细菌的繁殖方式主要是二分裂的无性生殖，菌体内部物质完成复制后逐渐分裂为两个菌体，生长数量呈指数倍增，不同细菌的生长周期存在很大差异，例如大肠杆菌生长周期较短，在适宜条件下15-20min即可繁殖一代，而结核分枝杆菌则生长非常缓慢，繁殖一代通常要16-18h，即使在营养丰富的环境下，繁殖一代也需要数小时的时间。细菌的培养密度受生长周期、温度、营养、气体环境等多种条件的影响。

一、温度

  温度是影响细菌生长繁殖的关键因素之一，常见的大多数嗜中温细菌的最适生长温度在30-37℃左右，嗜冷微生物则通常在20-25℃或更低的温度下能快速生长，嗜热菌通常需在50℃以上环境下生长，过高或过低的温度都不利于微生物的生长，但极低的温度可以让微生物进入休眠状态，因此菌种保存通常采用超低温冰箱或液氮冷冻，而温度过高则会导致菌体内蛋白质变性失活，杀死细菌。因此要实现细菌的快速培养，温度必须精确控制。有时为了得到特定的代谢产物，也会选择特定的温度进行培养。

二、气体环境

  常见的细菌可分为严格厌氧菌、兼性厌氧菌和好氧型细菌。严格厌氧菌的生长需要在无氧的环境中，部分菌株需要二氧化碳、氢气等气体促进生长，在有氧环境中无法存活，也有部分菌对低浓度的氧气有一定的耐受性。兼性厌氧菌在有氧无氧环境下均可生长，还有一些菌属微需氧菌，需在氧气浓度5%-10%的环境中及补充二氧化碳或其他气体才能正常生长。好氧型细菌则必须在有氧环境下才能生长。在进行细菌的高密度培养时，特别是兼性厌氧菌和好氧型细菌，持续的通气不但可以帮助菌体分散均匀，充分利用培养基内的营养物质，还可以提供充足的氧气让细菌快速繁殖。振荡培养也是一种加快细菌繁殖的措施，与通气原理相似，确保有充足的气体供给和分散效果使细菌更快速、更稠密的生长。

三、营养成分

  不同的细菌对营养需求不同，要实现细菌高密度的培养必须要有充足的营养成分。但有时候过高浓度的初始营养物质反而会导致细菌的生长速度变慢或者不生长，可采用持续补充营养物质的方式提高细菌的生长密度，对与某些特定细菌，在培养基中加入特定的营养成分还会显著促进细菌的生长速度。

四、pH

  细菌在快速繁殖的过程中会分解产生一些酸性或碱性物质，导致培养基pH发生改变，当整体环境的酸碱度偏离较大时，细菌的繁殖也会趋于停止甚至开始死亡。因此在培养基中可加入一定量的缓冲剂（如磷酸盐）减缓pH的变化或在培养过程中通过补料调整酸碱度，也可帮助实现细菌的更高密度培养。

五、接种量及代谢物

  接种量会直接影响收获周期，而细菌生长过程中产生的一些代谢物的积累也会影响细菌的正常生长。在进行规模化高密度培养时，通常会采用多级种子液扩培的方式逐步扩大培养规模，接种比例一般在2%-4%左右，一方面是因为增加接种量可以更快的达到收获密度，另一方面是为了减少有毒代谢物的积累，达到更高的收获密度。

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