? 第一节微生物生长的测定
? 第二节微生物的群体生长规律
? 第三节微生物的培养方法
? 第四节影响食品中微生物生长的因素
? 第五节食品中微生物控制的原理和方法
第第七章微生物的生长及其控制
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。
个体生长→个体繁殖→群体生长
群体生长= 个体生长+ 个体繁殖
第一节微生物生长的测定
单位时间里微生物数量或生物量（Biomass）的增加。
微生物生长：
微生物生长的测定：
个体计数
群体重量测定
群体生理指标测定
一、以数量变化对微生物生长情况进行测定
1、培养平板计数法：广泛用于各种样品的检测
方法：（1）涂布法（菌长在表面）
（2）倾注法（菌长在表面和基内）
优点：常用、较准确、可对不同种微生物
做活菌计数。
缺点：时间长、人为误差大，有机械损伤。
一个菌落可能是多个细胞一起形成，所以在科研中一般用
菌落形成单位（colony forming units，CFU）来表示，而
不是直接表示为细胞数。
2、膜过滤培养法
当样品中菌数很低时，可以将一定体积的湖水、海水或饮用
水等样品通过膜过滤器，然后将将膜转到相应的培养基上进
行培养，对形成的菌落进行统计。
3、液体法
将待测样品做系列稀释，培养后，根据没生长的最低稀释度
和出现生长的最高稀释度，应用“或然率”理论，计算出样
品单位体积中细胞的近似值。最高稀释度称为临界级数，从
3～5次重复的临界级数求最大概率数(MPN)，就可得到较可
靠的结果。
4、显微镜直接计数法
1）常规方法：
缺点：
不能区分死菌与活菌；
不适于对运动细菌的计数；
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
取定容稀释的单细胞微生物(细菌)悬液放置在计数板上，在显微
镜下计数一定体积中的平均细胞数，换算出供试样品的细胞数。
2）其它方法：
将已知颗粒浓度的样品与待测细胞细胞浓度的样品混匀后在显微镜下
根据二者之间的比例直接推算待测微生物细胞浓度。
比例计数：
过滤计数：
当样品中菌数很低时，可以将一定体积的湖水、海水或饮用水等样品
通过膜过滤器。然后将滤膜干燥、染色，并经处理使膜透明，再在显
微镜下计算膜上(或一定面积中)的细菌数；
活菌计数：
采用特定的染色技术也可分别对活菌和死菌进行分别计数
4、显微镜直接计数法
（二）以生物量为指标测定微生物的生长
1、比浊法
根据在一定的浓度范围内，菌悬液的微生物细胞浓度与液体的
光密度成正比，与透光度成反比。菌数越多，透光量越低。可
使用光电比色计测定，通过测定菌悬液的光密度或透光率反映
细胞的浓度。菌悬液浓度必须在107个/毫升以上。
2、重量法
以干重、湿重直接衡量微生物群体的生物量；
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；
（二）以生物量为指标测定微生物的生长
3、生理指标法
微生物的生理指标，如呼吸强度，耗氧量、酶活性、
生物热等与其群体的规模成正相关。
常用于对微生物的快速鉴定与检测
（二）以生物量为指标测定微生物的生长
第二节 微生物的群体生长规律
一、单细胞微生物的典型生长曲线
生长曲线(Growth Curve)：
将少量纯种单细胞微生物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，得到的一条反映单细胞微生物在整个培养期间菌数变化
规律的曲线。
一、单细胞微生物的典型生长曲线
一、单细胞微生物的典型生长曲线
根据微生物生长速率常数（每小时的分裂代数）的不同，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
迟缓期的特点：
t 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
t 细胞内RNA，尤其是rRNA含量增高，合成代谢活跃，
核糖体、酶类和ATP的合成加快，易产生诱导酶。
t 对外界不良条件反应敏感。
1. 迟缓期(Lag phase)：
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。也称延迟
期、适应期。
迟缓期出现的原因：调整代谢
在生产实践中缩短迟缓期的常用手段：
(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
1. 迟缓期(Lag phase)：
对数生长期(Log phase)：
又称指数生长期(Exponential phase)，在生长曲线中，紧接着迟
缓期的一段细胞数以几何级数增长的时期。
对数生长期特点：
平衡生长；酶系活跃、代谢旺盛；生长速率常数R最大、代
时最短。
是研究微生物基本代谢的良好材料。它也常在生产上用作种
子，使微生物发酵的迟缓期缩短，提高经济效益。
对数生长期(Log phase)的重要参数：
X2=2n .X1
lgX2=lgX1＋n lg2
（1）繁殖代数（n）
n =（lgX2-lgX1）/lg2
=3.322（lgX2-lgX1）
（2）生长速率常数（R）
R= n / t2-t1
=3.322（lgX2-lgX1）/t2-t1
（3）代时(G )
G= 1/R=t2-t1/3.322（lgX2-lgX1）
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；
凡是处于较低
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。
3. 稳定生长期(Stationary phase)：
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。
稳定生长期又称恒定期或最高生长期，此时培养液中活细菌
数最高并维持稳定。
4. 衰亡期(Decline或Death phase)：
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。
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，如抗生素等。
在实际工作中多采用分光光度计测
定OD值的方法绘制细菌的生长曲线。
二、连续培养(Continousculture ）
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。
控制连续培养的方法
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,使营养物质浓度保持恒定
二、连续培养(Continousculture ）
连续培养装置示意图
概念：以恒定流速使营养物质浓
度恒定而保持细菌生长速率恒定
的方法。微生物始终在低于其最
高生长速率下进行生长繁殖。
原理：恒化器中动态平衡的稳定
性，是以某种生长限制因子（如
碳、氮源；生长因子；无机盐
等）的浓度来控制菌的生长速
度。
特点：维持营养成分的低浓度，
控制微生物生长速率。
(一）恒化连续培养
（二）恒浊连续培养
概念：在恒浊器内，调节培养基流速，使细菌培养液浊度保
持恒定的连续培养方法。
原理：维持菌浓度不变。
特点：基质过量，菌以最高速率生长；但工艺复杂，烦琐。
在恒浊连续培养中装有浊度计，借光电池检测培养室中的浊
度(即菌液浓度)，并根据光电效应产生的电信号的强弱变
化，自动调节新鲜培养基流入和培养物流出培养室的流速。
连续培养的优点
1、缩短发酵周期，提高设备的利用率；
2、便于自控。降低动力消耗及劳动强度；
3、产品均一。
连续培养的缺点：
易杂菌污染；菌种易退化
恒化培养和恒浊培养的比较
装
置
控制
对象
生长限
制因子
培养液
流速
生长
速率
产物 应用
范围
恒
浊
器
菌体
密度
无 不恒定 最高生
长速率
大量菌体或与
菌体相平行的
代谢产物
生产
为主
恒
化
器
培养液
流速
有 恒定 低于最
高生长
速率
不同生长速率
的菌体
实验室
为主
同步生长：运用同步培养技术，控制微生物生长，使之处
于同一生长阶段并同时分裂。
同步培养法：能获得处于同一生长阶段的群体细胞的培养
方法。
同步培养（物）：用同步培养法所得到的培养物。
三、同步培养
三、同步培养
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，它是一种理想的材料。
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）
获得同步生长的方法：
硝酸纤维素滤膜法是最经典的获得同步生长的方法
由于细胞的个体差异，同步生长往往只能维持2-3个世代，
随后又逐渐转变为随机生长。
三、同步培养
第三节微生物的培养方法
1. 少量培养→大规模培养
2. 浅盘培养→厚层固体或深层（液体）培养
3. 以固体培养为主→以液体培养为主
4. 静止式液体培养→通气搅拌式液体培养
5. 分批培养→连续培养→多级连续培养
6. 游离的微生物细胞培养→利用固定化细胞培养
7. 单一微生物培养→混合微生物培养
8. 野生菌种→变异菌株、“工程菌”
微生物培养技术的发展的特点：
一、固体培养
二、液体培养
三、连续培养
四、补料分批培养
五、混菌培养
微生物培养法
（一）实验室常见的固体培养
1. 好氧菌培养
一、固体培养(Solid-state culture)
试管斜面(test-tube slant)
培养皿平板
克氏扁瓶(kolleflask)
茄子瓶斜面
2. 厌氧菌培养
厌氧装置 + 特殊培养基
六大营养素+ 还原剂
氧化还原势指示剂，
如刃天清(resazuin)
厌氧菌培养的装置：
（1）Hungate滚管技术
（2）厌氧培养皿
1950年美国微生物学家R.E.Hungate设计
厌氧菌培养的装置：
（3）厌氧罐 （4）厌氧手套箱
（二）生产中常见的固体培养
1. 好氧菌的曲法培养
2. 厌氧菌的堆积培养法
曲盘、转鼓、通风曲槽等
1. 浅层培养(Shallowliquid culture)
2. 摇床:振荡培养(Shaking flask culture)
3. 深层培养(Submerged culture)
4. 机械搅拌
5. 提高罐压
二、液体培养(Liquid-state culture)
液体培养提高溶氧速率的措施：
（一）实验室常见的液体培养
1. 试管液体培养
2. 浅层液体培养
3. 摇瓶培养
4. 台式发酵罐
（二） 生产中常见的液体培养
1. 浅盘培养
2. 发酵罐深层培养
第四节 影响食品中微生物生长的因素
一、食品的营养成分对微生物生长的影响
食品性质 具有显著分解能
力的类群
举例菌种
蛋白质 细菌
霉菌
变形杆菌
沙门柏干酪青霉
碳水化合物 酵母
霉菌
啤酒酵母
黑曲霉
脂肪 霉菌
细菌（少数）
黄曲霉
荧光假单胞菌
微生物对营养物质分解的选择性
二、温度对微生物生长的影响
温度对生长速度的影响
根据微生物生长的适宜温度分为三大类
微生物类型 生长温度
范围
最适生长
温度
分布区域
嗜冷微生物
（Psychrophile）
-10~30 10~20 地球两极、
海洋、冷
泉、冷藏食
品
嗜温微生物
（Mesophile）
10~45 25~40 腐生环境、
寄生环境
嗜热微生物
(Thermophile)
25~80 50~55 温泉、堆
肥、土壤
不同温距中微生物活动的主要类群
低温〈10 ℃ 高温〉40℃中温25-30℃
霉菌 霉菌 细菌（少数）
酵母（少数） 酵母
细菌（少数） 细菌
三、pH对食品中微生物生长的影响
通常培养条件：
细菌： pH7.0~8.0
放线菌：pH7.5~8.5
酵母菌：pH3.8~6.0
霉菌： pH4.0~5.8
（一）pH对微生物生长的影响
不同微生物对环境pH的适应将微生物分为：
嗜碱微生物（basophile）
耐碱微生物（basotolerantmicroorganism）
嗜酸微生物（acidophile）
耐酸微生物（acidotolerantmicroorganism）
（二）食品pH的分类
1.新鲜食品分类
2.罐头食品分类
pH> 4.5
pH4.5
pH< 4.5
非酸性食品
酸性食品
Group1
Group2
5.3
4.5
3.7
pH
低酸罐头
中酸罐头
酸性罐头
高酸罐头
3.食品pH在食品加工中的重要性
酸性食品与非酸性食品杀菌因素的比较
酸性食品（pH<4.5） 非酸性食品（pH>4.5）
低热
营养细胞
酸
芽孢
低热
营养细胞
高热
芽孢
（三）pH值与食品腐败变质
1.腐败菌和常见致病菌生长的适宜pH值
微生物 pH范围 最适pH
细菌 4.5~9.0 7.0
酵母 2.4~9.2 4.0~5.8
霉菌 1.5~11.0 3.0~6.0
不同类群微生物对不同pH的适应能力
< pH4.5 > pH4.5
霉菌、酵母 细菌、霉菌、酵母
（三）pH值与食品腐败变质
2.食品的酸化保存
1.人工加入无机酸
2.人工加入有机酸
3.人工接种微生物发酵
（四）微生物在食品基质上生长引起pH值的变化
1.V型变化规律
2.食品缓冲能力
糖 乳酸
pH
时间
蛋白质 NH3
1.微生物对αw的要求
（1）每种微生物有特征性的最适和最低αw
（2）霉菌生长的最低αw< 酵母 < 细菌
微生物 aw
一般细菌 0.91
酵母菌 0.88
霉菌 0.80
嗜盐细菌 0.75
干性霉菌 0.65
嗜高渗酵母 0.60
四、水活度对食品中微生物生长的影响
2.食品的Aw与食品保藏期
（3）高渗透食品
（2）干制食品
（1）新鲜食品原料 Αw：0.98～0.99 （ 1～2天）
Αw：0.80～0.85 （ 1～2 周）
Αw：0.70 （ 3～6月）
Αw：0.65 （ 2～3年或更长）
Αw：0.87～0.95
（4）中间水分食品（intermediate-moisture foods,IMF）
特征：①含水量15~50%
②Αw0.60～0.85
③无需杀菌，有较稳定的货架期
2.食品的Aw与食品保藏期
五、渗透压对食品中微生物生长的影响
1.不同类群微生物对渗透压适应性的比较
2．引起食品变质的嗜盐微生物、耐盐微生物和耐糖微生物
（1）高度嗜盐细菌（最适宜在20～30%食盐浓度的食品中生长）
（2）中度嗜盐细菌（最适宜在5～18%食盐浓度的食品中生长）
（3）低等嗜盐细菌（最适宜在2～5%食盐浓度的食品中生长）
（4）耐盐细菌 （能在10%以下的食盐浓度的食品中生长）
（5）耐糖微生物 （能在高度的含糖的食品中生长）
好氧性微生物：+0.1伏以上时可正常生长,以+0.3～+0.4伏为宜；
六、氧化还原电位对食品中微生物生长的影响
耐氧微生物
厌氧微生物
厌氧性微生物：低于+0.1伏条件下生长；
专性好氧微生物
兼性好氧微生物
微好氧微生物
分类 专性好氧菌 兼性厌氧菌 微好氧菌 耐氧菌 专性厌氧菌
培养
物界
面
仅培养表面和
上层生长
培养表面和内
部均有生长，
上层更好
培养基表面
之下的某一
区域
培养下层
比表面生
长较好
仅培养底部
生长
微
生
物
霉菌
产膜酵母，
醋酸菌，假单
胞菌，微球菌
大部分，需氧
芽胞杆菌，八
叠球菌，无色
杆菌，黄色杆
菌，短杆菌属
一部分。
大部分酵母
大部分细菌
肠杆菌科，葡
萄球菌，气单
胞菌，需氧芽
胞杆菌一部分
霍乱弧菌、
氢单胞菌、
发酵单胞菌
属
乳酸菌 梭状芽孢杆
菌、
拟杆菌属、
甲烷球菌属
表 微生物分类和氧的需求
好氧菌 兼性厌 微 好 耐氧菌 厌氧菌
氧 菌 氧 菌 菌 兼性厌
氧菌
微好
氧菌 菌
氧
菌
培养基中加入氧化还原指示剂刃天青可对氧化还原电位进行间接测定
七、食品抗菌物质和防御机构对食品中微生物生长的影响
（一） 食品的自我保护（self-protection）
_____指食品，尤其是活的食品本身所具有的防腐作用
（二） 机理
1.（本身）含有抗菌物质
（1） 人为加入防腐剂
（2） 天然存在的抗菌成分
（3）发酵作用产生的抗菌成分
2.防御机构
3.鸡蛋防御机构及抗菌成分
（1） 蛋壳机械屏障
（2） 粘蛋白质
（3） 壳膜
（4） 蛋清中抗菌成分
一、几个基本概念
1.消毒(Disinfection)：杀死或灭活病原微生物（营养体细胞）；
2.灭菌(Sterilization)：杀死包括芽孢在内的所有微生物；
制菌(bacteriostasis)
杀菌(bacteriocidation)
溶菌(bacteriolysis)
第五节 食品中微生物控制的原理和方法
3.商业灭菌（Commercial sterilization）:
指食品经过杀菌处理后，按照所规定的微生物检验方法，在所
检食品中无活的微生物检出，或者仅能检出极少数的非病原微
生物，并且它们在食品保藏过程中不可能进行生长繁殖。这种
灭菌方法，就叫做商业灭菌。
5.无菌（Asepsis）:没有活的微生物存在。
4. 防腐(Antisepsis)：防止或抑制霉腐微生物在食品等物质上的生长。
6. 死亡(Death)：生长能力不可逆丧失
7. 化疗(Chemotherapy)：化学治疗。利用化学物质杀死或抑制
宿主体内的病原微生物，借以达到治疗该传染病的一种措施。
二、食品中微生物控制的两个基本策略
（一）防止和杀死微生物
杀灭的物理因素
热
辐射作用
微波
超声波等
1.杀菌
2.抑制微生物生长
3.过滤除菌
4.保持无菌环境
（二）促进有益微生物生长，使其抑制有害微生物生长
三、食品的高温杀菌
（一）微生物的耐热性
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
（二）热对微生物的致死作用
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
(三)影响微生物对热抵抗力的因素
1.菌种
嗜热菌的抗热力大于嗜温菌和嗜冷菌，芽孢大于非芽孢菌，
球菌大于非芽孢杆菌，革兰氏阳性菌大于革兰氏阴性菌，霉
菌大于酵母菌，霉菌和酵母的孢子大于其菌丝体。
2.菌龄
同样的条件下，对数生长期的菌体抗热力较差，而稳定期的老
龄细胞较大，老龄的细菌芽孢较幼龄的细菌芽孢抗热力强。
3.菌体数量
菌数愈多，抗热力愈强。
4.基质的因素
微生物的抗热力随含水量减少而增大；微生物的抗热力随基质
中的脂肪、糖、蛋白质等物质的增多而增大；微生物在pH值范
围是7左右，抗热力最强。
5.加热的温度和时间
温度越高，微生物的抗热力越弱，加热的时间越长，热致死作
用越大。
(三)影响微生物对热抵抗力的因素
(四)食品的高温杀菌方法
高温灭菌
干热灭菌
湿热灭菌
（消毒法）
烘箱内热空气灭菌
火焰灼烧
巴氏消毒法
煮沸消毒法
间隙灭菌法
四、食品的冷藏抑菌
（一）低温对微生物的影响
1.低温可降低和停止微生物的繁殖
2.致死作用： 机械损伤 生理干燥
3.冷休克（cold shock）：由于温度快速下降，使微生物菌
体尤其是处于对数生长期的菌体大量死亡的现象。
（二）低温贮藏的方法
1.寒冷温度
2.冷藏温度
3.冻藏温度
介于室温和冷藏温度之间
介于0~7℃之间
<0℃
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γ-射线等
五、控制食品中微生物的其它物理方法
（一）辐射作用
（二）过滤作用
（三）高渗、干燥、超声波等
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
六、控制食品中微生物的化学物质
化学物质的抗微
生物能力的测定
液体培养法
最低抑制浓度（minimum inhibitory concentration
（MIC））实验
平板培养法
抑菌圈（zone of inhibition）试验
对杀菌或抑菌作用无法区分
六、控制食品中微生物的化学物质
最低抑制浓度实验抑菌圈试验
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(Disinfectant)
防腐剂(Antisepsis)
抗代谢药物
抗生素
中草药有效成分
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。
六、控制食品中微生物的化学物质
防腐剂和消毒剂
