微生物群体生长规律
微生物生长曲线的特点及生长规律！
微⽣物⽣长曲线的特点及⽣长规律！微⽣物⽣长曲线的特点及⽣长规律！微⽣物⽣长曲线是以微⽣物数量（活细菌个数或细菌重量）为纵坐标，培养时间为横坐标画得的曲线。
⼀般说，微⽣物（细菌）重量的变化⽐个数的变化更能在本质上反应出⽣长的过程。
曲线可分为三个阶段即⽣长率上升阶段（对数⽣长阶段）、⽣长率下降阶段及内源呼吸阶段。
今天我们主要来了解⼀下它的特点及⽣长规律。
⼀、特点典型的微⽣物⽣长曲线包括四个时期：迟缓期、对数期、稳定期、衰亡期。
迟缓期特点：⽣长速率常数为零、菌体粗⼤、RNA含量增加、代谢活⼒强、对不良环境的抵抗能⼒下降。
成因：微⽣物刚刚接种到培养基之上，其代谢系统需要适应新的环境，同时要合成酶、辅酶、其他代谢中间代谢产物等，所以此时期的细胞数⽬没有增加。
对数期特点：⽣长速率最快、代谢旺盛、酶系活跃、活细菌数和总细菌数⼤致接近、细胞的化学组成形态理化性质基本⼀致。
成因:经过调整期的准备，为此时期的微⽣物⽣长提供了⾜够的物质基础，同时外界环境也是最佳状态。
稳定期特点：活细菌数保持相对稳定、总细菌数达到最⾼⽔平、细胞代谢产物积累达到最⾼峰、是⽣产的收获期、芽孢杆菌开始形成芽孢。
成因：营养的消耗使营养物⽐例失调、有害代谢产物积累、PH值EH值等理化条件不适宜。
衰亡期特点:细菌死亡速度⼤于新⽣成的速度、整个群体出现负增长、细胞开始畸形、细胞死亡出现⾃溶现象。
成因：主要是外界环境对继续⽣长越来越不利、细胞的分解代谢⼤于合成代谢、继⽽导致⼤量细菌死亡。
⼆、⽣长规律任何⽣物都有出⽣、发育、繁殖、衰⽼和死亡的过程。
微⽣物也不例外。
不过，微⽣物的⽣长规律和⼤⽣物有些不同，⼤⽣物通常是以⼀个个体为对象，⽽微⽣物的⽣长通常指细胞数⽬的增加。
如果把单细胞的微⽣物接种到体积⼀定的液体营养液中，在适宜的培养条件下进⾏培养，这些单细胞微⽣物就会不断增殖，细胞数⽬会不断增加，如果把这种增加情况画⼀个对数曲线，就呈现出⼀定的规律，叫做单细胞微⽣物的⽣长曲线。
微生物学课件第六章第二节微生物的生长规律
(三）稳定期
特点：
•活细胞总数维持不变，即新繁殖的细胞数与 衰亡的细胞数相等，菌体总数达到最高点。
•细胞生长速率为零
•细胞生理上处于衰老，代谢活力钝化，细胞 成分合成缓慢。
（一）多重环境因子影响微生物生长的规律
1、Liebig 最低浓度定律：即微生物总生物量由环境中满 足于微生物生长所需营养物质的最低浓度所决定。当环境 中某种营养物质被消耗饴尽或至一定浓度以下时，可使微 生物的生长停止，即使此时培养基中没有任何毒性物质存 在，而且其他营养物质仍很丰富，当添加少量这种营养物 质时则微生物的生长可以重新开始。
• ③ 用生活力旺盛的对数生长期细胞接种，可以 缩短延迟期，加速进入对数生长期。
• ④ 补充营养物，调节因生长而改变了环境 pH 、 氧化还原电位，排除培养环境中的有害代谢产物， 可延长对数生长期，提高培养液菌体浓度与有用 代谢产物的产量。
• ⑤ 对数生长期以菌体生长为主，稳定生长期以 代谢产物合成与积累为主。根据发酵目的的不同， 确定在微生物发酵的不同时期进行收获。
影响延滞期长短的因素与实践意义
• 接种龄:
对数期“种子”，延滞期较短
；
延滞期或衰亡期“种子”,延滞
期
较长；
• 接种量： 接种量大，延滞期较短；
接种量小，延滞期较长；
• 培养基成分:培养基成分丰富的， 延滞期较
短；
培养基成分与种子培养基一致,
影响指数期的因素
• 菌种： 不同菌种的代时差异极大 • 营养成分：营养越丰富，代时越短 • 营养物浓度：影响微生物的生长速率和总生长量 • 培养温度：影响微生物的生长速率
微生物的生长规律
Lactobacillus acidophilus
Milk
Rhizobium japonicum
Mannitol-salts-yeast extract
Mycobacterium tuberculosis
Synthetic
Treponema pallidum
Rabbit testes
Generation Time (minutes)
第二节 微生物的生长规律
一、微生物的个体生长和同步生长
由于微生物细胞极其微小，研究其个体生长存在着技 术上的困难。 •同步生长的概念：一个细胞群体中各个细胞都在同一 时间进行分裂的状态，称为同步生长（synchronous growth） ，进行同步分裂的细胞称为同步细胞。 •同步细胞群体在任何一时刻都处在细胞周期的同一相， 彼此间形态、生化特征都很一致，因而是细胞学、生 理学和生物化学等研究的良好材料
S. lactis
Salmonella typhi（伤寒沙门氏菌）
Azotobacter chroococcum（褐球固氮菌）
Mycobacterium tuberculosis（结核分枝杆 菌）
Nitrobacter agilis（活跃硝化杆菌）
培养基 肉汤 牛奶 肉汤或牛奶 组合 肉汤 肉汤 牛奶 牛奶 乳糖肉汤 肉汤 葡萄糖 组合
2.无分支单细胞微生物的群体生长 曲线
☆以细菌为例介绍无分支单细胞微生物群体生长规律， 其结论也基本适用于酵母菌。
☆生长曲线代表了细菌在新的环境中从开始生长、分裂 直至死亡的整个动态变化过程。
☆每种细菌都有各自的典型生长曲线，但它们的生长过 程却有着共同的规律性。一般可以将生长曲线划分为四 个时期。
★影响延迟期长短的因 素
高中生物知识梳理复习 微生物的生长
三微生物的生长教学目的1．微生物群体生长的规律及其在生产实践中的应用（C：理解）。
2．测定微生物群体生长的方法（B：识记）。
3．温度、PH和氧等因素对微生物生长的影响（C：理解）。
重点和难点1．教学重点（1）微生物群体生长的规律及其在生产实践中的应用。
（2）温度、PH和氧等因素对微生物生长的影响。
2．教学难点微生物群体生长的规律及其在生产实践中的应用。
教学过程【板书】微生物群体生长的测定微生物群体规律：可分为调整期、对数期、稳定期和衰亡期微生物生长的规律在实践中的应用的生长温度影响微生物生长的因素 PH氧【注解】常以微生物群体为单位来研究微生物的生长（一）微生物群体生长的规律1．微生物群体生长的测定：人工培养、定期取样、测定群体生长情况（1）测定方法：测细菌细胞数目、测重量（2）绘制生长曲线：2．规律：（1）调整期：细菌一般不分裂，代谢活跃，大量合成细胞分裂所需的酶类、ATP及其他细胞成分（2）对数期：快速分裂（2n），代谢旺盛，形态及生理特性比较稳定，常作为生产菌种和科研的材料（3）稳定期：繁殖速率与死亡速率相等（营养消耗、有害代谢产物积累、PH变化）活菌数目最多，代谢产物尤其是次级代谢产物积累，某些细菌开始形成芽孢（4）衰亡期：死亡速率大于繁殖速率，细胞会出现多种形态，有些细菌开始解体，释放出代谢产物等3．在实践中的应用：（1）获取菌种：对数期（2）连续培养法：进入稳定期后，补充营养物质，不使进入衰亡期，从而提高代谢产物的产量（二）影响微生物生长的环境因素1．温度：最适生长温度（25～37℃）真菌：5．0～6．02．PH：最适PH 多数细菌：6．5～7．5（放线菌：7．5～8．5）好氧型微生物：只能生活在有氧环境中3．氧厌氧型微生物：在低氧、有些是无氧环境中才能生活兼性厌氧型微生物：在有氧和无氧条件下，能以不同的代谢方式生长繁殖。
【同类题库】微生物群体生长的规律及其在生产实践中的应用（C：理解）．微生物群体生长的测定方法（B）①测定样品的细胞数目②测定次级代谢产物的总含量③测定培养基中细菌的体积④测定样品的细胞质量A．②④ B．①④ C．①③ D．②③．细菌生长中，代谢最旺盛的时期是（B）A．调整期 B．对数期 C．稳定期 D．衰亡期．在细菌生长的过程中，属于稳定期特点的是（D）A．纤维素和果胶 B．磷脂分子和蛋白质分子C．磷脂双分子层和糖蛋白 D．蛋白质和糖类．研究微生物的生长是以群体为单位的，这项研究不包括（A）A．菌落的生长 B．繁殖 C．群体细胞数增加 D．个体体积增加．作为生产用菌种和科研的材料，常选哪个时期的细菌（A）A．对数期 B．稳定期 C．衰亡期 D．调整期．微生物产生次级代谢产物抗毒素、抗生素、色素等的最佳时期是（B）A．对数期 B．稳定期 C．衰亡期 D．调整期．细菌芽孢形成的时期通常在（B）A．对数期 B．稳定期 C．衰亡期 D．调整期．在微生物群体生长规律的测定中，种内斗争最显著最激烈的时期是（B）A．对数期 B．稳定期 C．衰亡期 D．调整期．细菌群体在生长过程出现形态变化甚至畸形是在（C）A．对数期 B．稳定期 C．衰亡期 D．调整期．对细菌生长生长调整期的叙述不正确的是（B）A．细胞很少分裂 B．长短与培养条件有关与菌种无关C．有很多诱导酶形成 D．对不良环境敏感，抗性弱易死亡．与调整期长短有关的因素中，最全面的一组是（C）①用与菌种相同的培养基②营养丰富的培养基③稳定期获得的菌种④对数期获得的菌种⑤接种时间提前⑥接种量加大⑦接种量减少⑧接种种类增多A．①③⑤⑦ B．②③⑤⑦ C．①④⑥ D．②④⑤⑥⑧．下列对连续培养优点的叙述,不正确的是（B）A．能及时补充微生物所需的营养物质，提高产量B．有利于微生物尽快将代谢产物释放到培养基中C．能消除不利于微生物生长的某些环境因素D．提高了设备利用率．连续培养酵母菌的措施中不正确的是（D）A．及时补充营养物质 B．以青霉素杀灭细菌C．以缓冲液控制pH在5.6---6.0之间 D．以酒精浓度测定生长状况．炭疽杆菌在活体内不易形成芽孢，在人工培养基或外界环境中易形成芽孢。
微生物生理—微生物生长规律
一、生长与繁殖的概念
4、个体生长：微生物细胞个体吸收营养物质，进行新陈 代谢，原生质与细胞组分的增加为个体生长。
5、群体生长：群体中个体数目的增加。可以用重量、体 积、密度或浓度来衡量
群体生长 = 个体生长 + 个体繁殖
二、微生物的生长曲线
一条典型的生长曲线至少可以分为： 迟缓期，对数期，稳定期和衰亡期等四个生长时期
新的培养基，最终可全部死亡。此期细菌的菌体变形或 自溶，染色不典型，难以进行鉴定。
小结
1)生长与繁殖的概念：生长、繁殖、发育、 个体生长、群体生长
2)微生物的生长曲线：迟缓期、对数期、稳 缓期 是细菌植入到新环境后的一个适应阶段。此时菌
体增大，代谢活跃，合成并积累所需酶系统。RNA含 量明显增多，但DNA的量无变化，此时细菌数并不增 加。这一过程一般约需1~4 h。
二、微生物的生长曲线
2、对数期 细菌此时生长迅速，以恒定速度进行分裂繁殖，
活菌数以几何级数增长，达到顶峰，生长曲线接近一 条斜的直线。一般而言，该期的病原菌致病力最强， 其形态、染色特性及生理活性均较典型，对抗菌药物 等的作用较为敏感。大肠杆菌的对数期可持续6~10 h。
二、微生物的生长曲线
3、稳定期 此时因营养的消耗、代谢产物的蓄积等，细菌繁殖
速度下降，死亡数逐步上升，新繁殖的活菌数与死菌数 大致持平。该期细菌的形态及生理性状常有改变，革兰 氏阳性菌此时可染成阴性。毒素等代谢产物大多此时产 生。大肠杆菌的稳定期持续约8 h。
二、微生物的生长曲线
4、衰亡期 细菌开始大量死亡，死菌数超过活菌数。如不移植到
微生物的生长规律
主要内容
生长与繁殖的概念 微生物的生长曲线
一、生长与繁殖的概念
试述细菌群体生长规律及其在生产实践中的应用
试述细菌群体生长规律及其在生产实践中的应用
细菌群体生长规律是指在适宜的环境条件下，细菌数量会经历一定的生长过程，从少量逐步增加到一定数量，形成一个菌群体。
细菌群体生长规律可以分为四个阶段：潜伏期、对数生长期、平台期和死亡期。
1. 潜伏期：细菌在此期内无法不断繁殖，需要适应环境条件，并准备足够的能量和营养物质以便在下一阶段中进行更快速、稳定的繁殖。
2. 对数生长期：在这个阶段，细菌进一步适应环境条件并进行繁殖，数量呈指数级增长，此时菌落数量急剧增加，细菌群体呈现出高度活跃的状态。
3. 平台期：在菌落数经过对数生长期的迅猛增长后，进入平台期，菌群体数量趋于稳定，此时菌群体的活动也相对减弱，其营养需求量逐渐增加，菌群体中的营养物质也逐渐耗损。
4. 死亡期：当菌落数量持续下降，菌群体进入死亡期，除了少数存活的细菌外，大部分细菌会逐渐死亡。
在生产实践中，细菌群体生长规律应用广泛。
以食品工业为例，细菌群体生长规律研究形成了其最基本的微生物动力学模型，可以帮助企业了解和预测在生产过程中细菌的生长趋势和数量，掌握合理的营养物质及环境控制方法，从而降低食品的微生物污染风险和保证产品的品质与安全。
此外，细菌群体生长规律还被用于医药领域中药物的靶向设计、卫生学、环境流行病学等领域的研究。
微生物的典型生长曲线
（3）实践意义
• 对以生产菌体或与菌体生长相平行的代谢产物 （乳酸等）为目的的某些发酵生产来说，稳定期 是最佳的收获期；对维生素、碱基、氨基酸等物
质进行生物测定来说，稳定期是最佳测定时期。
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4、衰亡期
衰亡期
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4、衰亡期ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
定义：营养物质耗尽和有毒代谢产物的大量积累， 细菌死亡速率超过新生速率，整个群体呈现出 负增长。
7
（2）应对办法
1
通 过 遗 传 学方法改变 种的遗传特 性使延滞期 缩短。
2
利 用 对 数 生长期的细 胞作为“种 子”
3
尽 量 使 接种前后 所使用的 培养基组 成不要相 差太大。
4
适当扩大 接种量等方 式缩短延滞 期
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2、指数生长期
指数期
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2、指数生长期
定义：又称对数生长期，微生物以最大的速率生长和分裂 ，细菌数量呈指数增。
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（1）特点
➢生 长 速 率 常 数 等 于 零。 ➢细 胞 形 态 变 大 或 增 长。 ➢细 胞 内 RNA 尤 其 是 rRNA含量增加，原生 质呈嗜碱性。
➢合 成 代 谢 活 跃 ， 核 糖 体 、 酶 类 和 ATP 的 合成加快，易产生诱 导酶。 ➢对 外 界 不 良 条 件 如 氯化钠溶液浓度、温 度和抗生素等理化因 素反应敏感。
微生物的典型生长曲线
1
1、定义及绘制方法
定义：定量描述液体培养基中微生物群体生 长规律的实验曲线，称为生长曲线。
绘制方法：微生物接种到定量的液体培养基 中，定时取样测定细胞数量，以培养时间 为横座标，以菌数的对数为纵座标作图， 得到的一条反映微生物在整个培养期间菌 数变化规律的曲线。
微生物的生长规律
（3）微生物的生长对环境pH值的影响
微生物在生长过程中，由于代谢作用，会产生酸性或 碱性的代谢物，从而改变培养基或周围环境的pH值。为了 避免pH值大幅度改变，而影响微生物生命活动的正常进行， 通常采用添加缓冲剂或加入不溶解的碳酸盐的方法。在中 性培养基内常加入磷酸盐缓冲剂；当培养物中产生大量酸 时，可在配制培养基时加入不溶性的碳酸盐。
三、连续培养
第二节 细菌的群体生长繁殖
二）恒化连续培养
使培养液流速保持不变，并使微生物始终在低于其最高 生长速率下进行生长繁殖。
三、连续培养
第二节 细菌的群体生长繁殖
通过控制流速可以得到生长速率不同但密度基本恒定的培养物 多用于科研 遗传学：突变株分离；
生理学：不同条件下的代谢变化； 生态学：模拟自然营养条件建立实验模型；
为什么氧气存在能够抑制甚至杀死厌氧菌？
氧气进入菌体后，能接受电子而产生不同还原性的氧 离子，如过氧离子、过氧化物自由基。
过氧化物自由基和过氧离子都是很强的氧化剂，对微 生物有毒，能氧化微生物过程中所必需的酶。好氧菌、兼 性需氧菌以及微量需氧菌体内含有过氧化物歧化酶（SOD) 和过氧化氢酶。这两种酶能将过氧化物自由基和过氧离子 还原成没有毒性的水分子，所以它们不会被氧气所杀死。 耐氧菌虽没有过氧化氢酶，但有过氧化物酶，能合成SOD， 而不会被氧毒害。
1、延滞期（或称延迟期、滞留适应期） 指少量微生物接种到新培养基中，在开始培养
的一段时间内细胞数目不增加的时期。 （1）原因：合成新的代谢酶类，适应新环境。 （2）影响延迟期长短的因素：
菌种、接种龄、接种量、培养基成分。
（3）特点： ① 群体生长速度近于零； ② 细胞重量增加，体积增大，但不分裂繁殖； ③ 细胞内的RNA特别是rRNA含量增高，原生质
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n - 指数生长期细胞繁殖代数
代时（G）：细胞每分裂一次所需要的时间
G ＝ ( t - t0 )/ n 。 t -t0，指数生长期时间，从细胞最终数目（ N ）时的 培养时间 t ，减去细胞初始数目（ N 0 ）时的培养时间
从 N = N 0·2 n 中解出 n ，可对上式作如下变换： lg N = lg N 0 + n lg2 lg N-lg N 0 = n lg2
n =（lg N-lg N 0）/0.301 代入G ＝ ( t - t0 )/ n 得出G ＝0.301 ( t- t0 ) /（lg N-lg N 0）
2.对数期（青年）
特点
细菌最 可能数
9.5 15.0 20.0 30.0 25.0 45.0 110.0 140.0
水中大肠菌群、铁细菌、硝化菌、亚硝化菌也用这种 方法进行数量统计。
（一）微生物生长繁殖的测定方法
（二）微生物群体生长规律 — 生长曲线
• “生、老、病、死” • （根据投食方式）分间歇式培养（分批培养）、
连续式培养两种情况；
• 1.间歇培养 （“坐吃山空型”） • 提问：如何人工进行细菌间歇培养？ • 只有开始时的一次性投料和接种细菌（其余时间
细菌根据环境变化自行生灭） 应用：生理特性研究、生物发酵和生物治污
（二）微生物群体生长规律
一个微生物细胞
合适的外界环境，吸收营养物质，进行代谢
个体的生长 原生质的总量（重量、体积、大小）就不断增加
（二）微生物群体生长规律
生长曲线作用：反应单细胞微生物在新环境中生 长、分裂、繁殖、直至衰老、死亡的动态全过程 的动态变化规律。 按生长速率分为四个时期：
（二）微生物群体生长规律 细菌数量生长曲线
对 数 期
细 菌
延
数
迟
目
期
的
对
数
值0
稳定期
总菌数
衰 老 期
活菌数
时间t
细菌的数量很大，都是10的n次方，取对数作图时方便， 0~10代表1～1010
菌种经过延滞期的调整后，细胞开始进入快速分裂阶 段，这一期细胞数目的增加以几何级数(2n)进行，每次 繁殖间隔的时间缩到最短。 （1）微生物特点：
①较小、整齐、健壮、染色均匀； ②代谢活跃 ③生长速率高.； 代时：细胞每分裂一次 所需的时间。 养料的消耗最快。
（二）微生物群体生长规律
培养基中细胞个数之间存在如下关系：
学习情景三
主要内容
培养微生物、测定其生长
1 任务1 测定微生物生长
2
任务2 理化因素对微生物生 长的影响
3 任务3 微生物的分离和纯培 养技术
10-2
1ml
+
9ml
10-3
3
10 -3
10 -4
培 养 基
10-4
10-5
32
提问：为什么有些试 管变（黑1有）些稀没释有？ 10-5 稀释程度、取样概率
1.5 1.6 0.9 1.4 2.0 1.5 2.0 3.0 2.0 3.0
3.5
数量 指标 223 230 231 232 300 301 302 310 311 312 313
细菌最 可能数
4.0 3.0 3.5 4.0 2.5 4.0 6.5 4.5 7.5 11.5 16.0
数量 指标 320 321 322 323 330 331 332 333
（1）在发酵工业上需设法尽量缩短延迟期； 采取的缩短延迟期的措施有： ①增加接种量； （群体优势----适应性增强） ②采用对数生长期的健壮菌种；
③调整培养基的成分。在种子基中加入发酵培养基 的某些成分。 ④选用繁殖快的菌种 （2）在食品工业上，尽量在此期进行消毒或灭菌
（二）微生物群体生长规律
2.对数期（指数期）
（二）微生物群体生长规律
1.延迟期－“万事开头难”
• 特征： 代谢活跃，
不立即进行细胞分裂、增殖，数量不变甚至减少
细 菌延 数迟 目期 的 对 数 值
0
时间t
提问：为什么会出现迟缓 期呢？
适应环境（合成相应的 酶），营养储备（用于复 制合成）
（二）微生物群体生长规律
影响延迟期长短的因素：
1.菌种 ： 繁殖速度较快的菌种的延迟期一般较短； 2.接种物菌龄 ： 用对数生长期的菌种接种时，其延迟期较短， 甚至检查不到延迟期；
• B：查表 • 表——MPN表
（一）微生物生长繁殖的测定方法
上细面菌例子最中可数能量指数标—“—320通” 对过应其的他细菌精最确可的能数计为数9.5法个，菌/毫确升定，
最低稀释度为10-4，
的各种数量折指算标出样时品细中菌菌浓数度量为的？最MP可N/能毫升值。
MPN/毫升 MPN三管法测数统计表
各细胞组分是按恰当的比例增长时，则达到一定程度后就 会发生繁殖，引起个体数目的增加
群体内各个个体进一步生长
群体的生长
（二）微生物群体生长规律
少量 单细胞 微生物 细菌或 酵母）
接种 定量 液体 培养 基中
适宜 条件 培养
测
定
定
细
期
胞取数样 Nhomakorabea目
实验现象：开始短暂时间，细菌 细胞数量并不增加，随后细胞数目 增加很快，继而又趋向稳定，最后 逐渐下降。
数量 指标 000 001 010 020 100 101 110 102 110 111 120
细菌最 可能数
0.0 0.3 0.3 0.6 0.6 0.4 0.7 1.1 0.7 1.1 1.1
数量 指标 121 130 200 201 202 210 211 212 220 221 222
细菌最 可能数
3.接种量：一般来说， 接种量增大可缩短甚至消除延迟期（发 酵工业上一般采用1/10的接种量）； 4.培养基成分： ◇在营养成分丰富的天然培养基上生长的延滞期比在合成培 养基上生长时短；
◇接种后培养基成分有较大变化时，会使延滞期加长，所以发 酵工业上尽量使发酵培养基的成分与种子培养基接近。
（二）微生物群体生长规律 认识延迟期的特点及形成原因对实践的指导意义
②稀释接种样品
在液体表面加一层无菌 液体石蜡隔绝氧气。
③培养
10 -6 恒温37℃培养14天
记录变黑的试管情况
0
（一）微生物生长繁殖的测定方法 ④统计－查表－计算
• 根据不同稀释度变黑试管
• A：统计出数量指标
• 三位数及其中最低稀释度 • （取变黑的管数最多、稀释度又最低的生长管
数，为第一位数字，后面两个稀释度的生长管 数后两位数）