河北科技大学微生物第六章 生长--2
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微生物学(格式)第六章微生物的生长及控制ppt课件
① 生长速率常数R等于零。 ② 细胞形态变大或增长。 ③ 细胞内RNA尤其是rRNA含量增高，原生质呈嗜碱性。
④ 合成代谢活跃，核糖体、酶类和ATP的合成加快，易产 生诱导酶。
⑤ 对外界不良条件例如NaCl溶液浓度、温度和抗生素等化
学药物的反应敏感。
精品课件
Ⅰ 延滞期 (lag phase)
影响延滞期长短的因素 （1）接种龄 （2）接种量 （3）培养基成分
2、 间接法
比浊法：分光光度法(OD) 生理指标法：测含氮量
二、 计繁殖数
精品课件
二、 计繁殖数
1、 直接法：用血球计数板在显微镜下进行计数 2、 间接法：用平板菌落进行的活菌计数
菌数/mL = cfu X 稀释度 X 10
精品课件
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、 微生物的典型生长曲线 三、 微生物的连续培养方法
0.5mg/ml 0.2mg/ml
时间
营养物浓度对生长速度和菌体产量的影响
精品课件
Ⅲ 稳定期(stationary phase)
①生长速率常数R=0，即新繁殖的细胞数与衰亡的细胞 数相等；
②菌体产量达到最高点，且产量与营养物质的消耗出现 有规律的比例关系，用生长产量常数Y表示；
Y = (X-X0) / C0-C = (X-X0) / C0
X ：稳定期的细胞干重(g/ml培养液）
X0 ：刚接种时的细胞干重 C0 ：限制性营养物的最初浓度(g/ml) C ： 稳定时期限制性营养物的浓度
精品课件
稳定期的实践意义
①对以生产菌体或与菌体生长相平行的代谢产物(SCP、乳酸)等 为目的的一些发酵生产来说，稳定期是产物的最佳收获期： ②是对维生素、碱基和氨基酸等生长因子进行生物测定的最佳 测定时期； ③通过对稳定期到来原因的研究，促进了连续培养原理的提 出和工艺、技术的创建；
微生物学第六章
第二节 细菌的群体生长繁殖
一、细菌的群体生长规律
细菌以二分裂法繁殖 。
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（Ｇ eneration 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。
分批培养：在封闭系统中对微生物进行培养，既不 补充营养物质也不移去培养物质，保持整个培养液 体积不变的培养方式。
• 3.总生长量
总生长量代表在某一时间里，通过培养所获得的微
生物总量与原来接种的微生物量之差值，总生长量 大小客观上也反映了培养基与生长条件是否适合于 菌的生长。 产量常数 K＝总生长量／所消耗基质的总量
四、同步培养
同步培养：是使群体中不同步的细胞转变成能同 时进行生长或分裂的群体细胞。
第六章 微生物的生长及其控制
Microbial Growth and Control
第一节 细菌的个体生长
第二节 细菌的群体生长繁殖
第三节 真菌的生长与繁殖 第四节 环境对生长的影响及生长的测定 第五节 微生物生长繁殖的控制
生长：生物个体物质有规律地、不可逆增加，导致个体 体积扩大的生物学过程。
繁殖：生物个体生长到一定阶段，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。 生长是一个逐步发生的量变过程， 繁殖是一个产生新的生命个体的质变过程。
生长速度和最大 收获量受影响
时间
应用意义： 由于此时期的菌种比较健壮，增殖噬菌体的最适 菌龄；生产上用作接种的最佳菌龄； 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 是生理代谢及遗传研究或进行染色、形态观察等 的良好材料。
（3） 稳定期（stationary phase，恒定期或最高生长期）
微生物学课件第六章第二节微生物的生长规律
•与营养物质和有毒物质有关：补充营养和能源，以及 中和环境毒性，可以减缓死亡期细胞的死亡速率，延 长细菌培养物的存活时间。
对微生物生长曲线的分析
• ① 微生物在对数生长期生长速率最快。
• ② 营养物的消耗，代谢产物的积累，以及因此引 起的培养条件的变化，是限制培养液中微生物继 续快速增殖的主要原因。
影响延滞期长短的因素与实践意义
• 接种龄:
对数期“种子”，延滞期较短
；
延滞期或衰亡期“种子”,延滞
期
较长；
• 接种量： 接种量大，延滞期较短；
接种量小，延滞期较长；
• 培养基成分:培养基成分丰富的， 延滞期较
短；
培养基成分与种子培养基一致,
影响指数期的因素
• 菌种： 不同菌种的代时差异极大 • 营养成分：营养越丰富，代时越短 • 营养物浓度：影响微生物的生长速率和总生长量 • 培养温度：影响微生物的生长速率
（一）多重环境因子影响微生物生长的规律
1、Liebig 最低浓度定律：即微生物总生物量由环境中满 足于微生物生长所需营养物质的最低浓度所决定。当环境 中某种营养物质被消耗饴尽或至一定浓度以下时，可使微 生物的生长停止，即使此时培养基中没有任何毒性物质存 在，而且其他营养物质仍很丰富，当添加少量这种营养物 质时则微生物的生长可以重新开始。
• ③ 用生活力旺盛的对数生长期细胞接种，可以 缩短延迟期，加速进入对数生长期。
• ④ 补充营养物，调节因生长而改变了环境 pH 、 氧化还原电位，排除培养环境中的有害代谢产物， 可延长对数生长期，提高培养液菌体浓度与有用 代谢产物的产量。
• ⑤ 对数生长期以菌体生长为主，稳定生长期以 代谢产物合成与积累为主。根据发酵目的的不同， 确定在微生物发酵的不同时期进行收获。
对微生物生长曲线的分析
• ① 微生物在对数生长期生长速率最快。
• ② 营养物的消耗，代谢产物的积累，以及因此引 起的培养条件的变化，是限制培养液中微生物继 续快速增殖的主要原因。
影响延滞期长短的因素与实践意义
• 接种龄:
对数期“种子”，延滞期较短
；
延滞期或衰亡期“种子”,延滞
期
较长；
• 接种量： 接种量大，延滞期较短；
接种量小，延滞期较长；
• 培养基成分:培养基成分丰富的， 延滞期较
短；
培养基成分与种子培养基一致,
影响指数期的因素
• 菌种： 不同菌种的代时差异极大 • 营养成分：营养越丰富，代时越短 • 营养物浓度：影响微生物的生长速率和总生长量 • 培养温度：影响微生物的生长速率
（一）多重环境因子影响微生物生长的规律
1、Liebig 最低浓度定律：即微生物总生物量由环境中满 足于微生物生长所需营养物质的最低浓度所决定。当环境 中某种营养物质被消耗饴尽或至一定浓度以下时，可使微 生物的生长停止，即使此时培养基中没有任何毒性物质存 在，而且其他营养物质仍很丰富，当添加少量这种营养物 质时则微生物的生长可以重新开始。
• ③ 用生活力旺盛的对数生长期细胞接种，可以 缩短延迟期，加速进入对数生长期。
• ④ 补充营养物，调节因生长而改变了环境 pH 、 氧化还原电位，排除培养环境中的有害代谢产物， 可延长对数生长期，提高培养液菌体浓度与有用 代谢产物的产量。
• ⑤ 对数生长期以菌体生长为主，稳定生长期以 代谢产物合成与积累为主。根据发酵目的的不同， 确定在微生物发酵的不同时期进行收获。
第六章微生物的生长及其控制刘
1ml
9ml 9ml 9ml
9ml
1ml
1ml
1ml
×2 ×2
×2
2020/7/23
最常用的活菌计数法。
将适当稀释的菌液倾注平板或涂布在平板表面，经保 温培养后，以平板上出现的菌落数乘以稀释度就可 以计算出原菌液的含菌量。
直径9cm的培养皿平板上出现菌落数一般以50~500为 宜。按照国家标准规定的样品菌落总数测定的计数 原则，以平板菌落数在30~300之间为报告依据。
微生物学
直接法—— 涂片染色法
应用：可同时计数不同微生物的菌数，适 于土壤、牛奶中细菌计数。
方法：用镜台测微尺计算出视野面积；取 0.01ml菌液涂于1cm2面积上，计数后代 入公式： 每ml原菌液含菌数
=视野中平均菌数×涂布面积/视野面积×100 ×稀 释倍数
2020/7/23
微生物学
直接法 —— 比浊法
2020/7/23
平板划线分离法
特点：快速、方便。 分区划线（适用于浓度较大的样品） 连续划线（适用于浓度较小的样品）
微生物学
2020/7/23
液体稀释法
微生物学
首先将待分离的样品进行连续稀释,目的是得到高度稀释的效果, 使一支试管中分配不到一个微生物.如果经过稀释后的大多数试管 中没有微生物生长,那么有微生物生长的试管得到的培养物可能就 是由一个微生物个体繁殖而来的纯培养物.
步骤：菌悬液通过微孔滤膜，细胞吸附其上；反置滤膜，以新 鲜培养液通过滤膜，洗掉浮游细胞；除去起始洗脱液后就可以 得到20刚20/7刚/23分裂下来的新生细胞，即为同步培养。
微生物的生长繁殖及其控制
6.1.3微生物生长的测定方法
微 生 物 生 长 的 测 定
第六章微生物的生长繁殖ppt课件
倍增时间（doubling time):在群体生长 里细菌数量增加一倍所需的时间称为～。
从使用情况来看，闭胸式的使用比较 广泛。 敞开式 盾构之 中有挤 压式盾 构、全 部敞开 式盾构 ，但在 近些年 的城市 地下工 程施工 中已很 少使用 ，在此 不再说 明。
3.主要生长ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ数
迟缓时间（T）：微生物在生长过程中， 在实际条件下达到对数生长期所需时间 与理想条件下达到对数生长期所需时间 之差。
从使用情况来看，闭胸式的使用比较 广泛。 敞开式 盾构之 中有挤 压式盾 构、全 部敞开 式盾构 ，但在 近些年 的城市 地下工 程施工 中已很 少使用 ，在此 不再说 明。
二、细菌的群体生长繁殖 （Population Growth）
细菌群体生长规律（Population Growth） 生长数学模型 主要生长参数 同步培养(synchronous culture) 连续培养（continous culture of
1.染色体DNA的复制和分离（DNA replication） 2.细胞壁扩增（cell elongation） 3.细菌的分裂（Cell division ）
从使用情况来看，闭胸式的使用比较 广泛。 敞开式 盾构之 中有挤 压式盾 构、全 部敞开 式盾构 ，但在 近些年 的城市 地下工 程施工 中已很 少使用 ，在此 不再说 明。
群体生长：在一定时间和条件下细胞数量的增加。
●细菌的个体生长 ●细菌的群体生长繁殖（Population Growth） ●真菌的生长与繁殖 ●环境对生长的影响及生长的测定 (Effect of Environment on Growth and measurement of Growth) ●微生物生长繁殖的控制（Growth Control）
从使用情况来看，闭胸式的使用比较 广泛。 敞开式 盾构之 中有挤 压式盾 构、全 部敞开 式盾构 ，但在 近些年 的城市 地下工 程施工 中已很 少使用 ，在此 不再说 明。
3.主要生长ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ数
迟缓时间（T）：微生物在生长过程中， 在实际条件下达到对数生长期所需时间 与理想条件下达到对数生长期所需时间 之差。
从使用情况来看，闭胸式的使用比较 广泛。 敞开式 盾构之 中有挤 压式盾 构、全 部敞开 式盾构 ，但在 近些年 的城市 地下工 程施工 中已很 少使用 ，在此 不再说 明。
二、细菌的群体生长繁殖 （Population Growth）
细菌群体生长规律（Population Growth） 生长数学模型 主要生长参数 同步培养(synchronous culture) 连续培养（continous culture of
1.染色体DNA的复制和分离（DNA replication） 2.细胞壁扩增（cell elongation） 3.细菌的分裂（Cell division ）
从使用情况来看，闭胸式的使用比较 广泛。 敞开式 盾构之 中有挤 压式盾 构、全 部敞开 式盾构 ，但在 近些年 的城市 地下工 程施工 中已很 少使用 ，在此 不再说 明。
群体生长：在一定时间和条件下细胞数量的增加。
●细菌的个体生长 ●细菌的群体生长繁殖（Population Growth） ●真菌的生长与繁殖 ●环境对生长的影响及生长的测定 (Effect of Environment on Growth and measurement of Growth) ●微生物生长繁殖的控制（Growth Control）
微生物学：第六章 微生物的生长及其控制
- 选取最佳培养基成分及其含量 - 适时补料(逐量流加) - 提高溶解氧浓度 - 防止有害代谢产物(乙酸)的生成
第六章 微生物的生长及其控制
第一节 测定生长繁殖的方法 第二节 微生物的生长规律
第三节 影响微生物生长的主要因素
第四节 微生物培养法概论 第五节 有害微生物的控制
温度 temperature
第二节 微生物的生长规律
第三节 影响微生物生长的主要因素 第四节 微生物培养法概论 第五节 有害微生物的控制
微生物的个体生长和同步生长
个体生长 individual growth: 微生物细胞从小到大的生长过 程 (以及随之发生的阶段性的极其复杂的生物化学变化和细 胞学变化)
同步生长 synchronous growth: 通过同步培养技术使微生 物群体中的各个个体处于分裂步调一致的生长状态*
- 直接法: 利用计数板在光学显微镜下直接观察细胞并进行计数(总菌 数) ->活菌染色 vital staining: 酵母菌的美蓝染色, 细菌丫啶橙染色
- 间接法 (活菌计数法 viable cell counting): 原理是活菌生长使液体 培养基变浑浊或在固体培养基上形成菌落
• 平板菌落计数法 plate colony counting: 稀释菌液->浇注平板或涂 布平板 ->菌落形成单位 cfu
continuous culture
连续培养器的类型
恒浊器 turbidostat
- 根据微生物的生长密度控制培养液流速, 以取得菌体密度高, 生长速 率恒定的微生物连续培养
- 微生物始终能以最高生长速率生长 - 应用于以获得大量菌体或与菌群生长相平行的代谢产物(乳酸, 乙醇
等)的生产实践
第六章 微生物的生长及其控制
第一节 测定生长繁殖的方法 第二节 微生物的生长规律
第三节 影响微生物生长的主要因素
第四节 微生物培养法概论 第五节 有害微生物的控制
温度 temperature
第二节 微生物的生长规律
第三节 影响微生物生长的主要因素 第四节 微生物培养法概论 第五节 有害微生物的控制
微生物的个体生长和同步生长
个体生长 individual growth: 微生物细胞从小到大的生长过 程 (以及随之发生的阶段性的极其复杂的生物化学变化和细 胞学变化)
同步生长 synchronous growth: 通过同步培养技术使微生 物群体中的各个个体处于分裂步调一致的生长状态*
- 直接法: 利用计数板在光学显微镜下直接观察细胞并进行计数(总菌 数) ->活菌染色 vital staining: 酵母菌的美蓝染色, 细菌丫啶橙染色
- 间接法 (活菌计数法 viable cell counting): 原理是活菌生长使液体 培养基变浑浊或在固体培养基上形成菌落
• 平板菌落计数法 plate colony counting: 稀释菌液->浇注平板或涂 布平板 ->菌落形成单位 cfu
continuous culture
连续培养器的类型
恒浊器 turbidostat
- 根据微生物的生长密度控制培养液流速, 以取得菌体密度高, 生长速 率恒定的微生物连续培养
- 微生物始终能以最高生长速率生长 - 应用于以获得大量菌体或与菌群生长相平行的代谢产物(乳酸, 乙醇
等)的生产实践
微生物学格式课件第六章微生物的生长及控制
免疫控制
通过接种疫苗或使用免疫调节剂 来提高机体免疫力，抵抗病原微
生物的感染。
基因工程
利用基因工程技术改良微生物的 遗传特性，使其不具备致病性或
提高其抗逆性。
01
微生物生长的实际 应用
在工业生产中的应用
发酵工程
利用微生物的生长和代谢产物，生产食品、饮料 、生物材料等。
生物农药
利用微生物的特性，开发具有杀虫、除草、增产 等作用的生物农药。
分批培养
在一定体积的培养液中接种微生 物，培养过程中不补充新鲜培养 基，直至培养结束。
连续培养
在不断流动的培养基中连续接种 微生物，保持微生物持续生长。
环境因素对生长规律的影响
01
02
03
温度
不同微生物对温度的需求 不同，温度变化会影响微 生物的生长速率和代谢活 动。
pH值
pH值对微生物细胞膜的通 透性和酶活性有重要影响 ，进而影响微生物的生长 和代谢。
[3] Doyle, M.E., Beuchat, L.R., and Montville, T.J. (2006). Microbial ecology of foods and food products. In: Microbial Ecology of Foods and Food Products, 2nd ed., Doyle, M.E., Beuchat, L.R., and Montville, T.J., Eds., CRC Press, Boca Raton, FL, pp. 3-34.
途径，合成新的酶。
对数生长期
微生物以最大速率进行 生长的阶段，细胞以几
何级数增长。
稳定期
微生物生长速率逐渐下 降，细胞开始积累次生
第六章微生物生长繁殖及其控制PPT课件
1。总菌数的测定（计数器直接 计数，染色涂片计数，比浊法） 2。活菌数的测定（稀释平板计 数法、膜过滤法）
（二）微生物生长量的测定
1。直接法(干重法，体积法) 2。间接法（比浊法，碳、氮含量法，DNA
测定法等）
1.血球计数板法
适用范围：个体较大细胞或颗粒，如血球、 酵母菌等。不适用于细菌等个体较小的细 胞，因为（1）细菌细胞太小，不易沉降； （2）在油镜下看不清网格线，超出油镜 工作距离。
➢活菌数目急剧下降； ➢出现了“负生长”； ➢细胞形态多样，有时产生畸形； ➢细胞开始自溶，释放次生代谢产物。
第三节 环境条件对微生物生长的影响
一、温度 二、水和渗透压 三、酸碱度 四、氧和氧化还原电位 五、辐射 六、化学杀菌剂和抑菌剂
一、温度
温度对微生物的影响具体表现在：
▪ 影响酶活性。温度变化影响酶促反应速率，最终影响 细胞合成。
类型：恒浊连续培养和恒化连续培养
二、细菌的纯培养生长曲线
将少量细菌接种到一种新鲜的、定量的液体 培养基中进行分批培养，定时取样计数，以 细菌个数或细菌数的对数为纵坐标，以培养 时间为横坐标，连接坐标纸上各点成一条曲 线即细菌的生长曲线。
生长曲线可以细分为四个时期： 延迟期、对 数生长期、稳定期、 衰亡期。
▪ 影响细胞膜的流动性。温度高，流动性大，有利于物 质的运输，温度低，流动性降低，不利于物质运输， 因此，温度变化影响营养物质的吸收与代谢产物的分 泌。
▪ 影响物质的溶解度。对生长有影响。
最适
最高
温度
最低 生长速率
根据微生物的最适生长温度分类
(一)微生物生长的温度类型
嗜冷微生物(最适<20℃，最低<0℃) 嗜温微生物(最适为25~40℃) 嗜热微生物(最适>40℃)
（二）微生物生长量的测定
1。直接法(干重法，体积法) 2。间接法（比浊法，碳、氮含量法，DNA
测定法等）
1.血球计数板法
适用范围：个体较大细胞或颗粒，如血球、 酵母菌等。不适用于细菌等个体较小的细 胞，因为（1）细菌细胞太小，不易沉降； （2）在油镜下看不清网格线，超出油镜 工作距离。
➢活菌数目急剧下降； ➢出现了“负生长”； ➢细胞形态多样，有时产生畸形； ➢细胞开始自溶，释放次生代谢产物。
第三节 环境条件对微生物生长的影响
一、温度 二、水和渗透压 三、酸碱度 四、氧和氧化还原电位 五、辐射 六、化学杀菌剂和抑菌剂
一、温度
温度对微生物的影响具体表现在：
▪ 影响酶活性。温度变化影响酶促反应速率，最终影响 细胞合成。
类型：恒浊连续培养和恒化连续培养
二、细菌的纯培养生长曲线
将少量细菌接种到一种新鲜的、定量的液体 培养基中进行分批培养，定时取样计数，以 细菌个数或细菌数的对数为纵坐标，以培养 时间为横坐标，连接坐标纸上各点成一条曲 线即细菌的生长曲线。
生长曲线可以细分为四个时期： 延迟期、对 数生长期、稳定期、 衰亡期。
▪ 影响细胞膜的流动性。温度高，流动性大，有利于物 质的运输，温度低，流动性降低，不利于物质运输， 因此，温度变化影响营养物质的吸收与代谢产物的分 泌。
▪ 影响物质的溶解度。对生长有影响。
最适
最高
温度
最低 生长速率
根据微生物的最适生长温度分类
(一)微生物生长的温度类型
嗜冷微生物(最适<20℃，最低<0℃) 嗜温微生物(最适为25~40℃) 嗜热微生物(最适>40℃)
《微生物学教学课件》第六章微生物生长繁殖
代谢产物和微生物细胞形成过程的关系 (a) 酵母菌形成的初级代谢产物——乙醇； (b) 产黄青霉形成的次级代谢产物——青霉素；
3 丝状微生物的群体生长
丝状微生物的纯培养采用孢子 接种，在液体培养基中震荡培 养或深层通气加搅拌培养，菌 丝体通过断裂繁殖不形成产孢 结构。可以用菌丝干重作为衡 量生长的指标，即以时间为横 坐标，以菌丝干重为纵坐标， 绘制生长曲线。
过滤法 区带密度梯度离心法 膜洗脱法
二 典型生长曲线（群体生长曲线） （分批培养）
微生物典型生长曲线表示的是非丝状单细胞 微生物在液体培养时的生长规律，广泛地应 用于生产及研究上。
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。
•影响延滞期的因素： • ①接种龄；（对数期接种时，延滞期短； 延滞期或稳定期，延滞期居中；衰亡期接种， 延滞期延长）
•
•
②接种量（负相关）
③培养基成分（营养丰富则延滞期短)
2) 指数期（exponential phase）又称对数期
以几何级数速度分裂，细胞数目迅速增加 的时期。 特点：生长速率常数R最大，则细胞每分裂 一次所需要的代时 G 或原生质增加一倍所 需时间最短；细胞进行平衡生长，各种组 分最为均匀；酶系活跃，代谢旺盛。
1ml 1ml 1ml 1ml
9ml 1ml 9ml 9ml 1ml 9ml
1ml
×3
×3
×3
2 平板菌落计数法
1ml 1ml
9ml 1ml 1ml
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指数生长
细菌的生长曲线一般用菌数的对数为纵坐标作图
单细胞微生物：细菌和酵母
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（即每小时分裂次数R）的不同， 一条典型的生长曲线可以分为：延滞期，指数期，稳定期和 衰亡期四个生长时期
丝状生长的霉菌或放线菌
非“典型”生长曲线
单细胞微生物的典型生长曲线
2. 微生物的连续培养
分批培养（batch culture）or 封闭培养（closed culture） 培养基一次加入，不予补充，不再更换 连续培养(Continous culture ）
延长指数期 生长：延滞期、指数期、稳定期、衰亡期
在微生物的整个培养期间，通过一定的方式使微生物能以 恒定的生长速率生长并能持续生长下去的一种培养方法。
生产上常常通过补料、调 pH、温度等措施， 延长稳定期，以获得更多的菌体物质或积累更 多的代谢产物 促进连续培养原理的提出和工艺、技术的创建
代谢产物和微生物细胞形成过程的关系 稳定期初期 (a)酵母菌形成的初级代谢产物——乙醇 与菌体生长相平行 稳定期 (b)产黄青霉形成的次级代谢产物——青霉素
1.4 衰亡期
嗜冷微生物在低温下生长的机理
体内的酶能在低温下有效地催化，在高温下酶活 丧失
细胞膜中的不饱和脂肪酸含量高，低温下也能保 持半流动状态，可以进行物质的传递
本节重点
单细胞微生物的典型生长曲线
连续培养
生长温度三基点
微生物的生长规律
单细胞微生物的典型生长曲线
连续培养
高密度培养
微生物的生长及其控制
研究生长规律的三个前提 微生物的生长规律 影响微生物生长的主要因素 有害微生物的控制
第六章
微生物的生长及其控制
第三节
影响微生物生长的主要因素
影响微生物生长的因素
温度 氧气 营养
水活度 渗透压 辐射 超声波 化学药剂
2.2 单级和多级连续培养
单级连续培养
连续培养的级数
多级连续培养
单级连续培养
多级连续培养
代谢产物和微生物细与菌体生长相平行 (b)产黄青霉形成的次级代谢产物——青霉素
与菌体生长不平行
2.3 连续培养的优缺点
优点：
高效：简化操作 自控：便于各种仪表进行自动控制 产品质量稳定 节约资源和人力 菌种易于退化 易于遭到杂菌污染 营养物利用率低于分批培养 连续发酵，一般只能持续数月到一年
• 核酸具有较高的热稳定性
• 细胞膜中饱和脂肪酸含量高，较高温度下 能维持正常的液晶状态
低温对微生物的影响
当环境温度低于微生物的最适生长温度时，微生物的生 长繁殖停止，当微生物的原生质结构并未破坏时，不会 造成死亡并能在较长时间内保持活力，当温度提高时， 可以恢复正常的生命活动 低温保藏菌种就是利用这个原理，一些细菌、酵母和霉 菌的琼脂斜面菌种通常可以长时间得保藏在4度冰箱中
•选用繁殖快的菌种 •增加接种量 •采用指数生长期的健壮菌种 •尽量使接种前后所使用的培养基组成接近
1.2 指数期
菌体细胞代谢旺盛，生长速度最快，数量 呈几何级数增长 紧接延滞期的细胞数以几何级数增长的时 期，又称对数生长期
1.2 指数期
特点： 1 ）生长速率常数 R 最大，分裂时间最短，即 代时最短 2）细胞平衡生长，菌体内各成分均匀 3）代谢旺盛 4）对理化因素敏感 5）菌体量X2=X1· 2n
稳定期 指数期 衰亡期
延滞期
1.1 延滞期
指少量单细胞微生物接种到新鲜的培养液中， 在开始一段时间内细胞数目没有增加的一段 时间，生长速度接近于零，细胞适应环境， 酶合成迅速，为物质合成做准备
又称为迟缓期、停滞期、调整期、适应期
1.1 延滞期
特点： 分裂迟缓、代谢活跃
1) 生长速率常数 R=0 (每小时分裂次数R） 2) 细胞形态变大(增长) 3) 细胞内RNA（rRNA）含量增高 4) 合成代谢活跃：核糖体、酶类、ATP 5) 对外界不良条件反应敏感：如 抗生素、温度、紫外线、 X-射线
最适生长温度≠一切生理过程的最适温度 ≠生长得率最高时的培养温度 ≠发酵速率最高时的培养温度 ≠累积某一代谢产物量最高时的培养温度
例如，在Penicillium chrysogenum（产黄青霉）总共165小 时的青霉素发酵过程中，根据不同生理代谢过程的温度特 点分四段控制其培养温度，提高青霉素产量
恒化连续培养
控制恒定的培养液流速，使营养物质浓度恒定而保持稳 定菌体密度的连续培养方法 控制如碳源、氮源、生长因子等，使其始终成为生长限 制 特点：某种限制因子的浓度保持不变，微生物始终在低 于其最高生长速率条件下进行生长繁殖 应用范围：与生长速率相关的各种理论研究
恒浊 vs 恒化连续培养
特点： 死亡数＞新生数 群体中活菌数目急剧下降，负生长R＜0 细胞出现多态、畸形、芽孢释放 出现原因： 培养环境对微生物生长明显不利，使分解代谢大 于合成代谢，最终导致细胞大量死亡
单细胞微生物的生长曲线
单细胞微生物的典型生长曲线
接种少量纯种单细胞微生物 分批培养
分批培养：将微生物置于一定容积的定量的培养基中培 养，培养基一次性加入，不再补充和更换，最后一次 性收获。也称为批式培养、密闭培养。
影响因素
1）菌种：不同菌种的代时差别极大
E.coli 17 min，结核杆菌 793min
2）营养成分：丰富时，生长快 3）培养温度
大肠杆菌 10℃ 代时860 min 15℃ 代时120 min 40℃ 代时17.5 min
4）营养物浓度：影响生长速度及生长量 凡是处于较低浓度范围内，可影响生长速率和菌体产量 的营养物，称为生长限制因子
分析稳定期到来的原因
培养过程中不断的补充营养物质和以同样的速率移出培养物 是实现微生物连续培养的基本原则
2. 微生物的连续培养
连续培养：在微生物培养的过程中，不断地
供给新鲜的营养物质，同时排除含菌体及代
谢产物的培养物，让培养的微生物长时间地 处于指数期，以利于微生物的增殖速度和代 谢活性处于某种稳定状态。也称为开放培养。
缺点：
3.微生物的高密度培养
高密度培养（high cell-density culture, HCDC)： 指微生物在液体培养中细胞群体密度超过常规培养的 10倍以上。 应用：基因工程菌生产多肽类药物。 高密度培养时应注意的问题： 选取最佳培养基成分和含量；补料；提高溶解氧浓度； 防止有害代谢产物生成。
温度对微生物生长的影响机理
影响酶活性，影响酶促反应速率 影响细胞膜的流动性，温度高，流动性 大，有利于物质运输（吸收与代谢产物 的分泌） 影响物质的溶解度，对生长有影响
微生物的生长温度类型
低温型微生物（嗜冷微生物）
中温型微生物（嗜温微生物）
高温型微生物（嗜热微生物）
微生物的生长温度类型
分批培养 vs 连续培养
控制连续培养的方法
2.1 恒浊和恒化连续培养
恒浊连续培养
控制连续培养的方法
内控制
不断调节流速而使细菌培养液 浊度保持恒定
恒化连续培养
保持恒定的流速
外控制
恒浊连续培养
根据培养器内微生物的生长密度，借光电控制系统调节培养
基流速，使培养液浊度保持恒定，以取得菌体密度高、生长 速率恒定的微生物细胞的连续培养方法 特点：营养物质过量，微生物始终以最高生长速率进行生长 应用范围：用于生产大量菌体、生产与菌体生长相平行的某 些代谢产物，如乳酸、乙醇等
1.3 稳定期
又称恒定期、最高生长期，此时期微生物群体中 新繁殖的细胞数目与死亡的细胞数目基本上处于 平衡稳定的状态。
1.3 稳定期
特点
生长速率常数R=0，即新繁殖的细胞数与衰亡相等， 这时菌体产量达到了最高点 细胞开始贮存各种储藏物：异染颗粒等 芽孢开始形成 次级代谢产物开始合成
• • 以指数期为主的菌体生长期 以稳定期为主的代谢产物合成期
生长温度范围(℃) 微生物的类型 分布区域
最低
专 性 兼 性 室 温 体 温 -12- -5 -5-10 10-20 10-20 25-45
最适
5-15 10-20 20-35 35-40 50-60
最高
15-20 25-30 40-45 40-45 70-95 地球两极 海洋、冷泉、冷藏食品 腐生环境 寄生环境 温泉、堆肥、土壤
营养物浓度对微生物生长速度的产量的影响
1.2 指数期
应用意义
1）由于此时期的菌种比较健壮（生理特性较 一致， 生长速率恒定），生产上用作接种 的最佳菌龄 2）是生理代谢及遗传研究或进行染色、形态 观察等的良好材料 3）发酵工业上尽量延长该期，以达到较高的 菌体密度 4）食品工业尽量使有害微生物不能进入此期
pH
1. 温度对微生物的影响
生长的温度范围一般在-10-100℃ 极端下限为-30℃，极端上限105-300℃
每种微生物都有自己的生长温度三基点，即
最低、最适、最高生长温度
生长温度三基点
处于最适生长温度时， 微生物生长速度最快， 代时最短 最低生长温度 最适生长温度 最高生长温度
最适生长温度
第六章
微生物的生长及其控制
第二节 微生物的生长规律
1.单细胞微生物的生长规律
单细胞微生物的典型生长曲线 定量描述液体培养基中微生物群体生长规律的实验曲线
接种少量纯种单细胞微生物 分批培养
细菌接种到定量的液体培养基中，定时取样测定细胞数量， 以培养时间为横坐标，以菌体数量的对数（或OD值）为 纵坐标，得到一条反映细菌在整个培养期间菌数变化规律 的曲线