根据微生物的生长速率常数

（二）指数期（exponentialphase） 又称对数期（logarithmicphase），是指在生长曲
线中，紧接着延滞期的一个细胞以几何级数速度 分裂的一段时期。
指数期的特点


生长速率常数R最大 细胞进行平衡生长 酶系活跃，代谢旺盛 影响指数期微生物代时长短的因素



菌种 营养成分 营养物的浓度 培养温度
(二)消毒(disinfection) 消毒是一种采用较温和的理化因素，仅杀死物体表面或 内部一部分对人体有害的病原菌，而对被消毒的物体基 本无害的措施。

产生原因：
营养物尤其是生长限制因子的耗尽 营养物的比例失调，如碳氮比不合适 有害代谢废物的积累（酸、醇、毒素等） 物化条件（pH、氧化还原势等）不合适
生长产量常数 Y（或称生长得率，growth yield）
Y =
x - x0 C0 - C
=
x - x0 C0
x为稳定期时的细胞干重（g／ml培养液），x0为刚接种时的细胞干 重，C0为限制性营养物的最初浓度（g／ml），C为稳定期时限制 性营养物的浓度（由于计算Y时必须用一限制性营养物，所以C应 等于0）

生长速度常数（R）
n R= t2 – t1 = t2 – t1 3.322 ( lg x2 - lg x1 )
代时(G)
1
t2 – t1
G=
R
=
3.322(lg x2 - lg x1)
一些细菌的代时
菌名 E. coli（大肠杆菌） E. coli Enterobacter aerogenes（产气肠细菌） E. aerogenes B. Cereus（蜡状芽孢杆菌） B. thermophilus（嗜热芽孢杆菌） Lactobacillus acidophilus（嗜酸乳杆菌） Streptococcus lactis（乳酸链球菌） S. lactis Salmonella typhi（伤寒沙门氏菌） Azotobacter chroococcum（褐球固氮菌） Mycobacterium tuberculosis（结核分枝杆菌） Nitrobacter agilis（活跃硝化杆菌） 培养基 培养温度 肉汤 37℃ 牛奶 37 肉汤或牛奶 37 组合 37 肉汤 30 肉汤 55 牛奶 37 牛奶 37 乳糖肉汤 37 肉汤 37 葡萄糖 25 组合 37 组合 27 代时 17min 12.5 16~18 29~44 18 18.3 66~87 26 48 23.5 344~46 792~93 1200
★
第四节
有害微生物的控制
第五章
微生物的生长及其控制
微生物个体生长： 一个微生物细胞在合适的外界环境条件下，不断地吸收营 养物质，并按其自身的代谢方式进行新陈代谢。如果同化 作用的速度超过了异化作用，则其原生质的总量（重量、
体积、大小）就不断增加，为微生物个体生长。
★
微生物繁殖：
是微生物生长到一定阶段，由于细胞结构的复制

好氧与耐氧菌驱除02.-机制： 过氧化物酶
SOD 一切好氧生物 H2O2+ 02 好氧及耐氧菌
NADH2
H2O+1/202
2 02.-+2H +
过氧化物酶 （耐氧菌）
NAD
2H2O
三
pH值
根据微生物生长的最适pH值，将微生物分为：
嗜碱微生物：硝化细菌、多数放线菌 耐碱微生物：许多链霉菌 中性微生物：绝大多数细菌，一部分真菌 耐酸微生物：乳酸杆菌、醋酸杆菌 嗜酸微生物：硫杆菌属
第一节
测定生长繁殖的方法
一、测生长量
测体积
直接法
称干重 测生长量 比浊法 间接法 测含碳量 生理指标法 测含氮量 其它（P 、 DNA、RNA）
二、计繁殖数
比例计数法
直接法
血球计数法 计繁殖数 平板菌落计数法 间接法
厌氧菌落计数法
计数板：是一块特制的载玻片，其上有计数室，面积为 1mm2,高0.1mm。在1mm2面积内→25个中格（16中格） 每个中格→16小格（25小格），计数室是由400小格构成。 将稀释的样品滴在计数板上，盖上盖玻片，在显微镜下计 算4-5中格的细菌数，求出每个中格细菌平均数。
一般80-950C，极端为105-1500C
二 氧气
根据微生物生长与氧气的关系，可将微生物分为以下几种
★

氧气影响微生物生长的机制
厌氧菌氧毒害的机制：
由于厌氧菌细胞内缺乏SOD，无法消除02.- ，后者反应力很强， 性质极不稳定，在细胞内可破坏各种重要的生物大分子和膜，也 可形成其他活性氧化物，对生物非常有害
上（内），待培养后，每一活细胞就形成一个单菌
落。即菌落形成单位。
菌样含菌数
=
菌落形成单位数 × 稀释度
第二节
微生物的生长规律
一、微生物 的个体生长和同步生长
★
同步生长：
使用同步培养技术，即设法使群体中的所有细胞尽可能都 处于同样细胞生长和分裂周期中，然后分析此群体的各种 生物化学特征，从而了解单个细胞所发生的变化。这种通 过同步培养而使细胞群体处于分裂步调一致的状态，就称 同步生长。
第五节 有害微生物的控制 一、几个基本概念
(一)灭菌(sterilization)
采用强烈的理化因素使任何物体内外部的一切微生物永远
丧失其生长繁殖能力的措施，称为灭菌，灭菌实质上可分 杀菌(bacteriocidation)和溶菌(bacterioly-sis)两种，前者指 菌体虽死，但形体尚存，后者则指菌体杀死后，其细胞发 生溶化、消失的现象。
大量菌体 生产 或与菌体 为主 形成相平 行的产物
恒定
低于最 不同生长 实验 高 速率的菌 室为 体 主

按照培养器的级数，可把连续培养器分成 单级连续培养器 多级连续培养器
连续发酵 连续培养如用于生产实践上，就称为连续
温度 氧气 辐射
物理因素
干燥 渗透压 超声波与微波
与重建并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。
★ 微生物群体生长：
微生物个体生长达到一定程度后就会引起个体数目的增加， 这时，原有的个体已经发展成一个群体。随着群体中各个 个体的进一步生长，就引起了这一群体的生长。
个体生长 → 个体繁殖 → 群体生长
群体生长 ＝ 个体生长 ＋ 个体繁殖
第五章
微生物的生长繁殖及其控制
第五章
微生物的生长繁殖及其控制
重点：细菌生长曲线的定义、各时期的特点。
控制微生物 生长繁殖的条件及原理。
第一节 测定生长繁殖的方法
一、测定生长量
二、计繁殖数
第二节 微生物的生长规律
一、微生物的个体生长和同步生长 ★二、单细胞微生物的典型生长曲线 三、微生物的连续培养 第三节 影响微生物生长的主要因素
在低于其最高生长速率条件下进行生长繁殖的一种连续培
养装置。
恒浊连续培养
用于菌 体以及 与菌体 生长平 行的代 谢产物 生产的 发酵工 业
恒 化 连 续 培 养
恒浊器与恒化器的比较
装置 控制对象 培养 基 培养基 生长速 流速 率 不恒定 最高 产物 应用 范围
恒浊器 菌体密度 无限 （内控制） 制生 长因 子 恒化器 培养基流 有限 速（外控 制生 制） 长因 子
（三）稳定期（stationary phase）
又称恒定期或最高生长期。其特点是生
长速率常数R等于0，即处于新繁殖的细胞数 与衰亡的细胞数相等，或正生长与负生长相 等的动态平衡之中。
稳定期

特点：
1 2 3 4 生长速率常数R等于0 菌体产量达到了最高值 合成次生代谢产物 细胞内出现储藏物质，芽孢菌内开始产生芽孢
连续培养器的类型很多 按控制方式 （1）恒浊器（turbidostat） 根据培养器内微生物的生长密度，并借光电控制系统来控 制培养液流速，以取得菌体密度高、生长速度恒定的微生 物细胞的连续培养器。 （2）恒化器（chemostat或bactogen） 与恒浊器相反，恒
化器是一种设法使培养液流速保持不变，并使微生物始终
（四）衰亡期（decline phase或death phase）

特点：
1 R为负值
2 细胞的形态发生变化，出现不规则的衰退形 3 释放次生代谢产物，芽孢等 4 菌体开始自溶

产生原因：
生长条件的进一步恶化，使细胞内的分解代谢 大大超过合成代谢，继而导致菌体的死亡
三、微生物的连续培养


单批培养或密闭培养 连续培养或开发培养 当微生物以单批培养的方式培养到指数期的后期时，一 方面以一定速度连续流进新鲜培养基，并立即搅拌均匀， 另一方面，利用溢流的方式，以同样的流速不断流出培 养物。这样，培养物就达到动态平衡，其中的微生物可 长期保持在指数期的平衡生长状态和稳定的生长速率 上 ,于是形成了连续生长。
酸、碱与pH 表面消毒剂
重金属及其化合物 有机化合物（酚类、醇类、醛类） 卤族元素及其化合物 表面活性剂（新洁尔灭、杜灭芬）
染料 抗代谢药物：磺胺类等 抗生素 中草药有效成分
化学因素
化学治疗剂
一
温度
不同的微生物生长的温度范围不同，根据生长与温度的 关系，微生物的生长有三个温度基点，即最适、最高、 最低生长温度，根据微生物的最适生长温度的不同， 可将微生物分为：低温微生物、中温微生物和高温微 生物，它们的生长温度如下表
细菌研究中常用的三个参数

繁殖代数（n）
指数生长方式： 1 2 4 8… …2n
设接种时细胞数为x1, 时间为t1, 到时间t2后，繁殖n代， 细胞数为x2，它们之间的相互关系为：
x2 = x1*2n 以对数表示：lg x2 = lgx1 + nlg2 lgx2 - lgx1 ∴n= = 3.322(lg x2 - lg x1 ) lg2
离 心 法
硝 酸 纤 维 素 滤 膜 法
二、单细胞微生物典型生长曲线
㏒ 细 胞 数
延滞期
指数期
稳定期
衰亡期
单细胞微生物的典型生长曲线
根据微生物的生长速率常数（即每小时的分裂次数R的
不同）一般可把典型生长曲线粗分为延滞期、指数期、稳
定期和衰亡期等四个时期。
（一）延滞期（lagphase） 指少量微生物接种到新培养液中后，在开始培养的一 段时间内细胞数目不增加的时期。
发酵工业上尽量延长该期，以达到较高的菌体密度 食品工业上尽量使有害微生物不能进入此期
一些细菌的代时
菌名 E. coli（大肠杆菌） E. coli Enterobacter aerogenes（产气肠细菌） E. aerogenes B. Cereus（蜡状芽孢杆菌） B. thermophilus（嗜热芽孢杆菌） Lactobacillus acidophilus（嗜酸乳杆菌） Streptococcus lactis（乳酸链球菌） S. lactis Salmonella typhi（伤寒沙门氏菌） Azotobacter chroococcum（褐球固氮菌） Mycobacterium tuberculosis（结核分枝杆菌） Nitrobacter agilis（活跃硝化杆菌） 培养基 培养温度 肉汤 37℃ 牛奶 37 肉汤或牛奶 37 组合 37 肉汤 30 肉汤 55 牛奶 37 牛奶 37 乳糖肉汤 37 肉汤 37 葡萄糖 25 组合 37 组合 27 代时 17min 12.5 16~18 29~44 18 18.3 66~87 26 48 23.5 344~46 792~932 1200
1ml原液所含细菌数 =每中格平均细菌数× ２５× 10000×稀释的倍数 （计数室的体积为0.1mm3, 1ml=1cm3=1000mm3)
★ 菌落形成单位（colony forming unit, cfu)
平板菌落计数法是一种最常用的活菌计数法。其主 要操作是把稀释后的一定量菌样通过浇注或涂布的 方法，让其内的微生物单细胞一一分散在琼脂平板
不同的微生物最适生长的pH值不同，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
各类微生物生长的最适pH值： 细菌为6.5-7.5 ，放线菌为7.5-8.0，霉菌和酵母菌为 4-6
延滞期的特点


生长速率常数为零 细胞体积急剧增大 细胞内的RNA尤其是rRNA含量增高，细胞 呈嗜碱性 合成代谢活跃，易产生诱导酶 对外界不良环境条件敏感
影响延滞期长短的因素

接种龄 接种量 培养基成分
发酵工业上需尽量缩短该期，以降低生产 成本 在食品工业上，尽量在此期进行消毒或灭 菌