江南大學(xué)微生物綜合

江南大學(xué)微生物綜合第1頁/共117頁笫一節(jié)微生物的營(yíng)養(yǎng)

營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)nutriment：微生物在生命活動(dòng)中從環(huán)境中吸取的用以提供能量、調(diào)節(jié)新陳代謝以及合成細(xì)胞物質(zhì)的物質(zhì)。在發(fā)酵工業(yè)上也包括用于合成產(chǎn)物。營(yíng)養(yǎng)(過程)nutrition：微生物吸收和利用營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)的過程。第2頁/共117頁一、微生物細(xì)胞的化學(xué)組成1、元素組成：C、H、O、N、P、S、K、Na、Ca、Mg、Fe、Mn、Cu、Co、Zn、Mo。其中C、H、O、N、P占細(xì)胞干重的97%。2、物質(zhì)組成(1)水：約占細(xì)胞濕重的90%。(2)有機(jī)物：主要有蛋白質(zhì)、碳水化合物、脂類、核酸、維生素以及它們的合成中間體和降解物。(3)無機(jī)鹽：灰分元素是指參與有機(jī)物組成及單獨(dú)存在于細(xì)胞原生質(zhì)內(nèi)的無機(jī)鹽等灰分物質(zhì)中的元素。第3頁/共117頁3．影響微生物細(xì)胞化學(xué)組成的因素(1)微生物的種類：硫細(xì)菌、鐵細(xì)菌、海洋細(xì)菌含有較多的S、Fe、Cl和Na。(2)菌齡：幼齡菌中含氮量較高。(3)培養(yǎng)條件：在氮源豐富的環(huán)境中生長(zhǎng)的微生物含氮量較高。第4頁/共117頁微生物細(xì)胞元素組成第5頁/共117頁部分發(fā)酵產(chǎn)品的元素組成第6頁/共117頁二.微生物的營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)1、水水的生理功能細(xì)胞的重要組分微生物進(jìn)行代謝活動(dòng)的介質(zhì)參與部分生化反應(yīng)調(diào)節(jié)和控制細(xì)胞溫度第7頁/共117頁幾種生物的游離水含量

人：~60%海蟄：~96%微生物：孢子：霉菌孢子：-39%

細(xì)菌芽孢：皮層：~70%

核心：極低營(yíng)養(yǎng)體：細(xì)菌：~80%

酵母：~75%

霉菌：~85%第8頁/共117頁環(huán)境中水的存在狀態(tài)結(jié)合水：與溶質(zhì)或其它分子結(jié)合而不能被微生物所利用狀態(tài)的水；游離水：可以被微生物所利用的水水活度wateractivityaw=p/p0微生物生長(zhǎng)要求：aw=0.63~0.99第9頁/共117頁2.碳源carbonsource凡是能被微生物用來構(gòu)成細(xì)胞物質(zhì)或代謝產(chǎn)物中碳素來源的營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)。生理功能提供C元素提供能量碳源物質(zhì)有機(jī)碳化物無機(jī)碳化物第10頁/共117頁微生物的碳源譜類型元素水平化合物水平培養(yǎng)基原料水平有機(jī)碳C·H·O·N·X復(fù)雜蛋白質(zhì)、核酸等牛肉膏、蛋白胨、豆餅粉等C·H·O·N多數(shù)氨基酸、簡(jiǎn)單蛋白質(zhì)等一般氨基酸、明膠等C·H·O糖、有機(jī)酸、醇、脂類等葡萄糖、蔗糖、各種淀粉、糖蜜等C·H烴類天然氣、石油及其不同餾分、石蠟油等無機(jī)碳C(?)------C·OC02CO2C·O·N·NaCO3、CaCO3等NaCO3、CaCO3、白堊等第11頁/共117頁3.氮源nitrogensource凡是能被微生物用來構(gòu)成細(xì)胞物質(zhì)或代謝產(chǎn)物中氮素來源的營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)稱為氮源是構(gòu)成細(xì)胞中核酸和蛋白質(zhì)的重要元素，只為少數(shù)細(xì)菌提供能量氮源的種類無機(jī)氮、有機(jī)氮、氣體氮第12頁/共117頁微生物的氮源譜類型元素水平化合物水平培養(yǎng)基原料水平有機(jī)氮N·C·H·O·X復(fù)雜蛋白質(zhì)、核酸等牛肉膏、酵母膏、豆餅粉、蠶蛹等N·C·H·O尿素、多數(shù)氨基酸、簡(jiǎn)單蛋白質(zhì)等尿素、蛋白胨、明膠等無機(jī)氮N·HNH3、銨鹽等（NH4）2SO4等N·O硝酸鹽等KNO3等NN2空氣第13頁/共117頁速效性氮源能夠被微生物細(xì)胞直接吸收和利用的有機(jī)氮源。遲效性氮源不能被微生物直接吸收，必須先經(jīng)相應(yīng)的水解酶降解以后，才能被細(xì)胞吸收利用的有機(jī)氮源第14頁/共117頁“生理酸性鹽”與“生理堿性鹽”生理酸性鹽由于其陽離子中的氮被微生物選擇性吸收利用而造成培養(yǎng)基的pH下降的鹽。如(NH4)2SO4

生理堿性鹽由于其陰離子中的氮被微生物選擇性吸收利用而造成培養(yǎng)基的pH上升的鹽。如NaNO3第15頁/共117頁部分發(fā)酵產(chǎn)物的氮源第16頁/共117頁4.無機(jī)鹽類mineralsalts生理功能參與細(xì)胞結(jié)構(gòu)物質(zhì)的組成；參與酶的組成及調(diào)節(jié)酶的活性；參與能量轉(zhuǎn)移；調(diào)節(jié)并維持細(xì)胞滲透壓的平衡；作為某些微生物的能源物質(zhì)第17頁/共117頁第18頁/共117頁大量（主要/宏量）元素macroelementsP、S、K、Na、Ca、Mg等需要量：10-3~10-4M微量元素microelementsFe、Mn、Cu、Co、Zn、Mo等需要量：10-6~10-8M第19頁/共117頁無機(jī)鹽一般采用的濃度范圍第20頁/共117頁對(duì)一些產(chǎn)物有影響的微量元素第21頁/共117頁5.生長(zhǎng)因子growthfactor生長(zhǎng)因子是指微生物生長(zhǎng)不可缺少的微量有機(jī)物質(zhì)。種類

維生素、氨基酸、堿基需要量

維生素：1—50ug/L

氨基酸：20—50ug/L

堿基：10—20ug/L

核苷或核苷酸：200—2000ug/L第22頁/共117頁幾種微生物的生長(zhǎng)因子

菌種生長(zhǎng)因子丙酮丁醇梭菌對(duì)氨基苯甲酸德氏乳桿菌酪氨酸、胸腺核苷干酪乳桿菌生物素、麻黃素糞鏈球菌葉酸、精氨酸腸膜明串珠菌吡哆醛金黃色葡萄球菌硫胺素第23頁/共117頁向培養(yǎng)基中添加生長(zhǎng)因子的措施直接添加添加富含生長(zhǎng)因子的物質(zhì)酵母膏，玉米漿，肝浸汁，麥芽汁第24頁/共117頁玉米漿含的氨基酸第25頁/共117頁6、能源

energysource

能為微生物生命活動(dòng)提供最初能量來源的營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)或輻射能能源譜化學(xué)物質(zhì)：有機(jī)物無機(jī)物輻射能第26頁/共117頁7、氣體

（1）氧O2

：微生物的對(duì)氧的需求專性好氧菌：只能在有氧的環(huán)境中生長(zhǎng)專性厭氧菌：只能在無氧的環(huán)境中生長(zhǎng)兼性厭氧菌：在有氧及無氧的環(huán)境中都能生長(zhǎng)微嗜氧菌：只能在氧分壓很低的環(huán)境中生長(zhǎng)第27頁/共117頁向微生物提供氧的措施實(shí)驗(yàn)室：液體培養(yǎng)（三角瓶、試管）：淺液層、振蕩固體培養(yǎng)（平板、斜面）：表面生長(zhǎng)大生產(chǎn)：液體培養(yǎng)（發(fā)酵罐）：通風(fēng)、攪拌固體培養(yǎng)：淺層、通風(fēng)第28頁/共117頁（2）二氧化碳CO2對(duì)于自養(yǎng)微生物：唯一或主要碳源對(duì)于異養(yǎng)微生物：第29頁/共117頁三、微生物的營(yíng)養(yǎng)類型1、微生物營(yíng)養(yǎng)類型的分類分類標(biāo)準(zhǔn)營(yíng)養(yǎng)類型A、能源光能營(yíng)養(yǎng)型phototroph化能營(yíng)養(yǎng)型chemotrophB、氫供體無機(jī)營(yíng)養(yǎng)型lithotroph有機(jī)營(yíng)養(yǎng)型organotroph第30頁/共117頁分類標(biāo)準(zhǔn)營(yíng)養(yǎng)類型C、碳源自養(yǎng)型autotroph異養(yǎng)型heterotrophD、生長(zhǎng)因子原養(yǎng)型(prototroph)/野生型(wildtype)營(yíng)養(yǎng)缺陷型auxotrophE、合成氨基酸能力氨基酸自養(yǎng)型aminoacidautotroph氨基酸異養(yǎng)型aminoacidheterotrophF、取食方式滲透營(yíng)養(yǎng)型osmotroph吞噬營(yíng)養(yǎng)型phagotrophG、取得死或活有機(jī)物腐生saproghytism寄生parasitism第31頁/共117頁2、微生物的營(yíng)養(yǎng)類型營(yíng)養(yǎng)類型能源氫供體基本碳源實(shí)例光能無機(jī)營(yíng)養(yǎng)型（光能自養(yǎng)型）光無機(jī)物CO2紫硫細(xì)菌、綠硫細(xì)菌、藻類光能有機(jī)營(yíng)養(yǎng)型（光能異養(yǎng)型）光有機(jī)物CO2及簡(jiǎn)單有機(jī)物紅螺細(xì)菌化能無機(jī)營(yíng)養(yǎng)型（化能自養(yǎng)型）無機(jī)物無機(jī)物CO2硝化細(xì)菌、硫化細(xì)菌化能有機(jī)營(yíng)養(yǎng)型（化能異養(yǎng)型）有機(jī)物有機(jī)物有機(jī)物絕大多數(shù)細(xì)菌和全部真核微生物第32頁/共117頁光能無機(jī)營(yíng)養(yǎng)型photolithotroph

能源：光主要碳源：CO2

供氫體：H2S、Na2S2O3例：綠硫細(xì)菌，紫硫細(xì)菌CO2+H2S[CH2O]+2S+H2O

細(xì)菌葉綠素第33頁/共117頁光能有機(jī)營(yíng)養(yǎng)型photoorganotroph

能源：光；主要碳源：有機(jī)物，但可以將CO2還原成細(xì)胞物質(zhì)。供氫體：有機(jī)物例：紅螺細(xì)菌2CH3CHOHCH3+CO22CH3COCH3+[CH2O]+H2O

光合色素第34頁/共117頁

化能無機(jī)營(yíng)養(yǎng)型chemolithotroph能源：無機(jī)物，NH3，

NO2，H2，H2S，S等主要碳源：CO2

電子供體：無機(jī)物例：氧化亞鐵硫桿菌

FeFe+e+11.3千卡+2+3第35頁/共117頁化能有機(jī)營(yíng)養(yǎng)型chemoorganotroph

能源：有機(jī)物主要碳源：有機(jī)物

例：大部分種類的微生物，工業(yè)用菌種多為此類。營(yíng)養(yǎng)類型的劃分不是絕對(duì)的，在自然界中存在中間類型。營(yíng)養(yǎng)類型的劃分以最簡(jiǎn)單的營(yíng)養(yǎng)條件為依據(jù)，并以“嚴(yán)格”,“兼性”加以區(qū)分。第36頁/共117頁四.營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)的跨膜輸送微生物是通過細(xì)胞膜的滲透和選擇吸收作用而從外界吸取營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)的。被動(dòng)吸收——簡(jiǎn)單擴(kuò)散和促進(jìn)擴(kuò)散主動(dòng)吸收——主動(dòng)運(yùn)輸和基團(tuán)移位原生動(dòng)物——膜泡運(yùn)輸?shù)?7頁/共117頁本部分要求掌握：①輸送動(dòng)力，②輸送方向，③是否需要載體及其特異性，④被輸送物質(zhì)在輸送過程中是否發(fā)生化學(xué)變化⑤輸送物質(zhì)舉例。第38頁/共117頁1.簡(jiǎn)單擴(kuò)散

simplediffusion無載體蛋白參與下，單純依靠物理擴(kuò)散方式輸送營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)。特點(diǎn)：輸送動(dòng)力：濃度梯度輸送方向：順濃度梯度輸送物質(zhì)：水、氣體、脂溶性物質(zhì)、極性小的分子第39頁/共117頁輸送機(jī)制：通過親水小孔或脂雙分子層。

J=Ddc/dx

J：擴(kuò)散速度

D：擴(kuò)散系數(shù)

dc/dx：該物質(zhì)的濃度梯度影響因素：分子的大小、溶解性、極性和環(huán)境的溫度等第40頁/共117頁2、促進(jìn)擴(kuò)散facilitateddiffusion在特異性載體蛋白的協(xié)助下，不消耗能量的一類擴(kuò)散性運(yùn)輸方式。特點(diǎn)：輸送動(dòng)力：濃度梯度輸送方向：順濃度梯度載體蛋白：需要，具有特異性輸送物質(zhì)：極性大的分子，真核微生物對(duì)糖的吸收。輸送機(jī)制：被輸送的物質(zhì)與相應(yīng)的載體之間存在一種親和力。第41頁/共117頁第42頁/共117頁3、主動(dòng)運(yùn)輸activetransport

在消耗能量的同時(shí)，實(shí)現(xiàn)溶質(zhì)在細(xì)胞內(nèi)的濃縮，而沒有任何化學(xué)變化發(fā)生的輸送機(jī)制。特點(diǎn)：輸送動(dòng)力：代謝能量輸送方向：逆濃度梯度載體蛋白：需要，具有特異性輸送物質(zhì)：氨基酸、某些糖、Na、K等。輸送機(jī)制：代謝能量改變底物與載體之間的結(jié)合力。第43頁/共117頁第44頁/共117頁Na—K泵第45頁/共117頁第46頁/共117頁4、基團(tuán)移位grouptranslocation被輸送的基質(zhì)分子在膜內(nèi)經(jīng)受了共價(jià)的改變，以被修飾的形式進(jìn)入細(xì)胞質(zhì)的輸送機(jī)制特點(diǎn)：輸送動(dòng)力：代謝能量,PEP上的高能磷酸鍵輸送方向：逆濃度梯度載體蛋白：磷酸轉(zhuǎn)移酶系統(tǒng)被輸送物質(zhì)在輸送前后的存在狀態(tài)：在細(xì)胞膜內(nèi)被磷酸化第47頁/共117頁輸送機(jī)制：例：磷酸轉(zhuǎn)移酶系統(tǒng)（PTS）酶Ⅰ：非特異性，存在于細(xì)胞質(zhì)中酶Ⅱ：特異性(誘導(dǎo)型)，存在于膜上因子Ⅲ：特異性，存在于細(xì)胞質(zhì)中

HPr(組氨酸蛋白質(zhì)/熱穩(wěn)定蛋白質(zhì))：非特異性，存在于細(xì)胞質(zhì)中第48頁/共117頁第49頁/共117頁膜泡運(yùn)輸Membranevesicletransport通過趨化性運(yùn)動(dòng)靠近營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)，將它吸附到膜表面，形成膜泡，并進(jìn)入細(xì)胞質(zhì)。胞吞作用胞飲作用第50頁/共117頁四種物質(zhì)運(yùn)輸方式的比較第51頁/共117頁第52頁/共117頁基團(tuán)移位主動(dòng)運(yùn)輸?shù)?3頁/共117頁五、培養(yǎng)基medium

人工配制的含有營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)的供微生物生長(zhǎng)繁殖或積累代謝產(chǎn)物的基質(zhì)第54頁/共117頁（一）培養(yǎng)基應(yīng)具有的共性單位數(shù)量的培養(yǎng)基應(yīng)能以最高產(chǎn)率地生產(chǎn)出所需產(chǎn)物，能最高速率地穩(wěn)定合成出所需產(chǎn)物，培養(yǎng)基成分應(yīng)價(jià)格便宜易于就近取材，培養(yǎng)基有利于通風(fēng)、攪拌、提取、純化和廢物處理等

第55頁/共117頁（二）制備培養(yǎng)基的要素（1）營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)：包括研究或?qū)嶒?yàn)微生物所需要的碳、氮、磷、硫等宏量元素及微量元素、生長(zhǎng)因素及水等。在營(yíng)養(yǎng)缺陷型（生長(zhǎng)因素異養(yǎng)型）微生物的培養(yǎng)基中，必須配入所缺的生長(zhǎng)因素。（2）水活度：實(shí)際上是控制好培養(yǎng)基中可溶物質(zhì)的濃度。（3）pH值：指滅菌后pH值，這與pH緩沖液和緩沖物（如CaCO3）的使用有關(guān)。（4）培養(yǎng)基的物理狀態(tài)（5）滅菌方法第56頁/共117頁（三）培養(yǎng)基的種類1、按對(duì)培養(yǎng)基成分的了解分類天然培養(yǎng)基complexmedium；undefinedmedium

利用化學(xué)成分還不清楚或不恒定的天然有機(jī)物質(zhì)制成的培養(yǎng)基。如：實(shí)驗(yàn)室用的麥汁培養(yǎng)基馬鈴薯浸汁培養(yǎng)基大生產(chǎn)用山芋干粉糖化醪第57頁/共117頁一些營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)的來源與成分第58頁/共117頁玉米漿的平均化學(xué)組成(以干物質(zhì)計(jì))第59頁/共117頁合成培養(yǎng)基syntheticmedium，definedmedium

利用化學(xué)成分完全了解的高純化學(xué)試劑制成的培養(yǎng)基。如：培養(yǎng)霉菌用的察氏培養(yǎng)基（g/L)NaNo32,K2HPO41,KCl0.5,MgSO4·7H2O0.5FeSO4·7H2O0.01,蔗糖30,瓊脂20,pH自然半合成培養(yǎng)基semi-syntheticmedium

由部分天然有機(jī)物和部分化學(xué)試劑制成的培養(yǎng)基。如：LB培養(yǎng)基(g/L)：Tryptone1,YeastExtract5,NaCl1,pH7.2

第60頁/共117頁2、據(jù)培養(yǎng)基的物理狀態(tài)分類（1）液體培養(yǎng)基liquidmedium

呈液體狀態(tài)的培養(yǎng)基（2）固體培養(yǎng)基solidmedium

外觀呈固體狀態(tài)的培養(yǎng)基

第61頁/共117頁固體培養(yǎng)基①凝固培養(yǎng)基（solidifiedmedium）：遇熱可融化、冷卻后則凝固的培養(yǎng)基。②非可逆性凝固培養(yǎng)基：當(dāng)凝固后就不能再融化的固體培養(yǎng)基。③天然固體培養(yǎng)基：由天然固體物質(zhì)直接制成的固體培養(yǎng)基。④濾膜（membranefilter）：是一種堅(jiān)韌且?guī)в袩o數(shù)微孔的醋酸纖維素薄膜。第62頁/共117頁瓊脂和明膠的區(qū)別第63頁/共117頁（3）半固體培養(yǎng)基semi-solidmedium

呈當(dāng)容器倒放時(shí)不致流下、但在劇烈振蕩后則能破散狀態(tài)的凝固性固體培養(yǎng)基。瓊脂的加量為0.5%左右。第64頁/共117頁3、按照培養(yǎng)基的特殊用途分類（1）加富培養(yǎng)基enrichedmedium

為分離某種微生物而專門設(shè)計(jì)，加入了助長(zhǎng)該類微生物的營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)的培養(yǎng)基。（2）選擇培養(yǎng)基selectedmedium

加入了某種化學(xué)物質(zhì)以抑制不需要的菌的生長(zhǎng),從而促進(jìn)目的菌生長(zhǎng)的培養(yǎng)基。（3）鑒別培養(yǎng)基differentialmedium

添加了某種試劑或化學(xué)藥品而對(duì)特定的微生物起鑒別作用的培養(yǎng)基。第65頁/共117頁一些鑒別培養(yǎng)基第66頁/共117頁（4）種子培養(yǎng)基seedmedium

培養(yǎng)發(fā)酵用的健壯的種子的培養(yǎng)基。（5）發(fā)酵培養(yǎng)基fermentationmedium

用于合成某種預(yù)定的發(fā)酵的培養(yǎng)基。（6）繁殖和保藏培養(yǎng)基細(xì)菌：營(yíng)養(yǎng)瓊脂、LB培養(yǎng)基放線菌：馬鈴薯培養(yǎng)基，高氏一號(hào)培養(yǎng)基酵母：麥汁培養(yǎng)基，YEPD培養(yǎng)基霉菌：麥汁培養(yǎng)基、察氏培養(yǎng)基

（7）基礎(chǔ)培養(yǎng)基：幾種相似培養(yǎng)基的共同部分第67頁/共117頁培養(yǎng)基種類第68頁/共117頁（四）配制培養(yǎng)基應(yīng)注意的問題1、營(yíng)養(yǎng)成分的溶解緩沖性組分；易沉淀組分；微量組分；合成培養(yǎng)基的組分2、pH值及水活度3、瓊脂4、滅菌（五）商品化培養(yǎng)基第69頁/共117頁第二節(jié)微生物的生長(zhǎng)生長(zhǎng)：個(gè)體體積的增大及細(xì)胞原生質(zhì)總量的增加。繁殖：個(gè)體數(shù)量的增多。群體生長(zhǎng)：包含了個(gè)體生長(zhǎng)和繁殖第70頁/共117頁一、微生物個(gè)體細(xì)胞的生長(zhǎng)1、細(xì)菌的生長(zhǎng)與繁殖第71頁/共117頁第72頁/共117頁第73頁/共117頁2、酵母菌的生長(zhǎng)與繁殖

典型的有絲分裂周期第74頁/共117頁3、絲狀菌的生長(zhǎng)與繁殖

第75頁/共117頁第76頁/共117頁第77頁/共117頁二.微生物生長(zhǎng)的測(cè)定(一)直接計(jì)數(shù)法1、顯微計(jì)數(shù)法

酵母菌、霉菌孢子：血球計(jì)數(shù)器細(xì)菌：Petroff-Hausser或Helber計(jì)數(shù)器

第78頁/共117頁2、電子自動(dòng)計(jì)數(shù)法Coulter電子計(jì)數(shù)器可測(cè)定細(xì)胞數(shù)、細(xì)胞大小分布。

第79頁/共117頁（二）間接計(jì)數(shù)法1、平板菌落計(jì)數(shù)法適用：?jiǎn)渭?xì)胞或單孢子菌懸液方法：傾注平板、涂布平板CFU：colony-formingunit2、薄膜過濾計(jì)數(shù)法微孔濾膜如硝化纖維素薄膜適用：量大、含菌濃度低的樣品第80頁/共117頁3、液體稀釋法（或然率法）

MPN(Mostprobablenumber)

將樣品作10倍系列稀釋，接種液體試管，培養(yǎng)后記錄出現(xiàn)生長(zhǎng)的試管數(shù)，查表并計(jì)算。例：某一細(xì)菌在稀釋法中的生長(zhǎng)情況如下

稀釋度10-410-510-610-710-8

重復(fù)數(shù)55555

生長(zhǎng)管數(shù)55410

數(shù)量指標(biāo)“541”，查統(tǒng)計(jì)分配表17

原菌液中的活菌數(shù)=1.7×106

個(gè)/dL第81頁/共117頁（三）其他方法1.測(cè)定細(xì)胞物質(zhì)的量測(cè)定細(xì)胞干重法比濁法測(cè)定細(xì)胞總含氮量法

2..霉菌菌絲長(zhǎng)度的測(cè)定菌落直徑測(cè)定法：

U型管測(cè)定法：第82頁/共117頁三.微生物群體生長(zhǎng)規(guī)律（一）細(xì)菌生長(zhǎng)曲線growthcurve

將少量細(xì)菌接種到一恒定容積的新鮮液體培養(yǎng)基中，在適宜條件下培養(yǎng)，定時(shí)取樣測(cè)定細(xì)胞密度（CFU），以活細(xì)胞數(shù)的對(duì)數(shù)對(duì)培養(yǎng)時(shí)間所作出的曲線稱為生長(zhǎng)曲線。第83頁/共117頁細(xì)菌群體生長(zhǎng)曲線

第84頁/共117頁1.延遲期（lagphase調(diào)整期）活細(xì)胞數(shù)：基本不變細(xì)胞生理特點(diǎn)：分裂遲緩、代謝活躍出現(xiàn)的原因：調(diào)整代謝，適應(yīng)新環(huán)境影響因素：菌種的遺傳性；種齡；接種量；培養(yǎng)基組分及培養(yǎng)條件縮短措施：第85頁/共117頁2.對(duì)數(shù)期logphase/exponentialphase活細(xì)胞數(shù)：呈幾何級(jí)數(shù)增加細(xì)胞的生理特點(diǎn)：細(xì)胞生長(zhǎng)速率最大；細(xì)胞進(jìn)行平衡生長(zhǎng)；酶系活躍，代謝旺盛第86頁/共117頁繁殖代數(shù)和世代時(shí)間

x2=x1·2n繁殖代數(shù)n=(lgx2-lgx1)/lg2世代時(shí)間generationtimeG=lg2(t2-t1)/(lgx2-lgx1)第87頁/共117頁在最適條件下幾種微生物的世代時(shí)間第88頁/共117頁3、平衡期stationaryphase活細(xì)胞數(shù)：動(dòng)態(tài)平衡出現(xiàn)原因：營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)的消耗；有生理毒性代謝產(chǎn)物的積累；環(huán)境條件（pH,氧化還原電位）的改變對(duì)細(xì)胞生長(zhǎng)不利細(xì)胞生理特點(diǎn)：分裂速度降低；活細(xì)胞數(shù)達(dá)到最大值；開始積累儲(chǔ)藏物質(zhì)；積累發(fā)酵產(chǎn)物；芽孢細(xì)菌產(chǎn)生芽孢第89頁/共117頁4、衰亡期declinephase/deathphase活細(xì)胞數(shù)：逐漸下降細(xì)胞生理特點(diǎn)：細(xì)胞內(nèi)顆粒更加明顯，出現(xiàn)液泡細(xì)胞出現(xiàn)異常形態(tài)細(xì)胞死亡伴隨自溶第90頁/共117頁（二）真菌的生長(zhǎng)曲線1、酵母菌的生長(zhǎng)曲線：與細(xì)菌相似2、絲狀真菌的生長(zhǎng)曲線

三個(gè)時(shí)期各期特征生長(zhǎng)停滯期孢子萌發(fā)前的時(shí)期迅速生長(zhǎng)期菌絲伸長(zhǎng)及分枝衰退期菌絲體干重下降伴隨自溶

第91頁/共117頁四.微生物的培養(yǎng)1.分批培養(yǎng)

batchculture

將微生物置于一定容積的培養(yǎng)基中，經(jīng)過培養(yǎng)生長(zhǎng)，最后一次收獲的培養(yǎng)方法。搖瓶培養(yǎng)發(fā)酵罐培養(yǎng)第92頁/共117頁2.補(bǔ)料分批培養(yǎng)適用對(duì)象：底物對(duì)菌體生長(zhǎng)或產(chǎn)物形成具有抑制作用方法：階段式補(bǔ)料連續(xù)補(bǔ)料----流加發(fā)酵

第93頁/共117頁3.連續(xù)培養(yǎng)continuousculture

當(dāng)微生物以分批培養(yǎng)的方式培養(yǎng)到對(duì)數(shù)期后，向培養(yǎng)器中不斷補(bǔ)充新鮮營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)，并以同樣速度排出培養(yǎng)物，使微生物的增殖速度及培養(yǎng)基中的總菌量保持不變的培養(yǎng)方法。第94頁/共117頁分批培養(yǎng)與連續(xù)培養(yǎng)的關(guān)系第95頁/共117頁連續(xù)培養(yǎng)裝置第96頁/共117頁恒濁連續(xù)培養(yǎng)反應(yīng)器：恒濁器（turbidostat）目的：

不斷提供具有一定生理狀態(tài)的細(xì)胞，得到以最高生長(zhǎng)速率進(jìn)行生長(zhǎng)的培養(yǎng)物。應(yīng)用：

獲得大量的菌體獲得與菌體生長(zhǎng)相平衡的代謝產(chǎn)物。

不斷調(diào)節(jié)流速而使培養(yǎng)液的濁度(菌體密度)保持恒定的連續(xù)培養(yǎng)方法第97頁/共117頁恒化化連續(xù)培養(yǎng)控制恒定的流速，使由于菌體生長(zhǎng)而耗去的營(yíng)養(yǎng)物及時(shí)得到補(bǔ)充；培養(yǎng)液中營(yíng)養(yǎng)物濃度基本恒定，從而保持菌體的恒定生長(zhǎng)速率的連續(xù)培養(yǎng)方法。反應(yīng)器：恒化器chemostat培養(yǎng)基：含一種限制性因子，其它營(yíng)養(yǎng)成分均過量第98頁/共117頁限制性因子條件菌體生長(zhǎng)提供所必需的營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)；在一定的濃度范圍內(nèi)，生長(zhǎng)速率與其濃度呈正比關(guān)系。限制因子的種類氨基酸，葡萄糖，生長(zhǎng)因子，無機(jī)鹽等第99頁/共117頁Monod公式第100頁/共117頁連續(xù)培養(yǎng)處于穩(wěn)定狀態(tài)的條件D=F/V=mF：培養(yǎng)基流入(流出)培養(yǎng)器的速度（l/h）V：培養(yǎng)基中培養(yǎng)液的體積(l)D：稀釋率，單位時(shí)間內(nèi)單位體積的培養(yǎng)基中流入流出的量（h-1)m

：比生長(zhǎng)速率，單位時(shí)間內(nèi)單位重量的微生物所形成的新的菌體的重量(h-1)第101頁/共117頁連續(xù)培養(yǎng)的穩(wěn)定狀態(tài)：D=F/V=m當(dāng)D=m

時(shí)，處于穩(wěn)定狀態(tài)當(dāng)D＜m時(shí)，m減小，但培養(yǎng)物中細(xì)胞密度加大。當(dāng)D＞m時(shí)，m增大，但培養(yǎng)物中細(xì)胞密度減小。當(dāng)D＞m

max時(shí)，細(xì)胞被“洗出”，連續(xù)培養(yǎng)系統(tǒng)遭破壞酒精發(fā)酵(D=0.05-0.1)第102頁/共117頁連續(xù)發(fā)酵的應(yīng)用

連續(xù)發(fā)酵的優(yōu)點(diǎn)提高設(shè)備利用率便于自動(dòng)化控制產(chǎn)品質(zhì)量較穩(wěn)定節(jié)省人力、物力，水、電、氣負(fù)荷均衡連續(xù)發(fā)酵的缺點(diǎn)菌種易退化易污染雜菌營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)利用率低于分批發(fā)酵第103頁/共117頁五.同步培養(yǎng)物synchronouscultureSynchronouscultureisaformofcultureonwhichallthecellspaththroughthesamestageoft