微生物在化學(xué)成分一定的培養基中進(jìn)行培養稱(chēng)為分批培養或間歇培養。它是一個(gè)封閉體系,初始狀態(tài)下含有限養物和微生物。微生物在分批培養中的生長(cháng)速度隨時(shí)間而發(fā)生有規律性的變化。
(1)細菌的生長(cháng)曲線(xiàn)
在細菌分批培養中,定時(shí)取樣測定單位體積里的細胞對數為縱坐標,以培養時(shí)間為橫坐標,就可得到細菌繁殖曲線(xiàn)。細菌是單細胞微生物,細菌的繁殖也就是群體的生長(cháng),所以繁殖曲線(xiàn)又稱(chēng)生長(cháng)曲線(xiàn)。
根據細菌生長(cháng)曲線(xiàn)的變化規律,可把分批培養的全過(guò)程分為四個(gè)階段:延遲期,對數生長(cháng)期、穩定期、衰亡期。
① 延遲期 當微生物進(jìn)入一個(gè)新的培養環(huán)境時(shí),一般并不立即進(jìn)行繁殖,而是需要一個(gè)從微生物接種到培養基后的適應期。在開(kāi)始一段時(shí)間內,細菌數或總重量幾乎不增加,甚至還稍有減小,所以將這個(gè)時(shí)期稱(chēng)為延遲期。此時(shí),菌體需要重新調整分子組成,包括酶和細胞結構成分,所以,又將這個(gè)時(shí)稱(chēng)為調整期。
② 對數生長(cháng)期 延遲期末,細菌已適應了新環(huán)境,細胞開(kāi)始分裂,并以幾何級數增長(cháng)這一時(shí)期稱(chēng)為對數生長(cháng)期。微生物在這個(gè)時(shí)期,生長(cháng)非常旺盛,故又稱(chēng)生長(cháng)旺盛期。細菌細胞數接近數學(xué)公式措述的理想生長(cháng)狀態(tài)。此階段的生長(cháng)曲線(xiàn)趨于直線(xiàn)。
③ 穩定期又稱(chēng)恒定期或最高生長(cháng)期 當營(yíng)養物質(zhì)的消耗尤其是限制性營(yíng)養物耗盡或營(yíng)養物比例失調(如C/N改變),酸、醇、毒素和過(guò)氧化氫等有害代謝產(chǎn)物的積累,以及其他環(huán)境條件(如pH、氧化還原電位等)發(fā)生對菌體生長(cháng)不利的變化時(shí),在對數期末期,菌體生長(cháng)速率就會(huì )逐漸下降,細胞分裂速度也逐漸下降,而死亡速率上升,以致出現繁殖率與死亡率逐漸趨于平衡,活菌數基本保持穩定的階段,這一時(shí)期稱(chēng)為穩定期。
④ 衰亡期 若將穩定期后期的菌體繼續培養,細胞死亡逮率將進(jìn)一步上開(kāi),以致明顯超過(guò)繁殖速率,體系中活菌明顯下降,就達到了衰亡期。若其中活菌數以幾何數下降,稱(chēng)為對數衰亡期。
(2)絲狀直菌的生長(cháng)曲線(xiàn)
菌絲狀微生物(放線(xiàn)菌、霉菌等)的生長(cháng)線(xiàn)與單細胞微生物存在顯著(zhù)的不同,它們一般沒(méi)有典型的對數生長(cháng)期。絲狀真菌的生長(cháng)過(guò)程大致可以分為三個(gè)階段:生長(cháng)停滯期,迅速生長(cháng)期,衰亡期。
① 生長(cháng)停滯期 造成生長(cháng)停滯的原因有兩一是孢子萌發(fā)前真正的停滯狀態(tài),另一種情況是生長(cháng)已經(jīng)開(kāi)始但還無(wú)法測定。
② 迅速生長(cháng)期 此時(shí)菌絲體干重迅速增加,其立方根與時(shí)間呈直線(xiàn)關(guān)系。因為它不是單細胞,繁殖不是以幾何級數倍增,所以,它沒(méi)有對數生長(cháng)期在迅速生長(cháng)期中,碳、氮、磷等被迅速利用,呼吸強度達到頂峰。有些代謝產(chǎn)物已出現,有些還未出現。
③ 衰亡期 真菌進(jìn)入衰亡期的標志是菌絲體干重下降,一般是在短期內失重很快,以后不再變化。大多數次級代謝產(chǎn)物(如抗生素)在此時(shí)合成。處于衰亡期的大多數細胞都出現大的空泡。菌體自溶的程度因菌種和培養條件而異。
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