国产一级a片免费看高清,亚洲熟女中文字幕在线视频,黄三级高清在线播放,免费黄色视频在线看

   第六章  微生物的新陳代謝

新陳代謝是生物最基本的特征之一，有生命存在，新陳代謝的過程就存在；新陳代謝一旦停止，死亡也將來臨。

新陳代謝：簡稱代謝，是活細(xì)胞內(nèi)發(fā)生的各種化學(xué)反應(yīng)的總稱，它包括分解代謝和合成代謝兩個(gè)過程。

分解代謝：指細(xì)胞將大分子物質(zhì)降解成小分子物質(zhì)，并在這個(gè)過程中產(chǎn)生能量（以ATP形式存在）和還原力(以[H]表示)。分解代謝又稱異化作用。

合成代謝：指細(xì)胞利用簡單的小分子物質(zhì)合成復(fù)雜大分子的過程，在這個(gè)過程中要消耗能量。合成代謝又稱同化作用。

新陳代謝按物質(zhì)轉(zhuǎn)化方式分：

 物質(zhì)代謝：物質(zhì)在體內(nèi)轉(zhuǎn)化的過程。

 能量代謝：伴隨物質(zhì)轉(zhuǎn)化而發(fā)生的能量形式相互轉(zhuǎn)化

▲新陳代謝按代謝產(chǎn)物在機(jī)體中的作用不同分：

 初級(jí)代謝：提供能量、前體、結(jié)構(gòu)物質(zhì)等的代謝類型

 次級(jí)代謝：在一定生長階段出現(xiàn)代謝產(chǎn)物的類型。

ED途徑：

    Glc只經(jīng)過4步反應(yīng)就可形成Pyr。此途徑存在于某些缺乏完整EMP途徑的微生物中。

    ED途徑與EMP途徑、TCA循環(huán)、HMP途徑、酵解、生醇發(fā)酵都有聯(lián)系。

三、肽聚糖的生物合成

肽聚糖是原核生物細(xì)胞壁的組成成分，是抗生素選擇毒力的物質(zhì)基礎(chǔ)，合成過程中必須運(yùn)送到細(xì)胞膜外完成裝配。

肽聚糖的合成過程大約有20步，研究對(duì)象主要采用G⁺細(xì)菌——金黃色葡萄球菌。

▲根據(jù)反應(yīng)部位的不同，可分成在細(xì)胞質(zhì)中、細(xì)胞膜上和細(xì)胞膜外3個(gè)合成階段。

G：葡萄糖；G :N-乙酰葡糖胺；M：N-乙酰胞壁酸；“park”核苷酸：UDP-N-乙酰胞壁酸五肽

（一）在細(xì)胞質(zhì)中的合成

1、由Glc合成N-乙酰葡糖胺和N-乙酰胞壁酸

2、由N-乙酰胞壁酸合成“Park”核苷酸

“Park”核苷酸：尿嘧啶二磷酸-N-乙酰胞壁酸五肽

（二）在細(xì)胞膜中的合成

由“Park”核苷酸合成肽聚糖單體。   p13

三步驟：

（三）在細(xì)胞膜外的合成

在細(xì)胞膜外，原有的肽聚糖分子成了新合成分子的引物。從細(xì)胞膜上運(yùn)送來的肽聚糖單體與引物發(fā)生轉(zhuǎn)糖基作用，使多糖鏈在橫向上延伸一個(gè)雙糖單位。

然后再通過轉(zhuǎn)肽酶的轉(zhuǎn)肽作用，最終使前后兩條多糖鏈間形成甘氨酸五肽“橋”而發(fā)生縱向交錯(cuò)。

▲青霉素的作用機(jī)制：青霉素是肽聚糖單體五肽尾末端的D-丙氨酰-D-丙氨酸的結(jié)構(gòu)類似物，相互競爭轉(zhuǎn)肽酶的活力中心，阻礙肽聚糖的形成，造成細(xì)胞壁的缺損，使細(xì)菌失去細(xì)胞壁的滲透屏障，對(duì)細(xì)菌起到殺滅作用。

    注意：細(xì)胞壁的合成發(fā)生于細(xì)菌的繁殖期，故青霉素類只對(duì)繁殖期的細(xì)菌起作用，對(duì)處在靜止期的細(xì)菌幾乎無作用，所以常稱這類藥為繁殖期殺菌藥。

第七章  微生物的生長及其控制

微生物生長是指由于細(xì)胞成分的增加導(dǎo)致微生物的個(gè)體大小、群體數(shù)量或兩者的增長。

個(gè)體細(xì)胞生長：細(xì)胞內(nèi)組分的增加，導(dǎo)致細(xì)胞總量（體積、質(zhì)量、大?。U(kuò)大的生物學(xué)過程。是逐漸發(fā)生的量變的過程。

個(gè)體繁殖：是微生物個(gè)體生長到一定階段，由于細(xì)胞結(jié)構(gòu)的復(fù)制與重建并通過特定方式產(chǎn)生新的生命個(gè)體，即引起生命個(gè)體數(shù)量增加的生物學(xué)過程。是質(zhì)變的過程。

群體生長：可以定義為在一定時(shí)間和條件下，微生物細(xì)胞總量的增加。既有量變也有質(zhì)變。

三者之間的關(guān)系：

 個(gè)體生長 → 個(gè)體繁殖 → 群體生長

 群體生長 ＝ 個(gè)體生長 ＋ 個(gè)體繁殖

由于微生物個(gè)體微小，以個(gè)體為對(duì)象研究其生長和繁殖十分不便，常以群體數(shù)量的變化來研究微生物的生長。

在微生物學(xué)中，凡說“生長”一般均指群體生長，這與研究大型生物有所不同。

微生物在固體培養(yǎng)基平板上分裂生長形成肉眼可見的細(xì)胞群，即菌落。一個(gè)菌落中的成員全部來自于一個(gè)單個(gè)的祖先，因此菌落是比較純的。

附：微生物的分離方法

微生物的培養(yǎng)分離，是研究和利用微生物的第一步，是微生物工作中最重要的環(huán)節(jié)之一。要對(duì)某種微生物進(jìn)行仔細(xì)研究，就必須獲得該微生物的純培養(yǎng)。

從一個(gè)細(xì)胞或一種細(xì)胞群繁殖得到的后代稱為純培養(yǎng)物。

▲ 微生物的分離方法主要有稀釋倒平板法、劃線法、單細(xì)胞挑取法、利用選擇性培養(yǎng)基分離法等。

1、稀釋和傾注平板技術(shù)

該法適用于細(xì)胞較大的微生物。如果稀釋得當(dāng)，平皿上可出現(xiàn)分散的單個(gè)菌落，這個(gè)菌落可能就是由一個(gè)細(xì)菌或微生物繁殖而成的，隨后挑取該單個(gè)菌落，或重復(fù)以上操作數(shù)次，便可得到純培養(yǎng)。

2、平皿劃線分離法

平板劃線方法可以得到菌落純

    注意：在劃線分離時(shí)，每劃完一個(gè)區(qū)域后都要對(duì)接種環(huán)進(jìn)行火焰滅菌，以數(shù)字序號(hào)順序劃線。

微生物將隨著劃線次數(shù)的增加而分散，經(jīng)保溫培養(yǎng)形成菌落，劃線開始的部分細(xì)菌分散度小，形成的菌落往往連在一起；由于連續(xù)劃線，微生物逐漸減少，劃到最后，?？尚纬蓡蝹€(gè)孤立的菌落，這種單個(gè)菌落可能由一個(gè)細(xì)胞繁殖而來，故可獲得純培養(yǎng)。

3、單細(xì)胞挑取法

這種方法是從待分離的材料中挑取一個(gè)細(xì)胞來培養(yǎng)，從而獲得純培養(yǎng)。

    具體方法是將顯微鏡挑取器裝置在顯微鏡上，把一滴細(xì)菌懸液置于載玻片上，用安裝在顯微鏡挑取器上的極細(xì)的毛細(xì)吸管，在顯微鏡下對(duì)準(zhǔn)某一個(gè)細(xì)胞后挑取，再接種于培養(yǎng)基上培養(yǎng)。此法需要非常熟練的操作人員，多限于高度專業(yè)化的科學(xué)研究中采用。

興趣題：一個(gè)菌落不同部位的細(xì)胞生長有何區(qū)別？為什么會(huì)有這種區(qū)別？

4、利用選擇性培養(yǎng)基分離法

加富性選擇培養(yǎng)基 / 增殖培養(yǎng)基：根據(jù)所需分離微生物的特殊營養(yǎng)需求，“投其所好”，使待分離M.B大量生長繁殖成為優(yōu)勢(shì)菌群，達(dá)到富集或增殖的目的，便于分離。

抑制性選擇培養(yǎng)基：在培養(yǎng)基中加入某種化學(xué)物質(zhì)，這種化學(xué)物質(zhì)沒有營養(yǎng)作用，對(duì)所需分離的微生物無害，但可以抑制或殺死其他微生物

第一節(jié)  測(cè)定生長繁殖的方法

   微生物生長量的測(cè)定是研究微生物群體生長規(guī)律、動(dòng)力學(xué)特性、細(xì)胞成分分析、生理生化特性分析及培養(yǎng)與管理的基礎(chǔ)。

     可用很多方法來測(cè)定總細(xì)胞數(shù)量、活的微生物數(shù)量、細(xì)胞重量等來研究微生物的生長。

測(cè)定方法：

直接方法：測(cè)菌體細(xì)胞（數(shù)）量、菌體體積、菌體質(zhì)量等；

間接方法：根據(jù)細(xì)胞內(nèi)某種物質(zhì)的含量或某種代謝活動(dòng)強(qiáng)度間接測(cè)定。

一、測(cè)生長量

（一）直接法

1、測(cè)體積

    這是一種粗放的方法。將待測(cè)培養(yǎng)液放在刻度離心管中作自然沉降或離心沉降，觀察其體積。

污泥沉降比（SV）：為含有污泥的混合液在量筒中靜置30 min后所形成的沉淀污泥的容積占原混合液容積的百分?jǐn)?shù)，以%表示。又叫30 min沉淀率。 該參數(shù)是評(píng)定活性污泥質(zhì)量的重要指標(biāo)之一。 正常范圍為15~30%。

2、稱重

此法的原理是根據(jù)每個(gè)細(xì)胞有一定的重量而設(shè)計(jì)的。它可以用于單細(xì)胞、多細(xì)胞以及絲狀體微生物生長的測(cè)定。   包括稱干重（DCW）和濕重。

將一定體積的樣品通過離心或過濾將菌體分離出來，經(jīng)洗滌，再離心后直接稱重，求出濕重。如果是絲狀體微生物，過濾后用濾紙吸去菌絲之間的自由水，再稱重求出濕重。

不論是細(xì)菌樣品還是絲狀菌樣品，可以將它們放在已知重量的平皿或燒杯內(nèi)，于105℃烘干至恒重，取出放入干燥器內(nèi)冷卻，再稱量，求出微生物干重。

以上都是液體培養(yǎng)時(shí)的稱重法。

如果要測(cè)定固體培養(yǎng)基上生長的放線菌或絲狀真菌，可先加熱至50℃，使瓊脂熔化，過濾得菌絲體，再用50℃的生理鹽水洗滌菌絲，然后按上述方法求出菌絲體的濕重或干重。

（二）間接法

（1）比濁法

    采用分光光度計(jì)對(duì)微生物菌懸液進(jìn)行測(cè)定，波長通常在450~650 nm之間。

原理：細(xì)胞越多，濁度就越大，則分光光度計(jì)測(cè)量的光密度值（OD值）就越大。對(duì)于單細(xì)胞微生物，在一定范圍內(nèi)OD值與細(xì)胞總數(shù)成正比關(guān)系。

              吸光值            透光率

2、生理指標(biāo)法

     微生物生長過程中，生長量與很多生理指標(biāo)相平行，可以通過測(cè)定細(xì)胞的含N、C、P、DNA量等間接計(jì)算。

     原理：若某物質(zhì)在各細(xì)胞中的含量一樣，那么細(xì)胞構(gòu)造中這種物質(zhì)的總量就與總的微生物細(xì)胞量直接相關(guān)。

氮量測(cè)定法：

       細(xì)菌                            含氮量6.5%~13%

       霉菌                            含氮量4.5%~8.5%

       酵母菌                        含氮量7.5%左右

粗蛋白含量=含氮量×6.25

方法有：凱氏定氮法、Nessler法、過氯酸消化法等。

二、計(jì)繁殖數(shù)

    對(duì)于繁殖來說，一定要計(jì)算微生物的個(gè)體數(shù)目，所以計(jì)繁殖數(shù)只適用于單細(xì)胞狀態(tài)的微生物或絲狀微生物所產(chǎn)生的孢子。

（一）直接法

    直接法就是指在顯微鏡下直接觀察細(xì)胞并繼續(xù)計(jì)數(shù)的方法，所得的結(jié)果是包括死細(xì)胞在內(nèi)的總菌數(shù)。

1、比例計(jì)數(shù)法

    將已知顆粒濃度的液體與一待測(cè)細(xì)胞濃度的菌液按一定比例均勻混合，在顯微鏡視野中數(shù)出各自的數(shù)目，然后求出未知菌液中的細(xì)胞濃度。

2、血球計(jì)數(shù)板法

采用血球計(jì)數(shù)板測(cè)定一定體積中的細(xì)胞總數(shù)目的常規(guī)方法。測(cè)定中按統(tǒng)計(jì)學(xué)原理計(jì)數(shù)n格中微生物細(xì)胞數(shù)量，取平均值。

    優(yōu)點(diǎn)：此法容易、迅速、成本低、而且能觀察細(xì)胞的大小和形態(tài)特征。

    缺點(diǎn)：① 樣品中細(xì)胞數(shù)量不能太少； ② 無特別的技術(shù)就不能區(qū)分死活細(xì)胞。

   鑒別死活細(xì)胞可以先進(jìn)行染色處理。 p151

   原理：美藍(lán)進(jìn)入活細(xì)胞后，可被還原脫色，而死細(xì)胞及代謝緩慢的老細(xì)胞，無還原能力可被著色，借此可區(qū)分活菌和死菌。

（二）間接法

活菌計(jì)數(shù)法。

液體培養(yǎng)基變渾濁、固體培養(yǎng)基上（內(nèi)）長菌落。菌落計(jì)數(shù)法最常用。

原理：活菌能在固體培養(yǎng)基上（內(nèi)）形成菌落。

1、傾倒平板法/澆注平板法/混菌法

方法：取一定體積的稀釋菌液與合適的固體培養(yǎng)基在其凝固前（50℃左右）均勻混和。保溫培養(yǎng)。

稀釋平板計(jì)數(shù)時(shí)，在一個(gè)9cm直徑的培養(yǎng)皿平板上，不同種類微生物的稀釋度計(jì)數(shù)標(biāo)準(zhǔn)是：

細(xì)菌：50~500個(gè)菌落；放線菌：30~300個(gè)菌落；真菌：10~100個(gè)菌落

CFU      PFU      菌落計(jì)數(shù)器

從平板上（內(nèi)）出現(xiàn)的菌落數(shù)乘上菌液的稀釋度，即可計(jì)算出原菌液中含有的活菌數(shù)（一個(gè)菌落來源于一個(gè)活細(xì)胞）。

2、涂布平板法

a—將少量樣品加到已凝固的瓊脂平板中央；b—將玻璃三角棒浸入酒精；c—將蘸有酒精的涂布棒在火焰上灼燒后冷卻；d—均勻涂布后適當(dāng)條件下培養(yǎng)

方法：取一定體積的稀釋菌液，涂布于已凝固 的固體培養(yǎng)基平板上。保溫培養(yǎng)。

從平板上出現(xiàn)的菌落數(shù)乘上菌液的稀釋度，即可計(jì)算出原菌液中含有的活菌數(shù)（一個(gè)菌落來源于一個(gè)活細(xì)胞）。

問題1：為什么傾倒平板法/混菌法的結(jié)果有時(shí)會(huì)低于涂布平板法的結(jié)果？

混菌法：少量稀釋樣品與冷卻到45~50℃的液態(tài)瓊脂培養(yǎng)基均勻混合，大多數(shù)細(xì)菌和真菌在此溫度下不會(huì)被殺死。當(dāng)瓊脂凝固后，每個(gè)細(xì)胞都被固定在M中的一定位置，在適當(dāng)條件下培養(yǎng)后，這些分散的細(xì)胞分別形成單菌落。但是，若熔化的瓊脂培養(yǎng)基溫度過高，會(huì)殺死或損傷一些對(duì)溫度較為敏感的細(xì)胞，因此······

問題2：平板劃線可以獲得純培養(yǎng)物，是否也可以用于活菌計(jì)數(shù)？

問題3：在實(shí)際情況中，為什么有時(shí)CFU并不完全等同于樣品中的活菌數(shù)？

如果樣品中的細(xì)胞聚集成團(tuán)，沒有有效地分散開，就不可能保證每個(gè)菌落來源于一個(gè)細(xì)胞，就會(huì)導(dǎo)致計(jì)數(shù)結(jié)果（CFU）偏低。因此，在這種情況下的CFU并不完全等同于樣品中的活菌數(shù)。

3、濾膜培養(yǎng)法

方法：使樣品濾過一種特制的，孔徑小于細(xì)菌個(gè)體的濾膜，然后將濾膜置于培養(yǎng)基上或浸潤有液體培養(yǎng)基的墊狀物上培養(yǎng)，通過計(jì)算在濾膜上形成的菌落數(shù)就可知樣品中的活菌數(shù)。

水的潔凈分析   p249

第二節(jié)  微生物的生長規(guī)律

一、微生物的個(gè)體生長和同步生長

1、微生物的個(gè)體生長

     細(xì)菌的個(gè)體生長包括細(xì)胞結(jié)構(gòu)的復(fù)制與再生、細(xì)胞的分裂與控制。

（1）染色體DNA的復(fù)制和分離

    細(xì)菌在個(gè)體生長過程中通過染色體DNA的復(fù)制，使其遺傳特性能保持高度的連續(xù)性和穩(wěn)定性。

（2）細(xì)胞壁擴(kuò)增

   細(xì)胞壁是細(xì)胞外的一種“硬”性結(jié)構(gòu)。細(xì)菌在生長過程中，細(xì)胞壁只有通過擴(kuò)增，才能使細(xì)胞體積擴(kuò)大。

（3）細(xì)菌的分裂

    當(dāng)細(xì)菌的各種結(jié)構(gòu)復(fù)制完成之后就進(jìn)入分裂時(shí)期，將一個(gè)細(xì)菌分裂成兩個(gè)大小相等的子細(xì)菌。

2、微生物的同步生長

在分批培養(yǎng)中，細(xì)菌群體能以一定速率生長，但所有細(xì)胞并非同時(shí)進(jìn)行分裂。也就是說，培養(yǎng)中的細(xì)胞不處于同一生長階段，它們的生理狀態(tài)和代謝活動(dòng)也不完全一樣。顯然，如果以群體測(cè)定結(jié)果的平均值代表單個(gè)細(xì)胞就必須設(shè)法使群體處于同一發(fā)育階段，使群體和個(gè)體行為變得一致，因而發(fā)展了單細(xì)胞的同步培養(yǎng)技術(shù)。

Ø       同步生長：培養(yǎng)物中所有的微生物細(xì)胞都處于同一生長階段，并能同時(shí)分裂的生長方式。

n       同步培養(yǎng)法：使培養(yǎng)基中所有微生物細(xì)胞處于相同的生長階段的培養(yǎng)方法。

用同步培養(yǎng)法所得到的細(xì)胞叫同步細(xì)胞或同步培養(yǎng)物。

    意義：采用同步培養(yǎng)技術(shù)就可以用研究群體的方法來研究個(gè)體水平上的問題。

獲得同步生長的方法：（一）機(jī)械法

依據(jù)：處于同一生長階段的細(xì)胞的體積、大小相同。

1、過濾分離法：應(yīng)用各種孔徑大小不同的微孔濾膜，可將不同步的大小不同的細(xì)胞分開 ，然后用同樣大小的細(xì)胞進(jìn)行培養(yǎng)便可獲得同步培養(yǎng)物。

2、離心法：通過密度梯度離心就可使處于不同生長階段的大小不同的細(xì)胞群體在一定程度上分開，然后用同樣大小的細(xì)胞進(jìn)行培養(yǎng)便可獲得同步培養(yǎng)物。

3、硝酸纖維素濾膜法       常用

（二）環(huán)境條件控制技術(shù)

★二、單細(xì)胞微生物的典型生長曲線

除某些真菌外，我們?nèi)庋劭吹交蚪佑|到的微生物已不是單個(gè)，而是成千上萬個(gè)單個(gè)的微生物組成的群體。微生物接種是群體接種，接種后的生長是微生物群體繁殖生長。

▲分批培養(yǎng)：在一個(gè)密閉系統(tǒng)內(nèi)一次投入液體培養(yǎng)基，一次接種，經(jīng)過若干時(shí)間的培養(yǎng)后再將培養(yǎng)液一次放出的培養(yǎng)操作類型。

生長曲線：即分批培養(yǎng)生長曲線。以培養(yǎng)時(shí)間為橫坐標(biāo)，以細(xì)胞數(shù)目的對(duì)數(shù)值為縱坐標(biāo)，繪制所得曲線。        

一條典型的生長曲線至少可以分為遲滯期、指數(shù)期（對(duì)數(shù)生長期）、穩(wěn)定期和衰亡期等四個(gè)生長時(shí)期。

1、 遲滯期

（1）現(xiàn)象

    活菌數(shù)沒增加，曲線平行于橫軸。

    通常，細(xì)菌、酵母菌的遲滯期最短，霉菌次之，放線菌最長。

（2）產(chǎn)生原因

由于微生物進(jìn)入新環(huán)境，代謝系統(tǒng)有一個(gè)適應(yīng)過程。因此，延滯期又叫調(diào)整期或適應(yīng)期。產(chǎn)生的原因可能是：

①接種后，新的M與原來的M成分不同，細(xì)胞需要時(shí)間合成新的酶來利用新的營養(yǎng)物質(zhì)；

②接種后，細(xì)胞內(nèi)的一些關(guān)鍵小分子、離子或酶由于稀釋作用導(dǎo)致濃度下降，恢復(fù)到原來水平需要時(shí)間；

③種子較老，缺乏ATP，必需的輔助因子及核糖體；

④細(xì)胞可能受損傷而需要一段時(shí)間恢復(fù)。

（3）細(xì)胞特點(diǎn)

①  生長速率為0；

②  細(xì)胞形態(tài)變大或變長；

③  細(xì)胞內(nèi)RNA，尤其是rRNA含量增高；

④ 合成代謝活躍，易產(chǎn)生各種誘導(dǎo)酶（為適應(yīng)環(huán)境）；

⑤ 對(duì)外界不良條件（如NaCl溶液濃度、熱、紫外線、X-射線、抗生素等物理化學(xué)因素）反應(yīng)敏感。

（4）影響延滯期長短的因素

① 菌種

       通常，細(xì)菌、酵母菌的遲滯期最短，霉菌次之，放線菌最長。

       通過遺傳學(xué)方法改變種的遺傳特性使延滯期縮短，選用繁殖快的菌種。

② 接種齡

    接種齡：是指種子罐中培養(yǎng)的菌種開始移入下一級(jí)種子罐或發(fā)酵罐時(shí)的培養(yǎng)時(shí)間。

接種齡以菌種處于生命力極為旺盛的對(duì)數(shù)生長期末期，且培養(yǎng)液中菌體量還未達(dá)到最高峰時(shí)，較為合適。此時(shí)的種子能很快適應(yīng)環(huán)境，生長繁殖快，可以大大縮短延滯期。

過于年輕的種子接入種子罐或發(fā)酵罐后，往往會(huì)出現(xiàn)前期生長緩慢、整個(gè)發(fā)酵周期延長、產(chǎn)物開始形成的時(shí)間推遲。

過老的種子會(huì)引起生產(chǎn)能力下降而菌體過早自溶。

     實(shí)際中，最適合的接種齡應(yīng)通過多次實(shí)驗(yàn)確定。

③ 接種量

接種量：是指移入的種子液與接種后培養(yǎng)液體積的比例。        

接種量的大小取決于生產(chǎn)菌種在發(fā)酵罐中生長繁殖的速度。適當(dāng)擴(kuò)大接種量可縮短延滯期，克服不良的影響。

當(dāng)種子量多時(shí)，種子液中含有大量體外水解酶類，有利于對(duì)基質(zhì)的利用，并且生產(chǎn)菌迅速被占據(jù)了整個(gè)培養(yǎng)環(huán)境，則可減少染菌的機(jī)會(huì)。p154圖6-2

但是，如果接種量過多，造成培養(yǎng)液粘度增加，溶解氧不足等。

接種量一般為10 %（V/V）。

④ 培養(yǎng)基成分

培養(yǎng)基成分相差太大，接種后細(xì)胞適應(yīng)時(shí)間長。所以，應(yīng)盡量使接種前后所使用的培養(yǎng)基組成不要相差太大，以縮短適應(yīng)時(shí)間。

在發(fā)酵中，常使發(fā)酵培養(yǎng)基的成分與最后一級(jí)種子培養(yǎng)基的成分保持一致。

（5）縮短延滯期的措施

《微生物工程》內(nèi)容

2.、數(shù)生長期/指數(shù)期

細(xì)菌經(jīng)過遲滯期進(jìn)入對(duì)數(shù)生長期，并以最大的速率（且生長速率不變）生長和分裂，導(dǎo)致細(xì)菌數(shù)量呈對(duì)數(shù)增加，而且細(xì)胞內(nèi)各成分按比例有規(guī)律地增加。

（1）現(xiàn)象

細(xì)胞數(shù)目以幾何級(jí)數(shù)增加，其對(duì)數(shù)與時(shí)間呈直線關(guān)系。

（2）細(xì)胞特點(diǎn)

① 生長速率常數(shù)最高，代時(shí)最短且穩(wěn)定。因?yàn)檫@時(shí)養(yǎng)分、空間較豐裕，而排出的代謝物還不足以影響生長。若培養(yǎng)基及培養(yǎng)條件適當(dāng)，生長速度就更快。

   在對(duì)數(shù)期，每個(gè)細(xì)胞以恒定時(shí)間間隔進(jìn)行分裂，細(xì)胞數(shù)量以2n方式增加（因而細(xì)胞數(shù)量以指數(shù)或?qū)?shù)方式增加，下頁表6.1）。細(xì)胞數(shù)目增加一倍所需要的時(shí)間稱為代時(shí)或倍增時(shí)間。

* 假設(shè)代時(shí)是20 min

關(guān)于代時(shí)或倍增時(shí)間的計(jì)算  《微生物工程》

② 細(xì)胞生長平衡

    a. 所有細(xì)胞組分呈彼此相對(duì)穩(wěn)定速度合成；

    b. 大小、組成、生理特征等均趨于一致。

* 若營養(yǎng)水平或其它環(huán)境條件改變，將導(dǎo)致不均衡生長。

③ 酶系活躍，代謝旺盛。

   意義：對(duì)數(shù)生長期細(xì)菌的代謝活性、酶活性高而穩(wěn)定，大小比較一致，生活力強(qiáng)，因而它廣泛地在生產(chǎn)上用作“種子”和在科研上作為理想的實(shí)驗(yàn)材料（進(jìn)行生物化學(xué)、生理學(xué)方面的研究）。

（3）影響對(duì)數(shù)生長期長短的因素

① 菌種

   代時(shí)隨菌種而異。例如，大腸桿菌為12.5~17 min，枯草芽孢桿菌26~32min，結(jié)核分枝桿菌792 ~ 932 min。

② 營養(yǎng)成分

     同一菌種，營養(yǎng)越豐富代時(shí)越短。

③ 營養(yǎng)物濃度

    營養(yǎng)物在低濃度時(shí)影響菌體的生長速率，在高濃度時(shí)影響菌體的生長量。

★ 如果某營養(yǎng)物在較低濃度范圍內(nèi)可影響菌體的生長速率和生長量，稱此營養(yǎng)物為生長限制因子。         （Monod方程要用到）

④ 培養(yǎng)溫度

             最適生長溫度為最佳。

大腸桿菌（E.coli）在不同溫度下的代時(shí)

（4）對(duì)數(shù)生長期的意義

① 研究代謝和生理性能的好材料

② 生產(chǎn)中用其作種子       

③ 增殖噬菌體的最佳宿主

3、穩(wěn)定期

（1）現(xiàn)象

    活菌數(shù)目不增不減（生長和死亡處于動(dòng)態(tài)平衡），總菌數(shù)達(dá)到最大，曲線有下降的趨勢(shì)。

    最初表現(xiàn)是代時(shí)延長，菌體生長變得緩慢。

（2）產(chǎn)生原因

① 營養(yǎng)物質(zhì)尤其是生長限制因子的大量消耗；

② 營養(yǎng)物的比例變得失調(diào)：例如C/N比不合適等；

③ 有毒代謝產(chǎn)物（如酸、醇、毒素及H2O2等）的大量積累；

④ 外界條件（如pH、氧化還原電位等）變得越來越不適宜。

（3）細(xì)胞特點(diǎn)

① 生長速率常數(shù)為0：新繁殖的細(xì)胞數(shù)等于死亡的細(xì)胞數(shù)，處于動(dòng)態(tài)平衡。

② 代謝活動(dòng)繼續(xù)進(jìn)行，并保持相當(dāng)水平；

③ 芽孢桿菌開始形成芽孢，細(xì)胞內(nèi)開始貯藏物質(zhì)（如脂肪、PHB等）。

④ 菌體量達(dá)到最高值

生長得率表示了微生物對(duì)基質(zhì)利用效率的高低。

⑤ 不僅是菌體量最高時(shí)期，還是代謝產(chǎn)物最多的時(shí)期。

      主要是抗生素、氨基酸等次級(jí)代謝產(chǎn)物。

（4）影響穩(wěn)定期長短的因素

      菌種和培養(yǎng)條件。

（5）穩(wěn)定期的意義

① 若以生產(chǎn)菌體或次級(jí)代謝物為目的，穩(wěn)定期是最佳收獲期。

② 對(duì)生物測(cè)定來說，穩(wěn)定期是最佳測(cè)定時(shí)期。

如果及時(shí)采取措施，補(bǔ)充營養(yǎng)物或取走代謝產(chǎn)物或改善培養(yǎng)條件，可獲得更多的菌體物質(zhì)或代謝產(chǎn)物。

4、衰亡期（death phase）

（1）現(xiàn)象

① 總菌數(shù)不變，活菌數(shù)曲線下降。

② 細(xì)胞自溶（pH值上升）。

（2）產(chǎn)生原因

     營養(yǎng)物質(zhì)耗盡、有毒代謝產(chǎn)物的大量積累、理化環(huán)境的不利。

（3）細(xì)胞特點(diǎn)

① 細(xì)胞形態(tài)發(fā)生多行化，包括畸形和衰退形；

② 細(xì)胞內(nèi)顆粒更明顯，出現(xiàn)液泡；

③ 菌體自溶；

          原因：細(xì)菌本身所產(chǎn)生的酶使細(xì)胞分解。

④ 芽孢桿菌釋放芽孢；

⑤ 生理代謝活動(dòng)停滯。

（4）影響衰亡期長短的因素

    衰亡期與其它各期比較相對(duì)較長，其時(shí)限決定于細(xì)菌本身遺傳性能及環(huán)境條件。低溫、隔絕空氣均能延長這個(gè)時(shí)期。

    注意：以上是單細(xì)胞M.B（如細(xì)菌、酵母）分批培養(yǎng)正常生長所經(jīng)過的各個(gè)生長期。        但絲狀菌（如放線菌、霉菌）沒有對(duì)數(shù)生長期。

生長曲線各時(shí)期特點(diǎn)的比較

三、微生物的連續(xù)培養(yǎng)

在分批培養(yǎng)中，培養(yǎng)液中的細(xì)胞濃度、基質(zhì)濃度和產(chǎn)物濃度均隨時(shí)間不斷發(fā)生變化，處于一個(gè)不穩(wěn)定的過程。必需營養(yǎng)物質(zhì)的消耗或毒性產(chǎn)物的積累造成微生物生長的減慢和停止。

連續(xù)培養(yǎng)：當(dāng)微生物以分批培養(yǎng)方式培養(yǎng)到對(duì)數(shù)生長期的后期時(shí)，一方面以一定的速度連續(xù)流入新鮮培養(yǎng)基和新鮮空氣（指對(duì)好氧菌），并立即攪拌均勻，同時(shí)利用溢流方式（以相同速度 ）連續(xù)不斷流出含有產(chǎn)物和細(xì)胞 的培養(yǎng)液，使培養(yǎng)器內(nèi)的微生物長期處在適宜的培養(yǎng)基中，并保持指數(shù)期方式生長，借以提高微生物的生長的代謝效率。

連續(xù)培養(yǎng)時(shí)pH值、溫度、營養(yǎng)成分的濃度、溶解氧等保持一定，微生物可長期保持在指數(shù)期的平衡生長狀態(tài)和穩(wěn)定的生長速率上，所以培養(yǎng)基中微生物的生長和代謝活動(dòng)始終保持旺盛的穩(wěn)定狀態(tài)。

   ∴  連續(xù)培養(yǎng)過程近似恒態(tài)。

連續(xù)培養(yǎng)器的類型同樣很多，如下表：

連續(xù)培養(yǎng)重要特征是使微生物增殖速度和代謝活性處于穩(wěn)定狀態(tài)。連續(xù)培養(yǎng)方法按控制方法可分為恒濁器法和恒化器法。

恒濁器法和恒化器法的比較p158     表6-3

和分批培養(yǎng)相比，連續(xù)培養(yǎng)的優(yōu)點(diǎn)有：

① 可以維持穩(wěn)定的操作條件，所以產(chǎn)品質(zhì)量相對(duì)穩(wěn)定；

② 能實(shí)現(xiàn)機(jī)械化和自動(dòng)化，降低了勞動(dòng)強(qiáng)度，減少了染菌機(jī)會(huì)；

③ 減少設(shè)備清洗、準(zhǔn)備和滅菌等非生產(chǎn)時(shí)間，提高了設(shè)備利用效率；

④ 容易對(duì)過程進(jìn)行優(yōu)化。

連續(xù)培養(yǎng)法的缺點(diǎn)：

①  需要專門儀器，投資高；

②  由于是開放系統(tǒng)，加上反應(yīng)周期長，容易染菌；

③  在長周期連續(xù)培養(yǎng)中，菌種易于退化；

④  營養(yǎng)物的利用率一般低于單批培養(yǎng)；

⑤ 新加入的培養(yǎng)基與原有的培養(yǎng)基不易完全混合，影響培養(yǎng)和營養(yǎng)物質(zhì)的利用。

四、微生物的高密度培養(yǎng)

主要局限在大腸桿菌（E.Coli）和釀酒酵母的研究上。

▲高密度培養(yǎng)：是指微生物在液體培養(yǎng)中細(xì)胞群體密度超過常規(guī)培養(yǎng)的10倍以上時(shí)的生長狀態(tài)或培養(yǎng)技術(shù)。

     以E.Coli為例，進(jìn)行高密度培養(yǎng)的方法主要有：

（1）選取最佳培養(yǎng)基成分和各成分含量

（2）補(bǔ)料

（3）提高溶解氧的濃度

（4）防止有害代謝物的生成

第三節(jié)   影響微生物生長的主要因素

微生物的生長繁殖以多種營養(yǎng)物質(zhì)為基礎(chǔ)，但同時(shí)又受到各種環(huán)境因素的制約，如環(huán)境條件不適宜，微生物的生命活動(dòng)就會(huì)受到影響，甚至發(fā)生變異或死亡。

▲環(huán)境條件包括：溫度、pH值、氧氣、氧化還原電位、滲透壓、化學(xué)物質(zhì)、輻射和超聲波等。

一、溫度

1、三種基本溫度（or生長溫度三基點(diǎn)）

圖  溫度對(duì)生長速率及細(xì)胞內(nèi)大分子的影響

n       高溫之所以能殺菌，最主要原因是高溫使蛋白質(zhì)變性凝固。

u     各種微生物耐高溫的程度大不相同，最大的區(qū)別在于它們是否能夠產(chǎn)生耐熱的芽孢。芽孢是耐高溫的，但是各種芽孢耐熱的程度又不同。

u     微生物對(duì)低溫的抵抗力一般比對(duì)高溫的抵抗力強(qiáng)。低溫只能抑制微生物的生長，但其致死作用較差。所以，可以利用低溫保存菌種。

   各種微生物都有其生長發(fā)育的最適溫度。大多數(shù)微生物的最適生長溫度在25~27℃，在此溫度范圍內(nèi)，微生物生長繁殖最快。

溫度和微生物生長的關(guān)系有兩方面：

u     通常溫度每升高10℃，生長速度就加快1倍。

u     其次，不同生長階段對(duì)溫度的反映不同。

2、按最適生長溫度 將微生物分類

                  嗜冷菌（＜20℃）

                  中溫菌（20℃～45℃）

                  嗜熱菌（＞45℃）

（1）最低生長溫度：微生物生長的最低溫度一般在–10℃～–5℃，極端的可達(dá)–30℃。低于最低生長溫度， M.B的生長受到抑制。

（2）最高生長溫度：微生物生長的最高溫度一般80~95℃，極端的105~150℃。超過最高溫度，M.B變性死亡。

（3）▲最適生長溫度：微生物代時(shí)最短或生長速率最高時(shí)的培養(yǎng)溫度。通常是一范圍。簡稱“最適溫度”。

對(duì)于同一微生物來說，其不同的生理生化過程有著不同的最適溫度。

▲也就是說，最適生長溫度

l       并不一定等于菌體生長量最高時(shí)的培養(yǎng)溫度；

l       也不一定等于發(fā)酵速度最高時(shí)的培養(yǎng)溫度；

l       也不一定等于積累某一代謝產(chǎn)物量最高時(shí)的培養(yǎng)溫度。

二、氧氣

按照與氧的關(guān)系，可將微生物分為好氧微生物（好氧菌）和厭氧微生物（厭氧菌）兩大類，并可進(jìn)一步細(xì)為5類：

兼性好氧微生物/兼性厭氧微生物：既可在有氧條件，又可在無氧條件下生長的微生物。

1、專性好氧微生物與氧的關(guān)系

必須在較高氧濃度下才能生長的微生物，氧的作用：

       一是作為好氧呼吸的最終電子受體；

       二是參與體內(nèi)甾醇和不飽和脂肪酸的生物合成。

    雖然好氧微生物在利用氧進(jìn)行好氧呼吸時(shí)會(huì)產(chǎn)生的有毒的過氧化物（例如把O₂分解成H₂O₂），但因?yàn)榧?xì)胞內(nèi)具有相應(yīng)的過氧化氫酶、過氧化物酶，可將H₂O₂再分解成H₂O和O₂，所以不會(huì)中毒。

好氧微生物需要的氧主要是溶解在水中的溶解氧（DO），DO受溫度、大氣壓等因素的影響，若污水中含有機(jī)物，則DO更低。

增大DO值的常用方法：①通氣（空氣或純氧）；② 攪拌（實(shí)驗(yàn)室里可用搖床振蕩）。

2、兼性厭氧微生物與氧的關(guān)系

因?yàn)榧染哂忻摎涿赣志哂醒趸?，所以，它們既能在無氧條件又能在有氧條件下生存。

在有氧條件下生長，氧化酶活性強(qiáng)，具備完整的呼吸鏈；

在無氧條件下，細(xì)胞色素和電子傳遞體系的其他組分減少或缺失，氧化酶無活性。

在無氧環(huán)境生活的兼性厭氧菌一旦進(jìn)入有氧環(huán)境，則呼吸體系很快恢復(fù)。

3、專性厭氧微生物與氧的關(guān)系

分布：湖泊、河流和海洋的沉泥中；泥潭、沼澤、積水的土壤中；污水或污泥的厭氧處理系統(tǒng)中。

根據(jù)對(duì)氧的敏感性，可分為：

專性厭氧微生物：在絕對(duì)無氧的條件下生存，一遇氧就死亡，如所有產(chǎn)甲烷菌等；

兼性厭氧微生物：在有氧的環(huán)境中，既不利用氧，也不會(huì)中毒，如大多數(shù)的乳酸菌。

專性厭氧微生物生境中要杜絕氧的原因：

（1）在有氧條件下，專性厭氧微生物代謝產(chǎn)生的NADH₂和O₂反應(yīng)生產(chǎn)H₂O₂和NAD⁺，由于其體內(nèi)不具有過氧化氫酶，這樣將被生成的H₂O₂殺死。

（2）微生物還可由O₂產(chǎn)生一種具有強(qiáng)氧化性的游離的氧原子O₂·，專性厭氧微生物不具有超氧化物歧化酶而被O₂· 殺死.

三、pH值

Ø       pH值反映了溶液中氫離子濃度的大小。

Ø       絕大多數(shù)微生物的生長pH都在5~9之間。

Ø       三種基本pH值：最低pH值、最高pH值、最適pH值范圍。

Ø       微生物生長有最適pH值，微生物發(fā)酵也有其最適pH值。微生物生長的最適pH與發(fā)酵的最適pH往往不同。

pH值的影響主要表現(xiàn)在：

（1）pH值影響細(xì)胞膜的電荷分布，從而影響M.B對(duì)營養(yǎng)物質(zhì)的吸收；

（2）pH值影響酶的活性，從而影響代謝過程；

（3）pH值還影響基質(zhì)和產(chǎn)物的解離，從而影響營養(yǎng)物質(zhì)的吸收和代謝物質(zhì)的排除。

不同種類的微生物對(duì)環(huán)境pH值的要求也不同。

培養(yǎng)容器中的pH值并不是一成不變的，M.B的代謝活動(dòng)能降低pH值兩個(gè)單位；變化了的pH值又反過來影響M.B的生長和代謝。因此，需要采取措施控制培養(yǎng)液的pH值相對(duì)穩(wěn)定。    《微生物工程》

注意：雖然微生物外環(huán)境的pH值變化很大，但細(xì)胞內(nèi)環(huán)境的 pH值卻相當(dāng)穩(wěn)定，一般都接近中性。

四、氧化還原電位

（一）影響因素

1、氧分壓

     氧分壓越高，氧化還原電位越高。

     在微生物的培養(yǎng)過程中，由于微生物的生長繁殖消耗大量的O2，分解有機(jī)物時(shí)還產(chǎn)生了H₂或H₂S等還原性物質(zhì)，導(dǎo)致系統(tǒng)的氧化還原電位降低，并在對(duì)數(shù)生長期達(dá)到最低點(diǎn)。

2、pH值

        pH越高，則氧化還原電位越高。

（二）氧化還原電位的控制

1、低電位控制

    一般加入還原劑，如維生素C、H₂S、含巰基有機(jī)化合物（半胱氨酸、GSH、二硫蘇糖醇等）、鐵、H₂等；

2、高電位控制

    氧化劑（如氫氧化鐵等）。通常是通入空氣或O₂。

五、水的活度與滲透壓

“結(jié)合水”：不能被微生物利用；

“游離水”：可以被微生物所利用。

游離水的多少可用水活度a_w來表示。水活度是指在相同的溫度和壓力下，溶液中水的蒸汽壓與純水的蒸汽壓之比，即：a_w=p/p₀

式中 p—溶液中水的蒸汽壓；p₀—純水的蒸汽

純水的活度為1.00，當(dāng)水中有溶質(zhì)時(shí)，a_w<1

可以從氣相的相對(duì)濕度值（用濕度計(jì)測(cè)）得到溶液的水活度a_w 值。例如，空氣的相對(duì)濕度為75%，此刻溶液的a_w值為0.75。

相對(duì)濕度是指空氣中實(shí)際含有的水蒸氣量（絕對(duì)濕度）與當(dāng)時(shí)溫度下飽和水蒸氣量（飽和濕度）的百分比。

相對(duì)濕度 = 絕對(duì)濕度 / 飽和濕度×100%

a_w 值也可以用水活度分析儀直接測(cè)。

低滲或高滲溶液對(duì)微生物的生長都是不利的。高滲溶液（極低水活度）會(huì)使細(xì)胞脫水，發(fā)生質(zhì)壁分離或死亡；低滲溶液（極高水活度）會(huì)引起細(xì)胞膨脹而死亡。

溶液的滲透壓與其濃度成正相關(guān)性：濃度越高滲透壓越大。

鹽腌、糖漬是常用的提高食品滲透壓的保藏方法。它能造成微生物的高滲狀態(tài)，奪取微生物體內(nèi)的水分，使微生物不能生存。 鹽腌不僅防腐，還可以增加食品風(fēng)味。在腌制食品時(shí)要注意鹽的份量，過多會(huì)影響味道，過少達(dá)不到防腐目的。一般腌制中食鹽含量在8％~10％為宜。在此濃度上可抑制多種腐敗菌和致病菌繁殖。

      此外，在腌制過程中應(yīng)注意盡量在低溫環(huán)境條件下進(jìn)行，以免腐敗菌或致病菌在鹽還沒有充分浸入的部分繁殖。鹽腌食品中所含的維生素C損失較多，其營養(yǎng)價(jià)值較原來低。

新鮮蔬菜放久了會(huì)產(chǎn)生亞硝酸鹽，腌制過程中也會(huì)產(chǎn)生。

亞硝酸鹽的含量在腌制過程中有一個(gè)明顯的增長高峰，一般情況下，腌制品在被腌制的4～8天內(nèi)亞硝酸鹽含量最高，第9天后開始下降，20天后開始消失，這個(gè)時(shí)候就可以食用了。VC能與亞硝酸鹽發(fā)生還原反應(yīng)，阻止致癌物質(zhì)的生成，可在飯前或飯后口服V_C。

糖漬法是利用高濃度（60％~65％以上）糖涂作為高滲溶液來抑制微生物繁殖。此類食品必須在密封和干燥條件下保存。因?yàn)樘菢O易吸收空氣中的水分，使防腐作用降低。常見的糖漬食品有果脯、蜜餞、果醬等。

六、抗生素

▲抗生素：是一類由微生物合成或半合成的化合物。在很低濃度下能殺死或抑制其它微生物的化學(xué)物質(zhì)。

對(duì)微生物生長的影響表現(xiàn)在以下幾方面：

a抑制細(xì)胞壁的合成；b影響細(xì)胞膜的功能；c干擾蛋白質(zhì)合成；d阻礙核酸的合成。

七、輻射與超聲波

八、有毒化學(xué)物

1、重金屬及其化合物

   大多數(shù)重金屬及其化合物都是有效的殺菌劑或防腐劑，其中作用最強(qiáng)的時(shí)Hg、Ag和Cu。

殺菌機(jī)理：有的與蛋白質(zhì)結(jié)合使其變性；有的與酶上的-SH結(jié)合使酶失去活性，從而抑制微生物的生長或?qū)е缕渌劳觥?/p>

2、有機(jī)化合物