第六章 微生物的生长与环境条件

第六章微生物的生长与环境条件

微生物的生长与环境条件的关系极为密切。只有当外界供给适当营养物质，满足微生物对各种物理、化学因子的要求之后，微生物才能正常生长，而不良的环境条件则导致微生物停止生长，变异或死亡。

在高等动植物中，生长和繁殖是两个完全不同而且易于区分的概念。在适宜的环境条件下，生物个体的增大谓之生长，而个体数量的增加谓之繁殖。

线状微生物（如真菌）的生长表现为菌丝体的分枝和伸长。繁殖表现为产生孢子，孢子脱离母体菌丝后，再萌发产生子代菌丝体。

单细胞微生物也有个体生长和细胞分裂繁殖这两个过程。细胞的体积逐渐增大，这就是生长。个体数目增加，这就是繁殖。但在实际工作中，由于研究单个微生物（如细菌、古菌）细胞的生长既十分困难又无必要。因此，微生物的生长主要是指微生物群体中个体数量或质量的增长，它实际上包括了生长和繁殖这两个既有联系又互相区别的概念。单细胞微生物生长是通过繁殖而表现出来的，以群体数目的增加为标志。

第一节、微生物的生长和测定方法

（一）、微生物生长的定义

微生物生长是与细胞内生理代谢活性紧密联系的，有人估计，细菌细胞生长的合成过程大约包含了2000 多个各种化学反应。因此，代谢活性也可以作为衡量微生物生长情况的一个指标。生长的概念应是在合适的外界环境条件下，微生物个体或群体细胞中主要化学组分的协调而平衡的增长。也就是说，微生物在生长过程中应保持恒定的细胞化学组成，细胞内的DNA 、蛋白质、多糖和类脂等主要成分应协调增长；生长的外部表现为个体数量的增加和群体生物量（biomass）的增长。生物量是指一种生物单位体积的重量，多以克为单位。

（二）、微生物生长的测定方法

1、细胞总数的测定

测定液体培养基中细菌总数，包括活的和已丧失生活能力的细菌。

（1）显微镜直接计数法本法仅适用于细菌等单细胞的微生物类群。测定时需用细菌计数器（Petroff-Hausser counter，适用于细菌）或血球计数板（适用于酵母、真菌孢子等）。在普通光学显微镜或相差显微镜下，直接观察并记下一定体积中的平均细胞数，然后换算出供测样品的细胞数。

本法的优点是快捷简便、容易操作；

缺点是不能区分死活细胞，以及形状与微生物相似的颗粒性杂质。

（2）比浊法这是测定菌悬液中细胞总数的快速方法。原理是菌悬液中细胞数量越多，浊度越大，在一定浓度范围内，悬液中的细菌细胞浓度与光密度（OD值）成正比，同透光度成反比。

由于细菌细胞浓度仅在一定范围内与光密度成直线关系，因此待测菌悬液细胞浓度不宜过低或过高。培养液的颜色不宜过深，因颗粒性杂质也会干扰测定结果。本法常用于跟踪观察培养过程中细菌数目的生长情况，如细菌生长曲线的测定和工业生产上发酵罐中的细菌生长情况等。

2、活细菌数量的测定此法是测定具有繁殖能力的细菌数量。

（1）稀释平皿测数法在理论上可以认为，在高度稀释条件下，微生物细胞充分分散，呈单个细胞存在。每一个活的单细胞均能繁殖形成一个菌落，因而可以用平皿培养的方法使每个活细胞生长并形成一个单独的菌落，通过统计长出的菌落数来推算待测样品中的活菌数。具体做法像稀释平皿分离法一样，先将待测样品作一系列倍比稀释，将定量的稀释液接种于琼脂培养基，作平皿培养。根据平皿上出现的菌落数，便可推算出待测样品中活菌数方法是迄今仍广泛采用的主要活菌计数方法之一。缺点是由于供试培养基和实验条件的限制，在混合微生物样品中，并非所有细菌都能形成肉眼可见的菌落。而且在实际操作中难以做到使所有细胞完全分开，不能保证每个菌落都是由单个细胞分裂而来，所以现在倾向于用菌落形成单位（colony forming units, CFU）表示样品中活细菌数量。本法又分为倾注平板法（pour plate method）和涂布平板法（spread plate method）两种。

（2）最大概率法（most probable number, MPN）将待测样品在定量培养液中作一系列稀释培养。在一定稀释度数以前的培养液中出现细菌生长，而在这个稀释度以后的培养液中不出现细菌生长。将最后3级有菌生长的稀释度称为临界级数，以3~5次重复的3个临界级数求得最大概率数（MPN），可以计算出样品单位体积中细菌数的近似值。

稀释度10-310-410-510-610-710-8

重复数 5 5 5 5 5 5

出现生长的管数 5 5 5 4 1 0

根据上述结果，其数量指标为“541”，查统计分配表（表8-1），得到近似值为17。乘以第一位数的稀释倍数105，则原菌液中的活菌数=17x105。即每毫升原菌液中含活菌数1.7x106个。本方法特别适合于含菌量少的样品或一些在固体培养基上不易生长的细菌样品的测数，特点是利用微生物的特殊生理功能的选择性来摆脱其他微生物类群的干扰，并通过该生理功能的表现来判断该类微生物的存在和丰度。如测定土壤微生物中特定生理群（如能进行氨化、硝化、纤维素分解、自生固氮、根瘤菌、硫化和反硫化细菌等）的数量和检测污水、牛奶及其他食品中特殊微生和类群的细菌数量。其缺点是只能进行特殊生理群的测定，结果也较粗放。

（3）浓缩法（滤膜法）对于测定象空气、水等体积大而且含菌浓度较低的样品中的活菌数，富集，培养，最后可根据菌落数推算出样品的含菌数。

3、细胞生物量的测定主要有4种方法。

（1）测定细胞干重法将单位体积的液体培养基中培养的微生物，经过滤或离心收集菌体细胞，用水洗净附在细胞表面的残留培养基。在105℃高温或真空下干燥至恒重，称重，即可求得培养物中的总生物量。一般细菌干重约为湿重的20%，本法适用于含菌量高、不含或少含颗粒性杂质的样品。一般每1mg细菌干重约等于4~5mg湿菌鲜重和相当于4~5×109个细胞。

（2）DNA含量测定法微生物细胞的DNA含量较为恒定，不易受菌龄和环境因素的影响。DNA可与DABA-HCl（3，5-二氨基苯甲酸-盐酸）溶液反应，显示特殊的荧光，根据这种荧光反应强度求得DNA含量。它可以反映待测样品中所含的生物量，也可以根据DNA含量计算出细菌数量。有人推算，平均每个细菌细胞约含8.4x10-5ng DNA。该法的优点是结果准确，缺点是比较费时费事

（3）ATP含量测定法微生物细胞中都含有相对恒定量的A TP，而A TP与生物量之间有一定的比例关系。用适当的试剂从培养物中提取出A TP，以分光光度计测定它的荧光素-荧光素酶反应的强度，经换算即可求得生物量。此法灵敏度高，但受培养基中含磷量的影响。

（4）代谢活性法该法是通过测定生活细胞的代谢活性强度来估算其生物量。如测定

单位体积培养物在单位时间内消耗的营养物或氧气的数量，或者测定微生物代谢过程中的产酸量或产二氧化碳量等，均可在一定程度上反映微生物的生物量。对于丝状微生物来说，还可以通过测定在一定生长条件下和一定时间内菌丝伸展的长度或菌落的大小，来表明它们的一般生长情况。本法是间接法，影响因素较多，特别是由于并非所有的代谢指标都与生物量之间有比例关系，所以误差较大，仅适合在特定条件下作比较分析时使用。

（5）总氮量测定法细胞干重的含氮量一般为12~15%

三、细菌的群体生长——生长曲线

在适宜条件下，大多数细菌的繁殖速度都很快。大肠杆菌在合适的条件下，每20min 可分裂一次。如果始终保持这样的速度，在48h内从一个大肠杆菌细胞开始连续分裂，其子代细胞可达2.2x1043个，质量可达2.2x1025吨，约为地球质量的3680倍。显然，，这种情况决不会发生，细菌在一个容积有限的环境中不可能无限制地高速生长。

研究细菌群体生长的传统方法是分批培养法（batch culture），这种方法是将少量细菌接种到一定体积的液体培养基中，让其自然生长直到养分耗尽，并随时测定细菌数目，可以发现细菌的群体生长有一定的规律。若以时间为横坐标，活菌数的对数为纵坐标，可以绘制一条类似于S形的曲线，这就是细菌的生长曲线。可以把细菌的群体生长分为四个时期：各个时期的长短取决于菌种特性和培养条件。

延缓期（lag phase）或称延滞期。接种到新鲜培养液中的细菌细胞往往需要

一段时间来进行调整，以逐渐适应新的环境，这个时期内的细菌细胞的体积增长较快，，贮藏物质消失，DNA含量提高，产生各种诱导酶。因此，虽然在延缓期内细胞不分裂，但不能认为这个时期的细胞代谢不活跃。事实上，细胞在为分裂进行着生理上的准备。在这个时期的后段，少数菌体开始分裂，曲线稍有上升。

延缓期的长短，因菌种和培养条件不同而异，自几分钟到数小时不等。如将处于对数期的细菌接种到相同的培养环境中，可缩短甚至消除延缓期。

工业发酵中可通过手段改善和缩短这个时期:1遗传改造2利用对数生长气的细胞作为种子3 培养基组分不要差别太大4 扩大接种量

指数期（exponential phase）或称对数期。在这个时期中，细胞的代谢

活性最强，细菌旺盛生长，每分裂一次所间隔的时间最短，单位时间内细胞数量成倍增加。在生长曲线上，表现为一条上升的直线。

细菌在指数期每分裂一次所需的时间称为世代时间，用G表示。假设细菌在对数期开始时有N0个细胞，由于细菌进行二分分裂，所以经过n个世代后，细胞的数目N t应为：N t=N0×2n

以对数表示：lgN t=lgN0+nlg2

则：n=lgN t-lgN0/lg2=3.3(lgN t-lgN0)

设t为细胞分裂n代所需的总时间，则有

G=t/n=t/[3.3(lgN t-lgN0)]=0.301t/lgN t-lgN0

式中n=繁殖世代数

N0=对数期开始时细菌数

N t=对数期t时细菌数

G=世代时间

通过实验，可以测得N t、N0和时间（t）。由此可计算出供试细菌的世代时间（G）。微生物的世代时间取决于它自身的遗传特性，还受到温度、pH、养料和通气等环境因子的影

响。

处于对数期的细菌，生长迅速，形态、生理和化学组成的特性较为一致，是较为理想的研究材料。由于旺盛生长的细胞对环境等因子的作用敏感，因而也是研究遗传变异的好材

料。

稳定期（stationary phase）或称最高稳定生长期。细菌经过对数期的旺盛

生长后，其周围环境发生了一系列变化。某些营养物质的开始缺乏，代谢产物的累积，pH 和Eh的变化等限制了菌体细胞继续高速度地生长和分裂，使细菌的繁殖速率下降，而死亡率逐渐上升。细菌的老细胞死亡数与新细胞的增长数接近于平衡状态，生长转入稳定期。

在这一时期内，细菌群体的活菌总数达到最高，并可相对持续一定时间。细胞开始积累贮存物质，如糖原、异染颗粒等；大多数产芽胞细胞形成芽胞；有些菌则在稳定期内合成次生代谢产物。细菌处于稳定期的长短与菌种特性和环境条件有关，在发酵工业中，为了获得更多的菌体或代谢产物，还可以通过补料，调节pH、温度或通气量等措施来延长稳定期。

衰亡期（death phase）或称衰老期。继稳定期后，环境变得更不适于细菌

生长，细胞的生活力继续衰退，其死亡率逐渐增高，活菌数急剧减少，表现为曲线下降。这个时期的细胞呈多形态，有时产生畸形细胞，而且细胞质内多液泡。其革兰氏染色性亦不稳定，有些G+细菌染色反应变为G－。

三、二次生长、同步生长和连续培养

1. 二次生长(diauxic growth)

当培养液中两种能为微生物利用的营养物质同时存在时，微生物首先利用其中较易利用的营养, 进入稳定期后, 微生物经过短暂适应后，开始利用第二种营养物再次开始新的对数生长，并进入新的稳定期，表现为二阶式的双峰生长曲线。

因为微生物利用葡萄糖的酶系式固有的，而利用第二种糖如阿拉伯糖或乳糖的酶系式诱导合成的。在有葡萄糖存在时，细胞内的cAMP水平低，阻遏了利用第二种糖的酶系的合成。由于合成新酶系需要一定的时间，所以在二次生长之间出现了一段延缓期。

2.同步生长(synchronized growth)

通过严格控制培养条件，使群体细胞中每个细胞在生活周期中都处于相同的生长阶段。

相同的时间分裂，彼此间形态结构、生理生化特征基本一致。

适于细胞学等研究。

获得同步培养细胞的途径→膜洗脱法和密度梯度离心法

3.连续培养(continuous-flow culture)

是在一个恒定容积的流动系统中培养微生物，通过不断供给新鲜营养物质，排除陈菌液，使培养的微生物维持相对较长时间的对数生长期，以利于提供较多的对数生长期细胞，这种培养方法称为连续培养。

四、环境条件对微生物生长的影响

微生物的生长离不开环境，其生长是微生物与外界环境因子共同作用的结果。一般来说，只有当外界环境条件适宜时，微生物才能进行正常的生长、繁殖。在外界环境不适宜时，微生物的生命活动就受到抑制或引起变异，甚至死亡。本节将介绍一些物理、化学环境因子对微生物生长的影响。通过对这些环境因子的作用进行分析，不仅有助于掌握微生物的生长

繁殖规律，而且对生产实践也有指导意义。同时也必须明确，不同微生物对各种理化因子的敏感性不同，应注意区别对待。

（一）温度

温度是微生物生长的诸多重要环境因素之一。从微生物总体来看，生长的温度范围很广，可在-12~100℃或更高生长，但具体到某一种微生物，则只能在更为有限的温度范围内生长。也就是说，不同微生物对温度的要求不同。各种微生物都有其生长繁殖的最低温度、最高温度和最适温度。

最低温度是指微生物能生长的温度下限。在此温度范围内，微生物尚能生长，但生长速度非常缓慢。除反复冻融等处理外(使微生物细胞内的游离水形成冰的晶体，造成细胞脱水，并且冰晶体对细胞还有机械损伤作用，也会导致其死亡)，低温一般不易导致微生物的死亡。微生物可以在低温下较长期地保持其生活能力，因此，我们也才有可能采用低温来保藏微生物。采用快速冷冻和在细胞悬液中加入甘油等保护剂，以保护细胞。

最高温度是指微生物能生长的温度上限。在此温度下，微生物仍能生长，而超过这个温度时，微生物就停止生长或死亡。超过微生物生长的最高温度可引起微生物细胞内的蛋白质凝固，使酶变性失活，代谢停滞而死亡。通常我们把能在10min内杀死某种微生物的高温界限称为致死温度，而在某一温度下杀死细胞所需的最短时间称为致死时间。D值：食品工业中常用，指在特定温度下，使微生物活菌数减少10倍所需要的时间。

微生物对热的忍受力差别很大,可以利用高温对微生物的影响，进行灭菌，分为干热灭菌（160~170℃，2hr）、高压蒸汽灭菌(121℃,15~20min)、间歇灭菌。采用干热灭菌法可杀死培养皿等各种器皿中的全部微生物，干热灭菌条件是160~170℃、1~2h。在同一温度下，湿热灭菌法比干热灭菌法的效果好，这是由于湿热灭菌法主要是通过热蒸汽杀死微生物，蒸汽的穿透力较热空气强，而且蛋白质含水量愈高，愈易于凝固。所以，在同一温度下，湿热比干热更容易引起微生物死亡。

最适合生长的温度称为最适温度。在这个温度下，微生物迅速生长。值得指出的是，最适温度不一定是微生物代谢的最适温度，例如，青霉素产生菌产黄青霉（Penicillium chrysogenum）虽然在30℃时生长最快，而青霉素产生的最适温度却在20~25℃范围内。因此，在青霉素生产过程中应采用各阶段变温培养的方法以提高产量。前期为菌丝体生长阶段，温度应保持在30℃，而后期为抗生素产生阶段，温度最好保持在20~25℃范围内。

1、微生物生长的温度类型

根据不同微生物对温度的要求和适应能力，可以把它们区分为低温、中温和高温3种不同的类型，各类微生物对温度的适应范围和分布见表8-4和图8-14。

表8-4 微生物的生长温度类型

低温型微生物（psychrophiles）或称嗜冷微生物。它们一般能在0℃或更低的温度下生长，有专性和兼性两大类。专性低温型微生物只能在低温下生长，超过20℃以上的温度将抑制并很快杀死它们。

低温型微生物能在低温条件下生长的主要原因有两个，一是其酶在低温下活性高，二是细胞质膜中的不饱和脂肪酸含量高，使膜在低温下保持半流动状态和较高生理活性。

中温型微生物（mesophiles）绝大多数微生物属于这型。

高温型微生物（thermophiles）亦称嗜热微生物。其最适温度在50~60℃之间。高温型微生物能耐高温的主要原因是它们具有耐热的酶和蛋白质及其合成系统，此外，其细胞质膜的类脂亦富含饱和脂肪酸，因而具有更强的疏水键，以利于膜结构在高温下保持稳定。

(二)、水活度和渗透压

水是微生物细胞的主要组分，也是微生物生命活动的基本条件之一。在酿造业中，曲房要接近饱和湿度，促使真菌旺盛生长。在长江流域的黄梅季节，物品容易发霉，主要是由于空气湿度大（相对湿度在70%以上）和温度较高的原因。若环境过于干燥，微生物则不能生长，长期失水会导致菌体死亡。

1、水活度（water activity ）

水分的影响不仅决定于含量的多少，更重要的是其可给性（availability）。溶质浓度的高低和固体表面对水的亲和力都影响水分对微生物的可给性，环境中水的可给性一般以水活度来表示。

环境中水对微生物的可给性通常用水的活度值a W表示。a W是指在一定温度和压力条件下，溶液中的蒸汽压（P）与纯水蒸汽压（P o）之比，用下式表示：

a W=P/P o

溶质愈多，a W值越小。不同微生物适宜生长的水活度差异很大

细菌a W为0.93~0.99；

大多数酵母菌生长的最适a W为0.88~0.91；

丝状真菌一般比其他微生物更耐干燥，a W=0.80左右，

2、渗透压（osmotic pressure）

在微生物正常生长的情况下，细胞内溶质的浓度高于细胞外溶质的浓度，所以水分能够通过半透性的细胞质膜进入细胞内，由于细胞壁的保护作用，避免了因水分的无限流入而造成的细胞质膜破裂。

高渗环境会使细胞脱水，造成生理干燥，原生质收缩引起质壁分离现象，因而能抑制大多数微生物的生长。

提高环境的渗透压力既降低水活度,就可以达到控制微生物生长的目的,例如:用盐(10-15%)减低水活度,使微生物在表面不能生长,加糖(50-70%)抑制微生物起到防止腐败变质的效果.

低渗溶液能破坏去壁的细胞原生质体，使细胞吸水膨胀破壁，但一般不对微生物的生存带来太大威胁。

（三）、酸碱度

在自然界中，从pH1至11范围内，都有微生物生活，但只有很少数种类能在pH2以下和pH 10以上生长。大多数种类生活在pH 4至pH 9的环境中。

大多数细菌、藻类和原生动物的最适宜pH为6.5~7.5。

放线菌一般以微碱性即pH 7.5~8.0最适宜。

真菌比细菌耐酸，许多种类适于pH 5.0~6.0的酸性环境

pH值或氢离子浓度对微生物的作用表现在：

①影响细胞质膜对电荷和养料的吸收；

②影响酶的活性；

③改变环境中养料的可给性或有害物质的毒性。

在发酵工业中，pH的变化常可改变微生物的代谢途径，并产生不同的代谢产物，如酵母在pH4.5-6.0时发酵糖产生酒精，当pH大于7.6时则可同时产生酒精，甘油和醋酸。如黑曲霉在pH2－3时发酵蔗糖产生柠檬酸，当pH升至中性时，则产生草酸。通过调节和控制发酵液的pH可以改变微生物的代谢方向，以获得人们需要的代谢产物。

微生物对物质的代谢反过来也可改变环境的pH。

强酸和强碱具有很强的杀菌能力，

和Eh值

（四）、O

2

1、氧气对微生物生长的影响

自然界广泛存在的氧气对微生物具有不同的影响。分子态氧（O2）是有些微生物种类的必需生活条件，而对另一些种类则起抑制甚至毒害作用。

根据微生物与氧气的关系可以分为5种不同类群（表8-8）。

①需氧菌（aerobe）：需氧性微生物包括大多数细菌、几乎全部的放线菌、蓝细菌、丝状真菌和藻类。氧气是需氧性微生物呼吸链的最终电子受体，是不可缺少的生活条件。

②厌氧菌（anaerobe）：可分为专性厌氧菌和耐氧性厌氧菌两种。已知的进行专性厌氧生活的微生物在自然界中很少，较常见的是一些细菌，如梭状芽胞杆菌属以及一些产甲烷古菌和硫酸还原细菌。它们只能在无氧条件下生长，原因是厌氧微生物在有氧条件下生长时会产生某些有毒的代谢产物，这些有毒代谢产物可在细胞内积累而导致死亡。需氧性微生物在有氧条件下生长时进行呼吸作用的O2被还原为H2O，这一过程需要依次加入4个电子，形成中间产物过氧化氢（H2O2）和超氧化物（O2-），它们对细胞有毒害作用。需氧性微生物具有破坏毒性中间产物的酶类。过氧化氢酶（即接触酶，catalase）和过氧化物酶

（peroxidase）能催化过氧化氢的分解，而超氧化物歧化酶（superoxide dismutase, SOD）能使2分子超氧化物形成1分子过氧化氢和1分子氧。

H2O2+H2O2 接触酶2H2O+O2

H2O2+NADH+H+ 过氧化物酶2H2+NAD

O-2+O-2+2H+ 超氧化物歧化酶H2O2+O2

厌氧性微生物细胞不存在上述分解有害氧化物的酶类，因此它们一旦接触氧气，就停止生长甚至很快死亡。此外，耐氧性厌氧菌在氧气存在时能生长，但不能利用氧气。

③兼性需氧菌（facultative aerobe）：包括酵母菌及一些肠道细菌，它们在有氧或无氧中都能生存。其原因是它们具有两套呼吸酶系，一是在有氧时能以O2作为最终电子受体（氢受体）进行的好氧呼吸酶系，另一是在无氧时以代谢中间产物为受氢体进行发酵作用的酶系。

④微需氧菌（microaerobe）：属于微需氧微生物的种类不多，它们在充分通气或严格厌氧的环境中均不能生长，只能在微好氧（只含2~10%氧气）的环境中良好生长。乳酸菌就是如此。

2、Eh值与微生物生长

Eh值是用电化学方法测得的电位值，以伏特（V）计量，能较全面地综合反映环境的氧化还原状况。Eh值除受通气状况或氧分压的影响外，还取决于培养基中氧化/还原物质和pH值等其他环境因素。

需氧菌一般在Eh值大于0.1V时才生长，并以0.3~0.4V为适宜。厌氧菌一般在Eh值小于0.1V才能生长。兼性厌氧菌在两种条件下均可生长，但代谢方式各异。

（五）、辐射（radiation）

1、可见光

可见光的波长为397~800nm，它是光能自养和光能异养型微生物的唯一或主要能源。

2、紫外线（UV）

紫外线的波长范围是136~397nm，是非电离辐射。紫外线有较强的杀菌和诱变作用，其最强作用波段为265~266nm，这也是核酸的最大吸收峰波段。紫外线主要作用于细胞的DNA，能使相邻的胸腺嘧啶（T）形成二聚体和嘧啶水合物，使DNA发生断裂和交联，因而导致微生物的变异或死亡。紫外线的穿透能力很弱，多用作空气或器皿的表面灭菌及微生物育种的诱变剂，在照射后为避免发生光复活现象，紫外线照射及随之要进行的分离培养工作应在黑暗条件下进行。

3、电离辐射

X射线、γ射线、α射线和β射线等都是电离辐射。它们的共同特点是波长短、能量大，能使被照射的物质分子发生电离作用，产生游离基，这些游离基能与细胞内的大分子化合物作用，使之变性失活。

（六）、超声波（ultrasound）

它能通过强烈的振动产生空穴作用，使细胞破裂，并导致细胞内含物外泄而死亡。由于超声处理的同时会产生大量的热，为防止细胞蛋白质等成分的变性，超声处理一般应在冰浴上进行，并作短时间的多次处理。

（七）、控制微生物的化学药剂

有许多化学物质能抑制或杀死微生物。根据它们的效应可分为灭菌作用、消毒作用和防腐作用。

灭菌作用是指杀死一切微生物及其孢子；

消毒作用是指杀死或消除所有病原微生物；

防腐作用是一种抑菌作用，而不是杀死它们。

相应的有杀菌剂（germicide）、消毒剂（disinfectant）和防腐剂（antisepsis）之分。它们之间没有本质的区别，通常一种化学物质在某一浓度下是杀菌剂，而在更低的浓度下则是抑菌剂。

1、化学药剂杀菌作用的一般规律

多种不同的化学药剂对微生物只在高浓度下起杀菌作用，低浓度为抑菌作用，极低浓度时则失去作用，或甚至反过来表现为刺激作用

优良的化学药剂应具有以下性质：

①作用迅速；

②抑菌或杀菌的范围广

③对应用对象有较强的穿透能力；

④易与水混合，并形成稳定的溶液或溶胶；

⑤其杀菌效力不受作用对象表面的有机物质的干扰；

⑥不受光、热及其他不良气候条件的影响；

⑦不对作用对象产生染色、腐蚀或破坏等有害作用；

⑧安全、经济，无异味，并易于包装和运输等。

防腐剂和消毒剂对微生物所引起的毒害作用主要表现为3个方面：

①破坏细胞结构，如苯酚和乙醇等；

②干扰细胞的能量代谢，如重金属、一氧化碳和氰化物等；

③干扰细胞物质的合成，如磺胺、氨基酸和碱基类似物等。

2、常用的防腐剂和消毒剂

依照化学性质和应用目的，可以将防腐剂和消毒剂区分为5种类型。

有机化学药剂主要有酚、醇、醛、酸及其他几种新型的有机杀菌剂。

（1）酚类：酚类化合物是医学上普遍使用的一种消毒剂。其作用主要是损伤微生物的细胞质膜，钝化酶和使蛋白质变性。使用最早的是苯酚，有效杀菌浓度为2%~5% （2）醇类：能通过溶解细胞质膜中的类脂，从而破坏膜结构和使蛋白质变性，目前应用最为广泛的是乙醇，以70%~75%乙醇浓度的杀菌力为最强

（3）醛类：它能与蛋白质中氨基酸的多种基团（如—NH2、—OH、—COOH和—SH 等）共价结合而使其变性。福尔马林是37%~40%的甲醛水溶液

（4）酸类：有机酸能抑制微生物（尤其是霉菌）的酶和代谢活性，苯甲酸

（5）新型气态的有机化学杀菌剂：氧化乙烯（CH2-CH2）是目前广泛应用的一种新型

O

空气和器械表面消毒剂。通过该制剂的—CH2CH2OH基团取代氨基酸中的—SH、—COOH或—OH基团，使蛋白质变性。

无机化学制剂主要包括卤化物、重金属、氧化剂、无机酸和碱等。

（1）卤化物：a.可通过与细胞中的酶和蛋白质的结合而发挥作用，如碘

b.强氧化剂，如氯气

（2）重金属及其化合物：主要与酶或蛋白质上的—SH基结合，使之失活或变性。此外，微量的重金属离子还能在细胞内不断累积，并最终对微生物发生毒害作用，即微动作用。

如：氯化汞又称升汞，是杀菌力很强的一种杀菌剂，常以0.1%的浓度作种子或器皿等的表面灭菌

（3）氧化剂：通过对细胞成分的氧化作用来达到杀菌的目的。高锰酸钾和过氧化氢染色剂许多生物染色剂，尤其是碱性染料（如结晶紫、亚甲蓝、孔雀绿和吖啶黄等）

在低浓度下具有明显的抑菌效果，并表现出一定的特异性。阳离子基团能与细胞蛋白质的氨基酸上的羧基或核酸上的磷酸基结合，从而阻断了正常的细胞代谢过程。

表面活性剂这是能降低液体分子表面张力的化学物质，如肥皂、洗衣粉和新洁尔灭等。

表面活性剂能影响细胞质的稳定性和透性，使细胞的某些必要成分（如K+）流失，导致微生物的生长停滞和死亡。肥皂和洗衣粉是阴离子表面活性剂，

化学治疗剂（chemotherapeutic agent）这是一类能选择性地抑制或杀死人畜和家禽体内的病原微生物并可用于临床治疗的特殊化学药剂。

好的化学治疗剂应具有以下性质：

①对病原微生物有强的杀菌效力；

②对人、畜和家禽无毒或轻毒；

③有强的穿透力和长的药效；

④不被血液、消化液、脓液或其它体液所钝化。

化学治疗剂按作用性质可分为抗代谢物和抗生素两大类。

（1）抗代谢物：这是一类在结构上与生物体内的必需代谢物相似，并能以竞争方式取代它，以干扰病原菌正常代谢过程的化学药物。

如目前常用于临床的抗代谢物有磺胺类（叶酸抗代谢物）、6-巯基嘌呤（嘌呤抗代谢物）、5-甲基色氨酸（色氨酸抗代谢物）和异烟肼（吡哆醇抗代谢物）等。

（2）抗生素：这是由微生物产生或半合成的一类能抑制或杀死另一类微生物的化学药剂。

有的可以抑制细胞壁的合成，如青霉素、先锋霉素、万古霉素、杆菌肽、环丝氨酸和多氧霉素等。

另一类抗生素则损伤细胞质膜，

还有一大批抗生素的作用是干扰病原菌的蛋白质合成。如四环素，链霉素和卡那霉素等）；有的作用于50S大亚基（如氯霉素、红霉素和林可霉素等）。它们作用的最终结果均是通过干扰蛋白质合成来抑制和杀死病原微生物。

最后一类抗生素的作用机制是阻碍核酸的合成，如灰黄霉素、利福霉素及抗肿瘤的抗生素（如放线菌素D、丝裂霉素C等），它们能以不同的方式干扰病原菌DNA的复制，或使DNA链断裂，从而使病原微生物死亡和癌细胞停止生长。

第六章微生物的生长与环境条件试题及答案.

第六章微生物的生长与环境条件试题一、选择题 60975.60975.高温对微生物的致死是因为： A 高温使菌体蛋白变性。 B 高温使核酸变性。 C 高温破坏细胞膜的透性。 D A - C。 答：( ) 60976.60976.光波杀菌最强的波长范围是: A 0.06-13.6nm。 B 250-280nm。 C 300-400nm。 答:( ) 60977.60977.消毒效果最好的乙醇浓度为: A 50%。 B 70%。 C 90%。 答:( ) 60978.60978.巴氏灭菌的工艺条件是: A 62-63℃30min。 B 71-72℃30min。 C 60-70℃30min。 答：( ) 60979.60979.杀死所有微生物的方法称为: A 消毒。 B 灭菌。 C 防腐。 答：( ) 60980.60980.测微生物活菌数通常采用： A 稀释平板法。 B 滤膜培养法。 C 稀释培养法。 答：( ) 60981.60981.测空气中微生物数量的方法通常采用： A 稀释平板法。 B 滤膜培养法。 C 稀释培养法。 答：( ) 60982.60982.测土壤微生物的总数常采用： A. 血球板计数法。 B. 涂片计数法。 C. 比浊计数法。 答：( ) 60983.60983.各种中温型微生物生长的最适温度为： A 20－40℃。 B 25－37℃。 C 35－40℃。 答：( ) 60984.60984.好氧微生物生长的最适氧化还原电位通常为： A 0.3-0.4V。 B +0.1V 以上。 C -0.1V 以上。 答:( )

60985.60985.黑曲霉在pH2-3 的环境下发酵蔗糖: A 主要积累草酸。 B 主要积累柠檬酸。 C 主要积累乙酸。 答:( ) 60986.60986.升汞用于实验室非金属器皿表面消毒的浓度通常为: A 0.001%。 B 0.1%。 C 1%。 答:( ) 60987.60987.防腐的盐浓度通常为: A 5-10%。 B 10-15%。 C 15-20%。 答:( ) 60988.60988.链霉素抑菌机制是: A 破坏膜的结构。 B 阻碍细胞壁的合成。 C 阻碍70S 核糖体对蛋白质的合成。 答:( ) 60989.60989.丝裂霉素的作用机制是: A 阻碍蛋白质的合成。 B 阻碍核酸解链。 C 切断DNA 链。 答:( ) 二、判断题 60990.60990.在10 分钟内杀死某微生物的最低温度称为该微生物的致死温度。 答：( ) 60991.60991.食用菌子实体的形成温度比菌丝生长温度要高，故冬天栽培食用菌要用薄膜复盖。 答：( ) 60992.60992.连续培养的目的是使微生物始终保持在最高稳定生长阶段。 答：( ) 60993.60993.酒精的浓度越高，杀菌能力越强。 答：( ) 60994.60994.微生物生长的最适pH 与合成某种代谢产物的pH 是一致的。 答：( ) 60995.60995.0.1% 升汞可用于各种金属器皿的消毒。 答：( ) 60996.60996.黑曲霉菌丝生长温度比产酶温度要高。 答：( ) 60997.60997.丙酸、盐酸都可用作防腐剂。 答：( ) 60998.60998.由于分子量越大的物质产生的渗透压越高，所以罐藏食品通常用50-70% 的糖溶液。 答：( ) 60999.60999.青霉素因为能阻止G+细菌肽聚糖的形成，所以也能抑制产甲烷菌的生长。 答：( ) 61000.61000.同种微生物菌体生长的最适温度与积累代谢产物的最

微生物的生长规律

微生物的生长规律 微生物特别是单细胞微生物，体积很小，个体的生长很难测定，而且也没有什么实际应用价值。因此，测定它们的生长不是依据细胞个体的大小，而是测定群体的增加量，即群体的生长。 以培养时间为横坐标，以细菌数目的对数或生长速度为纵坐标作图，所得到的曲线，称为微生物的生长曲线。根据细菌生长繁殖速率的不同，可将生长曲线大致分为延迟期、对数期、调整期或滞留适应期。 一、延迟期 处于延迟期细菌细胞的特点可概括为8个字：分裂迟缓、代谢活跃。细胞体积增长较快，尤其是长轴，在延迟期末，细胞平均长度比刚接种时大6倍以上；细胞中RNA含量增高，原生质嗜碱性加强；对不良环境条件较敏感，对氧的吸收、二氧化碳的释放以及脱氨作用也很强，同时容易产生各种诱导酶等。这些都说明细胞处于活跃生长中，只是细胞分裂延迟。在此阶段后期，少数细胞开始分裂，曲线略有上升。 延迟期的长短与菌种的遗传性、菌龄以及移种前后所处的环境条件等因素有关，短的只需几分钟，长的可达几小时。因此，深入了解延迟期产生的原因，采取缩短延迟期的措施，在发酵工业上具有十分重要的意义。在生产实践中，通常采取的措施有增加接种量，在种子培养中加入发酵培养基的某些营养成分，采用最适种龄(即处于对数期的菌种)的健壮菌种接种以及选用繁殖快的菌种等措施，以缩短延迟期，加速发酵周期，提高设备利用率。 二、对数期 对数期又称指数期。在此期中，细胞代谢活性最强，组成新细胞物质最快，所有分裂形成的新细胞都生活旺盛。这一阶段的突出特点是细菌数以几何级数增加，代时稳定，细菌数目的增加与原生质总量的增加，与菌液混浊度的增加均呈正相关性。这时，细菌纯培养的生长速率也就是群体生长的速率，可用代时(generation time)表示。所谓代时，即单个细胞完成一次分裂所需的时间，亦即增加一代所需的时间(也叫增代时间或世代时间)。在此阶段，由于代时稳定，因此，只要知道了对数期中任何两个时间的菌数，就可求出细菌的代时。 单细胞微生物，在对数期细胞数据按几何级数增加，1→2→4→8→……，若以乘方的形式表示，即20→21→22→23→2n。很清楚，这里的指数"n"就是细菌分裂的次数或增殖的代数。也就是1个细菌繁殖"n"代产生了2n个细菌。如果在 时间t 0时菌数为x，经过一段时间，到t 1 时，繁殖"n"代后，菌数为y则代时 (G)可以下式表示： 例如，设大肠杆菌在接种时的细胞浓度为100/个ml，经400分钟的培养，细胞浓度增至10ml，求该菌的世代时间和繁殖代数。 根据公式G=t 1-t /3.3(lgy-lgx) t 为接种的时间x=100 t 1 为培养时间(400分钟) y=1，000，000，000 n=3.3(lg109-lg102)=3.3×7=23.1 代入上式G=400/23.1=17.3 即在上述培养物中，大肠杆菌的代时为17.3分钟，400分钟内共繁殖了23.1代。

影响微生物生长的理化因素

影响微生物生长的理化因素 一、温度 1、干热法： 1）焚烧：适用于无经济价值的 2）干烤：利用热空气灭菌 用法：160℃,2小时适用于玻璃器皿及耐热的器皿 特点：由于空气传热穿透力差，菌体在脱水状态下不易杀死。 所以温度高、时间长。 2、湿热法：利用饱和热蒸汽灭菌 特点：温度低、时间短、灭菌效果好 原因：1) 菌体内含水量越高，则凝固温度越低； 2) 蒸汽冷凝会放出潜热； 3) 饱和水蒸汽穿透力强； 4) 湿热易破坏细胞内蛋白质大分子的稳定性，主要破坏氢键结构。 方法：煮沸法巴斯德消毒法间歇灭菌法高压蒸汽灭菌 1）煮沸消毒法 方法：水煮100℃—30min 适用：注射器、解剖用具等。可杀死所有营养体和部分芽孢。 2)巴斯德消毒法： 方法：65℃ or 71℃—15min 135 ℃ or 150 ℃—2sec 适用：牛奶、饮料等。不破坏营养物质，并杀死病原菌。 3）间歇蒸汽灭菌法：方法：37 ℃培养37 ℃培养 100℃-30min 100℃-30min 100℃-30min 用水蒸汽把培养基加热到100℃，分几次蒸煮以达到彻底灭菌又保护营养成分的目的。适用：营养含量高、不适于用高压蒸汽灭菌的特殊培养基、药品的灭菌。此法麻烦、周期长4）高压蒸汽灭菌法： 利用水的沸点随水蒸气压力的增加而上升，以达到高温灭菌目的的方法。 方法：一般121℃（1kg/cm2或15磅/英寸2）-20min。 适用：耐高温物品。 注意事项：排净冷空气；灭菌终了，缓慢降压；灭菌结束，趁热取出物品。 影响灭菌的因素： 不同菌种、不同菌龄对热的敏感性不同； 培养基成分； 灭菌时间的对数与灭菌绝对温度的倒数呈线性关系，即：灭菌温度越高，时间越短； 菌浓度对灭菌时间有影响。 高压蒸汽灭菌对培养基的影响: 会产生混浊或形成不溶性沉淀 改变某些营养成分： 1)低pH下，糖类、琼脂发生水解； 2）PO4-3存在，葡萄糖生成酮糖，菌不利用； 3）色深：还原糖羧基与蛋白质、氨基酸等在高温下发生maillard反应，使糖、蛋白质等失去营养。形成有害物质，抑制微生物生长； pH下降（通常下降0.2）； 改变培养基的体积与浓度。

环境因素对微生物生长的影响

实验六环境因素对微生物生长的影响 一、实验目的： （1）掌握物理因素、化学因素、生物因素对微生物生长的影响的原理。 （2）掌握微生物的接种方法。 二、实验原理： 微生物的生命活动是由其细胞内外一系列物化环境系统统一体所构成的，除营养条件外，影响微生物生长的环境因素，包括物理因素、化学因素和生物因素对微生物的生长繁殖、生理生化过程均能产生很大影响，总之一切不良的环境条件均能使微生物的生长受抑制，甚至导致菌体死亡。物理因素如温度，渗透压，紫外线等，对微生物的生长繁殖新陈代谢过程产生重大影响，甚至导致菌体的死亡。不同的微生物生长繁殖所需要的最适温度不同，根据微生物生长的最适温度的范围，分为高温菌，中温菌和低温菌。 自然界中绝大多数微生物中属于中温菌。不同的微生物对高温的抵抗力不同，芽孢杆菌的芽孢对高温有较强的抵抗能力。渗透压对微生物的生长有重大的影响。等渗溶液适合微生物的生长，高渗溶液可使微生物细胞脱水发生质壁分离，而低渗溶液则会使细胞吸水膨胀，甚至可能使细胞破裂。紫外线主要作用于细胞内的DNA，使同一条链的DNA 相邻嘧啶间形成的腺嘧啶二聚体。引起双链结构的扭曲变形，阻碍剪辑的正常配对，从而抑制DNA的复制，轻则使微生物发生突变，重则造成微生物的死亡。紫外线照射的量与所用紫外灯光的功率、照射距离和照射时间有关。紫外线光灯照射距离固定、照射的时间越长，则照射剂量越高。紫外线透过物质的能力弱，一层纸足以挡住紫外线的透过。 环境因素中的化学因素和生物因素，如化学药品、PH、氧、微生物间的拮抗作用和噬菌体，对微生物的生长有不同的影响化学药品中的抑菌剂或杀菌剂，有抑菌作用或杀菌作用。本实验选数种常用的药物，以实验其抑菌效能和同一药物对不同的抑制效力。 微生物作为一个群体，其生长的PH范围很广，但绝大多数种类都在PH5~9之间，而每种微生物都有生长的最高、最低和最适PH。根据微生物对氧的需求，可把微生物分为需氧微生物和厌氧微生物量大类。在半固体深层培养基管中，穿刺接种上述对氧需求不同的细菌，适温培养后，各类细菌在半固体深层培养基中的生长情况各有不同。需氧微生物生长在表面厌氧微生物生长在培养基广的底部，兼性微生物按照其好氧的程度生长在培养基的不同深度。 物理因素——PH通过影响细胞质膜的通透性，膜结构的稳定性和物质的溶解性或电离性来影响营养物质的吸收，从而影响微生物的生长速率。 化学因素——结晶紫（染料） 通过诱导细胞裂解的方式杀死细胞。 生物因素——土霉素（抗生素）能抑制微生物生长或杀死微生物的化合物，它们主要通过抑制细菌细胞壁合成，破坏细胞质膜，作用于呼吸链以干扰氧化磷酸化，抑制蛋白质和核酸合成等方式来抑制微生物的生长或杀死微生物。 三、实验材料： （1）菌种：大肠杆菌、枯草芽孢杆菌、金黄色葡萄球菌 （2）培养基：肉高蛋白胨东培养基 （3）仪器和其他物品：培养皿、移液管、紫外线灯、水浴恒温培养箱、试管、接种环、无菌水、无菌滤纸、无菌滴管。土霉素、新洁尔灭、复方新诺明、汞溴红 红药水、碘酒、结晶紫。 四、实验内容 1紫外线对微生物的影响 （1）取无菌肉高蛋白胨培养基平板3个、分别在培养皿底部表明 （2）分别取培养24小时的大肠杆菌，枯草芽孢杆菌和金黄色葡萄球菌菌液，加 在相应的平板上，再用无菌涂棒涂布均匀，然后用无菌黑纸遮盖部分平板。

第四章 微生物的生长复习题

第四章微生物的生长复习题 一、名词解释 纯培养：微生物学中将在实验条件下从一个单细胞繁殖得到的后代称为纯培养。 生长：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。 繁殖：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。 分批培养：将微生物置于一定容积的培养基中，经过培养生长，最后一次收获。 连续培养：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。 同步培养：使群体中的细胞处于比较一致的，生长发育均处于同一阶段上，即大多数细胞能同时进行生长或分裂的培养方法。 同步生长：以同步培养方法使群体细胞能处于同一生长阶段，并同时进行分裂的生长。 防腐(antisepsis): 能够防止或抑制微生物生长，但不能杀死微生物群体的方法。 消毒(disinfection): 能够杀死、消除或降低材料或物体上的病原微生物，使之不致引起疾病的方法； 灭菌（sterilization）: 凡是能够杀死或消除材料或物体上全部微生物的方法； 商业灭菌（commercial sterilization）: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，在食品保藏过程中，是不可能进行生长繁殖的． 无菌（asepsis）：没有活的微生物存在的意思． 死亡（dead）：微生物不可逆地丧失了生长繁殖的能力。 热力致死时间（ＴＤＴ）：在特定的温度及其它条件下，杀死一定数量的微生物所需要的时间。 F值：在一定的基质中，温度为121.1℃，加热杀死一定数量微生物所需的时间 D 值：利用一定温度进行加热，活菌数减少一个对数周期（即90%活菌被杀死）所需的时间 Z值：在加热致死曲线中，时间降低一个对数周期（即缩短90%的加热时间）所需要升高的温度 平板菌落记数法：把一定量稀释菌液浇注或涂布在固体培养基平板上，经培养后，每一活细胞就形成一个单菌落，依菌落形成单位数乘以稀释度即可求得试样中所含的活菌数。 典型生长曲线：接种的是少量纯种单细胞微生物，则其生长曲线会显示出四个明显生长期，此既为典型生长曲线。 生长数率常数：某微生物细胞每小时的平均分裂次数。 代时：是细胞分裂一次所需要的时间，是生长数率常数的倒数。 恒化器：一种连续培养器。通过保持有一种生长限制因子的培养液的流速不变，可使微生物始终处于其最高生长速率的条件下进行长期生长繁殖。一般用于科学研究。 恒浊器：一种连续培养器。根据培养器内微生物的生长密度，借光电控制系统控制培养液流速，以达到菌体密度高、生长速率恒定的连续培养器。用于生产中。 超氧化物歧化酶（superoxide dismutase，SOD）一切好氧微生物或耐氧微生物含有的可使剧毒的超氧阴离子自由基变为过氧化氢的酶.。 PARS培养基（pre-reduced anaerobically sterilized medium）PARS培养基即还原无氧灭菌培养基，一种适合培养严格厌氧菌的高度无氧还原性强并经灭菌后的培养基，一般要用Hungate技术来制备。

第六章 微生物的生长繁殖及其控制

第六章微生物的生长及其控制 一、名词解释 生长繁殖连续发酵恒浊器恒化器同步培养(Synchronous culture)同步生长连续培养（continuous culture）二次生长现象防腐(Antisepsis)石炭酸系数抗代谢物(Antimetabolite) 消毒抗生素十倍致死时间和热致死时间 致死温度和致死时间灭菌 二、填空题 1.微生物的生长包括＿＿、＿＿、＿＿和衰亡期等四个时期。 2.微生物生长的＿＿期是产物的最佳收获期。 3.微生物死亡的原因可能是蛋白水解酶的活力增强而发生＿＿。 4.影响微生物生长的主要因素有温度、＿＿、＿＿三项。 5.实验室用＿＿法在光学显微镜下直接观察细胞并计数。 6.把稀释后的一定量的菌样通过＿＿或＿＿的方法，让其内的微生物单细胞一一分散在琼脂平板上，待培养后每一活细胞就形成一个单菌落，此即菌落形成单位。 7.影响延滞期长短的主要因素有＿＿、＿＿和培养基成分。 8.设法使培养液的流速保持不变，并使微生物始终在低于最高生长速率的条件下进行生长繁殖的连续培养装置是＿＿。 9.采用强烈的理化因素使人和物体内外部一切微生物永远丧失繁殖能力的措施是＿＿。 10.各种抗生素有其不同的制菌范围，此即＿＿；青霉素和红霉素主要抗＿＿细菌；＿＿和＿＿主要抗G细菌。

- 11.生长温度三基点是＿＿、＿＿、＿＿。 12.一般可把微生物的典型生长曲线可粗分为＿＿、＿＿、＿＿、＿＿。13.抗生素的活力称为＿＿。 14.多数细菌生长最适pH是＿＿，放线菌生长最适pH一般是＿＿，真菌生长的最适pH一般是＿＿。 15.消毒和灭菌的区别是＿＿。 16.计算世代时间应在细菌生长的＿＿期进行，生产中为了长期维持对数生长期可采取＿＿，如培养细菌的目的在于获得大量菌体，应在培养的＿＿期进行收获。 17.巴斯德消毒法的工艺条件是＿＿。 18.室温型微生物的最低生长温度为＿＿，最适生长温度为＿＿，最高生长温度为＿＿。 19.造成厌氧环境培养厌氧菌的方法有＿＿和＿＿。 20.低、中、高温型微生物的最适生长温度分别为＿＿、＿＿、＿＿。 21.根据微生物与氧气的关系，可将微生物分成＿＿、＿＿、＿＿、＿＿和＿＿五个类型。 22.酸菜，饲料青贮是利用＿＿发酵产生的＿＿抑制＿＿，使之得以长久贮存。 23.常用的防腐方法有＿＿、＿＿、＿＿、＿＿等。 24.调味品饮料中常加入＿＿作为防腐剂。 25.测定微生物的生长量常用的方法有＿＿、＿＿、＿＿和＿＿。而测定微生物数量变化常用的方法有＿＿、＿＿、＿＿和＿＿；以生理指标法来测定微生物的方法又有＿＿、＿＿、＿＿和＿＿等。

微生物的生长条件

微生物的生长条件 细菌生长、微生物繁殖需要营养、水、温度、合适的PH及气体。营养成分，温度，水活度值，PH值，化学抑制剂和气体都能用来控制细菌生长。现分述如下： （1）营养成分: 细菌象任何一种活的生物一样，在其生命过程中需要食物和水。营养成分必须溶于水成为溶液后才能转移到细胞内，所以水是必须的。一般而言，细菌也需要碳，氮，硫和磷源。有些微生物具有必要的酶系统将这些少数简单物质转化成生命过程中需要的复杂化合物，而其它微生物则需要某些已合成的化合物。营养需要的特点和营养转移的机理十分重要，而且也是十分有趣的研究课题。但是除非是微生物学家或生物化学家，否则这些内容则显得较为复杂或枯燥的。从实际角度出发，既然微生物需要营养来生长繁殖，那么适宜卫生以除去残留食物，特别是接触的表面则更为关键。另外，由于微生物需要的营养必须通过溶液转移到细胞内，那么食品加工厂的环境在建筑时应考虑避免积水是十分重要的。 细菌具有特有的生长规律: 通过二分体裂解而繁殖，在条件适宜时，每20到30分钟繁殖一代。现在详细叙述细菌生长的4个周期。 Log期：这是细菌生长的第一期，细菌细胞可能在形态上增大但实际细胞数并未增加。细菌在这一期主要是调整代谢适应环境。一般发生于温度出现显著变化或将细菌从一种培养基接种到另一种培养基中。 对数生长期：即对数期。细胞通过二分体裂解，一个细胞变成两个。在这期中，只要有必要的水份，且温度和营养适宜时，细菌会快速呈指数生长。一个细胞生长后变成两个细胞所需的时间为代时间或倍增时间。 静止期：细菌数保持稳定。由于出现营养短缺和废物增长使细菌生长和死亡的数量保持平衡。 死亡期：由于持续营养物的缺乏和有毒代谢产物的增加，细菌数开始减少。 Log期非常重要，如果食品处理适当，细菌就会处于该期中，不会繁殖。适宜卫生非常重要，其能限制可利用的营养成分，从而抑制细菌生长。 （2）温度 另一个影响细菌生长的核心因素是温度。微生物能在很宽的温度范围内生长，从华氏14度到华氏194度。根据其温度生长范围，微生物分为三类。 嗜冷性细菌在冷藏或接近冷藏条件或华氏32-86度下生长。嗜温性细菌在室温下或接近室温下即华氏50-110度下生长。嗜热性细菌在高华氏110度温度下生长。 除以上三个名词外，另外提出一词"Psychrotroph"。这类细菌的最适温度同嗜温性细菌，但能在冷藏条件下生长。和食品公共卫生有关的微生物大都属于嗜温性，他们的最佳生长温度接近人的体温。比较典型的是，温度愈高(在正常生长范围内)，生长速度愈快。出现这种现象可解释为由于酶的催化反应所致，因为温度每升高华氏18度，酶的催化速度增加一倍。 不仅温度是一个问题，而且食品接触这种温度下的总时间也需要控制。目的是减少食品在嗜温性细菌生长温度范围内的接触时间。建议食品保存在华氏40度以下或华氏140度以上。在许多情况下，要完全避免产品接触嗜温性细菌生长温度范围是不可能的。

第四章 微生物营养试题及答案

第四章微生物营养试题一．选择题： 40680大多数微生物的营养类型属于： A.光能自养 B.光能异养 C.化能自养 D.化能异养 答:( ) 40681蓝细菌的营养类型属于: A．光能自养 B.光能异养 C．化能自养 D.化能异养 答:( ) 40682E.coli的营养类型属于： A．光能自养 B.光能异养 C.化能自养 D.化能异养 答:( ) 40683碳素营养物质的主要功能是:

A.A.构成细胞物质 B.B.提供能量 C.C.A,B两者 答:( ) 40684占微生物细胞总重量70%-90%以上的细胞组分是: A.A.碳素物质 B.B.氮素物质 C.C.水 答:( ) 40685能用分子氮作氮源的微生物有： A.酵母菌 B.蓝细菌 C.苏云金杆菌 答:( ) 40686腐生型微生物的特征是： A.以死的有机物作营养物质 B.以有生命活性的有机物作营养物质 C.A,B两者 答:( ) 40687自养型微生物和异养型微生物的主要差别是：A.A.所需能源物质不同

B.B.所需碳源不同 C.C.所需氮源不同 答:( ) 40688基团转位和主动运输的主要差别是： A.A.运输中需要各种载体参与 B.B.需要消耗能量 C.C.改变了被运输物质的化学结构 答:( ) 40689单纯扩散和促进扩散的主要区别是： A.A.物质运输的浓度梯度不同 B.B.前者不需能量,后者需要能量 40690 40691 40692 40693 40694 40695 40696 40697 40698 40699C.前者不需要载体,后者需要载体

答:( ) 微生物生长所需要的生长因子(生长因素)是： A.A.微量元素 B.B.氨基酸和碱基 C.C.维生素 D.D.B,C二者 答:( ) 培养基中使用酵母膏主要为微生物提供：A．生长因素 B．C源 C. N源 答:( ) 细菌中存在的一种主要运输方式为： A.A.单纯扩散 B.B.促进扩散 C.C.主动运输 D.D.基团转位 答:( ) 制备培养基中常用的碳源物质是： A.A.糖类物质 B.B.碳酸盐

微生物学第六章

第六章微生物的生长及其控制 选择题（每题1分，共30题，30分） 1.高温对微生物的致死是因为：（ D ）正确 A.高温使菌体蛋白变性 B. 高温使核酸变性 C. 高温破坏细胞膜的透性 D. A – C 2.对抗生素最敏感的时期是（ B ）正确 A.迟缓期 B.对数期 C.稳定期 D.衰亡期 3.称为微好氧菌的那些细菌能（ B ）生长。正确 A.在高浓度盐中 B. 在低浓度氧中 C. 没有ATP或葡萄糖 D. 只在有病毒时 4.杀死所有微生物的方法称为（ B ）正确 A. 消毒 B. 灭菌 C. 防腐 D. 化疗 5.消毒效果最好的乙醇浓度为：（ B ）正确 %。 %。 % 100% 6.直接显微镜计数用来测定下面所有微生物群体的数目，除了（ D ）之外正确 A. 原生动物 B. 真菌孢子 C. 细菌 D. 病毒 7.细菌的生长曲线中, 活菌数基本维持稳定的是（ C ）正确 A.适应期 B.对数期 C.稳定期 D.衰亡期

8.间歇灭菌过程需要下列所有条件，除了（ D ）之外。错误正确答案：B A. 蒸汽温度100℃ B. 每平方英尺10磅压力 C. 30min时间 D.连续三天的处理 9.微生物的稳定生长期（ B ）正确 A. 细胞分裂速率增加 B. 细胞分裂速率降低 C. 群体是在其最旺盛壮健的阶段 D.群体是在其最少的阶段 10.以下哪个特征表示二分裂（ C ）正确 A.产生子细胞大小不规则 B.隔膜形成后染色体才复制’ C.子细胞含有基本等量的细胞成分 D.新细胞的细胞壁都是新合成的 11.某细菌2 h中繁殖了5代，该菌的代时是（ B ）正确 A. 15 min B. 24 min C. 30 min D. 45 min 12.代时是指（ D ）正确 A.培养物从接种到开始生长所需要的时间 B.从对数期结束到稳定期开始的间隔时间 C.培养物生长的时间 D.细胞分裂繁殖一代所需要的时间 13.果汁、牛奶常用的灭菌方法为（ A ）正确 A.巴氏消毒 B.干热灭菌 C.间歇灭菌 D.高压蒸汽灭菌 14.细菌生长曲线中，生物学性状最典型的是（ B ）正确 A.迟缓期 B. 对数期 C.稳定期 D.衰退期 15.细菌细胞进入稳定期是由于：①细胞已为快速生长作好了准备；②代谢产生的毒性物质发生了积累；③能源已耗尽；④细胞已衰老且衰老细胞停止分裂；⑤在重新开始生长前需要合成新的蛋白质（ B ）正确 A 1，4

第四章__微生物的生理_练习题(答案)

第四章微生物的生理 一、名词解释 1. 酶：是由细胞产生的、能在体内或体外起催化作用的一类具有活性中心和特殊构象的生物大分子，包括蛋白质酶和核酸类酶。 2. 酶的活性中心：指酶的活性部位，是酶蛋白分子中直接参与和底物结合，并与酶的催化作用直接有关的部位。酶的活性部位中心有两个功能部位：结合部位和催化部位。 3. 辅酶：全酶中与酶蛋白结合的非蛋白质的小分子有机物或者金属离子，全酶一定要在酶蛋白和辅酶或辅基同时存在时才起作用。 4. 酶的专一性：一种酶只作用一种物质或一类物质，或催化一种或一类化学反应，产生相应的产物。酶的第五专一性包括结构专一性和立体异构专一性。 5. 微生物的新陈代谢：微生物从外界环境中不断地摄取营养物质，经过一系列的生物化学反应，转变成细胞的组分，同时产生废物并排泄到体外，这是微生物与环境之间的物质交换过程。 6. 生长因子：是一类调节微生物正常代谢所必需，但不能用简单的碳、氮源自行合成的有机物。主要包括维生素、碱基、嘌呤、嘧啶、生物素和烟酸等。 7. 培养基：根据各种微生物对营养的需要，包括水、碳源、氮源、无机物及生长因子等按一定的比例配制而成的，用以培养微生物的基质。 8. 选择性培养基：根据某微生物的特殊营养要求或对各种化学物质敏感程度的差异而设计、配制的培养基。可在培养基中加入染料、胆汁酸盐、金属、酸、碱或抗生素等其中的一种，用以抑制非目的微生物的生长，并使所要分离的目的微生物生长繁殖。 9. 鉴别培养基：几种细菌由于对培养基中某一成分的分解能力不同，其菌落通过指示剂显示出不同的颜色而被区分开，这种起鉴别和区分不同细菌作用的培养基叫作鉴别培养基。 10. 加富培养基：由于样品中细菌数量少，或是对营养要求比较苛刻不易培养出来，故用特别的物质或成分配制而成的促使微生物快速生长的培养基，这种用特别物质或成分配制而成的培养基称为加富培养基。 11. 主动运输:是指物质逆浓度梯度，在载体的协助下，在能量的作用下运进或运出细胞膜的过程。 12. 促进扩散:又称易化扩散、协助扩散，或帮助扩散。是指非脂溶性物质或亲水性物质, 如氨基酸、糖和金属离子等借助细胞膜上的膜蛋白的帮助顺浓度梯度或顺电化学浓度梯度, 不消耗ATP进入膜内的一种运输方式。

微生物的生长教案

微生物的生长 教案

第二节《微生物的营养、代谢和生长》-微生物的生长 教学设计 【教学目标】 知识目标 1、微生物群体生长的规律及其在生产实践中的应用（理解）。 2、测定微生物群体生长的方法（识记）。 3、度、pH和氧等因素对微生物生长的影响（理解）。 能力目标 1.通过细菌生长曲线的学习，提高学生的的图表对比分析能力。 2.通过细菌生长曲线与种群生长曲线的对比，培养学生归纳与演绎的能力。 情感态度与价值观 通过微生物的一般生长规律与种群的生长规律的对比，培养学生正确看待一般问题与特殊问题，个性与共性的关系。 【教学重点】 （1）微生物群体生长的规律及其在生产实践中的应用。 （2）温度、pH和氧等因素对微生物生长的影响。 【教学难点】 微生物群体生长的规律及其在生产实践中的应用。

教学设计 【导入新课】 前面，我们已经学习了微生物的营养与代谢，知道了微生物需要不断从外界吸收营养物质，通过代谢，获取能量并合成自身的组成物质，以维持自身正常的生命活动。那么，从代谢的角度来看，当同化作用大于异化作用时，微生物将表现出怎样的特征？ 学生回答：生长的现象。 那么什么是微生物的生长呢，我们一般是如何来研究微生物的生长的呢？ 这就是本节课我们所要学习的内容——微生物的生长。 【推进新课】 微生物的生长包括微生物细胞体积的扩大与细胞数目的增多，由于大多数微生物细胞体积较小，个体质量较轻，微生物的个体生长不易观察；同时由于微生物繁殖速度一般较快，因而通常以微生物的群体为单位来研究微生物的生长。 那么，微生物的群体生长会具有怎样的特征呢？群体生长状况是否具有一定的规律？假如有的话，这是怎样一种规律？研究这一规律具有怎样的现实意义呢？接下来我们一起来学习 学习目标一：微生物群体生长规律 教师分析：由于在自然环境下微生物群体生长受到非生物影响、种内关系、种间关系等多种因素的综合影响其群体生长的状况多变而复杂，往往难以描述，因而，从实际工作的角度出发，微生物的群体生长状况的研究一般是置于人工控制的条件下进行的。那么，我们如何来描述细菌的生长曲线呢？ 师生共同总结：从细菌接种到培养基中开始到培养基中的细菌群体死亡的动态变化，可以分为调整期、对数期、稳定期、衰亡期四个重要时期。

第六章微生物的生长及其控制

第六章微生物的生长及其控制 微生物的生长：在适宜环境条件下，微生物吸收营养物质，进行新陈代谢，有机体的各细胞组分协调而平衡地增长，为生长。 微生物的繁殖：单细胞微生物当细胞增长到一定程度时，就以二分裂等方式形成子细胞，引起个体数目的增加，为繁殖。多细胞微生物唯有通过形成无性孢子和有性孢子等使个体数目增加的过程才能称为繁殖（细胞数目的增加若不伴随着个体数目的增加，只能叫生长，不能称繁殖）。 微生物的发育：从生长到繁殖是一个从量变到质变的过程，这个过程就是发育。 个体生长个体繁殖群体生长 群体生长=个体生长+个体繁殖 第一节测定生长繁殖的方法

一、测生长量 测定生长量（原生质含量的增加）的方法很多，适用于一切微生物。 （一）直接法 1、粗放的测体积法 2、精确的称干重法 （二）间接法 1、比浊法 用分光光度计对无色的微生物悬液进行测定，不同浓度的菌悬液光密度吸收值呈线性关系。常选450～650nm波段。光束通过菌悬液时引起光的散射或吸收，从而降低透光度。 菌悬液中细胞浓度与混浊度成正比，与透光度成反比。测定菌悬液的光密度或透光度即可反映细胞的浓度。将未知细胞数的悬液与已知细胞数的悬液相比，可知前者所含细胞数。

2、生理指标法 与微生物生长量相平行的生理指标很多： 含氮量（细菌含氮量为干重的12.5%、酵母见7.5%、霉菌为6.5%,含氮量×6.25为粗蛋白含量）； 含碳、磷、DNA、RNA、ATP、DAP、几丁质、N-NAM 及产酸、产气、耗氧、粘度、产热等。

二、计繁殖数 单细胞状态的细菌和酵母菌要一一计算各个体的数目，放线菌和霉菌等丝状生长的微生物只能计算其孢子数。 （一）直接法 用血球计数板在光学显微镜下直接观察细胞并进行计数的方法。得到的数目是死、活细胞的总菌数。特殊染料可将死、活细胞区分开，可用于活菌和总菌记数。 （二）间接法 活菌计数法。活菌在液体培养基中会使其变混或在固体培养基上（内）形成菌落。常用菌落计数法。 1、平板菌落计数法 可用浇注平板或涂布平版等方法进行，适用于各种好氧菌或厌氧菌。

微生物习题第七章微生物的生长繁殖及其控制

微生物习题第七章微生物的生长繁殖及其控制 第七章微生物的生长繁殖及其控制 名词解释 纯培养同步培养法同步生长诱导法生长曲线分批培养连续培养灭菌消毒防腐 生长因子类似物抗生素 判断题 1．迟缓期细胞的主要特征是代谢缓慢，体积变小。 2．`对数期细胞分裂速度最快，代时最短，代谢活动旺盛，对环境变化不敏感。 3．次生代谢产物主要产生在对数期。 4．死亡期细胞的总数镜检直接记数可以保持不变。 5．化疗指的是用化学试剂的治疗。 6．恒化器是以较高的稀释率来获得最大的恒定生长速率。 填空题 1、根据单细胞微生物的生长速率不同，将生长曲线分为——、——、——、和——。 2、细菌生长曲线的不同时期反应的是——的生长规律。 3、连续培养系统主要有两类——和——。

4、每种微生物都有三种基本温度——、——、——。 5、根据微生物的生长温度范围可区分为——、——、——、——。 6、嗜酸微生物的pH范围是——，嗜中性微生物生长的pH范围是——，嗜碱性微生物生长的pH范围是——。 7、紫外光杀菌作用是因为它可以被——和——吸收，造成这些分子的失活。 8、微生物生长所用的电离辐射主要使用——和——。 9、第一个被发现的生长因子类似物是——。 10、抗生素拟制或杀死微生物的能力可以从抗生素的——和——来评价。 11、杀死细菌、真菌等营养细胞的温度是____。 12、青霉素通过____来杀灭细菌。 13、我们常利用____法来进行活菌计数。 14、次生代谢产物主要是在——，特别是在——与——转换阶段产生的，某些细菌的芽孢产生也发生在——。 15、恒浊器是采用——的方式维持恒定的生长速率，恒化器是通过——控制生长。 16、最符合同步生长的描述是____。 选择题 1、重金属盐类杀菌的机理是（） （1）损伤细胞膜（2）干扰蛋白质生成 （3）与蛋白质的硫基结合使其失活（4）破坏DNA 2、处于较低浓度范围内，可影响生长速率和菌体产量的营养物称（）

微生物的生长与环境条件答案

第六章微生物的生长与环境条件答案 一、选择题 60975.D 60976.B 60977.B 60978.A 60979.B 60980.A 60981.B 60982.B 60983.A 60984.A 60985.B 60986.B 60987.B 60988.C 60989.B 二、判断题 60990.对 60991.错 60992.错 60993.错 60994.错 60995.错 60996.对 60997.错 60998.错 60999.错 61000.错 61001.对 61002.对 61003.对 61004.对 61005.对 三、填空题 61006.专性嗜冷, 兼性嗜冷。 61007.室温, 体温。 61008.6.5-7.5。 61009.7.5-8。 61010.5-6。 61011.98kpa, 121。C, 30min。 61012.真菌和放线菌。 61013.代时。 61014.中。 61015.前者杀死微生物的营养体，后者杀死所有微生物的细胞，包括细菌的芽胞。 61016.高温杀菌，化学杀菌，幅射杀菌。 61017.低温型，中温型，高温型。 61018.慢，冰冻。 61019.孢子，菌种干燥保藏。 61020.烘干，晒干，熏干。 61021.不同。 61022.70%，2-6ml/M3。 61023.发生质壁分离，吸水膨胀甚至破裂。 61024.分裂迟缓，代谢活跃，菌数增长近于零。

61025.细菌数以几何级数增加。 61026.新增殖的细胞数与老细胞的死亡数几乎相等，此时活菌数最多。 61027.菌体的死亡数超过新生数。 61028.滞留适应期，对数生长期，最高稳定生长期，衰亡期。 61029.对数生长。 61030.连续培养法。 61031.最高稳定。 61032.好氧，厌氧。 61033.20-25。 61034.加大接种量和采用处于对数生长期的菌种接种。 61035.62-63。C，30min或71。C，15min。 61036.常压80-100℃处理15-60 分钟，37℃保温培养过夜，再同上蒸煮，如此连续三天。 61037.5℃，25-37℃，45-50℃。 61038.30 ℃，45-55 ℃，60-75 ℃，温泉和堆肥中。 61039.-5-0℃，10-20℃，25-30℃，冷藏食品上。 61040.-12℃，5-15℃，15-20℃，海洋深处、雪山等地。 61041.中温型的。 61042.中温型的。 61043.计数板计数法，涂片计数法，比浊法。 61044.稀释平板计数法，滤膜培养法，稀释培养法(MPN 法)。 61045.化学吸氧法，密闭容器内反复抽真空后充N2。 61046.10-15℃，25-37℃，45-50℃。 61047.恒浊法，恒化法。 61048.好氧，兼性厌氧，厌氧，微好氧。 61049.乳酸菌，乳酸，腐生细菌。 61050.杀菌，防腐。 61051.低温防腐，加无毒的化学防腐剂，干燥防腐，利用微生物产酸防腐。 61052.是细胞的组分，是生化反应的介质，是吸收营养物质和分泌代谢物的良好溶剂，能有效地控制细胞温度。 61053.引起细胞膜电荷的变化，从而影响微生物对营养物质的吸收，影响代谢过程中酶的活性，改变环境中营养物质的可给性及 有害物质的毒性。 61054.25-30% 61055.丙酸钙 61056.苯甲酸钠 四．名词解释 61057.生长是指微生物的细胞组分与结构在量方面的增加过程。61058.从生长到繁殖是一个量变到质变的过程，这个过程就是发育。61059.由细胞分裂而引起的个体数目的增加，称为繁殖。 61060.在有氧无氧条件下均能生长的细菌。 61061.指在空气或氧气存在下生长的微生物。 61062.在没有空气或氧气条件下生活的微生物。 61063.经过反复分离纯化后，在平板上挑取的由单个菌落繁衍的微生物后代。 61064.单个细胞完成一次分裂所需的时间。 61065.当细菌在适宜的环境条件下培养时，如果以培养的时间为横座标，以细菌数量变化为纵坐标，根据细菌数量变化与相应 时间变化之间的关系，可以作出一条反应细菌在培养期间 菌数变化规律的曲线，这种曲线称为生长曲线。 61066.在一定条件下( 如10 分钟)，杀死某种微生物的最低温度。

第四章--微生物的生长

章名：03|微生物的生长01|单项选择题（每小题1分） 难度：1|易 1.下列物质可用作生长因子的是（） A.葡萄糖 B.纤维素 C.NaCl D.叶酸 答：D 2.要对土壤中放线菌孢子进行计数最好使用（） A.浇注平板法 B.划线平板法 C.涂布平板法 D.弹平板法 答：C 3.在典型生长曲线中，细胞形态最大的生长期是（） A.延滞期 B.指数期 C.稳定期 D.衰亡期 答：A 4.在典型生长曲线中，代时最短的时期是（） A.延滞期 B.指数期 C.稳定期 D.衰亡期 答：B 5.在曲型生长曲线中，细胞产量最高的时期是（） A.延滞期 B.指数期 C.稳定期 D.衰亡期 答：C 6.在曲型生长曲线中，细胞形态最不规则的时期是（） A.延滞期 B.指数期 C.稳定期 D.衰亡期 答：D 7.作接种用的“种子”，最好取自典型生长曲线上（）的培养液。 A.延滞期 B.指数期 C.稳定期 D.衰亡期

8.凡是厌氧菌，其细胞中都缺乏（） A.超氧化物歧化酶(SOD) B.过氧化氢酶 C.过氧化物酶 D.葡萄糖氧化酶 答：A 9.利用酒精作表面消毒剂时，其最适浓度是（） A.70%-75% B.75%-80% C.80%-85% D.85%-95% 答：A 10.链霉素的作用机制是（） A.抑制细胞壁合成 B.干扰细胞膜功能 C.抑制蛋白质合成 D.抑制DNA复制 答：C 11.四环素的抗菌机制是（） A.抑制细胞壁合成 B.抑制蛋白质合成 C.抑制DNA合成 D.抑制RNA合成 答：B 12.最适生长温度低于20℃的微生物被称为（） A.耐冷菌 B.嗜温菌 C.耐热菌 D.嗜冷菌答：D 13.常用的高压灭菌的温度是（） A.121℃ B.200℃ C.63℃ D.100℃ 答：A 14.巴斯德消毒法可用于（）的消毒。 A.啤酒 B.葡萄酒 C.牛奶 D.以上所有

微生物生长条件

微生物生长条件 水力停留时间HRT， 水力停留时间是指待处理污水在反应器内的平均停留时间，也就是污水与生物反应器内微生物作用的平均反应时间。因此，如果反应器的有效容积为V（立方米），则：HRT = V / Q (h) 如果反应器高度为H(米)，则： 因为Q = uA，V = HA 所以HRT也可表示为：HRT = H / u (h) 即水力停留时间等于反应器高度与上流速度之比。 活性污泥 有机废水经过一段时间的曝气后，水中会产生一种絮凝体（活性污泥）。是由好氧微生物经过大量繁殖后的群体，以及一些无机物、未被分解的有机物和微生物自身代谢的残留物组成的。活性污泥堆有机物有着强烈的吸附和氧化分解能力，而且易于沉淀分离。 能够影响微生物生理活动的因素比较多，其中主要有：营养物质、温度、溶解氧以及有毒物质等。 1.营养物质平衡 参与活性污泥处理的微生物，在其生命活动过程中，需要不断从周围环境的 污水中吸取其所必须的营养物质，包括：碳源、氮源、无机盐类以及某些生长素等。待处理的污水中必须充分含有这些物质。碳是构成微生物细胞的重要物质，参与活性污泥处理的微生物对碳源需求量较大，一般以BOD5计，不应低于100mg/L。生活污水碳源比较充足，对于一些碳源不足的工业废水则应补充碳源，如生活污水或是淀粉等。 氮是组成微生物细胞内蛋白质和核酸的重要元素，氮源可来自N2、NH3、NO3等无机氮化合物，也可以来自蛋白质、胨（音dong）以及氨基酸等有机含氮化合物。生活污水中氮源充足，不需要另行投加；工业废水则应考虑含氮是否充足，必要时可投加尿素、硫酸铵等。 磷是合成核蛋白、卵磷脂以及其他磷化合物的重要元素，在微生物的代谢和物质转化中起重要作用。辅酶I、辅酶II、磷酸腺苷等都含有磷。微生物主要从无机磷化合物中获取磷。磷源不足将影响酶的活性，从而使微生物的生理功能受到影响。 一般三大营养物质（碳源、氮源、磷源）比例关系为BOD：N：P=100：5：1 硫是合成细胞蛋白质不可缺少的元素，辅酶A也含有硫。 钠在微生物细胞中调节细胞和污水之间渗透压所必需的。 钾是多种酶的激化剂，具有促进蛋白质和糖的合成作用，还能控制细胞质的胶态和细胞质膜的渗透性。 钙具有降低细胞质的透性，调节酸碱度以及中和其他阳离子所造成的危害。 镁在细胞质合成及糖的分解中起着活化作用，参与菌绿素的合成。 铁是细胞色素氧化酶和过氧化氢结构的一部分，在氧的活化过程中，起着重要的催化作用。 2.溶解氧 参与污水活性污泥处理的是以好氧菌为主体的微生物种群。根据运行经验数据，曝气池中溶解氧浓度以不低于2mg/L为宜（以出口处为准）。局部区域有机污染物浓度高、耗氧速率高，溶解氧浓度不易保持2mg/L，可以有所降低，但不宜低于1mg/L。 3.PH值 微生物的生理活动与环境的酸碱度密切相关，只有在适宜的酸碱度条件下，微生物才能进行正常的生理活动。参与污水生物处理的微生物，一般最佳的pH值范围，介于6.5～8.5