3Chapter微生物的營養與生長1CONTENTS0102微生物的營養微生物的生長微生物生長量的測定方法微生物的群體生長規律影響微生物生長的因素本節重點、難點掌握常用的微生物生長量的測定方法（比濁法和計數法）掌握微生物群體生長的基本規律及應用；掌握影響微生物生長的因素；1微生物生長量的測定方法4細菌總數直接測定法：微生物生長的測定：計數法重量法生理指標法活菌計數膜過濾法比濁法DirectMeasurements

間接測定法：

IndirectMeasurements5細菌計數板或血球計數板1.1細菌總數計數61.2活菌計數——培養法稀釋涂布法CFU：colonyformingunit菌落形成單位71.2活菌計數——培養法稀釋涂布法測定樣品中的微生物數量8主要適用于只能進行液體培養的微生物，或采用液體鑒別培養基進行直接鑒定并計數的微生物。飲用水的標準，細菌總數小于100個/ml；

大腸桿菌群數每1000ml水中小于3個液體培養法(Themostprobablenumbermethod,最大可能數法)1.2活菌計數——培養法9怎樣測定純凈水（桶裝水）中活菌的數量？過濾法101.3比濁法1112重量法：以干重、濕重或體積直接衡量微生物群體的生物量生理指標法：①通過樣品中蛋白質、核酸含量的測定間接推算微生物群體的生物量。如大多數細菌蛋白含量占干重的12.5%，酵母為7.5%，霉菌為6.0%，粗蛋白含量=含氮量（%）*6.25②如呼吸強度，耗氧量、酶活性、生物熱等與其群體的規模成正相關。瓦勃氏呼吸儀、微量量熱計等設備來測定相應的指標。1.4其他方法13快捷程度能否區分活菌數適用對象用途特殊用途細菌總數計數快3-5min部分固體/液體培養實驗室常用活菌計數慢8-24h是固體/液體培養食品中有害微生物的檢測部分可以用以菌體分離純化比濁法快1-2min/實時否液體培養發酵工業或科研常用重量法中等10min-24h否液體培養發酵工業用生理指標法快實時否液體培養發酵工業2微生物的群體生長規律14生長：繁殖：生長是一個逐步發生的量變過程，繁殖是一個產生新的生命個體的質變過程。在高等生物里這兩個過程可以明顯分開，但在低等特別是在單細胞的生物里，由于細胞小，這兩個過程是緊密聯系又很難劃分的過程。討論M的生長，就是指一定時間和條件下細胞數量的增加(anincreaseinthenumberofcells)，即M的群體生長。15個體生長→個體繁殖→群體生長微生物生長=個體生長+個體繁殖16代時20min，24h后1個大腸桿菌變為272個，重4722t170+-生長速率2.1微生物的群體生長的典型生長曲線OD值、總菌數、活菌數180生長生長速率死亡活/死細胞數、細菌的群體生長速率19各個階段的菌體生長特征202.2微生物的連續培養在微生物的整個培養期間，通過一定的方式使微生物能以恒定的比生長速率生長并能持續生長下去的一種培養方法。培養過程中不斷的補充營養物質和以同樣的速率移出培養物是實現微生物連續培養的實質。21

Turbidostat控制連續培養的方法恒濁培養恒化培養恒濁器

Chemostat

恒化器不斷調節新鮮培養基的流入速而使細菌培養液濁度保持恒定;保持新鮮培養基流入速度與含菌培養物的流出速度速度相同;可以使菌體維持最高的生長速率，獲得最大生長量。保持培養液流速不變，控制培養基中某種營養物質（生長限制性因子）濃度基本恒定的方式。22????1.恒濁連續培養一般用于菌體以及與菌體生長平行的代謝產物生產的發酵工業

（連續發酵）

連續發酵與單批發酵相比的優點： 縮短發酵周期，提高設備利用率； 便于自動控制； 降低動力消耗及體力勞動強度； 產品質量較穩定；

缺點：雜菌污染和菌種退化232.恒化連續培養通過控制流速可以得到生長速率不同但密度基本恒定的培養物 遺傳學：突變株分離；多用于科研生理學：不同條件下的代謝變化；生態學：模擬自然營養條件建立實驗模型；24恒化連續培養與恒濁連續培養的比較（1）在恒濁連續培養中，參量稀釋速度在不斷地變化；而恒化連續培養中，該參數為一恒定值。（2）在恒濁連續培養中，培養基中不存在生長限制因素。（3）恒濁連續培養在高稀釋速度下運行最好，恒化連續培養在低稀釋速度下最穩定有效。3影響微生物生長的因素25微生物生長的五大條件pH氧氣水/滲透壓營養溫度0402050103263.1溫度最低生長溫度最適生長溫度最高生長溫度生長溫度三基點：27致死溫度：細菌在10min被完全殺死的最低溫度28最適生長溫度：<15，45-50，80-113微生物可生長溫度范圍的廣泛性嗜冷微生物嗜溫微生物嗜熱微生物嗜高溫微生物20-40，29微生物生長的溫度范圍

微生物類型 嗜冷微生物

(Psychrophiles)

兼性嗜冷微生物

(Psychrotrophs)

嗜溫微生物

(Mesophiles)

嗜熱微生物

(Thermophiles)

嗜高溫微生物(Hyperthermophiles)

最低0以下

015-20 45 65生長溫度(℃)

最適

15 20-40 20-45 55-65 80-90

最高

20 40 45以上

80100以上30(a)BoulderSpring(c)TransmissionelectronmicrographofPolaromonas,agasvesiculatebacteriumthatlivesinseaiceandgrowsoptimallyat4°C.313.2pH一般微生物生長的pH范圍最低pH、微生物最低pH最適pH最高pH最適pH、最高pH

細菌酵母菌 霉菌3-52-31-36.5-7.54.5-5.54.5-5.58-10 7-8 7-8

Acidophiles:pH≦3最適

Acid-tolerant:pH4-9最適，最低可以強酸

Alkaliphiles:pH9最適，<7不生長，>10還可生長

alkali-tolerant:pH7最適，>10還可生長或生存絕大多數微生物細胞內環境pH接近中性，少數極端嗜酸、嗜堿微生物細胞內環境pH偏離中性。32

嗜酸性:0---5.5

嗜中性:5.5—8.0嗜堿性:8.0—11.5微生物可生長pH的廣泛性pHpH對微生物生長的影響（1）不同生長階段和不同的生理、生化過程具有不同的最適pH；如Aspergillusniger,pH=2.5-6.5,菌體生長為主；pH=2.0-2.5,利于合成檸檬酸；pH=7.0,大量合成草酸。（2）微生物外環境pH變化較大,但胞內pH相對穩定，接近中性，有利 于保護生物大分子以及細胞器的功能（如膜對H+的低透性，轉運 或緩沖作用）。（3）pH會影響細胞膜的透性和穩定性。（4）pH會影響營養物質的離子化程度，影響其吸收和運輸。33微生物在其生長過程中，會改變外界環境的pH，起始pH不同于培養過程的pH有機物糖類 脂肪有機酸

蛋白質無機物(NH4)2SO4

NaNO3胺類H2SO4NaOH

變酸變堿發酵工業中，發酵液pH值的調整能否用酸堿調節發酵液的pH值？3.3氧氣專性好氧微好氧專性厭氧耐氧兼性厭氧35微生物與的關系專性好氧菌：需氧，正常大氣壓下呼吸產能；好氧菌兼性厭氧菌：呼吸產能為主，兼營發酵產能；呼吸產能為主，兼營無氧呼吸產能；微好氧菌：低氧分壓下生活（0.01-0.03Pa)，呼吸產能；氧厭氧菌耐氧厭氧菌：不需要氧，只以發酵產能，但氧無毒害作用；嚴格厭氧菌：以發酵或者無氧呼吸產能，氧對其有毒害 或者致死效應。3.3氧氣36

微生物類群超氧化物歧化嚴格好氧菌 有兼性厭氧菌 有耐氧厭氧菌 有嚴格厭氧菌 無微好氧菌 有酶（SOD）過氧化氫酶有有無無有/無（觸酶）備注低水平狀態37氧對生物的毒害作用機制O2在生物體內可由酶促或者非酶促反應產生：（1）超氧化物自由基：·O2-（2）過氧化物，如H2O2