【正文】 從而獲得菌體密度高、生長速度恒定的微生物細胞的連續(xù)培養(yǎng)液。有的微生物在這時產(chǎn)生抗生素等次生代謝產(chǎn)物；對于芽孢桿菌，芽孢釋放往往也發(fā)生在這一時期。穩(wěn)定期的微生物，在數(shù)量上達到了最高水平，產(chǎn)物的積累也達到了高峰。又叫最高生長期或恒定期。同種細菌，營養(yǎng)豐富的培養(yǎng)基，其代時就短，反之則長。 影響微生物對數(shù)期增代時間的因素較多，主要有： ①菌種。 在對數(shù)期中，以下三個參數(shù)尤為重要。 ⑵對數(shù)期 (logarithmic phase)。一般采用 3％～ 8％的接種量，根據(jù)生產(chǎn)上的具體情況而定， 第五章 微生物的營養(yǎng)和生長 二 .微生物的群體生長規(guī)律 最高不超過 10％。因?qū)?shù)期的菌體生長代謝旺盛，繁殖力強，抗不良環(huán)境和噬菌體的能力強，采用對數(shù)期的菌體作種子，延滯期就短。延滯期細胞數(shù)目不增加， 第五章 微生物的營養(yǎng)和生長 二 .微生物的群體生長規(guī)律 甚至還可能減少。 第五章 微生物的營養(yǎng)和生長 二 .微生物的群體生長規(guī)律 根據(jù)微生物的生長速率常數(shù) (growth rate constant)，即每小時的分裂代數(shù)的不同，一般把典型的生長曲線粗分為延滯期、對數(shù)期、穩(wěn)定期和衰亡期四個時期。 ㈠典型的生長曲線 微生物生長繁殖的速度非常快，一般細菌在適宜的條件下， 20～30min就可以分裂一次。用刻度吸管取一定的樣品液于濾紙上或浸取樣品液，置于密封包裝袋中， 第五章 微生物的營養(yǎng)和生長 一 .微生物生長量的測定方法 經(jīng)短期培養(yǎng)，在濾紙上就會出現(xiàn)一定密度的玫瑰紅色微小菌落。 ②液體稀釋法。 ①平板菌落計數(shù)法。詳細方法見實驗指導書。將已知顆粒(例如霉菌的孢子或紅細胞等 )濃度的液體與待測細胞濃度的菌液按一定比例均勻混合，然后鏡檢各自的數(shù)目，求出未知菌液中的細胞濃度。 直接法即是在顯微鏡下直接觀察細胞并進行計數(shù)的方法。在可見光 450～ 650nm波長內(nèi)均可測定。 微生物在液體培養(yǎng)基中生長，由于原生質(zhì)含量的增加，引起培養(yǎng)物混濁度的增高。微生物新陳代謝的結(jié)果，必然要消耗或產(chǎn)生一定量的物質(zhì)，以表示微生物的生長量。 與生長量相平行的生理指標很多，它們均可用作生長測定的相對值。 采用離心法或過濾法測定，一般干重為濕重的 10％～ 20％。 ①測體積。 個體生長 → 個體繁殖 → 群體生長 群體生長 =個體生長 +個體繁殖 第五章 微生物的營養(yǎng)和生長 一 .微生物生長量的測定方法 微生物特別是單細胞微生物，體積很小，個體生長很難測定，意義也不大。 第五章 微生物的營養(yǎng)和生長 第二節(jié) 微生物的生長 微生物在適宜的外界環(huán)境條件下，不斷地吸收營養(yǎng)物質(zhì)，并按自身的代謝方式進行新陳代謝，如同化作用大于異化作用，其結(jié)果是原生質(zhì)的總量 (包括重量、體積、大小 )不斷地增加，稱為微生物的生長現(xiàn)象。 ①選擇性培養(yǎng)基 (selected medium)。 ⑵半固體培養(yǎng)基 (semisolid medium) 在凝固性固體培養(yǎng)基中，培養(yǎng)基呈現(xiàn)在容器倒放時不致流下，但劇烈振蕩后能成破散的狀態(tài)，這種固體培養(yǎng)基即稱半固體培養(yǎng)基，瓊脂一般添加％。 是一種堅韌且?guī)в袩o數(shù)微孔的醋酸纖維薄膜。 ②非可逆性凝固培養(yǎng)基。 外觀呈固體狀態(tài)的培養(yǎng)基，叫固體培養(yǎng)基。 ③半組合培養(yǎng)基 (semidefined medium)。 ①天然培養(yǎng)基 (plex medium；undefined medium)。 微生物在等滲的溶液中生長最好；在低滲的溶液中微生物細胞會吸水膨脹破裂；在高滲的溶液中會發(fā)生質(zhì)壁分離，均不利于微生物的生長。 第五章 微生物的營養(yǎng)和生長 四 .培養(yǎng)基 這種通過培養(yǎng)基內(nèi)添加成分發(fā)揮的調(diào)節(jié)作用，就叫做 pH的內(nèi)在調(diào)節(jié)。 第五章 微生物的營養(yǎng)和生長 四 .培養(yǎng)基 各種微生物有它們的最適生長pH范圍。 第五章 微生物的營養(yǎng)和生長 四 .培養(yǎng)基 嚴格地講， C/N比是指微生物培養(yǎng)基中所含的碳源中碳原子的摩爾數(shù)與氮源中氮原子的摩爾數(shù)之比，如理解為某碳源的重量與某氮源的重量之比就不妥。 第五章 微生物的營養(yǎng)和生長 四 .培養(yǎng)基 這兩個關(guān)鍵點是確定培養(yǎng)基中營養(yǎng)物的濃度和比例的重要依據(jù)。 ⑵營養(yǎng)協(xié)調(diào)。所以，任何培養(yǎng)基都應具備微生物所需要的六大營養(yǎng)元素，而且比例是合適的。 ㈣基團移位 基團移位 (group translocation)是另一種類型的主動運送。促進擴散只對生長在高營養(yǎng)濃度下的微生物發(fā)揮作用。 單純擴散不是微生物細胞吸收營養(yǎng)物質(zhì)的主要方式，因為細胞既不能通過這種方式來選擇必需的營養(yǎng)物質(zhì)，也不能逆濃度運送營養(yǎng)物質(zhì)。 第五章 微生物的營養(yǎng)和生長 三 .營養(yǎng)物質(zhì)進入細胞的方式 一般認為，細胞膜以四種方式控制物質(zhì)的運送，即單純擴散、促進擴散、主動運送和基團移位。 第五章 微生物的營養(yǎng)和生長 二 .微生物的營養(yǎng)類型 ㈢光能異養(yǎng)型（光能有機營養(yǎng)微生物） 能源 :光能 ,碳源 :CO2，以有機物為供體以還原 CO2合成有機物。 專性寄生：只能單一的營寄生生活。 第五章 微生物的營養(yǎng)和生長 二 .微生物的營養(yǎng)類型 通常依據(jù)微生物獲取能源和碳源的方式，可以區(qū)分為光能無機營養(yǎng)、光能有機營養(yǎng)、化能無機營養(yǎng)和化能有機營養(yǎng) 4種不同的營養(yǎng)類型。一般微生物生長所需要的無機鹽濃度在 103～ 104mol?L1范圍內(nèi)的，可稱為常量元素，例如磷、硫、鉀、鎂、鈣、鈉和鐵等。最突出的是生產(chǎn)維生素的阿舒假囊酵母(Eremothecium ashbya)，其 B2產(chǎn)量可達 ，棉阿舒囊霉 (Ashbya gossypii)也生產(chǎn)維生素 B2，謝氏丙酸菌(Propionibacterium shermanii)生產(chǎn)維生素 B12。 ⑵生長因子異養(yǎng)型微生物(auxoheterotrophs)。 第五章 微生物的營養(yǎng)和生長 一 .微生物的六大營養(yǎng)素 有機物常有雙功能或三功能，如“N ??O” 類營養(yǎng)物常是異養(yǎng)微生物的能源、碳源兼氮源。 第五章 微生物的營養(yǎng)和生長 一 .微生物的六大營養(yǎng)素 ③有機氮化合物，大多數(shù)寄生性微生物和一部分腐生性微生物需要有機氮化合物 (如蛋白質(zhì)、氨基酸 )為必須的氮素營養(yǎng)，這類微生物可稱 “ 氨基酸異養(yǎng)型微生物 ” 。一般說來，異養(yǎng)微生物對氮源利用的順序是 “N ?C?H?O” 或“N ?C?H?O?X” 類優(yōu)于 “N ?H” 類，更優(yōu)于 “N ?O” 類，而最不易被利用的則是“N” 類。這類碳源往往包含了幾種營養(yǎng)要素，只是其中各要素的比例不一定適合各種微生物的要求罷了。這時，可認為碳源是一種雙功能的營養(yǎng)物。 微生物的碳源譜雖然很廣，但對異養(yǎng)微生物來說，其最適碳源是“C ?H?O” 型。微生物的營養(yǎng)物可為它們正常生命活動提供結(jié)構(gòu)物質(zhì)、能量、代謝調(diào)節(jié)物質(zhì)和良好的生理環(huán)境。第五章 微生物的營養(yǎng)和生長 食品微生物學 伍國明 副教授 075785505558(O) 佛山科學技術(shù)學院 生命科學學院 食品科學與工程系 第五章 微生物的營養(yǎng)和生長 微生物學 本課程曾獲： 2023:佛山科學技術(shù)學院首屆十優(yōu)課程 2023:佛山科學技術(shù)學院教學成果一等獎 2023:廣東省教育廳高等學校電課三等獎 2023.:廣東省教育廳優(yōu)秀教學軟件獎三等獎 2023:佛山市直院校計算機軟件制作比賽一等獎 2023.:佛山科學技術(shù)學院教學成果一等獎 2023:廣東省教育廳計算機教育軟件三等獎 2023:廣東省教育廳高校 “151工程 ”教改項目 第五章 微生物的營養(yǎng)和生長 第五章 微生物的營養(yǎng)和生長 第一節(jié) 微生物的營養(yǎng) 微生物與其他生物一樣，需要不斷地從生長的外部環(huán)境中吸取所需要的各種營養(yǎng)物質(zhì)，合成自身的細胞物質(zhì)和提供機體進行各種生理活動所需要的能量，才能使機體進行正常的生長與繁殖，保證其生命的連續(xù)性。在微生物學中，還包括光能這種非物質(zhì)形式的能源在內(nèi)。凡能利用無機碳源的微生物，則是自養(yǎng)微生物。對異養(yǎng)微生物來說，它的碳源同時又充作能源。 在微生物發(fā)酵工業(yè)中，常根據(jù)不同微生物的營養(yǎng)需要，利用各種農(nóng)副產(chǎn)品如玉米粉、米糠、麥麩、馬鈴薯、甘薯以及各種野生植物的淀粉，作為微生物生產(chǎn)廉價的碳源。 微生物的氮源譜有許多特點，與碳源相似，微生物的氮源譜也大大廣于動物或植物。它們能把非氨基酸的簡單氮源 (如尿素、銨鹽、硝酸鹽和氮氣 )自行合成所需要的氨基酸，可稱為“ 氨基酸自養(yǎng)型微生物 ” 。 異養(yǎng)微生物的能源就是其碳源，因此，微生物的能源就顯得十分簡單：化能自養(yǎng)微生物的能源物質(zhì)都是一些還原態(tài)的無機物質(zhì)，例如， NH4+、N02+、 S、 H2S、 H2和 Fe2+等 ,能氧化利用這些物質(zhì)的微生物都是細菌。廣義的生長因子除了維生素外，還包括堿基、卟啉及其衍生物、甾醇、胺類、 C4C6的分枝或直鏈脂肪酸， 第五章 微生物的營養(yǎng)和生長 一 .微生物的六大營養(yǎng)素 以及需要量較大的氨基酸；狹義的生長因子一般僅指維生素。 有些微生物在其代謝活動中， 第五章 微生物的營養(yǎng)和生長 一 .微生物的六大營養(yǎng)素 會合成出大量的維生素及其他生長因子，因此，它們可以作為維生素等的生產(chǎn)菌。這些金屬元素在機體中的生理作用：參與酶的組成、調(diào)節(jié)酶的活性、維持細胞結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性、調(diào)節(jié)與維持細胞的滲透壓平衡、控制細胞的氧化還原電位和作為某些微生物生長的能源物質(zhì)等。水的生理功能：①水是微生物細胞的重要組成成分，占活細胞總量的 90％左右； 第五章 微生物的營養(yǎng)和生長 一 .微生物的六大營養(yǎng)素 ②機體內(nèi)的一系列生理生化反應都離不開水；③營養(yǎng)物質(zhì)的吸收與代謝產(chǎn)物的分泌都是通過水來完成的；④水的比熱高，又是熱的良好導體，因而能有效地吸收代謝過程中放出的熱，并迅速地散發(fā)出去，避免細胞內(nèi)溫度突然升高，故能有效地控制溫度的變化。 寄生性：寄生于活的有機體內(nèi)獲取營養(yǎng)（營寄生生活）。以無機物為供 H體，以還原二氧化碳合成細胞有機物質(zhì)，藻類和蘭細菌及高等植物具有光合作用。據(jù)目前所知，細胞壁起的作用不大，僅僅是簡單地排阻分子量過大 (600u)的溶質(zhì)進入，而起作用的是磷脂雙分子層和嵌合蛋白分子的細胞膜，它成為控制營養(yǎng)物進入和代謝產(chǎn)物排出的主要屏障 。一般分子量小、脂溶性、極性小的營養(yǎng)物質(zhì)容易吸收， 第五章 微生物的營養(yǎng)和生長 三 .營養(yǎng)物質(zhì)進入細胞的方式 例如氧、二氧化碳、乙醇和某些氨基酸分子，是由高濃度的胞外環(huán)境向低濃度的胞內(nèi)環(huán)境擴散。 第五章 微生物的營養(yǎng)和生長 三 .營養(yǎng)物質(zhì)進入細胞的方式 此類載體蛋白類似于酶的作用特性，而且必須是誘導產(chǎn)生的。 第五章 微生物的營養(yǎng)和生長 三 .營養(yǎng)物質(zhì)進入細胞的方式 載體蛋白與被運送物質(zhì)之間親和力大小的改變是由于載體蛋白構(gòu)型變化而引起的。 第五章 微生物的營養(yǎng)和生長 四 .培養(yǎng)基 培養(yǎng)基 (medium和 culture medium)是人工配制的適合于不同微生物生長繁殖或積累代謝產(chǎn)物的混合營養(yǎng)物質(zhì)。