0.4 Sinh trưởng và phát triển của vi sinh vật  (Page 2/3)

Pha lag

tot1titr hlog2N12Hình 1.8 .Đồ thị biểu diễn pha lag:1- Đường thẳng lý tưởng;2- Đường thẳng thực tế;(r- Thực tế; i- Lý tưởng)hlog2Ni= log2NrPha này tính từ lúc bắt đầu cấy đến khi vi khuẩn đạt được tốc độ sinh trưởng cực đại. Trong pha lag vi khuẩn chưa phân chia nhưng thể tích và khối lượng tế bào tăng lên rõ rệt do quá trình tổng hợp các chất trước hết là các hợp chất cao phân tử (protein, enzim, axit nucleic) diễn ra mạnh mẽ.

Độ dài của pha lag phụ thuộc trước hết vào tuổi của ống giống và thành phần môi trường. Thường tế bào càng già thì pha lag càng dài.

Việc tìm hiểu độ dài của pha lag là cần thiết trong việc phán đoán đặc tính của vi khuẩn và tính chất của môi trường. Để thuận tiện cho việc tính toán người ta chuyển các phương trình này thành các phương trình đường thẳng bằng cách sử dụng logarit:

$\text{ln}N=\text{Ct}\text{ln}2+\text{ln}{N}_o$ =

$=\mathrm{\mu t}+\text{ln}{N}_o$

Và ${\text{log}}_{2}N=\mu {\text{log}}_{2}e+{\text{log}}_2{N}_o$ =

$=\text{Ct}+{\text{log}}_2{N}_o$

Pha lag được coi như là khoảng cách thời gian giữa đường thẳng thực nghiệm (hoặc thực tế) và đường thẳng lý tưởng song song với nó khi mà vi khuẩn, giả dụ không phải trải qua pha lag. Gọi thời gian của pha lag là TL, ta có :

$\text{TL}=t_r-t_i$ =

$=t_1-t_o$ (1.11)

Phương trình của đường thẳng lý tưởng là:

$\text{log}{N}_i={\text{Ct}}_i+\text{log}{N}_0$

Vì: $\text{log}{N}_i=\text{log}{N}_r$

Có thể viết:

$\text{log}{N}_r={\text{Ct}}_i+\text{log}{N}_o$

$\text{log}{N}_r-\text{log}{N}_o={\text{Ct}}_i$

$t_i=\frac{\text{log}{N}_r-\text{log}{N}_o}{C}$

Thay giá trị của ti vào phương trình (11), ta có :

$\text{TL}=t_r-\frac{\text{log}{N}_r-\text{log}{N}_o}{C}$

Như vậy trong vùng sinh tưởng logarit ,chỉ cần chọn một giá trị tr thích hợp và nếu biết được giá trị Nr tương ứng cùng với hằng số tốc độ phân chia C, ta có thể tính được độ dài của pha lag TL .

Tuy nhiên thời gian vật lý (h) không phải là giá trị đo thích hợp của pha lag. Vì vậy người ta thường đo pha lag bằng đơn vị thời gian sinh học như thời gian tăng gấp đôi, thời gian thế hệ, hằng số tốc độ sinh trưởng. Biết thời gian thế hệ (g) ta có thể xác định độ dài thời gian của pha lag (TL) gấp mấy lần thời gian thế hệ. Đại lượng này gọi là lag sinh trưởng.

Có rất nhiều yếu tố ảnh hưởng đến pha lag, nhưng ba yếu tố đáng chú ý nhất gồm: tuổi cấy giống, lượng cấy giống (trong công nghiệp lên men, tỷ lệ cấy giống thường ở mức 1/10) và thành phần môi trường.

Pha log

Trong pha này vi khuẩn sinh trưởng và phát triển theo luỹ thừa, nghĩa là sinh khối và số lượng tế bào tăng theo phương trình: N = No.2ct hay X = Xo.Ct. Trong pha này kích thước của tế bào, thành phần hoá học, hoạt tính sinh lý... không thay đổi theo thời gian.

Nếu lấy trục tung là logarit của số tế bào thì đường biểu diễn sinh trưởng theo luỹ thừa của vi khuẩn sẽ là đường thẳng. Vì pha sinh trưởng theo luỹ thừa của vi khuẩn được biểu diễn bằng sự phụ thuộc theo đường thẳng giữa thời gian và logarit của số tế bào nên pha này được gọi là pha logarit. Thường dùng logarit cơ số 2 là thích hợp hơn cả vì sự thay đổi một đơn vị của log2 trên trục tung chính là sự tăng đôi số lượng vi khuẩn và thời gian cần để tăng một đơn vị của log2 lại là thời gian thế hệ.

Thời gian thế hệ (hoặc thời gian tăng đôi) g, hằng số tốc độ phân chia C và hằng số tốc độ sinh trưởng  là ba thông số quan trọng của pha log. Các hằng số C và  có thể tính được từ phương trình: