微生物的生长及其控制用.pptx
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1、vv vv vv vv vv vv vv vv vv vv vv vv vv vv vv vv vv vv vv vv 微微 生生 物物 的的 生生长长 及及 其其 控控 制制第第 六六 章章教学时数:教学时数:6学时学时教学目的与要求:教学目的与要求:要求学生了解食品中微生物控要求学生了解食品中微生物控制的原理,制的原理,理解理解常见化学杀菌剂和抑菌剂的作用常见化学杀菌剂和抑菌剂的作用机理与使用特点,机理与使用特点,掌握掌握微生物的生长规律,影响微生物的生长规律,影响食品中微生物生长的主要因素;食品中微生物控食品中微生物生长的主要因素;食品中微生物控制的基本策略,灭菌、消毒、防腐等的异同制的
2、基本策略,灭菌、消毒、防腐等的异同。本章重点和难点:本章重点和难点:微生物的生长规律,影响食品微生物的生长规律,影响食品中微生物生长的主要因素,食品中微生物控制的中微生物生长的主要因素,食品中微生物控制的基本策略,灭菌、消毒、防腐等的异同。基本策略,灭菌、消毒、防腐等的异同。本章主要参考文献本章主要参考文献1 1江汉湖主编:江汉湖主编:食品微生物学食品微生物学,中,中国农业出版社,国农业出版社,20052005年年8 8月第月第2 2版。版。2 2M.T.M.T.马迪根,马迪根,J.M.J.M.马丁可,马丁可,J.J.帕克著帕克著美美.杨文博译杨文博译.微生物学微生物学.北京:科学北京:科学出
3、版社,出版社,2001.2001.3 3周德庆周德庆.微生物学教程微生物学教程.北京北京:高等教育高等教育出版社,出版社,1993.1993.生物个体由小到大的增长,即表现生物个体由小到大的增长,即表现为细胞组分与结构在量方面的增加为细胞组分与结构在量方面的增加 生长生长指生物个体数目的增加指生物个体数目的增加 繁殖繁殖 在单细胞微生物中,生长繁殖的速度很快,而在单细胞微生物中,生长繁殖的速度很快,而且两者始终交替进行,个体生长与繁殖的界限难且两者始终交替进行,个体生长与繁殖的界限难以划清,因此实际上用群体生长作为衡量微生物以划清,因此实际上用群体生长作为衡量微生物生长的指标。生长的指标。群体
4、生长的实质是包含着个体细胞生长与繁殖群体生长的实质是包含着个体细胞生长与繁殖交替进行的过程交替进行的过程测定微生物生长繁殖的方法微生物培养法概论微生物的生长规律影响微生物生长的主要环境因素有害微生物的控制内容提要 测生长量计繁殖数测定生长繁殖的方法测定生长繁殖的方法微生物的纯培养纯培养纯培养的分离方法的分离方法 稀释倒平板法 平板划线法 选择培养基分离法 单细胞挑取法 稀释倒平板法稀释倒平板法 平板划线分离法平板划线分离法 用接种环以菌操作沾取少许待分离的材料,在无用接种环以菌操作沾取少许待分离的材料,在无菌平板表面进行平行划线、扇形划线或其他形式的连菌平板表面进行平行划线、扇形划线或其他形式
5、的连续划线续划线,如果划线适宜的话,微生物能一一分散,经,如果划线适宜的话,微生物能一一分散,经培养后,可在平板表面得到单菌落。培养后,可在平板表面得到单菌落。3.单孢子或单细胞分离法单孢子或单细胞分离法 采取显微分离法从混杂群体中直接分离单个细胞或单采取显微分离法从混杂群体中直接分离单个细胞或单个个体进行培养以获得纯培养个个体进行培养以获得纯培养。在显微镜下使用单孢子分离器进行机械操作,挑取单在显微镜下使用单孢子分离器进行机械操作,挑取单孢子或单细胞进行培养。也可以采用特制的毛细管在孢子或单细胞进行培养。也可以采用特制的毛细管在载玻片的琼脂涂层上选取单孢子并切割下来,然后移载玻片的琼脂涂层上
6、选取单孢子并切割下来,然后移到合适的培养基进行培养。到合适的培养基进行培养。选择培养基分离法1.dilute sample1 ml9 ml10 100 1000 104 105 106 107牛肉膏培养基牛肉膏培养基土豆培养基土豆培养基高氏培养基高氏培养基各种微生物对不同的化学试剂、染料、抗生素等具有不同的抵各种微生物对不同的化学试剂、染料、抗生素等具有不同的抵抗能力,利用这些特性可配制合适某种微生物而限制其它微生抗能力,利用这些特性可配制合适某种微生物而限制其它微生物生长的选择培养基,用它来培养微生物以获得纯培养。物生长的选择培养基,用它来培养微生物以获得纯培养。微生物纯培养分离方法的比较微
7、生物纯培养分离方法的比较分离方法分离方法应用范围应用范围平皿划线法平皿划线法方法简便,多用于分离细菌方法简便,多用于分离细菌稀释倒平皿法稀释倒平皿法即可定性,又可定量,用途广泛即可定性,又可定量,用途广泛单细胞挑取法单细胞挑取法局限于高度专业化的科学研究局限于高度专业化的科学研究利用选择培养基法利用选择培养基法适适用用于于分分离离某某些些生生理理类类型型较较特特殊殊的的其他生理指标含N量法DNA/RNA法菌体内重要组成测定法测生长量称重量法N6.25=Pr比 浊 法重量法重量法通过样品中蛋白质、核酸含量的测定间接推算通过样品中蛋白质、核酸含量的测定间接推算微生物群体的生物量;微生物群体的生物量
8、;测定多细胞及丝状真菌生长情况的有效方法测定多细胞及丝状真菌生长情况的有效方法以干重、湿重直接衡量微生物群体的生物量;以干重、湿重直接衡量微生物群体的生物量;比 浊 法测生长量(间接法)计繁殖数直接计数法平板菌落计数法滤膜培养法各种型号的全自动血球计数仪直接计数法直接计数法a.直接法直接法利用血利用血球计数球计数板,在板,在显微镜显微镜下计算下计算一定容一定容积里样积里样品中微品中微生物的生物的数量。数量。缺点:缺点:不能区分死菌与活菌;不能区分死菌与活菌;不适于对运动细菌的计数;不适于对运动细菌的计数;需要相对高的细菌浓度;需要相对高的细菌浓度;个体小的细菌在显微镜下难以观察;个体小的细菌在
9、显微镜下难以观察;b.简接法简接法原理是每个活细菌在适宜的培养基和良好的生长条件下可原理是每个活细菌在适宜的培养基和良好的生长条件下可以通过生长形成菌落。以通过生长形成菌落。微生物的连续培养微生物的生长规律微生物的个体生长和同步生长单细胞微生物的典型生长曲线微生物的高密度培养1.概念概念同步培养同步培养(synchronous culture):是一种培养方法,:是一种培养方法,它能使群体中不同步的细胞转变成能同时进行生长或它能使群体中不同步的细胞转变成能同时进行生长或分裂的群体细胞。分裂的群体细胞。同步生长:以同步培养方法使群体细胞能处于同一生同步生长:以同步培养方法使群体细胞能处于同一生长
10、阶段,并同时进行分裂的生长方式长阶段,并同时进行分裂的生长方式同步培养物常被用来研究在单个细胞上难以研究的同步培养物常被用来研究在单个细胞上难以研究的生理与遗传特性和作为工业发酵的种子,它是一种生理与遗传特性和作为工业发酵的种子,它是一种理想的材料。理想的材料。同步培养(synchronousculture)同步培养方法同步培养方法 选择法诱导法离心方法离心方法过滤分离法过滤分离法硝酸纤维素滤膜法硝酸纤维素滤膜法温度温度培养基成份控制培养基成份控制光照和黑暗交替培养光照和黑暗交替培养硝硝酸酸纤纤维维素素滤滤膜膜法法离离心心法法一、细菌群体生长规律一、细菌群体生长规律在不补充营养物质或移去培养物
11、,在不补充营养物质或移去培养物,保持整个培养液体积不变条件下,保持整个培养液体积不变条件下,以时间为横坐标,以菌数为纵坐以时间为横坐标,以菌数为纵坐标,根据不同培养时间时细菌数标,根据不同培养时间时细菌数量的变化,可以作出一条反映细量的变化,可以作出一条反映细菌在整个培养期间菌数变化规律菌在整个培养期间菌数变化规律的曲线。的曲线。生长曲线生长曲线生长曲线(growthcurve)描述细菌生长规律总菌数活菌数培养时间.指数期.稳定期.衰亡期.延滞期细菌数目(个/ml)对数缩短延滞期的意义和方法延滞期(lag phase)出现原因本期特点影响本期限长短因素延滞期出现原因 把细菌接种到新鲜的培养基中
12、培养时,并不立即进行分裂繁殖,细菌增殖数为,这时需要合成多种酶,辅酶和某些中间代谢产物,要经过一个调整和适应过程。延滞期特点生长速率常数等于零菌体粗大 代谢活力强对不良条件抵抗能力降低含量增加影响延滞期限长短因素接种龄接种量培养基成分缩短延滞期的意义和方法可以缩短生产周期,提高设备利用率。接种对数生长期的菌种,采用最适菌龄 加大接种量用与培养菌种相同组成分的培养基指数期(对数期)(exponential phase)特点该期的细菌生产中多被用做种子和科学试验材料 活菌数和总菌数接近 酶系活跃,代谢旺盛。生长速率最大,generation time最短。细胞的化学组成及形态,生理特性比较一致x2
13、x1t2t1培养时间Lg细胞数/mlt2-t13.322(lgx2-lgx1)生长速率常数R=t2-t13.322(lgx2-lgx1)代时G=指数期生长的数学模型繁殖代数 n=3.322(lgx2-lgx1)影响指数期的因素菌种营养成分营养物浓度培养温度稳定期(stationary phase)出现原因营养的消耗有害代谢产物积累PH值EH值等理化条件不适出现原因营养物比例失调稳定期特点活菌数保持相对稳定,总菌数达最高水平。细菌代谢物积累达到最高峰。芽孢杆菌这时开始形成芽孢。这是生产收获时期。衰亡期(decline phase/death phase)特点细菌死亡数大于增殖数,活菌数明显减少,
14、群体衰落 细胞出现多形态,大小不等的 畸形,变成衰退型 细胞死亡,出现自溶现象。三、连续培养三、连续培养连续培养连续培养(continous culture of microorganisms)是在微生物是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比的整个培养期间,通过一定的方式使微生物能以恒定的比生长速率生长并能持续生长下去的一种培养方法。生长速率生长并能持续生长下去的一种培养方法。连续培养的基本原则:微生物培养过程中不断的补充营养连续培养的基本原则:微生物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物质和以同样的速率移出培养物连续培养类型连续培养类型恒浊连续培养恒浊连
15、续培养恒化连续培养恒化连续培养(一一)恒化连续培养恒化连续培养在整个培养过程中通过控制培养基中某种营养物质在整个培养过程中通过控制培养基中某种营养物质的浓度基本恒定的方式,保持细菌的比生长速率恒的浓度基本恒定的方式,保持细菌的比生长速率恒定,使生长定,使生长“不断不断”进行。进行。生长速率的控制因子:一般是氨基酸、氨和铵盐等生长速率的控制因子:一般是氨基酸、氨和铵盐等氮源,或是葡萄糖、麦芽糖等碳源或者是无机盐,氮源,或是葡萄糖、麦芽糖等碳源或者是无机盐,生长因子等物质生长因子等物质 恒化器连续培养通常用于微生物学的研究,筛选不恒化器连续培养通常用于微生物学的研究,筛选不同的变种。同的变种。(二
16、二)恒浊连续培养恒浊连续培养通过连通过连续培养续培养装置中装置中的光电的光电系统控系统控制培养制培养液中菌液中菌体浓度体浓度恒定、恒定、使细菌使细菌生长连生长连续进行续进行的一种的一种培养方培养方式。式。用于菌体以及与菌体生长平行的代谢产物生产的发酵工业(三三)连续发酵与单批发酵相比连续发酵与单批发酵相比优点:优点:缩短发酵周期,提高设备利用率;缩短发酵周期,提高设备利用率;便于自动控制;便于自动控制;降低动力消耗及体力劳动强度;降低动力消耗及体力劳动强度;产品质量较稳定;产品质量较稳定;缺点:缺点:杂菌污染和菌种退化杂菌污染和菌种退化连续培养连续培养(continuous culture)(
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