微生物的生长及其控制.ppt

chapter6microbialgrowthanditscontrol微生物的生长繁殖及其控制 第一节 生长的定义及测定方法 微生物生长 growth 是指细胞物质有规律地 不可逆增加的生物过程 微生物繁殖 reproduction 是微生物生长到一定阶段由于细胞内各种细胞结构的复制和重建导致产生新的生命个体 即引起生命个体数量增加的整个生物学过程 一 测生长量 一 直接法 测体积法 称干重法 二 计繁殖数1 比浊法2 生理指标法 1 比浊法 菌液浓度 吸光值 od值 2 生理指标测定法 测含氮量法蛋白质总量 含氮量 6 25细胞总量 蛋白质总量 50 80 或65 蛋白总量 1 54测含碳量以及测磷 dna rna atp dap 二氨基庚二酸 几丁质等 产酸 产气 耗氧 粘度和产热等 二 计繁殖数 1 直接计数法2 间接计数法 1 直接计数法 指用计数板在光学显微镜下直接观察细胞并进行计数的方法 2 间接计数法 1 平板菌落计数法 2 膜过滤法 1 平板菌落计数法 浇注平板或涂布平板 2 膜过滤法 第二节 微生物的生长规律 一 纯培养技术1 纯培养的定义 纯培养 pureculture 微生物学中将在实验室条件下从一个细胞或一种细胞群繁殖得到的后代称为纯培养 2 获得纯培养的技术 1 稀释平皿分离法2 平皿划线分离法3 单细胞挑取法 1 pourplatemethod 稀释倒平板法 10 1 10 2 10 310 410 510 610 710 810 9 2 spreadplatemethod 涂布平板法 3 streakplatemethod 平板划线分离法 3 单细胞挑取法 接种针 解剖镜 同步培养 是一种培养方法 它能使群体中不同步的细胞转变成能同时进行生长或分裂的群体细胞 同步生长 以同步培养方法使群体细胞能处于同一生长阶段 同时进行分裂的生长方式称为同步生长 同步细胞或同步培养物 通过同步培养方法获得的细胞称 同步培养物常被用来研究在单个细胞上难以研究的生理与遗传特性和作为工业发酵的种子 它一种理想的材料 二 微生物的个体生长和同步生长 1 机械筛选方法 1 离心方法 2 过滤分离法 3 硝酸纤维素滤膜法2 环境条件控制技术 1 温度 2 培养基成分控制 3 其他 1 离心方法 2 过滤分离法 3 硝酸纤维素滤膜法 2 环境条件控制技术 1 温度 通过适宜与不适宜温度的交替处理之后 通过培养可获得同步细胞 2 培养基成分控制 将不同步的细菌在营养不足的条件下培养一段时间 然后转移至营养丰富的培养基中培养 能获得同步细胞 3 其他 光照与黑暗交替培养获得光合细菌的同步细菌 加热杀死芽孢杆菌获得芽孢杆菌的同步细胞 环境条件控制获得同步细胞的机理不完全了解 这种处理可能是导致胞内某些物质合成 它合成和积累可导致细胞分裂 从而获得同步细胞 三 单细胞微生物的典型生长曲线 将少量单细胞纯培养接种到一恒定容积的新鲜液体培养基中 在适宜的条件下培养 定时取样测定其细菌含量 可以看到以下现象 开始有一短暂时间 细菌数量并不增加 随之细菌数目增加很快 既而细菌数又趋稳定 最后逐渐下降 如果以培养时间为横坐标 以细菌数目的对数或生长速度为纵坐标作图 可以得到一条曲线 称为繁殖曲线 通常又称为生长曲线 一 延滞期 停滞期 调整期 适应期 lagphase 少量细菌接种到新鲜培养基后 一般不立即进行繁殖 生长速度近于零 因此在开始一段时间 细菌数几乎保持不变 甚至稍有减少 这段时间被称为延迟期 又称为迟缓期 调整期或滞留适应期 1 延滞期出现原因2 延滞的特点3 影响延滞期限长短的因素4 缩短延滞期的意义及方法 a 微生物接种到一个新的环境 暂缺乏足够的能量和必需的生长因子 b 种子 老化 即处于非对数生长期 或未充分活化 c 接种时造成的损伤 1 延滞期出现原因 2 延滞期的特点 特点 1 生长速率常数为零 细菌数量不增加或增加很少 2 细胞形态变大或增长 许多杆菌可长成丝状 3 合成代谢十分活跃 核糖体 酶类和atp的合成加速 易产生各种诱导酶 4 对外界不良条件如nacl溶液 温度和抗生素等理 理化因素反应敏感 3 影响延滞期时间长短的因素 b 接种龄 以对数期接种龄的种子接种 延滞期短 c 接种量 发酵工业上通常采用种子 发酵培养基 1 10 d 培养基成分 一般要求发酵培养基的成分或种子培养基的成分尽量接近 且应适当丰富些 a 菌种特性 4 缩短延滞期的意义及方法 1 意义 可以缩短生产周期 提高设备利用率 2 缩短延滞期的方法a 通过遗传学方法改变种的遗传特性使迟缓期缩短b 接种对数生长期的菌种 采用最适菌龄c 尽量使接种前后所使用的培养基组成不要相差太大d 加大接种量 二 exponentialphase 指数期 对数期又称指数期 这一阶段突出特点是细菌数以几何级数增加 代时稳定 细菌数目的增加与原生质总量的增加 与菌液混浊度的增加均呈正相关性 1 特点1 生长速率常数r最大代时最短 生长速度最快 2 细胞稳定 平衡 生长 细胞内各种物质按比例生长 菌体成分均匀 3 酶系活跃 代谢旺盛 2 三个重要参数 繁殖代数 生长速率常数 代时a繁殖代数 n x2 x1 2n取对数表示 生长速率常数 单位时间内繁殖的代数 代时 g 每增殖一代所需的时间 三 stationaryphase 稳定期 1 出现原因 a 营养的消耗 c 引起ph值eh值的改变 d 有害代谢产物积累 对细菌生长不利导致本阶段出现 b 营养物的比例失调 2 特点 1 生长常数为零 新生 死亡 达到动态平衡 活菌数的总量达到最大值 2 胞内的储藏物开始形成 如肝糖粒 脂肪粒等 3 某些芽孢菌的芽孢开始形成 4 某些细菌过量积累次级代谢产物 如抗生素 维生素等 四 deathphase 衰亡期 特点 1 细菌代谢活性降低 2 细菌衰老并出现自溶 3 产生或释放出一些产物 如氨基酸 转化酶 外肽酶或抗生素等 4 菌体细胞呈现多种形态 有时产生畸形 细胞大小悬殊 有些革兰氏染色反应阳性菌此时会变成阴性反应 四 连续培养 是在微生物的整个培养期间 通过一定的方式使微生物能以恒定的比生长速率生长并能持续下去的一种培养方法 基本原则 在微生物培养过程中不断的补充营养物质和以同样的速率移出培养物 连续发酵的优点 1 高效2 产品质量较稳定3 节约了大量动力 人力 水和蒸汽 且使水 气 电的负荷均衡合理 缺点 1 菌种易退化2 易污染杂菌3 营养物的利用率一般低于