根据微生物的生长速率常数(growth rate constant),即每小时的分裂代数的不同,一般将微生物生长典型曲线粗分为延滞期、对数期、稳定期和衰亡期四个时期[1]。当微生物在一个密闭系统培养(分批培养)时,根据微生物的生长速度和比生长速度的变化情况,当微生物生长一定阶段后,微生物的比生长速度达到最大,此时进入对数生长期,在对数生长期中若没有抑制或限制微生物生长的因素存在,因而微生物保持一个恒定的最大的比生长速度生长,细胞数量呈指数递增。
该时期的特点[2]是:
(1)生长速率常数R最大,细胞每分裂一次所需要的时间——代时(generation time,G,又称增代时间)最短;
(2)细胞进行平衡生长(balanced growth),菌体各部分的成分均匀;
(3)酶系活跃,代谢旺盛;
(4)细胞群体的形态与生理特性最一致;
(5)微生物细胞抗不良环境的能力最强。
在对数期,以下三个参数最为重要:
(1)繁殖代数(n):
如果在时间t1时菌数为x1,经过一段时间为t2时,繁殖n代后菌数为x2,则x2=x1·2,以对数表示为㏒x2=㏒x1+n㏒2
所以 n=(㏒x2-㏒x1)/㏒2=3.322(㏒x2-㏒x1)
(2)生长速率常数(R):
R=n/(t2-t1)=3.322(㏒x2-㏒x1)/(t2-t1)
(3)代时(G):
G=1/R=(t2-t1)/3.322(㏒x2-㏒x1)
影响代时的主要因素:
(1)菌种:不同微生物代时差别很大,即使是同一种菌种,由于培养及成分和物理条件(如培养温度、培养基的pH和营养物质的性质)的不同,其对数期的代时也不同。但是,在一定条件下,各种菌的代时是相对稳定的,如表1所示。
表1[1]不同细菌的代时
细菌 | 培养基 | 温度(℃) | 代时(分) |
漂浮假单胞菌 | 肉汤 | 27-37 | 9.8 |
大肠杆菌 | 肉汤 | 37 | 17 |
蜡状芽孢杆菌 | 肉汤 | 30 | 18 |
嗜热芽孢杆菌 | 肉汤 | 55 | 18.3 |
枯草芽孢杆菌 | 肉汤 | 25 | 26-32 |
巨大芽孢杆菌 | 肉汤 | 30 | 31 |
乳酸链球菌 | 牛乳 | 37 | 26 |
嗜酸乳杆菌 | 牛乳 | 37 | 66-87 |
伤寒沙门氏菌 | 肉汤 | 37 | 23.5 |
金黄色葡萄球菌 | 肉汤 | 37 | 27-30 |
霍乱孤菌 | 肉汤 | 37 | 21-38 |
丁酸杆菌 | 玉米缪 | 30 | 51 |
大豆根瘤菌 | 葡萄糖 | 25 | 344-461 |
结核分枝杆菌 | 合成 | 37 | 792-932 |
活跃硝化杆菌 | 合成 | 27 | 1200 |
梅毒密螺旋体 | 家兔 | 37 | 1980 |
褐球固氮菌 | 葡萄糖 | 25 | 240 |
(2)营养成分:同种微生物,在营养丰富的培养基中生长,其代时就较短,反之则长。
(3)培养温度:温度是影响微生物生长速率的重要物理因素。在微生物最是生长温度范围内,代时最短,如表2所示。
表2[1]大肠杆菌在不同温度下的代时
温度(℃) | 代时(分) | 温度(℃) | 代时(分) |
10 | 860 | 35 | 22 |
15 | 120 | 40 | 17.5 |
20 | 90 | 45 | 20 |
25 | 40 | 47.5 | 77 |
30 | 29 |
细菌 | 培养基 | 温度(℃) | 代时(分) |
漂浮假单胞菌 | 肉汤 | 27-37 | 9.8 |
大肠杆菌 | 肉汤 | 37 | 17 |
蜡状芽孢杆菌 | 肉汤 | 30 | 18 |
嗜热芽孢杆菌 | 肉汤 | 55 | 18.3 |
枯草芽孢杆菌 | 肉汤 | 25 | 26-32 |
巨大芽孢杆菌 | 肉汤 | 30 | 31 |
乳酸链球菌 | 牛乳 | 37 | 26 |
嗜酸乳杆菌 | 牛乳 | 37 | 66-87 |
伤寒沙门氏菌 | 肉汤 | 37 | 23.5 |
金黄色葡萄球菌 | 肉汤 | 37 | 27-30 |
霍乱孤菌 | 肉汤 | 37 | 21-38 |
丁酸杆菌 | 玉米缪 | 30 | 51 |
大豆根瘤菌 | 葡萄糖 | 25 | 344-461 |
结核分枝杆菌 | 合成 | 37 | 792-932 |
活跃硝化杆菌 | 合成 | 27 | 1200 |
梅毒密螺旋体 | 家兔 | 37 | 1980 |
褐球固氮菌 | 葡萄糖 | 25 | 240 |