1、第三章第三章 微生物的營(yíng)養(yǎng)與生長(zhǎng)微生物的營(yíng)養(yǎng)與生長(zhǎng)微生物的營(yíng)養(yǎng)與生長(zhǎng) 從生物學(xué)的觀點(diǎn)來(lái)看，微生物活細(xì)從生物學(xué)的觀點(diǎn)來(lái)看，微生物活細(xì)胞是個(gè)新陳代謝的動(dòng)力系統(tǒng)，它從環(huán)境胞是個(gè)新陳代謝的動(dòng)力系統(tǒng)，它從環(huán)境不斷地吸收營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)，通過(guò)新陳代謝，不斷地吸收營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)，通過(guò)新陳代謝，實(shí)現(xiàn)生長(zhǎng)和繁殖，同時(shí)排出實(shí)現(xiàn)生長(zhǎng)和繁殖，同時(shí)排出“廢物廢物”。 笫一節(jié)微生物的營(yíng)養(yǎng) 營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)nutriment：微生物在生命活動(dòng)中從環(huán)境中吸取的用以提供能量、調(diào)節(jié)新陳代謝以及合成細(xì)胞物質(zhì)的物質(zhì)。在發(fā)酵工業(yè)上也包括用于合成產(chǎn)物。 營(yíng)養(yǎng)營(yíng)養(yǎng)(過(guò)程)nutrition：微生物吸收和利用營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)的過(guò)程。 一、微生物細(xì)胞的化學(xué)組成一、

2、微生物細(xì)胞的化學(xué)組成1、元素組成：C、H、O、N、P、S、K、Na、Ca、Mg、Fe、Mn、Cu、Co、Zn、Mo。其中C、H、O、N、P占細(xì)胞干重的97%。2、物質(zhì)組成(1)水：約占細(xì)胞濕重的90%。(2)有機(jī)物：主要有蛋白質(zhì)、碳水化合物、脂類、核酸、維生素以及它們的合成中間體和降解物。(3)無(wú)機(jī)鹽：灰分元素是指參與有機(jī)物組成及單獨(dú)存在于細(xì)胞原生質(zhì)內(nèi)的無(wú)機(jī)鹽等灰分物質(zhì)中的元素。3影響微生物細(xì)胞化學(xué)組成的因素(1)微生物的種類：硫細(xì)菌、鐵細(xì)菌、海洋細(xì)菌含有較多的S、Fe、Cl和Na。(2)菌齡：幼齡菌中含氮量較高。(3)培養(yǎng)條件：在氮源豐富的環(huán)境中生長(zhǎng)的微生物含氮量較高。 微生物細(xì)胞元素組成部

3、分發(fā)酵產(chǎn)品的元素組成部分發(fā)酵產(chǎn)品的元素組成二二. .微生物的營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)微生物的營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)1、水水v水的生理功能 細(xì)胞的重要組分 微生物進(jìn)行代謝活動(dòng)的介質(zhì) 參與部分生化反應(yīng) 調(diào)節(jié)和控制細(xì)胞溫度幾種生物的游離水含量 人：60%海蟄：96%微生物：孢子：霉菌孢子：39% 細(xì)菌芽孢：皮層：70% 核心：極低 營(yíng)養(yǎng)體：細(xì)菌：80% 酵母：75% 霉菌：85%v環(huán)境中水的存在狀態(tài) 結(jié)合水：與溶質(zhì)或其它分子結(jié)合而不能被微生物所利用狀態(tài)的水； 游離水：可以被微生物所利用的水v水活度water activity aw= p/p0v微生物生長(zhǎng)要求：aw=0.630.992.碳源 carbon sourcev凡是能被微

4、生物用來(lái)構(gòu)成細(xì)胞物質(zhì)或代謝產(chǎn)物中碳素來(lái)源的營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)。v生理功能 提供C元素 提供能量v碳源物質(zhì) 有機(jī)碳化物 無(wú)機(jī)碳化物微生物的碳源譜類型 元素水平化合物水平培養(yǎng)基原料水平有 機(jī) 碳CHONX復(fù)雜蛋白質(zhì)、核酸等牛肉膏、蛋白胨、豆餅粉等CHON多數(shù)氨基酸、簡(jiǎn)單蛋白質(zhì)等一般氨基酸、明膠等CHO糖、有機(jī)酸、醇、脂類等葡萄糖、蔗糖、各種淀粉、糖蜜等CH烴類天然氣、石油及其不同餾分、石蠟油等無(wú) 機(jī) 碳C(?)-COC02CO2CONNaCO3、CaCO3等NaCO3、CaCO3、白堊等3.氮源 nitrogen source 凡是能被微生物用來(lái)構(gòu)成細(xì)胞物質(zhì)或代謝產(chǎn)物中氮素來(lái)源的營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)稱為氮源 是構(gòu)成細(xì)胞

5、中核酸和蛋白質(zhì)的重要元素，只為少數(shù)細(xì)菌提供能量 氮源的種類 無(wú)機(jī)氮、有機(jī)氮、氣體氮微生物的氮源譜類型元素水平化合物水平培養(yǎng)基原料水平有 機(jī) 氮NCHOX復(fù)雜蛋白質(zhì)、核酸等牛肉膏、酵母膏、豆餅粉、蠶蛹等NCHO尿素、多數(shù)氨基酸、簡(jiǎn)單蛋白質(zhì)等尿素、蛋白胨、明膠等無(wú) 機(jī) 氮NHNH3、銨鹽等（NH4）2SO4等NO硝酸鹽等KNO3等NN2空氣 速效性氮源 能夠被微生物細(xì)胞直接吸收和利用的有機(jī)氮源。 遲效性氮源 不能被微生物直接吸收，必須先經(jīng)相應(yīng)的水解酶降解以后，才能被細(xì)胞吸收利用的有機(jī)氮源“生理酸性鹽”與“生理堿性鹽” 生理酸性鹽 由于其陽(yáng)離子中的氮被微生物選擇性吸收利用而造成培養(yǎng)基的pH下降的鹽。

6、如(NH4)2SO4 生理堿性鹽 由于其陰離子中的氮被微生物選擇性吸收利用而造成培養(yǎng)基的pH上升的鹽。如NaNO3部分發(fā)酵產(chǎn)物的氮源4.無(wú)機(jī)鹽類mineral salts 生理功能 參與細(xì)胞結(jié)構(gòu)物質(zhì)的組成； 參與酶的組成及調(diào)節(jié)酶的活性； 參與能量轉(zhuǎn)移； 調(diào)節(jié)并維持細(xì)胞滲透壓的平衡； 作為某些微生物的能源物質(zhì)無(wú)機(jī)鹽的功能 大量（主要/宏量）元素 macroelements P、S、K、Na、Ca、Mg等 需要量：10-310-4M 微量元素 microelements Fe、Mn、Cu、Co、Zn、Mo等 需要量： 10-610-8M無(wú)機(jī)鹽一般采用的濃度范圍對(duì)一些產(chǎn)物有影響的微量元素5.生長(zhǎng)因子

7、 growth factor 生長(zhǎng)因子是指微生物生長(zhǎng)不可缺少的微量有機(jī)物質(zhì)微量有機(jī)物質(zhì)。 種類 維生素、氨基酸、堿基 需要量 維生素：150ug/L 氨基酸：2050ug/L 堿 基：1020ug/L 核苷或核苷酸：2002000ug/L幾種微生物的生長(zhǎng)因子 菌種 生長(zhǎng)因子 丙酮丁醇梭菌 對(duì)氨基苯甲酸 德氏乳桿菌 酪氨酸、胸腺核苷 干酪乳桿菌 生物素、麻黃素 糞鏈球菌 葉酸、精氨酸 腸膜明串珠菌 吡哆醛 金黃色葡萄球菌 硫胺素 向培養(yǎng)基中添加生長(zhǎng)因子的措施 直接添加 添加富含生長(zhǎng)因子的物質(zhì) 酵母膏，玉米漿，肝浸汁，麥芽汁玉米漿含的氨基酸6、能源 energy source 能為微生物生命活動(dòng)提

8、供最初能量來(lái)源的營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)或輻射能能源譜 化學(xué)物質(zhì)：有機(jī)物 無(wú)機(jī)物 輻射能7、氣體 （1）氧O2 ： 微生物的對(duì)氧的需求 專性好氧菌：只能在有氧的環(huán)境中生長(zhǎng) 專性厭氧菌：只能在無(wú)氧的環(huán)境中生長(zhǎng) 兼性厭氧菌：在有氧及無(wú)氧的環(huán)境中都能生長(zhǎng) 微嗜氧菌： 只能在氧分壓很低的環(huán)境中生長(zhǎng) 向微生物提供氧的措施 實(shí)驗(yàn)室： 液體培養(yǎng)（三角瓶、試管）：淺液層、振蕩 固體培養(yǎng)（平板、斜面）：表面生長(zhǎng) 大生產(chǎn)： 液體培養(yǎng)（發(fā)酵罐）：通風(fēng)、攪拌 固體培養(yǎng)：淺層、通風(fēng)（2）二氧化碳CO2 對(duì)于自養(yǎng)微生物：唯一或主要碳源 對(duì)于異養(yǎng)微生物：PiADPCOOHHOOCCOCHATPCOCOCOOHCH223丙酮酸羧化酶三、微生

9、物的營(yíng)養(yǎng)類型三、微生物的營(yíng)養(yǎng)類型1、微生物營(yíng)養(yǎng)類型的分類分類標(biāo)準(zhǔn)營(yíng)養(yǎng)類型A、能源光能營(yíng)養(yǎng)型 phototroph化能營(yíng)養(yǎng)型 chemotrophB、氫供體無(wú)機(jī)營(yíng)養(yǎng)型 lithotroph有機(jī)營(yíng)養(yǎng)型 organotroph分類標(biāo)準(zhǔn)營(yíng)養(yǎng)類型C、碳源自養(yǎng)型autotroph異養(yǎng)型heterotrophD、生長(zhǎng)因子原養(yǎng)型(prototroph)/野生型(wild type)營(yíng)養(yǎng)缺陷型auxotrophE、合成氨基酸能力氨基酸自養(yǎng)型amino acid autotroph氨基酸異養(yǎng)型amino acid heterotrophF、取食方式滲透營(yíng)養(yǎng)型osmotroph吞噬營(yíng)養(yǎng)型phagotrophG、取得

10、死或活有機(jī)物腐生saproghytism寄生parasitism2、微生物的營(yíng)養(yǎng)類型營(yíng)養(yǎng)類型能源氫供體基本碳源實(shí)例光能無(wú)機(jī)營(yíng)養(yǎng)型（光能自養(yǎng)型）光無(wú)機(jī)物CO2紫硫細(xì)菌、綠硫細(xì)菌、藻類光能有機(jī)營(yíng)養(yǎng)型（光能異養(yǎng)型）光有機(jī)物CO2及簡(jiǎn)單有機(jī)物紅螺細(xì)菌化能無(wú)機(jī)營(yíng)養(yǎng)型（化能自養(yǎng)型）無(wú)機(jī)物無(wú)機(jī)物CO2硝化細(xì)菌、硫化細(xì)菌化能有機(jī)營(yíng)養(yǎng)型（化能異養(yǎng)型）有機(jī)物有機(jī)物有機(jī)物絕大多數(shù)細(xì)菌和全部真核微生物光能無(wú)機(jī)營(yíng)養(yǎng)型 photolithotroph 能源：光 主要碳源：CO2 供氫體：H2S、Na2S2O3例：綠硫細(xì)菌，紫硫細(xì)菌CO2+H2S CH2O+2S+H2O 細(xì)菌葉綠素光能有機(jī)營(yíng)養(yǎng)型 photoorganotr

11、oph 能源：光； 主要碳源：有機(jī)物，但可以將CO2還原成細(xì)胞物質(zhì)。 供氫體：有機(jī)物例：紅螺細(xì)菌2CH3CHOHCH3+CO2 2CH3COCH3+CH2O+H2O 光合色素化能無(wú)機(jī)營(yíng)養(yǎng)型 chemolithotroph 能源：無(wú)機(jī)物，NH3 ， NO2， H2，H2S，S等 主要碳源：CO2 電子供體：無(wú)機(jī)物 例： 氧化亞鐵硫桿菌 Fe Fe + e + 11.3千卡+2+3化能有機(jī)營(yíng)養(yǎng)型 chemoorganotroph 能源：有機(jī)物 主要碳源：有機(jī)物 例：大部分種類的微生物，工業(yè)用菌種多為此類。 營(yíng)養(yǎng)類型的劃分不是絕對(duì)的，在自然界中存在中間類型。營(yíng)養(yǎng)類型的劃分以最簡(jiǎn)單的營(yíng)養(yǎng)條件為依據(jù)，并

12、以“嚴(yán)格”,“兼性”加以區(qū)分。四四. .營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)的跨膜輸送營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)的跨膜輸送 微生物是通過(guò)細(xì)胞膜的滲透和選擇吸收作用而從外界吸取營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)的。 被動(dòng)吸收簡(jiǎn)單擴(kuò)散和促進(jìn)擴(kuò)散 主動(dòng)吸收主動(dòng)運(yùn)輸和基團(tuán)移位 原生動(dòng)物膜泡運(yùn)輸本部分要求掌握：輸送動(dòng)力，輸送方向，是否需要載體及其特異性，被輸送物質(zhì)在輸送過(guò)程中是否發(fā)生化學(xué)變化輸送物質(zhì)舉例。 1.簡(jiǎn)單擴(kuò)散簡(jiǎn)單擴(kuò)散 simple diffusion 無(wú)載體蛋白參與下，單純依靠物理擴(kuò)散方式輸送營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)。 特點(diǎn)特點(diǎn)： 輸送動(dòng)力：濃度梯度 輸送方向：順濃度梯度 輸送物質(zhì)：水、氣體、脂溶性物質(zhì)、極性小的分子 輸送機(jī)制：通過(guò)親水小孔或脂雙分子層。 J=D dc/dx J：

13、擴(kuò)散速度 D：擴(kuò)散系數(shù) dc/dx：該物質(zhì)的濃度梯度 影響因素：分子的大小、溶解性、極性和環(huán)境的溫度等 2、促進(jìn)擴(kuò)散、促進(jìn)擴(kuò)散 facilitated diffusion 在特異性載體蛋白的協(xié)助下，不消耗能量的一類擴(kuò)散性運(yùn)輸方式。 特點(diǎn)： 輸送動(dòng)力：濃度梯度 輸送方向：順濃度梯度 載體蛋白：需要，具有特異性 輸送物質(zhì)：極性大的分子， 真核微生物對(duì)糖的吸收。 輸送機(jī)制： 被輸送的物質(zhì)與相應(yīng)的載體之間存在一種親和力。3、主動(dòng)運(yùn)輸、主動(dòng)運(yùn)輸 active transport 在消耗能量的同時(shí)，實(shí)現(xiàn)溶質(zhì)在細(xì)胞內(nèi)的濃縮，而沒(méi)有任何化學(xué)變化發(fā)生的輸送機(jī)制。 特點(diǎn)： 輸送動(dòng)力：代謝能量 輸送方向：逆濃度梯度

14、 載體蛋白：需要，具有特異性 輸送物質(zhì)：氨基酸、某些糖、Na、K 等。 輸送機(jī)制：代謝能量改變底物與載體之間的 結(jié)合力。主動(dòng)輸送主動(dòng)輸送NaK泵泵4、基團(tuán)移位、基團(tuán)移位 group translocation 被輸送的基質(zhì)分子在膜內(nèi)經(jīng)受了共價(jià)的改變， 以被修飾的形式進(jìn)入細(xì)胞質(zhì)的輸送機(jī)制 特點(diǎn)： 輸送動(dòng)力：代謝能量, PEP上的高能磷酸鍵 輸送方向：逆濃度梯度 載體蛋白：磷酸轉(zhuǎn)移酶系統(tǒng) 被輸送物質(zhì)在輸送前后的存在狀態(tài)：在細(xì)胞膜內(nèi)被磷酸化 輸送機(jī)制：例：磷酸轉(zhuǎn)移酶系統(tǒng)（PTS） 酶：非特異性，存在于細(xì)胞質(zhì)中 酶：特異性(誘導(dǎo)型)，存在于膜上 因子：特異性，存在于細(xì)胞質(zhì)中 HPr(組氨酸蛋白質(zhì)/熱穩(wěn)

15、定蛋白質(zhì))：非特異性，存在于細(xì)胞質(zhì)中5.膜泡運(yùn)輸膜泡運(yùn)輸 Membrane vesicle transport 通過(guò)趨化性運(yùn)動(dòng)靠近營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)，將它吸附到膜表面，形成膜泡，并進(jìn)入細(xì)胞質(zhì)。 胞吞作用 胞飲作用四種物質(zhì)運(yùn)輸方式的比較四種物質(zhì)運(yùn)輸方式的比較基團(tuán)移位主動(dòng)運(yùn)輸五、培養(yǎng)基五、培養(yǎng)基 medium 人工配制的含有營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)的供微生物生長(zhǎng)繁殖或積累代謝產(chǎn)物的基質(zhì)（一）培養(yǎng)基應(yīng)具有的共性n單位數(shù)量的培養(yǎng)基應(yīng)能以最高產(chǎn)率地生產(chǎn)出所需產(chǎn)物，n 能最高速率地穩(wěn)定合成出所需產(chǎn)物，n 培養(yǎng)基成分應(yīng)價(jià)格便宜易于就近取材，n培養(yǎng)基有利于通風(fēng)、攪拌、提取、純化和廢物處理等 （二）制備培養(yǎng)基的要素（1）營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)

16、：包括研究或?qū)嶒?yàn)微生物所需要的碳、氮、磷、硫等宏量元素及微量元素、生長(zhǎng)因素及水等。在營(yíng)養(yǎng)缺陷型（生長(zhǎng)因素異養(yǎng)型）微生物的培養(yǎng)基中，必須配入所缺的生長(zhǎng)因素。（2）水活度水活度：實(shí)際上是控制好培養(yǎng)基中可溶物質(zhì)的濃度。（3）pHpH值值：指滅菌后pH值，這與pH緩沖液和緩沖物（如CaCO3）的使用有關(guān)。（4）培養(yǎng)基的物理狀態(tài)培養(yǎng)基的物理狀態(tài)（5）滅菌方法滅菌方法（三）培養(yǎng)基的種類培養(yǎng)基的種類1、按對(duì)培養(yǎng)基成分的了解分類、按對(duì)培養(yǎng)基成分的了解分類 天然培養(yǎng)基天然培養(yǎng)基complex medium；undefined medium 利用化學(xué)成分還不清楚 或不恒定的天然有機(jī)物質(zhì)制成的培養(yǎng)基。如：實(shí)驗(yàn)室用的

17、麥汁培養(yǎng)基 馬鈴薯浸汁培養(yǎng)基 大生產(chǎn)用山芋干粉糖化醪 一些營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)的來(lái)源與成分一些營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)的來(lái)源與成分玉米漿的平均化學(xué)組成玉米漿的平均化學(xué)組成( (以干物質(zhì)計(jì)以干物質(zhì)計(jì)) ) 合成培養(yǎng)基合成培養(yǎng)基synthetic medium，defined medium 利用化學(xué)成分完全了解的高純化學(xué)試劑制成的培養(yǎng)基。如：培養(yǎng)霉菌用的察氏培養(yǎng)基（g/L) NaNo3 2, K2HPO4 1, KCl 0.5, MgSO47H2O 0.5 FeSO47H2O 0.01, 蔗糖 30, 瓊脂 20, pH 自然 半合成培養(yǎng)基半合成培養(yǎng)基semi- synthetic medium 由部分天然有機(jī)物和部分化學(xué)試

18、劑制成的培養(yǎng)基。如：LB培養(yǎng)基(g/L)： Tryptone 1, Yeast Extract 5, NaCl 1, pH7.2 2、據(jù)培養(yǎng)基的物理狀態(tài)分類、據(jù)培養(yǎng)基的物理狀態(tài)分類（1）液體培養(yǎng)基 liquid medium 呈液體狀態(tài)的培養(yǎng)基 （2）固體培養(yǎng)基solid medium 外觀呈固體狀態(tài)的培養(yǎng)基 固體培養(yǎng)基凝固培養(yǎng)基（solidified medium）：遇熱可融化、冷卻后則凝固的培養(yǎng)基。 非可逆性凝固培養(yǎng)基：當(dāng)凝固后就不能再融化的固體培養(yǎng)基。 天然固體培養(yǎng)基：由天然固體物質(zhì)直接制成的固體培養(yǎng)基。 濾膜（membrane filter）：是一種堅(jiān)韌且?guī)в袩o(wú)數(shù)微孔的醋酸纖維素薄膜。

19、瓊脂和明膠的區(qū)別比較內(nèi)容瓊脂明膠常用濃度1.5-2.0%5-12%熔點(diǎn)98-10025凝固點(diǎn)40-4220PH微酸酸性灰分 %1614-15CaO %1.150MgO %0.770氮 %0.418.3微生物的可利用能力絕大多數(shù)微生物不能利用不少微生物能利用（3）半固體培養(yǎng)基semi-solid medium 呈當(dāng)容器倒放時(shí)不致流下、但在劇烈振蕩后則能破散狀態(tài)的凝固性固體培養(yǎng)基。瓊脂的加量為0.5%左右。 3、按照培養(yǎng)基的特殊用途分類（1）加富培養(yǎng)基）加富培養(yǎng)基enriched medium 為分離某種微生物而專門設(shè)計(jì)， 加入了助長(zhǎng)該類微生物的營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)的培養(yǎng)基。 （2）選擇培養(yǎng)基選擇培養(yǎng)基sel

20、ected medium 加入了某種化學(xué)物質(zhì)以抑制不需要的菌的生長(zhǎng), 從而促進(jìn)目的菌生長(zhǎng)的培養(yǎng)基。 （3）鑒別培養(yǎng)基鑒別培養(yǎng)基differential medium 添加了某種試劑或化學(xué)藥品而對(duì)特定的微生物起鑒別作用的培養(yǎng)基。一些鑒別培養(yǎng)基（4）種子培養(yǎng)基）種子培養(yǎng)基 seed medium 培養(yǎng)發(fā)酵用的健壯的種子的培養(yǎng)基。（5）發(fā)酵培養(yǎng)基）發(fā)酵培養(yǎng)基 fermentation medium 用于合成某種預(yù)定的發(fā)酵的培養(yǎng)基。（6）繁殖和保藏培養(yǎng)基）繁殖和保藏培養(yǎng)基 細(xì) 菌：營(yíng)養(yǎng)瓊脂、LB培養(yǎng)基 放線菌：馬鈴薯培養(yǎng)基，高氏一號(hào)培養(yǎng)基 酵 母：麥汁培養(yǎng)基，YEPD培養(yǎng)基 霉 菌：麥汁培養(yǎng)基、察氏培

21、養(yǎng)基 （7）基礎(chǔ)培養(yǎng)基）基礎(chǔ)培養(yǎng)基：幾種相似培養(yǎng)基的共同部分 培養(yǎng)基種類（四）配制培養(yǎng)基應(yīng)注意的問(wèn)題配制培養(yǎng)基應(yīng)注意的問(wèn)題 1、營(yíng)養(yǎng)成分的溶解 緩沖性組分；易沉淀組分；微量組分；合成培養(yǎng)基的組分2、pH值及水活度3、瓊脂4、滅菌（五）商品化培養(yǎng)基第二節(jié) 微生物的生長(zhǎng)生長(zhǎng)：個(gè)體體積的增大及細(xì)胞原生質(zhì)總量的增加。繁殖：個(gè)體數(shù)量的增多。群體生長(zhǎng)：包含了個(gè)體生長(zhǎng)和繁殖一、微生物個(gè)體細(xì)胞的生長(zhǎng)1、細(xì)菌的生長(zhǎng)與繁殖2、絲狀菌的生長(zhǎng)與繁殖 曲霉菌分生孢子形成的過(guò)程二. 微生物生長(zhǎng)的測(cè)定(一) 直接計(jì)數(shù)法1、顯微計(jì)數(shù)法 酵母菌、霉菌孢子：血球計(jì)數(shù)器 細(xì)菌：Petroff-Hausser或Helber計(jì)數(shù)器 2

22、、電子自動(dòng)計(jì)數(shù)法Coulter電子計(jì)數(shù)器電子計(jì)數(shù)器可測(cè)定細(xì)胞數(shù)、細(xì)胞大小分布。 （二）間接計(jì)數(shù)法（二）間接計(jì)數(shù)法1、平板菌落計(jì)數(shù)法、平板菌落計(jì)數(shù)法適用：?jiǎn)渭?xì)胞或單孢子菌懸液方法：傾注平板、涂布平板CFU：colony-forming unit2、薄膜過(guò)濾計(jì)數(shù)法、薄膜過(guò)濾計(jì)數(shù)法 微孔濾膜如硝化纖維素薄膜適用：量大、含菌濃度低的樣品3、液體稀釋法（或然率法）、液體稀釋法（或然率法） MPN( Most probable number) 將樣品作10倍系列稀釋，接種液體試管，培養(yǎng)后記錄出現(xiàn)生長(zhǎng)的試管數(shù)，查表并計(jì)算。 例：某一細(xì)菌在稀釋法中的 生長(zhǎng)情況如下 稀釋度 10-4 10-5 10-6 10-

23、7 10-8 重復(fù)數(shù) 5 5 5 5 5 生長(zhǎng)管數(shù) 5 5 4 1 0 數(shù)量指標(biāo)“541”，查統(tǒng)計(jì)分配表17 原菌液中的活菌數(shù)=1.7106 個(gè)/dL（三）其他方法1.測(cè)定細(xì)胞物質(zhì)的量測(cè)定細(xì)胞物質(zhì)的量 測(cè)定細(xì)胞干重法 比濁法 測(cè)定細(xì)胞總含氮量法 2.霉菌菌絲長(zhǎng)度的測(cè)定霉菌菌絲長(zhǎng)度的測(cè)定 菌落直徑測(cè)定法： U型管測(cè)定法：三三. 微生物群體生長(zhǎng)規(guī)律微生物群體生長(zhǎng)規(guī)律（一）細(xì)菌生長(zhǎng)曲線growth curve 將少量細(xì)菌接種到一恒定容積的新鮮液體培養(yǎng)基中，在適宜條件下培養(yǎng)，定時(shí)取樣測(cè)定細(xì)胞密度（CFU），以活細(xì)胞數(shù)的對(duì)數(shù)對(duì)培養(yǎng)時(shí)間所作出的曲線稱為生長(zhǎng)曲線。細(xì)菌群體生長(zhǎng)曲線細(xì)菌群體生長(zhǎng)曲線 1.延遲期

24、（lag phase 調(diào)整期） 活細(xì)胞數(shù)：基本不變 細(xì)胞生理特點(diǎn)：分裂遲緩、代謝活躍 出現(xiàn)的原因：調(diào)整代謝，適應(yīng)新環(huán)境 影響因素：菌種的遺傳性；種齡；接種量； 培養(yǎng)基組分及培養(yǎng)條件 縮短措施：2.對(duì)數(shù)期 log phase/exponential phase 活細(xì)胞數(shù)：呈幾何級(jí)數(shù)增加 細(xì)胞的生理特點(diǎn)： 細(xì)胞生長(zhǎng)速率最大； 細(xì)胞進(jìn)行平衡生長(zhǎng)； 酶系活躍，代謝旺盛繁殖代數(shù)和世代時(shí)間 x2=x12n繁殖代數(shù)n=(lg x2- lg x1)/lg 2世代時(shí)間generation timeG=lg 2 (t2-t1)/ (lg x2- lg x1)在最適條件下幾種微生物的世代時(shí)間3、平衡期、平衡期 st

25、ationary phase 活細(xì)胞數(shù)：動(dòng)態(tài)平衡 出現(xiàn)原因：營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)的消耗 ；有生理毒性代謝產(chǎn)物的積累 ；環(huán)境條件（pH, 氧化還原電位）的改變對(duì)細(xì)胞生長(zhǎng)不利 細(xì)胞生理特點(diǎn)：分裂速度降低；活細(xì)胞數(shù)達(dá)到最大值；開始積累儲(chǔ)藏物質(zhì)；積累發(fā)酵產(chǎn)物；芽孢細(xì)菌產(chǎn)生芽孢4、衰亡期、衰亡期 decline phase/death phase 活細(xì)胞數(shù)：逐漸下降 細(xì)胞生理特點(diǎn)： 細(xì)胞內(nèi)顆粒更加明顯，出現(xiàn)液泡 細(xì)胞出現(xiàn)異常形態(tài) 細(xì)胞死亡伴隨自溶（二）真菌的生長(zhǎng)曲線（二）真菌的生長(zhǎng)曲線1、酵母菌的生長(zhǎng)曲線：與細(xì)菌相似2、絲狀真菌的生長(zhǎng)曲線 三個(gè)時(shí)期 各期特征 生長(zhǎng)停滯期 孢子萌發(fā)前的時(shí)期 迅速生長(zhǎng)期 菌絲伸長(zhǎng)及分枝

26、 衰退期 菌絲體干重下降 伴隨自溶 （三）多種碳源及復(fù)合培養(yǎng)基存在下（三）多種碳源及復(fù)合培養(yǎng)基存在下的微生物的生長(zhǎng)的微生物的生長(zhǎng)葡萄糖和乳糖共存時(shí)大腸桿菌的二次生長(zhǎng)曲線麥芽糖和蔗糖共存時(shí)釀酒酵母的二次生長(zhǎng)曲線四四.微生物的培養(yǎng)微生物的培養(yǎng)1.分批培養(yǎng)分批培養(yǎng) batch culture 將微生物置于一定容積的培養(yǎng)基中，經(jīng)過(guò)培養(yǎng)生長(zhǎng)，最后一次收獲的培養(yǎng)方法。 搖瓶培養(yǎng) 發(fā)酵罐培養(yǎng)2.補(bǔ)料分批培養(yǎng)補(bǔ)料分批培養(yǎng) 適用對(duì)象： 底物對(duì)菌體生長(zhǎng)或產(chǎn)物形成具有抑制作用 方法： 階段式補(bǔ)料 連續(xù)補(bǔ)料-流加發(fā)酵 3.連續(xù)培養(yǎng)連續(xù)培養(yǎng) continuous culture 當(dāng)微生物以分批培養(yǎng)的方式培養(yǎng)到對(duì)數(shù)期后，

27、向培養(yǎng)器中不斷補(bǔ)充新鮮營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)，并以同樣速度排出培養(yǎng)物，使微生物的增殖速度及培養(yǎng)基中的總菌量保持不變的培養(yǎng)方法。分批培養(yǎng)與連續(xù)培養(yǎng)的關(guān)系連續(xù)培養(yǎng)裝置連續(xù)培養(yǎng)裝置恒濁連續(xù)培養(yǎng)恒濁連續(xù)培養(yǎng) 反應(yīng)器：恒濁器（turbidostat） 目的： 不斷提供具有一定生理狀態(tài)的細(xì)胞， 得到以最高生長(zhǎng)速率進(jìn)行生長(zhǎng)的培養(yǎng)物。 應(yīng)用： 獲得大量的菌體 獲得與菌體生長(zhǎng)相平衡的代謝產(chǎn)物。 不斷調(diào)節(jié)流速而使培養(yǎng)液的濁度(菌體密度)保持恒定的連續(xù)培養(yǎng)方法 恒化化連續(xù)培養(yǎng)恒化化連續(xù)培養(yǎng)控制恒定的流速，使由于菌體生長(zhǎng)而耗去的營(yíng)養(yǎng)物及時(shí)得到補(bǔ)充；培養(yǎng)液中營(yíng)養(yǎng)物濃度基本恒定，從而保持菌體的恒定生長(zhǎng)速率的連續(xù)培養(yǎng)方法。反應(yīng)器：恒化器

28、 chemostat培養(yǎng)基：含一種限制性因子，其它營(yíng)養(yǎng)成分均過(guò)量 限制性因子條件 菌體生長(zhǎng)提供所必需的營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)； 在一定的濃度范圍內(nèi)，生長(zhǎng)速率與其濃度呈正比關(guān)系。 限制因子的種類 氨基酸，葡萄糖，生長(zhǎng)因子，無(wú)機(jī)鹽等SKSSmaxMonod 公式連續(xù)培養(yǎng)處于穩(wěn)定狀態(tài)的條件連續(xù)培養(yǎng)處于穩(wěn)定狀態(tài)的條件 D=F/V =F：培養(yǎng)基流入(流出)培養(yǎng)器的速度（ l/h）V：培養(yǎng)基中培養(yǎng)液的體積 (l)D：稀釋率，單位時(shí)間內(nèi)單位體積的培養(yǎng)基中流入流出的量（h-1) ：比生長(zhǎng)速率，單位時(shí)間內(nèi)單位重量的微生物所形成的新的菌體的重量(h-1)連續(xù)培養(yǎng)的穩(wěn)定狀態(tài)連續(xù)培養(yǎng)的穩(wěn)定狀態(tài)：D=F/V =n當(dāng)D = 時(shí)，處于穩(wěn)定狀態(tài)n當(dāng)D 時(shí)， 減小，但培養(yǎng)物中細(xì)胞密度加大。 n當(dāng)D 時(shí)， 增大，但培養(yǎng)物中細(xì)胞密度減小。n當(dāng)D max時(shí)，細(xì)胞被“洗出”，連續(xù)培養(yǎng)系統(tǒng)遭破壞 酒精發(fā)酵(D=0.05-0.1)連續(xù)發(fā)酵的應(yīng)用 連續(xù)發(fā)酵的優(yōu)點(diǎn) 提高設(shè)備利用率 便于自動(dòng)化控制 產(chǎn)品質(zhì)量較穩(wěn)定 節(jié)省人力、物力，水、電、氣負(fù)荷均衡 連續(xù)發(fā)酵的缺點(diǎn) 菌種易退化 易污染雜菌 營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)利用率低于分批發(fā)酵5.同步培養(yǎng)物同步培養(yǎng)物 synchronous culture Synchronous culture is a form of culture on which all the ce