微生物菌种生长条
菌种鉴定标准
菌种鉴定标准菌种鉴定标准是微生物学领域中常用的一种方法，用于确定不同菌种的身份和分类。
通过菌种鉴定标准，微生物学家可以准确地鉴定出某一菌株的分类属于何种微生物，从而能够更好地研究和了解其特性、功能及潜在应用。
菌种鉴定标准根据微生物的形态特征、生长条件、生理指标等一系列特征进行鉴定。
下面将介绍一些常见的菌种鉴定标准及其应用。
1. 形态特征鉴定微生物的形态特征是菌种鉴定的基础。
通过观察微生物在琼脂平板上的菌落特征，如菌落形状、颜色、边缘、透明度等，可以初步判断其属于何种菌属。
此外，菌种的细胞形态、大小、胞壁结构等也是鉴定的重要指标。
形态特征鉴定常用于微生物的初步分类。
2. 生长条件鉴定不同菌种对于生长条件的要求有所差异，通过菌种在不同培养基、温度、pH 等条件下的生长情况可以进一步鉴定其属于何种微生物。
例如，某些菌种只能在特定培养基上生长，或者对于温度和pH的要求非常苛刻。
生长条件鉴定可以提供更加精确的菌种分类信息。
3. 生理特征鉴定菌种的生理特征对于其分类和应用非常重要。
比如，革兰氏染色是一种用于鉴定细菌特征的常用方法，通过细菌的颜色反应来判断其是否属于革兰氏阳性菌还是革兰氏阴性菌。
此外，菌种的代谢途径、产生的酶、耐受性等生理特征也可以被用于鉴定分类。
4. 分子生物学方法鉴定分子生物学技术的发展为菌种鉴定提供了更加准确和快速的手段。
比如，通过对微生物的基因组序列进行分析，可以获得丰富的分类信息。
例如，16S rRNA序列是常用的用于鉴定细菌分类的分子标记，通过分析这一序列的差异，可以准确地鉴定出菌株的分类。
此外，还有一些其他分子方法如PCR、引物序列分析等，也可以用于菌种的鉴定。
菌种鉴定标准的应用菌种鉴定标准的应用非常广泛，下面将介绍一些常见的应用领域。
1. 食品安全菌种鉴定在食品安全领域起着重要的作用。
通过鉴定食品中的微生物污染菌种，可以及时采取相应措施，保障食品的安全性和卫生质量。
菌种鉴定可以帮助判断食品中是否存在病原菌，比如沙门氏菌、大肠杆菌等，以及判断食品是否变质。
食品微生物学 第三章微生物的生理 第二节微生物的生长
微生物的生理
（1）微生物的生长曲线 将少量单细胞微生物纯菌种接 种到新鲜的液体培养基中，在最适条件下培养，在培养过程 中定时测定细胞数量，以细胞数的对数为纵坐标，时间为横 坐标，可以画出一条有规律的曲线，这就是微生物的生长曲 线（growth curve）。生长曲线严格说应称为繁殖曲线，因 为单细胞微生物，如细菌等都以细菌数增加作为生长指标。 这条曲线代表了细菌在新的适宜环境中生长繁殖至衰老死亡 的动态变化。根据细菌生长繁殖速度的不同可将其分为四个 时期（见图3-1）。
微生物的生理
第三章
微生物的生理
3.1 微生物的营养 3.2 微生物的生长 3.3 微生物生长的控制 3.4 微生物的代谢
微生物的生理
3.2 微生物的生长
3.2.1 微生物生长与繁殖
微生物在适宜的条件下，不断从周围环境中吸收营养物 质，并转化为细胞物质的组分和结构。同化作用的速度超过 了异化作用，使个体细胞质量和体积增加，称为生长。单细 胞微生物，如细菌个体细胞增大是有限的，体积增大到一定 程度就会分裂，分裂成两个大小相似的子细胞，子细胞又重 复上述过程，使细胞数目增加，称为繁殖。单细胞微生物的 生长实际是以群体细胞数目的增加为标志的。霉菌和放线菌 等丝状微生物的生长主要表现为菌丝的伸长和分枝，其细胞 数目的增加并不伴随着个体数目的增多而增加。
微生物的生理
（4）比浊法 在细菌培养生长过程中，由于细胞数量的 增加，会引起培养物混浊度的增高，使光线透过量降低。在 一定浓度范围内，悬液中细胞的数量与透光量成反比，与光 密度成正比。比浊管是用不同浓度的BaCl2与稀H2SO4配制成 的10支试管，其中形成的BaSO4有10个梯度，分别代表10个 相对的细菌浓度（预先用相应的细菌测定）。某一未知浓度 的菌液只要在透射光下用肉眼与某一比浊管进行比较，如果 两者透光度相当，即可目测出该菌液的大致浓度。 如果要 作精确测定，则可用分光光度计进行。在可见光的450～ 650nm波段内均可测定。
4.3 微生物典型生长曲线
《微生物学》微生物典型生长曲线典型生长曲线:生长曲线的制作生长曲线的制作：接种适温培养定时取样测定生长量将少量单细胞的纯培养，接种到一恒定容积的新鲜液体培养基中，在适宜条件下培养，每隔一定时间取样，测菌细胞数目。
以培养时间为横坐标，以细菌增长数目的对数为纵坐标，绘制所得的曲线。
典型生长曲线:时期的划分：按照生长速率常数（growth race constant）不同典型生长曲线:1.延滞期、缓慢期其它名称：停滞期、调整期、适应期。
1.现象：活菌数没增加，曲线平行于横轴。
2.特点：生长速率常数= 0细胞形态变大或增长；细胞内RNA特别是rRNA含量增高，原生质嗜碱性增强；合成代谢活跃（核糖体、酶类、ATP合成加快），易产生诱导酶；对外界不良条件敏感，（如氯化钠浓度、温度、抗生素等化学药物）。
3.原因：适应新的环境条件，合成新的酶，积累必要的中间产物。
典型生长曲线:★影响延迟期长短的因素◆菌种：繁殖速度较快的菌种的延迟期一般较短；◆接种物菌龄：用对数生长期的菌种接种时，其延迟期较短，甚至检查不到延迟期；◆接种量：一般来说，接种量增大可缩短甚至消除延迟期（发酵工业上一般采用1/10的接种量）；◆培养基成分：◇在营养成分丰富的天然培养基上生长的延滞期比在合成培养基上生长时短；◇接种后培养基成分有较大变化时，会使延滞期加长，所以发酵工业上尽量使发酵培养基的成分与种子培养基接近。
典型生长曲线:★认识延迟期的特点及形成原因对实践的指导意义◆在发酵工业上需设法尽量缩短延迟期采取的缩短lag phase的措施有：①增加接种量；（群体优势----适应性增强）②采用对数生长期的健壮菌种；③调整培养基的成分，在种子基中加入发酵培养基的某些成分。
④选用繁殖快的菌种◆在食品工业上，尽量在此期进行消毒或灭菌典型生长曲线:2、对数期其他名称：指数期现象：细胞数目以几何级数增加，其对数与时间呈直线关系；特点：生长速率常数最大，即代时最短。
掌握微生物生长曲线的实践意义
掌握微生物生长曲线的实践意义一、微生物生长曲线的概念微生物生长曲线是指微生物在培养基中生长过程中的生长规律所形成的曲线。
它通常可分为四个阶段：潜育期、指数增长期、稳定期和衰老期。
通过监测微生物生长曲线，可以了解微生物的生长规律和特点，为微生物的培养、鉴定和应用提供重要的参考。
二、实践意义1. 制定合理的发酵生产方案通过掌握微生物生长曲线，可以了解微生物在不同生长阶段的生长速率和代谢特点，为发酵生产的工艺优化提供科学依据。
通过合理调控培养条件和生长环境，可以有效地控制微生物的生长状态，提高产物的产率和品质。
2. 预测微生物的生长趋势在实际的微生物培养和应用过程中，了解微生物生长曲线的特点可以帮助我们及时发现微生物的生长趋势，并进行预测和分析。
这对于控制微生物污染、预防微生物疾病和预测微生物的生长稳定期都具有重要意义。
3. 优化微生物鉴定和筛选通过对微生物生长曲线的观察，可以快速鉴定和筛选出具有快速生长和代谢特点的微生物菌种，为微生物资源的有效利用和开发提供重要参考。
4. 分析微生物对环境的响应在环境微生物学和微生物生态学领域，掌握微生物生长曲线可以帮助我们分析微生物对环境变化的响应，了解微生物对外界环境的适应能力和生存机制。
这对于环境修复和资源利用有着重要的意义。
5. 指导微生物药物和生物肥料的研发在微生物制剂的研发过程中，了解微生物的生长规律和特点可以帮助我们寻找适合的菌株和优化培养条件，提高产品的质量和稳定性。
通过掌握微生物生长曲线，还可以对微生物的生长状态和代谢产物进行监测和分析，为微生物药物和生物肥料的研发提供指导。
三、结语掌握微生物生长曲线的实践意义十分重大，它不仅可以为微生物的培养、鉴定、生产和应用提供科学依据，还可以在微生物学、环境学、医学和工程领域发挥重要作用。
加强对微生物生长曲线的理论研究和实践应用，不仅有助于深化对微生物生长规律的认识，更能为相关领域的发展和进步做出重要贡献。
四、微生物生长曲线的监测方法和技术为了更准确地掌握微生物生长曲线的实践意义，科学家们开发了许多监测微生物生长曲线的方法和技术。
第六章 微生物的生长 一、名词解释 01. 细菌生长曲线(growth curve
第六章微生物的生长一、名词解释01.细菌生长曲线（growth curve）：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，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。
02.菌落形成单位（colony forming unit, cfu）：通过浇注或涂布等方法使菌样的微生物单细胞分散在平板上（内），待培养后，每一个活细胞就形成一个单菌落，即为菌落形成单位。
03.比生长速率（specific growth rate）：单位数量的细菌或物质在单位时间（h）内的增加量。
04.同步培养（synchronous culture）：是一种培养方法，它能使群体中的所有细胞变成处于同时进行生长和分裂的群体细胞。
05.连续培养（continuous culture）：是在微生物的整个培养时间内，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下去的一种培养方式。
06.连续发酵（continuous fermentation）：连续培养如果应用于生产实践上，就称为连续发酵。
07.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，此称为分批培养。
08.二元培养：是纯培养的一种特殊形式。
根据寄生微生物的生活特点，必须将寄生微生物和寄主微生物培养在一起，同时排除其它杂菌。
例如培养苏云金杆菌及其噬菌体，需先在平板培养基上培养细菌，然后在菌苔上接种其噬菌体，经培养后，出现噬菌体感染的透明空斑，这种培养方法称为二元培养。
09.高密度培养（high cell-density culture, HCDC）：有时也称高密度发酵，一般指微生物在液体培养中细胞群体密度超过了常规培养10倍以上时的生长状态或培养技术。
10.致死时间（thermal death time, TDT）：是指在特定的条件和特定的温度下（如60℃），杀死某微生物水悬乳液群体所需要的最短时间。
微生物的生长规律
Lactobacillus acidophilus
Milk
Rhizobium japonicum
Mannitol-salts-yeast extract
Mycobacterium tuberculosis
Synthetic
Treponema pallidum
Rabbit testes
Generation Time (minutes)
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
由于微生物细胞极其微小，研究其个体生长存在着技 术上的困难。 •同步生长的概念：一个细胞群体中各个细胞都在同一 时间进行分裂的状态，称为同步生长（synchronous growth） ，进行同步分裂的细胞称为同步细胞。 •同步细胞群体在任何一时刻都处在细胞周期的同一相， 彼此间形态、生化特征都很一致，因而是细胞学、生 理学和生物化学等研究的良好材料
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 肉汤 牛奶 肉汤或牛奶 组合 肉汤 肉汤 牛奶 牛奶 乳糖肉汤 肉汤 葡萄糖 组合
2.无分支单细胞微生物的群体生长 曲线
☆以细菌为例介绍无分支单细胞微生物群体生长规律， 其结论也基本适用于酵母菌。
☆生长曲线代表了细菌在新的环境中从开始生长、分裂 直至死亡的整个动态变化过程。
☆每种细菌都有各自的典型生长曲线，但它们的生长过 程却有着共同的规律性。一般可以将生长曲线划分为四 个时期。
★影响延迟期长短的因 素
微生物的生长条件
微生物的生长条件微生物的生长条件是指微生物在生长和繁殖过程中所需要的一系列环境条件。
微生物是生物界中最为简单和普遍的生物，它们的生长条件和环境需要有一定的规定性和特殊性，下面我们来分步骤阐述微生物的生长条件。
第一步，温度条件。
不同的微生物对温度的适应能力不同，它们对温度的适应范围也不同。
这是因为微生物体内的代谢、膜及酶活性、基因自复制等一系列生化反应都与温度条件密切相关。
比如，泛酸菌属生长的最低温度为0°C，最高为60°C，而肠杆菌属的适宜生长范围则为20-40°C。
第二步，pH值条件。
微生物对酸碱度的敏感性也是因菌种或细胞类型而异的。
一些细菌如波氏菌、乳酸菌等在较酸或较碱的环境下生长较快，但对于其他的微生物如大肠杆菌、链球菌等，较小的pH值则会对它们产生不良影响。
这是由于酸碱度对细胞膜的稳定性、代谢与生长的关系。
通常细菌的适宜生长pH值为6.5-7.5。
第三步，氧气条件。
一些微生物如厌氧菌、放线菌等在没有氧气的情况下生长迅速，而其他的微生物则需要氧气来进行新陈代谢以下调细胞的呼吸功能。
细菌的生长依赖于它们在气体环境下的酶反应，反应选择性影响了细胞质量和生长速率。
此外，一些微生物可以根据其需要和环境条件适时地调节自身对氧气的感知和利用能力，进而适应不同的生长条件。
第四步，营养物质条件。
微生物对不同的能量、碳源、氮源、微量元素等营养物质的需求也有所不同。
比如，乙酰乳酸杆菌需要糖类、氮源、有机酸等物质以维持其生长代谢。
此外，还有一些微生物可以利用其他微生物产生的有机物或利用自身氮固氮或光合制造有机物质，以满足其代谢和生长的需要。
以上四个方面是微生物生长条件的主要因素，当微生物处于合适的环境下，其生长和繁殖速度都会大大提高。
当然，不同类型的微生物在不同的环境下都有其生长和繁殖的特殊条件，因此在实际运用中我们还需要根据不同菌种的需求，制定相应的培养、筛选条件以及鉴定技术。
微生物的生长
室温
体温
10—20
10—20
25—30
37—40
40—45
40—45
专性
25—45
50—55
70—90
2、温度对微生物的作用 （1）最低生长温度对微生物的影响 最低生长温度是微生物生长的温度下限，低于此温
干热灭菌
恒温干燥法 煮沸
巴斯德消毒法 间歇灭菌
湿热灭菌
高压蒸汽灭菌
超高温灭菌
二、水分和渗透压
微生物细胞的含水量一般为70-90%，孢子或芽孢的含 水量较低，只有60-70%。水分是微生物细胞代谢活动必
不可少的条件，如果外界环境过于干燥，将影响微生物的
正常代谢，甚至会造成细胞死亡。
当环境中缺水或大气相对湿度低于70%时，微生物细
来灭菌。
3、高温灭菌的方法
焚烧 （耐热的金属和玻璃器皿、可燃烧的物品） （常用，140-160℃，2h；耐热的物品） （100℃，15min以上；不耐热的物品） （60-70℃，15-20min；食品、饮料等） （ 100 ℃，每次 2-3h ， 2-3 次；不耐高温的药 品，特殊培养基） （常用，0.2Mpa，121℃，20min；一般培养 基、水、纤维制品） （0.05MPa，110℃，20min；含糖培养基） （130—140℃，0.5—1s，液体的饮料等）
比较一致。
lgN
缓慢期 对数期 稳定期 衰亡期
0
t
3、稳定期（平衡期）
在对数期以后，由于营养物质逐渐消耗，有害代谢
产物积累，pH值变化等，使细胞生活力下降，细胞的 群体的活菌数达到最高并保持一段时间的相对稳定。 特点：处于稳定器的菌体形态大小典型，生理生化反应 脂肪粒等，大多数芽孢菌在这个生长阶段形成芽孢。抗
微生物的典型生长曲线
（3）实践意义
• 对以生产菌体或与菌体生长相平行的代谢产物 （乳酸等）为目的的某些发酵生产来说，稳定期 是最佳的收获期；对维生素、碱基、氨基酸等物
质进行生物测定来说，稳定期是最佳测定时期。
15
4、衰亡期
衰亡期
16
4、衰亡期ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
定义：营养物质耗尽和有毒代谢产物的大量积累， 细菌死亡速率超过新生速率，整个群体呈现出 负增长。
7
（2）应对办法
1
通 过 遗 传 学方法改变 种的遗传特 性使延滞期 缩短。
2
利 用 对 数 生长期的细 胞作为“种 子”
3
尽 量 使 接种前后 所使用的 培养基组 成不要相 差太大。
4
适当扩大 接种量等方 式缩短延滞 期
8
2、指数生长期
指数期
9
2、指数生长期
定义：又称对数生长期，微生物以最大的速率生长和分裂 ，细菌数量呈指数增。
6
（1）特点
➢生 长 速 率 常 数 等 于 零。 ➢细 胞 形 态 变 大 或 增 长。 ➢细 胞 内 RNA 尤 其 是 rRNA含量增加，原生 质呈嗜碱性。
➢合 成 代 谢 活 跃 ， 核 糖 体 、 酶 类 和 ATP 的 合成加快，易产生诱 导酶。 ➢对 外 界 不 良 条 件 如 氯化钠溶液浓度、温 度和抗生素等理化因 素反应敏感。
微生物的典型生长曲线
1
1、定义及绘制方法
定义：定量描述液体培养基中微生物群体生 长规律的实验曲线，称为生长曲线。
绘制方法：微生物接种到定量的液体培养基 中，定时取样测定细胞数量，以培养时间 为横座标，以菌数的对数为纵座标作图， 得到的一条反映微生物在整个培养期间菌 数变化规律的曲线。
微生物的生长规律
（3）微生物的生长对环境pH值的影响
微生物在生长过程中，由于代谢作用，会产生酸性或 碱性的代谢物，从而改变培养基或周围环境的pH值。为了 避免pH值大幅度改变，而影响微生物生命活动的正常进行， 通常采用添加缓冲剂或加入不溶解的碳酸盐的方法。在中 性培养基内常加入磷酸盐缓冲剂；当培养物中产生大量酸 时，可在配制培养基时加入不溶性的碳酸盐。
三、连续培养
第二节 细菌的群体生长繁殖
二）恒化连续培养
使培养液流速保持不变，并使微生物始终在低于其最高 生长速率下进行生长繁殖。
三、连续培养
第二节 细菌的群体生长繁殖
通过控制流速可以得到生长速率不同但密度基本恒定的培养物 多用于科研 遗传学：突变株分离；
生理学：不同条件下的代谢变化； 生态学：模拟自然营养条件建立实验模型；
为什么氧气存在能够抑制甚至杀死厌氧菌？
氧气进入菌体后，能接受电子而产生不同还原性的氧 离子，如过氧离子、过氧化物自由基。
过氧化物自由基和过氧离子都是很强的氧化剂，对微 生物有毒，能氧化微生物过程中所必需的酶。好氧菌、兼 性需氧菌以及微量需氧菌体内含有过氧化物歧化酶（SOD) 和过氧化氢酶。这两种酶能将过氧化物自由基和过氧离子 还原成没有毒性的水分子，所以它们不会被氧气所杀死。 耐氧菌虽没有过氧化氢酶，但有过氧化物酶，能合成SOD， 而不会被氧毒害。
1、延滞期（或称延迟期、滞留适应期） 指少量微生物接种到新培养基中，在开始培养
的一段时间内细胞数目不增加的时期。 （1）原因：合成新的代谢酶类，适应新环境。 （2）影响延迟期长短的因素：
菌种、接种龄、接种量、培养基成分。
（3）特点： ① 群体生长速度近于零； ② 细胞重量增加，体积增大，但不分裂繁殖； ③ 细胞内的RNA特别是rRNA含量增高，原生质
微生物的生长曲线
获得同步生长的方法
同 步培养法
诱 导法
筛 选法
化学诱导 物理诱导
过滤法 区带密度梯度离心法
膜洗脱法
➢ 获得同步生长的方法主要有两类： （1）环境条件诱导法：抗生素、变换温度、光线、
培养基等，造成与正常细胞周期不同的周期变化。 （2）机械筛选法：选择性过滤、梯度离心或膜洗
最高生长温度：指微生物能进行生长繁殖的最高温度界限。微 生物处于这个温度，尚能生长，但生长慢，若高于此温度，则易 于衰老和死亡。一般80-95℃，极端105-150℃
最适生长温度：指微生物生长速率最高时的温度。
最适生长温度不等于积累代谢物最高时的培养温度。例：乳酸 链球菌的生长最适温度为34℃， 发酵产酸最快的温度为30℃
(2)灼烧灭菌 利用火焰直接把微生物烧死 应用范围：适合于对接种针、环、试管口及不 能用的污染物品或实验动物尸体等的灭菌 。
2、湿热灭菌 1、常压法 (1) 巴氏消毒法 条件:60-85℃,维持15S-30min(传统法:6065℃,30min) 效果：可杀死大多数细菌、真菌，孢子及酵母仍存活。 应用范围：短期保存食品。 (2) 煮沸消毒法 条件：100℃，加热10-30min。 效果：可杀死全部细菌、真菌，不能杀死孢子 应用范围：饮用水、注射器、毛巾及解剖用具的消 毒；水果罐头、果酱等食品。 (3) 间歇灭菌法 条件：80-100℃,加热15-60min,冷却后37℃保温,重 复三次 。效果：可杀死全部细菌及芽孢。 应用范围：不耐热培养基灭菌。
只最大收 获量受影响
生长速度和最大 收获量受影响
8.0mg/ml 6.0mg/ml 4.0mg/ml 2.0mg/ml
微生物的生长规律
微生物的生长规律1. 内容1.单细胞微生物群体生长规律生长曲线：在不补充营养或不移去培养物，保持整个培养液体积不变的情况下，以时间为横坐标，以菌数为纵坐标，根据不同培养时间里细菌数量的变化，可以作出一条反映细菌在整个培养期间菌数变化规律的曲线。
典型的生长曲线至少可以分为迟缓期、对数期、稳定期、衰亡期四个时期。
⏹迟缓期：当细菌被接种到新鲜培养基而处于一个新的生长环境，开始一段时间内，通常不立即进行细胞分裂、增殖，生长速率近于零，细菌的数目几乎保持不变，甚至稍有减少，此时细胞内的RNA、蛋白质等物质含量有所增加，相对地此时细胞的体积最大，说明细胞并不是处于完全静止的状态，这段时间被称为迟缓期。
迟缓期是细胞分裂启动之前的恢复或调整期，而不是生长的休眠或停留期。
迟缓期细胞的主要特征是代谢活跃，体积增大，从介质中快速吸收各种营养物质，大量合成细胞分裂所需的酶类、ATP和其他细胞组分，为细胞分裂准备。
迟缓期形成的原因：细菌接种到一个新的环境，暂时缺乏足够的能量和必需的生长因子，需要调整代谢，需要合成必需的酶、辅酶或某些中间代谢产物，“种子”老化（即处于非对数生长期）或未充分活化，接种时造成的损伤等均可造成迟缓期的出现。
此期的长短与营养成分、菌种遗传特性、菌令和接种量等因素有关。
⏹对数期：一旦细菌细胞的生理修复或调整完成，迟缓期即告结束，细胞开始进入快速分裂阶段。
由于这一时期细胞数目的增加以几何级数进行，故称对数期。
对数期的细胞分裂速度最快、代时最短、代谢活动旺盛、酶活性高、对环境变化敏感，细胞大小比较一致，并且细胞内的核糖体等组分也像细胞数目一样以同样的对数生长速率增加，细胞合成核糖体以及蛋白质越多，其生长速率也越快。
因而对数期的细菌通常被广泛地用于生产上的“种子”，并在科研上作为理想的实验材料。
⏹稳定期：在一个封闭的系统（一次性培养，分批培养）中，细菌的对数生长期只能维持一个短暂的时期，最终生长速度将会降低，代时延长，细胞活力减退，进入了稳定期。
微生物菌种的选育方法(两篇)
引言：微生物菌种的选育是一项重要的研究领域，其在农业、医药、环境保护等多个领域具有广泛的应用价值。
本文结合相关研究成果，探讨了微生物菌种选育的方法，旨在为相关领域的科研工作者提供参考。
概述：微生物菌种的选育是指通过对微生物的筛选和培养，选择出具有特殊功能或者优良特性的微生物菌株。
其方法包括了菌种筛选、培养条件优化等多个环节。
本文将以此为主线，结合实际案例，详细阐述微生物菌种选育的方法。
正文内容：1. 菌种筛选1.1 传统筛选方法传统筛选方法包括菌落形态观察、生理生化指标检测、抗性测定等。
通过对菌落形态和生理生化特性的观察，可以初步确定菌株的特性。
同时，通过对菌株的抗性测定，可以筛选出具有耐药或者耐环境逆境特性的菌株。
1.2 分子生物学方法分子生物学方法可以应用PCR等技术，快速检测目标菌株的特定基因或者特性。
这些特定基因可能与目标菌株的优良性状相关，通过筛选出含有这些特定基因的菌株，可以更加精确地进行微生物菌种的选育。
2. 菌种培养条件优化2.1 培养基配方优化培养基是微生物菌种培养的基础，其配方的优化对于菌种的生长和代谢具有重要影响。
通过调整培养基中的碳源、氮源、矿质元素等成分，可以优化菌株的生长条件。
2.2 培养条件控制培养条件的控制对于微生物菌株的生长和产生特定代谢产物等方面具有重要影响。
温度、pH值、培养时间等因素的调控，可以使菌株在适宜的环境中进行生长和代谢，从而保证其优良特性的表达。
3. 菌株遗传改良3.1 重组DNA技术重组DNA技术可以通过将目标基因导入到菌株中，使其具有特定的功能特性。
通过引入外源基因，可以使菌株产生特定的代谢产物，或者具有特定的酶活性等特性。
3.2 融合技术融合技术是指将两个或者多个菌株进行融合，从而形成新的菌株。
融合后的菌株可能具有不同菌株的优点，如抗性能力、代谢能力等，从而提高菌株的综合性能。
4. 菌株功能验证4.1 体外实验通过在实验室中建立靶点验证体系，对选育出的菌株进行功能验证。
微生物的生长曲线
根据对数期的生长规律可以得到培养菌 种时缩短工期的方法:接种对数期的菌种,采 用最适菌龄，加大接种量，用与培养菌种 相同组成的培养基。有如，根据稳定期的 生长规律，可知稳定期是产物的最佳收获 期，也是最佳测定期，通过对稳定期到来 原因的研究还促进了连续培养原理特点：生长速率常熟为零、菌体粗大、 RNA含量增加、代谢活力强、对不良环境 的抵抗能力下降。 成因：微生物刚刚接种到培养基之上，其 代谢系统需要适应新的环境，同时要合成 酶、辅酶、其他代谢中间代谢产物等，所 以此时期的细胞数目没有增加。
• 2、对数期 特点：生长速率最快、代谢旺盛、酶系活 跃、活细菌数和总细菌数大致接近、细胞 的化学组成形态理化性质基本一致。 成因:经过调整期的准备，为此时期的微生 物生长提供了足够的物质基础，同时外界 环境也是最佳状态。
• 3、稳定期 特点：活细菌数保持相对稳定、总细菌数 达到最高水平、细胞代谢产物积累达到最 高峰、是生产的收获期、芽孢杆菌开始形 成芽孢。 成因：营养的消耗使营养物比例失调、有 害代谢产物积累、PH值EH值等理化条件不 适宜。
• 4、衰亡期 特点:细菌死亡速度大于新生成的速度、整 个群体出现负增长、细胞开始畸形、细胞 死亡出现自溶现象。 成因：主要是外界环境对继续生长越来越 不利、细胞的分解代谢大于合成代谢、继 而导致大量细菌死亡。
微生物的培养及生长规律
24
分, 40℃ 代时17.5分
14
单细胞微生物主要包括细菌和酵母菌,其群体生长是以群体 中细胞数量的增加来表示的
☆ 由一个细胞分裂成为两个细胞的时间间隔称为世代,一个 世代所需的时间就是代时〔Ｇeneration time, G 〕,代时 也就是群体细胞数目扩大一倍所需 时间,有时也称为倍 增时间.
6
二.单细胞微生物的群体生长曲线
生长曲线的制作：
生长曲线的制作
接种
适温培养 定时取样测 定生长量
将少量单细胞的纯培养,接种到一新鲜液体培养基中, 在适宜条件下培养,每隔一定时间取样,测菌细胞数目. 以培养时间为横坐标,以细菌增长数目的对数为纵坐 标,绘制所得的曲线.
7
二.单细胞微生物的群体生长曲线
22
一些细菌的代时
菌名 培养基 培养温度
代时
E. coli〔大肠杆菌〕 肉汤
37℃ 17min
E. coli 牛奶
37 12.5
Enterobacter aerogenes〔产气肠细菌〕 肉汤或牛奶 37 16~18
E. aerogenes 组合
37 29~44
B. Cereus〔蜡状芽孢杆菌〕 肉汤
衰亡期比其他各时期时间长,它的长短也与菌种和环境条件 有关. 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
18
3.微生物生长与代谢产物形成的关系
微生物发酵形成产物的过程与微生物细胞生长的过程并不总是一 致的.一般认为：
微生物生长曲线模型的建立与应用研究
微生物生长曲线模型的建立与应用研究微生物是极小的生命体，其数量与环境的变化密切相关。
生长是微生物的重要特征之一，也是微生物学中最为基本的概念之一。
了解微生物的生长规律，对于生产中的微生物菌种铺展、微生物鉴定和寻找微生物的新用途有重要意义。
微生物的生长曲线又称为微生物的生长阶段。
目前，已经建立了许多微生物生长曲线模型，主要包括Monod模型、Logistic模型、Gompertz模型和Baranyi模型等。
这些模型结合了微生物的死亡和繁殖，可以准确地反映微生物生长的规律和特征，是微生物学中非常重要的研究内容。
一、微生物生长曲线模型的分类1. Monod模型Monod模型是一个经典的微生物生长模型，常用于描述生长速率以及微生物对某些营养物质的亲和力。
该模型基于以下假设：微生物生长速度与它能够利用营养物质的速度成正比。
Monod模型的基本公式可以表示为：μ (t) = μ_max · [S(t) / (K_s + S(t))]其中，μ (t) 表示微生物所处的温度下生长速率，μ_max 表示微生物在饱和营养条件下能够达到的最大生长速率，S(t) 表示外部营养物质的浓度，K_s 表示微生物半饱和常数。
2. Logistic模型Logistic模型是一种最受欢迎的微生物生长模型之一，普遍应用于微生物在固定饱和浓度下的样品生长研究。
该模型的基本公式可以表示为：µ (t) = µ_max · [1- (N(t) / N_max)]其中，µ(t) 表示微生物在某特定时刻的生长速率，N(t) 表示微生物在某特定时刻的生物量，N_max 表示生境中极限生物量。
3. Gompertz模型Gompertz模型是一个常用的微生物生长模型，广泛应用于大部分微生物生长曲线模型中。
该模型的基本公式可以表示为：N (t) = N_0 · exp {-exp [(μ_max · exp(1) / N_0) · (lambda- t) + 1]}其中，N (t) 表示微生物在某特定时刻的生物量，N_0 表示最小起始生物量，mu_max 表示微生物在极限生长条件下的最大生长速率，lambda 表示微生物在生长最初时的延迟时间。
微生物典型生长曲线
知识点：微生物生长曲线情境：灭菌技术任务：微生物生长曲线课程：食品微生物技术微生物生长曲线大肠杆菌一个细胞重约10 –12克，平均20分钟繁殖一代。
24小时后：4722366500万亿个后代，重量达到：4722吨48小时后：2.2 ×10 43个后代，重量达到2.2 ×10 25 吨相当于4000个地球的重量！微生物生长曲线细菌接种到定量的液体培养基中，定时取样测定细胞数量，以培养时间为横座标，以菌数为纵座标作图，得到的一条反映细菌在整个培养期间菌数变化规律的曲线。
一条典型的生长曲线可分为：延滞期、对数期、稳定期和衰亡期。
（1）延滞期将少量菌种接入新鲜培养基后，在开始一段时间内菌数不立即增加，或增加很少，生长速度接近于零，也称迟缓期、适应期。
特点： 细胞形态变大或增长，例如巨大芽孢杆菌，在迟缓期末，细胞的平均长度比刚接种时长6倍。
一般来说处于迟缓期的细菌细胞体积最大细胞内RNA，尤其是rRNA含量增高，合成代谢活跃，核糖体、酶类和ATP的合成加快，易产生诱导酶。
对外界不良条件反应敏感。
迟缓期出现的原因：•微生物接种到一个新的环境，暂时缺乏分解和催化有关底物的酶，或是缺乏充足的中间代谢产物等。
为产生诱导酶或合成中间代谢产物，就需要一段适应期。
在生产实践中缩短迟缓期的常用手段：(1)通过遗传学方法改变种的遗传特性使迟缓期缩短；(2)利用对数生长期的细胞作为种子；(3)尽量使接种前后所使用的培养基组成不要相差太大；(4)适当扩大接种量（2）对数生长期•以最大的速率生长和分裂，细菌数量呈对数增加，细菌内各成分按比例有规律地增加，表现为平衡生长。
•特点：对数生长期的细菌个体形态、化学组成和生理特性等均较一致，代谢旺盛、生长迅速、代时稳定，所以是研究微生物基本代谢的良好材料。
它也常在生产上用作种子，使微生物发酵的迟缓期缩短，提高经济效益。
影响微生物增代时间（代时）的因素：1）菌种，不同的微生物或菌株的不同代时也不同2）营养成分，在营养丰富的培养基中生长代时短3）营养物浓度，生长速率与营养物浓度呈正比4）温度，生长速率与培养温度呈正相关在细菌个体生长里，每个细菌分裂繁殖一代所需的时间为代时，在群体生长里细菌数量增加一倍所需的时间称为倍增时间。
微生物菌种操作方法
微生物菌种操作方法
微生物菌种操作方法是指对微生物菌种进行培养、分离、保存和传代的步骤和技巧。
以下是一般的微生物菌种操作方法：
1. 培养基准备：根据微生物的营养需求选择适当的培养基，如琼脂培养基、液体培养基等。
制备培养基时要注意消毒、pH 调整和适当的营养物质添加。
2. 菌种接种：将需要操作的微生物菌种从原始培养物中取出，可以选择扩大培养量或进行传代培养。
接种时要保持无菌操作，使用消毒好的工具进行接种。
3. 培养条件控制：对不同微生物菌种，要根据其生长特点进行培养条件的控制，如适宜的温度、光照、氧气浓度等。
确保培养环境的无菌和稳定性。
4. 培养观察：定期观察微生物菌种的生长情况，可以通过肉眼观察菌液的颜色、浑浊度等指标，也可以在显微镜下观察微生物的形态和结构。
5. 菌种分离：如果需要分离纯种，可将菌液以适量稀释后进行涂布或稀释平板扩散等分离方法，培养出单菌落形成纯种。
6. 菌种保存：当需要长期保存菌种时，可使用冻干法、冷冻法或液氮冷冻法等方法进行菌种保存。
这些方法可以确保菌种的长期保存和活力的保持。
7. 传代培养：当需要进行菌种的繁殖或进一步研究时，可以进行传代培养。
传代培养可以通过将菌液接种到新的培养基中进行，以保持菌种的活力和适应性。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
种子罐级数的确定
种子罐的级数是指制备种子需逐级扩大培养的次 数 种子罐的级数取决于菌种生长特性、孢子发芽及 菌体繁殖速度、所采用发酵罐的容积等。对于细 菌来说，菌体生长快，种子用量比例少，级数也 较少，一般采用二级发酵，即茄子瓶→种子罐→ 发酵罐。对于霉菌来说，霉菌生长较慢，如青霉 菌，需要三级发酵，即孢子悬浮液→一级种子罐 （27℃,40小时孢子发芽，产生菌丝）→二级种 子罐（ 27℃,10~24小时，菌体迅速繁殖，粗壮 菌丝体）→发酵罐。对于放线菌来说，放线菌生 长更慢，采用四级发酵。对于酵母菌来说，酵母 生长比细菌慢，比霉菌，放线菌快，通常用一级 种子。
B、液体培养 浅盘液体培养 液体深层培养： 目前几乎所有
的好气发酵均
微生物菌种生长条件
大肠杆菌 应用：对谷氨酸定量分析，生产天冬氨酸、苏氨酸、缬氨 酸
பைடு நூலகம்
乳酸杆菌
应用：乳酸、干酪、奶子酒、发面、泡菜、酸奶 等的制作
枯草芽孢杆菌 应用：生产淀粉酶
啤酒酵 母
红酵 母
面包酵母
应用：生产有机酸、生产淀粉酶、果胶酶、葡萄糖氧化酶
应用：酱油、酱类（淀粉酶）
米曲霉 应用：产糖化酶和蛋白酶、主要 用于酿酒制曲和酱油制曲
种子质量标准
1、细胞或菌体 包括菌丝形态、菌丝浓度和培养液外观 （色素、颗粒等。单细胞要求菌体健壮、 菌形一致、均匀整齐，有的还要求有一定 的排列或形态；霉菌、放线菌：菌丝粗壮、 对某些染料着色力强、生长旺盛、菌丝分 枝情况和内含物情况好。
2、生化指标 包括种子液的糖、氮、磷的含量和pH变化、 产物生成量、酶活力。 在抗生素发酵中，产物生成量是考察种子 质量的重要指标，因为种子液中产物生成 量的多少间接反映种子的生产能力和成熟 程度。种子液中某种酶的活力，与目的产 物的产量有一定的关联。
种龄与接种量
种子培养期应取菌种的对数生长期为宜， 菌种过嫩或过老，不但延长发酵周期，而 且会降低产量。 接种量的大小直接影响发酵周期。
大量地接入培养成熟的菌种的优点： 1.可以缩短生长过程的延缓期，因而缩短了发酵 周期，提高了设备利用率， 2. 节约了发酵培养的动力消耗， 3.并有利于减少染菌机会，
种子培养
培养类型 ⑴静置培养法（厌气性发酵）； ⑵通气性培养（好气性发酵）； 作为种子扩大培养的方法： ①液体培养法（三角瓶摇床震荡或转式培 养）；
②表面法培养：液体表层；
③固态法培养。
大规模工业生产的培养方法及特点
A、固体培养
（曲法培养）
园盘制曲机
浅盘固体培养
深层固体培养
3、培养时间和冷藏时间 （1）培养时间 一般来说，衰老的孢子不如年轻的孢子，因为衰老的孢 子已在逐步进入发芽阶段，核物质趋于分化状态。过于衰 老的孢子会导致生产能力的下降。控制措施是孢子培养 的时间应该控制在孢子量多、孢子成熟、发酵产量正常 的阶段终止培养。 （2）冷藏时间 斜面冷藏对孢子质量的影响与孢子成熟程度有关。如土霉 素生产菌种孢子斜面培养4天左右即于4℃冰箱保存，发 现冷藏7~8天菌体细胞开始自溶。而培养5天以后冷藏， 20天未发现自溶。 冷藏时间对孢子的生产能力也有影响。例如在链霉素生产 中，斜面孢子在6℃冷藏两个月后的发酵单位比冷藏一个 月降低18%，冷藏3个月后降低35%。
一般都将菌种扩大培养，进行两级发酵或三级发 酵。 接种量和培养物的生长过程的延缓期长短呈反比。 接种量过多也无必要。因培养种子费时，而且过 多地移入代谢废物，反而会影响正常发酵。
二、菌种扩大培养
种子扩大培养
什么是种子扩大培养？ 什么是种子？
优良种子必须具备的条件 1、菌种细胞的生长活力强，
搅拌则能使新鲜氧气更好地与培养液 混合，保证氧的最大限度溶解，并且 搅拌有利于热交换，使培养液的温度 一致，还有利于营养物质和代谢物的 分散。此外，挡板则有助于搅拌，使 其效果更好。
一般来说，若培养罐深，搅拌转速大，通 气管开孔小或多，气泡在培养液内停留时 间就长，氧的溶解速度就大，而且在这些 因素确定下，培养基的粘度越小，氧的溶 解速度也越大。 搅拌可以提高通气效果，但是过度地剧烈 搅拌会导致培养液大量涌泡，容易增加杂 菌污染的机会，液膜表层的酶容易氧化变 性，微生物细胞也不宜剧烈搅拌。
转种至发酵罐后能迅速生长，
延迟期短。
2、菌种生理状态稳定，如菌
丝形态、菌丝生长速率和种
子培养液的特性等符合要求
3、菌体浓度及总量能满足大容量发酵罐 接种量的要求 4、无杂菌污染，保证纯种发酵 5、菌种适应性强，能保持稳定的生产能力
1、种子制备过程 实验室种子制备阶段：琼脂斜 面至固体培养基扩大培养（如 茄子瓶斜面培养等或液体摇瓶 培养 ） 生产车间种子制备阶段：种子 罐扩大培养
确定种子罐级数需注意一些问题。种子级 数越少越好，可简化工艺和控制，减少染 菌机会。但种子级数太少，接种量小，发 酵时间延长，降低发酵罐的生产率，增加 染菌机会。虽然种子罐级数随产物的品种 及生产规模而定。但也与所选用工艺条件 有关。如改变种子罐的培养条件，加速了 孢子发芽及菌体的繁殖，也可相应地减少 种子罐的级数。
控制措施是： ①培养基所用原料要经过发酵试验合格才 可使用； ②严格控制灭菌后培养基的质量 ③斜面培养基使用前，需在适当温度下放 置一定时间； ④供生产用的孢子培养基要用比较单一的 氮源，作为选种或分离用的培养基则采用 较复杂的有机氮源。
２、培养条件 （1）温度 温度对多数品种斜面孢子质量有显著的 影响。一般各生产单位都严格控制孢子子 斜面的培养温度。 （2）湿度 制备斜面孢子培养基的湿度对孢子的数 量和质量有较大的影响。
接种种龄和接种量
接种龄 种子罐中培养的菌体从开始移入下一级种子罐或 发酵罐时的培养时间。 通常种龄是以处于生命力极旺盛的对数生长期， 菌体量还未达到最大值时的培养时间较为合适。 时间太长，菌种趋于老化，生产能力下降，菌体 自溶；种龄太短，造成发酵前期生长缓慢。不同 菌种或同一菌种工艺条件不同，种龄是不一样的， 一般需经过多种实验来确定。
培养基pH在发酵过程中能被菌体代谢所改 变。若阴离子(如醋酸根、磷酸根)被吸收或 氮源被利用后产生NH3 ，则pH上升；阳离 子(如NH4 、K+ )被吸收或有机酸的积累， 使pH下降。 一般来说，高碳源培养基倾向于向酸性pH 转移，高氮源培养基倾向于向碱性pH转移， 这都跟碳氮比直接有关。
3．氧
微生物对氧的需要不同，是由于依赖获得 能量的代谢方面的差异。好气性菌主要是 有氧呼吸或氧化代谢，厌气菌为厌气发酵 (分子间呼吸)，兼性厌气菌则两者兼而有之。 不同微生物或同一微生物的不同生长阶段 对通风量的要求也不相同。
通风和搅拌
通气可以供给大量的氧。
通气量与菌种、培养基性质、培养阶段有 关。 通气量的多少，最好按氧溶解的多少来决 定。只有氧溶解的速度大于菌体的吸氧量 时，菌体才能正常地生长和合成酶。因此 随着菌体繁殖，呼吸增强，必须按菌体的 吸氧量加大通气量，以增加溶解氧的量。
应用：生产甲义丁二酸
毛 霉 应用：可以产生蛋白酶，我国多用于豆腐 乳、豆豉等的制作
根霉 种类：米根霉、华根霉、少根根霉、爪 哇根霉 应用：酿酒
青霉菌
放线菌
一、培养条件
温度 pH值 氧 种龄 接种量
1．温度
通常在生物学范围内每升高10℃，生长速 度就加快一倍，所以温度直接影响酶反应， 对于微生物来说，温度直接影响其生长和 合成酶。 机体的重要组成如蛋白质、核酸等都对温 度较敏感，随着温度的增高有可能遭受不 可逆的破坏。 微生物可生长的温度范围较广，总体说在10—95℃。
（2）霉菌孢子的制备 霉菌的孢子培养，一般以大米、小米、玉 米、麸皮、麦粒等天然农产品为培养基。 这是由于这些农产品中的营养成分较适合 霉菌的孢子繁殖，而且这类培养基的表面 积较大，可获得大量的孢子。霉菌的培养 一般为25～28℃，培养时间为4～14d。
（3）细菌培养物的制备 细菌的斜面培养基多采用碳源限量而氮源 丰富的配方，牛肉膏、蛋白胨常用作有机 氮源。细菌培养温度大多数为37℃，少数 为28℃，细菌菌体培养时间一般1～2d， 产芽孢的细菌则需培养5～10d。
（2）种子罐种子制备 种子罐种子制备的工艺过程，因菌种不同 而异，一般可分为一级种子、二级种子和 三级种子的制备 。 种子罐的级数主要决定于菌种的性质和菌 体生长速率及发酵设备的合理应用 。 注意：种子制备和发酵的目的不同，因此 注意不同需要采用不同的工艺。
生产车间种子制备
实验室制备的孢子斜面或摇瓶种子移接到 种子罐进行扩大培养 种子罐培养一方面使菌种获得足够的数量， 另一方面种子罐中的培养基更接近发酵罐 培养的醪液成分和培养条件，譬如通无菌 空气，搅拌形式等等，以使菌体适应发酵 环境
接种量
接种量指的是移入的种子悬浮液体积和接种后培
养液体的体积的比例
接种量的大小决定于生产菌种在发酵罐中生长繁 殖的速度，采用较大的接种量可以缩短发酵罐中 菌丝繁殖达到高峰的时间，使产物的形成提前到 来，并可减少杂菌的生长机会。但接种量过大或 者过小，均会影响发酵。过大会引起溶氧不足， 影响产物合成；而且会过多移入代谢废物，也不 经济；过小会延长培养时间，降低发酵罐的生产 率。 通常接种量，细菌1~5%，酵母菌5~10%，霉菌 7~15%，有时20~25% 种子质量的判断
温度
任何微生物的生长都需要有最适的生长温 度，在此温度范围内微生物生长繁殖最快。 如果所培养的微生物能承受稍高一些的温 度进行生长和繁殖，这对生产有很大的好 处，即可减少污染杂菌的机会和夏季培养 所需降温的辅助设备，因此培养耐高温的 菌种有一定的生产现实意义。
2．pH值
培养基中的pH值与微生物生命活动有着密 切关系，各种微生物有其可以生长的和最 适生长的pH范围。 微生物通过其活动也能改变环境的pH值。 发酵过程中，控制发酵液的pH值是控制生 产的指标之一，pH值过高、过低都会影响 微生物的生长繁殖以及代谢产物的积累。 控制pH值不但可以保证微生物良好的生长， 而且可以防止杂菌的污染。