【2017年整理】微生物的生长及影响因素.ppt

微生物的生长及影响因素 一、微生物的生长 个体生长：细胞体积增大，重量增加。 个体生长→个体繁殖→群体生长 除了特定的目的以外，在微生物的研究和应用中提到的“生长”，均指群体生长。 细菌的繁殖方式 二、微生物群体的生长规律 把少量纯种单细胞微生物接种到恒容积的液体培养基中后，在适宜的条件下，它们的群体就会有规律的生长起来。以细胞数目的对数值作纵坐标，以培养时间作横坐标，就得到微生物的典型生长曲线。 根据微生物的生长速率常数R不同，可分为： Lag phase（延滞期、调整期、适应期） Exponential phase（指数期、对数期） Stationary phase（稳定期、平衡期） Death phase（衰亡期） Growth cycle of populations in batch culture 1、延滞期 特点 生长速率常数R = 0 细胞形态变大或增长 细胞内RNA尤其是rRNA含量增高，原生质呈碱性。 合成代谢活跃，易产生诱导酶。 对外界不良条件反应敏感 影响因素： 菌种特性 接种龄 接种量 培养基成分 （1）接种龄的影响 接种龄：种子的群体生长年龄，即它处在生长曲线的哪一个阶段，这是一种生理年龄。 若以对数期接种龄的种子接种，则子代培养物的延滞期就短。 若以延滞期或衰亡期的种子接种，则子代培养物的延滞期就长。 若以稳定期的种子接种，则延滞期居中。 （2）接种量的影响 一般说来，接种量大，则延滞期短，因此，在发酵工业上，为缩短不利于提高发酵效率的延滞期，一般采用10%的接种量。 （3）培养基成分的影响 接种到营养丰富的天然培养基中的微生物，要比接种到营养单调的组分培养基中的延滞期短。 在发酵生产中，常使发酵培养基的成分与种子培养基的成分尽量接近。 2、对数生长期 特点： R最大，增代时间（代时G）或倍增时间最短。 细胞进行平衡生长，菌体内各种成分最为均匀。 酶系活跃，代谢旺盛。 影响因素： 菌种特性 营养成分 营养物浓度 培养温度 （1）营养成分的影响 同一种细菌，在营养物丰富的培养基中生长，其代时较短，反之则长。 （2）营养物浓度的影响 在营养物浓度很低的情况下，营养物的浓度才会影响生长速率；随着营养物浓度的提高，生长速率不受影响，而只影响最终的菌体产量；进一步提高营养物浓度，则生长速率和菌体产量两者均不受影响。 凡是处于较低浓度范围内，可影响生长速率和菌体产量的营养物，称为生长限制因子。 （3）培养温度的影响 E.coli在不同温度下的代时 温度℃ 代时（分） 温度℃ 代时（分） 10 860 35 22 15 120 40 17.5 20 90 45 20 25 40 47.5 77 30 29 特征参数 繁殖代数 n： x2=x1·2n n = 3.322 (lgx2 – lgx1) 生长速率常数 R：单位时间内的繁殖代数 R = n / (t2 – t1) = 3.322 (lgx2 – lgx1) / (t2 – t1) 代时G：繁殖一代所需的时间 G = 1/ R = (t2 – t1) / 3.322 (lgx2 – lgx1) 3、稳定期 特点： R = 0，菌体产量达到最高点（细胞繁殖数=死亡数）。 细胞开始储存糖原、异染颗粒和脂肪等储藏物。 以生产菌体或与菌体生长相平行的代谢产物的最佳收获期。 稳定期到来的原因： 营养物尤其是生长限制因子的耗尽； 营养物的比例失调； 有害代谢产物累积； pH、氧化还原电势等物化条件不适宜。 4、衰亡期 特点： 个体死亡速度 新生速度，群体呈现负生长； 细胞形态多样； 细胞产生自溶； 产生或释放抗生素； 芽孢杆菌中芽孢的释放。 衰亡期到来原因： 环境条件越来越不利，从而引起细胞内分解代谢大大超过合成代谢，导致菌体死亡。 生长曲线的应用 缩短延滞期，以缩短发酵周期 取对数生长期的种子接种 延长对数生长期，有利于形成大量的微生物细胞 采用连续培养 延长稳定期，有利于代谢产物积累 根据细胞内含物判断菌龄； 根据生长期控制培养条件