微生物生长曲线：从生长到衰老

1.微生物的生长曲线及其应用

微生物群体生长是指细胞数量的增加，是细胞生长和繁殖的结果。现以单细胞的分裂方式进行繁殖的细菌为对象考察其群体生长的规律。

将少量细菌接种到一恒定容积的新鲜液体培养基中，在适宜的温度下进行培养时，它的生长具有一定的规律性。在矮生长过程中，定时取样计算细菌细胞数，然后以细菌细胞数的对数为纵坐标，以生长时间为横坐标，绘制所得的曲线叫作生长曲线。生长曲线代表了细菌在新的适宜的环境中生长繁殖至衰老死亡过程的动态变化。我们根据细菌生长繁殖速率的不同，将细菌的生长曲线大致分为四个时期，如图1-7所示。

图1-7 细菌的生长曲线

A～B—延迟期 B～C—对数期 C～D—稳定期 D～E—衰亡期

（1）延迟期 当少量细菌接种到新鲜的液体培养基后，一般不立即进行繁殖，生长速度等于零，这段时间称为延迟期。处于延迟期的细菌细胞分裂迟缓、代谢活跃，细胞体积增长较快，但对不良的环境因素如高温、低温和高浓度的盐溶液等比较敏感，容易死亡。

延迟期时间的长短，因细菌种类和培养条件从几分钟到几小时不等，若用生命活动旺盛的细菌接种，且接种量大，则延迟期时间短。

（2）对数期 在此期间，代谢活动最强，组成新细胞物质最快，所有分裂形成的新细胞都生活旺盛。这一阶段细菌数以几何级数增加，所以称为对数期。

由于处于对数期的微生物的个体形态、化学组成和生理特性等均较一致，代谢旺盛、生长迅速，所以是研究基本代谢的良好材料，也是发酵工业的良好种子。如果用作菌种，则延迟期很短，以至检查不出延迟期，可在短时间内获得大量微生物以缩短发酵周期。

（3）稳定期 在这一时期，活细胞数目达到高峰，但它的总数不会再增加。这是因为必需的营养物质逐渐耗尽，同时某些有毒代谢产物在积累，以及其他外界因素都会使生长受到限制，死亡率和繁殖率两者达到平衡，活菌数保持相对稳定，在曲线上表现为平稳。如果为了大量获得菌体，就应在此阶段收获。这一时期也是发酵过程积累代谢产物的主要阶段。

由此可以看出，稳定期的微生物，在数量上达到了最高水平，产物的积累也达到了最高峰。稳定期的长短与菌种和外界环境条件有关，生产上常常通过补料、调节pH值、调整温度等措施来延长稳定期，以积累更多的代谢产物。

（4）衰亡期 稳定期后如果再继续培养，细菌死亡率就会逐渐增加，以致死亡数大大超过新生数，菌体中活菌数急剧下降，出现了“负生长”，此时期为衰亡期。(www.xing528.com)

2.测量微生物生长的方法

（1）测定细胞物质增长的方法

1）干重法：取一定容量的培养物，用离心或过滤的方法，将菌体从培养基中分离出来，洗净烘干、称重，求出培养物中的菌体质量，作为生长量的指标。霉菌生长量的测定常用此法。

2）含氮量测定法：此法只适用于细胞浓度较高的样品，由于操作过程比较麻烦，故主要用于科学研究。

3）比浊法：这是测定菌悬液中细胞数的快速方法。其工作原理是：菌悬液中细胞浓度与混浊度成正比，与透光度成反比。此法较简便，但使用时须注意样品颜色不宜太深，样品中不要混杂其他物质，同时菌悬液浓度必须在10⁷个/mL以上才能显示可信的混浊度。

（2）测定微生物群体数目的方法

1）计算器测定法：用特制的细菌计数器或血球计算器进行计数。本方法很简便，可以立即得出结果，但也有一些局限性，主要表现在死、活细胞不易区分。

2）涂片染色法：将已知体积的待测微生物均匀地涂布在载玻片的已知面积内，经固定染色后，在显微镜下借助目镜测微尺测得视野的半径和面积，得知其视野中菌的总数；然后根据几个视野的平均细胞数计算每毫升原菌液的细菌数。该法适用于细菌、酵母菌和霉菌的孢子全菌数量的测定，故常称为全菌测定法。

3）平板菌落计数法：取一定容量的菌悬液，作一系列的倍比稀释，然后将定量的稀释液进行平板培养，根据培养出的菌落数，计算出培养物中的活菌数，故此法又称为活菌测定法。

4）稀释法：将待测样品作一系列稀释，如10^-1、10^-2、10^-3等，取1mL接种到新鲜培养基中，然后根据生长的稀释度与出现生长的最高稀释度（即临界级数），再用“或然率”理论，就可计算出样品单位体积中细菌的近似值。

5）滤膜法：该法主要用于生活饮用水中细菌数的测定，一般用硝酸纤维制成滤膜，量取500mL水从滤膜上过滤，过滤后的滤膜培养一定时间（24～48h）后取出，计算滤膜上的菌落数，根据菌落数即可计算出每毫升液体的菌体数。