导图社区 微生物生长
微生物生长的思维导图，主要从微生物纯培养分离及生长测定方法、微生物的群体生长规律、微生物的连续培养、微生物生长的控制等多个方面进行了知识点梳理。
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这是一篇关于食品工厂设计——工艺布置的思维导图，介绍详细、描述全面、希望能对感兴趣的小伙伴学习提供帮助。
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英语词性
生物必修一
微生物生长
微生物纯培养分离及生长测定方法
科赫
微生物分离、纯培养的基础
固体培养基划线分离
首次分离出炭疽杆菌、结核杆菌、伤寒杆菌、霍乱弧菌
诺贝尔生理学或医学奖
群体生长
群体生长=个体生长+个体繁殖
生长
吸收营养物质，个体重量体积增大
繁殖
特定方式产生新个体
数目增加
个体极小，用群体生长反映个体生长
纯培养的获得方法
纯培养
从一个细胞/一群相同细胞→培养繁殖得到后代
常用方法
平板划线
预处理→富集→预培养→热处理
划线步骤——稀释
每划一次要灼烧灭菌
菌苔→单菌落
理论上一个菌落就是纯培养
稀释平板
最常用
样品的梯度稀释
9mL缓冲液+1mL原始菌液
10*
9mL缓冲液+1mL混合液
重复七至八次
连续10倍梯度稀释
培养
涂布法
用于计数
0.1mL稀释液涂布于固体培养基
相当于又稀释10倍
倾注法
1ml菌液+空培养基
45℃左右琼脂培养基
防止凝固
防止烫死
不烫手背
摇匀混合
挑取单菌落→进行纯培养
更适合厌氧、兼性厌氧
单孢子或单细胞分离法
显微镜吸取单个细胞
毛细管
真核：较大，好吸取（10-50微米）
孢子
使用选择性培养基
pH小于5.0得到乳杆菌
微生物生长量的测定
单位时间内微生物群体数量或生物量的变化
测生物量
直接法
质量法
干重法
沉淀物分离洗涤1-5次，105摄氏度2h干燥，沉重
质量不再变化为止
挥发自由水
湿重法
培养液离心/过滤，沉淀物称重
不太精确，粗略判断
堆体积法
间接法
比浊法
一定范围内，菌悬液中细胞浓度和浑浊度成正比
浑浊度与光密度成正比
分光光度计
450-650nm
OD-value
麦氏浊度
麦氏比值法
标准浊度管，肉眼比较
生理指标法
含氮量
蛋白质含量相对稳定
50%
凯氏定氮法等
磷、核酸等
测细胞数
显微镜计数
细胞计数器
cells/mL
血球计数板
酵母
单位体积微生物数量
加入特殊染料计数活菌
美蓝
吖啶
平板菌落计数法
选择3个连续稀释度计数
每个2-3个平行
30-300个数较准确
避免菌数较多竞争营养
由原始估计浓度决定选择稀释度
计算
按国标
活菌
液体稀释法
国标——大肠菌群
连续稀释，3个梯度，平行接种多支试管
阴性/阳性
阴
无菌生长
阳
出现生长的最高稀释度
MPN查表
最大近似数
Most probable number
薄膜过滤培养计数法
菌数很低的空气或水中微生物数目活菌
定量样品通过滤膜
富集
0.22微米
细菌0.5-10微米
微生物的群体生长规律
基础
个体生长繁殖
分批培养
个体生长不同步→研究个体变化很困难
同步培养
单细胞的同步培养法
设法使每个细胞处于同步生长、分裂的培养方法
同步培养物
该方法的得到的细胞
微生物的个体生长和同步生长
同步生长
细胞群体，任意时刻，细胞周期、形态、生化特征一致
细胞学、生理学、生物化学研究的良好材料
获得方法
考过
机械筛选法 对生化特征影响小
细胞在不同阶段体积、质量、某种材料结合能力不同
密度梯度离心
细胞质量密度
加入不同浓度梯度的胶体溶液
细菌不利用
过滤分离
细胞大小
微孔滤器
硝酸纤维素滤膜法
最经典
与膜结合能力不同——电荷
新分裂细胞被洗脱
获得新细胞
环境条件控制
可能导致周期变化
温度
生长、分裂对环境因子要求不同
亚适宜
合成不分裂
适宜温度
同步分裂
培养基成分控制
亚适宜培养
获得同步菌
转移至营养丰富培养基
营养条件调整法
营养缺陷型菌株
遗传、代谢机制的原因→缺乏合成生长因子的能力（具备但不足以供给生长）
依赖某种营养
单细胞微生物的典型生长曲线
必考
生长曲线
劣性噬菌体的一步生长曲线
纯种单细胞微生物，恒定容积新鲜液体培养基
培养条件保持稳定
定时取样测定细胞数量
坐标
X：培养时间
Y：数目对数值/生长速率
4个阶段 （简答题）
根据
生长速率常数
延滞期
AKA停滞、适应、缓慢、调整
活菌数不增加
特点
生长速率常数=0
体积、质量增长快，细胞质均匀，贮藏物质消失
蛋白质、DNA、RNA（rRNA）含量增加，原生质嗜碱性
合成代谢旺盛，易产生诱导酶
对外界不良条件敏感
原因
适应新条件
合成新酶，积累中间产物
时间长短
遗传特性
菌龄
移植前后环境条件
意义
工业发酵尽量缩短延滞期
减低成本、污染风险（成为优势种）
最适菌龄——对数期
增大接种量
丰富培养基营养成分
种子培养基加入发酵 培养基的某些成分
遗传学方法改变种的遗传特定
对数期
AKA指数期
细胞数目几何级数增加，对数与时间呈线性
生长速率常数最大，代时最短
生长平衡，大小、形态、生理特征比较一致
酶系活跃、生长迅速、代谢最旺盛
一些计算
繁殖代数n、世代时间G、生长速率常数R的关系
计算题！！！
影响G的因素
菌种
营养成分
营养物浓度
培养温度
实践意义
健壮，增殖噬菌体的最适菌龄
研究生理代谢、遗传或染色、形态观察的最佳时期
工业发酵延长该时期
达到较高菌体密度
贮藏过程防止有害微生物进入该时期
稳定期
恒定期、最高生长期
生长速率常数=0，新生≈衰亡
分裂速度下降，G延长，代谢活力减退
积累内含物
产芽孢
合成次生代谢物
营养物esp.生长限制因子耗尽
营养物比例失调，C/N不合适
有害代谢废物积累
酸、醇、毒素
环境条件不合适
环境条件
工业延长
通气、补料
调节环境
衰亡期
活菌数目急剧下降
负生长
细胞内颗粒明显
多形态
芽孢释放
代谢活力明显下降
代谢物积累
蛋白水解酶活力增强
自溶、裂解，释放代谢产物
产生原因
生长条件恶化，分解代谢超过合成代谢
微生物的连续培养
一定容积、定量培养基
培养基一次性加入
不补充、不更换，一次性收获
连续培养
定义
对数期后期
一定速度连续供给新鲜培养液
同速流出发酵液
营养物动态平衡
微生物长时间处于对数生长期
目的
稳定高速培养微生物
产生大量代谢产物
生长速率、代谢活性恒定，但不同于稳定期
方法
恒浊
菌体密度
调节流速，浊度恒定
基质过量，最高速率生长
可在允许范围内控制菌体密度
生产，工艺繁琐
恒化
培养基
营养物质浓度恒定
营养成分亚适量
生长限制因子
生长速率恒定，低于最高生长速率
菌体均一，密度稳定，产量低于最高菌体产量
实验室
遗传学：分离突变株
生理学：不同条件代谢变化
生态学：模拟自然条件
区别要记住
优点
缩短发酵周期，提高设备利用率
便于自动控制
降低动力消耗及体力劳动强度
产品质量稳定
缺点
杂菌污染
菌种退化
营养物利用率低与单批培养
时间维持数月-一年
微生物生长的控制
影响因素
最重要之一
温度上升：一定程度生长繁殖加快，超过一定范围不利，功能下降或死亡
具体表现
酶活
膜流动性
物质溶解度，代谢吸收
大分子活性
范围
最低
-10~-5
-30
最适·
生长和代谢物积累不一致
嗜冷
15~30
30+抑制生长发育
室温短时间杀死
类型
专性嗜冷
两极
兼性嗜冷
海水、冷冻食品
机理
酶低温有效，高温失活
不饱和脂肪酸含量高，低温半流动，物质传递
举例
产碱杆菌
假单胞菌
黄杆菌
微球菌属
中温
绝大多数
20~45
室温
腐生
体温
寄生
嗜热
55~65
温泉、堆肥、土壤表层
生长曲线各时期均短暂，腐败食品中可能检测不到活菌
蛋白质抗热
多胺、热亚胺、高温精胺，稳定大分子结构
大分子具较高热稳性
膜中较多饱和脂肪酸、直链脂肪酸，高温保持半流动
较高温度生长速率较快，及时幂不热损伤的大分子
热抵抗力因素
芽孢G+
老龄耐热
菌多杀菌慢
含水低抗热强
盐、pH
耐热性表示方式
致死温度：一定时间内杀死全部微生物的最低温度
热力致死时间：特定条件、温度，杀死一定数量所需时间
D值：一定温度，活菌数减少一个对数周期所需时间min
活菌数减少90%
121.1℃用Dr
与起始浓度无关，与种类有关，与温度成反比
F值：一定基质，121.1加热杀死一定数量微生物所需时间
Z值：加热至死曲线，时间降低一个对数周期所需升高温度℃
105 TDT=90min
最高
80~95
105~300
杀菌应用
高温
干热灭菌
火焰灭菌
灼烧
快速彻底
加热空气灭菌
150-170.1-2；140.3
玻璃、陶瓷
湿热灭菌
高温水、蒸汽
效果更佳
水蒸气透射力强，传到热量
破坏蛋白质氢键
蒸汽凝结释放潜热
煮沸消毒
100.15+
营养细胞、部分芽孢
巴氏消毒
低温长时，63.30
高温瞬时，72.15s
超高温瞬时灭菌UHT
135-137.3-5s
杀死芽孢，减少营养成分破坏
间歇灭菌
高压蒸汽灭菌
60.5-10
孢子80
芽孢120.12
高压蒸汽灭菌锅
空气排不出，压力高但温度不够，灭菌不彻底
0.1MPa,121.1.15-30
含糖：0.05MPa，110.20-30
脱脂乳：0.07、115、20-30
低温
微生物较强抵抗力
最低生长温度——休眠
冰冻
冰晶机械损伤
缓慢冻大冰晶
脱水浓缩
粘度增大
电解质浓度增高
pH、胶体状态变化
蛋白质变性
保存菌种时加入保护剂，甘油、血清、脱脂牛乳
反复冻融破碎细胞
真空干燥
pH
影响
通过代谢改变环境酸碱度
膜电位差
营养物质运输
酸
嗜酸
氧化亚铁硫杆菌
耐酸
不酸也还行
乳酸乳杆菌、醋酸杆菌
碱
嗜碱
放线菌
根瘤菌
硝化菌
耐碱
链霉菌
胞内接近中性
2-8
最适5-7
霉菌、酵母：5-6
细菌7
生长阶段、生理生化过程均不同
水分——水分活度
细菌高于酵母、霉菌
干燥
渗透压
高渗
失水、收缩、质壁分离
控制生长
低渗
裂解、涨破
适宜
高嗜盐
20-30%
中
5-18
低
2-5
耐糖
浓度6倍可达与盐一样的效果
霉菌
肠膜明串珠菌
环境气体辐射
氧气
好氧菌
专性好氧
分子氧为最终氢受体
完整呼吸链
SOD、过氧化氢酶
摇瓶振荡、深层通气
兼性厌氧
有氧生长好
微好氧
较低氧分压
呼吸链、分子氧最终氢受体
霍乱弧菌
厌氧菌
耐氧菌
不需氧，氧无毒害
无呼吸链
专性发酵、底物水平磷酸化获得能量
耐氧基质
SOD、过氧化物酶
无过氧化氢酶
无氧、低氧化还原电位
分子氧有毒，抑制或死亡
深层生长，排除氧，添加还原剂
发酵、无氧呼吸、循环光合磷酸化、甲烷发酵
缺乏呼吸酶系统，缺SOD、细胞色素氧化酶、过氧化氢酶
梭菌属、你杆菌属、双歧杆菌属、甲烷杆菌属
二氧化碳
高浓度降低好氧菌生长速率，抑制某些酵母菌、厌氧菌
碳酸，降低pH
抑制脱羧
通透性
抑制非脱羧酶
辐射
可见光、红外光、紫外线、X射线、γ射线
无线电波波长最长，效果最弱
波长小于1nm，电离效应
γ常用于罐头消毒
紫外线机理
诱导胸腺嘧啶二聚体
穿透力弱，杀表面
方便面粉包
超声波
空穴效应
温度升高
食品中抗菌物质
十字花科：硫代葡萄糖苷
香辛料
蒜素
肉桂醛
丁香醇
辣椒素
牛奶乳铁蛋白、过氧化物酶
鸡蛋卵转铁蛋白抑制沙门
化学药剂
重金属盐
氧化剂
过氧乙酸
二氧化氯
氯及漂白粉
臭氧
有机化合物
表面活性剂
阳离子：季铵盐
阴离子：清洁剂
非离子：乳化剂
酚及其衍生物：石炭酸
醇类
甲醛
术语
灭菌
强烈理化，杀灭所有微生物（包括芽孢），丧失生长繁殖
高温、辐射
菌体虽死，形态尚存
消毒
温和理化，病原菌，对被消毒者基本无害
消毒剂：杀死繁殖体，无法杀灭芽孢
巴氏消毒、蔬菜、饮水消毒
防腐
理化因素，防止、抑制生长繁殖
低温：4℃以下
缺氧：抽真空、充氮气、二氧化碳
高渗：腌渍
高酸度：泡菜
高醇度
防腐剂：丙酸、苯甲酸
商业灭菌
按照规定检验方法，无活微生物检出，或仅能检出 极少数非病原微生物，且保藏过程不能生长
罐藏食品
无菌
防止微生物进入集体
微生物实验、发酵菌种工业制备、无菌罐装
