第四章微生物生长及控制课件

,*,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,第,4,章 微生物的生长,4.1,微生物生长的概念,生长：,微生物个体重量的增加和体积增,大的现象。,繁殖：,单细胞生物细胞数目的增多；多细胞生物通过形成有性、无性孢子使个体数目增多,.,生长是一个逐步发生的,量变,过程；,繁殖是一个产生新的生命个体的,质变,过程。,第4章 微生物的生长 4.1 微生物,1,生长、繁殖,就是保证微生物获得巨大数量,的必要前提，没有一定的数量就等于没有,微生物的存在。,微生物生长一般指,群体生长,群体生长,=,个体生长,+,个体繁殖,“,以数取胜,”,或,“,以量取胜,”,生长、繁殖就是保证微生物获得巨大数量,2,一个微生物细胞,合适的外界条件，吸收营养物质，进行代谢。,如果同化作用的速度超过了异化作用,个体的总量（重量、体积、大小）就不断增加。,如果各细胞组分是按恰当的比例增长时，则达到一定程度后就会发生繁殖，引起个体数目的增加。,群体内各个个体的进一步生长,群体的生长,一个微生物细胞合适的外界条件，吸收营养物质，进行代谢。如果同,3,4.2,微生物生长量的测定,4.2.1,测生长量：,适合于所有的微生物,一、直接法,测体积（,在刻度离心管中测沉降量）,称干重,（,10,12,细菌细胞约,1g,，只适合菌体浓度较高且不含杂质的样品）,菌体内重要组成测定法,含,N,量法,DNA/RNA,法,叶绿素法,4.2 微生物生长量的测定 4.2.1 测生长量：适合于所有,4,测体积,:,在刻度离心管中测沉降量,.,测体积:在刻度离心管中测沉降量.,5,11,二、间接法,比浊法 ：,用光密度（,OD,450-650nm,）表示菌悬液的浓度,测含氮量,生理指标法,测含碳量,其它,11二、间接法,6,比浊法,:,分光光度法,测浊度,比浊法:分光光度法测浊度,7,4.2.2,计数法,比例计数法,血球计数法,直接法,间接法,液体稀释法,平板菌落计数法,(,用计数板在显微镜下观察计数,),适合于单细胞微生物,4.2.2 计数法比例计数法直接法液体稀释法(用计数板在显微,8,直接法：,计数法,（如：血球计数板法、细胞计数板）,缺点：,死活细胞都有,用染色剂可区别死活,酵母用美蓝,细菌用丫叮橙（紫外光）,直接法：计数法（如：血球计数板法、细胞计数板）,9,间接法：,液体稀释法,一些厌氧菌在普通平板生长不好，可以用液体稀释法 ，液体样品,10,极差稀释,间接法：液体稀释法 一些厌氧菌在普通平板,10,间接法：,平板菌落计数法（活菌）,好氧菌使用较好,操作同稀释分离过程,计数结果比直接计数低,操作烦琐,间接法：平板菌落计数法（活菌）,11,第四章微生物生长及控制课件,12,第四章微生物生长及控制课件,13,水中微生物测定,水中微生物测定,14,4.3,微生物的群体生长规律,4.3.1,单细胞微生物的典型生长曲线,4.3.2,微生物的连续培养,4.3.3,同步生长,4.3 微生物的群体生长规律4.3.1 单细胞微生物的典型生,15,4.3.1,单细胞微生物的典型生长曲线,单细胞微生物主要包括细菌和酵母菌,其群体生长是以群体中细胞数量的增加来表示的,4.3.1 单细胞微生物的典型生长曲线单细胞微生物主要包括细,16,典型生长曲线,典型生长曲线：,少量菌种接种到一恒定容积的液体培养基中，提供最适培养条件培养，定时测定培养液中的细胞数，以培养时间为横座标，以细胞数的对数或生长速率为纵座标作图 。,典型指它只适合单细胞微生物,典型生长曲线典型生长曲线：典型指它只适合单细胞微生物,17,一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,等四个生长时期,根据微生物的生长速率常数,即每小时的分裂代数（,R,）的不同。,典型生长曲线,一条典型的生长曲线至少可以分为： 根据微生物的生长速率常数,18,延滞期,指数期,衰亡期,稳定期,延滞期指数期衰亡期稳定期,19,1,、延滞期,(lag phase),（缓慢期、停滞期、调整期、适应期）,1,）现象：,活菌数没增加，,曲线平行于横轴,1、延滞期(lag phase) （缓慢期、停,20,2,）出现延滞期的原因,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，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,。,2）出现延滞期的原因 把细菌接种到新鲜的培养基,21,3,）生理特性,分裂迟缓，代谢活跃,（,1,）生长速率常数等于零（,R=0,）,。,（,2,）菌体内物质的重量明显增加，菌体体积增大，杆菌明显伸长。,（,3,）含量增加,（,4,）代谢机能活跃，易产生大量的诱导酶,（,5,）延滞期末期和对数期前期的细胞，,对不良条件的抵抗力减低,。,3）生理特性 分裂迟缓，代谢活跃,22,4,）影响延滞期长短的因素,（,1,）菌种本身（,代时短，延滞期短,）,细菌、酵母菌的延滞期较短,霉菌次之,放线菌最长,（,2,）接种龄,即“种子”的群体生长年龄，即处在生长曲线上的,哪一个阶段，这是一种生理年龄。,4）影响延滞期长短的因素（1）菌种本身（代时短，延滞期短 ）,23,（,3,）接种量：,一般接种量大，则延滞期短。,发酵工业上一般采用,1/10,的接种量,（,4,）培养基成分：,接种到营养丰富的天然培养基中的微生物,延滞期短。,（3）接种量：,24,5,）缩短延滞期的意义和方法,在,发酵工业上,需设法尽量缩短延迟期,接种对数生长期的菌种，采用最适菌龄,加大接种量,用与培养菌种相同组分的培养基,选用繁殖快的菌种,在,食品工业上，,尽量在此期进行消毒或灭菌,5）缩短延滞期的意义和方法在发酵工业上需设法尽量缩短延迟期,25,2,、指数期,（对数期）,1,）现象：,细胞数目以几何级数增加，其对数与时间呈直线关系。,2,）生理特性：,R,最大，,G,（代时）最短,细胞代谢活动比较稳定，菌体内各种成分最均匀，生理特性较一致。,酶活力最高，酶系活跃，代谢旺盛,活菌数几乎接近于总菌数,指数期的细胞是进行生理、代谢、遗传等研究的最好材料。,2、指数期（对数期） 1）现象：细胞数目以几何级数增加，其对,26,3,）指数期细胞高速生长的原因：,细胞完成生理调整，基质营养和环境适宜 ，且代谢产物还不足以影响生长。,4,）影响指数期长短的因素：,菌种,营养成分,营养物浓度,培养温度,3）指数期细胞高速生长的原因：,27,营养物浓度与对数期生长速率和产量的影响,作用方式,：影响微生物的生长速率和总生长量,生长限制因子,：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,8.0mg/ml,6.0mg/ml,4.0mg/ml,2.0mg/ml,1.0mg/ml,0.5mg/ml,0.2mg/ml,0.1mg/ml,只最大收,获量受影响,生长速度和最大收获量受影响,时间,营养物浓度与对数期生长速率和产量的影响作用方式：影响微生物的,28,5,）应用意义：,由于此时期的菌种比较健壮，,生产上用作接种的最佳菌龄；,发酵工业上,尽量延长该期，以达到较高的菌体密度,食品工业上,尽量使有害微生物不能进入此期,是生理代谢及,遗传研究或进行染色、形态观察等,的良好材料,。,5）应用意义： 由于此时期的菌种比较健壮，生产上用作接种的,29,3,、稳定期,(,平衡期,),1,）生理特性：,（,1,）,R=0,，即新繁殖的细胞数等于衰亡的细胞数,（,2,）细胞质内开始积累细胞贮存物。,多数产芽孢菌在此期产生芽孢。,（,3,）产生更多的代谢产物。放线菌的抗生素在此阶段大量形成。,（,4,）如果要收获菌体，应在此阶段收获，因此阶段菌体细胞数量最多。,3、稳定期(平衡期) 1）,30,2,）出现稳定期的原因：,营养的消耗,营养物比例失调,有害代谢产物积累,pH,值等理化条件不适,2）出现稳定期的原因：营养的消耗,31,3,）应用意义：,发酵生产形成的重要时期,（抗生素、氨基酸等），生产上应尽量延长此期，提高产量，措施如下：,补充营养物质（补料）,调,pH,调整温度,稳定期细胞数目及产物积累达到最高。,3）应用意义：发酵生产形成的重要时期（抗生素、氨基酸等），生,32,4,、衰亡期,1,）生理特点：,R,0,，活菌数明显下降。,因细胞本身所产生的酶和代谢产物的作用，而使菌体分解死亡 ，有的开始自溶。,有些微生物产生或释放对人类有用的抗生素，氨基酸等次级代谢产物。,芽孢开始释放,。,细胞出现多形态,大小不等的畸形,变成衰退型。,4、衰亡期,33,2,）原因：,菌体老化、生长环境进一步恶化,3,）影响因素,环境不利，分解代谢速度,合成速度；低温、隔绝空气（对好氧菌）均能延长此时期。,2）原因：,34,4.3.2,微生物的连续培养,连续培养又称开放培养，是相对于上述绘制典型生长,曲线时所采用的那种单批培养或密闭培养而言的。,原理：,通过认识稳,定期的到来，并采取,相应的,有效措施：,反“稳定期”的到来。,4.3.2 微生物的连续培养 连续培养又称开放培养，是相对于,35,一、定义：,连续培养指,在微生物培养的过程中，不断地供给新鲜的营养物质，同时排除死菌体及代谢产物的发酵液，让培养的微生物长时间地处于对数生长期，以利于微生物的增殖速度和代谢活性处于某种稳定状态。,一、定义：,36,连续培养是在研究生长曲线的基础上，通过认识稳定期到来的原因，并采取有效措施而实现的。,一方面，以一定速度连续流进新鲜培养基，并立即搅拌均匀。,另一方面，利用溢流的方式，以同样的流速不断流出培养物。,动态平衡,实现微生物连续培养的基本原则。,连续培养是在研究生长曲线的基础上，通过认识稳定期到来的原因，,37,二、连续培养优缺点,1,、优点：,1),高效：,简化了操作,2),自控：,便于各种仪表进行自动控制,3),产品质量稳定：,4),节约大量动力、人力、水和蒸汽,二、连续培养优缺点1、优点：,38,2,、缺点,：,1),菌种易于退化；,2),易于遭到杂菌污染；,3),营养物利用率低于单批培养,。,连续发酵，一般只能维持数月, 1,年。,2、缺点：,39,三、连续培养的应用：连续发酵,酵母菌体的生产：单细胞蛋白,SCP,乙醇、乳酸、丙酮、丁醇生产,石油脱蜡（解脂假丝酵母）、污水处理,三、连续培养的应用：连续发酵酵母菌体的生产：单细胞蛋白SC,40,四、连续培养的分类,按控制方式,恒浊器（控制菌体密度,内控制）,恒化器（培养液流速,外控制）,按培养器的级数,单级,多级,按细胞状态,一般,固定化细胞,按用途,连续培养器（实验室）,发酵罐（工厂）,四、连续培养的分类按控制方式,41,实现连续培养的方法,恒浊法：,其原理是根据培养容器内微生物的生长密度，用光电系统来检测培养液的浊度，并进行控制的培养方法。,恒化法：,使培养液流速保持不变，微生物始终在低于最高生长速率条件下进行生长繁殖的培养方法，主要用于实验室的科学研究中,实现连续培养的方法恒浊法：其原理是根据培养容器内微生物的生长,42,恒浊器与恒化器的比较,装置,控制对象,培养基,培养基流速,生长速率,产物,应用范围,恒,浊,器,菌体密度（内控制）,无限制实质因子,不恒定,最高速率,大量菌体或与菌体相平行的代谢产物,生产为主,恒,化,器,培养基流速,（外控制）,有限制实质因子,恒定,低于最高速率,不同生长速率的菌体,实验室为主,恒浊器与恒化器的比较装置控制对象培养基培养基流速生长速率产物,43,44,恒化器结构示意图,44恒化器结构示意图,44,同步生长：,一个细胞群体中各个细胞都在同一时间进行分裂的状态。,同步细胞：,进行同步分裂的细胞,。,意义：,同步细胞群体任何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、生理学和生物化学等研究的良好材料。,4.3.3,同步生长,时间,同步生长和非同步生长,4.3.3 同步生长时间同步生长和非同步生长,45,同步培养的方法,1.,选择法 离心沉降分离法： 过滤分离法： 硝酸纤维素薄膜法：,2.,诱导法 温度调整法 营养条件调整法 用最稳定期的培养物接种,由于细胞个体间存在着差异，同步生长只能维持,1,至,2,代，不能长久维持。,同步培养的方法由于细胞个体间存在着差异，同步生长只能维持1至,46,18,18,47,4.4,环境因素对微生物生长的影响,4.4 环境因素对微生物生长的影响,48,微生物的一切生命活动都离不开环境，同一种微生物在不同的环境中会有不同的表现。,环境因子对微生物的影响大致有三种情况：,1.,适应的环境,：微生物能正常进行生命活动,2.,不适应的环境,：微生物在这种环境中生命活动受抑制或被迫暂时改变原有的特性。,3.,恶劣环境,：微生物死亡或发生遗传变异。,微生物的一切生命活动都离不开环境，同一种微生物在不同的环境中,49,影响微生物生长的物理化学因素,物理因素：,温度、水分、辐射、气体、压力、超声波,化学因素：,酸、碱、氧化还原电位、化学药物等,生物因素：,寄生、互生、共生、拮抗等,影响微生物生长的物理化学因素,50,第四章微生物生长及控制课件,51,有害微生物的控制,防腐、消毒、灭菌,有害微生物的控制防腐、消毒、灭菌,52,1,、防腐：,利用理化因素完全抑制霉腐微生物的生长繁殖，从而达到防止物品发生霉腐的措施，称为防腐。,2,、消毒：,采用较温和的理化因素，仅杀死物体表面或内部的一部分对人体有害的病原菌，而对被处理物体基本无害的措施，称为消毒。,1、防腐： 利用理化因素完全抑制霉腐微生物的生长繁殖，从而达,53,3,、灭菌（,sterilization,）,采用强烈的理化因素使任何物体内外部的一切微生物永远丧失其生长繁殖能力的措施，称为灭菌。,第四章微生物生长及控制课件,54,4.4.1,温度,由于微生物的生命活动是由一系列生物化学反应组成的，,而这些反应受温度的影响极为明显。,温度是影响微生物生长的最重要的因素之一,4.4.1 温度由于微生物的生命活动是由一系列生物化学反,55,1,、,微生物,三种温度类型,微生物生长的温度范围一般在,-10 -100 ,极端下限为,-30 ,，极端上限,105-300 ,对于特定微生物，只能在一定温度范围内生长，在这个范围内，每种微生物都有自己的,生长温度三基点,:,即最低、最适、最高生长温度,1、微生物三种温度类型 微生物生长的温度范围一般在-10 -,56,为什么最适温度不在最低与最高温度的中点？,为什么最适温度不在最低与最高温度的中点？,57,根据微生物的最适生长温度的不同，可将微生物划为,三个类型,低温型微生物（嗜冷微生物）,中温型微生物（嗜温微生物）,高温型微生物（嗜热微生物）,根据微生物的最适生长温度的不同，可将微生物划为三个类型,58,第四章微生物生长及控制课件,59,种类,适应范围,最适温度,分布,代表菌,嗜冷,微生物,-1030,1020,地球两极、冷库，海水,假单胞菌、酵母、霉菌,嗜温,微生物,1045,适温性,2028,土壤，植物体,发酵菌、腐生菌,体温性,3740,人、畜,大肠杆菌、寄生菌,嗜热,微生物,2585,5055,温泉、堆肥、热水加热器,梭菌、芽孢菌、高温放线菌,种类 适应范围 最适温度 分布 代表菌 嗜冷-1030,60,2,、温度对微生物生长的影响机理,影响酶活性。,影响细胞膜的流动性,。温度高，流动性大，有利于物质的运输。,影响物质的溶解度,。,2、温度对微生物生长的影响机理影响酶活性。,61,1,）低温对微生物的影响,微生物对低温的敏感性较差,低温时,低温不能作为杀菌的手段。,低温可以保存菌种。,低温抑制生长；当温度升高时，抑制又可解除，功能又可恢复。,生长,少数嗜冷菌,抑制,大多数微生物,呈休眠状态,死亡,少部分,1）低温对微生物的影响 微生物对低温的敏感性较差,62,冻结过程中速度对冰晶形成的影响,缓慢冻结,，形成的冰晶大，对细胞损伤大；,快速冻结,，形成冰晶小、分布均匀，对细胞的损伤小,利用快速冻结可以对一些菌种进行,冻结保藏,，一般情况下在菌悬液中再加一些甘油、糖、牛奶、保护剂等可对菌种进行长期保藏。,4 ,可以短时间保藏，,-179 ,可长期保藏（十年）,冻结过程中速度对冰晶形成的影响缓慢冻结，形成的冰晶大，对细胞,63,高温条件下,死亡,大部分,存活,少数,（,芽孢杆菌）,机理,酶失活，蛋白质凝固、变性,破坏细胞结构,脂肪膜被热溶解形成小孔造成内含物泄露死亡,具有对热有稳定性和抗热性的酶,嗜热微生物：,能在高于,45,环境中进行代谢活动的微生物,耐热微生物：,在,61.6,经,30,分钟尚能存活的微生物,2,）高温对微生物的影响,死亡大部分 机理嗜热微生物：,64,热灭菌法,是最常用的物理方法。高温可引起蛋白质、核酸等活性大分子氧化或变性失活而导致微生物死亡。,热灭菌法是最常用的物理方法。高温可引起蛋白质、核酸等活性大分,65,第四章微生物生长及控制课件,66,干热灭菌法,（,1,） 焚烧法（,incineration,）：,是将被灭菌物品在火焰中燃烧，使所有的生物质碳化。,简单、彻底,如接种环、镊子、,传染病人衣物,干热灭菌法（1） 焚烧法（incineration）：,67,第四章微生物生长及控制课件,68,第四章微生物生长及控制课件,69,第四章微生物生长及控制课件,70,（,2,） 干燥热空气灭菌法,将物品放入烘箱内，然后升温至,150170 ,，维持,12,小时。,适用于玻璃、陶瓷和金属物品灭菌,特点：,由于空气传热穿透力差，所以温度高、时间长。,（2） 干燥热空气灭菌法,71,第四章微生物生长及控制课件,72,湿热法,-,用水或水蒸汽消毒、灭菌的方法,特点：,温度低、时间短、灭菌效果高,原因：,蒸汽冷凝会放出潜热；,饱和水蒸汽穿透力强；,湿热易破坏细胞内蛋白质大分子的稳定性，主要破坏氢键结构。,湿热法- 用水或水蒸汽消毒、灭菌的方法 特点：温度低、,73,湿热条件下,多数细菌和真菌的营养体在,60,，,510,分钟即死亡；,酵母菌和真菌的孢子稍耐热，,80,以上才会死亡；,而细菌的芽孢一般在,120,，维持,15,分钟才能杀死。,湿热条件下 多数细菌和真菌的营养体在60，510分钟即死,74,（,1,）常压法：,a,巴氏消毒法：,低温湿热消毒法,低温长时法：,63 30min,处理牛奶,高温瞬时法,:,72 15s,处理牛奶,超高温巴斯德灭菌法,让液体食品停留在,140,左右,3-4s,，急剧冷却至,75,，经匀质化后冷却至,20,。,（1）常压法：,75,高温瞬间巴斯德消毒法的操作流程图,高温瞬间巴斯德消毒法的操作流程图,76,b,煮沸消毒法,100,煮沸数分钟，饮用水消毒,c,间歇灭菌法,将待灭菌物品在,80,-100,蒸煮,15-60min,，,冷却后搁置室温（,28-37,）下过夜，并重复以上过程三遍以上。,b 煮沸消毒法,77,（,2,）加压法,利用水的沸点随水蒸气压力的增加而上升，以达到,100 ,以上高温灭菌的方法,。,（2）加压法,78,a,常规加压蒸汽灭菌法,121,（,0.1MPa,）,1520min,11,5,20,-,3,0min,。,适用：耐高温物品，玻璃仪器、含水或不含水的物品,a 常规加压蒸汽灭菌法121（0.1MPa） 1520m,79,b,连续加压蒸汽灭菌法,又称,“,连消法,”,135140,加热,5,秒,15,秒，,保温,5-10,分,b 连续加压蒸汽灭菌法又称“连消法”,80,灭菌器,培养基、试剂、耗材等的灭菌,灭菌器培养基、试剂、耗材等的灭菌,81,第四章微生物生长及控制课件,82,第四章微生物生长及控制课件,83,第四章微生物生长及控制课件,84,第四章微生物生长及控制课件,85,第四章微生物生长及控制课件,86,3,),高温对培养基的影响及其防止措施,高温对培养基的不利影响：,1,）会产生混浊或形成不溶性沉淀,2,）营养成分被破坏（,PO,4,-3,，葡萄糖）；,3,）色泽加深（褐变如产生氨基糖等）；,4,）改变培养基的,pH,值（通常下降,0.2,） ；,5,）形成有害物质，抑制微生物生长；,3)高温对培养基的影响及其防止措施高温对培养基的不利影响：,87,消除有害影响的措施,采用特殊的加热灭菌法,过滤除菌法,加入螯合剂,消除有害影响的措施,88,3,、温度与微生物生长的意义,青霉素的生产,：培养,165,小时采用,分段控制温度,的方法，其青霉素产量比始终在,30 ,培养提高了,14.7%,0h,5h 30,：生长,5h,40h 25 ,：发酵,40h-125h 20 ,：累积代谢产物,125h-165h 25 ,酸奶生产,菌种培养,乳酸链球菌最适温度，,34,发酵剂与酸奶发酵,抑制杂菌，用,45,生产后期,产香，,4 ,3、温度与微生物生长的意义青霉素的生产：培养165小时采用分,89,牛奶 收集 过滤 均质 加热灭菌 冷却 接种 培养 凝乳 冷藏（,4 24h,） 出售（货架期,14,天）,注：保加利亚乳杆菌主要产香；乳链球菌产酸能力强，且能使乳糖转变为乳酸，但产香能力差,酸奶的生产工艺,90 5,3740,42 4h,（保加利亚乳杆菌、乳酸,链球菌或嗜热链球菌）,（复原奶）,配料：,糖、香料柠檬酸、果汁,牛奶 收集,90,水分,约占微生物细胞组成的,70-85%,，环境中缺水时（干燥的环境）引起微生物细胞内蛋白质的变性和盐类浓度的增高，,抑制,微生物的生长，甚至造成微生物的,死亡,。,干燥对微生物的作用,受环境温度、失水速度、菌龄、微生物所处基质等条件的影响。,4.4.2,干燥（水活度）,（湿度）,水分约占微生物细胞组成的70-85%，环境中缺水时（干燥的环,91,细菌生长所需的水分活度比酵母菌、霉菌高。,一般,食品腐败菌,：,Aw,在,0.940.99,之间。,酵母菌,：在,0.880.94,之间,霉菌,：,Aw,最低为,0.80,，但在,0.65,时，尚有少数干性霉菌生长。,当,Aw,低于,0.60,时任何微生物都不能生长。,因此，,干燥便成为一种很好的食品保藏方法。,细菌生长所需的水分活度比酵母菌、霉菌高。,92,不同微生物生长的最低,a,w,微生物类群,最低,a,w,微生物类群,最低,a,w,细菌,大肠杆菌,0.935-0.960,霉菌,黄曲霉,0.90,枯草杆菌,0.950,黑曲霉,0.88,沙门氏菌,0.945,青 霉,0.8-0.9,赛氏杆菌,0.940,灰绿曲霉,0.78,八叠球菌,0.915-0.930,耐旱真菌,0.60,微球菌,0.905,酵母,酿酒酵母,0.94,金葡球菌,0.900,裂殖酵母,0.93,嗜盐杆菌,0.750,鲁氏酵母,0.65,不同微生物生长的最低aw微生物类群最低aw微生物类群最低aw,93,干燥用于食品保藏的方法,可分为两类：,自然干燥,（熏干、晒干、冷冻干燥）,人工干燥,常压干燥如热风、喷雾、冻结、微波等,真空干燥如真空和冷冻真空干燥,干燥用于食品保藏的方法可分为两类：,94,食品的水分活性,新鲜食品原料,：如鱼、肉、水果、蔬菜，均含较多水分，,Aw,多数在,0.98,0.99,之间，适于多种微生物尤其是细菌生长。,干制食品：,Aw,0.80,0.85,适于霉菌生长，其保藏期,1,2,周,Aw,0.72,，保藏期为三个月,Aw,0.65,时保藏期为,1,3,年,食品的水分活性,95,4.4.3,、渗透压,渗透压对微生物的影响,膜内,=,膜外（,等渗,）：,微生物的活动保持正常,细胞外形不变,膜内膜外（,低渗透压环境,）：细胞吸水膨胀，,甚至导致细胞破裂死亡,膜外膜内（,高渗环境,）：,脱水、质壁分离,生长受抑制或死亡,.,盐渍和糖渍保藏食品,4.4.3、渗透压渗透压对微生物的影响,96,根据微生物对高渗透压耐性的不同，将其分为以下三类,高嗜盐细菌（,20-30%,食盐溶液中生长）,嗜盐细菌 中嗜盐细菌（,5-18%,食盐溶液中生长）,低嗜盐细菌（,2-5%,的食盐溶液中生长）,普通微生物一般在,0.85-0.90,的食盐溶液中生长,1825%,的盐浓度才能完全抑制微生物的生长。,根据微生物对高渗透压耐性的不同，将其分为以下三类,97,高糖环境下生长的微生物：,耐糖细菌,（可在,60%,以下的含糖高渗溶液中生长）,花蜜酵母菌和某些霉菌能在,60%80%,的糖溶液中生长,产甘油的耐高渗酵母能在,20%40%,的糖蜜中生长,98,4.4.4,、辐射作用,1,、紫外辐射,260nm,波长是生物核酸的最大吸收波长，杀菌力最强,紫外灯：实验室常用,40-60W,无臭氧灯,2,、电离辐射：,X,射线、,射线、高能电子束,紫外线、,X-,射线、,r-,射线、均可抑制甚至杀死微生物。尤其是,r-,射线,因作用距离较远、穿透力较强而用于食品的杀菌保藏。,4.4.4、辐射作用 1、紫外辐射,99,第四章微生物生长及控制课件,100,4.4.5 pH,对微生物生长的影响,从,pH2-9,都有微生物能生长。,绝大多数种类都在,pH5.0-9.0,之间。,微生物生长的,pH,值三基点,：,最低、最适和最高,pH,值。,4.4.5 pH对微生物生长的影响从pH2-9都有微生物,101,1,、微生物类型：,根据最适,pH,值分：,1,）,嗜碱微生物,：,最适,pH10-11,。如,硝化细菌,2,）,耐碱微生物,：,最适,pH8-11,，,pH7,时生长极慢或不生长。如,许多链霉菌,3,）,中性微生物,：,最适生长,pH 6-8,。,绝大多数细菌，一部分真菌,1、微生物类型：根据最适pH值分：,102,4),嗜酸微生物：,最适,pH,4,，,pH7,下，即死亡。,硫杆菌属,5),耐酸微生物：,在低,pH,下生长，在中性,pH,也长。,乳酸杆菌、醋酸杆菌,4)嗜酸微生物：最适pH4，pH7下，即死亡。硫杆菌属,103,微生物种类,适应,pH,范围,最适生长,pH,细菌,4.59,6.87.6,放线菌,5.010,7.08.0,酵母菌,2.58.5,45.8,霉菌,1.511.5,3.86,四大微生物生长,pH,范围,微生物种类 适应pH范围 最适生长pH 细菌 4.59 6,104,一些微生物生长的,pH,值范围,微生物种类,最低,pH,最适,pH,最高,pH,大肠杆菌,枯草芽孢杆菌,金黄色葡萄球菌,黑曲霉,一般放线菌,一般酵母菌,4.3,4.5,4.2,1.5,5.0,3.0,6.08.0,6.07.5,7.07.5,5.06.0,7.08.0,5.06.0,9.5,8.5,9.3,9.0,10,8.0,一些微生物生长的pH值范围 微生物种类最低pH 最适p,105,同一种微生物在不同的生长阶段和不同的生理生化过程中，对,pH,值的要求也不同。,在发酵工业中，控制,pH,值尤其重要,，,例：黑曲霉：,pH2-2.5,时利于合成柠檬酸,pH2.5-6.5,时以菌体生长为主,pH7.0,时，以合成草酸为主。,同一种微生物在不同的生长阶段和不同的生理生化过程中，对pH值,106,2,、食品的,pH,与微生物生长,根据食品,pH,值范围的特点，可将食品划分为,酸性食品：,pH4.5,如：蔬菜、鱼、肉、乳制品,非酸性食品中,细菌生长和繁殖的可能性最大，,且生长良好，生长速率最高。,霉菌、酵母菌,在非酸性食品中虽然也可以生长，但其不是处于最高速率生长阶段。,非酸性食品：pH4.5 如：蔬菜、鱼、肉、乳制品,108,3,、食品的,pH,与灭菌,酸性食品,中由于细菌生长与芽孢萌发受抑制，霉菌和酵母菌的营养体在高温条件下可被杀死。,食品加工业,处理：采用高温煮沸的方法进行杀菌。,非酸性食品,，最适合于细菌生长与芽孢萌发。,食品加工业处理：采用高温高压的方法进行杀菌。,3、食品的pH与灭菌酸性食品中由于细菌生长与芽孢萌发受抑制，,109,4.4.6,氧气对微生物生长的影响,专性好氧菌,:,好氧菌,微好氧菌：,兼性厌氧菌,耐氧厌氧菌：,厌氧菌,(,专性,),厌氧菌,：,在食品中，,如果缺乏,O2,，一般变质速度较慢。此外,H2,和,CO2,，对微生物的生长也有一定的影响。,4.4.6 氧气对微生物生长的影响 在食品中，如果缺乏O2,110,1,、专性好氧微生物：,大多数真菌和许多细菌。,实验室通过震荡摇瓶给氧,工厂采用通入无菌空气和搅拌等供氧,2,、兼性好氧微生物,（,兼性厌氧微生物,）：肠道细菌、人和动物的致病菌、酵母和少数真菌。如,E.coli,，沙门氏菌等,*,微好氧微生物,1、专性好氧微生物：大多数真菌和许多细菌。,111,3,、专性厌氧微生物：,如双歧杆菌、梭状芽孢杆菌、产甲烷细菌等。,实验室常采用焦性没食子酸吸收容器中的氧，或抽真空。,3、专性厌氧微生物：如双歧杆菌、梭状芽孢杆菌、产甲烷细菌等。,112,氧气与微生物之间的关系,氧气与微生物之间的关系,113,氧浓度对不同微生物生长的影响,氧浓度对不同微生物生长的影响,114,影响微生物生命活动的其它几种物理因素,种类,机理,适用范围,应用,超声波,H,2,O,2,、,细胞破碎,水溶液,液体食品、,细胞破碎,紫外线,DNA,上形成嘧啶二聚体 ，蛋白变性,穿透力弱、,物体表面,接种室、手术室空气、器材、水,-,射线,电离、核酸和蛋白变性,穿透力强、物体由表层至深层,食品保鲜杀菌、冷杀菌,微波,热效应使蛋白质变性,穿透力一般,液体食品、焙烤食品,影响微生物生命活动的其它几种物理因素 种类 机,115,第四章微生物生长及控制课件,116,1,、微生物生长一般指（,群体生长,）。,2,、细菌生长曲线包括（,延滞期,）、（,对数期,）、（,稳定期,）和（,衰亡期,）。在食品工业上，尽量在（,延滞,）期进行消毒或灭菌。,3,、细菌生长曲线中延滞期的特点之一是生长速率常数为（,0,）。,4,、（,指数,）期的细胞是进行生理、代谢、遗传等研究的最好材料。,5,、如培养细菌的目的在于获得大量菌体，应在培养的（,稳定,）期进行收获。,1、微生物生长一般指（群体生长）。,117,6,、在生产上，要想使延滞期缩短，可采取,_,、,_,、,_,等措施。,常用的直接计数法有,_,、,_,等。常用的活菌计数法有,_,等。,微生物按其生长温度范围可分为,_,、,_,和,_3,类。,温度愈低，食物腐败愈,_,（快或慢）。,高渗溶液会导致微生物细胞,_,，低渗溶液会导致微生物细胞,_,。,6、在生产上，要想使延滞期缩短，可采取_,118,高温对微生物的致死是因为：（ ）,A,高温使菌体蛋白变性,B,高温使核酸变性,C,高温破坏细胞膜的透性,D.A-C,微生物在生长过程中，可作为生理代谢及,遗传研究或进行染色、形态观察等的良好材料的是,:,（,）,A,延滞期,B,对数期,C,稳定期,D,衰亡期,延滞期是细菌生长的第一阶段，以下不属于延滞期的特点的是：（ ）,A,生长速率常数,B,细胞形态变大或增长,C,合成代谢活跃（核糖体、酶类、,ATP,合成加快），易产生诱导酶,D,对外界不良条件不敏感（如氯化钠浓度、温度、抗生素等化学药物）,高温对微生物的致死是因为：（ ）,119,在微生物生长的某个阶段，新增殖的细胞数与老细胞的死亡数几乎相等，微生物的生长速率处于动态平衡。这个时期是：（,）,A,延滞期,B,对数期,C,稳定期,D,衰亡期,12,、有些芽孢菌在生长阶段开始产芽孢是在生长的：（,）,A,延滞期,B,对数期,C,稳定期,D,衰亡期,13,、“细胞内颗粒更明显，细胞出现多形态、畸形或衰退形，芽孢开始释放”具有这样特点的是微生物生长的：（,）,A,延滞期,B,对数期,C,稳定期,D,衰亡期,在微生物生长的某个阶段，新增殖的细胞数与老细胞的死亡数几乎相,120,嗜冷菌是指最适生长,的细菌。,A,在无氧环境,B,在,pH8,或,8,以上,C,在冷的温度,D,只有病毒存在时,10.,微生物在干旱环境中存活是因为,。,A,形成芽孢,B,只代谢葡萄糖分子,C,没有细胞膜,D,没有染色体,称为微好氧菌的那些细菌能,生长。,A,在高浓度盐中,B,在低浓度盐中,C,没有,ATP,或葡萄糖,D,在人的口腔内,嗜冷菌是指最适生长 的细菌。,121,微生物处于稳定生长前期时,。,A,细胞分裂速率增加,B,细胞分裂速率降低,C,群体是在其最旺盛壮健的阶段,D,群体是在其最少的阶段,18,人体病原菌生长的温度在,。,A,100 B,体温,C,像病毒一样的温度,D,嗜热的温度,生活在,pH5,8.5,范围的那些微生物称为,。,A,嗜热微生物,B,嗜温微生物,C,嗜中性微生物,D,嗜二氧化碳的细菌,微生物处于稳定生长前期时 。,122,连续培养的目的是使微生物始终保持在最高稳定生长阶段。（ ）,酒精的浓度越高，杀菌能力越强。（ ）,微生物生长的最适,pH,与合成某种代谢产物的,pH,是一致的。（ ）,同一种微生物由于环境中的,PH,不同可能积累不同的代谢产物。（ ）,细胞大小相同的同种微生物可用来进行同步培养。（ ）,在微生物生长的某个阶段，新增殖的细胞数与老细胞的死亡数几乎相等，微生物的生长速率处于动态平衡。这是稳定期细胞的特征之一。（,）,连续培养的目的是使微生物始终保持在最高稳定生长阶段。（ ）,123,微生物在生长过程中，可作为生理代谢及,遗传研究或进行染色、形态观察等的良好材料的是稳定期细胞。（,）,在微生物生长过程中，“细胞内颗粒更明显，细胞出现多形态、畸形或衰退形，芽孢开始释放”具有这样特点的是延滞期细胞。（,）,某一食品原料污染了一定数量的细菌，希望通过加热的方式除去污染的细菌，则最好在这些微生物处于对数生长期进行杀菌效果最好。（,）,微生物在生长过程中，可作为生理代谢及遗传研究或进行染色、形态,124,匹配题：,1,在海洋底层发现,A.,嗜酸菌（ ）,2,喜欢高糖,B.,嗜中性菌（ ）,3,生长在乳酸脂中,C.,自养微生物（ ）,4.,巴斯德灭菌后仍存活,D.,嗜盐菌（ ）,5.,生活在高盐环境中,E.,嗜高渗微生物（ ）,6.,在高压下旺盛生长,F.,微好氧菌（ ）,7.,生活在,pH7.0 G.,嗜盐嗜压细菌（ ）,8.,喜欢酸性环境,H.,嗜压微生物（ ）,9.,利用二氧化碳,I.,嗜热微生物（ ）,10,生活在微氧的环境,J.,异养微生物（ ）,匹配题：,125,匹配题：,1,在海洋底层发现,A.,嗜酸菌（,8,）,2,喜欢高糖,B.,嗜中性菌（,7,）,3,生长在乳酸脂中,C.,自养微生物（,9,）,4.,巴斯德灭菌后仍存活,D.,嗜盐菌（,5,）,5.,生活在高盐环境中,E.,嗜高渗微生物（,2,）,6.,在高压下旺盛生长,F.,微好氧菌（,10,）,7.,生活在,pH7.0 G.,嗜盐嗜压细菌（,1,）,8.,喜欢酸性环境,H.,嗜压微生物（,6,）,9.,利用二氧化碳,I.,嗜热微生物（,4,）,10,生活在微氧的环境,J.,异养微生物（,3,）,匹配题：,126,