第 五 章
微生物的生长和环境条件
Microbial Growth and
Environments
第 一 节
微 生 物 的 生 长
Microbial Growth
微生物的生长与繁殖
? 微生物生长 (Growth)：是指细胞物质有
规律地、不可逆增加的生物过程。
? 微生物繁殖 (Reproduction)：是微生物生
长到一定阶段由于细胞内各种细胞结构
的复杂和重建导致产生新的生命个体，
即引起生命个体数量增加的整个生物学
过程。
一、微生物生长量的测定
? 1.直接计数法（全数法）,
? 2.间接计数法（活菌计数法）
? 3.测定细胞物质量
1.直接计数法（全数法）
? 计数器计数法,
? 涂片染色计数法
? 比浊法
计数器计数法
2.间接计数法（活菌计数法 ）
? 平板菌落计数法
? 液体稀释培养测数（ Most Probable Number
method,MPN法）
平板菌落计数法
液体稀释培养测数（ Most Probable
Number method,MPN法）
3.测定细胞物质量
? 干重法
? 含氮量测定法
? DNA测定法
? 其他生理指标测定法,
? 物质的消耗
? 产生量
? 对氧的吸收
? 发酵糖产酸量
? 二氧化碳的释放量等
二、纯培养技术
?纯培养 (Pure culture)：微生物学中
将在实验室条件下从一个细胞或一种细
胞群繁殖得到的后代称为纯培养
获得纯培养的技术
? 稀释平板分离法
? 平皿划线分离法
? 单细胞挑取法
? 利用选择性培养基分离法
稀释平板分离法获得纯培养
平皿划线分离法获得纯培养
三, 细菌纯培养生长曲线
? 是将某种单细胞微生物少量接种到恒定
容积的液体培养基中培养，定时取样分
析。以菌数的对数为纵坐标，生长时间
为横坐标作图而的达到的曲线。
细菌纯培养生长曲线图
1.滞留适应期
（ Lag phase）
? 特点,
? 1）,细菌数量不增加或增加很少，代谢活跃；
? 2）细胞内 RNA，尤其是 rRNA的含量很高，细
胞的嗜碱性强；
? 3）细胞体积增大，拉长；
? 4）细胞内的代谢活力强，特别是合成一些必需
的酶类；
? 5）抗性有所降低，对不良环境因素表现很敏感。
2.对数期
（ Log phase）
? 特点
? 1）代时最短，生长速度最快；
? 2）细胞稳定（平衡）生长：细胞内各种
物质按比例生长，菌体成分均匀；
? 3）酶活性高，代谢稳定，菌体大小基本
一致。
3.稳定期
（ Stationary phase）
? 特点,
? 1）生长速度为零，新生 =死亡，达到动
态平衡；
? 2）活菌数的总量达到最大值；
? 3）胞内的储藏物开始形成（如肝糖粒、
脂肪粒等）；
? 4）某些芽孢菌的芽孢开始形成；
? 5）某些细菌过量积累次级代谢产物，如
抗生素、维生素等。
4.死亡期
（ Death phase）
? 特点,
? 1）生长速率负增长；
? 2）细胞形态多样，出现畸形，形成衰退
型；
? 3）蛋白水解酶活跃，出现细胞自溶现象；
? 4）芽孢细菌芽孢大量释放。
第 二 节
环境条件对微生物的影响
Effect of Environmental
Conditions on
Microorganisms
一 些 基 本 术 语
? 化疗 (Chemotherapy)
? 灭菌 (Sterilization)
? 抑制 (Inhibition)
? 死亡 (Death)
? 防腐 (Antisepsis)
? 消毒 (Disinfection)
化疗 (chemotherapy)
? 是指利用具有选择性的化学物质如磺胺、
抗生素等对生物体内部被微生物感染的
组织或病变细胞进行治疗，以杀死组织
内的病原微生物或病变细胞，但对机体
本身无毒害作用的治疗措施 。
灭菌 （ sterilization)
? 是指利用某种杀死物体中包括芽孢在
内的所有微生物的一种措施,
抑制 (inhibition)
是在亚致死剂量因子作用下导致微生
物生长的停止，但在移去这种因子后生
长仍可以恢复的生物学现象。
死亡 (death)
? 是在致死剂量因子或亚致死剂量因子
长时间作用下，导致微生物生长能力不
可逆丧失，即使这种因子移去后生长仍
不能恢复的生物学现象。
防腐 （ antisepsis)
是在某些化学物质或物理因子作用下，
能防止或抑制微生物生长的一种措施，
它能防止食品腐败或防止其它物质霉变。
消毒 （ disinfection)
是利用某种方法杀死或灭活物质或物
质中所有病原微生物的一种措施,它可以
起到防止感染或传播的作用,
一、温度
最低生长温度,
指微生物能进行繁殖的最低温度界限。
最适生长温度,
指使微生物迅速生长的温度 。
最高生长温度,
指微生物生长繁殖的最高温度界限。
特定微生物
所有微生物
高温型微生物,45～ 55℃
中温型微生物,25～ 37℃
低温型微生物,10～ 15℃
致死温度,
致死微生物的最低温度界限。
致死时间,
在一定温度下杀死微生物所需要的最
短时间。
各种细菌的芽孢在湿热中的
致死温度和致死时间
菌种 100oC 105oC 110oC 115oC 121oC
炭疽芽孢
杆菌 5~10 _ _ _ _
枯草芽孢
杆菌 6~17 _ _ _ _
嗜热脂肪
芽孢杆菌 _ _ _ _ 12
肉毒梭
状芽孢
杆菌
330 100 32 10 4
破伤风
梭菌
5~15 5~10 _ _ _
各类微生物生长的温度范围
微生物
类型
最低温度
oC
最适温度
oC
最高温度
oC
高温型 30 45~55 60~75
中温型 5 25~37 45~50
低温型 0 10~15 20~30
利用高温灭菌的方法
?干热灭菌
?湿热灭菌
干热灭菌
干热灭菌法, 160℃ 处理 1~2小时。适
用于玻璃器皿、金属用具等耐热物品的灭
菌。优点：可保持物品的干燥 。
灼热灭菌法,常用于金属性接种工具、
污染物品及实验材料等废弃物的处理。
? 煮沸消毒法,100 ℃, 15分钟以上。
? 高压蒸汽灭菌法,1.05kg/cm2（ 15b/in）的蒸汽
压,121℃ 处理 15~30分钟。
? 间隙灭菌法,用流通蒸汽反复多次处理的灭菌法。
? 巴斯德消毒法,用较低的温度（如 62~63 ℃, 30
分钟）处理牛奶、酒类等饮料，以杀死其中的病
原菌如结核杆菌、伤寒杆菌等，同时又不损害营
养与风味的方法 。
湿 热 灭 菌
二、水 — 几类微生物生长的最适 aw
aw,指在相同温度下密闭容器内溶液的蒸汽压与纯水
蒸汽压之比值 。
微生物类群 aw
一般细菌 0.91
酵母菌 0.88
霉菌 0.80
嗜盐细菌 0.76
嗜盐真菌 0.65
嗜高渗酵母 0.60
三、辐射 (Radiation)
紫外线 （ Ultraviolet
136~3900nm）
? 250~280nm最强；
? UV杀菌机理,
1）形成胸腺嘧啶二聚体；
2）电离辐射作用。
四、超声波
? 超声波可通过其高频率震动与细胞振动
的不和谐而造成细胞周围环境的局部真
空，导致细胞周围压力的极大变化，这
种压力变化促使细胞破裂，引起机体死
亡。
? 微生物细胞破碎常用方法
五、氢离子浓度 （ pH）
微生物 最低 pH值 最适 pH值 最高 pH值
圆褐固氮菌 4.5 7.4~7.6 9.0
大豆根瘤菌 4.2 6.8~7.0 11.0
亚硝酸细菌 7.0 7.8~8.6 9.4
氧化硫硫杆菌 1.0 2.0~2.8 4.0~6.0
嗜酸乳杆菌 4.0~4.6 5.8~6.0 6.8
放线菌 5.0 7.0~8.0 10.0
酵母菌 3.0 5.0~6.0 8.0
黑曲霉 1.5 5.0~6.0 9.0
pH对微生物生长的影响
? 由于氢离子与细胞膜上的酶相互作用,氢
离子也影响细胞壁中的酶活性 ;
? pH值影响培养基中有机化合物的离子化,
从而间接影响微生物 ;
? pH值影响营养物质的溶解度 ;
? pH影响代谢产物的积累 ;
? 抑制杂菌生长,
pH对有机酸渗入细胞的影响
六、氧和氧化还原电位
? 氧
? 氧化还原电位
氧
? 好氧微生物
? 微好氧微生物
? 氧的忍耐型
? 兼性厌养微生物
? 专性厌养微生物
氧对厌氧微生物产生毒害作用的机理
? O2 + e - → O 2-（超氧阴离子）
? O2-是活性氧的形式之一，因有奇烽电子，故带负电荷，
它既有分子性质，又有离子性质，其反应力极强，性质
极不稳定，在细胞内可破坏各种重要生物高分子和膜，
也可形成其他活性氧化物，故对生物体十分有害。
氧化还原电位势 (Eh)
? 好氧微生物,> +0.1 V；最适 +0.3~+0.4V；
? 厌氧微生物,<-0.1V;
七、化学药物
? 1.重金属盐类,0.1% HgCl2,AgNO3等
? 2.氧化剂,KMnO4,H2O2,Cl2等
? 3.还原剂：甲醛等
? 4.表面活性剂,乙醇、酚、来苏儿等
? 5.其它化学药物,1%KOH,1%H2SO4、
结晶紫等
第 五 章
微生物的生长和环境条件
结 束
微生物的生长和环境条件
Microbial Growth and
Environments
第 一 节
微 生 物 的 生 长
Microbial Growth
微生物的生长与繁殖
? 微生物生长 (Growth)：是指细胞物质有
规律地、不可逆增加的生物过程。
? 微生物繁殖 (Reproduction)：是微生物生
长到一定阶段由于细胞内各种细胞结构
的复杂和重建导致产生新的生命个体，
即引起生命个体数量增加的整个生物学
过程。
一、微生物生长量的测定
? 1.直接计数法（全数法）,
? 2.间接计数法（活菌计数法）
? 3.测定细胞物质量
1.直接计数法（全数法）
? 计数器计数法,
? 涂片染色计数法
? 比浊法
计数器计数法
2.间接计数法（活菌计数法 ）
? 平板菌落计数法
? 液体稀释培养测数（ Most Probable Number
method,MPN法）
平板菌落计数法
液体稀释培养测数（ Most Probable
Number method,MPN法）
3.测定细胞物质量
? 干重法
? 含氮量测定法
? DNA测定法
? 其他生理指标测定法,
? 物质的消耗
? 产生量
? 对氧的吸收
? 发酵糖产酸量
? 二氧化碳的释放量等
二、纯培养技术
?纯培养 (Pure culture)：微生物学中
将在实验室条件下从一个细胞或一种细
胞群繁殖得到的后代称为纯培养
获得纯培养的技术
? 稀释平板分离法
? 平皿划线分离法
? 单细胞挑取法
? 利用选择性培养基分离法
稀释平板分离法获得纯培养
平皿划线分离法获得纯培养
三, 细菌纯培养生长曲线
? 是将某种单细胞微生物少量接种到恒定
容积的液体培养基中培养，定时取样分
析。以菌数的对数为纵坐标，生长时间
为横坐标作图而的达到的曲线。
细菌纯培养生长曲线图
1.滞留适应期
（ Lag phase）
? 特点,
? 1）,细菌数量不增加或增加很少，代谢活跃；
? 2）细胞内 RNA，尤其是 rRNA的含量很高，细
胞的嗜碱性强；
? 3）细胞体积增大，拉长；
? 4）细胞内的代谢活力强，特别是合成一些必需
的酶类；
? 5）抗性有所降低，对不良环境因素表现很敏感。
2.对数期
（ Log phase）
? 特点
? 1）代时最短，生长速度最快；
? 2）细胞稳定（平衡）生长：细胞内各种
物质按比例生长，菌体成分均匀；
? 3）酶活性高，代谢稳定，菌体大小基本
一致。
3.稳定期
（ Stationary phase）
? 特点,
? 1）生长速度为零，新生 =死亡，达到动
态平衡；
? 2）活菌数的总量达到最大值；
? 3）胞内的储藏物开始形成（如肝糖粒、
脂肪粒等）；
? 4）某些芽孢菌的芽孢开始形成；
? 5）某些细菌过量积累次级代谢产物，如
抗生素、维生素等。
4.死亡期
（ Death phase）
? 特点,
? 1）生长速率负增长；
? 2）细胞形态多样，出现畸形，形成衰退
型；
? 3）蛋白水解酶活跃，出现细胞自溶现象；
? 4）芽孢细菌芽孢大量释放。
第 二 节
环境条件对微生物的影响
Effect of Environmental
Conditions on
Microorganisms
一 些 基 本 术 语
? 化疗 (Chemotherapy)
? 灭菌 (Sterilization)
? 抑制 (Inhibition)
? 死亡 (Death)
? 防腐 (Antisepsis)
? 消毒 (Disinfection)
化疗 (chemotherapy)
? 是指利用具有选择性的化学物质如磺胺、
抗生素等对生物体内部被微生物感染的
组织或病变细胞进行治疗，以杀死组织
内的病原微生物或病变细胞，但对机体
本身无毒害作用的治疗措施 。
灭菌 （ sterilization)
? 是指利用某种杀死物体中包括芽孢在
内的所有微生物的一种措施,
抑制 (inhibition)
是在亚致死剂量因子作用下导致微生
物生长的停止，但在移去这种因子后生
长仍可以恢复的生物学现象。
死亡 (death)
? 是在致死剂量因子或亚致死剂量因子
长时间作用下，导致微生物生长能力不
可逆丧失，即使这种因子移去后生长仍
不能恢复的生物学现象。
防腐 （ antisepsis)
是在某些化学物质或物理因子作用下，
能防止或抑制微生物生长的一种措施，
它能防止食品腐败或防止其它物质霉变。
消毒 （ disinfection)
是利用某种方法杀死或灭活物质或物
质中所有病原微生物的一种措施,它可以
起到防止感染或传播的作用,
一、温度
最低生长温度,
指微生物能进行繁殖的最低温度界限。
最适生长温度,
指使微生物迅速生长的温度 。
最高生长温度,
指微生物生长繁殖的最高温度界限。
特定微生物
所有微生物
高温型微生物,45～ 55℃
中温型微生物,25～ 37℃
低温型微生物,10～ 15℃
致死温度,
致死微生物的最低温度界限。
致死时间,
在一定温度下杀死微生物所需要的最
短时间。
各种细菌的芽孢在湿热中的
致死温度和致死时间
菌种 100oC 105oC 110oC 115oC 121oC
炭疽芽孢
杆菌 5~10 _ _ _ _
枯草芽孢
杆菌 6~17 _ _ _ _
嗜热脂肪
芽孢杆菌 _ _ _ _ 12
肉毒梭
状芽孢
杆菌
330 100 32 10 4
破伤风
梭菌
5~15 5~10 _ _ _
各类微生物生长的温度范围
微生物
类型
最低温度
oC
最适温度
oC
最高温度
oC
高温型 30 45~55 60~75
中温型 5 25~37 45~50
低温型 0 10~15 20~30
利用高温灭菌的方法
?干热灭菌
?湿热灭菌
干热灭菌
干热灭菌法, 160℃ 处理 1~2小时。适
用于玻璃器皿、金属用具等耐热物品的灭
菌。优点：可保持物品的干燥 。
灼热灭菌法,常用于金属性接种工具、
污染物品及实验材料等废弃物的处理。
? 煮沸消毒法,100 ℃, 15分钟以上。
? 高压蒸汽灭菌法,1.05kg/cm2（ 15b/in）的蒸汽
压,121℃ 处理 15~30分钟。
? 间隙灭菌法,用流通蒸汽反复多次处理的灭菌法。
? 巴斯德消毒法,用较低的温度（如 62~63 ℃, 30
分钟）处理牛奶、酒类等饮料，以杀死其中的病
原菌如结核杆菌、伤寒杆菌等，同时又不损害营
养与风味的方法 。
湿 热 灭 菌
二、水 — 几类微生物生长的最适 aw
aw,指在相同温度下密闭容器内溶液的蒸汽压与纯水
蒸汽压之比值 。
微生物类群 aw
一般细菌 0.91
酵母菌 0.88
霉菌 0.80
嗜盐细菌 0.76
嗜盐真菌 0.65
嗜高渗酵母 0.60
三、辐射 (Radiation)
紫外线 （ Ultraviolet
136~3900nm）
? 250~280nm最强；
? UV杀菌机理,
1）形成胸腺嘧啶二聚体；
2）电离辐射作用。
四、超声波
? 超声波可通过其高频率震动与细胞振动
的不和谐而造成细胞周围环境的局部真
空，导致细胞周围压力的极大变化，这
种压力变化促使细胞破裂，引起机体死
亡。
? 微生物细胞破碎常用方法
五、氢离子浓度 （ pH）
微生物 最低 pH值 最适 pH值 最高 pH值
圆褐固氮菌 4.5 7.4~7.6 9.0
大豆根瘤菌 4.2 6.8~7.0 11.0
亚硝酸细菌 7.0 7.8~8.6 9.4
氧化硫硫杆菌 1.0 2.0~2.8 4.0~6.0
嗜酸乳杆菌 4.0~4.6 5.8~6.0 6.8
放线菌 5.0 7.0~8.0 10.0
酵母菌 3.0 5.0~6.0 8.0
黑曲霉 1.5 5.0~6.0 9.0
pH对微生物生长的影响
? 由于氢离子与细胞膜上的酶相互作用,氢
离子也影响细胞壁中的酶活性 ;
? pH值影响培养基中有机化合物的离子化,
从而间接影响微生物 ;
? pH值影响营养物质的溶解度 ;
? pH影响代谢产物的积累 ;
? 抑制杂菌生长,
pH对有机酸渗入细胞的影响
六、氧和氧化还原电位
? 氧
? 氧化还原电位
氧
? 好氧微生物
? 微好氧微生物
? 氧的忍耐型
? 兼性厌养微生物
? 专性厌养微生物
氧对厌氧微生物产生毒害作用的机理
? O2 + e - → O 2-（超氧阴离子）
? O2-是活性氧的形式之一，因有奇烽电子，故带负电荷，
它既有分子性质，又有离子性质，其反应力极强，性质
极不稳定，在细胞内可破坏各种重要生物高分子和膜，
也可形成其他活性氧化物，故对生物体十分有害。
氧化还原电位势 (Eh)
? 好氧微生物,> +0.1 V；最适 +0.3~+0.4V；
? 厌氧微生物,<-0.1V;
七、化学药物
? 1.重金属盐类,0.1% HgCl2,AgNO3等
? 2.氧化剂,KMnO4,H2O2,Cl2等
? 3.还原剂：甲醛等
? 4.表面活性剂,乙醇、酚、来苏儿等
? 5.其它化学药物,1%KOH,1%H2SO4、
结晶紫等
第 五 章
微生物的生长和环境条件
结 束
