微生物培养技术生长代谢培养法

同步生长：通过同步培养手段使细胞群体中各 个体处于分裂步调一致的生长状态。
获得微生物同步生长的方法: 选择法和诱导法。
同步生长的细胞经过2~3个分裂周期后会丧失同 步性。
2. 单细胞微生物的典型生长曲线
多数细菌的繁殖速度很快。大肠杆菌在适 宜的条件下繁殖48h，其子代的总重可达 2.2×1031g，这是一个巨大的数字。然而， 实际情况是不可能的。那么，细菌的群体 生长规律到底怎样呢?
微生物的典型生长曲线 (growth curve) 根据微生物的生长速率常数的不同，可将生
长曲线大致分为四个时期：
Ⅰ.延滞期 Ⅱ.指数期 Ⅲ.稳定期 Ⅳ.衰亡期
（1）延滞期 (lag phase)
• 延滞期的特点
1. 生长速率常数为零； 2. 细胞形态变大或增长； 3. 细胞内的RNA含量增高，原生质呈嗜碱性； 4. 合成代谢十分活跃； 5. 对外界不良环境反应敏感。
应该着重指出：最适生 长温度不一定是一切代 谢活动的最适温度。
生长温度的三基点
生 长
最适
速
度
最低 停止生长
最高 致死 温度
微生物按其最适生长 温度范围可分为：
嗜冷菌百度文库
嗜温菌
嗜热菌
（二） pH
作为一个整体来说，微生物生长的pH范围(＞2～10＜) 极 广，有少数种类还可超出这一范围。但绝大多数微生物 的生长pH都在5～9之间。
2. 细胞出现多形态,大小不等的畸形,变成衰退型。 3. 细胞死亡,出现自溶现象。 4. 有的微生物在此期合成或释放次生代谢物。 5. 芽孢杆菌在此期释放芽孢。
• 微生物在衰亡期，细胞活力明显下降，同时由 于逐渐积累的代谢毒物可能会与代谢产物起某 种反应或影响提纯，或使其分解。因此，在生 产中必须掌握好时间，在适当的时候结束发酵.
• 稳定期到来的原因
1. 营养物尤其是生长限制因子的耗尽。 2. 营养物的比例失调。 3. 有害代谢产物的积累。 4. pH值、Eh值等理化条件不适宜。
• 指数期以菌体生长为主，稳定期以代谢产物的 合成和积累为主。在稳定期后期，代谢产物的 积累开始增多，并逐渐趋于高峰。某些抗生素 产生菌在稳定期后期大量形成抗生素。
（3）稳定期 (stationary phase)
• 稳定期的特点
1. R＝0，活菌数相对稳定，总菌数达到最高水平。 2. 微生物细胞内代谢物积累达到最高值。 3. 多数芽孢杆菌这时开始形成芽孢。 4. 细胞开始贮存糖原、异染颗粒和脂肪等贮藏物。 5. 有的微生物在此期开始合成抗生素等次生代谢产物。 6. 菌体对不良环境的抵抗力较强。
• 稳定期是产物（菌体或与菌体生长相平行的代 谢产物）的最佳收获期。若想获得大量菌体， 就应在此阶段收获。在生产中，常通过补料、 调节pH、调整温度等措施来延长稳定期，以积 累更多的代谢产物。
（4）衰亡期 (decline phase)
• 衰亡期的特点
1. 微生物死亡数大于增殖数，活菌数大大减少， 群体衰落。
第三单元 微生物培养技术
第三单元 微生物培养技术
模块四 微生物的生长
一、接种技术 二、影响微生物生长的主要因素
三、微生物的生长规律
一、接种技术
微生物接种技术是将一种微生物移接到另一灭过菌 的新鲜培养基中的基本操作技术。 根据不同的目的，可采用不同的接种方法，如斜面 接种、液体接种、穿刺接种、平板接种等。接种方 法不同，常采用不同的接种工具，如接种针、接种 环、吸管、涂布器等。 转接的菌种都是纯培养的微生物，为了确保纯种不 被杂菌污染，在接种过程中，必须严格无菌操作。
• 延滞期的存在会使发酵周期延长,降低设备利 用率,增加生产成本，因此，采取措施缩短延 滞期，在发酵工业中具有重要的意义。
• 缩短延滞期的方法 1.菌种 2.采用最适菌龄(指数期)的菌种接种； 3.加大接种量； 4.用营养丰富的天然培养基等。
（2）指数期 (exponential phase)
• 指数期的特点
不同微生物的生长pH存在最低、最适与最高三个数值。
不同微生物有其最适生长pH，另外，同一微生物在其不 同生长阶段和不同生理、生化过程，也有不同的最适pH 要求。
各类微生物能够生长的pH值较宽，但细胞内部pH值却接 近中性。
pH调节
治标 治本
过酸时：加NaOH、Na2CO3等碱液中和
过碱时：加H2SO4、HCl等酸液中和
过酸时
加适当氮源：尿素、 NaNO3、 NH4OH 或蛋白质等
提高通气量
过碱时
加适当碳源：糖、乳酸、醋酸、 柠檬酸或油脂
降低通气量
（三） 氧 气
好氧菌
1.专性好氧菌: 需氧，正常大气压下呼吸产能 2.兼性厌氧菌: 以呼吸为主，兼营发酵产能
以呼吸为主，兼营厌氧呼吸产能
3.微好氧菌: 需要微量氧下生活
二、影响微生物生长的主要因素
（一） 温 度
影响微生物生长繁殖的最重要因素之一。 就总体而言，微生物生长的温度范围较广， 已知的微生物在-10～95℃范围内生长。而 对某一具体微生物而言，只能在一定温度范 围内生长，且此温度范围有宽、有窄。
最适生长温度：
即某微生物分裂代时 最短或生长速率最高时 的培养温度。不同微生 物的最适生长温度是不 一样的。
厌氧菌
4.耐氧菌: 不需氧，只以发酵产能，氧无毒害 5.(专性)厌氧菌: 氧有害或致死，
以发酵或无氧呼吸产能
氧 与 微 生 物 生 长 的 关 系
三、微生物的生长规律
1. 微生物的个体生长和同步生长
研究微生物个体生长，常用以下两种方法： 1. 用电子显微镜观察微生物细胞的超薄切片； 2. 分析处于同步生长的某一群体在各阶段的生物化学特 性变化，来间接了解单个细胞的相应变化规律。
1. 活菌数和总菌数接近； 2. 生长速率常数最大，代时（G）最短； 3. 细胞进行平衡生长，细胞的化学组成及形态，
生理特性比较一致； 4. 酶系活跃，代谢旺盛。
• 该期的微生物多被用作生产中的种子和科学试 验的材料。
• 若在此期连续流加或补加原料，排除培养环境 中有害代谢产物，调节因生长而改变了的环境 pH等理化因素，可以延长指数期，提高培养液 中菌体浓度和有用代谢产物的产量。
第三单元 微生物培养技术
模块六 微生物的培养方法
一、实验室的微生物培养法 二、生产实践中的微生物培养方法