【广西医药大学】优质课《微生物学》第五章-微生物的生长及其控制.ppt

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1、【广西医药大学】优质课全国特级教师 江新欢 博士教授微生物学微生物学第第五五章章 微生物的生长及其控制微生物的生长及其控制 第一节第一节第一节第一节 测定微生物生长繁殖的方法测定微生物生长繁殖的方法测定微生物生长繁殖的方法测定微生物生长繁殖的方法第二节第二节第二节第二节 微生物的生长规律微生物的生长规律微生物的生长规律微生物的生长规律第三节第三节第三节第三节 影响微生物生长的主要环境因素影响微生物生长的主要环境因素影响微生物生长的主要环境因素影响微生物生长的主要环境因素第四节第四节第四节第四节 微生物培养法概论微生物培养法概论微生物培养法概论微生物培养法概论第五节第五节第五节第五节 微生物生长

2、繁殖的控制微生物生长繁殖的控制微生物生长繁殖的控制微生物生长繁殖的控制 单个微生物细胞单个微生物细胞单个微生物细胞单个微生物细胞合适的外界条件，吸收营养物质，进行代谢。合适的外界条件，吸收营养物质，进行代谢。同化作用的速度超过了异化作用同化作用的速度超过了异化作用同化作用的速度超过了异化作用同化作用的速度超过了异化作用个体的生长个体的生长原生质的总量（重量、体积、大小）就不断增加原生质的总量（重量、体积、大小）就不断增加如果各细胞组分是按恰当的比例增长时，则达到一定程度后就如果各细胞组分是按恰当的比例增长时，则达到一定程度后就如果各细胞组分是按恰当的比例增长时，则达到一定程度后就如果各细胞组分

3、是按恰当的比例增长时，则达到一定程度后就会发生繁殖，引起个体数目的增加。会发生繁殖，引起个体数目的增加。会发生繁殖，引起个体数目的增加。会发生繁殖，引起个体数目的增加。群体内各个个体的进一步生长群体内各个个体的进一步生长群体的生长群体的生长第一节第一节 测定微生物生长繁殖的方法测定微生物生长繁殖的方法微生物生长的测定：个体计数、群体重量测定和微生物生长的测定：个体计数、群体重量测定和微生物生长的测定：个体计数、群体重量测定和微生物生长的测定：个体计数、群体重量测定和群体生理指标测定。群体生理指标测定。群体生理指标测定。群体生理指标测定。目的：目的：目的：目的：l l评价培养条件、营养物质等对微

4、生物生长的影响；评价培养条件、营养物质等对微生物生长的影响；评价培养条件、营养物质等对微生物生长的影响；评价培养条件、营养物质等对微生物生长的影响；l l评价不同的抗菌物质对微生物产生抑制评价不同的抗菌物质对微生物产生抑制评价不同的抗菌物质对微生物产生抑制评价不同的抗菌物质对微生物产生抑制(或杀死或杀死或杀死或杀死)作用的效果；作用的效果；作用的效果；作用的效果；l l客观地反映微生物生长的规律。客观地反映微生物生长的规律。客观地反映微生物生长的规律。客观地反映微生物生长的规律。一、测生长一、测生长量：量：单位时间里微生物重量上的单位时间里微生物重量上的变化。变化。（一）直接法（精确的称干重法

5、；粗放的测（一）直接法（精确的称干重法；粗放的测体积法）体积法）（二）间接法（比浊法，生理指标法）（二）间接法（比浊法，生理指标法）（一）直接法（一）直接法将将一一定定量量的的菌菌液液中中的的菌菌体体通通过过离离心心或或过过滤滤分分离离出出来来，然然后后烘烘干干（干干燥燥温温度度可可采采用用105、100或或80）、称称重重。一一般般干干重重为为湿湿重重的的10%20%，而而一一个个细细菌菌细细胞胞一一般重约般重约10-1210-13g。该法适合菌液浓度较高的样品。该法适合菌液浓度较高的样品。（二）间接法（二）间接法1 1、比比比比浊浊浊浊法法法法：借借借借助助助助于于于于分分分分光光光光光光

6、光光度度度度计计计计，在在在在一一一一定定定定波波波波长长长长（450650nm450650nm波波波波段段段段)下下下下测测测测定定定定菌菌菌菌悬悬悬悬液液液液的的的的光光光光密密密密度度度度，就就就就可反应出菌液的浓度。可反应出菌液的浓度。可反应出菌液的浓度。可反应出菌液的浓度。原原原原理理理理：在在在在一一一一定定定定范范范范围围围围内内内内，菌菌菌菌悬悬悬悬液液液液中中中中的的的的细细细细胞胞胞胞浓浓浓浓度度度度与与与与混混混混浊浊浊浊度度度度成正比，即与光密度成正比，菌数越多，光密度越大。成正比，即与光密度成正比，菌数越多，光密度越大。成正比，即与光密度成正比，菌数越多，光密度越大。

7、成正比，即与光密度成正比，菌数越多，光密度越大。特点：快速、简便。特点：快速、简便。特点：快速、简便。特点：快速、简便。如何定量二者关系呢？如何定量二者关系呢？浊度仪浊度仪绘制标准曲线绘制标准曲线绘制标准曲线绘制标准曲线测菌液浊度，对照标准曲线得出细菌数量测菌液浊度，对照标准曲线得出细菌数量测菌液浊度，对照标准曲线得出细菌数量测菌液浊度，对照标准曲线得出细菌数量2 2、生理指标法、生理指标法测含氮量：蛋白质是细胞的主要物质，含量稳定，而氮是测含氮量：蛋白质是细胞的主要物质，含量稳定，而氮是蛋白质的主要成分，通过测含氮量就可推知微生物的浓度。蛋白质的主要成分，通过测含氮量就可推知微生物的浓度。其

8、他方法：含碳、磷、其他方法：含碳、磷、DNA、RNA、耗氧量、消耗底物耗氧量、消耗底物量、产量、产CO2、产酸、产热、粘度等，都可用于生长量的测定。产酸、产热、粘度等，都可用于生长量的测定。二、计繁殖数二、计繁殖数（单细胞微生物细胞个体数目（单细胞微生物细胞个体数目的检测法）的检测法）（一）直接法：血球计数板（一）直接法：血球计数板（二）间接法：（活菌）平板菌落计数法、（二）间接法：（活菌）平板菌落计数法、厌氧菌培养厌氧菌培养血球计数板法血球计数板法血球计数板法血球计数板法:（一）直接法（一）直接法（一）直接法（一）直接法细胞密度（细胞密度（4个大格细胞总数个大格细胞总数/4）104个个/ml

9、；（二）间接法（活菌计数法）（二）间接法（活菌计数法）平平平平板板板板菌菌菌菌落落落落计计计计数数数数法法法法膜过滤培养法膜过滤培养法微生物生长测定方法比较微生物生长测定方法比较微生物生长测定方法比较微生物生长测定方法比较测测定定细细胞胞数数目目方法方法特点与应用特点与应用血球计数板法血球计数板法 较快速简便，但较费时较快速简便，但较费时薄膜过滤染色法薄膜过滤染色法 快速简便，快速简便，适于含菌数很低的空气、水等中的总菌计数适于含菌数很低的空气、水等中的总菌计数 平皿菌落计数法平皿菌落计数法 简易价廉，但花费时间较长，不能立刻知道结果简易价廉，但花费时间较长，不能立刻知道结果测测定定物物质质量

10、量比浊法比浊法 快速简便，敏感度低，适于不发酵液或液体中的快速快速简便，敏感度低，适于不发酵液或液体中的快速 总细胞数估计，但需事先标定总细胞数估计，但需事先标定细胞湿重法细胞湿重法 较为简便，但含水量不定，准确度差较为简便，但含水量不定，准确度差细胞成分含量法细胞成分含量法 如测定蛋白质、核酸、还原糖的含量等如测定蛋白质、核酸、还原糖的含量等细胞干重法细胞干重法 较为费时，易受颗粒杂质干扰，敏感度低较为费时，易受颗粒杂质干扰，敏感度低第二节第二节 微生物的生长规律微生物的生长规律一、获得微生物纯培养的方法一、获得微生物纯培养的方法一、获得微生物纯培养的方法一、获得微生物纯培养的方法概念：从一

11、个细胞得到的后代称为纯培养。概念：从一个细胞得到的后代称为纯培养。概念：从一个细胞得到的后代称为纯培养。概念：从一个细胞得到的后代称为纯培养。方法：稀释倒平板法；划线法。方法：稀释倒平板法；划线法。方法：稀释倒平板法；划线法。方法：稀释倒平板法；划线法。二、微生物的个体生长和群体的同步生长二、微生物的个体生长和群体的同步生长二、微生物的个体生长和群体的同步生长二、微生物的个体生长和群体的同步生长 使用同步培养技术，即设法使群体中的所有细使用同步培养技术，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，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

12、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。解单个细胞所发生的变化。通过同步培养而使细胞群体处于分裂步调一致通过同步培养而使细胞群体处于分裂步调一致的状态即的状态即同步生长同步生长。进行同步分裂的细胞称为进行同步分裂的细胞称为同步细胞同步细胞。获得同步生长的方法获得同步生长的方法获得同步生长的方法主要有两类：获得同步生长的方法主要有两类：获得同步生长的方法主要有两类：获得同步生长的方法主要有两类：（1 1）环境条件诱导法：抗生素、变换温度、光线、）环境条件诱导法：抗生素、变换温度、光线、）环境条件诱导法：抗生素、变换温度、光线、）环境条件诱导法：抗生素、变换温度、光线、培养

13、基等，造成与正常细胞周期不同的周期变化。培养基等，造成与正常细胞周期不同的周期变化。培养基等，造成与正常细胞周期不同的周期变化。培养基等，造成与正常细胞周期不同的周期变化。（2 2）机械筛选法：选择性过滤、梯度离心或膜洗脱）机械筛选法：选择性过滤、梯度离心或膜洗脱）机械筛选法：选择性过滤、梯度离心或膜洗脱）机械筛选法：选择性过滤、梯度离心或膜洗脱法。法。法。法。物理方法，随机选择，不影响细胞代谢。物理方法，随机选择，不影响细胞代谢。物理方法，随机选择，不影响细胞代谢。物理方法，随机选择，不影响细胞代谢。硝酸纤维素膜法硝酸纤维素膜法细菌细胞会粘附于具有相反电荷的硝酸纤维微孔滤膜上。细菌细胞会粘附

14、于具有相反电荷的硝酸纤维微孔滤膜上。细菌细胞会粘附于具有相反电荷的硝酸纤维微孔滤膜上。细菌细胞会粘附于具有相反电荷的硝酸纤维微孔滤膜上。三、单细胞微生物的典型生长曲线三、单细胞微生物的典型生长曲线将将少少量量纯纯种种单单细细胞胞微微生生物物接接种种到到恒恒容容积积的的液液体体培培养养基基中中后后，在在适适宜宜的的温温度度、通通气气（厌厌氧氧菌菌除除外外）等等条条件件下下，它它们们的的群群体体会会有有规规律律地地生生长长起起来来。每每隔隔一一定定时时间间取取样样，测测菌菌细细胞胞数数目目。以以细细胞胞数数目目的的对对数数值值作作纵纵坐坐标标，以以培培养养时时间间作作横横坐坐标标，可可以以画画出出

15、一一条条有有规规律律的的曲曲线线即即单单细细胞胞微微生生物物的的典典型型生生长长曲曲线线。生生长长曲曲线线代代表表了了单单细细胞胞微微生生物物在在新新的的环环境境中中从从开开始始生生长长、分裂分裂直至直至死亡死亡的整个动态变化过程。的整个动态变化过程。单细胞微生物的典型生长曲线单细胞微生物的典型生长曲线单细胞微生物的典型生长曲线单细胞微生物的典型生长曲线 延延滞滞期期指指数数期期稳定期稳定期衰亡期衰亡期又称：停滞期、调整期、适应期又称：停滞期、调整期、适应期“万事开头难万事开头难”1、特点：、特点：生长速率常数生长速率常数R=0;细胞形态变大或增长细胞形态变大或增长;细胞内细胞内RNA特别是特

16、别是rRNA含量增高，原生质嗜碱性增强含量增高，原生质嗜碱性增强;合成代谢活跃（核糖体、酶类、合成代谢活跃（核糖体、酶类、ATP合成加快），易产合成加快），易产生诱导酶生诱导酶;对外界不良条件反应敏感（如氯化钠浓度、温度、抗生对外界不良条件反应敏感（如氯化钠浓度、温度、抗生素等理、化学药物）。素等理、化学药物）。（一）（一）延滞期延滞期2、在发酵工业上需设法尽量缩短延迟期，措施有、在发酵工业上需设法尽量缩短延迟期，措施有：接种龄：对数生长期的菌种接种接种龄：对数生长期的菌种接种,子代停滞期短；稳定期子代停滞期短；稳定期的菌种接种，子代停滞期居中；停滞期或衰亡期菌种接种，的菌种接种，子代停滞期居

17、中；停滞期或衰亡期菌种接种，子代停滞期长。子代停滞期长。增加接种量；一般来说，增加接种量；一般来说，接种量增大可缩短甚至消除延接种量增大可缩短甚至消除延迟期（发酵工业上一般采用迟期（发酵工业上一般采用1/10的接种量）。的接种量）。调整培养基的成分，应适当丰富，且发酵培养基成分尽调整培养基的成分，应适当丰富，且发酵培养基成分尽量与种子培养基的成分接近。量与种子培养基的成分接近。（二）指数期（二）指数期1、特点：、特点：生长速率常数生长速率常数R最大，即代时最短最大，即代时最短;细胞进行平衡生长，细胞进行平衡生长，菌体大小、形态、菌体大小、形态、生理特征等比较一致生理特征等比较一致;酶系活跃，代

18、谢最旺盛。酶系活跃，代谢最旺盛。x2x1t2t1t2 -t13.322(lgx2-lgx1)u生长速率常数生长速率常数R=t2 -t13.322(lgx2-lgx1)u代时代时G=u繁殖代数繁殖代数 n=3.322(lgx2-lgx1)2、指数期中的的、指数期中的的三个重要参数三个重要参数一一一一 些些些些 细细细细 菌菌菌菌 的的的的 代代代代 时时时时菌名菌名菌名菌名培养基培养基培养基培养基 培养温度培养温度培养温度培养温度 代时代时代时代时E.coliE.coli（大肠杆菌）大肠杆菌）大肠杆菌）大肠杆菌）肉汤肉汤肉汤肉汤 373717min17minE.coliE.coli 牛奶牛奶牛奶

19、牛奶 373712.512.5EnterobacterEnterobacter aerogenesaerogenes（产气肠细菌）产气肠细菌）产气肠细菌）产气肠细菌）肉汤或牛奶肉汤或牛奶肉汤或牛奶肉汤或牛奶 3737 16181618E.E.aerogenesaerogenes 组合组合组合组合 373729442944B.B.CereusCereus（蜡状芽孢杆菌）蜡状芽孢杆菌）蜡状芽孢杆菌）蜡状芽孢杆菌）肉汤肉汤肉汤肉汤30301818B.B.thermophilusthermophilus（嗜热芽孢杆菌）嗜热芽孢杆菌）嗜热芽孢杆菌）嗜热芽孢杆菌）肉汤肉汤肉汤肉汤555518.318.3L

20、actobacillus acidophilusLactobacillus acidophilus（嗜酸乳杆菌）嗜酸乳杆菌）嗜酸乳杆菌）嗜酸乳杆菌）牛奶牛奶牛奶牛奶373766876687Streptococcus Streptococcus lactislactis（乳酸链球菌）乳酸链球菌）乳酸链球菌）乳酸链球菌）牛奶牛奶牛奶牛奶37372626S.S.lactislactis 乳糖肉汤乳糖肉汤乳糖肉汤乳糖肉汤37374848AzotobacterAzotobacter chroococcumchroococcum（褐球固氮菌）褐球固氮菌）褐球固氮菌）褐球固氮菌）葡萄糖葡萄糖葡萄糖葡萄糖25

21、253444634446Mycobacterium tuberculosisMycobacterium tuberculosis（结核分枝杆菌）组合结核分枝杆菌）组合结核分枝杆菌）组合结核分枝杆菌）组合37377929379293NitrobacterNitrobacter agilisagilis（活跃硝化杆菌）活跃硝化杆菌）活跃硝化杆菌）活跃硝化杆菌）组合组合组合组合272712001200（1 1）菌种：不同菌种其代时差别极大。）菌种：不同菌种其代时差别极大。）菌种：不同菌种其代时差别极大。）菌种：不同菌种其代时差别极大。（2 2）营养成分：同一种微生物，在营养丰富的培养基上）营养成分：

22、同一种微生物，在营养丰富的培养基上）营养成分：同一种微生物，在营养丰富的培养基上）营养成分：同一种微生物，在营养丰富的培养基上生长时，其代时较短，反之则长。生长时，其代时较短，反之则长。生长时，其代时较短，反之则长。生长时，其代时较短，反之则长。（3 3）营养物浓度：既影响微生物的生长速率，又影响它）营养物浓度：既影响微生物的生长速率，又影响它）营养物浓度：既影响微生物的生长速率，又影响它）营养物浓度：既影响微生物的生长速率，又影响它的生长总量。的生长总量。的生长总量。的生长总量。（浓度（浓度（浓度（浓度0.10.12.0mg/mL2.0mg/mL影响生长速率，浓度影响生长速率，浓度影响生长速

23、率，浓度影响生长速率，浓度2.02.08.0mg/mL8.0mg/mL时影响最终产量）（图）时影响最终产量）（图）时影响最终产量）（图）时影响最终产量）（图）（4 4）培养温度：温度对微生物的生长速率明显的影响。）培养温度：温度对微生物的生长速率明显的影响。）培养温度：温度对微生物的生长速率明显的影响。）培养温度：温度对微生物的生长速率明显的影响。3、影响指数期微生物代时长短的因素、影响指数期微生物代时长短的因素营养物浓度与对数期生长速率和产量营养物浓度与对数期生长速率和产量8.0mg/ml6.0mg/ml4.0mg/ml2.0mg/ml1.0mg/ml0.5mg/ml0.2mg/ml0.1m

24、g/ml只最大收只最大收获量受影响获量受影响生长速度和最大生长速度和最大收获量受影响收获量受影响时间时间细胞数或菌体量细胞数或菌体量4 4、应用、应用指数期的微生物具有整个群体的生理特性一致、指数期的微生物具有整个群体的生理特性一致、指数期的微生物具有整个群体的生理特性一致、指数期的微生物具有整个群体的生理特性一致、细胞各成分平衡增长和生长速率恒定等优点。细胞各成分平衡增长和生长速率恒定等优点。细胞各成分平衡增长和生长速率恒定等优点。细胞各成分平衡增长和生长速率恒定等优点。（1 1 1 1）用作代谢、生理等研究的良好材料；）用作代谢、生理等研究的良好材料；）用作代谢、生理等研究的良好材料；）用

25、作代谢、生理等研究的良好材料；（2 2 2 2）是增殖噬菌体的最适宿主；）是增殖噬菌体的最适宿主；）是增殖噬菌体的最适宿主；）是增殖噬菌体的最适宿主；（3 3 3 3）是发酵工业中用种子的最佳材料。）是发酵工业中用种子的最佳材料。）是发酵工业中用种子的最佳材料。）是发酵工业中用种子的最佳材料。（4 4 4 4）进行染色、形态观察等进行染色、形态观察等进行染色、形态观察等进行染色、形态观察等的良好材料的良好材料的良好材料的良好材料。（三）稳定期（三）稳定期1、特点：、特点：（1）R=0，即处于新繁殖的细胞数与衰亡的细胞数相等，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

26、之中。或正生长与负生长相等的动态平衡之中。（2）菌体产量达到了最高点。）菌体产量达到了最高点。（3）菌体产量与营养物质的消耗间呈现出有规律的比例）菌体产量与营养物质的消耗间呈现出有规律的比例关系。关系。（4）细胞内开始积聚糖原、异染颗粒和脂肪等内含物；）细胞内开始积聚糖原、异染颗粒和脂肪等内含物；芽孢杆菌一般在这时开始形成芽孢；芽孢杆菌一般在这时开始形成芽孢；（5）通过复杂的次生代谢途径合成各种次生代谢物。）通过复杂的次生代谢途径合成各种次生代谢物。Y Y指生长产量常数指生长产量常数指生长产量常数指生长产量常数/生长得率生长得率生长得率生长得率 ，表示微生物对基，表示微生物对基，表示微生物对基

27、，表示微生物对基质利用效率的高低质利用效率的高低质利用效率的高低质利用效率的高低 ，即消耗每，即消耗每，即消耗每，即消耗每g g或或或或molmol营养物质所营养物质所营养物质所营养物质所产生的菌体干重（产生的菌体干重（产生的菌体干重（产生的菌体干重（g g）。）。）。）。Y=x x0C0 C=x x0C02、生长得率、生长得率3 3、稳定期到来的原因、稳定期到来的原因（1 1）营养物尤其是生长是限制因子耗尽；）营养物尤其是生长是限制因子耗尽；）营养物尤其是生长是限制因子耗尽；）营养物尤其是生长是限制因子耗尽；（2 2）营养物的比例失调；）营养物的比例失调；）营养物的比例失调；）营养物的比例失

28、调；（3 3）酸、醇、毒素或）酸、醇、毒素或）酸、醇、毒素或）酸、醇、毒素或HH2 2OO2 2等有害代谢产物的累积；等有害代谢产物的累积；等有害代谢产物的累积；等有害代谢产物的累积；（4 4）pHpH、氧化还原势等物理化学条件越来越不适、氧化还原势等物理化学条件越来越不适、氧化还原势等物理化学条件越来越不适、氧化还原势等物理化学条件越来越不适宜等等。宜等等。宜等等。宜等等。4 4、应用、应用（1 1 1 1）对以生产菌体或菌体生长相平行的代谢产物）对以生产菌体或菌体生长相平行的代谢产物）对以生产菌体或菌体生长相平行的代谢产物）对以生产菌体或菌体生长相平行的代谢产物的最佳收获期；的最佳收获期；

29、的最佳收获期；的最佳收获期；（2 2 2 2）是对维生素、碱基、氨基酸等物质进行生物）是对维生素、碱基、氨基酸等物质进行生物）是对维生素、碱基、氨基酸等物质进行生物）是对维生素、碱基、氨基酸等物质进行生物测定的最佳测定时期；测定的最佳测定时期；测定的最佳测定时期；测定的最佳测定时期；（3 3 3 3）通过对稳定期到来原因的研究，促进了连续）通过对稳定期到来原因的研究，促进了连续）通过对稳定期到来原因的研究，促进了连续）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。培养原理的提出和工艺、技术的创建。培养原理的提出和工艺、技术的创建。培养原理的提出和工艺、技术的创建。（四

30、）衰亡期（四）衰亡期1、特点：、特点：（1）细胞死亡数增加，死亡数大大超过新增殖的细胞数，细胞死亡数增加，死亡数大大超过新增殖的细胞数，群体中的活菌数目急剧下降，出现群体中的活菌数目急剧下降，出现“负生长负生长”（R0）；（2）细胞出现多形态，畸形或衰退形；细胞出现多形态，畸形或衰退形；（3）因菌体本身产生的因菌体本身产生的水解水解酶及代谢产物的作用，使菌体酶及代谢产物的作用，使菌体死亡、自溶等。死亡、自溶等。（4）有的微生物进一步合成或释放次生代谢物。）有的微生物进一步合成或释放次生代谢物。（5）芽孢杆菌在此期释放芽孢等。）芽孢杆菌在此期释放芽孢等。生长特点生长特点生长特点生长特点成因成因成

31、因成因菌体特征菌体特征菌体特征菌体特征应用及其它应用及其它应用及其它应用及其它调整期调整期调整期调整期对数期对数期对数期对数期稳定期稳定期稳定期稳定期衰亡期衰亡期衰亡期衰亡期不立即繁殖不立即繁殖繁殖速度繁殖速度最快最快出生率等于死出生率等于死亡率亡率,活菌数活菌数最大最大,代谢产代谢产物大量积累物大量积累死亡超过死亡超过繁殖繁殖适应新环境适应新环境条件适宜条件适宜生存条件生存条件开始恶化开始恶化生存条件生存条件极度恶化极度恶化代谢活跃代谢活跃,体体积增长较快积增长较快个体形态和个体形态和 生理特性稳定生理特性稳定有些种类有些种类出现出现芽孢芽孢出现畸变出现畸变与菌种和培与菌种和培养条件有关养条

32、件有关生产用菌种生产用菌种科研材料科研材料改改善善和和控控制制条条件件,延延长稳定期长稳定期细胞裂解细胞裂解释放产物释放产物单细胞微生物生长的四个时期单细胞微生物生长的四个时期四、丝状微生物的群体生长四、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，在液体培丝状微生物的纯培养采用孢子接种，在液体培丝状微生物的纯培养采用孢子接种，在液体培丝状微生物的纯培养采用孢子接种，在液体培养基中振荡培养或深层通气加搅拌培养，菌丝养基中振荡培养或深层通气加搅拌培养，菌丝养基中振荡培养或深层通气加搅拌培养，菌丝养基中振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。体通过断裂繁殖不形成产孢结

33、构。体通过断裂繁殖不形成产孢结构。体通过断裂繁殖不形成产孢结构。以菌丝干重作为衡量生长的指标，即以时间为以菌丝干重作为衡量生长的指标，即以时间为以菌丝干重作为衡量生长的指标，即以时间为以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。横坐标，以菌丝干重为纵坐标，绘制生长曲线。横坐标，以菌丝干重为纵坐标，绘制生长曲线。横坐标，以菌丝干重为纵坐标，绘制生长曲线。培养时间与菌丝体干重的立方根成直线关系。培养时间与菌丝体干重的立方根成直线关系。培养时间与菌丝体干重的立方根成直线关系。培养时间与菌丝体干重的立方根成直线关系。1、生长停滞期、生长停滞期:孢子萌发前真正孢子萌

34、发前真正的停滞状态的停滞状态2、迅速生长期、迅速生长期:生长主要表现在生长主要表现在菌丝尖端的伸长和出现分支、断菌丝尖端的伸长和出现分支、断裂等，此时期的菌体呼吸强度达裂等，此时期的菌体呼吸强度达到高峰，有的开始积累代谢产物。到高峰，有的开始积累代谢产物。3、衰退期、衰退期:菌丝体干重下降，到菌丝体干重下降，到一定时期不再变化。一定时期不再变化。丝状微生物的群体生长曲线丝状微生物的群体生长曲线五、微生物的连续培养五、微生物的连续培养分批培养：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，最后一次性收养，培养基一次性加

35、入。不再补充和更换，最后一次性收获。获。连续培养：在微生物培养的过程中，不断地供给新鲜的连续培养：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发酵液，让培养营养物质，同时排除含菌体及代谢产物的发酵液，让培养的微生物长时间地处于对数生长期，以利于微生物的增殖的微生物长时间地处于对数生长期，以利于微生物的增殖速度和代谢活性处于某种稳定状态。速度和代谢活性处于某种稳定状态。单批培养单批培养 恒浊法恒浊法恒化法恒化法 单批培养单批培养连续培养连续培养时间时间连续流入连续流入新鲜培养液新鲜培养液lg细胞数（个细胞数（个/ml）连续培养连续培养 连续连续培养培养器器按控制方式

36、分按控制方式分按培养器的级数分按培养器的级数分按细胞状态分按细胞状态分按用途分按用途分内控制（控制菌体密度）：恒浊器内控制（控制菌体密度）：恒浊器外控制（控制培养液流速、以控制外控制（控制培养液流速、以控制生长速率）：恒化器生长速率）：恒化器单级连续培养器单级连续培养器多级连续培养器多级连续培养器一般连续培养器一般连续培养器固定化细胞连续培养器固定化细胞连续培养器实验室科研用：连续培养器实验室科研用：连续培养器发酵生产用：连续发酵罐发酵生产用：连续发酵罐1、连续培养器、连续培养器特点：基质过量，微生特点：基质过量，微生特点：基质过量，微生特点：基质过量，微生物始终以最高速率进行生物始终以最高速

37、率进行生物始终以最高速率进行生物始终以最高速率进行生长，并可在允许范围内控长，并可在允许范围内控长，并可在允许范围内控长，并可在允许范围内控制不同的菌体密度；但工制不同的菌体密度；但工制不同的菌体密度；但工制不同的菌体密度；但工艺复杂，烦琐。艺复杂，烦琐。艺复杂，烦琐。艺复杂，烦琐。使用范围：用于生产大使用范围：用于生产大使用范围：用于生产大使用范围：用于生产大量菌体、生产与菌体生长量菌体、生产与菌体生长量菌体、生产与菌体生长量菌体、生产与菌体生长相平行的某些代谢产物，相平行的某些代谢产物，相平行的某些代谢产物，相平行的某些代谢产物，如乳酸、乙醇等。如乳酸、乙醇等。如乳酸、乙醇等。如乳酸、乙醇

38、等。（1 1 1 1）恒浊器）恒浊器）恒浊器）恒浊器 恒浊连续培养恒浊连续培养恒浊连续培养恒浊连续培养（2）恒化器）恒化器 恒化连续培养恒化连续培养特点：维持营养成分特点：维持营养成分特点：维持营养成分特点：维持营养成分的的的的亚适量亚适量亚适量亚适量，控制微生物，控制微生物，控制微生物，控制微生物生长速率。菌体生长速生长速率。菌体生长速生长速率。菌体生长速生长速率。菌体生长速率恒定，菌体均一、密率恒定，菌体均一、密率恒定，菌体均一、密率恒定，菌体均一、密度稳定，产量低于最高度稳定，产量低于最高度稳定，产量低于最高度稳定，产量低于最高菌体产量。菌体产量。菌体产量。菌体产量。应用范围：实验室科应

39、用范围：实验室科应用范围：实验室科应用范围：实验室科学研究。学研究。学研究。学研究。装置装置装置装置控制对象控制对象控制对象控制对象培养基培养基培养基培养基培养基培养基培养基培养基流速流速流速流速生长生长生长生长速率速率速率速率产物产物产物产物应用应用应用应用范围范围范围范围恒浊器恒浊器恒浊器恒浊器 菌体密度菌体密度菌体密度菌体密度（内控制）（内控制）（内控制）（内控制）无限制无限制无限制无限制生长因生长因生长因生长因子子子子不恒定不恒定不恒定不恒定最高最高最高最高大量菌体大量菌体大量菌体大量菌体或与菌体或与菌体或与菌体或与菌体形成相平形成相平形成相平形成相平行的产物行的产物行的产物行的产物生

40、产生产生产生产为主为主为主为主恒化器恒化器恒化器恒化器 培养基流培养基流培养基流培养基流速（外控速（外控速（外控速（外控制）制）制）制）有限制有限制有限制有限制生长因生长因生长因生长因子子子子恒定恒定恒定恒定低于低于低于低于最高最高最高最高不同生长不同生长不同生长不同生长速率的菌速率的菌速率的菌速率的菌体体体体实验实验实验实验室为室为室为室为主主主主恒浊器与恒化器的比较恒浊器与恒化器的比较 2、连续发酵、连续发酵将连续培养用于发酵，即为连续发酵，相对于单批发酵而将连续培养用于发酵，即为连续发酵，相对于单批发酵而将连续培养用于发酵，即为连续发酵，相对于单批发酵而将连续培养用于发酵，即为连续发酵，

41、相对于单批发酵而言。言。言。言。SCPSCP的生产、乙醇、乳酸、丙酮和丁醇的发酵、石油脱的生产、乙醇、乳酸、丙酮和丁醇的发酵、石油脱的生产、乙醇、乳酸、丙酮和丁醇的发酵、石油脱的生产、乙醇、乳酸、丙酮和丁醇的发酵、石油脱蜡、污水处理等应用。蜡、污水处理等应用。蜡、污水处理等应用。蜡、污水处理等应用。优点：优点：优点：优点：高效，简化了操作装料、灭菌、出料、清洗发酵罐等单元高效，简化了操作装料、灭菌、出料、清洗发酵罐等单元高效，简化了操作装料、灭菌、出料、清洗发酵罐等单元高效，简化了操作装料、灭菌、出料、清洗发酵罐等单元操作；自控：便于利用各种仪表进行自动控制；产品质量稳操作；自控：便于利用各种

42、仪表进行自动控制；产品质量稳操作；自控：便于利用各种仪表进行自动控制；产品质量稳操作；自控：便于利用各种仪表进行自动控制；产品质量稳定；节约大量动力、人力、水和蒸汽，且使水、汽、电的负定；节约大量动力、人力、水和蒸汽，且使水、汽、电的负定；节约大量动力、人力、水和蒸汽，且使水、汽、电的负定；节约大量动力、人力、水和蒸汽，且使水、汽、电的负荷均衡合理。荷均衡合理。荷均衡合理。荷均衡合理。缺点：菌种易于退化；易于遭到杂菌污染；营养物利用率缺点：菌种易于退化；易于遭到杂菌污染；营养物利用率缺点：菌种易于退化；易于遭到杂菌污染；营养物利用率缺点：菌种易于退化；易于遭到杂菌污染；营养物利用率低于单批培养

43、。低于单批培养。低于单批培养。低于单批培养。连续发酵的生产时间受以上因素限制，一般只能维持数月连续发酵的生产时间受以上因素限制，一般只能维持数月连续发酵的生产时间受以上因素限制，一般只能维持数月连续发酵的生产时间受以上因素限制，一般只能维持数月 1 1年。年。年。年。第三节第三节 影响微生物生长的主要因素影响微生物生长的主要因素影影影影响响响响微微微微生生生生物物物物生生生生长长长长的的的的外外外外界界界界因因因因素素素素很很很很多多多多，除除除除了了了了营营营营养养养养因因因因素素素素之之之之外外外外，还还还还有有有有许许许许多多多多理理理理化化化化因因因因素素素素，如如如如：OO2 2、温

44、温温温度度度度、pHpH值值值值、水水水水活活活活度度度度、渗渗渗渗透透透透压压压压、辐辐辐辐射射射射、UVUV、电电电电离离离离辐辐辐辐射射射射、超声波、化学药剂等超声波、化学药剂等超声波、化学药剂等超声波、化学药剂等 。温度对微生物的影响具体表现在直接影响细胞内的各种生化温度对微生物的影响具体表现在直接影响细胞内的各种生化温度对微生物的影响具体表现在直接影响细胞内的各种生化温度对微生物的影响具体表现在直接影响细胞内的各种生化反应：反应：反应：反应：影响酶活性：温度变化影响酶促反应速率，最终影响细胞影响酶活性：温度变化影响酶促反应速率，最终影响细胞影响酶活性：温度变化影响酶促反应速率，最终影

45、响细胞影响酶活性：温度变化影响酶促反应速率，最终影响细胞合成。合成。合成。合成。影响细胞膜的流动性：温度高，流动性大，有利于物质的影响细胞膜的流动性：温度高，流动性大，有利于物质的影响细胞膜的流动性：温度高，流动性大，有利于物质的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。运输，温度低，流动性降低，不利于物质运输。运输，温度低，流动性降低，不利于物质运输。运输，温度低，流动性降低，不利于物质运输。影响物质的溶解度，对生长有影响。影响物质的溶解度，对生长有影响。影响物质的溶解度，对生长有影响。影响物质的溶解度，对生长有影响。一、温度对微生物生长的影

46、响一、温度对微生物生长的影响（一）微生物生长温度的三基点（一）微生物生长温度的三基点从从从从微微微微生生生生物物物物整整整整体体体体来来来来看看看看，生生生生长长长长的的的的温温温温度度度度范范范范围围围围一一一一般般般般在在在在-10-10-10-10100 100 100 100；极端下限为；极端下限为；极端下限为；极端下限为-30-30-30-30，极端上限为，极端上限为，极端上限为，极端上限为105105105105。特特特特定定定定的的的的某某某某一一一一种种种种微微微微生生生生物物物物，只只只只能能能能在在在在一一一一定定定定温温温温度度度度范范范范围围围围内内内内生生生生长长长长

47、（宽宽宽宽温微生物、窄温微生物）。温微生物、窄温微生物）。温微生物、窄温微生物）。温微生物、窄温微生物）。在在在在这这这这个个个个范范范范围围围围内内内内，每每每每种种种种微微微微生生生生物物物物都都都都有有有有自自自自己己己己的的的的生生生生长长长长温温温温度度度度三三三三基基基基点点点点，即最低、最适、最高生长温度。即最低、最适、最高生长温度。即最低、最适、最高生长温度。即最低、最适、最高生长温度。最最最最适适适适生生生生长长长长温温温温度度度度：某某某某菌菌菌菌分分分分裂裂裂裂代代代代时时时时最最最最短短短短或或或或生生生生长长长长速速速速率率率率最最最最高高高高时时时时的的的的培养温度

48、。培养温度。培养温度。培养温度。菌菌 名名生长温度生长温度发酵温度发酵温度累积产物温度累积产物温度 （）（）（）S.thermophilus(嗜热链球菌）嗜热链球菌）374737S.lactis(乳酸链球菌）乳酸链球菌）3440产细胞：产细胞：2530产乳酸：产乳酸：30S.griseus(灰色链霉菌）灰色链霉菌）3728_Corenybacterium pekinense 32 3335_Clostridium acetobutylicum 3733_Penicilium chrysogenum 302520（二）不同生理生化过程的最适温度（二）不同生理生化过程的最适温度l l微生物不同生理

49、活动要求不同温度；微生物不同生理活动要求不同温度；微生物不同生理活动要求不同温度；微生物不同生理活动要求不同温度；l l最适生长温度最适生长温度最适生长温度最适生长温度 发酵速度快、积累代谢产物多。发酵速度快、积累代谢产物多。发酵速度快、积累代谢产物多。发酵速度快、积累代谢产物多。uu以青霉素的生产为例：以青霉素的生产为例：培养培养165小时采用分段控制温度的方法，其青小时采用分段控制温度的方法，其青霉素产量比始终在霉素产量比始终在30 培养提高了培养提高了14.7%。分段控制方式：分段控制方式：05小时，小时，30；540小时，小时，25；40125小时，小时，20；125165小时，小时，

50、25。根据微生物与氧的关系根据微生物与氧的关系根据微生物与氧的关系根据微生物与氧的关系,可把它们分为几种类群可把它们分为几种类群可把它们分为几种类群可把它们分为几种类群:专性好氧菌专性好氧菌 好氧菌好氧菌 微好氧菌微好氧菌 兼性厌氧菌兼性厌氧菌 耐氧厌氧菌耐氧厌氧菌 厌氧菌厌氧菌 (专性专性)厌氧菌厌氧菌 二、氧气对微生物生长的影响二、氧气对微生物生长的影响专专专专性性性性好好好好氧氧氧氧菌菌菌菌：必必必必须须须须在在在在有有有有分分分分子子子子氧氧氧氧的的的的条条条条件件件件下下下下才才才才能能能能生生生生长长长长；细细细细胞胞胞胞含含含含有有有有超超超超氧氧氧氧物物物物歧歧歧歧化化化化酶酶