微生物的生长
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微生物的生长及其控制
☆生长曲线代表了单细胞微生物在新环境中从开始生 长、分裂直至死亡整个动态改变过程。
☆每种单细胞微生物都有各自经典生长曲线, 但它们 生长过程却有着共同规律性。普通能够将生长曲线划 分为四个时期。
微生物的生长及其控制
第21页
延对 滞数 期期
稳定时
衰亡期
经典生长曲线 （Growth curve）
时期划分: 按照生长速率常数R（growth race constant）不一样
E.aerogenes
组合
37 29~44
B. Cereus（蜡状芽孢杆菌）
肉汤
30 18
B.thermophilus（嗜热芽孢杆菌）
肉汤
55 18.3
Lactobacillus acidophilus（嗜酸乳杆菌） 牛奶
37 66~87
Streptococcus lactis（乳酸链球菌）
牛奶
37 26
微生物的生长及其控制
第25页
2.指数期中三个主要参数
❖ 繁殖代数（n）
❖ 指数生长方式： 1、 2、4.8… …2n
❖ 设接种时细胞数为x1, 时间为t1, 到时间t2后， 繁殖n代，细胞数为x2，它们之间相互关系为：
❖
x2 = x1·2n
❖ 以对数表示：㏒ x2 = ㏒ x1 + n㏒2
❖ ∴ n =㏒ x2 - ㏒ x1 = 3.322(㏒ x2 - ㏒ x1 )
群体生长——群体中个体数目标增加。能够用重量、 体积、密度或浓度来衡量。（因为微生物个体极 小, 所以惯用群体生长来反应个体生长情况）
个体生长 个体繁殖 群体生长
群体生长 = 个体生长 + 个体繁殖
微生物的生长及其控制
☆每种单细胞微生物都有各自经典生长曲线, 但它们 生长过程却有着共同规律性。普通能够将生长曲线划 分为四个时期。
微生物的生长及其控制
第21页
延对 滞数 期期
稳定时
衰亡期
经典生长曲线 （Growth curve）
时期划分: 按照生长速率常数R（growth race constant）不一样
E.aerogenes
组合
37 29~44
B. Cereus（蜡状芽孢杆菌）
肉汤
30 18
B.thermophilus（嗜热芽孢杆菌）
肉汤
55 18.3
Lactobacillus acidophilus（嗜酸乳杆菌） 牛奶
37 66~87
Streptococcus lactis（乳酸链球菌）
牛奶
37 26
微生物的生长及其控制
第25页
2.指数期中三个主要参数
❖ 繁殖代数（n）
❖ 指数生长方式： 1、 2、4.8… …2n
❖ 设接种时细胞数为x1, 时间为t1, 到时间t2后， 繁殖n代，细胞数为x2，它们之间相互关系为：
❖
x2 = x1·2n
❖ 以对数表示：㏒ x2 = ㏒ x1 + n㏒2
❖ ∴ n =㏒ x2 - ㏒ x1 = 3.322(㏒ x2 - ㏒ x1 )
群体生长——群体中个体数目标增加。能够用重量、 体积、密度或浓度来衡量。（因为微生物个体极 小, 所以惯用群体生长来反应个体生长情况）
个体生长 个体繁殖 群体生长
群体生长 = 个体生长 + 个体繁殖
微生物的生长及其控制
微生物的生长
在衰亡期内，微生物的生长速率为负 ，因为细胞死亡的速度超过了新细胞 生成的速度。
03
微生物生长的影响因 素
温度
温度对微生物生长有显著影响 ，不同微生物有其最适生长温 度范围。
低温会抑制微生物生长，甚至 导致微生物进入休眠状态；高 温则可能使微生物死亡。
微生物对温度的适应性与其细 胞膜流动性、酶活性及蛋白质 合成等生理活动密切相关。
机器学习在微生物生长预测中的应用
利用机器学习算法对大量微生物生长数据进行挖掘和分析，构建微生物生长预测模型，提 高预测精度和效率。
组学技术在微生物生长模型中的应用
利用基因组学、转录组学、蛋白质组学等组学技术，揭示微生物生长的分子机制和网络调 控，为构建更精确的微生物生长模型提供数据支撑。
微生物生长在未来领域的应用展望
生理指标法
原理
优点
通过测定微生物生长过程中产生的某些生 理指标（如呼吸强度、酶活性、代谢产物 等）来推算微生物数量或生长情况。
可反映微生物的生理状态和活性，适用于 不可培养或难以计数的微生物。
缺点
应用范围
需要特定的仪器设备和试剂，操作较为繁 琐。
适用于细菌、病毒、原生动物等多种微生物 的生长监测和活性评估。
应用范围
适用于细菌、霉菌等可培养微 生物的计数。
比浊法
原理
利用微生物细胞悬液与特定波长的光 线作用，通过测量透射光或散射光的 强度来推算微生物数量。
优点
快速、简便，可连续监测微生物生长 过程。
缺点
受光路系统、细胞形态、颗粒大小等 多种因素影响，结果可能不够准确。
应用范围
适用于细菌、酵母菌等微生物的快速 计数和生长监测。
微生物的生长
目录
第六章微生物生长
第六章
微生物的生长与环境条件
目的要求： 1、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。 3、物理因子，化学药物对微生物生长的影响。 重 点：
细菌纯培养生长曲线。 难 点：
如何利用细菌纯培养生长曲线的对数生长期来 计算细菌的代时和代数。
第一节 微生物的个体与群体生长和繁殖
利用选择培养基法
适用于分离某些生理类型较特殊 的微生物
三. 微生物生长的测定方法
评价培养条件、营养物质
微
等对微生物生长的影响；
生
物
评价不同的抗菌物质对微生物
生
产生抑制(或杀死)作用的效果；
长
客观地反映微生物生长的规律。
（一） 细胞数量的测定
1. 细胞总数的测定
(1) 显微镜直接计数法： 计数板法（如：血球计数板法、细胞计数板） 改进：用染色剂可区别死活细胞，如酵母用美蓝， 细菌用吖叮橙（紫外光）
3. 连续培养优缺点
1) 优点：
高效：简化了操作; 自控：便于各种仪表进行自动控制; 产品质量稳定; 节约大量动力、人力、水和蒸汽。
3. 连续培养优缺点
2) 缺点：
菌种易于退化； 易于遭到杂菌污染； 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。
二第. 获一得节 纯测培定养生的长繁方殖法的方法
在中等浓度下，增加养料浓度只提高最大收获量。
在高等浓度下，增加养料浓度不能对菌体生长速度和 最大收获量起促进作用。
（二）二次生长
当培养液中同时存在两种均能被微生物所利用的主 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。当较易利用的营养物质被消耗完， 进入稳定期后，微生物经过短暂的适应，开始利用第 二种营养物质，再次开始新的对数生长，并进入新的 稳定期，表现为二阶式的双峰生长曲线，称为二次生 长曲线（diauxic growth curve）.
微生物的生长与环境条件
目的要求： 1、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。 3、物理因子，化学药物对微生物生长的影响。 重 点：
细菌纯培养生长曲线。 难 点：
如何利用细菌纯培养生长曲线的对数生长期来 计算细菌的代时和代数。
第一节 微生物的个体与群体生长和繁殖
利用选择培养基法
适用于分离某些生理类型较特殊 的微生物
三. 微生物生长的测定方法
评价培养条件、营养物质
微
等对微生物生长的影响；
生
物
评价不同的抗菌物质对微生物
生
产生抑制(或杀死)作用的效果；
长
客观地反映微生物生长的规律。
（一） 细胞数量的测定
1. 细胞总数的测定
(1) 显微镜直接计数法： 计数板法（如：血球计数板法、细胞计数板） 改进：用染色剂可区别死活细胞，如酵母用美蓝， 细菌用吖叮橙（紫外光）
3. 连续培养优缺点
1) 优点：
高效：简化了操作; 自控：便于各种仪表进行自动控制; 产品质量稳定; 节约大量动力、人力、水和蒸汽。
3. 连续培养优缺点
2) 缺点：
菌种易于退化； 易于遭到杂菌污染； 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。
二第. 获一得节 纯测培定养生的长繁方殖法的方法
在中等浓度下，增加养料浓度只提高最大收获量。
在高等浓度下，增加养料浓度不能对菌体生长速度和 最大收获量起促进作用。
（二）二次生长
当培养液中同时存在两种均能被微生物所利用的主 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。当较易利用的营养物质被消耗完， 进入稳定期后，微生物经过短暂的适应，开始利用第 二种营养物质，再次开始新的对数生长，并进入新的 稳定期，表现为二阶式的双峰生长曲线，称为二次生 长曲线（diauxic growth curve）.
微生物的生长及影响因素
微生物的生长及影响因素
第27页
1.温度
基础原理 温度经过影响蛋白质、核酸等生物大分子结构与功效以及细
胞膜流动性及完整性来影响微生物生长、繁殖和新陈代谢。 过高环境温度会造成蛋白质或核酸变性失活 过低环境温度会抑制酶活力，降低细胞新陈代谢活动。 应用: 高温灭菌，低温保藏菌种。
微生物的生长及影响因素
微生物的生长及影响因素
微生物的生长及影响因素
第1页
一、微生物生长
个体生长: 细胞体积增大，重量增加。 个体生长→个体繁殖→群体生长 除了特定目标以外，在微生物研究和应用中提到“生长”，
均指群体生长。
微生物的生长及影响因素
第2页
细菌繁殖方式
Binary fission-growth cycle
微生物的生长及影响因素
第20页
单批培养与连续培养关系
微生物的生长及影响因素
第21页
连续培养器类型
按控制方式分
内控制（控制菌体浓度）: 恒浊器 外控制（控制培养液续培养器 按培养器级数分
多级连续培养器
普通连续培养器 按细胞状态分
固定化细胞连续培养器
试验室科研用: 连续培养器 按用途分 发酵生产用: 连续发酵罐
微生物的生长及影响因素
第13页
（3）培养温度影响
温度℃ 10 15 20 25 30
E.coli在不一样温度下代时
代时（分）
温度℃
860
35
120
40
90
45
40
47.5
29
代时（分） 22 17.5 20 77
微生物的生长及影响因素
第14页
特征参数
繁殖代数 n: x2=x1·2n
第六章 微生物生长
恒化连续培养
随着细菌的生长，限制性因子的浓
度降低，致使细菌生长速率受限，但同 时通过自动控制系统来保持限制因子的 恒定流速，不断予以补充，就能使细菌 保持恒定的生长速率。 常见的限制性营养物质有作为氮源 的氨、氨基酸；作为碳源的葡萄糖、乳 酸及生长因子，无机盐等。
三、同步培养
微生物细胞极其微小，但它也有一个自小到大 的过程，即个体生长。要研究微生物的个体生 长，在技术上是极为困难的。 目前主要使用的方法是： 同步培养技术分析细胞各阶段的生物化学特性 变化。 电子显微镜观察细胞的超薄切片。
死亡原因？ 营养短缺；代谢毒物增 多；pH、Eh改变；溶氧 不足。
t
时间
稳定期与生产实践
指导思想：延长稳定期。 措施： 1.调节pH； 2.注意降温、通风； 3.中和排除有毒代谢产物； 4.稳定期是生产收获时期，注意把握好收获时机。
（4）衰亡期（老年）
死亡率＞出生率 ？ 细胞畸形 细胞死亡,出现自溶 有的微生物细胞产生或释放出一些产物。 如氨基酸、转化酶、抗生素等。现象。
单细胞微生物典型生长曲线
生 长 速 + 率 0 指 数 期
延滞期 指数期 稳定期 衰亡期
_
菌 数 目 的 对 数 值
延 滞 期
总菌数
稳定期
衰 亡 期
活菌数
0 时间t
微生物的数量很大，都是10的n次方，取对数作图时 方便，0-10代表1～1010
（1）延滞期－“万事开头难”
特征： 代谢活跃，个体体积、重量增加，
（2）指数期（青年）
快，平均代时（繁殖一代的时间）最短， 生长速率常数最大。 细胞的化学组成、形态、生理特性比较一致。
第二章微生物的生长
❖ 菌丝长度受遗传控制并与生长环境有关。
❖ 越靠近菌团中心，养分浓度越低。 ❖ 菌团大而紧会因内部缺氧和养分而自溶。 ❖ 菌团内部代谢产物的积累会使菌的生长处于不利
的环境中。
4．细胞群体的生长
❖ 代时(Generation time) ❖ 在细菌个体生长里，每个细菌分裂繁殖一代所需的时间
❖ 倍增时间（Doubling time) ❖ 在群体生长里细菌数量增加一倍所需的时间
❖ 倍增时间：这一术语通常是指测量的时间，而不是平均世代 时间。
5．细菌群体的生长周期
❖ 一条典型的生长曲线至少可以分为四个生长 时期：
❖ 迟缓期，对数期，稳定期和衰亡期等
迟缓期出现的原因：微生物接种到一个新的环境，暂时缺乏分解
和催化有关底物的酶，或是缺乏充足的中间代谢产物等。为产生诱导酶或 合成中间代谢产物，就需要一段适应期。
产黄青霉
6.5-7.2
6.2-6.8
金霉素链霉菌
6.1-6.6
5.9-6.3
龟裂链霉菌
6.0-6.6
5.8-6.1
灰黄青霉
6.4-7.0
6.2-6.5
第四节 微生物的生长调节
❖ 菌丝顶端生长
菌丝顶端生长机制 泡囊在菌丝顶端聚集 菌丝生长过程
❖ 菌丝分枝规律
分枝的形成 菌丝生长单位
❖ 微生物生长分化的调节
在微生物学中提到的“生长”，一般均指群体生长，这一点与 研究大生物时有所不同。
个体生长 → 个体繁殖 → 群体生长 群体生长 = 个体生长 + 个体繁殖
第一节 微生物的生长
1．细菌的生长
❖ 细菌是通过一分为二的裂殖过程繁殖的。 ❖ 细胞的分裂,是由细胞壁的向内生长启动的，最终形
第4章微生物生长
稀释平板计数法—固体培养法
第一步：菌样巧妙稀释
1mL 混合
1mL
混合
无菌水
1 9mL 10mL ： 10-1 10-1 ：
菌样被 无菌水 不同稀 释倍率 -2 10 后平板 培养图 得到不同 稀释度 （10-x） 菌液
10-2
10-3
10-4
10-5
第二步：接种平板
10-2 10
-3
10-4
10 -5
2、对数期（指数期）log phase 细菌生长速度达到最大，数量以几何级数增加。 特点： （1）细菌迅速分裂，菌数按几何级数增加；
（2）世代时间最短，而且恒定； （3）生长速度最高而且恒定； （4）代谢活力强无死亡； （5）菌体整齐，体积恢复到原来大小； （6）对环境敏感，生理性状及菌体成分较一致
度提高1倍；
（2）营养；营养越丰富，代时越短
（3）氧气。好氧菌若能供给充足的氧，可能使对数 期延长。
对数期的实践意义 ① 是代谢、生理研究的良好材料
② 是增殖噬菌体的最适宿主菌龄
③ 是发酵生产中用作“种子”的最佳种龄 ④ G+染色鉴定时采用此期微生物
3、稳定期（stationary phase） 由于营养消耗，供应不足及代谢产物的积累，这 时一部分菌死亡，细菌进入稳定期。
（6）对环境变化敏感
影响因素： （1）接种量。接种 量大，停滞期可缩短 （2）菌龄。菌种年 轻，对数生长期接种 ，停滞期可能很短甚 至不明显 （3）营养。如果种子培养基与新接种的培养基成分 相同，则对菌生长有利。从丰富培养基转入贫营养 基，停滞时间拉长，反之减少； （4）菌种特性。大肠杆菌停滞期长，分枝杆菌长
膜过滤培养法
当样品中菌数很低时，可以将一定体积的湖水、海水或饮用水等样 品通过膜过滤器，然后将将膜转到相应的培养基上进行培养，对形 成的菌落进行统计。
微生物的生长及影响因素
疫苗制备
一些病毒或细菌疫苗也是 通过微生物发酵等方法制 备的，如流感疫苗、乙肝 疫苗等。
在污水处理中的应用
生物降解
微生物能够降解污水中的有机物， 将其转化为无害或低毒性的物质，
达到净化水质的目的。
脱氮除磷
微生物在污水处理中通过硝化和反 硝化作用去除氮元素，通过生物吸 附和化学沉淀作用去除磷元素，提 高水质。
微生物可以产生多种酶，用于食品加工中的催化反应，如 淀粉酶、蛋白酶等，提高食品加工效率和产品质量。
在生物制药中的应用
01
02
03
抗生素生产
微生物是抗生素的主要生 产来源，通过发酵等方法 生产抗生素，用于治疗各 种疾病。
生物药物合成
利用微生物合成生物药物， 如某些激素、细胞因子等， 具有高效、低成本的优点。
在酸性或碱性条件下，微生物的生长 会受到抑制。因此，在培养基或发酵 过程中，需要调节pH值以适应不同微 生物的生长需求。
营养物质的添加
微生物的生长需要充足的营养物质， 如碳源、氮源、磷源、维生素等。不 同种类的微生物对营养物质的需求不 同。
在培养基中添加适量的营养物质，可 以促进微生物的生长。在工业生产中， 根据微生物的需求，选择合适的营养 物质和配比，可以提高发酵效率。
增长来表示。
生长速率受多种因素影响，如 培养基的营养成分、温度、pH
值等。
在适宜条件下，生长速率最高 值出现在对数生长期。
生长速率对于工业发酵和实验 室研究具有重要意义，可以根 据需要控制发酵过程。
生长曲线
01
生长曲线是描述微生物在不同培养条件下生长特性的曲线，以培养时 间为横坐标，以菌落数或细胞数为纵坐标绘制。
02
根据生长曲线可以了解微生物的生长规律，并推算出各个生长阶段的 特征参数。
第五章 微生物的生长及其影响因素
）、适应期的特点 （一）、适应期的特点： 生长繁殖的速度几乎等于零 细胞形态增大，杆菌的长度增加。 细胞形态增大，杆菌的长度增加。 细胞内的RNA尤其是 尤其是rRNA含量增高，原生质 含量增高， 细胞内的 尤其是 含量增高 呈嗜碱性。 呈嗜碱性。 合成代谢活跃，核糖体、酶类和 合成代谢活跃，核糖体、酶类和ATP的合成加 的合成加 快，易产生诱导酶 对外界不良环境条件例如NaCl溶液浓度、温 对外界不良环境条件例如 溶液浓度、 溶液浓度 度和抗生素等化学药物敏感。 度和抗生素等化学药物敏感。 原因：适应新的环境条件，合成新的酶， 原因：适应新的环境条件，合成新的酶，积累 必要的中间产物。 必要的中间产物。
食品微生物
பைடு நூலகம்
）、稳定期的特点 （三）、稳定期的特点
生长速率常数R等于0 生长速率常数R等于0。 菌体产量达到了最高值。 菌体产量达到了最高值。 合成次生代谢产物。 合成次生代谢产物。 细胞内出现储藏物质， 细胞内出现储藏物质，芽孢杆菌内开始 产生芽 孢。
食品微生物
产生原因： 产生原因： 营养物尤其是生长限制因子的耗尽。 1. 营养物尤其是生长限制因子的耗尽。 营养物的比例失调，如碳氮比不合适。 2. 营养物的比例失调，如碳氮比不合适。 有害代谢废物的积累（ 3. 有害代谢废物的积累（酸、醇、毒素 等）。 物化条件（pH、氧化还原势等） 4. 物化条件（pH、氧化还原势等）不合 适。
第五章 微生物的生产及其影响因素
第一节 微生物生长 第二节 微生物的生长规律 第三节 环境对微生物生长的影响
食品微生物
第一节 微生物生长 微生物生长的概念 微生物生长量的测定
食品微生物
一、微生物生长的概念
生长是指微生物细胞吸收营养物质，进行新陈代谢， 生长是指微生物细胞吸收营养物质，进行新陈代谢，当 是指微生物细胞吸收营养物质 同化作用大于异化作用时， 同化作用大于异化作用时，生命个体的重量和体积不断 增大的过程。 增大的过程。 繁殖是指生命个体生长到一定阶段， 繁殖是指生命个体生长到一定阶段，通过特定方式产生 是指生命个体生长到一定阶段 新的生命个体，即引起生命个体数量增加的生物学过程。 新的生命个体，即引起生命个体数量增加的生物学过程。 个体生长是指微生物细胞个体吸收营养物质， 个体生长是指微生物细胞个体吸收营养物质，进行新陈 是指微生物细胞个体吸收营养物质 代谢，原生质与细胞组分的增加为个体生长。 代谢，原生质与细胞组分的增加为个体生长。 群体生长是指群体中个体数目的增加。可以用重量、 群体生长是指群体中个体数目的增加。可以用重量、体 是指群体中个体数目的增加 密度或浓度来衡量。 积、密度或浓度来衡量。 生长→ 繁殖→ 个体 生长→个体 繁殖→ 群体 生长 群体 生长 = 个体 生长 + 个体 繁殖 食品微生物
微生物的生长
生活于两极地区 海水及冷藏食品 土壤中、植物体内等环境 人及温血动物体内等环境 生活于堆肥、温泉、土壤 表层等高温环境中
室温
体温
10—20
10—20
25—30
37—40
40—45
40—45
专性
25—45
50—55
70—90
2、温度对微生物的作用 （1）最低生长温度对微生物的影响 最低生长温度是微生物生长的温度下限，低于此温
干热灭菌
恒温干燥法 煮沸
巴斯德消毒法 间歇灭菌
湿热灭菌
高压蒸汽灭菌
超高温灭菌
二、水分和渗透压
微生物细胞的含水量一般为70-90%，孢子或芽孢的含 水量较低，只有60-70%。水分是微生物细胞代谢活动必
不可少的条件，如果外界环境过于干燥，将影响微生物的
正常代谢，甚至会造成细胞死亡。
当环境中缺水或大气相对湿度低于70%时，微生物细
来灭菌。
3、高温灭菌的方法
焚烧 （耐热的金属和玻璃器皿、可燃烧的物品） （常用，140-160℃，2h；耐热的物品） （100℃，15min以上；不耐热的物品） （60-70℃，15-20min；食品、饮料等） （ 100 ℃，每次 2-3h ， 2-3 次；不耐高温的药 品，特殊培养基） （常用，0.2Mpa，121℃，20min；一般培养 基、水、纤维制品） （0.05MPa，110℃，20min；含糖培养基） （130—140℃，0.5—1s，液体的饮料等）
比较一致。
lgN
缓慢期 对数期 稳定期 衰亡期
0
t
3、稳定期（平衡期）
在对数期以后，由于营养物质逐渐消耗，有害代谢
产物积累，pH值变化等，使细胞生活力下降，细胞的 群体的活菌数达到最高并保持一段时间的相对稳定。 特点：处于稳定器的菌体形态大小典型，生理生化反应 脂肪粒等，大多数芽孢菌在这个生长阶段形成芽孢。抗
室温
体温
10—20
10—20
25—30
37—40
40—45
40—45
专性
25—45
50—55
70—90
2、温度对微生物的作用 （1）最低生长温度对微生物的影响 最低生长温度是微生物生长的温度下限，低于此温
干热灭菌
恒温干燥法 煮沸
巴斯德消毒法 间歇灭菌
湿热灭菌
高压蒸汽灭菌
超高温灭菌
二、水分和渗透压
微生物细胞的含水量一般为70-90%，孢子或芽孢的含 水量较低，只有60-70%。水分是微生物细胞代谢活动必
不可少的条件，如果外界环境过于干燥，将影响微生物的
正常代谢，甚至会造成细胞死亡。
当环境中缺水或大气相对湿度低于70%时，微生物细
来灭菌。
3、高温灭菌的方法
焚烧 （耐热的金属和玻璃器皿、可燃烧的物品） （常用，140-160℃，2h；耐热的物品） （100℃，15min以上；不耐热的物品） （60-70℃，15-20min；食品、饮料等） （ 100 ℃，每次 2-3h ， 2-3 次；不耐高温的药 品，特殊培养基） （常用，0.2Mpa，121℃，20min；一般培养 基、水、纤维制品） （0.05MPa，110℃，20min；含糖培养基） （130—140℃，0.5—1s，液体的饮料等）
比较一致。
lgN
缓慢期 对数期 稳定期 衰亡期
0
t
3、稳定期（平衡期）
在对数期以后，由于营养物质逐渐消耗，有害代谢
产物积累，pH值变化等，使细胞生活力下降，细胞的 群体的活菌数达到最高并保持一段时间的相对稳定。 特点：处于稳定器的菌体形态大小典型，生理生化反应 脂肪粒等，大多数芽孢菌在这个生长阶段形成芽孢。抗
微生物微生物的生长讲课文档
第十九页，共84页。
• 在对数生长期内，细菌数目的增加是按指数级数增加的，即 20 →2 1 →22 →23 ……2n
• 这里的指数 n 为细菌分裂的次数或者增殖的代数，也就是一个细菌 繁殖n代产生2n 个细菌。
•
如果在对数期开始时间 后期t2的菌数为 x2，则
t1的菌数为
x1
，繁殖
n
代后到对数期
在一定范围内，菌悬液中的细胞浓度与混浊度成正比，即与光密度成正比，菌数 越多，光密度越大。因此，在一定波长下测定菌悬液的光密度，就可反映菌液的 浓度。
特点：快速、简便；但易受干扰。
2、重量法
细胞干重测定：单位体积的培养液中的微生物细胞的干重。
3、 生理指标法
①总氮量：用化学分析方法测出微生物细胞中蛋白质或氮元素的含量。
第十页，共84页。
二. 以数量变化对微生物生长情况进行测定
1、培养平板计数法 测定微生物的活菌数viable count 稀释平板测数法dilute plate count
以CFU(colony forming units)表示
•稀释培养测数法（又称最大概率法，MPN most probable number）（参见实验教材）
第十七页，共84页。
认识延迟期的特点及原因对实践的指导意义：
◆在发酵工业上需设法尽量缩短延迟期；
采取的缩短lag phase 的措施有： ①增加接种量； （群体优势----适应性增强） ②采用对数生长期的健壮菌种； ③调整培养基的成分，在种子基中加入发酵培养基的某些
成分。 ④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
＊利用选择培养基进行直接分离
＊富集培养
第七页，共84页。
• 在对数生长期内，细菌数目的增加是按指数级数增加的，即 20 →2 1 →22 →23 ……2n
• 这里的指数 n 为细菌分裂的次数或者增殖的代数，也就是一个细菌 繁殖n代产生2n 个细菌。
•
如果在对数期开始时间 后期t2的菌数为 x2，则
t1的菌数为
x1
，繁殖
n
代后到对数期
在一定范围内，菌悬液中的细胞浓度与混浊度成正比，即与光密度成正比，菌数 越多，光密度越大。因此，在一定波长下测定菌悬液的光密度，就可反映菌液的 浓度。
特点：快速、简便；但易受干扰。
2、重量法
细胞干重测定：单位体积的培养液中的微生物细胞的干重。
3、 生理指标法
①总氮量：用化学分析方法测出微生物细胞中蛋白质或氮元素的含量。
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二. 以数量变化对微生物生长情况进行测定
1、培养平板计数法 测定微生物的活菌数viable count 稀释平板测数法dilute plate count
以CFU(colony forming units)表示
•稀释培养测数法（又称最大概率法，MPN most probable number）（参见实验教材）
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认识延迟期的特点及原因对实践的指导意义：
◆在发酵工业上需设法尽量缩短延迟期；
采取的缩短lag phase 的措施有： ①增加接种量； （群体优势----适应性增强） ②采用对数生长期的健壮菌种； ③调整培养基的成分，在种子基中加入发酵培养基的某些
成分。 ④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
＊利用选择培养基进行直接分离
＊富集培养
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微生物生长规律
④ 培养温度，在一定范围，生长速率与培养温度呈正相关。
（三）稳定期（ stationary phase）
稳定期
又称恒定期或最高生长期。其特点是生长速率常数R
等于0，即处于新繁殖的细胞数与衰亡的细胞数相等，或正生 长与负生长相等的动态平衡之中。
这时的菌体产量达到了最高点，而且菌体产量与营 养物质的消耗间呈现出一定的比例关系，这一关系就是
以培养时间为横座标
作图
以菌数为纵座标
得到的一条反映细菌在整个培养期间菌数变化规律的曲线！
延滞期
指数期
稳定期
衰亡期
根据微生物的生长速率常数（growthrateconstant），即
每小时的分裂次数（R）的不同，一般可把典型生长曲线粗分为
延滞期、指数期、稳定期和衰亡期等4个时期 。
稳定期
延滞期
指数期
长
期 以稳定期为主的代谢产物物尤其是生长限制因子的耗尽； ② 营养物的比例失调，例如C／N比值不合适等； ③ 酸、醇、毒素或H2O2等有害代谢产物的累积； ④ pH、氧化还原势等理化条件越来越不适宜等。
对生产实践的指导意义
以生产菌体或与菌体生长相平行的代谢产物（SCP、 乳酸等）为目的的某些发酵生产来说，稳定期是产物的
菌体培养密度
提
产物的比生产率
（单位体积单位时间内产物的产量）
重
高
“下游工程”（down-stream processing
要
）中分离、提取的效率
的
实
培养容器的体积
践
减 培养基的消耗
价
少 生产周期
值
设备投入
生产成本
高密度培养的具体方法：
（1）选取最佳培养基成分和各成分含量。 （2）补料，这是工程菌高密度培养的重要手段之一。 （3）提高溶解氧的浓度，提高好氧菌和兼性厌氧
微生物的生长条件
微生物的生长条件
1.温度：不同微生物对温度的适应能力不同，一般分为嗜热菌、中温菌和嗜冷菌。
2. pH值：不同微生物对pH值的适应范围也不同，一般分为酸菌、中性菌和碱菌。
3.氧气含量：不同微生物对氧气含量的需求也不同，一般分为需氧菌、厌氧菌和兼性菌。
4.水分：微生物的生长需要适量的水分，过干或过湿都会影响微生物的生长。
化学条件：
1.营养物质：微生物的生长需要适量的碳源、氮源、磷源、硫源等营养物质。
2.微量元素：微生物的生长还需要适量的微量元素，如铁、锌、铜等。
3.有机物质：微生物的生长还需要适量的有机物质，如维生素、脂肪酸等。
4.抗生素：微生物的生长会受到一些抗生素的影响，有些微生物对某些抗生素具有抗性。
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第六章微生物的生长及其控制
第六章微⽣物的⽣长及其控制第六章微⽣物的⽣长及其控制1.概述⽣长:细胞物质有规律地,不可逆地增加,导致细胞体积扩⼤的⽣物学过程.繁殖:微⽣物⽣长到⼀定阶段,由于细胞结构的复制与重建并通过特定的⽅式产⽣新的⽣命个体，即引起⽣命个体数量增加的⽣物学过程。
⽣长是⼀个量变的过程，繁殖是⼀个质变的过程2.细菌的个体⽣长1.染⾊体DNA的复制和分离细菌的染⾊体为环形双链DNA分⼦。
染⾊体⼀双向的⽅式进⾏连续的复制，在细胞分裂之前不仅完成了染⾊体的复制，⽽且也开始了2个⼦细胞DNA分⼦的复制。
当细胞的⼀个世代即将结束时，不仅为即将形成的2个⼦细胞各备有⼀份完整的遗传信息，⽽且也具有已经按亲本⽅式复制的基因组。
其复制点附着在细胞膜上，随膜的⽣长和细胞分裂，2个未来的⼦细胞基因组不断地分离，最后达到2个⼦细胞中。
细菌在个体⽣长中通过染⾊体DNA的复制，使其遗传特性能保持⾼度的连续性和稳定性。
2.细胞壁的扩增细胞在⽣长过程中，细胞壁只有通过扩增，才能使细胞体积扩⼤。
3.细菌分裂的调节细菌进⼊分裂时期，此时在细菌长度的中间位置，通过细胞质膜内陷并伴随新合成的肽聚糖插⼊，导致横隔壁向⼼⽣长，最后在中⼼回合，完成⼀次分裂，将细菌分裂成2个⼤⼩相等的⼦细菌。
细胞在⽣长和分裂伴随细胞壁的裂解和闭合2个过程。
前者将细胞壁打开，有利于细胞壁物质插⼊；后者在新合成的细胞壁物质插⼊后的开⼝处重新闭合形成完整的细胞壁，以利于机体⽣存。
影响细菌的⽣长和分裂的主要因素是：转肽酶（催化2个肽聚糖的短肽链的链接）；D-Ala-D-Ala-梭肽酶（催化五肽转变为四肽）青霉素竞争性抑制转肽酶。
3. 细菌的群体⽣长繁殖1.⽣长的规律细菌以⼆分裂繁殖,即细胞核⾸先进⾏有丝分裂,然后细胞质通过胞质分裂⽽分开,形成2个相同的个体.分批培养:在封闭系统中对微⽣物进⾏的培养,既不补充营养也不移去培养物质，保持整个培养液体积不变的培养⽅式。
培养曲线：以时间为横坐标，以菌数为纵坐标，依据不同培养时间⾥细菌数量变化，作出培养期间菌数变化规律的曲线。
微生物的生长
•
一马当先，全员举绩，梅开二度，业 绩保底 。20.10.1920.10.1917:4017:40:1617:40:16Oc t-20
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牢记安全之责，善谋安全之策，力务 安全之 实。2020年10月19日 星期一5时40分 16秒M onday, October 19, 2020
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相信相信得力量。20.10.192020年10月 19日星 期一5时40分16秒20.10.19
C
B．芽孢主要是在衰亡期产生的
C．炭疽杆菌产生芽孢这是其适应外界环境的表
现
D．炭疽杆菌的新陈代谢类型与人体蛔虫相同
12．（多选）右图为酵母菌培养过程中的生长曲
线，下列有关叙述中正确的是 A．诱导酶一般是在a段时期内产生的
ABCD
B．b段培养过程中应给予充足的氧气
C．若要产生大量酒精，则在c段应将发酵罐密
B．繁殖
A
C．群体细胞数增加 D．个体体积增加
4．作为生产用菌种和科研的材料，常选哪个时
期的细菌
A．对数期
B．稳定期
A
C．衰亡期
D．调整期
5．微生物产生次级代谢产物抗毒素、抗生素、
色素等的最佳时期是
A．对数期
B．稳定期
B
C．衰亡期
D．调整期
5．细菌芽孢形成的时期通常在
B
A．对数期
B．稳定期
C．衰亡期
下随机选若干个视野计数,得出细菌个数与红细
胞个数比为5:1,则待测样品中含细菌多少个？
5×105个
★课堂练习
4．掌握微生物群体的生长规律，目的是更好地
研究和利用它们。下列有关描述中错误的是 C
A．生产上常常用对数期的细菌作为菌种 B．在稳定期中适当补充营养物质有利于提
微生物生长的四个阶段
微生物生长的四个阶段
x
一、微生物生长的四个阶段
1. 初期生长（Log Phase）：在满足培养条件的情况下，微生物繁殖迅速，有效繁殖数量会迅速增加，每一滴微生物液中微生物的数量会在短时间内几乎翻倍。
2. 早期竞争（Early Stationary Phase）：细菌的复制速度稍有减缓，但繁殖数量还在不断增加，但随着细菌越来越多，细菌的竞争变得更加激烈，物质供给及环境条件也变得越来越恶劣，繁殖数量也变得不断减少。
3. 晚期竞争（Late Stationary Phase）：细菌的繁殖数量开始逐渐减少，达到稳定水平，非常少的繁殖可能发生，物质供给及环境条件一直保持在恶劣的水平，细菌也变弱，死亡微生物数量也开始增加。
4. 衰减（Decline Phase）：在恶劣的环境条件下，细菌开始大量死亡，微生物的繁殖数量继续减少，趋于稳定，最终死亡率达到最高，此阶段称为衰减阶段，即缓慢死亡阶段。
- 1 -。
微生物的生长
衰亡期
连续培养法： 概念、目的、应用、意义
注意理解：延长稳定期、缩短培养周期
影响微生物生长的环境因素： 温度、PH值、氧气
注意：1、菌体生长和产物合成所需的最适
温度不一定相同。
2、同理菌体生长和产物合成所需的
最适PH值也不一定相同。
三、1．研究微生物群体生长的规律具有 重要的实践意义。例如，多数代谢产物是 在稳定期内合成的。但在这个时期，培养 基中不仅营养物质的含量大大减少，而且 积累了多种有害的代谢产物，不利于微生 物的生长。针对这种情况，在生产过程中， 当微生物生长进入稳定期以后，就可以采 取补充营养物质等措施，以延长稳定期、 提高代谢产物的产量。
（2）细胞特点
剧烈的种内竞争使得细胞出现多种 形态，，甚至畸形。有些细胞水解酶活 力增强，导致细胞自溶解体，并释放出 次级代谢产物。
细菌的生长曲线描述了细菌群体从生长到死亡的动态变化 1、调整期 2、对数期 3、稳定期 4、衰亡期
1、调整期产生的代谢物是初级代谢物还是次级代谢物？
5、种内斗争最激烈的是哪个阶段？ 2、调整期大量合成的是诱导酶还是合成酶？
（2）细胞特点
活菌数达到最高，细胞内大量积累 代谢产物，特别是次级代谢产物，某些 细菌的芽孢也是这个时期形成的，是发 酵产物的最佳收获时期
4.衰亡期
（1）形成原因：营养物质过度消耗、有 害产物大量积累、pH剧烈变化，外界环 境对继续生长越来越不利，阻力进一步 加大，种内斗争剧烈。分解代谢远小于 合成代谢，继而导致菌体死亡、出生率 远远小于死亡率、呈负生长、种群密度 显著下降。
测定群体生长的方法：
1、测细菌细胞数目
2、测细菌重量
1.调整期
（1）形成原因 刚刚接种到培养基上的细菌，对新环 境有一个短暂的调整或适应过程，为什 么？ 由于新旧环境的差异，在细菌的细胞 内就要重新合成相应的诱导酶，而诱导 酶的合成调节是一种缓慢的粗调节，必 须消耗一定的时间，因此出现一个短暂 的调整。
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《食品微生物学授课》教案课程名称：食品微生物学
授课教师：田锐军
授课班级： 2012春秋农产品加工
院系：农林畜牧系
第二章微生物的培养
【课题】第三节微生物的生长
【教学目标】
1.了解微生物的生长规律。
2.学习影响微生物生长的因素。
3.掌握对微生物生长的控制。
【课型】学习课
【课时】2节课时
【教学重点】
1．微生物的生长规律。
2. 影响微生物生长的因素及微生物培养的控制。
【教学难点】
微生物的生长规律、影响因素。
【教学方法】传统讲授法、提问探讨法
【教学过程】
一．上节课知识点复习
1.培养基的概念
培养基（Medium）是供微生物、植物和动物组织生长和维持用的人工配制的养料，一般都含有碳水化合物、含氮物质、无机盐（包括微量元素）以及生长素和水等。
有的培养基还含有抗菌素、色素、激素和血清
2. 配置原则
①目的明确
②营养协调
③理化适宜
④经济节约
3．培养基的类型
天然培养基
（1）按营养物质的来源合成培养基
半合成培养基
基础培养基
选择培养基
（2）按用途划分
鉴别培养基
活体培养基
液体培养基
（3）按物理状态划分固体培养基
半固体培养基
二．微生物的生长
（一）生长规律
（教师启发、指引学生来总结）
用生长曲线来表示
（1）生长曲线
在适宜的条件下，定时取样测定其生长，以细胞数目的对数作纵坐标，以培养时间作横坐标，绘制的曲线，即为生长曲线。
①．迟缓期微生物群体接种到培养基以后，由于环境条件的改变而暂时无法进行细胞分裂，使细胞的生长速率为零，细胞数目不增加甚至减少的一段时期。
其生长速率几乎为零
迟缓期的特点遗传活性较差，易变异
合成代谢十分活跃，核糖体、酶类和ATP合成加速
②．对数期单细胞微生物适应环境以后，以最大的速率生长、分裂，使微生物数量呈对数增长的一段时期。
分裂速度最快
特点代谢活动最旺盛
繁殖一代所花的时间最短
③．稳定期生长速率逐渐下降，死亡率大大增加，新生的细胞数与死忙数趋于平衡。
特点：活菌数与代谢产物达到最大，是收获代谢产物的最佳时期。
④．衰亡期随着营养物质的耗尽及有害代谢物质的积累，环境已越来越不适应微生物的生长，死亡率大于生长率的时期。
（二）．影响微生物生长的因素
影响微生物生长的环境因素很多，依据各因素的性质可分为物理因素、化学因素、生物因素三大类。
1.物理因素
影响微生物生长的物理因素主要有温度、水分、氧的含量、辐射、超声波（1）温度
温度是影响微生物生命活动的主要因素之一。
当温度过低时，微生物体内酶的活性很低，原生质膜也处于凝固状态，微生物的生命几乎停止。
随着温度的升高，酶的活性随之提高，细胞中反应加快。
当温度超过某一温度时，细胞中的蛋白质、核酸活性都会发生不可逆的变性。
根据微生物生长温度的不同，微生物可分为嗜冷微生物、兼性嗜冷微生物、嗜温微生物、嗜温微生物、嗜热微生物、嗜高温微生物。
（了解内容）（2）水分
水是微生物细胞的重要组成，也是微生物的六大营养来源之一，这就要求微生物的生长环境中要有一定的水分含量。
（各种生理、生化反应都发生在水的环境中）
（3）氧
根据微生物对氧的需求将微生物分为好氧微生物（必须有氧存在）、兼性好氧微生物（好氧，但没氧气时也能存活，有氧时进行有氧呼吸、无氧时进行无氧呼吸，）、厌氧微生物（只进行无氧呼吸）、兼性厌氧微生物（厌氧，有氧气时也能进行有氧呼吸，偏向于无氧环境）。
（4）辐射
一般来说，自然界的辐射作用对于微生物是有害的。
包括微波、紫外线、X射线和γ射线。
辐射主要是会造成蛋白质和核酸的变性，致使遗传、转录发生变化。
同时利用辐射还能提高微生物的突变率，通常在育种技术上使用。
2.化学因素
影响微生物生长的化学因素主要来自各类化学物质的作用。
3．生物因素
主要指微生物与微生物、动物、植物间的相互作用。
包括共生关系、互生关系、竞争关系、寄生关系等
二．微生物的控制
引言：随着工业的发展，越来越多的便携食品开始走向人们的餐桌，与其同时，如何延长食品的保质期已成为人们关心的话题，这也是开设食品微生物学的主要原因之一。
依据环境因素性质的不同，可以把控制微生物的方法分为物理方法、化学方法、生物方法。
1.物理方法
（1）温度通过温度来杀死微生物的方法有高温灭菌和低温灭菌。
①高温灭菌
（通过高温使蛋白质变性，从而达到灭菌的效果，可分为干热灭菌和湿热灭菌）
常用的干热灭菌方法有：直接灼烧法、干热空气灭菌法（恒温干燥箱）、
常用的湿热灭菌法有：煮沸法、高压蒸汽灭菌法、间歇灭菌法、巴氏消毒法
②低温灭菌
低温能抑制酶的活性且能引起细胞中自由水的结晶，从而使微生物死亡。
包括：冷藏法（0—7℃抑制微生物的生长，用于蔬菜或一般菌种的保藏）冷冻法（-20℃—-15℃，此温度下，微生物几乎停止生长。
常用于冷冻食品和特殊菌种的保藏，如有些病毒）
2 化学方法
消毒剂、抗微生物剂
3 生物方法
通过竞争、拮抗等关系来抑制微生物的生长。
【作业布置】
1.生长曲线包括哪几个时期，分别有什么特点？
2.影响微生物生长的因素有?
3. 预习第三章的知识。
【教学反思】。