微生物吸收培養基中的營養物質後,在適合的生長環境條件下,通過分解代謝和合成代謝,將營養物質轉化為自身細胞的組成成分,細胞的結構和功能不斷完善,微生物個體得到生長。個體生長到一定程度後,細胞開始分裂繁殖,微生物總體數量增加。
微生物的生長包括兩個方麵:一方麵是微生物個體細胞的生長;另一方麵是微生物總體數量的增長。但在食品生產和檢測過程中,隻有微生物總體數量的增長才有意義,因此,在食品微生物學中,凡提到“生長”時,一般均指微生物總體數量的增長。
一、微生物生長的測定方法
為判斷和觀察微生物的生長情況需要對生長過程中微生物的數量進行測定。目前測定微生物生長的方法主要有平板菌落計數法、顯微鏡直接計數法、重量法、混濁度法等四種。
(一)平板菌落計數法
平板菌落計數法是最常用的生長測定方法。首先將需要測定的含微生物的物品在無菌條件下進行稀釋,稀釋後取出菌懸液1mL加入到滅菌後的培養皿中,然後加入熔化並冷卻到46℃左右的固體培養基約15mL,搖勻後,放入培養箱,設定微生物生長需要的生長條件後,進行一定時間的培養,原始菌懸液中的微生物個體則經過生長和繁殖形成肉眼可見的菌落。通過對菌落進行計數即可判斷菌懸液中微生物的數量,然後將菌懸液中微生物的數量乘以稀釋倍數即得到原來物品中微生物的數量。
(二)顯微鏡直接計數法
將需要測定微生物數量的物品進行適當的稀釋後,取菌懸液加入到血球計數板上,然後將血球計數板置於顯微鏡下觀察,對觀察到的微生物數量進行計數,之後將計數的結果代入相應的計算公式中即得到菌懸液中微生物的數量,然後再乘以稀釋倍數即得到物品中微生物的數量。
(三)細胞重量法
將單位體積培養液中的微生物用清水洗淨,然後放入幹燥器內加熱或減壓幹燥,最後再用分析天平測定其幹重。這種方法在食品生產中應用較為廣泛。
在生產上也常采用細胞濕重法對微生物的生長情況進行大致的判斷。將單位體積的培養液在設定條件下進行離心處理,微生物細胞則沉積到離心管的底部,然後將上清液排出,直接對含微生物菌體的離心管稱重量,得出總重量後,減去離心管自身的重量即得到微生物的重量。這種方法的優點是測定速度快,缺點是測定不夠精確,有時候甚至會出現很大的誤差。
(四)混濁度法
此法為生產上最常用的細胞測定方法。采用光電比色計或者分光光度計對培養液的混濁度進行測定,微生物數量越少,溶液越澄清,混濁度越低;隨著微生物數量的不斷增加,溶液越來越混濁,混濁度增加。通過培養液混濁程度的變化可得出微生物數量的變化情況。
混濁度法在四種測定方法中,速度最快,因此在發酵工業上被廣泛采用,作為微生物細胞增長的在線測定方法。但是混濁度法的固有缺點是測定過程受到發酵液中固體基質和菌體細胞殘留的幹擾較大,一旦有顆粒物質或者菌絲體沉積在傳感器上,測定過程將受到較大範圍的幹擾。在這種情況下,可以通過肉眼對發酵液的濁度進行目測,以對傳感器的數據進行取舍。
四種測定方法中,菌落計數和顯微鏡直接計數都是較精確的方法,一般用於食品中微生物的檢測,或應用於發酵生產的過程研究。細胞重量法和混濁度法測定數據不完全準確,但是可以對發酵過程中微生物的生長情況做出準確的判斷,因此這兩種方法主要用於食品的發酵生產過程。