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微生物的生長及其控制(4)-在線瀏覽

2025-03-07 01:31本頁面
  

【正文】 養(yǎng)基成分盡量與種子培養(yǎng)基的成分接近。 ?細胞進行平衡生長, 菌體大小、形態(tài)、生理特征等比較一致 。 x2 x1 t2 t1 t2 t1 (lgx2lgx1) ?生長速率常數(shù) R= t2 t1 (lgx2lgx1) ?代時 G= ?繁殖代數(shù) n=(lgx2lgx1) 指數(shù)期中的的 三個重要參數(shù) 一 些 細 菌 的 代 時 菌名 培養(yǎng)基 培養(yǎng)溫度 代時 E. coli(大腸桿菌) 肉湯 37℃ 17min E. coli 牛奶 37 Enterobacter aerogenes(產(chǎn)氣腸細菌) 肉湯或牛奶 37 16~18 E. aerogenes 組合 37 29~44 B. Cereus(蠟狀芽孢桿菌) 肉湯 30 18 B. thermophilus(嗜熱芽孢桿菌) 肉湯 55 Lactobacillus acidophilus(嗜酸乳桿菌) 牛奶 37 66~87 Streptococcus lactis(乳酸鏈球菌) 牛奶 37 26 S. lactis 乳糖肉湯 37 48 Azotobacter chroococcum(褐球固氮菌) 葡萄糖 25 344~46 Mycobacterium tuberculosis(結(jié)核分枝桿菌)組合 37 792~93 Nitrobacter agilis(活躍硝化桿菌) 組合 27 1200 ? ( 1)菌種:不同菌種其代時差別極大。 ? ( 3)營養(yǎng)物濃度:既影響微生物的生長速率,又影響它的生長總量。 影響指數(shù)期微生物代時長短的因素 營養(yǎng)物濃度與對數(shù)期生長速率和產(chǎn)量 只最大收 獲量受影響 生長速度和最大收獲量受影響 時間 細胞數(shù)或菌體量 應用 指數(shù)期的微生物具有整個群體的生理特性一致、細胞各成分平衡增長和生長速率恒定等優(yōu)點。 ( 4) 進行染色、形態(tài)觀察等 的良好材料 。 ( 2)菌體產(chǎn)量達到了最高點。 ( 4)細胞內(nèi)開始積聚糖原、異染顆粒和脂肪等內(nèi)含物;芽孢桿菌一般在這時開始形成芽孢; ( 5)通過復雜的次生代謝途徑合成各種次生代謝物。 Y= x – x0 C0 – C = x – x0 C0 生長得率 穩(wěn)定期到來的原因 ( 1)營養(yǎng)物尤其是生長是限制因子耗盡; ( 2)營養(yǎng)物的比例失調(diào); ( 3)酸、醇、毒素或 H2O2等有害代謝產(chǎn)物的累積; ( 4) pH、氧化還原勢等物理化學條件越來越不適宜等等。 (四)衰亡期 特點: ( 1) 細胞死亡數(shù)增加,死亡數(shù)大大超過新增殖的細胞數(shù),群體中的活菌數(shù)目急劇下降,出現(xiàn)“負生長” ( R< 0 ) ; ( 2) 細胞出現(xiàn)多形態(tài),畸形或衰退形; ( 3) 因菌體本身產(chǎn)生的 水解 酶及代謝產(chǎn)物的作用,使菌體死亡、自溶等。 ( 5)芽孢桿菌在此期釋放芽孢等。 ?以菌絲干重作為衡量生長的指標,即以時間為橫坐標,以菌絲干重為縱坐標,繪制生長曲線。 生長停滯期 : 孢子萌發(fā)前真正的停滯狀態(tài) 迅速生長期 :生長主要表現(xiàn)在菌絲尖端的伸長和出現(xiàn)分支、斷裂等,此時期的菌體呼吸強度達到高峰,有的開始積累代謝產(chǎn)物。 絲狀微生物的群體生長曲線 五、微生物的連續(xù)培養(yǎng) ?分批培養(yǎng):將微生物置于一定容積的定量的培養(yǎng)基中培養(yǎng),培養(yǎng)基一次性加入。 ?連續(xù)培養(yǎng):在微生物培養(yǎng)的過程中,不斷地供給新鮮的營養(yǎng)物質(zhì),同時排除含菌體及代謝產(chǎn)物的發(fā)酵液,讓培養(yǎng)的微生物長時間地處于對數(shù)生長期,以利于微生物的增殖速度和代謝活性處于某種穩(wěn)定狀態(tài)。 ?使用范圍:用于生產(chǎn)大量菌體、生產(chǎn)與菌體生長相平行的某些代謝產(chǎn)物,如乳酸、乙醇等。菌體生長速率恒定,菌體均一、密度穩(wěn)定,產(chǎn)量低于最高菌體產(chǎn)量。 裝置 控制對象 培養(yǎng)基 培養(yǎng)基流速 生長速率 產(chǎn)物 應用范圍 恒濁器 菌體密度(內(nèi)控制) 無限制生長因子 不恒定 最高 大量菌體或與菌體形成相平行的產(chǎn)物 生產(chǎn)為主 恒化器 培養(yǎng)基流速(外控制) 有限制生長因子 恒定 低于最高 不同生長速率的菌體 實驗室為主 恒濁器與恒化器的比較 連續(xù)發(fā)酵 ?將連續(xù)培養(yǎng)用于發(fā)酵,即為連續(xù)發(fā)酵,相對于單批發(fā)酵而言。 ?優(yōu)點: 高效,簡化了操作裝料、滅菌、出料、清洗發(fā)酵罐等單元操作;自控:便于利用各種儀表進行自動控制;產(chǎn)品質(zhì)量穩(wěn)定;節(jié)約大量動力、人力、水和蒸汽,且使水、汽、電的負荷均衡合理。 連續(xù)發(fā)酵的生產(chǎn)時間受以上因素限制,一般只能維持數(shù)月 ~ 1年。 溫度對微生物的影響具體表現(xiàn)在直接影響細胞內(nèi)的各種生化反應: ?影響酶活性:溫度變化影響酶促反應速率,最終影響細胞合成。 ?影響物質(zhì)的溶解度,對生長有影響。 ? 特定的某一種微生物 , 只能在一定溫度范圍內(nèi)生長 ( 寬溫微生物 、 窄溫微生物 ) 。 ? 最適生長溫度 :某菌分裂代時最短或 生長速率最高 時的培養(yǎng)溫度 。 ?以青霉素的生產(chǎn)為例: 培養(yǎng) 165小時采用分段控制溫度的方法,其青霉素產(chǎn)量比始終在 30 ℃ 培養(yǎng)提高了 %。 根據(jù)微生物與氧的關(guān)系 ,可把它們分為幾種類群 : 專性好氧菌 好氧菌 微好氧菌 兼性厭氧菌 耐氧厭氧菌 厭氧菌 (專性 )厭氧菌 二、氧氣對微生物生長的影響 ? 專性好氧菌:必須在有分子氧的條件下才能生長;細胞含有超氧物歧化酶 ( SOD) 和過氧化氫酶 。 ? 兼性好氧菌:在有氧或無氧條件下均能生長 , 但有氧情況下生長得更好;細胞含有 SOD和 過氧化氫酶 。 ? 微好氧菌: 只能較低的氧分壓下才能正常生長 , 。 ? 耐氧菌:生活不需要氧 , 分子氧也對它無毒害 。 細胞內(nèi)存在 SOD和過氧化物酶 , 但缺乏過氧化氫酶 。 ? 厭氧菌:分子氧對它有毒害 。 五類與氧關(guān)系不同的微生物在半固體瓊脂 柱中的生長狀態(tài)(模式圖) ?嚴格厭氧微生物并不是被氣態(tài)的氧所殺死 , 而是由于不能解除某些氧代謝產(chǎn)物的毒性而死亡 。 ) 等 。 厭氧菌的氧毒害機制 —— SOD學說: H2O + O2 2 O2 超氧陰離子在細胞內(nèi)可由酶促或非酶促形成。 生物體中超氧陰離子的形成與去除 1 2 SOD 好氧生物 和耐氧細菌 過氧化氫酶 好氧生物 過氧化物酶 NADH2 NAD 耐氧菌 各類菌所含對氧解毒酶 專性好氧菌 SOD,過氧化氫酶 兼性厭氧菌 SOD, 過氧化氫酶 專性厭氧菌 二種酶均無 微好氧菌 少量 SOD 耐氧菌 SOD, 過氧化物酶 在培養(yǎng)不同類型的微生物時 , 要采用相應的措
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