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乳酸菌在培养过程中营养物质逐渐被消耗，代谢产物的积累形成反馈抑制作用等导致微生物生长停止。高密度培养可减少发酵剂的用量、缩短生产周期并降低生产成本，是乳酸菌发酵剂或微生态制剂商业化生产的必要条件。以此探讨乳酸菌生长过程中营养成分的限制因素，揭示菌体细胞分裂机制对实现乳酸菌的高密度培养有重要的意义。本研究以实验室分离的S. thermophilus sp1.1为对象，对其化学合成培养基进行优化，通过单因素实验研究对影响菌体密度的41种因素，其中有19种成分对菌体密度有较大影响。运用Plackett-Burman筛选出对菌体密度影响最大的5个因素：异亮氨酸、亮氨酸、半胱氨酸、硫酸镁与磷酸二氢钾。用最陡爬坡实验得出最佳添加量为异亮氨酸0.20g/L、亮氨酸1.12g/L、半胱氨酸0.34g/L、硫酸镁0.92g/L和磷酸二氢钾2.20g/L，菌体密度提高2.7%。以最佳添加量为中心点进行响应面实验，表明异亮氨酸、硫酸镁、半胱氨酸和硫酸镁之间有显著交互作用。最终确定5种重要成分的最优浓度：异亮氨酸0.22g/L、亮氨酸1.16g/L、半胱氨酸0.36g/L、硫酸镁0.48g/L和磷酸二氢钾2.25g/L，此时菌体密度提高1.2%。采用单一因素扣除实验对41种成分进行考察，结果显示葡萄糖、组氨酸、甲硫氨酸、泛酸钙、烟酸、核黄素、磷酸二氢钾和硫酸镁为S. thermophilus sp1.1生长必需营养物质。采用多因素扣除实验探究成分间的相互作用后发现谷氨酸和谷氨酰胺同时扣除后菌体无法生长。在优化组分条件下，丝氨酸、色氨酸和酪氨酸对S. thermophilus sp1.1生长有显著的抑制作用，将41种组分精简为38种（扣除丝氨酸、色氨酸和酪氨酸），菌体密度提高提高15.1%。探究在延滞期末期与对数期末期变温、变pH培养对于菌体密度及发酵活力的影响，发现温度和pH的变化对发酵活力的影响比对菌体密度更大。最佳的温度分段培养策略为：初始培养温度39℃，延滞期末期变温至36℃，培养至对数末期变为39℃。最佳的pH分段培养策略：初始培养pH为6.0，延滞期末期pH变为5.5，保持至稳定期。分段式培养策略使菌体密度增加8.7%，发酵活力提高23.9%。探究青霉素结合蛋白（PBP）与菌体生长增殖的关系，发现荧光青霉素可以特异性的标记S. thermophilus sp1.1中的青霉素结合蛋白，并通过荧光成像鉴定得到12种青霉素结合蛋白，分别命名为PBP1至PBP12，分子量分别为139kD、118kD、98kD、90kD、79kD、73kD、67kD、62kD、58kD、56kD、52kD和41kD。不同生长时期，青霉素结合蛋白含量发生变化。对数生长期菌体快速分裂，PBP1和PBP2的生物合成并没有显著增加（P>0.05），表明其不参与菌体的裂殖过程。进入稳定期后菌体合成量增大，可能因为其与菌体细胞伸长有关。PBP3和PBP4在对数期及稳定期含量显著增加（P<0.05），对菌体的增殖和细胞伸长均有较大作用。菌体快速增殖时PBP6合成量增多，到达稳定期含量基本保持不变，其主要参与菌体分裂，也参与菌体伸长。PBP5、PBP7、PBP8、PBP9、PBP10、PBP11和PBP12变化趋势大体相同，对数期含量显著升高（P<0.05），稳定期显著降低。表明其功能主要与菌体分裂过程过程有关，不参与菌体的伸长。