《土壤微生物生态工程》—细菌的生长曲线（15）

如将少量细菌纯培养物接种入新鲜的液体培养基，在适宜的条件下培养，定期取样测定单位体积培养基中的菌体（细胞）数，可发现开始时群体生长缓慢，后逐渐加快，进入一个生长速率相对稳定的高速生长阶段，随着培养时间的延长，生长达到一定阶段后，生长速率又表现为逐渐降低的趋势，随后出现一个细胞数目相对稳定的阶段，最后转入细胞衰老死亡期。如用坐标法作图，以培养时间为横坐标，以计数获得的细胞数的对数为纵坐标，可得到一条定量描述液体培养基中微生物生长规律的实验曲线，该曲线称为生长曲线。细菌生长曲线可划分为四个时期，即：①延迟期；②对数生长期；③稳定期；④衰亡期。生长曲线各个时期的特点，反映了所培养的细菌细胞与其所处环境间进行物质与能量交流，以及细胞与环境间相互作用与制约的动态变化。深入研究各种单细胞微生物生长曲线各个时期的特点与内在机制，在微生物学理论与应用实践上都有着十分重大的意义。

1.延迟期

研究发现，当菌体被接入新鲜液体培养基后，在起初的一个培养阶段内，菌体体积增长较快，胞内储藏物质逐渐消耗，DNA与RNA含量也相应提高，各类诱导酶的合成量增加，此时细胞内的原生质比较均匀一致，但单位体积培养基中的菌体数量并未出现较大变化，曲线平缓。这一时期的细胞，正处于对新的理化环境的适应期，正在为下一阶段的快速生长与繁殖做生理与物质上的准备。在这个时期的后阶段，菌体细胞逐步进入生理活跃期，少数菌体开始分裂，曲线出现上升趋势。

在微生物发酵工业中，如果有较长的延迟期，则会导致发酵设备的利用率降假、能水耗增加、产品生产成本上升，最终造成劳动生产力低下与经济效益下降。只有缩短延滞期才有可能缩短发酵周期，提高经济效益。因此，在微生物应用实践中，通常可采取用处于快速生长繁殖中的健壮菌种细胞接种、适当增加接种量、采用营养丰富的培养基、培养种子与下一步培养用的两种培养基的营养成分以及培养的其他理化条件尽可能保持一致等措施，可以有效地缩短延迟期。

2．对数生长期

单细胞微生物的纯培养物在被接种到新鲜培养基后，经过一段时间的适应，即进入生长速度相对恒定的快速生长与繁殖期，处于这一时期的单细胞微生物，其复细胞按1→2→4→8……的方式呈几何级数增长，若以乘方的形式表示，即为20→21→22→23→24……2n；这里的指数“n”则为细胞分裂的次数或增殖的代数，也即一个细菌繁殖n代产生2n个子代菌体。这一细胞增长以指数式进行的快速生长繁殖期称为指数期，也称对数期。

处于对数生长期的细胞，由于代谢旺盛，生长迅速，代时稳定，个体形态、化学组成和生理特性等均较一致，因此，在微生物发酵生产中，常用对数期的菌体作种子，它可以缩短延迟期，从而缩短发酵周期，提高劳动生产率与经济效益。对数生长期的细胞也是研究微生物生长代谢与遗传调控等生物学基本特性的极好材料。

3．稳定生长期

出现稳定期的主要因素有：①培养基中必要营养成分的耗尽或其浓度不能满足维持指数生长的需要而成为生长限制因子；②细胞的代谢产物在培养基中的大量积累，以致抑制菌体生长；③由上述两方面主要因素所造成的细胞内外理化环境的改变，如营养物比例的失调、pH、氧化还原电位的变化等。

处于稳定期的细胞，其胞内开始积累储藏物质，如肝糖，异染颗粒，脂肪粒等，大多数芽孢细菌也在此阶段形成芽孢，稳定生长期时活菌数达到最高水平，如果为了获得大量活菌体，就应在此阶段收获。在稳定期，代谢产物的积累开始增多，逐渐趋向高峰。某些产抗生素的微生物，在稳定期后期时大量形成抗生素。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，调整温度等措施来延长稳定生长期，以积累更多的代谢产物。

4．衰亡期

一个达到稳定生长期的微生物群体，由于生长环境的继续恶化和营养物质的短缺，群体中细胞死亡率逐渐上升，以致死亡菌数逐渐超过新生菌数，群体中活菌数下降，曲线下滑。在衰亡期的菌体细胞形状和大小出现异常，呈多形态，或畸形，有的胞内多液泡，有的革兰染色结果发生改变等。许多胞内的代谢产物和胞内酶向外释放等。