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一、芽孢 芽孢也叫內生孢子。芽孢桿菌在一定階段，在胞內形成的圓形、或橢圓形的細菌休眠體。其特點是：含水量低，有致密的細胞壁結構；耐高溫，干燥環境；能抵抗許多化學藥物。對不良環境具有極強的抗逆能力，是整個自然界中最強的生命體形式，同時也是細菌分類重要標志。 二、能產芽孢的細菌有哪些？ 枯草芽孢桿菌/蠟樣芽孢桿菌/地衣芽孢桿菌/短小芽孢桿菌/炭疽芽孢桿菌/巨大芽孢桿菌/蕈狀芽孢桿菌/蘇云金芽孢桿菌。 芽孢桿菌為革蘭氏染色陽性菌。需氧或兼性厭氧，大多數有動力，無莢膜，多數溶血，通常過氧化氫酶陽性。DNA中的G C克分子含量為32～62%。 各類芽孢桿菌具有廣泛用途，以枯草芽孢桿菌為例，其可用于生產ɑ-淀粉酶、蛋白酶、β-葡聚糖酶、堿性磷酸酶等，各種芽孢桿菌在酶制劑行業/飼料添加劑行業廣泛采用。 三、芽孢/孢子/包囊概念區分 芽孢是細菌的一種抗逆環境狀態，具芽孢狀態的細菌在不良情況下絕大部分可以存活。芽孢新陳代謝極慢，不能進行分裂生殖，當營養狀況改良時芽孢可轉化為營養態，又進行較旺盛的新陳代謝進而分裂生殖。由于芽孢極強的，故在滅菌過程中需反復操作。 雹子是真菌和放線菌的生殖器官。 藻狀菌無性繁殖產生的孢子生在孢子囊內，所以稱包囊孢子，一般有兩種類型：一種具有一個或二個鞭毛，稱游動孢子。另一種類型其孢子無鞭毛，又名靜止孢子。
四、如何提高芽孢轉化率？ 4.1 營養匱乏可提高芽孢轉化率 (1) 維持最佳濃度的C源（葡萄糖3-5%）、N源（蛋白胨0.6-0.8%）可遲緩芽胞體的形成； (2) 較高的C/N比可遲緩芽孢體的形成； (3) 提高磷酸鹽濃度對生長的影響較小，但會導致儲能物質PHB增加，并延緩芽孢形成； (4) 提高鎂離子濃度，作于與磷酸鹽效果相似； (5) 補糖措施可使芽孢形成過程逆轉； 4.2 惡化環境條件有助于形成芽孢 (1) 控氧：降低通氣量或嚴格厭氧等； (2) 溫度：冷凍或者升溫，改變培養溫度； (3) 調pH：調節發酵pH至堿性或者酸性。 4.3 儲能物質是芽孢形成的關鍵條件之一 對于蠟樣芽孢桿菌（bacillus cereus）而言，聚β-羥基丁酸（簡稱PHB）的積累在其營養體發酵對數期完成時達到積累值最高峰，隨后此類細菌可在營養缺乏時利用PHB作為碳源及能源。 因此，PHB（一種類似糖原功能的物質）是影響芽孢形成快慢的關鍵物質，作為儲能物質，PHB在蠟樣芽孢桿菌（好氧）體內的的降解路線如下： 根據文獻報道，PHB含量在蠟樣芽孢桿菌發酵的對數期末期達到最大值，自穩定期開始PHB逐漸減少并形成芽孢，儲能物質完全消耗殆盡之時芽孢產量最大。有人認為是PHB降解為芽孢提供了碳源及能源。 4.4 大量積累的p3Ap3可阻礙營養態細胞的蛋白合成通路 眾所周知，芽孢桿類細菌自芽孢態向營養態的轉變是由營養條件的優劣而定。此現象的本質是細胞內的5’,3’(2’)-雙（三）磷酸腺苷（p3Ap3）調節。p3Ap3由p3Ap3合成酶調節，p3Ap3合成酶位于細胞膜，可能是磷酸烯醇式丙酮酸-丙糖磷酸轉移酶系統（PTS）。故當外界營養條件豐富時，PTS系統參與碳源運輸；當碳源不足時，產生調節分子：p3Ap3，因此，細菌的營養態與芽孢態的轉變過程在于p3Ap3酶對外界環境的感知。 五、結論： 結合之前論述過的產芽孢條件：大量芽孢形成的三個必要條件是： 1 大量的能量儲備（如：糖原或聚β-羥基丁酸等），是為芽孢形成的內在條件； 2 整體環境為營養匱乏的條件下，大量存在的p3Ap3能強烈一直RNA聚合酶活性，通過阻礙蛋白質的合成進而影響細胞的生長，最終形成大量芽孢，有鑒于此，可以考慮添加外源p3Ap3以抑制RNA聚合酶活性； 3 惡劣的環境條件。
參考文獻： 《發酵工程》大工藝2群（細菌類發酵） 討論資料 《發酵工程》固態發酵技術群 討論資料 尤復翰 陸佩洪. 細胞的發育[M]. 1983 郭秀君等；蠟質芽孢桿菌芽孢的形成及與PHB的關系.《山東大學學報》1994.3 文/云淡風輕整理 有需要加入《發酵工程》技術交流平臺下屬分群的朋友請注意流程： 1 根據下圖選擇想進的群； |
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