微生物生长规律

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1、工业微生物第六节微生物的生长规律第六节微生物的生长规律微生物的特点微生物的特点：个体微小个体微小肉眼看到或接触到的微生物是成千上万个肉眼看到或接触到的微生物是成千上万个单个的微生物组成的群体。单个的微生物组成的群体。微生物接种是群体接种，接种后的生长是微生物接种是群体接种，接种后的生长是微生物群体繁殖生长。微生物群体繁殖生长。对细菌群体生长规律的了解是对其进行研究与利用的基础对细菌群体生长规律的了解是对其进行研究与利用的基础一、微生物的个体生长和同步生长一、微生物的个体生长和同步生长 1.微生物个体细胞的生长微生物个体细胞的生长（1）细菌的生长）细菌的生长 一个新生的细胞长大到最后分裂为两个子

2、细胞一个新生的细胞长大到最后分裂为两个子细胞的过程称为的过程称为细胞周期细胞周期。在细胞周期内主要的细胞。在细胞周期内主要的细胞学变化是学变化是细胞的表面生长细胞的表面生长即细胞壁的增生、即细胞壁的增生、DNA的复制以及的复制以及细胞分裂成子代细胞细胞分裂成子代细胞。细菌培养物在培养条件下度过的时间称为细菌培养物在培养条件下度过的时间称为细菌的菌龄细菌的菌龄。（2）酵母菌的生长）酵母菌的生长 酵母菌主要的繁殖方式是酵母菌主要的繁殖方式是出芽出芽，酵母菌细胞，酵母菌细胞的生长的生长芽细胞的生长。芽细胞的生长。酵母菌的酵母菌的细胞周期细胞周期是两次细胞分裂之间的时间，是两次细胞分裂之间的时间，这个

3、周期分为四个时期：这个周期分为四个时期：间隔期间隔期G G1 1、DNADNA合成期合成期S S、第二间隔期第二间隔期G G2 2、有丝分裂期有丝分裂期M.M.（3）霉菌的生长）霉菌的生长 丝状真菌的生长时从丝状真菌的生长时从孢子孢子萌发开始的，以萌发开始的，以其菌丝其菌丝顶端延长顶端延长的方式进行的。当菌丝伸长到的方式进行的。当菌丝伸长到一定程度后就会出现分枝。一定程度后就会出现分枝。2.微生物的微生物的同步生长同步生长目前使用的方法：目前使用的方法：（1 1）电子显微镜观察细胞的超薄切片电子显微镜观察细胞的超薄切片 设法使某一群体中的所有个体细胞尽可能都处于设法使某一群体中的所有个体细胞尽

4、可能都处于同样细胞生长和分裂周期中同样细胞生长和分裂周期中，通过分析此，通过分析此群体群体在各在各阶段的生物化学特性变化，来间接了解阶段的生物化学特性变化，来间接了解单个细胞单个细胞的的相应变化规律。相应变化规律。（2 2）同步培养同步培养（synchronous culture）技术技术 这种通过同步培养的手段而使细胞群体中各个这种通过同步培养的手段而使细胞群体中各个体处于分裂体处于分裂步调一致步调一致的生长状态，称为的生长状态，称为同步生长同步生长（synchronous growth）。获得微生物同步生长的方法：获得微生物同步生长的方法：（1）环境条件诱导法环境条件诱导法氯霉素抑制氯霉素

5、抑制细菌细菌蛋白质合成；蛋白质合成；细菌芽孢细菌芽孢诱导发芽；诱导发芽；藻类藻类细胞的光照、黑暗控制；细胞的光照、黑暗控制；用用EDTA或离子载体处理或离子载体处理酵母菌酵母菌；短期热休克（短期热休克（40）法等。）法等。（2）机械筛选法机械筛选法 利用处于同一生长阶段细胞的体积、大小的利用处于同一生长阶段细胞的体积、大小的相同性，用相同性，用过滤法过滤法、区带密度梯度离心法区带密度梯度离心法或或膜洗膜洗脱法脱法收集同步生长的细胞。收集同步生长的细胞。有效和常用的方法有效和常用的方法 Helmstetter-CummingsHelmstetter-Cummings技术技术由于细胞的个体差异，由

6、于细胞的个体差异，同步生长往往只能同步生长往往只能维持维持2-3个世代，个世代，随后又逐渐转变为随后又逐渐转变为随机生长。随机生长。二、单细胞微生物的典型生长曲线二、单细胞微生物的典型生长曲线生长曲线生长曲线（Growth Curve）：定量定量描述液体培养基中微生物描述液体培养基中微生物群体生长规律群体生长规律的实验曲线，称为生长曲线的实验曲线，称为生长曲线（growth curve）。在微生物学中提到的在微生物学中提到的“生长生长”，均指群体生长。，均指群体生长。细菌接种到定量的液体培养基中，定时取样测细菌接种到定量的液体培养基中，定时取样测定细胞数量。定细胞数量。以以培养时间培养时间为为

7、横座标横座标以以菌数菌数为为纵座标纵座标作图作图得到的一条反映得到的一条反映细菌在整个培养期间菌数变化规律细菌在整个培养期间菌数变化规律的曲线！的曲线！根据微生物的根据微生物的生长速率常数生长速率常数（growthrateconstant），即，即每小时的分裂次数（每小时的分裂次数（R）的不同，一般可把典型生长曲线粗分为）的不同，一般可把典型生长曲线粗分为延滞期延滞期、指数期指数期、稳定期稳定期和和衰亡期衰亡期等等4 4个时期个时期。延滞期延滞期指数期指数期稳定期稳定期衰亡期衰亡期延滞期延滞期指数期指数期稳定期稳定期衰亡期衰亡期 又称又称停滞期停滞期、调整期调整期和和适应期适应期。指少量单细胞

8、微生物接种到新鲜培养基指少量单细胞微生物接种到新鲜培养基后，在开始培养的一段时间内细胞数目后，在开始培养的一段时间内细胞数目不立即增加，或增加很少，生长速度接不立即增加，或增加很少，生长速度接近于零的一段时期近于零的一段时期代谢系统是正在代谢系统是正在适应新环境。适应新环境。（一）（一）延滞期延滞期（Lag phase）延滞期延滞期分裂迟缓、代谢活跃分裂迟缓、代谢活跃 生长速率常数为零；生长速率常数为零；细胞形态变大或增长，许多杆菌可长成丝状，细胞形态变大或增长，许多杆菌可长成丝状，Eg.Eg.巨大芽孢杆菌（巨大芽孢杆菌（Bacillus megaterium）在延滞期末，在延滞期末，细胞的平

9、均长度比刚接种时长细胞的平均长度比刚接种时长6倍；倍；一般来说处于迟缓期的细菌细胞体积最大一般来说处于迟缓期的细菌细胞体积最大！1.延滞期的特点延滞期的特点细胞处于活跃生长中，只是分裂迟缓。细胞处于活跃生长中，只是分裂迟缓。在此阶段后期，少数细胞开始分裂，曲线略有上升。在此阶段后期，少数细胞开始分裂，曲线略有上升。细胞内细胞内RNARNA尤其是尤其是rRNArRNA含量增高；含量增高；合成代谢十分活跃，核糖体、酶类和合成代谢十分活跃，核糖体、酶类和ATPATP合成加速，合成加速，易产生各种诱导酶；易产生各种诱导酶；对外界不良条件如对外界不良条件如NaClNaCl溶液浓度、温度和抗生素等理溶液浓

10、度、温度和抗生素等理化因素反应敏感。化因素反应敏感。微生物接种到一个新的环境，暂时缺乏分解和催化微生物接种到一个新的环境，暂时缺乏分解和催化有关底物的酶，或是缺乏充足的中间代谢产物等。为产有关底物的酶，或是缺乏充足的中间代谢产物等。为产生诱导酶或合成中间代谢产物，就需要一段适应期。生诱导酶或合成中间代谢产物，就需要一段适应期。调调 整整 代代 谢谢2.迟缓期出现的原因迟缓期出现的原因（1 1）菌种的遗传性菌种的遗传性影响延滞期长短的因素很多影响延滞期长短的因素很多（2 2）接种龄接种龄 指指接种物接种物或或种子种子（inoculum，复数，复数inocula）的的生长年龄，亦即它处在生长曲线上

11、哪一个阶段时用生长年龄，亦即它处在生长曲线上哪一个阶段时用来作种子的。这里指来作种子的。这里指某一群体的生理年龄某一群体的生理年龄。种子的接种龄种子的接种龄子代培养物的延滞期子代培养物的延滞期对数期对数期短短稳定期稳定期居中居中延滞期或衰亡期延滞期或衰亡期长长（3 3）接种量接种量 接种量的大小明显影响延滞期的长短。接种量的大小明显影响延滞期的长短。接种量小接种量小延滞期长延滞期长接种量大接种量大延滞期短延滞期短 在发酵工业上，为缩短延滞期以缩短生产周期，在发酵工业上，为缩短延滞期以缩短生产周期，提高发酵效率，一般采用提高发酵效率，一般采用较大的接种量较大的接种量。种子：发酵培养基种子：发酵培

12、养基1 1：1010，V/VV/V（4 4）培养基成分培养基成分 天然培养基天然培养基营养丰富营养丰富延滞期短延滞期短组合培养基组合培养基营养单调营养单调延滞期长延滞期长发酵生产中发酵生产中发酵培养基发酵培养基种子培养基种子培养基成分尽量接近成分尽量接近（1）通过遗传学方法改变种的遗传特性使延滞期缩短；）通过遗传学方法改变种的遗传特性使延滞期缩短；（2）利用对数生长期的细胞作为种子；）利用对数生长期的细胞作为种子；（3）尽量使接种前后所使用的培养基组成不要相差太大；）尽量使接种前后所使用的培养基组成不要相差太大；（4）适当扩大接种量；）适当扩大接种量；3.生产实践中缩短延滞期的常用手段生产实践

13、中缩短延滞期的常用手段（二）（二）对数生长期对数生长期（Logarithmic phase）又称又称指数生长期指数生长期（Exponential phase）。指。指在生长曲在生长曲线中，紧接着延滞期的一段细胞数以几何级数增长的时期线中，紧接着延滞期的一段细胞数以几何级数增长的时期。指数期指数期1.对数生长期的特点对数生长期的特点 生长速率常数生长速率常数R R最大，因而细胞每分裂一次所需的最大，因而细胞每分裂一次所需的时间时间代时代时（generation time，G G，又称，又称世代时间世代时间或或增代时间增代时间）或原生质增加一倍所需的或原生质增加一倍所需的倍增时间倍增时间（doub

14、ling time）最短；最短；细胞进行细胞进行平衡生长平衡生长（balanced growth），菌体各，菌体各部分的成分十分均匀部分的成分十分均匀；酶系活跃，代谢旺盛；酶系活跃，代谢旺盛；对数生长期的细菌个体形态、化学组成和生理对数生长期的细菌个体形态、化学组成和生理特性等均较一致，代谢旺盛、生长迅速、代时稳定，特性等均较一致，代谢旺盛、生长迅速、代时稳定，所以是研究微生物基本代谢及遗传特性的良好材料。所以是研究微生物基本代谢及遗传特性的良好材料。它也常在生产上用作种子，使微生物发酵的迟缓期它也常在生产上用作种子，使微生物发酵的迟缓期缩短，提高经济效益。缩短，提高经济效益。2.对数生长期的

15、对数生长期的3个重要参数个重要参数（1）繁殖代数繁殖代数（n）x2=x12 2 lgx2lgx1n=n=3.322=3.322（lgx2lgx1）lg2（2）生长速率常数生长速率常数（R）n 3.322 n 3.322（lgx2lgx1）R=R=t2t1 t2t1 （3）代时代时（G）1 1 t2t1G=G=R 3.322 R 3.322（lgx2lgx1）在细菌个体生长里，每个细菌分裂繁殖一代所需在细菌个体生长里，每个细菌分裂繁殖一代所需的时间为的时间为代时代时（Generation time）；在群体生长里细菌数量增加一倍所需的时间称为在群体生长里细菌数量增加一倍所需的时间称为倍增时间倍增

16、时间（Doubling time）。影响微生物增代时间（代时）的因素影响微生物增代时间（代时）的因素 菌种，菌种，不同的微生物及微生物的不同菌株代时不同；不同的微生物及微生物的不同菌株代时不同；营养成分，营养成分，在营养丰富的培养基中生长代时短，在营养丰富的培养基中生长代时短，反之则长；反之则长；(37，E.coli在牛奶在牛奶12.5min，肉汤，肉汤17.0min）营养物浓度，营养物浓度，营养物的浓度可影响微生物的生长速率营养物的浓度可影响微生物的生长速率和生长总量和生长总量，在一定范围内，生长速率与营养物浓度呈，在一定范围内，生长速率与营养物浓度呈正比；正比；凡是处于较低浓度范围内，凡是

17、处于较低浓度范围内，可影响生长速率的营养物成分，可影响生长速率的营养物成分，就称为就称为生长限制因子生长限制因子（growyh-limited factor）。培养温度，培养温度，在一定范围，生长速率与培养温度呈正相关。在一定范围，生长速率与培养温度呈正相关。（三）（三）稳定期稳定期（stationary phase）又称又称恒定期或最高生长期恒定期或最高生长期。其特点是生长速率常数其特点是生长速率常数R等于等于0，即处于新繁殖的细胞数与衰亡的细胞数相等，或正生，即处于新繁殖的细胞数与衰亡的细胞数相等，或正生长与负生长相等的动态平衡之中。长与负生长相等的动态平衡之中。稳定期稳定期 这时的菌体产

18、量达到了最高点，而且菌体产量与营这时的菌体产量达到了最高点，而且菌体产量与营养物质的消耗间呈现出一定的比例关系，这一关系就是养物质的消耗间呈现出一定的比例关系，这一关系就是生长产量常数生长产量常数Y（或称生长得率，（或称生长得率，growth yield）。xx0 xx0Y=Y=C C0C CC C0 x稳定期时的细胞干重（稳定期时的细胞干重（gml培养液），培养液），x0刚接种时的细胞干重，刚接种时的细胞干重，C0 限制性营养物的最初浓度（限制性营养物的最初浓度（gml），），C 稳定期时限制性营养物的浓度（由于计算稳定期时限制性营养物的浓度（由于计算Y时时必须用限制性营养物，所以必须用限制

19、性营养物，所以C应等于应等于0）。）。进入稳定期，细胞重要的分化调节阶段，进入稳定期，细胞重要的分化调节阶段，细胞内开始积聚糖原、异染颗粒和脂肪等细胞内开始积聚糖原、异染颗粒和脂肪等内含物内含物；芽孢杆菌一般在这时开始芽孢杆菌一般在这时开始形成芽孢形成芽孢或或建立自然感受态建立自然感受态等；等；有的微生物在稳定期时还开始合成抗生素等有的微生物在稳定期时还开始合成抗生素等次生代谢次生代谢产物产物（secondary metabolites）稳定期产物稳定期产物（idiolites）。以指数期为主的以指数期为主的菌体生长期菌体生长期（trophophase）以稳定期为主的以稳定期为主的代谢产物合成

20、期代谢产物合成期（idiophase）生生长长期期稳定期到来的原因稳定期到来的原因 营养物尤其是生长限制因子的耗尽；营养物尤其是生长限制因子的耗尽；营养物的比例失调，例如营养物的比例失调，例如CN比值不合适等；比值不合适等；酸、醇、毒素或酸、醇、毒素或H2O2等有害代谢产物的累积；等有害代谢产物的累积；pH、氧化还原势等理化条件越来越不适宜等、氧化还原势等理化条件越来越不适宜等。以生产菌体或与菌体生长相平行的代谢产物（以生产菌体或与菌体生长相平行的代谢产物（SCPSCP、乳酸等）为目的的某些发酵生产来说，稳定期是产物的乳酸等）为目的的某些发酵生产来说，稳定期是产物的最佳收获期最佳收获期；对生产

21、实践的指导意义对生产实践的指导意义 对维生素、碱基、氨基酸等物质进行生物测定对维生素、碱基、氨基酸等物质进行生物测定（bioassay）来说，稳定期是）来说，稳定期是最佳测定时期最佳测定时期；通过对稳定期到来原因的研究，还促进了连续通过对稳定期到来原因的研究，还促进了连续培养原理的提出和工艺、技术的创建。培养原理的提出和工艺、技术的创建。可延长稳定生长期，以获得更多的菌体物质可延长稳定生长期，以获得更多的菌体物质或积累更多的代谢产物。或积累更多的代谢产物。生生产产上上的的措措施施补充营养物质（补料）补充营养物质（补料）取走代谢产物取走代谢产物调节调节pH调节温度调节温度对好氧菌增加通气、搅拌或

22、振荡对好氧菌增加通气、搅拌或振荡（四）（四）衰亡期衰亡期（decline phase或或death phase）在衰亡期中，个体死亡的速度超过新生的速度，整个群在衰亡期中，个体死亡的速度超过新生的速度，整个群体呈现负生长状态（体呈现负生长状态（R为负值）。为负值）。衰亡期衰亡期细胞形态发生多形化，细胞形态发生多形化，例如会发生膨大或不规则的退化形态；例如会发生膨大或不规则的退化形态；有的微生物因蛋白水解酶活力的增强而发生有的微生物因蛋白水解酶活力的增强而发生自溶自溶（autolysis）；有的微生物在这一期合成或释放对人类有益的抗生素有的微生物在这一期合成或释放对人类有益的抗生素等次生代谢产物

23、；等次生代谢产物；在芽孢杆菌中，芽孢释放等。在芽孢杆菌中，芽孢释放等。产生衰亡期的原因产生衰亡期的原因外界环境对继续生长越来越不利，外界环境对继续生长越来越不利，Eg.Eg.营养物质耗尽营养物质耗尽和有毒代谢产物的大量积累等，和有毒代谢产物的大量积累等，从而引起细胞内的从而引起细胞内的分解代谢大大超过合成代谢，继而导致菌体死亡。分解代谢大大超过合成代谢，继而导致菌体死亡。该时期死亡的细菌以对数方式增加，但在衰亡期的后该时期死亡的细菌以对数方式增加，但在衰亡期的后期，由于部分细菌产生抗性也会使细菌死亡的速率降期，由于部分细菌产生抗性也会使细菌死亡的速率降低，仍有部分活菌存在。低，仍有部分活菌存在

24、。由于采用活菌计数比较麻烦，并要求严格进行操作，否则由于采用活菌计数比较麻烦，并要求严格进行操作，否则不易得到准确的结果，重复性也差，因此在实际工作中多不易得到准确的结果，重复性也差，因此在实际工作中多采用分光光度计测定采用分光光度计测定OD值的方法绘制细菌的生长曲线。值的方法绘制细菌的生长曲线。三、微生物的连续培养三、微生物的连续培养将微生物置于一定容积的培养基中，将微生物置于一定容积的培养基中，经过培养生长，最后一次收获。经过培养生长，最后一次收获。分批培养分批培养（batch culture）or密闭培养密闭培养（closed culture）培养基一次加入，不予补充，不再更换。培养基一

25、次加入，不予补充，不再更换。连续培养连续培养（Continous culture）又称又称开放培养开放培养（open culture），在微生物的整个在微生物的整个培养期间，通过一定的方式使微生物能以恒定的比生长速培养期间，通过一定的方式使微生物能以恒定的比生长速率生长并能持续生长下去的一种培养方法。率生长并能持续生长下去的一种培养方法。培养过程中不断的培养过程中不断的补充营养物质补充营养物质和以同样的速率和以同样的速率移出培养物移出培养物是实现微生物连续培养的基本原则。是实现微生物连续培养的基本原则。控控制制连连续续培培养养的的方方法法恒浊连续培养恒浊连续培养不断调节流速而使细菌培养液浊度保

26、持恒定不断调节流速而使细菌培养液浊度保持恒定恒化连续培养恒化连续培养保持恒定的流速保持恒定的流速link1四、微生物的高密度培养四、微生物的高密度培养 微生物的微生物的高密度培养高密度培养（high cell-density culture，HCDC）也称也称高密度发酵高密度发酵，一般是指微生物在液体培，一般是指微生物在液体培养中细胞群体密度超过常规培养养中细胞群体密度超过常规培养1010倍倍以上时的生长状态以上时的生长状态或培养技术。或培养技术。现代高密度培养技术主要是在用基因工程菌（尤其现代高密度培养技术主要是在用基因工程菌（尤其是是E.coli）生产）生产多肽类药物多肽类药物的实践中逐步

27、发展起来的。的实践中逐步发展起来的。Eg.人生长激素、胰岛素、白细胞介素类和人干扰素等。人生长激素、胰岛素、白细胞介素类和人干扰素等。提提高高菌体培养密度菌体培养密度产物的产物的比生产率比生产率（单位体积单位时间内产物的产量）（单位体积单位时间内产物的产量）减减少少培养容器的体积培养容器的体积培养基的消耗培养基的消耗“下游工程下游工程”（down-stream processing）中分离、提取的效率中分离、提取的效率生产周期生产周期设备投入设备投入生产成本生产成本重重要要的的实实践践价价值值高密度培养的具体方法：高密度培养的具体方法：（1）选取）选取最佳最佳培养基成分和各成分含量。培养基成分

28、和各成分含量。（2）补料补料，这是工程菌高密度培养的重要手段之一。，这是工程菌高密度培养的重要手段之一。（3）提高溶解氧的浓度提高溶解氧的浓度，提高好氧菌和兼性厌氧，提高好氧菌和兼性厌氧菌培养时的溶氧量也是高密度培养的重要手段之一。菌培养时的溶氧量也是高密度培养的重要手段之一。（4）防止有害代谢产物的生成防止有害代谢产物的生成。本章小结本章小结1.1.营养是一切生命活动所需物质之源营养是一切生命活动所需物质之源水水 碳源碳源 氮源氮源微生物微生物6 6大类营养要素大类营养要素碳源、氮源、无机盐、能源、生长因子、水碳源、氮源、无机盐、能源、生长因子、水2.2.微生物的营养类型微生物的营养类型按微

29、生物所需碳源和能源的性质分为四大类：按微生物所需碳源和能源的性质分为四大类：化能异养微生物（最多）化能异养微生物（最多）化能自养微生物化能自养微生物光能异养微生物光能异养微生物光能自养微生物光能自养微生物3.3.微生物的营养的方式微生物的营养的方式有细胞构造的微生物营养方式都是渗透营养型。有细胞构造的微生物营养方式都是渗透营养型。单纯扩散、促进扩散、主动运输和基团移位单纯扩散、促进扩散、主动运输和基团移位4.4.设计和配置培养基的原则和方法设计和配置培养基的原则和方法4 4个原则：个原则：目的明确、营养协调、理化适宜和经济节约目的明确、营养协调、理化适宜和经济节约4 4个方法：个方法：生态模拟

30、、查阅文献、精心设计和试验比较生态模拟、查阅文献、精心设计和试验比较5.5.培养基的种类培养基的种类天然培养基、组合培养基和半组合培养基；天然培养基、组合培养基和半组合培养基；液体培养基、半固体培养基和固体培养基；液体培养基、半固体培养基和固体培养基；基础培养基、加富培养基、增殖培养基、基础培养基、加富培养基、增殖培养基、选择性培养基和鉴别培养基；选择性培养基和鉴别培养基；种子培养基、发酵培养基和保种培养基。种子培养基、发酵培养基和保种培养基。6.6.测量微生物生长繁殖的方法测量微生物生长繁殖的方法直接法（测体积法、称干重法等）直接法（测体积法、称干重法等）间接法（比浊法、生理指标法等）间接法

31、（比浊法、生理指标法等）测生长量测生长量计繁殖数计繁殖数直接法（计数板计数法等）直接法（计数板计数法等）间接法（活菌计数法等）间接法（活菌计数法等）7.7.典型的生长曲线典型的生长曲线单细胞微生物在密闭状态液体培养基中群体变化规律单细胞微生物在密闭状态液体培养基中群体变化规律4 4个生长期个生长期延滞期延滞期指数期指数期稳定期稳定期衰亡期衰亡期复习思考题复习思考题1.1.设计一张表格，比较一下微生物设计一张表格，比较一下微生物6 6类营养要素。类营养要素。2.2.设计表格，比较微生物的设计表格，比较微生物的4 4大营养类型。大营养类型。3.3.设计表格，比较四种营养物质进入细胞的方式。设计表格

32、，比较四种营养物质进入细胞的方式。4.4.对培养基的种类列表表示。对培养基的种类列表表示。5.5.什么叫典型生长曲线？它可分几期？每个生长期的什么叫典型生长曲线？它可分几期？每个生长期的特点是什么？特点是什么？（一）（一）恒浊连续培养恒浊连续培养 恒浊器恒浊器（turbidostat）是一种根据培养器内微生是一种根据培养器内微生物的生长密度，并借光电控制系统来控制培养液流速，物的生长密度，并借光电控制系统来控制培养液流速，以取得菌体密度高、生长速度恒定的微生物细胞的连续以取得菌体密度高、生长速度恒定的微生物细胞的连续培养器。培养器。测定所培养微生物的光密度值测定所培养微生物的光密度值自动调节新

33、鲜培养基流入和培养物流出培养室的流速自动调节新鲜培养基流入和培养物流出培养室的流速使培养物维持在某一恒定浊度使培养物维持在某一恒定浊度当培养室中的浊度超过预期数值时，流速加快，使浊度降低；当培养室中的浊度超过预期数值时，流速加快，使浊度降低；当培养室中的浊度低于预期数值时，流速减慢，使浊度升高；当培养室中的浊度低于预期数值时，流速减慢，使浊度升高；恒浊培养器的工作精度是由光电控制系统的灵敏度来决定的恒浊培养器的工作精度是由光电控制系统的灵敏度来决定的如果所用培养基中有过量的必需营养物，就可以如果所用培养基中有过量的必需营养物，就可以使菌体维持最高的生长速率使菌体维持最高的生长速率。一般用于菌体

34、以及与菌体生长平行的代谢产物生产的发酵工业一般用于菌体以及与菌体生长平行的代谢产物生产的发酵工业（连续发酵连续发酵）连续发酵与单批发酵相比的优点：连续发酵与单批发酵相比的优点：缩短发酵周期，提高设备利用率；缩短发酵周期，提高设备利用率；便于自动控制；便于自动控制；降低动力消耗及体力劳动强度；降低动力消耗及体力劳动强度；产品质量较稳定；产品质量较稳定；缺点：缺点：杂菌污染和菌种退化杂菌污染和菌种退化（二）（二）恒化连续培养恒化连续培养 恒化器恒化器（chemostat或或bactogen）是一种设法使是一种设法使培养液流速保持不变，并使微生物始终在低于其最高培养液流速保持不变，并使微生物始终在低

35、于其最高生长速率条件下进行生长繁殖的一种连续培养装置。生长速率条件下进行生长繁殖的一种连续培养装置。它通过控制某一种营养物的浓度，使其始终成为生长它通过控制某一种营养物的浓度，使其始终成为生长限制因子的条件下达到的，因而可称为外控制式的连限制因子的条件下达到的，因而可称为外控制式的连续培养装置。续培养装置。使培养液流速保持不变，并使微生物始终在低于其最高使培养液流速保持不变，并使微生物始终在低于其最高生长速率下进行生长繁殖。生长速率下进行生长繁殖。恒化连续培养中，必需将某种必需的营养物质控制在较低的浓度，恒化连续培养中，必需将某种必需的营养物质控制在较低的浓度，以作为限制性因子，而其他营养物均

36、过量。以作为限制性因子，而其他营养物均过量。（细菌的生长速率取决于限制性因子的浓度，并低于最高生长速率）（细菌的生长速率取决于限制性因子的浓度，并低于最高生长速率）限制性因子限制性因子必须是必须是机体生长所必需的营养物质机体生长所必需的营养物质，如氨基酸，如氨基酸和氨等氮源，或是葡萄糖、麦芽糖等碳源或者是无机盐，和氨等氮源，或是葡萄糖、麦芽糖等碳源或者是无机盐，因而可在一定浓度范围内能决定该机体生长速率因而可在一定浓度范围内能决定该机体生长速率。通过控制流速可以得到生长速率不同但密度基本恒定的培养物通过控制流速可以得到生长速率不同但密度基本恒定的培养物多用于科研多用于科研遗传学：突变株分离；遗传学：突变株分离；生理学：不同条件下的代谢变化；生理学：不同条件下的代谢变化；生态学：模拟自然营养条件建立实验模型；生态学：模拟自然营养条件建立实验模型；