微生物的生长繁殖及其控制1.ppt

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,*,*,*,1、嗜冷微生物,:,最适生长温度在5,15,主要分布,:,地球的两极、冷泉、深海、冷冻场所及冷藏食品中。,嗜冷微生物在低温下生长的机理，据推测有两种原因：,它们体内的酶能在低温下有效地催化，在高温下酶活丧失,细胞膜中的不饱和脂肪酸含量高，低温下也能保持半流动状态，可以进行物质的传递,。,2、嗜温微生物：,最适生长温度为204,5,，大多数微生物属于此类。,室温型主要为腐生或植物寄生，在植物或土壤中。,体温型主要为寄生，在人和动物体内。,根据微生物与氧的关系,可把它们分为几种类群,:,二、氧气对微生物生长的影响,1.专性好氧菌（,strict aerobe,）,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，细胞含有超氧物歧化酶（SOD，superoxide dismutase）,和过氧化氢酶。,2、微好氧菌（,microaerophilic bacteria）,只能较低的氧分压下才能正常生长，通过 呼吸链并以氧为最终氢受体而产能,3、兼性好（厌）氧菌（,facultative aerobe）,在有氧或无氧条件下均能生长，但有氧情况下生长得更好，在有氧时靠呼吸产能，无氧时接发酵或无氧呼吸产能；细胞含有SOD和,过氧化氢酶。,4、耐氧菌（,aerotolerant anaerobe）,可在分子氧存在下进行厌氧生活的厌氧菌。生活不需要氧，分子氧也对它无毒害。不具有呼吸链，依靠专性发酵获得能量。细胞内存在SOD和过氧化物酶，但缺乏过氧化氢酶。,5、厌氧菌（,anaerobe）,细胞内缺乏SOD和细胞色素氧化酶，大多数还缺乏过氧化氢酶。,在氧还原为水的过程中，可形成某些有毒的中间产物，例如，过氧化氢（,H,2,O,2,）、,超氧阴离子（,O,2,）,等。,好氧微生物具有降解这些产物的酶，如过氧化氢酶、过氧化物酶、超氧化物歧化酶等，,而严格厌氧菌缺乏,SOD,，,故易被生物体内极易产生的超氧阴离子自由基毒害致死。,厌氧菌的氧毒害机制 SOD学说,：,H,2,O+O,2,2 O,2,+2H,+,O,2,+H,2,O,2,2H,2,O,O,2,+eO,2,(,O,2,),超氧阴离子,在细胞内可由酶促或非酶促形成,。,超氧物阴离子,歧化酶是在生物进化中发展出来的一种自我保护方式。,生物体中超氧阴离子的形成与去除,1,2,SOD,好氧生物,和耐氧细菌,过氧化氢酶,好氧生物,过氧化物酶,NADH,2,NAD,耐氧菌,原因：1、,影响膜表面电荷的性质及膜的通透,性，进而影响对物质的吸收能力。,2、,改变酶活、酶促反应的速率及代谢途径,3、,环境pH值还影响培养基中营养物质的离 子化程度，从而影响营养物质吸收，或,有毒物质的毒性。,三、,pH,值与微生物生长的相互影响,（一）环境,pH,值对微生物生长的影响,微生物的生长,pH,值范围极广，从,pH28,都有微生物能生长。但是绝大多数种类都生活在,pH5.09.0,之间。,（二)不同微生物对pH要求不同,不同的微生物最适生长的pH值不同，根据微生物生长的最适pH值，将微生物分为：,嗜酸微生物：硫杆菌属 pH8.5,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,Aspergillus niger,在pH22.5，有利于合成柠檬酸，当在pH2.56.5以菌体生长为主，而在pH7.0时，则以合成草酸为主。,丙酮丁醇梭菌在pH5.57.0范围时，以菌体生长为主，而在pH4.35.3范围内才进行丙酮丁醇发酵,。,微生物 生长最适pH 合成抗生素最适pH,灰色链霉菌6.36.96.77.3,红霉素链霉菌6.67.06.87.3,产黄青霉6.57.26.26.8,金霉素链霉菌6.16.65.96.3,龟裂链霉菌6.06.65.86.1,灰黄青霉6.47.06.26.5,生长的最适pH值与发酵的最适pH值,（三）微生物细胞内的pH值,虽然微生物生活的环境,pH,值范围较宽，但是其细胞内的,pH,值却相当稳定，一般都接近中性。,四、营养物质,五、水份,第四节 微生物生长繁殖的控制,防腐(Antisepsis):,防止或抑制霉腐微生物在食,品等物质上的生长；,化疗(Chemotherapy):,杀死或抑制宿主体内的,病原微生物；,消毒(Disinfection):,杀死或灭活病原微生物(,营养体细胞,);,灭菌(Sterilization):,杀死包括芽孢在内的所有微生物；,一、控制微生物的化学物质,（一）、抗微生物剂(Antimicrobial agent),生物合成的天然产物,人工合成的化合物,一类能够杀死微生物或抑制微生物生,长的化学物质。,1、根据抗微生物的特性,抗微生,物剂,抑菌,抑菌剂(Bacteriostatic agent),杀菌,杀菌剂(Bactericide),溶菌剂(Bacteriolysis),2、根据对微生物的作用效果和范围,抗微生,物剂,消毒剂(Disinfectant),防腐剂(Antisepsis),防腐剂和消毒剂,特点:,对一切活细胞都有毒性,不能用于人或动,物体内的化学治疗。,消毒剂:,可杀死微生物,通常用于非生物材料,的灭菌或消毒。,防腐剂:,能杀死微生物或抑制其生长,但对人,及动物的体表组织无毒性或毒性低,可作为,外用抗微生物药物。,名称及使用方法,作用原理,应用范围,醇类,70%,75%乙醇,脱水、蛋白质变性,皮肤、器皿,醛类,0,.5%10%甲醛2%戊二醛（,pH=8）,蛋白质变性,房间、物品消毒（不适合食品厂）,酚类,3%,5%石炭酸,2%来苏儿,3%5%来苏儿,破坏细胞膜、蛋白质变性,地面、器具,皮肤,地面、器具,氧化剂,0,.1%高锰酸钾,3%过氧化氢,0.2%0.5%过氧乙酸,氧化蛋白质活性基团，酶失活,皮肤、水果、蔬菜,皮肤、物品表面,水果、蔬菜、塑料等,常用的消毒防腐剂及其应用,类型,名称及使用方法,作用原理,应用范围,重,金,属,盐,类,0.05%0.1%升汞,2%红汞,0.1%1%硝酸银,0.1%0.5%硫酸铜,蛋白质变性、酶失活,变性、沉淀蛋白,蛋白质变性、酶失活,非金属器皿,皮肤、粘膜、伤口,皮肤、新生儿眼睛,防治植物病害,表,面,活,性,剂,0.05%0.1%,新洁尔灭,0.05%0.1%,杜灭芬,蛋白变性、破坏细胞膜,皮肤、粘膜、器械,皮肤、金属、棉织品、塑料,类型,名称及使用方法,作用原理,应用范围,卤素及其,化合物,0.20.5,mg/L,氯气,10%20%漂白粉,0.5%1%漂白粉,2.5%碘酒,破坏细胞膜、蛋白质,饮水、游泳池水,地面,水、空气等,皮肤,染料,2%4%龙胆紫,与蛋白质的羧基结合,皮肤、伤口,酸碱类,0,.1%苯甲酸,0.1%山梨酸,生石灰,食品防腐,食品防腐,(二)抗代谢物,有些化合物在结构上与生物体所必需的代谢,物很相似,以至可以和特定的酶结合,从而阻碍,了酶的功能,干扰了代谢的正常进行,这些物质,称为抗代谢物(Antimetabolite)。,叶酸对抗物(,磺胺,)、,嘌呤对抗物(,6-巯基嘌呤,)、,苯丙氨酸对抗物(,对氟苯丙氨酸,)、,尿嘧啶对抗物(,5-氟尿嘧啶,),胸腺嘧啶对抗物(,5-溴胸腺嘧啶,),磺胺药物是最早发现,也是最常见的化学疗,剂,抗菌谱广,能治疗多种传染性疾病。,大多数革兰氏阳性细菌,(如肺炎球菌、溶血性,链球菌等）,某些革兰氏阴性细菌,(如痢疾杆菌、脑膜炎球,菌、流感杆菌等）,对,放线菌,也有一定的作用。,二氢蝶啶,+,对氨基本甲酸 二氢叶酸 四氢叶酸,辅酶F,磺胺药 核酸合成,二氢叶酸合成酶,二氢叶酸还原酶,磺胺药作用机理：,细菌需要利用对氨基苯甲酸合成生长所需的叶酸：,（三）抗生素,是由某些生物合成或半合成的一类次级代谢产物或衍生物,它们在很低浓度时就能抑制或影响它种生物的生命活动,如杀死微生物或抑制其生长。,抗生素(Antibiotic)：,1、概念,自本世纪40年代以来,已找到上万种新抗生素，,合成了近10万种半合成抗生素,但其中在临床,上常用的仅几十种。,2、作用,机制,1）抑制细胞壁的合成；（如：青霉素）,2）破坏细胞膜功能；（如：多粘菌素可作用于膜磷脂使膜溶解）,3）抑制蛋白质合成；（如：氯霉素，四环素、链霉素等）,4）干扰核酸代谢；（如：利福霉素、新生霉素、丝裂霉素、灰黄霉素）,2、作用机制,抑制细菌细胞壁合成、,破坏细胞质膜、,作用于呼吸链以干扰氧化磷酸化、,抑制蛋白质和核酸合成,等,抑制微生物的生长或杀死它们,第三节 微生物生长繁殖的控制,一、控制微生物的化学物质,（三）抗生素,（参见P151）,2、作用机制,3、细菌抗药性的产生,抗性菌株特点:,（1）细胞质膜透性改变,使抗生素不进入细胞或进入细胞后被细胞主动排出；,（2）药物作用靶改变,；,（3）合成了修饰抗生素的酶,；,（4）抗性菌株发生遗传变异,导致合成新的多聚体，以取代或部分取代原来的多聚体；,避免出现细菌的耐药性的措施:,(1)第一次使用的药物剂量要足；,(2)避免在一个时期或长期多次使用同种,抗生素；,(3)不同的抗生素(或与其他药物)混合使用；,(4)对现有抗生素进行改造；,(5)筛选新的更有效的抗生素；,二、控制微生物的物理因素,杀灭或抑制微,生物的物理因素,温度,辐射作用,过滤,渗透压,干燥,超声波 等,（一）温度,当温度超过微生物生长的最高温度或低于生长的最低温度都会对微生物产生杀灭作用或抑制作用,（一）温度,高温使,蛋白质、核,酸,等重要生物大分,子发生,变性、破坏,以及,破坏细胞膜上,的类脂,成分,导致微,生物死亡.,温度愈高,十倍致死时间愈短,（一）温度,D值大小还随,微生物的种类、,生长时期、检,测培养基的性,质等因素有关.,（一）温度,高温的杀菌时间与,样品中的微生物浓,度有关。,当微生物的浓度一,致时,可以通过比较,热致死时间长短来,衡量不同微生物的,热敏感性。,（一）温度,1、干热灭菌,烘箱内热空气灭菌,火焰灼烧,干热灭菌,160，2小时,2、湿热灭菌,湿热比干热灭菌更好：,更易于传递热量；,更易破坏保持蛋白质稳定性的氢键等结构；,2、湿热灭菌,1)巴斯德消毒(pasteurization),60-85处理15秒至30分钟,2)煮沸消毒,3)间歇灭菌(,fractional sterilization OR tyndallization,),低温长时法(LTLT)：62.930min处理牛奶,高温瞬时法（HTST):71.615s处理牛奶,超高温巴斯德灭菌法(Ultrapasteurization):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。,4）高压蒸汽灭菌(autoclaving),121,15-30分钟；,115,30分钟；,高 压 蒸 汽 灭 菌 锅,注意事项：,排净冷空气；,灭菌终了，缓慢降压；,灭菌结束，趁热取出物品。,5)连续加压灭菌(continuous autoclaving),135-150,5-15秒,工业上发酵培养基,135-150,2-6秒,牛奶或其它液态食品,（超高温灭菌）,（二）辐射作用,辐射灭菌(Radiation Sterilization)是利用电磁,辐射产生的电磁波杀死大多数物质上的微生,物的一种有效方法。,用于灭菌的电磁波有微波,紫外线(UV)、,X-射线和-射线等。,(三)过滤作用,空气和不耐热的液体培养基的灭菌,棉花、玻璃纤维或石棉,滤膜,核孔,（四）高渗、干燥、超声波等,