生长控制3.pptx

第三节第三节 微生物生长繁殖的控制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，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的意义。在实际应用中具有重要的意义。抑制抑制(Inhibition)：生长停止，但不死亡；生长停止，但不死亡；死亡死亡(Death)：生长能力不可逆丧失；生长能力不可逆丧失；防腐防腐(Antisepsis)：防止或抑制霉腐微生物防止或抑制霉腐微生物在食品等物质上在食品等物质上 的生长；的生长；化疗化疗(Chemotherapy)：杀死或抑制宿主体内的病原微生物；杀死或抑制宿主体内的病原微生物；消毒消毒(Disinfection)：杀死或灭活病原微生物（杀死或灭活病原微生物（营养体细胞营养体细胞）；）；灭菌灭菌(Sterilization)：杀死包括芽孢在内的所有微生物；杀死包括芽孢在内的所有微生物；理化因子抑菌还是杀菌作用的相关因素：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；理化因子的强度或浓度；同一浓度理化因子作用时间的长短；同一浓度理化因子作用时间的长短；不同种类的微生物；不同种类的微生物；同种微生物的不同生长时期；同种微生物的不同生长时期；一、环境对微生物的影响一、环境对微生物的影响影响微生物影响微生物的主要因素的主要因素营养物质营养物质水的活性水的活性温度温度pH氧氧1、营养物质、营养物质机体降低或停止细胞物质合成，避免能量消耗机体降低或停止细胞物质合成，避免能量消耗通过诱导合成特定的运输系统，充分吸收环境通过诱导合成特定的运输系统，充分吸收环境中微量的营养物质以维持机体的生存中微量的营养物质以维持机体的生存机体对胞内某些非必要成分或失效的成分进行机体对胞内某些非必要成分或失效的成分进行降解以重新利用降解以重新利用当环境中营养物质不足时：当环境中营养物质不足时：2、水的活性水的活性 在天然环境中，微生物可实际利用的自由水或游离在天然环境中，微生物可实际利用的自由水或游离水的含量，水的含量，一般用在一定的温度和压力条件下一般用在一定的温度和压力条件下,溶液的溶液的蒸汽压力与同样条件下纯水蒸汽压力之比表示，即：蒸汽压力与同样条件下纯水蒸汽压力之比表示，即：w=Pw/Pw=Pw/Po ow w式中式中PwPw代表溶液蒸汽压力代表溶液蒸汽压力,P,PO Ow w代表纯水蒸汽压力。代表纯水蒸汽压力。纯水纯水ww为为1.001.00；溶液中溶质越多溶液中溶质越多,w,w越小。越小。微生物一般在微生物一般在ww为为0.00.00.990.99的条件下生长的条件下生长,w,w过低时过低时,微生物生长的迟缓期延长微生物生长的迟缓期延长,比生长速率和总比生长速率和总生长量减少。微生物不同，其生长的最适生长量减少。微生物不同，其生长的最适ww不同。不同。3、温度、温度表表-3 微生物生长的温度范围微生物生长的温度范围微生物类型最低温度最适温度最高温度嗜冷微生物0以下1520兼性嗜冷微生物0203035嗜温微生物1520204545以上嗜热微生物4555580超嗜热或超嗜温微生物58090100以上温度对微生物生长的影响：温度对微生物生长的影响：影响酶活性；影响酶活性；影响细胞质膜的流动性，进而影响细胞对影响细胞质膜的流动性，进而影响细胞对营养物质的吸收与代谢产物的分泌；营养物质的吸收与代谢产物的分泌；影响物质的溶解度影响物质的溶解度4、pH微生物最低pH最适pH最高pH细菌35.5.5810酵母菌234.55.58霉菌134.55.58表表-5 一般微生物生长的一般微生物生长的pH范围范围5、氧、氧微生物类型最适生长的氧体积分数好养等于或大于20%微好养2%10%氧的忍耐型2%以下兼性厌氧有氧或无氧专性厌氧不需要氧、有氧时死亡表表- 微生物与氧的关系微生物与氧的关系自由基自由基（free radical）：）：凡是具有不成对凡是具有不成对电子电子的的原子原子或或基团基团，称为自由基，称为自由基或游离基。在书写时，一般在原子符号或者原子或游离基。在书写时，一般在原子符号或者原子团符号旁边加上一个团符号旁边加上一个“”表示没有成对的电子。表示没有成对的电子。自由基极易发生反应（自由基极易发生反应（二聚反应二聚反应，夺氢反应夺氢反应，氧氧化反应化反应，歧化反应歧化反应等）等）自由基自由基 的共同特征：的共同特征：最外层的电子不成对最外层的电子不成对n n自由基非常活跃自由基非常活跃自由基非常活跃自由基非常活跃，非常不安分。就象我们人类，非常不安分。就象我们人类，非常不安分。就象我们人类，非常不安分。就象我们人类社会中的不甘寂寞的单身汉一样，如果总也找不社会中的不甘寂寞的单身汉一样，如果总也找不社会中的不甘寂寞的单身汉一样，如果总也找不社会中的不甘寂寞的单身汉一样，如果总也找不到理想的伴侣，可能就会成为社会不安定的素。到理想的伴侣，可能就会成为社会不安定的素。到理想的伴侣，可能就会成为社会不安定的素。到理想的伴侣，可能就会成为社会不安定的素。当一个稳定的原子的原有结构被外力打破，而导当一个稳定的原子的原有结构被外力打破，而导当一个稳定的原子的原有结构被外力打破，而导当一个稳定的原子的原有结构被外力打破，而导致这个原子缺少了一个电子时，自由基就产了。致这个原子缺少了一个电子时，自由基就产了。致这个原子缺少了一个电子时，自由基就产了。致这个原子缺少了一个电子时，自由基就产了。于是它就会马上去寻找能与自己结合的另一半。于是它就会马上去寻找能与自己结合的另一半。于是它就会马上去寻找能与自己结合的另一半。于是它就会马上去寻找能与自己结合的另一半。它活泼，很容易与其他物质发生化学反应。它活泼，很容易与其他物质发生化学反应。它活泼，很容易与其他物质发生化学反应。它活泼，很容易与其他物质发生化学反应。当它与其他物质结合的过程中得到或失去一个电子时，当它与其他物质结合的过程中得到或失去一个电子时，就会恢复平衡，变成稳定结构。这种电子得失的活动对就会恢复平衡，变成稳定结构。这种电子得失的活动对生物可能是有益的也可能是有害的。生物可能是有益的也可能是有害的。二、控制微生物的化学物质二、控制微生物的化学物质抗微生物剂抗微生物剂(Antimicrobial agent)生物合成的天然产物生物合成的天然产物人工合成的化合物人工合成的化合物一类能够一类能够杀死杀死微生物或微生物或抑制抑制微生物生长的化学物质微生物生长的化学物质化学物质的抗微化学物质的抗微生物能力的测定生物能力的测定液体培养法液体培养法最低抑制浓度（最低抑制浓度（minimum inhibitory concentration（MIC）实验）实验平板培养法平板培养法抑菌圈（抑菌圈（zone of inhibition）试验）试验杀菌杀菌?抑菌抑菌?抗微生物剂的抗微生物剂的杀菌杀菌或或抑菌作用无法区分抑菌作用无法区分!抗微生物剂抗微生物剂抑菌：抑菌：抑菌剂抑菌剂(Bacteriostatic agent)杀菌杀菌杀菌剂杀菌剂(Bactericide)溶菌剂溶菌剂(Bacteriolysis)待测化学物质待测化学物质 对数生长培养物对数生长培养物定时测定总菌数和活菌数定时测定总菌数和活菌数抗微生物剂抗微生物剂非选择性非选择性（对所有细胞均有毒性）（对所有细胞均有毒性）有选择性有选择性（对病原微生物毒性更强）（对病原微生物毒性更强）消毒剂消毒剂(Disinfectant)防腐剂防腐剂(Antisepsis)抗代谢药物抗代谢药物抗生素抗生素中草药有效成分中草药有效成分（化学治疗剂）（一）防腐剂和消毒剂（一）防腐剂和消毒剂特点：对一切活细胞都有毒性，不能用于人或动物特点：对一切活细胞都有毒性，不能用于人或动物体内体内的的 化学治疗。化学治疗。消毒剂：消毒剂：可杀死微生物，通常用于非生物材料的可杀死微生物，通常用于非生物材料的 灭菌或消毒。灭菌或消毒。防腐剂：防腐剂：能杀死微生物或抑制其生长，但对人及动物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。的体表组织无毒性或毒性低，可作为外用抗微生物药物。抗微生物剂抗微生物剂又称杀菌剂又称杀菌剂(Germicide),通常又将它们通常又将它们分为消毒剂分为消毒剂(Disinfectant)和防腐剂和防腐剂(Antisepsis)，（，（P150第二大段）第二大段）非选择性的非选择性的抗微生物剂通常分为消毒剂抗微生物剂通常分为消毒剂(Disinfectant)和防腐和防腐剂剂(Antisepsis)，本段中后面的本段中后面的“杀菌剂杀菌剂”均改为均改为“消毒剂消毒剂”（P150第二大第二大段）段）各种抗微生物化学制剂杀菌能力的比较标准：各种抗微生物化学制剂杀菌能力的比较标准：一般规定：一般规定：处理时间为处理时间为10分钟，供试菌定为分钟，供试菌定为Salmonella typhi（伤寒沙门氏菌）。（伤寒沙门氏菌）。在临床上最早使用的消毒剂在临床上最早使用的消毒剂-石炭酸石炭酸由于各种微生物化学制剂的杀菌机制各不相同，由于各种微生物化学制剂的杀菌机制各不相同，故石炭酸系数仅有一定的参考价值。故石炭酸系数仅有一定的参考价值。待测制剂最高稀释度待测制剂最高稀释度达到同效的石炭酸的最高稀释度达到同效的石炭酸的最高稀释度石炭酸系数：石炭酸系数：=（P150第二大段第二大段消毒剂消毒剂广泛用于一些热敏感的或无法进行高温灭菌的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的灭菌：物品或场所的灭菌：温度计、带有透镜的仪器设备、聚乙烯管或导管等；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；墙壁、楼板与仪器设备等表面和自来水；空气；空气；防腐剂通常作为人体的外用品！防腐剂通常作为人体的外用品！（二）抗代谢物（二）抗代谢物(Antimetabolite)一类化合物一类化合物：与必需的代谢物具有相似的结构；与必需的代谢物具有相似的结构；可和特定的酶结合；可和特定的酶结合；阻碍酶的功能；阻碍酶的功能；干扰代谢的正常进行；干扰代谢的正常进行；叶酸对抗物（叶酸对抗物（磺胺磺胺）、嘌呤对抗物（嘌呤对抗物（-巯基嘌呤巯基嘌呤）、）、苯丙氨酸对抗物（苯丙氨酸对抗物（对氟苯丙氨酸对氟苯丙氨酸）、）、尿嘧啶对抗物（尿嘧啶对抗物（5-氟尿嘧啶氟尿嘧啶）、）、胸腺嘧啶对抗物（胸腺嘧啶对抗物（5-溴胸腺嘧啶溴胸腺嘧啶）等等等等磺胺药物是最早发现，也是最常见的化学疗剂，抗菌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。谱广，能治疗多种传染性疾病。大多数革兰氏阳性细菌大多数革兰氏阳性细菌（如肺炎球菌、溶血性链球菌等）（如肺炎球菌、溶血性链球菌等）某些革兰氏阴性细菌某些革兰氏阴性细菌（如痢疾杆菌、脑膜炎球菌、（如痢疾杆菌、脑膜炎球菌、流感杆菌等）流感杆菌等）对对放线菌放线菌也有一定的作用。也有一定的作用。1934年，德国年，德国I.G.Farben染料厂的染料厂的G.Domagk一种红色染料（一种红色染料（prontosil），白鼠静脉注射，可治疗因链球菌引起），白鼠静脉注射，可治疗因链球菌引起的感染，但在体外却无作用。的感染，但在体外却无作用。1935年，进一步证明年，进一步证明prontosil对人的对人的链球菌病也有效。链球菌病也有效。法国人法国人Trefouel和英国人和英国人Fullerprontosil在体内转化成了具有抑菌作用的磺胺在体内转化成了具有抑菌作用的磺胺磺胺是叶酸组成部分磺胺是叶酸组成部分对氨基苯甲酸对氨基苯甲酸的结构类似物的结构类似物作用机理：作用机理：磺胺的抑菌作用是因为很多细菌需要自己合成叶酸而生长。磺胺的抑菌作用是因为很多细菌需要自己合成叶酸而生长。磺胺对人体细胞无毒性，因为人缺乏从对氨基苯甲酸合成叶酸的磺胺对人体细胞无毒性，因为人缺乏从对氨基苯甲酸合成叶酸的相关酶相关酶-二氢叶酸合成酶二氢叶酸合成酶，不能用外界提供的对氨基苯甲酸自行，不能用外界提供的对氨基苯甲酸自行合成叶酸，合成叶酸，而必须直接利用叶酸为生长因子进行生长。而必须直接利用叶酸为生长因子进行生长。是由某些生物合成或半合成的一类次级代谢产物或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。物的生命活动，如杀死微生物或抑制其生长。抗生素抗生素(Antibiotic)：1、概念、概念自上世纪自上世纪40年代以来，已找到上万种新抗生素，合成了近年代以来，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。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（三）抗生素（参见P151图-14）2、作用机制、作用机制抑制细菌细胞壁合成、抑制细菌细胞壁合成、破坏细胞质膜、破坏细胞质膜、作用于呼吸链以干扰氧化磷酸化、作用于呼吸链以干扰氧化磷酸化、抑制蛋白质和核酸合成抑制蛋白质和核酸合成（P151第二大段）第二大段）抑制微生物的生长或杀死它们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。异，不同的抗生素的抗菌谱各异。抗性菌株特点：抗性菌株特点：细胞质膜透性改变细胞质膜透性改变，使抗生素不进入细胞或进，使抗生素不进入细胞或进入细胞后被细胞主动排出；入细胞后被细胞主动排出；药物作用靶改变药物作用靶改变；合成了修饰抗生素的酶合成了修饰抗生素的酶；抗性菌株发生遗传变异抗性菌株发生遗传变异，导致合成新的多聚体，导致合成新的多聚体，以取代或部分取代原来的多聚体；以取代或部分取代原来的多聚体；（参见P152）避免出现细菌的耐药性的措施：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（第一次使用的药物剂量要足（用药时间足用药时间足）；）；(2)避免在一个时期或长期多次使用同种抗生素；避免在一个时期或长期多次使用同种抗生素；(3)不同的抗生素不同的抗生素(或与其他药物或与其他药物)混合使用；混合使用；(4)对现有抗生素进行改造；对现有抗生素进行改造；(5)筛选新的更有效的抗生素；筛选新的更有效的抗生素；（P152第二大段）第二大段）尽量避免使用抗生素尽量避免使用抗生素！三、控制微生物的物理因素三、控制微生物的物理因素杀灭或抑制微杀灭或抑制微生物的物理因素生物的物理因素温度温度辐射作用辐射作用过滤过滤渗透压渗透压干燥干燥超声波超声波（参见P143）（一）温度（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都会对微生物产生杀灭作用或抑制作用高温使高温使蛋白质、核酸蛋白质、核酸等重要生物大分子发生等重要生物大分子发生变性、破坏变性、破坏，以及以及破坏细胞膜上的类脂破坏细胞膜上的类脂成分，导致微生物死亡。成分，导致微生物死亡。温度愈高，十倍致死时间（温度愈高，十倍致死时间（D）愈短）愈短（P152倒数第一段）倒数第一段）D：在一定的温度下，微生物数量十倍减少的时间：在一定的温度下，微生物数量十倍减少的时间D值大小还随值大小还随微生物的种类微生物的种类、生长时期生长时期、检测培检测培养基养基的性质等因素有关。的性质等因素有关。高温的杀菌时间与样品中的微生物浓度有关。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，可以通过比较当微生物的浓度一致时，可以通过比较热致死时间热致死时间长短长短来衡量不同微生物的热敏感性。来衡量不同微生物的热敏感性。（参见（参见P153）1、干热灭菌、干热灭菌烘箱内热空气灭菌烘箱内热空气灭菌火焰灼烧火焰灼烧干热灭菌干热灭菌10，2小时小时2、湿热灭菌、湿热灭菌湿热比干热灭菌更好：湿热比干热灭菌更好：更易于传递热量；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；更易破坏保持蛋白质稳定性的氢键等结构；湿热对一般营养体和孢子的杀灭条件：湿热对一般营养体和孢子的杀灭条件：多数细菌和真菌的营养细胞：在多数细菌和真菌的营养细胞：在0左右处理左右处理5-10分钟分钟；酵母菌和真菌的孢子：用酵母菌和真菌的孢子：用80以上温度处理；以上温度处理；细菌的芽孢：细菌的芽孢：121处理处理15分钟分钟以上；以上；2、湿热灭菌、湿热灭菌1）巴斯德消毒（）巴斯德消毒（pasteurization）0-85处理处理15秒至秒至30分钟分钟2）煮沸消毒）煮沸消毒3）间歇灭菌（）间歇灭菌（fractional sterilization OR tyndallization）4）常规高压灭菌（）常规高压灭菌（autoclaving）5）连续加压灭菌（）连续加压灭菌（continuous autoclaving）121，15分钟；分钟；115，30分钟分钟；135-150135-150，5-155-15秒，工业上发酵培养基秒，工业上发酵培养基135-150135-150，2-2-秒，牛奶或其它液态食品秒，牛奶或其它液态食品（超高温灭菌）（超高温灭菌）（二）（二）辐射作用辐射作用辐射灭菌辐射灭菌(Radiation Sterilization)是利用电是利用电磁辐射产生的电磁波杀死大多数物质上的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。微生物的一种有效方法。用于灭菌的电磁波有用于灭菌的电磁波有微波微波，紫外线紫外线(UV)、X-射射线线和和-射线射线等等（三）（三）过滤作用过滤作用空气和不耐热的液体培养基的灭菌空气和不耐热的液体培养基的灭菌（四）高渗、干燥、超声波等（四）高渗、干燥、超声波等 本章思考题：1、细菌的生长繁殖与高等动植物的有哪些异同？、细菌的生长繁殖与高等动植物的有哪些异同？2、其典型生长曲线可分几期，其划分依据是什么？、其典型生长曲线可分几期，其划分依据是什么？3、结合本章的知识，总结在日常生活中有哪些措施、结合本章的知识，总结在日常生活中有哪些措施 是被用来抑制或杀灭微生物的。是被用来抑制或杀灭微生物的。