食品微生物学第六章微生物的生长繁殖及其控制.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,*,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,*,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,*,第六章,微生物的生长繁殖,及其控制,生物个体物质有规律地、不可逆增加，,导致个体体积扩大的生物学过程。,生长,:,生物个体生长到一定阶段,通过特定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。,繁殖,:,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,.,在,高等生物,里这两个过程可以明显分开,但在,低等特别是在,单细胞的生物,里,由于细胞小,这,两个过程是紧密联系又很难划分的过程。,一个微生物细胞,合适的外界条件,吸收营养物质,进行代谢,.,如果合成代谢的速度超过了分解代谢,个体的生长,原生质的总量,(,重量、体积、大小,),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,引起个体数目增加,.,群体内各个个体的进一步生长,群体的生长,群体生长=个体生长+个体繁殖,个体生长 个体繁殖 群体生长,在一定时间和条件下细胞数量的增加,（微生物群体生长）,微生物生长:,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。,本章内容：,第一节 微生物生长的测定,第三节 微生物生长繁殖的控制,第二节 微生物的群体生长繁殖,第一节 微生物生长的测定,一般以单位时间里微生物细胞数量的变化来评价。,微生物生长,:,微生物生长的测定,个体计数法：菌落活菌计数、计数板计数,群体重量测定法：干重、湿重,比浊法,群体生理指标法,在食品生产中，微生物菌种的数量多少直接关系到生产规模和产品质量。,选择什么样的方法，所得结果都是一个近似值。,第二节 细菌的群体生长规律,微生物的特点,:,个体微小,肉眼看到或接触到的微生物是成千上,万个单个的微生物组成的群体,微生物接种是群体接种,接种后的生,长是微生物群体繁殖生长。,对细菌群体生长规律的了解是对其进行,研究与利用的基础,第二节 细菌的群体生长规律,生长曲线(,Growth Curve):,细菌接种到定量的液体培养基中,定时,取样测定细胞数量,以培养时间为横座标，,以菌数为纵座标作图,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。,在微生物学中提到的“生长”,均指群体生长,.,第二节 细菌的群体生长规律,生长曲线,一条典型的生长曲线至少可以分为,迟缓期，对数期，稳定期和衰亡期,等四个生长时期。,第二节 细菌的群体生长规律,一、迟缓期,将少量菌种接入新鲜培养基后,在开始一段时,间内菌数不立即增加,或增加很少,生长速度接,近于零,.,也称,延滞期、适应期、调整期。,迟缓期的特点,:,分裂迟缓、代谢活跃,生长速率基本为零，细菌几乎不分裂，菌数也不增加。,细胞形态变大或增长。,例如巨大芽孢杆菌在迟缓期末，细胞的平均长度比刚接种时长6倍。一般来说处于迟缓期的细菌细胞体积最大。,细胞内合成代谢活跃,，核糖体和酶类的合成加快,易产生诱导酶,。,对外界不良条件反应敏感,。,细胞处于活跃生长中,只是分裂迟缓,;,在此阶段后期,少数细胞开始分裂,曲线略有上升。,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。,调整代谢,影响迟缓期长短的因素,:,菌种：,迟缓期的长短与菌种的遗传性,有关，繁殖速度快的菌种迟缓期一般较短。,菌种物的菌龄：,用对数生长期的菌种接种时，其延迟期较短，甚至检查不到迟缓期。,接种量：,一般来说，接种量增大可缩短甚至消除延迟期。,培养基成分：,迟缓期的长短与细菌所处培养基营养成分和移种前后所处的环境变化有关。,迟缓期短的只需要几分钟,长的需数小时！,在生产实践中的常用以下手段缩,短迟缓期,:,(1)通过遗传学方法,改变,种的遗传特性,使迟缓期缩短；,(2)利用对数生长期的,细胞,作为种子；,(3)尽量使接种前后所,使用,的培养基组,成不要相差太大；,(4)适当扩大,接种量,认识延迟期的特点及形成原因对实践的指导意义：,(1)发酵生产中要设法缩短延迟期，以降低生产成本。,(2)在食品工业上，尽量在此期进行消毒或灭菌。,二、对数期,又称指数期,以最大的速率生长和分裂,细菌数量呈,2,n,增加,细菌内各成分按比例有规律地增加,表现为平衡生长。,第二节 细菌的群体生长规律,对数期的特点,:,平衡生长,生长速率最大，即代时最短。,细菌进行平衡生长、菌体内各成分最为均匀。,具体表现为菌体大小、形态、生理特征等比较一致。,酶系活跃、代谢旺盛。,影响微生物增代时间,(,代时,),的因素：,1,),菌种,:,不同的微生物及微生物的不同菌株代时不同,2,),营养成分,:,在营养丰富的培养基中生,长代时短,3,),营养物浓度,:,在一定范围内,生长速,率与营养物浓度呈正比,凡处于较低浓度范围内,可影响生长速率的营养物成分,就称为生长限制因子,。,4）温度,:,在一定范围,生长速率与培养,温度呈正相关,由于此时期的菌种比较健壮，生产上常用该时期的菌体作为菌种。另外，实验室常用对数期的菌种作为实验材料研究微生物的代谢、遗传研究或进行染色、形态观察等。,认识对数期的特点对实践的指导意义：,(1)生产上的接菌种和实验室的研究对象。,(2)发酵工业上尽量延长该期，以达到较高的菌体密度。,(,3),食品工业上尽量使有害微生物不能进入此期。,第二节 细菌的群体生长规律,三、稳定期,又称平衡期、恒定期、最高生长期,由于营养物质消耗，代谢产物积累和,pH,等环境变化，逐步不适宜于细菌生长,导致生长速率降低直至零，此时培养液中活细菌数最高并维持稳定。,稳定期的特点,:,活细菌数最高,生长速率为零。,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，培养物中的细胞数目达到最高值。,细胞分裂速度下降，开始积累内含物。,产芽孢的细菌开始产芽孢。,开始合成次生代谢产物。,对于发酵生产来说，一般在稳定期的后期产物积累达到高峰，是最佳的收获时期。,稳定期出现的原因：,1.,营养物耗尽：,尤其是生长限制因子消耗殆尽；,2,.,营养物比例失调：,如碳氮比不合适,;,3,.,有害代谢废物的积累：,如酸、醇、毒素等,;,4,.,物化条件不合适：,如,pH,、氧化还原势等。,认识,稳定,期的特点对实践的指导意义：,稳定期发酵生产形成产物的重要时期，所以生产上应尽量延长此期，提高产量。,补充营养物质（补料）或取走代谢产物,调,pH,调整温度,其他：对好氧菌增加通气、搅拌或振荡等,措施,第二节 细菌的群体生长规律,四、衰亡期,营养物质耗尽和有毒代谢产物的大量积累,细菌死亡速率超过新生速率，整个群体呈现出负增长。,该时期死亡的细菌以对数方式增加,但在衰亡期的后期,由于部分细菌产生抗性也会使细菌死亡的速率降低，仍有部分活菌存在。,衰亡期的特点,:,“负生长”,生长速率小于零。,细胞死亡数增加，死亡数大大超过新增殖的细胞数，群体中的活菌数目急剧下降，出现“负生长”。,细菌代谢活性降低，细菌衰老并出现自溶，产生或释放出一些产物,，如氨基酸、转化酶、外肽酶或抗生素等。,细胞呈现多种形态,，有时产生畸形，细胞大小悬殊，有些革兰氏染色反应阳性菌变成阴性反应等。,衰亡期比其他各时期时间长，它的长短也与菌种和环境条件有关。,第三节 微生物生长繁殖的控制,控制,(,有害,),微生物的生长速率或消灭不需,要的微生物,在实际应用中具有重要意义。,抑制：,生长停止,但不死亡,防腐：,防止或抑制霉腐微生物的生长,消毒,:,杀死或灭活病原微生物,(,营养体细胞,),灭菌,:,杀死包括芽孢在内的所有微生物,第三节 微生物生长繁殖的控制,理化因子抑菌还是杀菌作用的相关因素,:,理化因子的强度或浓度；,同一强度或浓度理化因子作用时间的长短；,不同种类的微生物；,同种微生物的不同生长时期；,第三节 微生物生长繁殖的控制,一、控制微生物的化学物质,抗微生物剂：一类能够,杀死,微生物或,抑制,微生物生长的化学物质。,抗微生物剂,抑菌,抑菌剂,杀菌,杀菌剂,溶菌剂,第三节 微生物生长繁殖的控制,一、控制微生物的化学物质,抗微生物剂,非选择性,(,对所有细胞均有毒性,),有选择性,（对病原微生物毒性更强）,消毒剂,防腐剂,抗代谢药物,抗生素,中草药有效成分,(,化学治疗剂,),第三节 微生物生长繁殖的控制,一、控制微生物的化学物质,（一）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。,(,一,),防腐剂和消毒剂,用途,广泛用于一些热敏感的或,无法进行高温灭菌,的物品或场所：,*温度计、带有透镜的仪器设备、聚乙烯管,或导管等；,*墙壁、楼板与仪器设备等表面和自来水；,*空气；,一、控制微生物的化学物质,一、控制微生物的化学物质,(,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,。,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,),等等,一、控制微生物的化学物质,（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。,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。,（三）抗生素,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,由于不同微生物之间的细胞化学结构和代谢的差异，不同的抗生素的抗菌谱各异。,第三节 微生物生长繁殖的控制,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,二、控制微生物的物理因素,温度,最适生长温度,嗜冷微生物,嗜热微生物,中温微生物,二、控制微生物的物理因素,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,温 度,消毒灭菌法,原理,具体,操作,适用,范围,注意,事项,低温,高,温,干,热,灭,菌,焚烧,烧灼,(,灼烧,),干烤,(,干热灭菌,),红外线,湿,热,灭,菌,煮沸法,巴氏消毒法,流通蒸汽法,间歇蒸汽法,高压蒸汽法,冰箱,液氮罐,冰柜,干热灭菌（干烤）,1.,灭菌物品必须洗净，沥干水，不能有纸、棉布等包装；,2.,物品不能摆得太挤，以免妨碍空气流通，保证灭菌的有效性和均一性；,3.,电烘箱内温度未降到,70,以前，切勿打开箱门。,电热干燥箱,操作及注意事项,160-170,、,120min,以上,170-180,、,60min,以上,250,、,45min,以上,灼烧,酒精灯灭菌,红外线消毒柜,红外线灭菌器,820,，,5s,煮沸法（,100,、,15-120min,）,巴氏消毒法,61.1-62.8,30min72,15s,替代方法,超高温瞬时灭菌,135-150,4-15s,优点、适用对象？,蒸锅与流通蒸汽灭菌法、间歇灭菌法,（,100,、,15-30min,，每日一次，连续日,）,高压蒸汽灭菌法,103.4kPa121.3,20-30min,手提式灭菌锅,全自动灭菌锅,卧式灭菌锅,高压蒸汽灭菌,1.,物品不能摆得太挤，以免妨碍水蒸汽流通。保证灭菌的有效性和均一性；,2.,加压前必须排尽锅内的冷空气；,3.,待压力表降至,“,0,”,时，才能打开盖子取出灭菌物品。,手提式灭菌锅,操作及注意事项,1,、同步培养,使群体中的细胞处于比较一致的,生长,发育均处于同一阶段上,即大多数细胞能,同时进行生长或分裂的培养方法。,以同步培养方法使群体细胞能处于同一,生长阶段，并同时进行分裂的生长。,同步生长：,通过同步培养方法获得的细胞被称为,同步细胞或同步培养物,.,三、微生物生长的控制方法,1,、同步培养,同步培养物是理想的食品发酵生产用种子,机械方法,离心方法,过滤分离法,硝酸纤维素滤膜法,环境条件,控制技术,温度,培养基成份控制,其他,(,如,光照和黑暗交替培养,),2,、分批培养,最传统,将微生物置于一定容积的培养基中,经过培,养生长，最后一次收获。,封闭培养,培养基一次加入,不予补充,不再更换,。,三、微生物生长的控制方法,3,、连续培养,方法,恒浊连续培养,不断调节流速而使细菌培养,液浊度保持恒定,恒化连续培养,保持恒定的流速,三、微生物生长的控制方法,在微生物的整个培养期间，通过一定的方式使微生物能以恒定的生长速率生长并能持续生长下去的一种培养方法。,培养过程中不断的,补充营养物质,和以同样,的速率,移出培养物,是实现微生物连续培养,的基本原则。,名词解释,生长,繁殖,抑制,防腐,消毒,灭菌,解答题,简述细菌生长规律曲线图上各个时期的特点及其应用。,控制微生物生长的化学物质有哪些？各有何特点？,简述温度对微生物生长繁殖的影响？常见的热力灭菌法有哪些？,微生物生长常见的控制方法有哪些？各自具有怎样的特点？,