环境条件对微生物生长繁殖的影响.ppt

* 同一种微生物在不同的生理阶段对pH值的要求也不同，在发酵工业中，控制pH值尤其重要，如黑曲霉在pH2-2.5主要产柠檬酸， pH2.5-6.5 以菌体生长为主，pH7时以合成草酸为主 * 微生物胞内酶的最适pH值一般为中性，胞外酶最适pH值接近于所处环境。 * pH的杀菌作用 1. 酸: 无机酸:与H+浓度成正比。 有机酸:与不电离的部分成正比,故有 时有机酸的灭菌效果无机酸。 2. 碱: 强碱造成蛋白质、核酸大分子变 性、 水解，使菌死亡。 防腐：利用理化因素完全抑制霉腐微生物生长繁殖的措施 * 五种微生物在深层固体培养基中生长情况 * 现象、原因 * 现代工业发酵调控学 郭晓燕 微生物对氧的需要和耐受力在不同的类群中变化很大，根据微生物与氧的关系,可把它们分为几种类群: 专性好氧菌: 好氧菌 微好氧菌： 兼性厌氧菌 耐氧厌氧菌： 厌氧菌 (专性)厌氧菌： （2）氧气对微生物生长的影响 现代工业发酵调控学 郭晓燕 氧浓度对不同微生物生长的影响 现代工业发酵调控学 郭晓燕 专性好氧菌（strict aerobe） 必须在有分子氧的条件下才能生长，有完整的呼吸链，以分子氧作为最终氢受体，细胞含有超氧物歧化酶（SOD，superoxide dismutase）和过氧化氢酶。 在有氧或无氧条件下均能生长，但有氧情况下生长得更好，在有氧时靠呼吸产能，无氧时发酵或无氧呼吸产能；细胞含有SOD和过氧化氢酶。 微好氧菌（microaerophilic bacteria） 只能较低的氧分压下才能正常生长，通过呼吸链并以氧为最终氢受体而产能， 兼性好氧菌（facultative aerobe） 现代工业发酵调控学 郭晓燕 耐氧菌（aerotolerant anaerobe） 可在分子氧存在下进行厌氧生活的厌氧菌。生活不需要氧，分子氧也对它无毒害。不具有呼吸链，依靠专性发酵获得能量。细胞内存在SOD和过氧化物酶，但缺乏过氧化氢酶。 厌氧菌（anaerobe） 分子氧对它有毒害，短期接触空气，也会抑制其生长甚至致死；在空气或含有10%CO2的空气中，在固体培养基表面上不能生长，只有在其深层的无氧或低氧化还原电势的环境下才能生长；生命活动所需能量通过发酵、无氧呼吸、循环光合磷酸化或甲烷发酵提供；细胞内缺乏SOD和细胞色素氧化酶，大多数还缺乏过氧化氢酶。 现代工业发酵调控学 郭晓燕 在培养不同类型的微生物时，要采用相应的措施保证不同微生物的生长。 培养好氧微生物：需震荡或通气，保证充足的氧气。 ★溶氧往往是需氧发酵的限制性因素。 培养专性厌氧微生物：需排除环境中的氧气，同时 在培养基中添加还原剂，降低 培养基中的氧化还原电位势。 培养兼性厌氧或耐氧微生物：可深层静止培养。 现代工业发酵调控学 郭晓燕 ★在生长过程中培养液的DO变化可以反映菌的生长生理状况 ★ 现代工业发酵调控学 郭晓燕 通风和搅拌 通气可以供给大量的氧。 通气量与菌种、培养基性质、培养阶段有关。 通气量的多少，最好按氧溶解的多少来决定。只有氧溶解的速度大于菌体的吸氧量时，菌体才能正常地生长和合成酶。因此随着菌体繁殖，呼吸增强，必须按菌体的吸氧量加大通气量，以增加溶解氧的量。 现代工业发酵调控学 郭晓燕 搅拌则能使新鲜氧气更好地与培养液混合，保证氧的最大限度溶解，并且搅拌有利于热交换，使培养液的温度一致，还有利于营养物质和代谢物的分散。此外，挡板则有助于搅拌，使其效果更好。 一般来说，若培养罐深，搅拌转速大，通气管开孔小或多，气泡在培养液内停留时间就长，氧的溶解速度就大，而且在这些因素确定下，培养基的粘度越小，氧的溶解速度也越大。 ★培养过程中是不是维持DO越高越好？ 现代工业发酵调控学 郭晓燕 氧的有害作用是通过形成新生O，超氧化物基O2－和过氧化物基O22－，或羟基自由基OH－, 破坏许多细胞组分体现的。 有些带巯基的酶对高浓度的氧敏感。好气微生物曾发展一些机制，如形成触酶，过氧化物酶和超氧化物歧化酶(SOD)，使其免遭氧的摧毁。 现代工业发酵调控学 郭晓燕 搅拌可以提高通气效果，但是过度地剧烈搅拌会导致培养液大量涌泡，容易增加杂菌污染的机会，液膜表层的酶容易氧化变性，微生