微生物生長曲線的應用實踐

作物生產(chǎn)技術專業(yè)/教學資源庫微生物生長曲線的應用實踐三、同步生長（Synchronousgrowth）同步培養(yǎng):使群體中的所有個體細胞處于同樣細胞生長和分裂周期中（即大多數(shù)細胞能同時進行生長或分裂）的培養(yǎng)方法。通過同步培養(yǎng)方法獲得的細胞被稱為同步細胞或同步培養(yǎng)物。問題：如何研究在單個細胞的生理與遺傳特性。通過同步培養(yǎng)方法的處理，非同步群體細胞處于同一生長階段，并能同時進行分裂的生長狀態(tài)，稱為同步生長。同步生長往往只能維持2-3個世代，隨后又逐漸轉變?yōu)殡S機生長。1.機械篩選法硝酸纖維素濾膜法（膜洗脫法，右圖a）同步培養(yǎng)的方法有兩類：離心法,右圖b過濾法機械法優(yōu)點：不影響菌體的代謝與活性，細胞保持自然狀態(tài)。2.環(huán)境條件控制法環(huán)境環(huán)境控制法的缺點：細胞活性受到不同程度的影響。溫度培養(yǎng)基成份其他光合細菌：光照和黑暗交替培養(yǎng)；芽孢菌：形成芽孢后加熱處理四、連續(xù)培養(yǎng)(Continousculture）分批培養(yǎng)（batchculture）封閉培養(yǎng)（closedculture）培養(yǎng)基一次加入，不予補充，不再更換連續(xù)培養(yǎng)(Continousculture）在微生物的整個培養(yǎng)期間，通過一定的方式使微生物生長處于平衡生長狀態(tài)，能以恒定的生長速率生長的一種培養(yǎng)方法。若在一個開放的系統(tǒng)中(恒定容積的流動系統(tǒng))培養(yǎng)微生物，培養(yǎng)過程中不斷補充營養(yǎng)物質(zhì)和以同樣的速率移出培養(yǎng)物，是實現(xiàn)微生物連續(xù)培養(yǎng)的基本原則。培養(yǎng)系統(tǒng)中的細胞數(shù)量和營養(yǎng)狀態(tài)恒定，即處于穩(wěn)態(tài)。單細胞微生物的生長符合典型的生長曲線最簡單的連續(xù)培養(yǎng)裝置包括：培養(yǎng)室、無菌培養(yǎng)基儲存器和調(diào)節(jié)流速的控制系統(tǒng)。連續(xù)培養(yǎng)的主要參數(shù)稀釋率D（h-1）：即培養(yǎng)基每小時流過培養(yǎng)容器的體積數(shù)。D==培養(yǎng)基的流動速率培養(yǎng)室的容積FV無菌培養(yǎng)基儲存器培養(yǎng)室調(diào)節(jié)流速的控制閥1.連續(xù)培養(yǎng)的類型根據(jù)控制培養(yǎng)基流入培養(yǎng)容器方式的不同可分兩種類型：恒濁器連續(xù)培養(yǎng)和恒化器連續(xù)培養(yǎng)。A.恒濁培養(yǎng)系統(tǒng)B.恒化培養(yǎng)系統(tǒng)1.盛無菌培養(yǎng)基的容器2.控制流速閥3.培養(yǎng)室4.排出管5.光源6.光電池7.排出物恒濁器：根據(jù)培養(yǎng)室內(nèi)微生物的生長密度，借光電控制系統(tǒng)來控制培養(yǎng)基的流速，以取得菌體密度高、生長速率恒定的微生物細胞的連續(xù)培養(yǎng)器。恒化器：培養(yǎng)基流速恒定，通過控制培養(yǎng)基中某一生長限制性底物的濃度來調(diào)節(jié)微生物的生長速率,使微生物維持恒定生長速率的連續(xù)培養(yǎng)裝置。兩種連續(xù)培養(yǎng)系統(tǒng)的比較裝置控制對象培養(yǎng)基培養(yǎng)基流速生長速率產(chǎn)物應用恒濁器菌體密度無限制生長因子不恒定最高菌體或與菌體相平行的代謝產(chǎn)物生產(chǎn)恒化器培養(yǎng)基流速有限制生長因子恒定低于最高速率不同生長速率的菌體實驗室科研恒化器中的菌體濃度不由稀釋率決定，而由生長限制性底物濃度決定。通過控制流速可得到生長速率不同但密度基本恒定的培養(yǎng)物，微生物始終在低于其最高生長速率下進行生長繁殖。遺傳學：突變株分離；生理學：不同條件下的代謝變化；生態(tài)學：模擬自然營養(yǎng)條件建立實驗模型如果根據(jù)連續(xù)培養(yǎng)器串聯(lián)的數(shù)目分，也可分為兩種類型：單級連續(xù)培養(yǎng)多級連續(xù)培養(yǎng)適用于：代謝產(chǎn)物的產(chǎn)生速率與菌體生長速率相平行的培養(yǎng)微生物代謝產(chǎn)物與菌體生長不平行，例如丙酮、丁醇或某些次級代謝產(chǎn)物（抗生素、維生素等）的生產(chǎn)，應采取多級連續(xù)培養(yǎng)法，第一級發(fā)酵罐中以培養(yǎng)菌體為主，后幾級則以產(chǎn)生大量代謝產(chǎn)物為主。連續(xù)培養(yǎng)應用與生產(chǎn)就稱為連續(xù)發(fā)酵。連續(xù)發(fā)酵的優(yōu)點：

高效：簡化操作單元，縮短生產(chǎn)周期，提高設備利用率；便于自動控制；降低動力消耗及體力勞動強度；產(chǎn)品質(zhì)量較穩(wěn)定。雜菌污染機會增多；