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第三章 微生物细胞培养与控制技术 第一部分：培养技术 微生物培养技术的发展 一 、表面培养 实验室进行表面培养常采用试管、扁瓶和培养皿。 浅盘培养 表面培养法，操作简便，设备简单，常用于实验室小规模培养。 但也存在一些缺点： （1）用于大规模生产的潜力很小； （2）不便于对体系进行监测控制； （3）不易于保持系统内环境条件的均一。 二 、深层培养 厚层通风培养 厌氧培养 摇瓶 大型发酵罐 生长曲线： 将少量单细胞的纯培养，接种到一恒定容积的液体培养基中，在适宜条件下培养，定时取样，测菌量。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。 （一）迟缓期（lag phase） 1.现象：活菌数没增加，曲线平 行于横轴。 2.原因：由于细胞进入新环境, 细胞数目无增长，甚至有所下 降有一个适应过程，进行大量 的酶（诱导酶）的生成。 3.细胞特点:细胞的新陈代谢非 常旺盛，个体体积显著增大， 为细胞分裂作准备。 4.此期长短：与菌种遗传特性、菌龄、接种量、培 养条件有关。 5.意义：在实际工作中，缩短lag phase 的措施： 1）加大接种量（群体优势----适应性增强） 2）先用对数其的种子（此时细胞分裂旺盛） 3）调整培养基的成分，使种子基含有发酵培养基的成分 4）选用繁殖快的菌种 （二）对数期(log phase) 1. 现象：细胞数目以几何级 数增加，其对数与时间 呈直线关系。 2.细胞特点：此时细胞的  大小、组成、生理特征等 均趋于一致，代谢活跃， 生长速率高，代时稳定。 ２．代时（世代时间Ｇeneration time, G）： 单个细胞完成一次分裂所需要的时间 (三)稳定期（stationary phase): 2. 特点:细胞的菌体形态典型，  芽孢形成，细胞内开始 贮藏物质。 3.出现原因： 4. 意义： 3）产量常数： 概念：表示微生物对基质利用效率的高低 Y=菌体干重/消耗营养物质的浓度 根据产量常数可确定微生物对营养物质的需要量 如：Y=0.5，表示要得到5g菌体，需某营养物（葡萄 糖）10g。 （四）衰亡期 1.现象：细胞死亡速率生长 速率。一般总菌数不变,活菌 数曲线下降。 2. 特点：菌体变形，大小 不一，细胞出现自溶,生理代  谢活动停滞。 三 、连续培养 恒浊法 恒化法 （一）恒浊培养 （二）恒化培养 概念：以恒定流速使营养物质浓度恒定而保持细菌生长速率恒定的方法。 原理：恒化器中动态平衡的稳定性，是以某种生长限制因子（如碳、氮源；生长因子；无机盐等）的浓度来控制菌的生长速度。 特点：维持营养成分的低浓度，控制微生物生长速率。 连续培养的优点 1、缩短发酵周期，提高设备的利用率； 2、便于自控。降低动力消耗及劳动强度； 3、产品均一； 连续培养的主要问题： （1）随着操作时间的增加，染菌的机率增大。如提高培养温度、改变pH或原料等，可使杂菌不易生长。 (2)连续培养的另一个问题是在长期的培养中，菌种发生变异，引起生产能力下降。 固定化细胞连续培养 细胞固定化是通过包埋法、微胶囊法、吸附法等将细胞固定在载体的内部或表面 ，加入营养液及合适的培养条件，得到代谢产物。 优点：可提供高密度的细胞；减少细胞的流失，反复利用；简化细胞与代谢产物的分离工艺。 缺点：成本高；易污染；物质传递阻力大；只能用于细胞分泌型产物的发酵。 四、同步生长： 同步培养法：能获得处于同一生长阶段 的群体细胞的培养方法 同步生长：运用同步培养技术，控制微 生物生长，使之处于同一生长 阶段并同时分裂。 获得同步生长的方法： 1. 机械法— 收集同样大小的细胞 密度梯度离心： 选择性滤膜法: 2. 调整生理条件法： 温度、光、限制因子等 例：温度开始很低，使其均处在 仅活着的状态——升高温度—— 同步生长 ３. 抑制ＤＮＡ生长法： 加入代谢抑制剂，阻遏DNA 复制——解阻遏——同步 五、中间补料培养 （1）有利于消除或减少因易被利用基质（如葡萄糖）引起的抑制作用的影响。 （2）使培养过程中的需氧量能适应培养设备的供