第四章微生物生長(zhǎng)繁殖與其控制

1、第四章微生物生長(zhǎng)繁殖與其控制一個(gè)微生物細(xì)胞一個(gè)微生物細(xì)胞合適的外界條件，吸收營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)，進(jìn)行代謝。合適的外界條件，吸收營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)，進(jìn)行代謝。如果同化作用的速度超過(guò)了異化作用如果同化作用的速度超過(guò)了異化作用個(gè)體的生長(zhǎng)個(gè)體的生長(zhǎng)原生質(zhì)的總量（重量、體積、大?。┚筒粩嘣黾釉|(zhì)的總量（重量、體積、大?。┚筒粩嘣黾尤绻骷?xì)胞組分是按恰當(dāng)?shù)谋壤鲩L(zhǎng)時(shí)，則達(dá)到一定程度后就如果各細(xì)胞組分是按恰當(dāng)?shù)谋壤鲩L(zhǎng)時(shí)，則達(dá)到一定程度后就會(huì)發(fā)生繁殖，引起個(gè)體數(shù)目的增加。會(huì)發(fā)生繁殖，引起個(gè)體數(shù)目的增加。群體內(nèi)各個(gè)個(gè)體的進(jìn)一步生長(zhǎng)群體內(nèi)各個(gè)個(gè)體的進(jìn)一步生長(zhǎng)群體的生長(zhǎng)群體的生長(zhǎng)群體生長(zhǎng)群體生長(zhǎng) = = 個(gè)體生長(zhǎng)個(gè)體生長(zhǎng) + +

2、個(gè)體繁殖個(gè)體繁殖個(gè)體生長(zhǎng)個(gè)體生長(zhǎng) 個(gè)體繁殖個(gè)體繁殖 群體生長(zhǎng)群體生長(zhǎng)在一定時(shí)間和條件下細(xì)胞數(shù)量的增加（微生物群體生長(zhǎng)）在一定時(shí)間和條件下細(xì)胞數(shù)量的增加（微生物群體生長(zhǎng)）微生物生長(zhǎng)微生物生長(zhǎng): :在微生物學(xué)中提到的在微生物學(xué)中提到的“生長(zhǎng)生長(zhǎng)”，一般均指群體生長(zhǎng)，這一點(diǎn)與，一般均指群體生長(zhǎng)，這一點(diǎn)與研究大生物時(shí)有所不同。研究大生物時(shí)有所不同。5.1 5.1 微生物純培養(yǎng)分離及生長(zhǎng)測(cè)定方法微生物純培養(yǎng)分離及生長(zhǎng)測(cè)定方法獲得純培養(yǎng)的方法獲得純培養(yǎng)的方法純培養(yǎng)純培養(yǎng)(pure culture)(pure culture)微生物學(xué)中把從一個(gè)細(xì)胞或一微生物學(xué)中把從一個(gè)細(xì)胞或一群相同的細(xì)胞經(jīng)過(guò)培養(yǎng)繁殖而得到

3、的后代群相同的細(xì)胞經(jīng)過(guò)培養(yǎng)繁殖而得到的后代, ,稱(chēng)純培養(yǎng)稱(chēng)純培養(yǎng). .首先將待分離的樣品進(jìn)行連續(xù)稀釋首先將待分離的樣品進(jìn)行連續(xù)稀釋, ,目的是得到高度稀目的是得到高度稀釋的效果釋的效果, ,使一支試管中分配不到一個(gè)微生物使一支試管中分配不到一個(gè)微生物. .如果經(jīng)過(guò)如果經(jīng)過(guò)稀釋后的大多數(shù)試管中沒(méi)有微生物生長(zhǎng)稀釋后的大多數(shù)試管中沒(méi)有微生物生長(zhǎng), ,那么有微生物那么有微生物生長(zhǎng)的試管得到的培養(yǎng)物可能就是由一個(gè)微生物個(gè)體繁生長(zhǎng)的試管得到的培養(yǎng)物可能就是由一個(gè)微生物個(gè)體繁殖而來(lái)的純培養(yǎng)物殖而來(lái)的純培養(yǎng)物. .這種方法適合于細(xì)胞較大的微生物這種方法適合于細(xì)胞較大的微生物. .液體稀釋法液體稀釋法平板劃線(xiàn)分

4、離法（平板劃線(xiàn)分離法（Streak Plate）特點(diǎn)：快速、方便。特點(diǎn)：快速、方便。 分區(qū)劃線(xiàn)（適用于濃度較大的樣品）分區(qū)劃線(xiàn)（適用于濃度較大的樣品） 連續(xù)劃線(xiàn)（適用于濃度較小的樣品）連續(xù)劃線(xiàn)（適用于濃度較小的樣品）傾注平板法（傾注平板法（Pour Plate）Organisms are serially diluted, then a small amount is added to an empty sterile petri dish, to which melted agar at 50 C is added. Then mix to distribute the organisms.

5、 1ml1ml1ml1ml1ml1ml9ml9ml9ml9ml平板涂布分離法（平板涂布分離法（Spread Plate）簡(jiǎn)單易行，但易造成機(jī)械損傷簡(jiǎn)單易行，但易造成機(jī)械損傷Liquid specimen is spread on the surface of solid agar with a sterile bent glass rod. 選擇性培養(yǎng)分離法選擇性培養(yǎng)分離法為了從混雜的微生物群體中分離出某種微生物，可為了從混雜的微生物群體中分離出某種微生物，可以根據(jù)該微生物的特點(diǎn)，包括營(yíng)養(yǎng)、生理、生長(zhǎng)條以根據(jù)該微生物的特點(diǎn)，包括營(yíng)養(yǎng)、生理、生長(zhǎng)條件等，采用選擇培養(yǎng)的方法進(jìn)行分離。件等，采用選擇

6、培養(yǎng)的方法進(jìn)行分離。利用選擇培養(yǎng)基進(jìn)行直接分離利用選擇培養(yǎng)基進(jìn)行直接分離富集培養(yǎng)富集培養(yǎng)單細(xì)胞（單孢子）分離法單細(xì)胞（單孢子）分離法采用顯微分離法從混雜群體中直接分離單個(gè)細(xì)胞或單個(gè)個(gè)體采用顯微分離法從混雜群體中直接分離單個(gè)細(xì)胞或單個(gè)個(gè)體進(jìn)行培養(yǎng)以獲得純培養(yǎng)的方法。該方法要在顯微鏡下進(jìn)行。進(jìn)行培養(yǎng)以獲得純培養(yǎng)的方法。該方法要在顯微鏡下進(jìn)行。毛細(xì)管法：用毛細(xì)管提取微生物個(gè)體，適合于較大微生物。毛細(xì)管法：用毛細(xì)管提取微生物個(gè)體，適合于較大微生物。顯微操作儀：用顯微針、鉤、環(huán)等挑取單個(gè)細(xì)胞或孢子以獲顯微操作儀：用顯微針、鉤、環(huán)等挑取單個(gè)細(xì)胞或孢子以獲得純培養(yǎng)。得純培養(yǎng)。小液滴法：將經(jīng)過(guò)適當(dāng)稀釋后的樣品

7、制成小液滴，在顯微鏡小液滴法：將經(jīng)過(guò)適當(dāng)稀釋后的樣品制成小液滴，在顯微鏡下選取只含一個(gè)細(xì)胞的液滴來(lái)進(jìn)行純培養(yǎng)物的分離。下選取只含一個(gè)細(xì)胞的液滴來(lái)進(jìn)行純培養(yǎng)物的分離。膜過(guò)濾法膜過(guò)濾法When there is a small number of organisms in a large amount of liquid, the liquid is filtered through a membrane and then the membrane is placed on agar in a petri dish.單位時(shí)間里微生物數(shù)量或生物量（Biomass）的變化微生物生長(zhǎng)：微生物生長(zhǎng)的測(cè)定：

8、個(gè)體計(jì)數(shù)群體重量測(cè)定群體生理指標(biāo)測(cè)定評(píng)價(jià)培養(yǎng)條件、營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)等對(duì)微生物生長(zhǎng)的影響；評(píng)價(jià)不同的抗菌物質(zhì)對(duì)微生物產(chǎn)生抑制(或殺死)作用的效果；客觀地反映微生物生長(zhǎng)的規(guī)律；5.1.2 5.1.2 微生物生長(zhǎng)的測(cè)定方法微生物生長(zhǎng)的測(cè)定方法5.1.2.1 以數(shù)量變化對(duì)微生物生長(zhǎng)情況進(jìn)行測(cè)定通常用來(lái)測(cè)定細(xì)菌、酵母菌等單細(xì)胞微生物的生長(zhǎng)情況或樣品中所含微生物個(gè)體的數(shù)量（細(xì)菌、孢子、酵母菌）(1)、培養(yǎng)平板計(jì)數(shù)法采用培養(yǎng)平板計(jì)數(shù)法要求操作熟練、準(zhǔn)確，否則難以得到正確的結(jié)果：樣品充分混勻；每支移液管及涂布棒只能接觸一個(gè)稀釋度的菌液；同一稀釋度三個(gè)以上重復(fù),取平均值；每個(gè)平板上的菌落數(shù)目合適，便于準(zhǔn)確計(jì)數(shù)；一個(gè)菌落

9、可能是多個(gè)細(xì)胞一起形成，所以在科研中一般用菌落形成單位（colony forming units， CFU）來(lái)表示，而不是直接表示為細(xì)胞數(shù)。(2)膜過(guò)濾培養(yǎng)法當(dāng)樣品中菌數(shù)很低時(shí)，可以將一定體積的湖水、海水或飲用水等樣當(dāng)樣品中菌數(shù)很低時(shí)，可以將一定體積的湖水、海水或飲用水等樣品通過(guò)膜過(guò)濾器，然后將將膜轉(zhuǎn)到相應(yīng)的培養(yǎng)基上進(jìn)行培養(yǎng)，對(duì)形品通過(guò)膜過(guò)濾器，然后將將膜轉(zhuǎn)到相應(yīng)的培養(yǎng)基上進(jìn)行培養(yǎng)，對(duì)形成的菌落進(jìn)行統(tǒng)計(jì)。成的菌落進(jìn)行統(tǒng)計(jì)。微生物在過(guò)濾膜表面情況微生物在過(guò)濾膜表面情況(3) The most probable number method(3) The most probable number m

10、ethod（液體稀釋法）（液體稀釋法）主要適用于只能進(jìn)行液體培養(yǎng)的微生主要適用于只能進(jìn)行液體培養(yǎng)的微生物，或采用液體鑒別培養(yǎng)基進(jìn)行直接物，或采用液體鑒別培養(yǎng)基進(jìn)行直接鑒定并計(jì)數(shù)的微生物。鑒定并計(jì)數(shù)的微生物。對(duì)未知樣品進(jìn)行十倍稀釋?zhuān)缓蟾鶕?jù)估算取三個(gè)連續(xù)的稀釋度對(duì)未知樣品進(jìn)行十倍稀釋?zhuān)缓蟾鶕?jù)估算取三個(gè)連續(xù)的稀釋度平行接種多支試管，對(duì)這些平行試管的微生物生長(zhǎng)情況進(jìn)行統(tǒng)平行接種多支試管，對(duì)這些平行試管的微生物生長(zhǎng)情況進(jìn)行統(tǒng)計(jì)，長(zhǎng)菌的為陽(yáng)性，未長(zhǎng)菌的為陰性，然后根據(jù)數(shù)學(xué)統(tǒng)計(jì)計(jì)算計(jì)，長(zhǎng)菌的為陽(yáng)性，未長(zhǎng)菌的為陰性，然后根據(jù)數(shù)學(xué)統(tǒng)計(jì)計(jì)算出樣品中的微生物數(shù)目。出樣品中的微生物數(shù)目。(4)(4)顯微鏡直接計(jì)數(shù)

11、法顯微鏡直接計(jì)數(shù)法1 1）常規(guī)方法：）常規(guī)方法：采用細(xì)菌計(jì)數(shù)板或血球計(jì)數(shù)板，在顯微鏡下對(duì)微生物數(shù)量進(jìn)行直接采用細(xì)菌計(jì)數(shù)板或血球計(jì)數(shù)板，在顯微鏡下對(duì)微生物數(shù)量進(jìn)行直接計(jì)數(shù)（計(jì)算一定容積里樣品中微生物的數(shù)量）。計(jì)數(shù)（計(jì)算一定容積里樣品中微生物的數(shù)量）。缺點(diǎn)：缺點(diǎn)：不能區(qū)分死菌與活菌；不能區(qū)分死菌與活菌；不適于對(duì)運(yùn)動(dòng)細(xì)菌的計(jì)數(shù)；不適于對(duì)運(yùn)動(dòng)細(xì)菌的計(jì)數(shù)；需要相對(duì)高的細(xì)菌濃度；需要相對(duì)高的細(xì)菌濃度；個(gè)體小的細(xì)菌在顯微鏡下難以觀察；個(gè)體小的細(xì)菌在顯微鏡下難以觀察；2 2）其它方法：）其它方法：將已知顆粒濃度的樣品（例如血液）與待測(cè)細(xì)胞細(xì)胞濃度的樣品混勻?qū)⒁阎w粒濃度的樣品（例如血液）與待測(cè)細(xì)胞細(xì)胞濃度的樣

12、品混勻后在顯微鏡下根據(jù)二者之間的比例直接推算待測(cè)微生物細(xì)胞濃度。后在顯微鏡下根據(jù)二者之間的比例直接推算待測(cè)微生物細(xì)胞濃度。比例計(jì)數(shù)：比例計(jì)數(shù)：過(guò)濾計(jì)數(shù)：過(guò)濾計(jì)數(shù)：當(dāng)樣品中菌數(shù)很低時(shí)，可以將一定體積的湖水、海水或飲用水等樣品當(dāng)樣品中菌數(shù)很低時(shí)，可以將一定體積的湖水、海水或飲用水等樣品通過(guò)膜過(guò)濾器。然后將濾膜干燥、染色，并經(jīng)處理使膜透明，再在顯通過(guò)膜過(guò)濾器。然后將濾膜干燥、染色，并經(jīng)處理使膜透明，再在顯微鏡下計(jì)算膜上微鏡下計(jì)算膜上( (或一定面積中或一定面積中) )的細(xì)菌數(shù)；的細(xì)菌數(shù)；活菌計(jì)數(shù)：活菌計(jì)數(shù)：采用特定的染色技術(shù)也可分別對(duì)活菌和死菌進(jìn)行分別計(jì)數(shù)采用特定的染色技術(shù)也可分別對(duì)活菌和死菌進(jìn)行分

13、別計(jì)數(shù)5.1.2.2 5.1.2.2 以生物量為指標(biāo)測(cè)定微生物的生長(zhǎng)以生物量為指標(biāo)測(cè)定微生物的生長(zhǎng)(1)(1)比濁法比濁法在一定波長(zhǎng)下，測(cè)定菌懸液的光密在一定波長(zhǎng)下，測(cè)定菌懸液的光密度，以光密度度，以光密度(optical density, (optical density, 即即OD)OD)表示菌量。表示菌量。實(shí)驗(yàn)測(cè)量時(shí)應(yīng)控制在菌濃度與光密度實(shí)驗(yàn)測(cè)量時(shí)應(yīng)控制在菌濃度與光密度成正比的線(xiàn)性范圍內(nèi)，否則不準(zhǔn)確。成正比的線(xiàn)性范圍內(nèi)，否則不準(zhǔn)確。比濁法比濁法原理是在一定范圍內(nèi)，菌懸液中的細(xì)胞濃度與混濁度成原理是在一定范圍內(nèi)，菌懸液中的細(xì)胞濃度與混濁度成正比，即與光密度成正比，菌數(shù)越多，光密度越大。因正

14、比，即與光密度成正比，菌數(shù)越多，光密度越大。因此，借助于分光光度計(jì)，在一定波長(zhǎng)下測(cè)定菌懸液的光此，借助于分光光度計(jì)，在一定波長(zhǎng)下測(cè)定菌懸液的光密度，就可反應(yīng)出菌液的濃度。密度，就可反應(yīng)出菌液的濃度。特點(diǎn)：快速、簡(jiǎn)便；但易受干擾。特點(diǎn)：快速、簡(jiǎn)便；但易受干擾。(2)重量法以干重、濕重直接衡量微生物群體的生物量；通過(guò)樣品中蛋白質(zhì)、核酸含量的測(cè)定間接推算微生物群體的生物量；測(cè)定多細(xì)胞及絲狀真菌生長(zhǎng)情況的有效方法干重法干重法將一定量的菌液中的菌體通過(guò)離心或過(guò)濾分離將一定量的菌液中的菌體通過(guò)離心或過(guò)濾分離出來(lái)出來(lái), ,然后烘干然后烘干( (干燥溫度可采用干燥溫度可采用105105、100100或或80)

15、80)、稱(chēng)重。一般干重為濕重的、稱(chēng)重。一般干重為濕重的10%10%20%20%，而一個(gè)細(xì)菌細(xì)胞一般重約而一個(gè)細(xì)菌細(xì)胞一般重約1010-12-121010-13-13g g。該法適合菌濃較高的樣品。該法適合菌濃較高的樣品。舉例：大腸桿菌一個(gè)細(xì)胞一般重約10121013g，液體培養(yǎng)物中細(xì)胞濃度達(dá)到2109個(gè)/ml時(shí)，100ml培養(yǎng)物可得1090mg干重的細(xì)胞。3 3、 生理指標(biāo)法生理指標(biāo)法微生物的生理指標(biāo)，如呼吸強(qiáng)度，耗氧量、酶活性、微生物的生理指標(biāo)，如呼吸強(qiáng)度，耗氧量、酶活性、生物熱等與其群體的規(guī)模成正相關(guān)。生物熱等與其群體的規(guī)模成正相關(guān)。樣品中微生物數(shù)量多或生長(zhǎng)旺盛，這些指標(biāo)愈明顯，樣品中微生

16、物數(shù)量多或生長(zhǎng)旺盛，這些指標(biāo)愈明顯，因此可以借助特定的儀器如瓦勃氏呼吸儀、微量量因此可以借助特定的儀器如瓦勃氏呼吸儀、微量量熱計(jì)等設(shè)備來(lái)測(cè)定相應(yīng)的指標(biāo)。熱計(jì)等設(shè)備來(lái)測(cè)定相應(yīng)的指標(biāo)。常用于對(duì)微生物的快速鑒定與檢測(cè)常用于對(duì)微生物的快速鑒定與檢測(cè)生理指標(biāo)法生理指標(biāo)法測(cè)含氮量測(cè)含氮量蛋白質(zhì)是細(xì)胞的主要物質(zhì)，含量穩(wěn)定，而氮是蛋白質(zhì)的主蛋白質(zhì)是細(xì)胞的主要物質(zhì)，含量穩(wěn)定，而氮是蛋白質(zhì)的主要成分，通過(guò)測(cè)含氮量就可推知微生物的濃度。要成分，通過(guò)測(cè)含氮量就可推知微生物的濃度。一般細(xì)菌含氮量為干重的一般細(xì)菌含氮量為干重的12.5%12.5%，酵母菌為，酵母菌為7.5%7.5%，霉菌為，霉菌為6.0%6.0%，根據(jù)一

17、定體積培養(yǎng)液中的含氮量再乘以，根據(jù)一定體積培養(yǎng)液中的含氮量再乘以6.256.25，就可，就可測(cè)得粗蛋白的含量。測(cè)得粗蛋白的含量。其他方法其他方法含碳、磷、含碳、磷、DNADNA、RNARNA、耗氧量、消耗底物量、產(chǎn)二氧化碳、耗氧量、消耗底物量、產(chǎn)二氧化碳、產(chǎn)酸、產(chǎn)熱、粘度等，都可用于生長(zhǎng)量的測(cè)定。產(chǎn)酸、產(chǎn)熱、粘度等，都可用于生長(zhǎng)量的測(cè)定。無(wú)分支單細(xì)胞微生物主要包括細(xì)菌和酵母菌，無(wú)分支單細(xì)胞微生物主要包括細(xì)菌和酵母菌，其群體生長(zhǎng)是以群體中細(xì)胞數(shù)量的增加來(lái)表示的，其群體生長(zhǎng)是以群體中細(xì)胞數(shù)量的增加來(lái)表示的， 由一個(gè)細(xì)胞分裂成為兩個(gè)細(xì)胞的時(shí)間間隔稱(chēng)為世代，由一個(gè)細(xì)胞分裂成為兩個(gè)細(xì)胞的時(shí)間間隔稱(chēng)為世代

18、，一個(gè)世代所需的時(shí)間就是代時(shí)（一個(gè)世代所需的時(shí)間就是代時(shí)（eneration time, eneration time, G G ），代時(shí)也就是群體細(xì)胞數(shù)目擴(kuò)大一倍所需），代時(shí)也就是群體細(xì)胞數(shù)目擴(kuò)大一倍所需 時(shí)間，時(shí)間，有時(shí)也稱(chēng)為倍增時(shí)間。有時(shí)也稱(chēng)為倍增時(shí)間。右圖表示的是一個(gè)細(xì)胞經(jīng)過(guò)若干代分裂右圖表示的是一個(gè)細(xì)胞經(jīng)過(guò)若干代分裂后的情況。右圖可見(jiàn)，每經(jīng)過(guò)一個(gè)代時(shí)，后的情況。右圖可見(jiàn)，每經(jīng)過(guò)一個(gè)代時(shí)，細(xì)胞數(shù)目就增加一倍，呈指數(shù)增加，因而細(xì)胞數(shù)目就增加一倍，呈指數(shù)增加，因而被稱(chēng)為被稱(chēng)為指數(shù)生長(zhǎng)指數(shù)生長(zhǎng)，這，這就是單細(xì)胞群體生長(zhǎng)就是單細(xì)胞群體生長(zhǎng)的特征。的特征。無(wú)分支單細(xì)胞微生物的群體生長(zhǎng)特征無(wú)分支單

19、細(xì)胞微生物的群體生長(zhǎng)特征5.2 5.2 微生物的群體生長(zhǎng)微生物的群體生長(zhǎng)指數(shù)生長(zhǎng)可以用下式表示：指數(shù)生長(zhǎng)可以用下式表示： b = B2nB, b 和和 t 可由試驗(yàn)獲得，可由試驗(yàn)獲得， n 可通過(guò)上式計(jì)算得出，可通過(guò)上式計(jì)算得出，將等式兩側(cè)取對(duì)數(shù)重排后得：將等式兩側(cè)取對(duì)數(shù)重排后得： lgb = lgB + nlg2 lgb - lgB lgb - lgB lg2 0.301 式中：式中：B 為起始時(shí)細(xì)胞數(shù)目，為起始時(shí)細(xì)胞數(shù)目， b 為指數(shù)生長(zhǎng)某個(gè)時(shí)刻為指數(shù)生長(zhǎng)某個(gè)時(shí)刻 t 時(shí)的細(xì)胞數(shù)目，時(shí)的細(xì)胞數(shù)目， n 為世代數(shù)為世代數(shù)n =指數(shù)生長(zhǎng)指數(shù)生長(zhǎng)例如：一培養(yǎng)液中微生物數(shù)目由開(kāi)始的例如：一培養(yǎng)液中

20、微生物數(shù)目由開(kāi)始的12，000（ B ），經(jīng)），經(jīng)4h （ t ）后增加到）后增加到49，000，000（ b ），），這樣，這樣， n (lg4.9107lg1.2104）12借助于借助于 n 和和 t ，還可以計(jì)算出不同培養(yǎng)條件下的代時(shí)，還可以計(jì)算出不同培養(yǎng)條件下的代時(shí)G， G t / n在本例中，在本例中， G 460 / 12 20min該種微生物的代時(shí)為該種微生物的代時(shí)為20分鐘。在分鐘。在4小時(shí)內(nèi)共繁殖了小時(shí)內(nèi)共繁殖了12代。代。代時(shí)能夠反應(yīng)細(xì)菌的生長(zhǎng)速率，代時(shí)短，生長(zhǎng)速代時(shí)能夠反應(yīng)細(xì)菌的生長(zhǎng)速率，代時(shí)短，生長(zhǎng)速率快，代時(shí)長(zhǎng)，生長(zhǎng)速率慢。率快，代時(shí)長(zhǎng)，生長(zhǎng)速率慢。在很多微生物學(xué)研究

21、在很多微生物學(xué)研究中常常要了解微生物的代時(shí)。中常常要了解微生物的代時(shí)。代時(shí)在不同種微生物中的變化很大，多數(shù)微生物代時(shí)在不同種微生物中的變化很大，多數(shù)微生物的代時(shí)為的代時(shí)為13h,然而有些快速生長(zhǎng)的微生物的代時(shí)還然而有些快速生長(zhǎng)的微生物的代時(shí)還不到不到10min,而另一些微生物的代時(shí)卻可長(zhǎng)達(dá)幾小時(shí)而另一些微生物的代時(shí)卻可長(zhǎng)達(dá)幾小時(shí)或幾天；或幾天；另外，同一種微生物，在不同的生長(zhǎng)條件另外，同一種微生物，在不同的生長(zhǎng)條件下其代時(shí)的長(zhǎng)短也不同；但是，在一定條件下，每下其代時(shí)的長(zhǎng)短也不同；但是，在一定條件下，每一種微生物的代時(shí)是恒定的，因此它是微生物菌種一種微生物的代時(shí)是恒定的，因此它是微生物菌種的一個(gè)

22、重要特征。的一個(gè)重要特征。一些細(xì)菌的代時(shí)一些細(xì)菌的代時(shí)菌名菌名培養(yǎng)基培養(yǎng)基培養(yǎng)溫度培養(yǎng)溫度 代時(shí)代時(shí)E. coli（大腸桿菌）（大腸桿菌） 肉湯肉湯 3717minE. coli 牛奶牛奶 3712.5Enterobacter aerogenes（產(chǎn)氣腸細(xì)菌）（產(chǎn)氣腸細(xì)菌）肉湯或牛奶肉湯或牛奶 371618E. aerogenes 組合組合 372944B. Cereus（蠟狀芽孢桿菌）（蠟狀芽孢桿菌）肉湯肉湯3018B. thermophilus（嗜熱芽孢桿菌）（嗜熱芽孢桿菌）肉湯肉湯Lactobacillus acidophilus（嗜酸乳桿菌）（嗜酸乳桿菌） 牛奶牛奶376687Stre

23、ptococcus lactis（乳酸鏈球菌）（乳酸鏈球菌）牛奶牛奶3726S. lactis乳糖肉湯乳糖肉湯3748Salmonella typhi（傷寒沙門(mén)氏菌）（傷寒沙門(mén)氏菌）肉湯肉湯Azotobacter chroococcum（褐球固氮菌）（褐球固氮菌） 葡萄糖葡萄糖2534446Mycobacterium tuberculosis（結(jié)核分枝桿菌）組合（結(jié)核分枝桿菌）組合3779293Nitrobacter agilis（活躍硝化桿菌）（活躍硝化桿菌）組合組合271200不同溫度下的代時(shí)不同溫度下的代時(shí)溫度對(duì)微生物的代時(shí)有明顯影響：溫度對(duì)微生物的代時(shí)有明顯影響： E. Coli 在不

24、同溫度下的代時(shí)在不同溫度下的代時(shí)溫度（溫度（）代時(shí)（分）代時(shí)（分）溫度（溫度（）代時(shí)（分）代時(shí)（分）10860352215120371725404520302947.5775.2.2 5.2.2 無(wú)分支單細(xì)胞微生物的群體生長(zhǎng)曲線(xiàn)無(wú)分支單細(xì)胞微生物的群體生長(zhǎng)曲線(xiàn)以細(xì)菌為例介紹無(wú)分支單細(xì)胞微生物群體生長(zhǎng)規(guī)律，其以細(xì)菌為例介紹無(wú)分支單細(xì)胞微生物群體生長(zhǎng)規(guī)律，其結(jié)論也基本適用于酵母菌。結(jié)論也基本適用于酵母菌。生長(zhǎng)曲線(xiàn)代表了細(xì)菌在新的環(huán)境中從開(kāi)始生長(zhǎng)、分裂直生長(zhǎng)曲線(xiàn)代表了細(xì)菌在新的環(huán)境中從開(kāi)始生長(zhǎng)、分裂直至死亡的整個(gè)動(dòng)態(tài)變化過(guò)程。至死亡的整個(gè)動(dòng)態(tài)變化過(guò)程。每種細(xì)菌都有各自的典型生長(zhǎng)曲線(xiàn)，但它們的生長(zhǎng)過(guò)程

25、每種細(xì)菌都有各自的典型生長(zhǎng)曲線(xiàn)，但它們的生長(zhǎng)過(guò)程卻有著共同的規(guī)律性。一般可以將生長(zhǎng)曲線(xiàn)劃分為四個(gè)時(shí)卻有著共同的規(guī)律性。一般可以將生長(zhǎng)曲線(xiàn)劃分為四個(gè)時(shí)期。期。生長(zhǎng)曲線(xiàn)生長(zhǎng)曲線(xiàn)(Growth Curve)(Growth Curve)： 細(xì)菌接種到定量的液體培養(yǎng)基中，定時(shí)取樣測(cè)定細(xì)胞數(shù)量，細(xì)菌接種到定量的液體培養(yǎng)基中，定時(shí)取樣測(cè)定細(xì)胞數(shù)量，以培養(yǎng)時(shí)間為橫座標(biāo)，以菌數(shù)為縱座標(biāo)作圖，得到的一條反映細(xì)以培養(yǎng)時(shí)間為橫座標(biāo)，以菌數(shù)為縱座標(biāo)作圖，得到的一條反映細(xì)菌在整個(gè)培養(yǎng)期間菌數(shù)變化規(guī)律的曲線(xiàn)。菌在整個(gè)培養(yǎng)期間菌數(shù)變化規(guī)律的曲線(xiàn)。細(xì)菌的生長(zhǎng)曲線(xiàn)一般用菌數(shù)的對(duì)數(shù)為縱坐標(biāo)作圖一條典型的生長(zhǎng)曲線(xiàn)至少可以分為 遲緩期

26、，對(duì)數(shù)期，穩(wěn)定期和衰亡期等四個(gè)生長(zhǎng)時(shí)期1、2為延遲期；3、4為對(duì)數(shù)生長(zhǎng)期；5.為穩(wěn)定期；6.為衰亡期典型的生長(zhǎng)曲線(xiàn)典型的生長(zhǎng)曲線(xiàn) （Growth curve）延延滯滯期期對(duì)對(duì)數(shù)數(shù)期期穩(wěn)定期穩(wěn)定期衰亡期衰亡期時(shí)期的劃分：按照生長(zhǎng)速率常數(shù)（時(shí)期的劃分：按照生長(zhǎng)速率常數(shù)（growth race constant）不同）不同遲緩期(Lag phase)：將少量菌種接入新鮮培養(yǎng)基后，在開(kāi)始一段時(shí)間內(nèi)菌數(shù)不立即增加，或增加很少，生長(zhǎng)速度接近于零。也稱(chēng)延遲期、適應(yīng)期。遲緩期的特點(diǎn)遲緩期的特點(diǎn)：分裂遲緩、代謝活躍分裂遲緩、代謝活躍t 細(xì)胞形態(tài)變大或增長(zhǎng)，例如巨大芽孢桿菌，在遲緩期末，細(xì)胞形態(tài)變大或增長(zhǎng)，例如巨

27、大芽孢桿菌，在遲緩期末，細(xì)胞的平均長(zhǎng)度比剛接種時(shí)長(zhǎng)細(xì)胞的平均長(zhǎng)度比剛接種時(shí)長(zhǎng)6 6倍。一般來(lái)說(shuō)處于遲緩期的細(xì)菌倍。一般來(lái)說(shuō)處于遲緩期的細(xì)菌細(xì)胞體積最大細(xì)胞體積最大t 細(xì)胞內(nèi)細(xì)胞內(nèi)RNARNA，尤其是，尤其是rRNArRNA含量增高，合成代謝活躍，核糖體、含量增高，合成代謝活躍，核糖體、酶類(lèi)和酶類(lèi)和ATPATP的合成加快，易產(chǎn)生誘導(dǎo)酶。的合成加快，易產(chǎn)生誘導(dǎo)酶。t 對(duì)外界不良條件反應(yīng)敏感。對(duì)外界不良條件反應(yīng)敏感。細(xì)胞處于活躍生長(zhǎng)中，只是分裂遲緩細(xì)胞處于活躍生長(zhǎng)中，只是分裂遲緩在此階段后期，少數(shù)細(xì)胞開(kāi)始分裂，曲線(xiàn)略有上升。在此階段后期，少數(shù)細(xì)胞開(kāi)始分裂，曲線(xiàn)略有上升。遲緩期出現(xiàn)的原因遲緩期出現(xiàn)的原

28、因：微生物接種到一個(gè)新的環(huán)境，暫時(shí)缺乏分解和催化有關(guān)底物的酶，微生物接種到一個(gè)新的環(huán)境，暫時(shí)缺乏分解和催化有關(guān)底物的酶，或是缺乏充足的中間代謝產(chǎn)物等。為產(chǎn)生誘導(dǎo)酶或合成中間代謝或是缺乏充足的中間代謝產(chǎn)物等。為產(chǎn)生誘導(dǎo)酶或合成中間代謝產(chǎn)物，就需要一段適應(yīng)期。產(chǎn)物，就需要一段適應(yīng)期。調(diào)整代謝調(diào)整代謝遲緩期的長(zhǎng)短與菌種的遺傳性、菌齡以及移種前后所處的環(huán)境遲緩期的長(zhǎng)短與菌種的遺傳性、菌齡以及移種前后所處的環(huán)境條件等因素有關(guān)，短的只需要幾分鐘，長(zhǎng)的需數(shù)小時(shí)。條件等因素有關(guān)，短的只需要幾分鐘，長(zhǎng)的需數(shù)小時(shí)。在生產(chǎn)實(shí)踐中縮短遲緩期的常用手段：在生產(chǎn)實(shí)踐中縮短遲緩期的常用手段：(1)(1)通過(guò)遺傳學(xué)方法改變種

29、的遺傳特性使遲緩期縮短；通過(guò)遺傳學(xué)方法改變種的遺傳特性使遲緩期縮短；(2)(2)利用對(duì)數(shù)生長(zhǎng)期的細(xì)胞作為種子；利用對(duì)數(shù)生長(zhǎng)期的細(xì)胞作為種子；(3)(3)盡量使接種前后所使用的培養(yǎng)基組成不要相差太大；盡量使接種前后所使用的培養(yǎng)基組成不要相差太大；(4)(4)適當(dāng)擴(kuò)大接種量適當(dāng)擴(kuò)大接種量對(duì)數(shù)生長(zhǎng)期對(duì)數(shù)生長(zhǎng)期(Log phase)(Log phase)：又稱(chēng)指數(shù)生長(zhǎng)期又稱(chēng)指數(shù)生長(zhǎng)期(Exponential phase)(Exponential phase)以最大的速率生長(zhǎng)和分裂，細(xì)菌數(shù)量呈對(duì)數(shù)增加，以最大的速率生長(zhǎng)和分裂，細(xì)菌數(shù)量呈對(duì)數(shù)增加，細(xì)菌內(nèi)各成分按比例有規(guī)律地增加，表現(xiàn)為平衡生長(zhǎng)。細(xì)菌內(nèi)各成

30、分按比例有規(guī)律地增加，表現(xiàn)為平衡生長(zhǎng)。對(duì)數(shù)生長(zhǎng)期的細(xì)菌個(gè)體形態(tài)、化學(xué)組成和生理特性等均較一致，代謝旺盛、生長(zhǎng)對(duì)數(shù)生長(zhǎng)期的細(xì)菌個(gè)體形態(tài)、化學(xué)組成和生理特性等均較一致，代謝旺盛、生長(zhǎng)迅速、代時(shí)穩(wěn)定，所以是研究微生物基本代謝的良好材料。它也常在生產(chǎn)上用作迅速、代時(shí)穩(wěn)定，所以是研究微生物基本代謝的良好材料。它也常在生產(chǎn)上用作種子，使微生物發(fā)酵的遲緩期縮短，提高經(jīng)濟(jì)效益。種子，使微生物發(fā)酵的遲緩期縮短，提高經(jīng)濟(jì)效益。其他名稱(chēng)：指數(shù)期其他名稱(chēng)：指數(shù)期 現(xiàn)象：現(xiàn)象：細(xì)胞數(shù)目以幾何級(jí)數(shù)增加，其對(duì)數(shù)與時(shí)間呈直線(xiàn)關(guān)系。細(xì)胞數(shù)目以幾何級(jí)數(shù)增加，其對(duì)數(shù)與時(shí)間呈直線(xiàn)關(guān)系。 特點(diǎn)：特點(diǎn)：生長(zhǎng)速率常數(shù)最大，即代時(shí)最短生長(zhǎng)速

31、率常數(shù)最大，即代時(shí)最短細(xì)胞進(jìn)行平衡生長(zhǎng)，細(xì)胞進(jìn)行平衡生長(zhǎng)，菌體大小、形態(tài)、生理特征等比較一致菌體大小、形態(tài)、生理特征等比較一致代謝最旺盛代謝最旺盛細(xì)胞對(duì)理化因素較敏感細(xì)胞對(duì)理化因素較敏感影響因素：影響因素：菌種菌種營(yíng)養(yǎng)成分營(yíng)養(yǎng)成分營(yíng)養(yǎng)物濃度營(yíng)養(yǎng)物濃度培養(yǎng)溫度培養(yǎng)溫度應(yīng)用意義：應(yīng)用意義：由于此時(shí)期的菌種比較健壯，增殖噬菌體的最適菌齡；由于此時(shí)期的菌種比較健壯，增殖噬菌體的最適菌齡；生產(chǎn)上用作接種的最佳菌齡；生產(chǎn)上用作接種的最佳菌齡；發(fā)酵工業(yè)上盡量延長(zhǎng)該期，以達(dá)到較高的菌體密度發(fā)酵工業(yè)上盡量延長(zhǎng)該期，以達(dá)到較高的菌體密度食品工業(yè)上盡量使有害微生物不能進(jìn)入此期食品工業(yè)上盡量使有害微生物不能進(jìn)入此期是

32、生理代謝及是生理代謝及遺傳研究或進(jìn)行染色、形態(tài)觀察等遺傳研究或進(jìn)行染色、形態(tài)觀察等的良好的良好材料材料。營(yíng)養(yǎng)物濃度與對(duì)數(shù)期生長(zhǎng)速率和產(chǎn)量營(yíng)養(yǎng)物濃度與對(duì)數(shù)期生長(zhǎng)速率和產(chǎn)量作用方式：影響作用方式：影響微生物的生長(zhǎng)微生物的生長(zhǎng)速率和總生長(zhǎng)速率和總生長(zhǎng)量量：凡是處于較低凡是處于較低濃度范圍內(nèi)，濃度范圍內(nèi)，可影響生長(zhǎng)速可影響生長(zhǎng)速率和菌體產(chǎn)量率和菌體產(chǎn)量的營(yíng)養(yǎng)物就稱(chēng)的營(yíng)養(yǎng)物就稱(chēng)生長(zhǎng)限制因子生長(zhǎng)限制因子8.0mg/ml6.0mg/ml4.0mg/ml2.0mg/ml1.0mg/ml0.5mg/ml0.2mg/ml0.1mg/ml只最大收只最大收獲量受影響獲量受影響生長(zhǎng)速度和最大生長(zhǎng)速度和最大收獲量受影響收

33、獲量受影響時(shí)間時(shí)間細(xì)胞數(shù)或菌體量細(xì)胞數(shù)或菌體量穩(wěn)定生長(zhǎng)期穩(wěn)定生長(zhǎng)期(Stationary phase)(Stationary phase)：由于營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)消耗，代謝產(chǎn)物積累和由于營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)消耗，代謝產(chǎn)物積累和pHpH等環(huán)境變化，逐步不適宜等環(huán)境變化，逐步不適宜于細(xì)菌生長(zhǎng)，導(dǎo)致生長(zhǎng)速率降低直至零于細(xì)菌生長(zhǎng)，導(dǎo)致生長(zhǎng)速率降低直至零( (即細(xì)菌分裂增加的數(shù)量等即細(xì)菌分裂增加的數(shù)量等于細(xì)菌死亡數(shù)于細(xì)菌死亡數(shù)) )。穩(wěn)定生長(zhǎng)期又稱(chēng)恒定期或最高生長(zhǎng)期，此時(shí)培養(yǎng)液中活細(xì)菌數(shù)穩(wěn)定生長(zhǎng)期又稱(chēng)恒定期或最高生長(zhǎng)期，此時(shí)培養(yǎng)液中活細(xì)菌數(shù)最高并維持穩(wěn)定。最高并維持穩(wěn)定。細(xì)胞重要的分化調(diào)節(jié)階段；細(xì)胞重要的分化調(diào)節(jié)階段；儲(chǔ)存糖

34、原等細(xì)胞質(zhì)內(nèi)含物，芽孢桿菌在此階段形成芽孢或建立自然儲(chǔ)存糖原等細(xì)胞質(zhì)內(nèi)含物，芽孢桿菌在此階段形成芽孢或建立自然感受態(tài)等。也是發(fā)酵過(guò)程積累代謝產(chǎn)物的重要階段，某些放線(xiàn)菌抗感受態(tài)等。也是發(fā)酵過(guò)程積累代謝產(chǎn)物的重要階段，某些放線(xiàn)菌抗生素的大量形成也在此時(shí)期。生素的大量形成也在此時(shí)期。生產(chǎn)上常通過(guò)補(bǔ)充營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)（補(bǔ)料）或取走代謝產(chǎn)物、調(diào)節(jié)生產(chǎn)上常通過(guò)補(bǔ)充營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)（補(bǔ)料）或取走代謝產(chǎn)物、調(diào)節(jié)pHpH、調(diào)節(jié)溫度、對(duì)好氧菌增加通氣、攪拌或振蕩等措施延長(zhǎng)穩(wěn)定生長(zhǎng)調(diào)節(jié)溫度、對(duì)好氧菌增加通氣、攪拌或振蕩等措施延長(zhǎng)穩(wěn)定生長(zhǎng)期，以獲得更多的菌體物質(zhì)或積累更多的代謝產(chǎn)物。期，以獲得更多的菌體物質(zhì)或積累更多的代謝產(chǎn)物。應(yīng)用

35、意義：應(yīng)用意義：1 1）發(fā)酵生產(chǎn)形成的重要時(shí)期（抗生素、氨基酸等），生產(chǎn)上）發(fā)酵生產(chǎn)形成的重要時(shí)期（抗生素、氨基酸等），生產(chǎn)上應(yīng)盡量延長(zhǎng)此期，提高產(chǎn)量，措施如下：應(yīng)盡量延長(zhǎng)此期，提高產(chǎn)量，措施如下： 補(bǔ)充營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)（補(bǔ)料）補(bǔ)充營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)（補(bǔ)料） 調(diào)調(diào)pH pH 調(diào)整溫度調(diào)整溫度 2）穩(wěn)定期細(xì)胞數(shù)目及產(chǎn)物積累達(dá)到最高。）穩(wěn)定期細(xì)胞數(shù)目及產(chǎn)物積累達(dá)到最高。生長(zhǎng)產(chǎn)量常數(shù)（生長(zhǎng)產(chǎn)量常數(shù)（Y，或生長(zhǎng)得率，或生長(zhǎng)得率，growth yield）：）：概念：表示微生物對(duì)基質(zhì)利用效率的高低概念：表示微生物對(duì)基質(zhì)利用效率的高低 Y=菌體干重菌體干重/ 消耗營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)的濃度消耗營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)的濃度 根據(jù)產(chǎn)量常數(shù)可確定微生物對(duì)

36、營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)的需要量根據(jù)產(chǎn)量常數(shù)可確定微生物對(duì)營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)的需要量 如：，表示要得到如：，表示要得到5g5g菌體，需某營(yíng)養(yǎng)物（葡萄菌體，需某營(yíng)養(yǎng)物（葡萄 糖）糖）10g10g。Y=x x0C0 C=x x0C0衰亡期衰亡期(Decline(Decline或或Death phase)Death phase)：營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)耗盡和有毒代謝產(chǎn)物的大量積累，細(xì)菌死亡速率超過(guò)新生營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)耗盡和有毒代謝產(chǎn)物的大量積累，細(xì)菌死亡速率超過(guò)新生速率，整個(gè)群體呈現(xiàn)出負(fù)增長(zhǎng)。速率，整個(gè)群體呈現(xiàn)出負(fù)增長(zhǎng)。該時(shí)期死亡的細(xì)菌以對(duì)數(shù)方式增加，但在衰亡期的后期，由于部分該時(shí)期死亡的細(xì)菌以對(duì)數(shù)方式增加，但在衰亡期的后期，由于部分細(xì)菌產(chǎn)生抗性

37、也會(huì)使細(xì)菌死亡的速率降低，仍有部分活菌存在。細(xì)菌產(chǎn)生抗性也會(huì)使細(xì)菌死亡的速率降低，仍有部分活菌存在。細(xì)菌代謝活性降低，細(xì)菌衰老并出現(xiàn)自溶，產(chǎn)生或釋放出一些產(chǎn)物，細(xì)菌代謝活性降低，細(xì)菌衰老并出現(xiàn)自溶，產(chǎn)生或釋放出一些產(chǎn)物，如氨基酸、轉(zhuǎn)化酶、外肽酶或抗生素等。如氨基酸、轉(zhuǎn)化酶、外肽酶或抗生素等。細(xì)胞呈現(xiàn)多種形態(tài)，有時(shí)產(chǎn)生畸細(xì)胞呈現(xiàn)多種形態(tài)，有時(shí)產(chǎn)生畸形，細(xì)胞大小懸殊，有些革蘭氏染色反應(yīng)陽(yáng)性菌變成陰性反應(yīng)等。形，細(xì)胞大小懸殊，有些革蘭氏染色反應(yīng)陽(yáng)性菌變成陰性反應(yīng)等。不同的微生物或同一種微生物對(duì)不同物質(zhì)的利用能力是不同的。不同的微生物或同一種微生物對(duì)不同物質(zhì)的利用能力是不同的。有的物質(zhì)可直接被利用有的

38、物質(zhì)可直接被利用( (例如葡萄糖或例如葡萄糖或NHNH+4+4等等) )；有的需要經(jīng)過(guò)一；有的需要經(jīng)過(guò)一定的適應(yīng)期后才能獲得利用能力（例如乳糖或定的適應(yīng)期后才能獲得利用能力（例如乳糖或NONO3 3- -等）。前者通等）。前者通常稱(chēng)為速效碳源（或氮源），后者稱(chēng)為遲效碳源（或氮源）。當(dāng)常稱(chēng)為速效碳源（或氮源），后者稱(chēng)為遲效碳源（或氮源）。當(dāng)培養(yǎng)基中同時(shí)含有這兩類(lèi)碳源（或氮源）時(shí)，微生物在生長(zhǎng)過(guò)程培養(yǎng)基中同時(shí)含有這兩類(lèi)碳源（或氮源）時(shí)，微生物在生長(zhǎng)過(guò)程中會(huì)形成二次生長(zhǎng)現(xiàn)象。中會(huì)形成二次生長(zhǎng)現(xiàn)象。由于采用活菌計(jì)數(shù)比較麻煩，并要求嚴(yán)格進(jìn)行操作，否則不易得到準(zhǔn)確的結(jié)果，重復(fù)性也差，因此在實(shí)際工作中多采用

39、分光光度計(jì)測(cè)定OD值的方法繪制細(xì)菌的生長(zhǎng)曲線(xiàn)。微生物生長(zhǎng)動(dòng)力學(xué)微生物生長(zhǎng)動(dòng)力學(xué)( (補(bǔ)充）補(bǔ)充）研究微生物生長(zhǎng)與環(huán)境因素之間變化的規(guī)律。研究微生物生長(zhǎng)與環(huán)境因素之間變化的規(guī)律。微生物生長(zhǎng)速度微生物生長(zhǎng)速度底物的消耗速度底物的消耗速度產(chǎn)物的生成速度產(chǎn)物的生成速度 以比生長(zhǎng)速率以比生長(zhǎng)速率 對(duì)限制性營(yíng)養(yǎng)物的濃度對(duì)限制性營(yíng)養(yǎng)物的濃度SS作圖，作圖，往往符合往往符合MonodMonod公式：公式： = = maxmaxS/S/（KS + SKS + S） 核心核心式中max為最大比生長(zhǎng)速率；S是培養(yǎng)基中限制性營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)的濃度； KS為飽和常數(shù)KS為微生物以最大速度的一半的速度生長(zhǎng)時(shí)，所要求的營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)濃度

40、，即 = max/2時(shí)，KS = S。Monod公式只適用于單個(gè)限制性營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)的情況。常見(jiàn)的營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)的KS值很小，當(dāng) S10 KS時(shí)， 接近于 max ，比生長(zhǎng)速率不再明顯受營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)濃度變化的影響 lg 細(xì)胞數(shù)或產(chǎn)物細(xì)胞數(shù)或產(chǎn)物濃度濃度時(shí)間時(shí)間細(xì)胞細(xì)胞 產(chǎn)產(chǎn)物物I型型II型型微生物生長(zhǎng)與代謝產(chǎn)物形成的關(guān)系微生物生長(zhǎng)與代謝產(chǎn)物形成的關(guān)系微生物發(fā)酵形成產(chǎn)物的過(guò)程與微生物細(xì)胞生長(zhǎng)的過(guò)程并不總是一微生物發(fā)酵形成產(chǎn)物的過(guò)程與微生物細(xì)胞生長(zhǎng)的過(guò)程并不總是一致的。一般認(rèn)為：致的。一般認(rèn)為：初級(jí)代謝是給予生物能量和生成中間產(chǎn)物的過(guò)程，初級(jí)代謝產(chǎn)物初級(jí)代謝是給予生物能量和生成中間產(chǎn)物的過(guò)程，初級(jí)代謝產(chǎn)物的形成往

41、往與微生物細(xì)胞的形成過(guò)程同步，微生物生長(zhǎng)的穩(wěn)定期的形成往往與微生物細(xì)胞的形成過(guò)程同步，微生物生長(zhǎng)的穩(wěn)定期是這些產(chǎn)物的最佳收獲時(shí)機(jī)；是這些產(chǎn)物的最佳收獲時(shí)機(jī)；次級(jí)代謝產(chǎn)物與微生物的次級(jí)代謝產(chǎn)物與微生物的生存、生長(zhǎng)和繁殖無(wú)關(guān)。生存、生長(zhǎng)和繁殖無(wú)關(guān)。次級(jí)代謝產(chǎn)物的形成往往次級(jí)代謝產(chǎn)物的形成往往與微生物細(xì)胞的形成過(guò)程與微生物細(xì)胞的形成過(guò)程不同步。在分批培養(yǎng)中，不同步。在分批培養(yǎng)中，它們的形成高峰往往在微它們的形成高峰往往在微生物生長(zhǎng)穩(wěn)定期的后期或生物生長(zhǎng)穩(wěn)定期的后期或衰亡期。衰亡期。絲狀微生物的群體生長(zhǎng)絲狀微生物的群體生長(zhǎng)絲狀微生物的純培養(yǎng)采用孢絲狀微生物的純培養(yǎng)采用孢子接種，在液體培養(yǎng)基中震子接種，

42、在液體培養(yǎng)基中震蕩培養(yǎng)或深層通氣加攪拌培蕩培養(yǎng)或深層通氣加攪拌培養(yǎng)，菌絲體通過(guò)斷裂繁殖不養(yǎng)，菌絲體通過(guò)斷裂繁殖不形成產(chǎn)孢結(jié)構(gòu)?？梢杂镁z形成產(chǎn)孢結(jié)構(gòu)。可以用菌絲干重作為衡量生長(zhǎng)的指標(biāo)，干重作為衡量生長(zhǎng)的指標(biāo)，即以時(shí)間為橫坐標(biāo)，以菌絲即以時(shí)間為橫坐標(biāo)，以菌絲干重為縱坐標(biāo)，繪制生長(zhǎng)曲干重為縱坐標(biāo)，繪制生長(zhǎng)曲線(xiàn)。線(xiàn)?？煞譃槿齻€(gè)階段：可分為三個(gè)階段：1、生長(zhǎng)停滯期、生長(zhǎng)停滯期2、迅速生長(zhǎng)期、迅速生長(zhǎng)期3、衰退期、衰退期1、生長(zhǎng)停滯期、生長(zhǎng)停滯期: 造成生長(zhǎng)停滯的原因一是孢子萌發(fā)前真正的造成生長(zhǎng)停滯的原因一是孢子萌發(fā)前真正的停滯狀態(tài)，另一種是生長(zhǎng)已經(jīng)開(kāi)始，但還無(wú)法測(cè)定。停滯狀態(tài)，另一種是生長(zhǎng)已經(jīng)開(kāi)始，但

43、還無(wú)法測(cè)定。2、迅速生長(zhǎng)期、迅速生長(zhǎng)期:菌絲體干重迅速增加，其立方根與時(shí)間呈直菌絲體干重迅速增加，其立方根與時(shí)間呈直線(xiàn)關(guān)系，菌絲干重不以幾何級(jí)數(shù)增加，沒(méi)有對(duì)數(shù)生長(zhǎng)期。生線(xiàn)關(guān)系，菌絲干重不以幾何級(jí)數(shù)增加，沒(méi)有對(duì)數(shù)生長(zhǎng)期。生長(zhǎng)主要表現(xiàn)在菌絲尖端的伸長(zhǎng)和出現(xiàn)分支、斷裂等，此時(shí)期長(zhǎng)主要表現(xiàn)在菌絲尖端的伸長(zhǎng)和出現(xiàn)分支、斷裂等，此時(shí)期的菌體呼吸強(qiáng)度達(dá)到高峰，有的開(kāi)始積累代謝產(chǎn)物。的菌體呼吸強(qiáng)度達(dá)到高峰，有的開(kāi)始積累代謝產(chǎn)物。3、衰退期、衰退期:菌絲體干重下降，到一定時(shí)期不再變化。大多數(shù)菌絲體干重下降，到一定時(shí)期不再變化。大多數(shù)次級(jí)代謝產(chǎn)物在此期合成，大多數(shù)細(xì)胞都出現(xiàn)大的空泡。有次級(jí)代謝產(chǎn)物在此期合成，大多

44、數(shù)細(xì)胞都出現(xiàn)大的空泡。有些菌絲體還會(huì)發(fā)生自溶菌絲體，這與菌種和培養(yǎng)條件有關(guān)。些菌絲體還會(huì)發(fā)生自溶菌絲體，這與菌種和培養(yǎng)條件有關(guān)。絲狀微生物的群體生長(zhǎng)絲狀微生物的群體生長(zhǎng)5.3 5.3 同步培養(yǎng)同步培養(yǎng)同步培養(yǎng)同步培養(yǎng)(Synchronous culture)(Synchronous culture)：使群體中的細(xì)胞處于比較一致的，生長(zhǎng)發(fā)育均處于同一階使群體中的細(xì)胞處于比較一致的，生長(zhǎng)發(fā)育均處于同一階段上，即大多數(shù)細(xì)胞能同時(shí)進(jìn)行生長(zhǎng)或分裂的培養(yǎng)方法。段上，即大多數(shù)細(xì)胞能同時(shí)進(jìn)行生長(zhǎng)或分裂的培養(yǎng)方法。以同步培養(yǎng)方法使群體細(xì)胞能處于同一生長(zhǎng)階段，并同時(shí)以同步培養(yǎng)方法使群體細(xì)胞能處于同一生長(zhǎng)階段，并同

45、時(shí)進(jìn)行分裂的生長(zhǎng)。進(jìn)行分裂的生長(zhǎng)。同步生長(zhǎng)：同步生長(zhǎng)：通過(guò)同步培養(yǎng)方法獲得的細(xì)胞被稱(chēng)為同步細(xì)胞或同步培養(yǎng)物通過(guò)同步培養(yǎng)方法獲得的細(xì)胞被稱(chēng)為同步細(xì)胞或同步培養(yǎng)物同步培養(yǎng)物常被用來(lái)研究在單個(gè)細(xì)胞上難以研究的生理與遺傳特性和作為工業(yè)發(fā)酵的種子，它是一種理想的材料。機(jī)械方法離心方法過(guò)濾分離法硝酸纖維素濾膜法環(huán)境條件控制技術(shù)溫度培養(yǎng)基成份控制其他（如光照和黑暗交替培養(yǎng)）第二節(jié) 細(xì)菌的群體生長(zhǎng)繁殖硝酸纖維素濾膜法是最經(jīng)典的獲得同步生長(zhǎng)的方法硝酸纖維素濾膜法是最經(jīng)典的獲得同步生長(zhǎng)的方法由于細(xì)胞的個(gè)體差異，同步生長(zhǎng)往往只能維持由于細(xì)胞的個(gè)體差異，同步生長(zhǎng)往往只能維持2-32-3個(gè)世代，個(gè)世代，隨后又逐漸轉(zhuǎn)變?yōu)?/p>

46、隨機(jī)生長(zhǎng)。隨后又逐漸轉(zhuǎn)變?yōu)殡S機(jī)生長(zhǎng)。5.4 5.4 連續(xù)培養(yǎng)連續(xù)培養(yǎng)將微生物置于一定容積的培養(yǎng)基中，經(jīng)過(guò)培養(yǎng)生長(zhǎng)，最后一次收獲。將微生物置于一定容積的培養(yǎng)基中，經(jīng)過(guò)培養(yǎng)生長(zhǎng)，最后一次收獲。分批培養(yǎng)（分批培養(yǎng)（batch culturebatch culture）oror封閉培養(yǎng)（封閉培養(yǎng)（closed cultureclosed culture）培養(yǎng)基一次加入，不予補(bǔ)充，不再更換。培養(yǎng)基一次加入，不予補(bǔ)充，不再更換。連續(xù)培養(yǎng)連續(xù)培養(yǎng)(Continous culture (Continous culture ）在微生物的整個(gè)培養(yǎng)期間，通過(guò)一定的方式使微生物能以恒定在微生物的整個(gè)培養(yǎng)期間，通過(guò)一定

47、的方式使微生物能以恒定的比生長(zhǎng)速率生長(zhǎng)并能持續(xù)生長(zhǎng)下去的一種培養(yǎng)方法。的比生長(zhǎng)速率生長(zhǎng)并能持續(xù)生長(zhǎng)下去的一種培養(yǎng)方法。培養(yǎng)過(guò)程中不斷的補(bǔ)充營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)和以同樣的速率移出培養(yǎng)物是培養(yǎng)過(guò)程中不斷的補(bǔ)充營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)和以同樣的速率移出培養(yǎng)物是實(shí)現(xiàn)微生物連續(xù)培養(yǎng)的基本原則。實(shí)現(xiàn)微生物連續(xù)培養(yǎng)的基本原則?？刂七B續(xù)培養(yǎng)的方法控制連續(xù)培養(yǎng)的方法恒濁連續(xù)培養(yǎng)恒濁連續(xù)培養(yǎng)不斷調(diào)節(jié)流速而使細(xì)菌培養(yǎng)液濁度保持恒定不斷調(diào)節(jié)流速而使細(xì)菌培養(yǎng)液濁度保持恒定恒化連續(xù)培養(yǎng)恒化連續(xù)培養(yǎng)保持恒定的流速保持恒定的流速連續(xù)培養(yǎng)連續(xù)培養(yǎng)理論基礎(chǔ)：由于對(duì)典型生長(zhǎng)曲線(xiàn)中穩(wěn)定理論基礎(chǔ)：由于對(duì)典型生長(zhǎng)曲線(xiàn)中穩(wěn)定期到來(lái)原因的認(rèn)識(shí)，采取相應(yīng)有效措施推遲其來(lái)期到來(lái)原因的認(rèn)識(shí)，采取相應(yīng)有效措施推遲其來(lái)臨，從而發(fā)展出現(xiàn)在的連續(xù)培養(yǎng)技術(shù)。臨，從而發(fā)展出現(xiàn)在的連續(xù)培養(yǎng)技術(shù)。原理：當(dāng)微生物在單批培養(yǎng)方式下