微生物的群體生長與環(huán)境條件

微生物的群體生長與環(huán)境條件第1頁，共27頁，2023年，2月20日，星期六主要內(nèi)容微生物群體生長周期；微生物群體生長的連續(xù)培養(yǎng)方法；環(huán)境條件對微生物生長的影響。第2頁，共27頁，2023年，2月20日，星期六分批培養(yǎng)中細(xì)菌群體的生長細(xì)菌群體的生長曲線第3頁，共27頁，2023年，2月20日，星期六細(xì)菌群體的生長周期根據(jù)微生物的生長速率（growthrateconstant），即每小時(shí)的分裂代數(shù)不同，一般可以將典型生長曲線分為延滯期、指數(shù)期、穩(wěn)定期和衰亡期。

第4頁，共27頁，2023年，2月20日，星期六A延滯期(lagphase)特點(diǎn)：生長速率常數(shù)等于零；細(xì)胞形態(tài)變大或增長；核酸含量提高；合成代謝活躍，易產(chǎn)生誘導(dǎo)酶；對外界不良條件反應(yīng)敏感。影響因素：接種齡；接種量；培養(yǎng)基成分第5頁，共27頁，2023年，2月20日，星期六B指數(shù)期(exponentialphase)特點(diǎn)：生長速率常數(shù)最大；細(xì)胞進(jìn)行平衡生長，菌體內(nèi)各成分最均勻；酶系活躍，代謝旺盛

在指數(shù)

期三個(gè)最重要的參數(shù)是繁殖代數(shù)；生長速率常數(shù)；代時(shí)。

影響因素：菌種；營養(yǎng)成分；營養(yǎng)物濃度；培養(yǎng)溫度第6頁，共27頁，2023年，2月20日，星期六C穩(wěn)定期(stationaryphase)特點(diǎn)：生長速率常數(shù)等于0。穩(wěn)定期到來的原因：①營養(yǎng)物尤其是生長限制因子的耗盡；②營養(yǎng)物的比例失調(diào)，如C/N不合適；③酸、醇、毒素等有害代謝產(chǎn)物的積累；④pH、氧化還原電勢等物化條件越來越不適宜。第7頁，共27頁，2023年，2月20日，星期六D衰亡期（declinephase）特點(diǎn)：整個(gè)群體出現(xiàn)負(fù)增長（R為負(fù)值）。原因：主要是外界的環(huán)境對繼續(xù)生長越來越不利，從而引起細(xì)胞內(nèi)的分解代謝大大超過合成代謝，繼而導(dǎo)致菌體死亡。

第8頁，共27頁，2023年，2月20日，星期六以二分裂的細(xì)菌為代表，假設(shè)細(xì)菌培養(yǎng)體在對數(shù)期to時(shí)的總菌數(shù)為No，那么到ｔ時(shí)的菌數(shù)Nt＝No×2n；式中ｎ為to到ｔ這段時(shí)間內(nèi)細(xì)菌的繁殖代數(shù)。如果用G來表示世代時(shí)間(或倍增時(shí)間):即群體細(xì)胞數(shù)量增加一倍需要的時(shí)間，則：

------------------G＝(t-to)/n(1)

----∵------------Nt＝No×2n

----∴------------logNt＝ｎlog2＋logNo

------------------ｎ＝〔logNt－logNo〕/log2=logNt/N0/0.301(2)

將(2)代入(1)式得：

------------------G＝0.301(t-t0)/logNt/N0(3)

----通過實(shí)驗(yàn)可測得No、Nt和時(shí)間ｔo、ｔ，由(3)式可計(jì)算出供試微生物的世代時(shí)間G。第9頁，共27頁，2023年，2月20日，星期六細(xì)菌群體生長的連續(xù)培養(yǎng)

當(dāng)微生物以單批培養(yǎng)的方式培養(yǎng)到指數(shù)期后期時(shí)，一方面以一定的速度連續(xù)流進(jìn)新鮮的培養(yǎng)基，并立即攪拌均勻；另一方面以同樣的流速不斷流出培養(yǎng)物。這樣，培養(yǎng)物就達(dá)到了動(dòng)態(tài)平衡，微生物可以長期保持在指數(shù)期的平衡生長狀態(tài)和穩(wěn)定的生長速率上，這種培養(yǎng)方法就叫連續(xù)培養(yǎng)（continuousculture）。

第10頁，共27頁，2023年，2月20日，星期六連續(xù)培養(yǎng)兩種方式

恒化培養(yǎng)：通過控制培養(yǎng)液的添補(bǔ)速度來保持培養(yǎng)菌體的恒定的生長速度。采用的培養(yǎng)液是一種低濃度的限制性養(yǎng)料。

恒濁培養(yǎng)：根據(jù)細(xì)菌生長導(dǎo)致培養(yǎng)液中濁度變化來調(diào)節(jié)添補(bǔ)新鮮培養(yǎng)液的流速，從而保持培養(yǎng)基恒定的渾濁度，以控制菌數(shù)的恒定。

第11頁，共27頁，2023年，2月20日，星期六連續(xù)培養(yǎng)法裝置示意圖第12頁，共27頁，2023年，2月20日，星期六三、環(huán)境條件對微生物生長和代謝的影響第13頁，共27頁，2023年，2月20日，星期六四個(gè)主要的環(huán)境因子溫度酸堿度水可給性氧氣第14頁，共27頁，2023年，2月20日，星期六微生物生長的溫度類型微生物類型

生長溫度范圍（℃）最低

最適

最高分布的主要處所低溫型專性嗜冷-125～1515～20兩極地區(qū)兼性嗜冷-5～010～2025～30海水及食品冷藏箱中溫型10～2025～4040～50哺乳動(dòng)物生活的環(huán)境高溫型嗜熱3045～6070堆肥和沼氣發(fā)酵池等極端嗜熱3070～90100以上溫泉和沿洋底火山口等第15頁，共27頁，2023年，2月20日，星期六溫度對細(xì)菌生長率的影響第16頁，共27頁，2023年，2月20日，星期六

EnzymesexhibitaQ10sothatwithinasuitabletemperaturerangetherateofenzymeactivitydoublesforevery10'Criseintemperature.第17頁，共27頁，2023年，2月20日，星期六注意

最適生長溫度是指某微生物群體生長繁殖速度最快的溫度，代時(shí)也最短。

但它不等于發(fā)酵的最適溫度，也不等于積累代謝產(chǎn)物的最適溫度，更不等于積累某一代謝產(chǎn)物的最適溫度。在較高溫度條件下，細(xì)胞分裂雖然較快，但維持的時(shí)間不長，容易老化。相反，在較低溫度下，細(xì)胞分裂較慢，但維持時(shí)時(shí)間較長，結(jié)果細(xì)胞的總產(chǎn)量反而較高。同樣，發(fā)酵速度與代謝產(chǎn)物積累量之間也有類似的關(guān)系第18頁，共27頁，2023年，2月20日，星期六菌名最適生長溫度最適發(fā)酵溫度積累產(chǎn)物的最適溫度灰色鏈霉(Streptomycesgriseus)

(產(chǎn)鏈霉素菌種)37℃28℃----產(chǎn)黃青霉(Penicilliumchrysogenum)

(產(chǎn)青霉素菌種)30℃25℃20℃北京棒桿菌(Corynebacteriumpekinese)

A.S1299(谷氨酸產(chǎn)生菌)32℃33～35℃----第19頁，共27頁，2023年，2月20日，星期六水可給性（wateravailability)水活度：表示環(huán)境中水對微生物生長可給性高低的指標(biāo)，用aw表示。aw值實(shí)質(zhì)上是以小數(shù)來表示與溶液或含水物質(zhì)平衡時(shí)的空氣的相對濕度，即在相同溫度和壓力條件下，密閉容器中該溶液的水飽和蒸汽壓與純水飽和蒸汽壓的比值。

aw＝Ｐ/Ｐ0＝RH×100

----式中：P為溶液或含水物質(zhì)的蒸汽壓

----------P0為純水的蒸汽壓

----------RH為空氣的相對濕度第20頁，共27頁，2023年，2月20日，星期六微生物生長所要求的水活度aw通常在0.66～0.99之間，細(xì)菌生長的最適aw＝0.93～0.99，大多數(shù)酵母菌生長的最適aw＝0.88～0.91，絲狀真菌在aw＝0.8左右第21頁，共27頁，2023年，2月20日，星期六滲透壓正常細(xì)胞質(zhì)壁分離細(xì)胞第22頁，共27頁，2023年，2月20日，星期六微生物pH值最低最適最高氧化硫硫桿菌

嗜酸乳桿菌

大豆根瘤菌

原褐固氮菌

亞硝酸細(xì)菌

硝化細(xì)菌

放線菌

酵母菌

黑曲霉1.0

4.0～4.6

4.2

4.5

7.0

3.8

5.0

3.0

1.52.0～2.8

5.8～6.6

6.8～7.0

7.4～7.6

7.8～8.6

6.5～7.5

7.0～8.0

4.8～6.0

5.0～6.04.0～6.0

6.8

11.0

9.0

9.4

12.0

10.0

8.0

9.0不同微生物對氫離子濃度的適應(yīng)范圍第23頁，共27頁，2023年，2月20日，星期六氧氣對微生物生長的影響按照微生物與氧氣的關(guān)系，把它們分成好氧菌（aerobe）和厭氧菌（anaerobe）兩大類，并可繼續(xù)分為五類：專性好氧菌（strictaerobe）：必須在有分子氧的條件下才能生長，有完整的呼吸鏈，以分子氧作為最終的氫受體，細(xì)胞含超氧化物歧化酶和過氧化氫酶。如綠濃桿菌、白喉?xiàng)U菌等。兼性厭氧菌（facultativeaerobe）：在有氧或無氧條件下均能生長，但有氧條件下生長得更好。如釀酒酵母、普通變性桿菌。第24頁，共27頁，2023年，2月20日，星期六氧氣對微生物生長的影響微好氧菌（mircoaerophilicbacteria）：只能在較低氧分壓下（0.01～0.03巴）才能正常生長的微生物。如霍亂弧菌。耐氧菌（aerotolerantanaerobe）：可在有氧條件下進(jìn)行厭氧生活的厭氧菌，即它們的生長不需要氧氣，但氧氣對它們也無害。如乳鏈球菌、乳酸桿菌等。厭氧菌（