达到最大值；v胞内储藏物开始形成（肝胞内储藏物开始形成（肝糖粒、脂肪粒等）；糖粒、脂肪粒等）；v某些芽孢菌芽孢开始形成；某些芽孢菌芽孢开始形成；v某些细菌过量积累次级代某些细菌过量积累次级代谢产物，如抗生素、维生谢产物，如抗生素、维生素等。素等。C 稳定期到来的主要原因：稳定期到来的主要原因：营养物尤其是生长限制因子的消耗营养物尤其是生长限制因子的消耗 营养物的比例失调，例如营养物的比例失调，例如C/N的比值不合的比值不合适适 酸、醇、毒素或酸、醇、毒素或H2O2等有害代谢产物的积等有害代谢产物的积累累 pHpH、氧化还原势等物化条件越来越不适宜、氧化还原势等物化条件越来越不适宜（四）衰亡期（四）衰亡期（decline phase）个体死亡速度超过新生速度，因此整个群体出现负生长个体死亡速度超过新生速度，因此整个群体出现负生长 v生长速率负增长；生长速率负增长；v细胞形态多样，出现畸形，细胞形态多样，出现畸形，形成衰退型；形成衰退型；蛋白水解酶蛋白水解酶活跃，出现细胞自溶现象；活跃，出现细胞自溶现象；v芽孢细菌芽孢大量释放。芽孢细菌芽孢大量释放。D 二、二、同步培养同步培养同步培养法同步培养法synchronousculture：设法使培养的微设法使培养的微生物处于比较一致的生长发育阶段上的培养方法。生物处于比较一致的生长发育阶段上的培养方法。同步生长（同步生长（synchronousgrowth）的概念）的概念：一个细：一个细胞群体中各个细胞都在同一时间进行分裂的状态，称胞群体中各个细胞都在同一时间进行分裂的状态，称为同步生长，进行同步分裂的细胞称为同步细胞。为同步生长，进行同步分裂的细胞称为同步细胞。同步细胞群体在任何一时刻都处在细胞周期的同一相，同步细胞群体在任何一时刻都处在细胞周期的同一相，彼此间形态、生化特征都很一致，因而是细胞学、生彼此间形态、生化特征都很一致，因而是细胞学、生理学和生物化学等研究的良好材料。理学和生物化学等研究的良好材料。同步培养方法同步培养方法 选择法选择法诱导法诱导法离心方法离心方法过滤分离法过滤分离法硝酸纤维素滤膜法硝酸纤维素滤膜法温度温度培养基成份控制培养基成份控制光照和黑暗交替培养光照和黑暗交替培养获得同步生长的方法主要有两类：获得同步生长的方法主要有两类：环境条件诱导法：变换温度、光线、培养基等，造成与正常环境条件诱导法：变换温度、光线、培养基等，造成与正常细胞周期不同的周期变化。细胞周期不同的周期变化。选择法：选择性过滤、梯度离心。物理方法，随机选择，不选择法：选择性过滤、梯度离心。物理方法，随机选择，不影响细胞代谢。影响细胞代谢。Helmstetter-Cummings法法原理：原理：一些细菌细胞会紧紧吸附于硝酸纤维微孔滤膜一些细菌细胞会紧紧吸附于硝酸纤维微孔滤膜上。上。步骤：步骤：菌悬液通过微孔滤膜，细胞吸附其上；反置滤菌悬液通过微孔滤膜，细胞吸附其上；反置滤膜，以新鲜培养液通过滤膜，洗掉浮游细胞；除去起膜，以新鲜培养液通过滤膜，洗掉浮游细胞；除去起始洗脱液后就可以得到刚刚分裂下来的新生细胞，即始洗脱液后就可以得到刚刚分裂下来的新生细胞，即为同步培养。为同步培养。细菌的同步生长和非同步生长细菌的同步生长和非同步生长同步生长的时间，因菌同步生长的时间，因菌种和条件而变化，由于种和条件而变化，由于同步群体的个体差异，同步群体的个体差异，同步生长不能无限地维同步生长不能无限地维持，往往会逐渐破坏，持，往往会逐渐破坏，最多能维持最多能维持2323个世代，个世代，又逐渐转变为随机生长，又逐渐转变为随机生长，即非同步化即非同步化三、三、细胞的生长周期细胞的生长周期原核细胞的生长周期一原核细胞的生长周期一般较短，可分为般较短，可分为DNADNA复复制的准备前期（制的准备前期（I I），），DNADNA复制期（复制期（R R），细胞），细胞分裂期（分裂期（D D）。）。真核细胞的生长周期真核细胞的生长周期第三节第三节 环境条件对微生物生长和代谢的影响环境条件对微生物生长和代谢的影响一一 些些 基基 本本 术术 语语化疗化疗(Chemotherapy)灭菌灭菌(Sterilization)防腐防腐(Antisepsis)消毒消毒(Dis-infection)化疗化疗(chemotherapy)v是指利用具有选择性的化学物质如磺胺、抗生素等是指利用具有选择性的化学物质如磺胺、抗生素等对生物体内部被微生物感染的组织或病变细胞进行对生物体内部被微生物感染的组织或病变细胞进行治疗，以杀死组织内的病原微生物或病变细胞，但治疗，以杀死组织内的病原微生物或病变细胞，但对机体本身无毒害作用的治疗措施对机体本身无毒害作用的治疗措施。灭菌灭菌（sterilization)v是指用物理或化学因子，是指用物理或化学因子，杀灭物体中的所有活微生杀灭物体中的所有活微生物，包括最耐热的细菌芽物，包括最耐热的细菌芽孢。孢。紫外线紫外线灭菌器灭菌器 高压灭菌锅高压灭菌锅手提式高压灭菌锅手提式高压灭菌锅防腐防腐(antisepsis)v在在某某些些化化学学物物质质或或物物理理因因子子作作用用下下，能能防防止止或或抑抑制制微微生生物物生生长长的的一一种种措措施施，它它能防止食品腐败或防止其它物质霉变。能防止食品腐败或防止其它物质霉变。消毒消毒(disinfection)v消毒是指杀死或消除所有的病原微生物，消毒是指杀死或消除所有的病原微生物，可以起到防止感染或传播的作用。但不可以起到防止感染或传播的作用。但不能杀死所有的芽孢。能杀死所有的芽孢。消毒剂消毒剂一、一、温度温度最低生长温度最低生长温度最低生长温度最低生长温度 指微生物能进行繁殖的最低温度界限。指微生物能进行繁殖的最低温度界限。最适生长温度最适生长温度最适生长温度最适生长温度 指使微生物达到最大生长速度的温度。指使微生物达到最大生长速度的温度。最高生长温度最高生长温度最高生长温度最高生长温度 指微生物能生长繁殖的最高温度界限。指微生物能生长繁殖的最高温度界限。致死温度致死温度致死温度致死温度 指能在指能在1010分钟内杀死微生物的高温界限。分钟内杀死微生物的高温界限。致死时间致死时间致死时间致死时间 在一定温度下杀死微生物所需要的最短时间。在一定温度下杀死微生物所需要的最短时间。极端嗜热菌极端嗜热菌嗜热菌嗜热菌中温菌中温菌适冷菌适冷菌嗜冷菌嗜冷菌微生物生长的温度类型微生物生长的温度类型-125-5102025301025403070低温保藏菌种就是利用这个原理。低温保藏菌种就是利用这个原理。1 1）一些细菌、酵母菌和霉菌的琼脂斜面菌种通常可以长时间地）一些细菌、酵母菌和霉菌的琼脂斜面菌种通常可以长时间地保藏在保藏在44的冰箱中；的冰箱中；2 2）-20-20、-70-70和液氮保藏（和液氮保藏（-196-196）。）。当环境温度低于微生物的最适生长温度时，微生当环境温度低于微生物的最适生长温度时，微生物的生长繁殖停止，但微生物的原生质结构并未破坏时，物的生长繁殖停止，但微生物的原生质结构并未破坏时，不会很快造成死亡并能在较长时间内保持活力，当温度不会很快造成死亡并能在较长时间内保持活力，当温度提高时，可以恢复正常的生命活动。提高时，可以恢复正常的生命活动。1 1、低温对微生物的影响、低温对微生物的影响低温保藏菌种低温保藏菌种利用高温灭菌的方法利用高温灭菌的方法干热灭菌干热灭菌 通通过高温干燥的空气达高温干燥的空气达到到灭菌效果菌效果原理原理原理原理：高温可引起蛋白质、核酸和脂类等重要生高温可引起蛋白质、核酸和脂类等重要生物高分子发生降解或改变其空间结构等，从而变物高分子发生降解或改变其空间结构等，从而变性或破坏。性或破坏。湿热灭菌湿热灭菌 更有效，因湿热蒸汽不但更有效，因湿热蒸汽不但透射力强，还能破坏维持透射力强，还能破坏维持蛋白质空间结构和稳定性蛋白质空间结构和稳定性的氢键。的氢键。2 2、高温对微生物的影响、高温对微生物的影响高温下蛋白质不可逆变性，酶变性失活，代谢停滞而高温下蛋白质不可逆变性，酶变性失活，代谢停滞而死亡。死亡。蛋白质含水蛋白质含水（%）蛋白质凝固温蛋白质凝固温（oC）灭菌时间灭菌时间(min)5056302574803018809030614530016017030蛋白质含水量与凝固温度关系蛋白质含水量与凝固温度关系干热灭菌干热灭菌 干热灭菌干热灭菌 160-170160-170处理处理1 1-2h,2h,适用于玻璃器适用于玻璃器皿、金属用具等皿、金属用具等耐热物品的灭菌。耐热物品的灭菌。优点：可保持物品优点：可保持物品的干燥。的干燥。灼热灭菌法灼热灭菌法 常用于金属性接种工常用于金属性接种工具、污染物品及实具、污染物品及实验材料等废弃物的验材料等废弃物的处理。处理。v巴斯德消毒法：巴斯德消毒法：用较低的温度（如用较低的温度（如62-63,30 62-63,30 minmin）处理牛奶、酒类等饮料，以杀死其中的病原）处理牛奶、酒类等饮料，以杀死其中的病原菌如结核杆菌、伤寒杆菌等，同时又不损害营养与菌如结核杆菌、伤寒杆菌等，同时又不损害营养与风味的方法。风味的方法。v煮沸消毒法：煮沸消毒法：100100，15min15min以上。以上。v间隙灭菌法：间隙灭菌法：用流通蒸汽反复多次处理的灭菌法。用流通蒸汽反复多次处理的灭菌法。v高压蒸汽灭菌法：高压蒸汽灭菌法：1.05kg/cm1.05kg/cm2 2（15b/in15b/in）的蒸汽压，）的蒸汽压，121121处理处理15-30min15-30min。湿热灭菌湿热灭菌各种细菌的芽孢在湿热中的各种细菌的芽孢在湿热中的 致死温度和致死时间致死温度和致死时间菌菌 种种100100o oC C105105o oC C110110o oC C115115o oC C121121o oC C炭疽芽孢杆菌炭疽芽孢杆菌510_枯草芽孢杆菌枯草芽孢杆菌617_嗜热脂肪芽孢杆菌嗜热脂肪芽孢杆菌_12肉毒梭状芽孢杆菌肉毒梭状芽孢杆菌33010032104破伤风梭菌破伤风梭菌515510_pHpH对微生物生长的影响对微生物生长的影响 氢离子影响细胞质膜电荷和养料吸收氢离子影响细胞质膜电荷和养料吸收;影响酶的活性影响酶的活性;改变环境中养料的可给态和有害物质的改变环境中养料的可给态和有害物质的毒性毒性;影响代谢产物的积累影响代谢产物的积累;抑制杂菌生长。抑制杂菌生长。二、二、氢离子浓度（氢离子浓度（pH）微生物生长的微生物生长的pH值三基点：值三基点：各种微生物都有其生长的最各种微生物都有其生长的最低、最适和最高低、最适和最高pH值。值。低于低于最低、或最低、或超过超过最高生长最高生长pHpH值时，值时，微生物生长受抑制或导致死亡。微生物生长受抑制或导致死亡。微生物在基质中生长，由于代谢产物的积累，也会改微生物在基质中生长，由于代谢产物的积累，也会改变变pHpH值。值。微生物微生物最低最低pHpH值值最适最适pHpH值值最高最高pHpH值值圆褐固氮菌圆褐固氮菌4.57.47.69.0大豆根瘤菌大豆根瘤菌4.26.87.011.0亚硝酸细菌亚硝酸细菌7.07.88.69.4氧化硫杆菌氧化硫杆菌1.02.02.84.06.0嗜酸乳杆菌嗜酸乳杆菌4.04.65.86.06.8放线菌放线菌5.07.08.010.0酵母菌酵母菌3.05.06.08.0黑曲霉黑曲霉1.55.06.09.0水的活度水的活度是指在一定的温度和压力下，溶液的蒸汽压力和纯是指在一定的温度和压力下，溶液的蒸汽压力和纯水的蒸汽压力之比，即：水的蒸汽压力之比，即：w w=（P P溶液溶液）（）（P P纯水纯水）微微生生物物生生长长需需要要的的水水的的活活度度在在 0.630.630.990.99。当当环环境境中中的的 w w值值低于微生物生长需要时，微生物的生长受阻，甚至停止生长。低于微生物生长需要时，微生物的生长受阻，甚至停止生长。三、三、水分及其可给性水分及其可给性几类微生物生长的最适几类微生物生长的最适 aw微生物类群微生物类群a aw w一般细菌一般细菌0.910.91酵母菌酵母菌0.880.88霉菌霉菌0.800.80嗜盐细菌嗜盐细菌0.760.76嗜盐真菌嗜盐真菌0.650.65嗜高渗酵母嗜高渗酵母0.600.60一般来说，细菌生长需要的一般来说，细菌生长需要的 w w值值 霉菌霉菌 盐细菌盐细菌 耐旱真菌耐旱真菌 由于一般微生物不能耐受高渗透压，所以日常生活中常用高由于一般微生物不能耐受高渗透压，所以日常生活中常用高浓度的盐或糖保存食物，如腌渍蔬菜、肉类及蜜饯等。糖的浓度的盐或糖保存食物，如腌渍蔬菜、肉类及蜜饯等。糖的浓度通常为浓度通常为50-70%50-70%，盐的浓度为，盐的浓度为10-15%10-15%。等渗溶液：等渗溶液：细胞内溶质浓度与胞外溶液的溶质浓度相等时，细胞内溶质浓度与胞外溶液的溶质浓度相等时，高渗溶液：高渗溶液：溶液的溶质浓度高于胞内溶质浓度溶液的溶质浓度高于胞内溶质浓度,低渗溶液低渗溶液：溶液的溶质浓度低于胞内溶质浓度为：溶液的溶质浓度低于胞内溶质浓度为.渗透压对微生物的影响渗透压对微生物的影响利用高渗透压保存食物利用高渗透压保存食物耐低水活度的机制耐低水活度的机制提高细胞内溶质的浓度而从外界获得水分：提高细胞内溶质的浓度而从外界获得水分：1 1、从外界泵入离子、从外界泵入离子 2 2、胞内合成某些溶质、胞内合成某些溶质四、氧气和氧化还原电位四、氧气和氧化还原电位微生物对氧的需要和耐受力在不同的类群微生物对氧的需要和耐受力在不同的类群中变化很大，根据微生物与氧的关系中变化很大，根据微生物与氧的关系,可可把它们分为几种类群把它们分为几种类群:专性好氧菌专性好氧菌 好氧菌好氧菌 微好氧菌微好氧菌 兼性厌氧菌兼性厌氧菌 耐氧厌氧菌耐氧厌氧菌 厌氧菌厌氧菌 专性厌氧菌专性厌氧菌需氧微生物需氧微生物必须在有分子氧的条件下才能生长，有完整的呼吸链，必须在有分子氧的条件下才能生长，有完整的呼吸链，以分子氧作为最终氢受体以分子氧作为最终氢受体。培养时需加棉塞。培养时需加棉塞。厌氧微生物厌氧微生物分子氧对它有毒害，短期接触空气，也会抑制其生长甚分子氧对它有毒害，短期接触空气，也会抑制其生长甚至致死；至致死；产生超氧化物、过氧化氢产生超氧化物、过氧化氢O2+e-O2-O2-+H2O2O2+OH-+OHSOD酶与酶与H2O2酶酶2O2-+2H+H2O2+O22H2O22H2O+O2兼性需氧微生物兼性需氧微生物有氧时进行有氧呼吸，无氧时进行发酵产能。有氧时进行有氧呼吸，无氧时进行发酵产能。氧化还原电位势氧化还原电位势(Eh)好氧微生物：好氧微生物：0.1 V 0.1 V；最适；最适+0.3+0.4V+0.3+0.4V；厌氧微生物：厌氧微生物：0.1V;0.1V;兼性好氧微生物兼性好氧微生物EhEh值在值在 0.1 0.1 伏以上行好气性伏以上行好气性呼吸，呼吸，Eh Eh 值在值在 0.1 0.1 伏以下行厌气性呼吸。伏以下行厌气性呼吸。产甲烷细菌：产甲烷细菌：-330 mV-330 mV；影响影响EhEh的因素很多，分子态氧的影响尤为重要。其次是的因素很多，分子态氧的影响尤为重要。其次是培养基中氧化还原物质及培养基中氧化还原物质及pHpH值的影响值的影响五、辐射五、辐射指通过空气或外层空间以波动方式从一个地方传播或传递到另一地方的能源。指通过空气或外层空间以波动方式从一个地方传播或传递到另一地方的能源。它们或是离子或是电磁波。它们或是离子或是电磁波。是能量通过空间传递的一种物理现象。是能量通过空间传递的一种物理现象。电磁辐射电磁辐射 电离辐射电离辐射 1 1、可见光：、可见光：波长在波长在400760nm的电磁辐射。的电磁辐射。大部分微生物不需要光，大部分微生物不需要光，只有光能营养型的微生物才需要只有光能营养型的微生物才需要光光作为能源。作为能源。有的微生物对光有趋光性，如闪光须霉。担子菌形有的微生物对光有趋光性，如闪光须霉。担子菌形成子实体也需要散射光的照射。成子实体也需要散射光的照射。一般可见光对大多数化能微生物没有影响，但是，太强或连一般可见光对大多数化能微生物没有影响，但是，太强或连续长时间照射也会导致微生物死亡。因续长时间照射也会导致微生物死亡。因微生物细胞经照射后，微生物细胞经照射后，在有氧情况下，产生在有氧情况下，产生光化学氧化反应，生成光化学氧化反应，生成H2O2，能发生强能发生强烈氧化作用，引起细胞死亡。烈氧化作用，引起细胞死亡。2 2、紫外线（）波长在紫外线（）波长在100400nm的电磁辐射。的电磁辐射。紫外线杀菌或诱变原理：紫外线杀菌或诱变原理：紫外线紫外线作用于作用于DNA，使，使其产生其产生胸腺嘧啶二聚体（胸腺嘧啶二聚体（TT），），引起引起DNA结构变结构变形，阻碍正常的碱基配对，从而造成形，阻碍正常的碱基配对，从而造成微生物微生物变异或死亡。变异或死亡。紫外线会使空气中的分子氧变成臭氧，臭氧释放的原子氧有杀菌作用。紫外线会使空气中的分子氧变成臭氧，臭氧释放的原子氧有杀菌作用。波长在波长在265266nm处的紫外线处的紫外线杀菌力最强，因为核酸（杀菌力最强，因为核酸（DNA、RNA）的的吸收峰为吸收峰为260nm。光复活现象：光复活现象：经紫外线照射的微生物，立即放在可见光下，经紫外线照射的微生物，立即放在可见光下，光可以激活光可以激活DNA修复酶，该酶能修复修复酶，该酶能修复DNA上的损伤，使上的损伤，使微生物的突变率或死亡率下降。微生物的突变率或死亡率下降。3 3 电离辐射：电离辐射：、射线射线 ，波长短，能量高，有较强的杀伤，波长短，能量高，有较强的杀伤力。力。作用原理作用原理 ：可引起水和其他物质可引起水和其他物质在吸收能量后在吸收能量后的电离，的电离，产生游离基，使核酸产生游离基，使核酸、蛋白质或酶发生变化，造成细胞蛋白质或酶发生变化，造成细胞损伤或死亡。损伤或死亡。特点：特点：穿透力强，非专一性，作用于一切穿透力强，非专一性，作用于一切细胞细胞成分，对成分，对所有生物均有杀伤作用。所有生物均有杀伤作用。应用应用：用于杀菌或菌种诱变。：用于杀菌或菌种诱变。六、化学杀菌剂和抑菌剂六、化学杀菌剂和抑菌剂抗微生物剂抗微生物剂非选择性非选择性（对所有细胞均有毒性）（对所有细胞均有毒性）有选择性有选择性（对病原微生物毒性更强）（对病原微生物毒性更强）消毒剂消毒剂(Disinfectant)防腐剂防腐剂(Antisepsis)抗代谢药物抗代谢药物抗生素抗生素中草药有效成分中草药有效成分 类型类型 名称及使用方法名称及使用方法 作用原理作用原理 应用范围应用范围醇类醇类70%75%乙醇乙醇破坏细胞膜、破坏细胞膜、蛋白质变性蛋白质变性皮肤、器皿皮肤、器皿醛类醛类2%戊二醛（戊二醛（pH=8）福尔马林（福尔马林（37%40%甲甲醛溶液）溶液）蛋白质变性蛋白质变性房间、物品消毒（不适合房间、物品消毒（不适合食品厂）食品厂）酚类酚类3%5%石炭酸石炭酸 0.51%2%来苏儿来苏儿3%5%来苏儿来苏儿破坏细胞壁和破坏细胞壁和细胞膜、蛋白细胞膜、蛋白质变性质变性桌面、地面、器具桌面、地面、器具皮肤消毒皮肤消毒皮肤皮肤地面、器具地面、器具氧化剂氧化剂0.1%高锰酸钾高锰酸钾3%过氧化氢过氧化氢0.2%0.5%过氧乙酸过氧乙酸氧化蛋白质活氧化蛋白质活性基团，酶失性基团，酶失活活皮肤、尿道、水果、蔬菜皮肤、尿道、水果、蔬菜皮肤、物品表面皮肤、物品表面皮肤、塑料、玻璃、人造皮肤、塑料、玻璃、人造纤维、水果、蔬菜等纤维、水果、蔬菜等常用的消毒防腐剂及其应用常用的消毒防腐剂及其应用类型类型 名称及使用方法名称及使用方法 作用原理作用原理 应用范围应用范围重金重金属盐属盐类类0.05%0.1%升汞升汞2%红汞红汞0.1%1%硝酸银硝酸银0.1%0.5%硫酸铜硫酸铜蛋白质变性、酶失活蛋白质变性、酶失活变性、沉淀蛋白变性、沉淀蛋白蛋白质变性、酶失活蛋白质变性、酶失活非金属器皿非金属器皿皮肤、粘膜、伤口皮肤、粘膜、伤口皮肤、新生儿眼睛皮肤、新生儿眼睛防治植物病害防治植物病害表面表面活性活性剂剂0.05%0.1%新洁尔灭新洁尔灭0.05%0.1%杜灭芬杜灭芬蛋白变性、破坏细胞膜蛋白变性、破坏细胞膜皮肤、粘膜、器械皮肤、粘膜、器械皮肤、金属、棉织皮肤、金属、棉织品、塑料品、塑料卤素卤素及其及其化合化合物物0.20.5mg/L氯气氯气10%20%漂白粉漂白粉0.5%1%漂白粉漂白粉2.5%碘酒碘酒破坏细胞膜、蛋白质破坏细胞膜、蛋白质饮水、游泳池水饮水、游泳池水地面地面和厕所消毒和厕所消毒水、空气及水、空气及饮水消饮水消毒毒皮肤皮肤 染料染料2%4%结晶紫结晶紫与与蛋白质的羧基结合蛋白质的羧基结合核酸上的磷酸基结合核酸上的磷酸基结合皮肤、伤口皮肤、伤口 酸类酸类 0.1%苯甲酸苯甲酸 0.1%山梨酸山梨酸抑制微生物的酶和代谢抑制微生物的酶和代谢活性活性食品防腐食品防腐食品防腐食品防腐抗代谢类药物（生长因子类似物）抗代谢类药物（生长因子类似物）概念：概念：在结构上与生物体在结构上与生物体所必需的代谢物所必需的代谢物很相似，并能以竞很相似，并能以竞争的方式取代代谢物，以干扰病原菌正常代谢过程的化学药争的方式取代代谢物，以干扰病原菌正常代谢过程的化学药物。物。种类：种类：磺胺药磺胺药对氨基苯甲酸对氨基苯甲酸 ；6-巯基嘌呤巯基嘌呤嘌呤；嘌呤；5-甲基色氨酸甲基色氨酸氨基酸；氨基酸；异烟肼异烟肼吡哆醇。吡哆醇。二二氢蝶氢蝶啶啶 +对氨基苯甲酸对氨基苯甲酸 二氢叶酸二氢叶酸 四氢叶酸四氢叶酸 辅酶辅酶F F磺胺药磺胺药 核酸合成核酸合成二氢叶酸合成酶二氢叶酸合成酶二氢叶酸还原酶二氢叶酸还原酶（PABA）