比生長速率

比生長速率μ ：每小時單位質量的菌體所增加的菌體量稱為菌體比生長速率。它是表征微生物生長速率的一個參數，也是發酵動力學中的一個重要參數。其大小為0.693除以倍增時間td（菌體量倍增）。

基本信息

• 中文名：比生長速率
• 英文名：Specific growth rate

• 表示符合：μ
• 適用對象：微生物
• 含義：表征微生物生長速率

推導

推算過程

微生物

假定在任何時間（t），微生物細胞數目的增長速率（dN/dt）正比於已經存在的總細胞數目（N），則得：dN/dt=μN。 經積分得：lnNt-lnN0=μt，對於一倍增時間，t=td ,Nt=2N0的培養物：ln2N0-lnN0=μtd。易得：μ=ln2/td 。

參數含義

μ——比生長速率，單位h-1
t——時間，單位h
N——任何時間處微生物細胞量
Nt——開始培養t時間過後生物細胞量
N0——開始時微生物細胞量
td——倍增時間，即為微生物細胞量變為原來的兩倍所需的時間

意義

比生長速率就是菌體生長速率與培養基中菌體濃度之比，它與微生物的生命活動有關，特別是在抗生素合成階段，比生長速率過大，菌體量增加過多，代謝向菌體合成的方向發展，不利於合成抗生素。因此，必須將菌體比生長速率控制在一定範圍內，以便使抗生素的生產速率維持在較高的水平。實際上比生長速率是生長與死亡速率平衡的綜合反映。
（μ=1/N*dN/dt）
在對數生長期，μ是一個常數，這時ln(N2/N1)=μt。

水活度影響

微生物生長速率

微生物的生長必需水，但結合在分子內的水不能被微生物利用，只有游離的水才能被利用。水的活度指在一定溫度和壓力下，表示能被微生物利用的實際含水量，為物質中水分含量的活性部分或者說自由水。 aw= Pw / P0w P w: 溶液蒸氣壓 P0w: 純水蒸氣壓。黴菌的生成和微生物的生長特性都直接受水活性值影響。微生物所需要的水活度越高，在乾燥的環境下就越不容易生長。所以在食品、藥品保質等研究中十分重要。比如，如果我們能測出食物中水活性我們就能預知哪種微生物是導致食物腐敗的潛在原因，並能分檢出來。讓我們考慮一下水活性值為0.81的蛋糕，其保質期為21℃時24天。如果水活性提高到0.85，這些指標將降低為21℃時12天。這表明是水活性值決定了微生物生長率。同樣的，水活性對製藥業也非常重要，它提供的數據表達了如下信息：藥片的內聚力，藥粉的粘結力，包衣的粘著性等等。溫度：是影響微生物生長繁殖的最重要的因素之一。任何微生物的生長溫度有寬有宰，但總有最低生長溫度、最低生長溫度和最高生長溫度，微生物在其各自最適生長溫度下，分裂代時最短，生長速率最高水分：水分活度低於最低水分活度時處於休眠狀態，嚴重時引起細胞脫水，蛋白質變性，細胞死亡輻射：使蛋白質、核酸吸收變性失活，也可產生有毒的自由基結合到DNA、RNA蛋白質分子上，干擾代謝過程。

表示法

生長速率有兩種表示法。一種是絕對生長速率(absolute growth rate，AGR)；另一種是相對生長速率(relative growth rate，RGR)。

絕對生長速率

指單位時間內植株的絕對生長量。可用下式表示： AGR=dQ dt (8-1)式中的Q-數量，可用重量、體積、面積、長度、直徑或數目(例如葉片數)來表示。T-時間，可用s、min、h、d等表示。植物的絕對生長速率，因物種、生育期及環境條件等不同而有很大的差異，例如，雨後春筍的生長速率可達50～90cm·d-1；而生長在北極的北美雲杉生長速率僅為每年0.3cm ；小麥的莖桿在抽穗期生長速率為5～6cm·d-1 ；拔節期的玉米生長速率為10～15cm·d-1，而抽雄後的株高就停止增長。

相對生長速率

在比較不同材料的生長速率時，絕對生長常受到限制，因為材料本身的大小會顯著地影響結果的可比性，為了充分顯示幼小植株或器官的生長程度，常用相對生長速率表示。相對生長速率是指單位時間內的增加量占原有數量的比值，或者說原有物質在某一時間內的(瞬間)增加量。可用下式表示：RGR= 1/Q×dQ/dt(8-2)Q-原有物質的數量，dQ/dt-瞬間增量。例如竹筍的相對生長速率約為0.005mm·cm-1·min-1；而黑麥的花絲在開花時的相對生長速率可達2.0mm·cm-1·min-1。在試驗期間的平均相對生長速率(R)可用下式表示： R=(lnQ2－lnQ1)/（t2－t1）(8-3) Q1-第一次取樣時(t1)的植物數量，Q2-第二次取樣時(t2)的植物數量。Ln-自然對數。RGR或R的單位依Q的單位而定，Q如以乾重表示，RGR或R的單位為mg·g-1·d-1。