微生物的营养

1、微生物的营养微生物的营养 你认识到了吗你认识到了吗l了解、认识了各种微生物的形态和繁殖特点，就为进一步认识、研究并利用微生物打下了基础。l要研究、利用微生物的有益特性以及防止、控制微生物的有害影响，就必须首先能够培养它，才能进一步研究其生理生化、生长代谢以及遗传变异等特征，使之尽量在人类的掌控之内。因此，学习微生物的营养和培养基知识，是实现认识、利用和研究微生物的必要基础。？。？。营养是生命活动的起点，是必需的物质基础。营养是生命活动的起点，是必需的物质基础。微生物的营养过程为其生命活动提供了物质、能量、代谢调节物和必要的生理环境的保障。l营养(nutrition)：生物体从外部环境中摄取摄取

2、生命活动必需的物质物质和能量能量，以满足正常生长、繁殖和各种生理活动之所需。 广义地说，营养是微生物获得和利用营养物的过程，是微生物维持和延续其生命形式的一种基本生理过程。l营养物(nutrient)：具有营养功能的物质和能量（指光能对微生物来说）第一节微生物的营养五要素第一节微生物的营养五要素1 微生物菌体的化学组成微生物菌体的化学组成元素水平元素水平主要元素：碳、氢、氧、氮、磷、硫碳、氢、氧、氮、磷、硫、钾、镁、钙等、钾、镁、钙等微量元素：锌、锰、氯、钼、硒、钴、铜等锌、锰、氯、钼、硒、钴、铜等 占细胞干重的占细胞干重的97%97%不同的微生物中元素含量有较大的差异不同的微生物中元素含量有

3、较大的差异 p792 微生物的营养要素微生物的营养要素营养五要素营养五要素：碳源、氮源、生长因子、无机盐和水碳源、氮源、生长因子、无机盐和水按照营养物质在菌体中的生理作用的不同，可以将按照营养物质在菌体中的生理作用的不同，可以将它们分成六大类。它们分成六大类。无论从元素水平还是营养要素水平，微生物的营养要求无论从元素水平还是营养要素水平，微生物的营养要求与摄食型的动物（含人类）和光合自养型的植物都十分与摄食型的动物（含人类）和光合自养型的植物都十分接近。接近。生物之间存在生物之间存在“营养上的统一性营养上的统一性”2.1 碳源碳源在微生物生长繁殖过程中，能为其提供在微生物生长繁殖过程中，能为其

4、提供碳素营养来碳素营养来源源的物质称碳源。即，是的物质称碳源。即，是用来构建菌体物质中或代用来构建菌体物质中或代谢产物中的碳素骨架的营养物质。谢产物中的碳素骨架的营养物质。碳源谱碳源谱有机碳c.h.o无机碳c.o,c.o.x异养微生物自养微生物微生物利用的碳源物质主要有糖类、有机酸、醇类、微生物利用的碳源物质主要有糖类、有机酸、醇类、脂类、烃类、和蛋白质、氨基酸、核酸以及脂类、烃类、和蛋白质、氨基酸、核酸以及co2、碳酸盐等等。碳源利用还具有选择性。碳酸盐等等。碳源利用还具有选择性。 从微生物的整体来看，从微生物的整体来看，可利用的碳源物质的范围称可利用的碳源物质的范围称碳源谱碳源谱。可以无机

5、碳源提供主要碳素营养的可以无机碳源提供主要碳素营养的自养微生物自养微生物（较少）（较少）自然界中，利用有机碳源的微生物种类占绝大多数。自然界中，利用有机碳源的微生物种类占绝大多数。其中必须以有机碳源提供碳素营养的其中必须以有机碳源提供碳素营养的异养微生物异养微生物（绝大多数）；（绝大多数）；从整体上看，微生物是自然界中碳源谱最广的生命从整体上看，微生物是自然界中碳源谱最广的生命形式。形式。从某种角度来说，世界上存在的所有有机物，几乎从某种角度来说，世界上存在的所有有机物，几乎没有微生物不能利用的！没有微生物不能利用的！微生物的生物多样性微生物的生物多样性l对大多数异养菌来说，其最适碳源是“c.

6、h.o”型碳源，利用碳源能力有差别，其中： 糖类最广泛、最经济 酸醇脂类次要糖类中：单糖双糖、多糖己糖戊糖葡萄糖、果糖半乳糖、甘露糖等淀粉纤维素、几丁质等一般不把含蛋白质、氨基酸的牛肉膏、蛋白胨等原料降格一般不把含蛋白质、氨基酸的牛肉膏、蛋白胨等原料降格做碳源使用。做碳源使用。目前在微生物发酵工业中所利用的碳源物质主要有目前在微生物发酵工业中所利用的碳源物质主要有单糖、蔗糖、淀粉、糖蜜、麸皮、米糠单糖、蔗糖、淀粉、糖蜜、麸皮、米糠.注意：注意：l“碳源谱广泛”是针对整个微生物界来说的，对某一具体微生物来说，差异很大。l对一切异养菌来说，其碳源可同时兼作能源能源，因此碳源是它们的双功能营养物双功

7、能营养物。l对天然来源的碳源营养物（如糖蜜、淀粉质原料）来说，除主要提供碳源营养外，其中还含有氨基酸、无机盐等多种营养成分。在微生物生长繁殖过程中，能为其提供在微生物生长繁殖过程中，能为其提供氮素营养来源氮素营养来源的物质称氮源。即，是用来满足菌体物质中或代谢产的物质称氮源。即，是用来满足菌体物质中或代谢产物中的氮素需要的营养物质。物中的氮素需要的营养物质。2.2 氮源氮源氮源谱氮源谱有机氮n.c.h.o无机氮n.h,n.onh3铵盐（nh4+）硝酸盐n2蛋白质核酸氨基酸尿素一般而言，能利用有机氮的也可以利用无机氮一般而言，能利用有机氮的也可以利用无机氮但是，能利用无机氮的不一定能利用有机氮。

8、但是，能利用无机氮的不一定能利用有机氮。l微生物对氮源的利用具有选择性l微生物利用铵盐和硝酸盐的能力较强!2.3 生长因子生长因子微生物生长所必需的、但其自身不能合成或合成量不微生物生长所必需的、但其自身不能合成或合成量不足以满足机体生长需要的、需要量很小的足以满足机体生长需要的、需要量很小的有机化合物有机化合物. 微微 生生 物物 生长因子生长因子 需要量（需要量（ /ml）iii型肺炎链球菌（型肺炎链球菌（streptococcus pneumoniae）胆碱胆碱 6 ug 金黄色葡萄球菌（金黄色葡萄球菌（staphylococcus aureus）硫胺素硫胺素 0.5ng白喉棒杆菌（白喉

9、棒杆菌（cornebacterium diphtherriae）b-丙氨酸丙氨酸 1.5ug破伤风梭状芽孢杆菌（破伤风梭状芽孢杆菌（clostridium tetani）尿嘧啶尿嘧啶 0-4ug肠膜状串珠菌（肠膜状串珠菌（leuconostoc mesenteroides）吡哆醛吡哆醛 0.025ugl广义的生长因子维生素、生物碱、卟 啉、甾醇、短链的分支或直链脂肪酸、氨基酸等l狭义的生长因子仅指维生素生长因子自养型微生物生长因子自养型微生物：多数真菌、放线菌和不少细菌生长因子异养型微生物生长因子异养型微生物：乳酸菌、营养缺陷型突变株及 致病菌等生长因子过量合成的微生物生长因子过量合成的微生物

10、：可用其生产有关的生长因子（如维生素），如阿舒假囊酵母生产b2，谢氏丙杆菌、有些链霉菌生产b12等。l配制培养基时，常使用生长因子丰富的天然物天然物质制备物质制备物作为补充生长因子的培养基成分。如：酵母膏、玉米浆、麦芽汁、肝浸液等。2.4 无机盐无机盐参与微生物中氨基酸和酶的组成；参与微生物中氨基酸和酶的组成；调节微生物的原生质胶体状态，维持细胞调节微生物的原生质胶体状态，维持细胞的渗透与平衡的渗透与平衡酶的激活剂酶的激活剂除除c、h、o外的元素，有时又称无机盐，其基本作用：外的元素，有时又称无机盐，其基本作用：配制培养基时，大量元素一般首选k2hpo4、mgso4等，可同时提供4种大量元素。

11、常用天然水、自来水来配制培养基以提供各种微量元素.微量元素微量元素(参与酶的组成或使酶活化参与酶的组成或使酶活化)指那些在微生物生长过程中起重要作用，而机体对这些元素的指那些在微生物生长过程中起重要作用，而机体对这些元素的需要量极其微小的元素，需要量通常在需要量极其微小的元素，需要量通常在10-6-10-8mol/l，如：，如：锌、锰、钠、氯、钼、硒、钴、铜、钨、镍、硼等。锌、锰、钠、氯、钼、硒、钴、铜、钨、镍、硼等。 根据微生物对矿质元素需要量的大小，可分为：根据微生物对矿质元素需要量的大小，可分为：大量元素：大量元素：na、k、mg、ca、s、p等。等。2.5 水水生理功能主要有：生理功能

12、主要有：起到溶剂与运输介质的作用；起到溶剂与运输介质的作用；参与细胞内一系列化学反应；参与细胞内一系列化学反应；维持蛋白质、核酸等生物大分子稳定的天然构象；维持蛋白质、核酸等生物大分子稳定的天然构象；通过水合作用与脱水作用控制由多亚基组成的结构通过水合作用与脱水作用控制由多亚基组成的结构.高比热、高汽化热等，以保证微生物的生命活动；高比热、高汽化热等，以保证微生物的生命活动；微生物细胞含水量很高，细菌、酵母和霉菌菌体分别微生物细胞含水量很高，细菌、酵母和霉菌菌体分别是是80%、75%和和85%，而霉菌孢子含水，而霉菌孢子含水39%，细菌芽，细菌芽孢含水很低，约为孢含水很低，约为30%左右。左右

13、。水活度值水活度值l在一定的温度与压力下，溶液的蒸气压力与同样条件下纯水蒸汽压力之比。l0.6-0.99l不同菌的条件不一。第二节微生物的营养类型第二节微生物的营养类型异养型生物异养型生物自养型生物自养型生物生长所需要的营养物质生长所需要的营养物质生长过程中能量的来源生长过程中能量的来源光能营养型光能营养型化能营养型化能营养型根据微生物生长所需要的根据微生物生长所需要的主要营养要素即碳源主要营养要素即碳源和能源和能源的不同，可以将微生物划分为不同的营的不同，可以将微生物划分为不同的营养类型：养类型：根据碳源、能源及电子供体性质的不同根据碳源、能源及电子供体性质的不同，可将微生物分为：可将微生物

14、分为：光能光能无机无机自养型自养型(photolithoautotrophy)光能光能有机有机异养型异养型(photoorganoheterotrophy)化能化能无机无机自养型自养型(chemolithoautotrophy)化能化能有机有机异养型异养型(chemoorganoheterotrophy)1 1光能无机自养型（光能自养型）光能无机自养型（光能自养型）能以能以co2为唯一或主要碳源；为唯一或主要碳源；进行光合作用获取生长所需要的能量；进行光合作用获取生长所需要的能量；以无机物如以无机物如h2、h2s、s等作为供氢体或电子供体，等作为供氢体或电子供体，使使co2还原为构成细胞物质的

15、有机物；还原为构成细胞物质的有机物；例如，藻类及蓝细菌等和植物一样，以水为电子供体（供氢体），例如，藻类及蓝细菌等和植物一样，以水为电子供体（供氢体），进行产氧型的光合作用，合成细胞物质。而红硫细菌，以进行产氧型的光合作用，合成细胞物质。而红硫细菌，以h2s为为电子供体，产生细胞物质，并伴随硫元素的产生。电子供体，产生细胞物质，并伴随硫元素的产生。co2+ + 2h2s光能光能光合色素光合色素 ch2o + 2s+ + 2s+ h2o2 2光能有机异养型（光能异养型）光能有机异养型（光能异养型）不能以不能以co2为主要或唯一的碳源；为主要或唯一的碳源；以有机物作为供氢体，利用光能将以有机物作为

16、供氢体，利用光能将co2还原为细胞物质；还原为细胞物质；在生长时大多数需要外源的生长因子；在生长时大多数需要外源的生长因子；例如，红螺菌属中的一些细菌能利用异丙醇作为供氢体，将例如，红螺菌属中的一些细菌能利用异丙醇作为供氢体，将co2还原成细胞物质，同时积累丙酮。还原成细胞物质，同时积累丙酮。choh +choh + co2h h3 3c ch h3 3c c2光能光能 光合色素光合色素2 ch2 ch3 3c0chc0ch3 3 + + ch2o + + h2o3 3化能无机自养型（化能自养型）化能无机自养型（化能自养型）生长所需要的能量来自无机物氧化过程中放出的化学能；生长所需要的能量来自

17、无机物氧化过程中放出的化学能；以以co2或碳酸盐作为唯一或主要碳源进行生长时，利用或碳酸盐作为唯一或主要碳源进行生长时，利用h2、h2s、fe2+、nh3或或nono2 2- -等作为电子供体使等作为电子供体使co2还原还原成细胞物质。成细胞物质。化能无机自养型只存在于微生物中，可在完全无机及无化能无机自养型只存在于微生物中，可在完全无机及无光的环境中生长。它们广泛分布于土壤及水环境中光的环境中生长。它们广泛分布于土壤及水环境中, ,参参与地球物质循环；与地球物质循环；4 4化能有机异养型（化能异养型）化能有机异养型（化能异养型）生长所需要的能量均来自有机物氧化过程中放出的化学能；生长所需要的

18、能量均来自有机物氧化过程中放出的化学能；生长所需要的碳源主要是一些有机化合物，如淀粉、生长所需要的碳源主要是一些有机化合物，如淀粉、糖类、纤维素、有机酸等。糖类、纤维素、有机酸等。有机物通常既是碳源也是能源；有机物通常既是碳源也是能源； 大多数细菌、真菌、原生动物都是化能有机异养型大多数细菌、真菌、原生动物都是化能有机异养型微生物；微生物； 所有致病微生物均为化能有机异养型微生物；所有致病微生物均为化能有机异养型微生物；不同营养类型之间的界限并非是绝对的不同营养类型之间的界限并非是绝对的异养型微生物并非绝对不能利用异养型微生物并非绝对不能利用co2；自养型微生物也并非不能利用有机物进行生长；自

19、养型微生物也并非不能利用有机物进行生长；有些微生物在不同生长条件下生长时有些微生物在不同生长条件下生长时,其营养类型也会发生改变其营养类型也会发生改变:例如紫色非硫细菌例如紫色非硫细菌(purple nonsulphur bacteria)：没有有机物时，同化没有有机物时，同化co2， 为为自养型微生物；自养型微生物；有机物存在时，利用有机物进行生长，为有机物存在时，利用有机物进行生长，为异养型微生物异养型微生物；光照和厌氧条件下，利用光能生长，为光照和厌氧条件下，利用光能生长，为光能营养型微生物；光能营养型微生物；黑暗与有氧条件下，依靠有机物氧化产生的化学能生长，为黑暗与有氧条件下，依靠有机

20、物氧化产生的化学能生长，为化能化能营养型微生物营养型微生物微生物营养类型的可变性无疑有利于提高其对环境变化的适应能力微生物营养类型的可变性无疑有利于提高其对环境变化的适应能力培养基培养基: : 应科研或生产的需要，由人工配制的、适合应科研或生产的需要，由人工配制的、适合于不同微生物于不同微生物生长繁殖或积累代谢产物用生长繁殖或积累代谢产物用的营养基质的营养基质（混合养料）。（混合养料）。培养基几乎是一切对微生物进行研究和利用工作的基础培养基几乎是一切对微生物进行研究和利用工作的基础任何培养基都应该具备微生物所需要六大营养要素（任何培养基都应该具备微生物所需要六大营养要素（碳碳源、氮源、无机盐、

21、能源、生长因子、水源、氮源、无机盐、能源、生长因子、水）且比例适当）且比例适当.任何培养基一旦配成，必须任何培养基一旦配成，必须立即立即进行灭菌处理进行灭菌处理: :常用高压蒸汽灭菌：常用高压蒸汽灭菌： 1.05kg/cm2, 121.3, 15-20min； 0.56kg/cm2, 112.6, 15-30min;绝大多数微生物都可以在人工培养基上生长，除少绝大多数微生物都可以在人工培养基上生长，除少数严格寄生或共生的微生物外。数严格寄生或共生的微生物外。另外，有一种观点，认为自然界中还存在着一类不另外，有一种观点，认为自然界中还存在着一类不可培养的微生物。目前这类微生物作为一种资源已可培养

22、的微生物。目前这类微生物作为一种资源已受到广泛关注。受到广泛关注。微生物培养基的用途：微生物培养基的用途：促进微生物生长繁殖；积累代谢产物；促进微生物生长繁殖；积累代谢产物；分离微生物菌种；鉴定微生物种类；分离微生物菌种；鉴定微生物种类；微生物细胞计数；菌种保藏；微生物细胞计数；菌种保藏；制备微生物制品制备微生物制品1 培养基的配制原则培养基组分应适合微生物的营养特点（目的明确）培养基组分应适合微生物的营养特点（目的明确）营养物的浓度与比例应恰当（营养协调）营养物的浓度与比例应恰当（营养协调）物理化学条件适宜（条件适宜）物理化学条件适宜（条件适宜）根据培养目的来选择不同来源的原料（经济节约）根

23、据培养目的来选择不同来源的原料（经济节约）1.1 培养基组分应适合微生物营养特点（目的明确） 即根据不同微生物的营养需要配制不同的培养基。即根据不同微生物的营养需要配制不同的培养基。 不同不同营养类型营养类型的微生物，其对营养物的需求差异很大。如的微生物，其对营养物的需求差异很大。如自养型自养型微生物的培养基完全可以（或应该）由简单的无机物质组微生物的培养基完全可以（或应该）由简单的无机物质组成。成。异养型异养型微生物的培养基至少需要含有一种有机物质，但有机物的微生物的培养基至少需要含有一种有机物质，但有机物的种类需适应所培养菌的特点。种类需适应所培养菌的特点。 按微生物的主要按微生物的主要类

24、群类群来说，它们所需要的培养基成分也不同来说，它们所需要的培养基成分也不同: 细菌：牛肉膏蛋白胨培养基、细菌：牛肉膏蛋白胨培养基、lb (luria-bertani)培养基培养基 放线菌：高氏一号培养基放线菌：高氏一号培养基 真菌：查氏合成培养基、真菌：查氏合成培养基、pda (potato-dextrose-agar)培养基培养基 酵母菌：酵母菌： 麦芽汁培养基麦芽汁培养基当对当对“试验菌试验菌”营养需求特点不清楚的时候，可以采用营养需求特点不清楚的时候，可以采用生长谱法生长谱法进行测定。进行测定。 1.2 营养物的浓度与比例应恰当（营养协调）浓度过高浓度过高微生物的生长受到抑制；微生物的生

25、长受到抑制； 浓度过小浓度过小不能满足微生物生长的需要；不能满足微生物生长的需要；碳氮比（碳氮比（c/n）直接影响微生物生长与繁殖及代谢产物的形直接影响微生物生长与繁殖及代谢产物的形成与积累，故常作为考察培养基组成时的一个重要指标成与积累，故常作为考察培养基组成时的一个重要指标 碳源中所含碳原子的碳源中所含碳原子的mol数数 氮源中所含氮原子的氮源中所含氮原子的mol数数c/n比值比值=例：谷氨酸生产中例：谷氨酸生产中 c/n 4/1时，菌体大量繁殖，谷氨酸积累少；时，菌体大量繁殖，谷氨酸积累少；c/n3/1 时，菌体生长受抑制，而谷氨酸大量增加。时，菌体生长受抑制，而谷氨酸大量增加。注：注：

26、c/n比有时也指培养基中比有时也指培养基中还原糖与粗蛋白还原糖与粗蛋白两种成分含量之两种成分含量之比）比） 1.3 物理化学条件适宜（条件适宜）1.3.1 ph: 各类微生物的最适生长各类微生物的最适生长ph值各不相同值各不相同： 细细 菌：菌：7.08.0 放线菌：放线菌：7.58.5 酵母菌：酵母菌：3.86.0 霉霉 菌：菌：4.05.8 在微生物的生长和代谢过程中，由于营养物质的利用在微生物的生长和代谢过程中，由于营养物质的利用和代谢产物的形成与积累，培养基的初始和代谢产物的形成与积累，培养基的初始ph值会发生改值会发生改变，为了维持培养基变，为了维持培养基ph值的相对恒定，通常采用下

27、列两值的相对恒定，通常采用下列两种方式：种方式：内源调节内源调节：在培养基里加一些缓冲剂或不溶性的碳酸盐；在培养基里加一些缓冲剂或不溶性的碳酸盐；调节培养基合适的碳氮比。调节培养基合适的碳氮比。外源调节外源调节：按实际需要不断向发酵液中按实际需要不断向发酵液中流加流加酸液或碱液酸液或碱液 磷酸缓冲液：磷酸缓冲液：ph值从值从6.07.6之间之间k2hpo4+hcl kh2po4+kclkh2po4+koh k2hpo4+h2o加入加入caco3：co32 hco3 h2co3 co2+h2o+h+h+h+h培养基中所含氨基酸、肽、蛋白质等物质也可起到培养基中所含氨基酸、肽、蛋白质等物质也可起到

28、 一定的缓冲作用。一定的缓冲作用。1.3.2 渗透压和水活度（渗透压和水活度（aw）渗透压：由溶液中所含分子或离子的质点数决定的，由2种不同浓度的溶液产生的。溶液的质点数越多，产生的渗透压就越大。 等渗溶液适宜微生物生长 高渗溶液细胞发生质壁分离 低渗溶液细胞吸水膨胀，直至破裂大多数微生物适合在等渗的环境下生长。大多数微生物适合在等渗的环境下生长。而有的细菌如而有的细菌如staphylococcus aureus则能在则能在3mol/l nacl的高渗溶液中生长。的高渗溶液中生长。能在高盐环境（能在高盐环境（2.86.2g/l nacl）生长的微生物常）生长的微生物常被称为被称为嗜盐微生物（嗜

29、盐微生物（halophiles）。水活度水活度在在人为或人为或天然环境中，微生物可实际利用的自由水或游离水天然环境中，微生物可实际利用的自由水或游离水的含量的含量. . 一般用：在一定的温度和压力条件下一般用：在一定的温度和压力条件下, ,溶液的蒸汽压力与同样条溶液的蒸汽压力与同样条件下纯水蒸汽压力之比表示，即：件下纯水蒸汽压力之比表示，即： aw=pw/p=pw/po ow w式中式中pwpw代表溶液蒸汽压力代表溶液蒸汽压力, p, p0 0w w代表纯水蒸汽压力。代表纯水蒸汽压力。纯水纯水aw为为1.001.00。 溶液中溶质越多溶液中溶质越多, , aw越小越小。微生物一般在微生物一般在

30、aw为为0.600.600.990.99的条件下生长的条件下生长a aw w过低时过低时, ,微生物生长的迟缓期延长微生物生长的迟缓期延长, ,比生长速率和总生长量减少比生长速率和总生长量减少微生物不同，其生长的最适微生物不同，其生长的最适a aw w不同。不同。aw：水水分分活活度度（water activity）各各种种微微生生物物生生长长的的水水分分活活度度：0.60.99之之间间aw=pp0细细菌菌酵酵母母菌菌霉霉菌菌微微生生物物生生长长的的最最低低aw一一般般：0.900.98嗜嗜盐盐菌菌：0.75（约约5.5mol/lnacl）一一般般 ：0.870.91高高渗渗酵酵母母：0.61

31、0.65（0.1v以上的环境中均能生长以上的环境中均能生长)厌氧微生物：只能在厌氧微生物：只能在+0.1v以下生长以下生长兼性厌氧微生物：兼性厌氧微生物：+0.1v以上呼吸、以上呼吸、+0.1v以下发酵以下发酵培养基是多培养基是多氧化还原偶氧化还原偶的复杂电化学系统，测出的的复杂电化学系统，测出的eh值仅代值仅代表其综合结果。表其综合结果。对微生物影响最大的是：分子氧和分子氢的浓度对微生物影响最大的是：分子氧和分子氢的浓度培养基中常用的还原剂：巯基乙酸、抗坏血酸、硫化氢、半培养基中常用的还原剂：巯基乙酸、抗坏血酸、硫化氢、半胱氨酸、谷胱甘肽、二硫苏糖醇等。胱氨酸、谷胱甘肽、二硫苏糖醇等。1.4

32、 根据培养基的应用目的选择原料及其来源（经济节约）该培养基的应用目的，即：该培养基的应用目的，即： 是培养菌体还是积累代谢产物？是培养菌体还是积累代谢产物？ 是实验室种子培养还是大规模发酵？是实验室种子培养还是大规模发酵？ 代谢产物是初级代谢产物还是次级代谢产物？代谢产物是初级代谢产物还是次级代谢产物？ 用于用于培养菌体、种子培养菌体、种子的培养基营养应丰富，氮源含量宜高的培养基营养应丰富，氮源含量宜高（碳氮比低）；（碳氮比低）；用于大量生产用于大量生产代谢产物代谢产物的培养基其氮源一般应比种子培养基的培养基其氮源一般应比种子培养基稍低，（但若发酵产物是含氮化合物时，有时还应提高培养基稍低，（

33、但若发酵产物是含氮化合物时，有时还应提高培养基的氮源含量）；若代谢产物是的氮源含量）；若代谢产物是次级代谢产物次级代谢产物时要考虑是否加入时要考虑是否加入特殊元素或特定的代谢产物；特殊元素或特定的代谢产物；当所设计的是当所设计的是大规模发酵大规模发酵用的培养基时，应重视培养基中各用的培养基时，应重视培养基中各成份的来源和价格，应选择来源广泛、价格低廉成份的来源和价格，应选择来源广泛、价格低廉 的原料，提倡的原料，提倡以粗代精，以废代好。以粗代精，以废代好。经济节约原则经济节约原则以粗代精以粗代精以野代家以野代家以废代好以废代好以国代进以国代进以简代繁以简代繁以氮代朊以氮代朊以烃代粮以烃代粮以纤

34、代糖以纤代糖2.1 生态模拟生态模拟 调查所培养菌的生态条件，查看其调查所培养菌的生态条件，查看其“嗜好嗜好”，对对“症症”下料下料初级天然培养基初级天然培养基.2.2 查阅文献查阅文献 查阅、分析文献，调查前人的工作资料，查阅、分析文献，调查前人的工作资料，借鉴人家的经验，以便从中得到启发设计有自己借鉴人家的经验，以便从中得到启发设计有自己特色的培养基配方特色的培养基配方.2.3 精心设计精心设计 借助借助优选法优选法或或正交试验设计法正交试验设计法等方法等方法. 2 设计培养基的方法 2.4 试验比较试验比较 *不同培养基配方的选择比较不同培养基配方的选择比较 *单种成分来源和数量的比较单

35、种成分来源和数量的比较 *几种成分浓度比例调配的比较几种成分浓度比例调配的比较 *小型试验放大到大型生产条件的比较小型试验放大到大型生产条件的比较 *ph和温度试验和温度试验附附1：培养基配制时应注意的几个问题：培养基配制时应注意的几个问题：1、沉淀、沉淀2、琼脂胶体强度的破坏、琼脂胶体强度的破坏3、褐色物质的形成、褐色物质的形成4、ph发生变化发生变化高压蒸气灭菌高压蒸气灭菌 一般培养基一般培养基: 1.05 kg/cm2, 121.3, 15-20 min 含糖培养基含糖培养基: 0.56 kg/cm2, 112.6 , 20-30 min 过滤灭菌过滤灭菌分别灭菌分别灭菌间歇灭菌的应用间

36、歇灭菌的应用附2：培养基的灭菌附图：过滤灭菌附图：过滤灭菌附3：器皿的灭菌及无菌室的消毒器皿的灭菌：器皿的灭菌： 干热空气：干热空气： 160， 2 小时小时无菌室的消毒：无菌室的消毒： 紫外线紫外线 化学药物熏蒸（苯酚；高锰酸钾化学药物熏蒸（苯酚；高锰酸钾+甲醛）甲醛）3 培养基的种类及其应用l按所培养微生物的类群分类l按培养目的来分类l按培养基的组成成分分类l按培养基的物理状态分类l按培养基的功能（或用途）分类培养基的种类培养基的种类3.1 根据微生物的类群来分根据微生物的类群来分细菌培养基细菌培养基 放线菌培养基放线菌培养基 酵母菌培养基酵母菌培养基 霉菌霉菌培养基等培养基等。3.2 根

37、据培养目的来分根据培养目的来分 种子培养基种子培养基(seed culture medium)是为保证是为保证发酵生产获得大量优质种子而设计的培养基。发酵生产获得大量优质种子而设计的培养基。特点是营养较丰富，氮源比例较高。有时为使菌种能迅特点是营养较丰富，氮源比例较高。有时为使菌种能迅速适应后面的发酵条件，还有意识地加入发酵培养基的速适应后面的发酵条件，还有意识地加入发酵培养基的基质。基质。 发酵培养基发酵培养基(fermentation medium)用于生产用于生产预定发酵产物，一般以碳为主要元素，碳源含量往往高预定发酵产物，一般以碳为主要元素，碳源含量往往高于种子培养基。大规模生产时，原

38、料应价廉易得，还应于种子培养基。大规模生产时，原料应价廉易得，还应有利于下游的分离提取有利于下游的分离提取。-1细菌培养基细菌培养基营养肉汤（营养肉汤（nutrient broth)： 牛肉膏牛肉膏 3g； 水水 1000ml； 蛋白胨蛋白胨 5g ； nacl 5g ; ph 7.27.4放线菌培养基放线菌培养基高氏高氏1号（淀粉硝酸盐培养基）：号（淀粉硝酸盐培养基）： 可溶性淀粉可溶性淀粉 20g； kno3 1g; k2hpo4 1g mgso4 0.5g nacl 1g; feso47h2o 0.5g 水水 1000ml; ph 7.27.4霉菌培养基霉菌培养基查氏（查氏（zapek)

39、培养基（蔗糖硝酸盐培养基）：培养基（蔗糖硝酸盐培养基）： 蔗糖蔗糖 30g; nano3 3g; mgso4.h2o 0.5g; kcl 0.5g; k2hpo4 1g; feso4 0.5g 水水 1000ml; ph 6.7酵母菌酵母菌麦芽汁培养基麦芽汁培养基干麦芽粉加干麦芽粉加4 4倍水，在倍水，在50-6050-60糖化糖化3-43-4小时，用碘液试验检查至小时，用碘液试验检查至糖化完全为止，调整糖液浓度为糖化完全为止，调整糖液浓度为1010。巴林，煮沸后，纱布过滤，巴林，煮沸后，纱布过滤，调调phph为为6.06.0。 如：味精生产如：味精生产一级种子一级种子（北京棒状杆菌（北京棒状

40、杆菌as1.299，用摇床培养），用摇床培养）培养基培养基配方：配方：葡萄糖葡萄糖 3% 玉米浆玉米浆 2.53.5%尿素尿素 0.30.5% k2hpo4 0.10.2% mgso4 0.05%二级种子二级种子（1200升发酵罐）升发酵罐）培养基培养基配方：配方：以以3-5%淀粉水解糖代替淀粉水解糖代替3%葡萄糖，其他成分葡萄糖，其他成分同一级种子。同一级种子。发酵培养基发酵培养基（50-100t50-100t发酵罐）：发酵罐）：基本同二级种子液。基本同二级种子液。3.3 根据对培养基成分的了解程度来分根据对培养基成分的了解程度来分3.3.1天然培养基天然培养基(complex medium

41、)：也称作：也称作chemically undefined medium。利用利用化学成分还不完全清楚或不恒定化学成分还不完全清楚或不恒定的天然物的天然物质（如肉汤、蛋白胨、质（如肉汤、蛋白胨、麦芽汁、酵母汁、豆芽麦芽汁、酵母汁、豆芽汁、玉米粉、牛奶、血清等）制成的培养基。汁、玉米粉、牛奶、血清等）制成的培养基。天然培养基比较经济，除实验室经常使用外，天然培养基比较经济，除实验室经常使用外，更适宜于在生产上用来大规模地培养微生物和更适宜于在生产上用来大规模地培养微生物和生产微生物产品。生产微生物产品。3.3.2 合成（组合）培养基合成（组合）培养基(synthetic medium)：也：也称

42、作称作chemically defined medium. 由化学成分完全了解的物质配制而成的培养基。由化学成分完全了解的物质配制而成的培养基。该类培养基的该类培养基的组成成分清楚组成成分清楚，重复性强，但微生物，重复性强，但微生物生长较慢，且价格较贵。生长较慢，且价格较贵。故一般适于在实验室范围内及有关微生物营养需要、故一般适于在实验室范围内及有关微生物营养需要、代谢、分类鉴定、生物测定以及菌种选育、遗传代谢、分类鉴定、生物测定以及菌种选育、遗传分析等方面的研究工作。分析等方面的研究工作。如高氏培养基、察氏培养基等都是合成培养基如高氏培养基、察氏培养基等都是合成培养基.3.3.3 半合成（组

43、合）培养基半合成（组合）培养基(semi-defined medium)：在合成培养基的基础上添加些天然成份，以更有效在合成培养基的基础上添加些天然成份，以更有效地满足微生物对营养物的需要地满足微生物对营养物的需要.如马铃薯如马铃薯-蔗糖培养基蔗糖培养基3.4 根据培养基的物理状态来分根据培养基的物理状态来分3.4.1 液体培养基液体培养基(liquid medium)：液体培养基不含任何凝固剂，菌体与培养基充液体培养基不含任何凝固剂，菌体与培养基充分接触，操作方便。分接触，操作方便。常用于大规模的工业化生产以及在实验室进行常用于大规模的工业化生产以及在实验室进行微生物生理代谢等基本理论的研究

44、工作。微生物生理代谢等基本理论的研究工作。可根据培养后的可根据培养后的判断微生物的生长情判断微生物的生长情况况.3.4.2 固体培养基固体培养基(solid medium)：天然固体营养基质制成的培养基（如培养霉菌的培养基），天然固体营养基质制成的培养基（如培养霉菌的培养基），或在或在液体培养基中加入一定量凝固剂（琼脂液体培养基中加入一定量凝固剂（琼脂1.51.52 2) )而而呈固体状态的培养基呈固体状态的培养基。为微生物的生长提供为微生物的生长提供营养表面营养表面。常用于微生物的分离、纯化、计数、生理测定、育种和菌种常用于微生物的分离、纯化、计数、生理测定、育种和菌种保藏等方面的研究。保藏

45、等方面的研究。可依使用目的不同而制成可依使用目的不同而制成斜面、平板斜面、平板等形式等形式. .3.4.3半固体培养基半固体培养基(semi-solid medium)：在液体培养基中加入在液体培养基中加入0.2-0.7的琼脂构成的培的琼脂构成的培养基。养基。常用来常用来观察细菌运动观察细菌运动的特征，以进行菌种鉴定的特征，以进行菌种鉴定. 以及测定噬菌体效价等等以及测定噬菌体效价等等 .1.不被微生物分解、利用、液化；不被微生物分解、利用、液化；2.不因消毒灭菌而被破坏；不因消毒灭菌而被破坏；3.在微生物的生长温度内保持固态；在微生物的生长温度内保持固态；4.凝固点的温度对微生物无害；凝固点

46、的温度对微生物无害；5.透明度好，粘着力强透明度好，粘着力强理想凝固剂应理想凝固剂应具备的条件具备的条件半固体培养物的生长情况：半固体培养物的生长情况：液体培养物生长情况液体培养物生长情况连续液体培养装置连续液体培养装置示意图示意图3.5 根据培养基用途来分根据培养基用途来分3.5.1 基础培养基基础培养基(minimum medium): 是含有一般微生物生长繁殖所需的基本营养成分的培是含有一般微生物生长繁殖所需的基本营养成分的培养基；养基； 基础培养基也可作为一些基础培养基也可作为一些特殊培养基的基础成分特殊培养基的基础成分（如（如制备糖发酵培养基时）制备糖发酵培养基时）.终终体体积积5

47、ml50 ml100 ml200 ml2% mg2so47h2o（100）50 l500 l1 ml2 ml25% 葡葡萄萄糖糖（50）100 l1 ml2 ml4 ml基基本本盐盐溶溶液液（4）1.25 ml12.5 ml25 ml50 ml水水3.6 ml36 ml72 ml144 ml氨氨基基酸酸(50 g/ml)*25 l250 l500 l1 ml氨氨基基酸酸(20 g/ml)10 l100 l200 l400 l3.5.2 加富（又称富集）培养基加富（又称富集）培养基(enriched medium)：在基本培养基中加入某些特殊的营养物质，如血、血在基本培养基中加入某些特殊的营养物

48、质，如血、血清、动植物组织液或其他营养物质（或生长因子）清、动植物组织液或其他营养物质（或生长因子）的一类营养丰富的培养基。的一类营养丰富的培养基。用来用来富集（使数量上占优势）富集（使数量上占优势）和分离某种特定和分离某种特定微生物。微生物。 或用以培养营养要求苛刻的微生物或用以培养营养要求苛刻的微生物 . .富集富集- -分离微生物：分离微生物：根据待分离微生物的特点设计培养基根据待分离微生物的特点设计培养基, ,用于从环境中富用于从环境中富集和分离某种微生物集和分离某种微生物目的微生物在这种培养基中较其他微生物生长速度快目的微生物在这种培养基中较其他微生物生长速度快, ,并逐渐富集而占优

49、势并逐渐富集而占优势, ,从而容易达到分离到该种微生物从而容易达到分离到该种微生物的目的的目的.).)3.5.3 选择性培养基选择性培养基(selective medium)：是根据某种或某一类群微生物的特殊营养需要（是根据某种或某一类群微生物的特殊营养需要（投其所投其所好好），或根据对某种化合物的敏感性情况（），或根据对某种化合物的敏感性情况（取其所抗取其所抗）而设计出来的一类培养基。而设计出来的一类培养基。具体说，是具体说，是加入相应的特殊营养物质或有抑菌性的化学加入相应的特殊营养物质或有抑菌性的化学物质物质, 以抑制不需要的微生物的生长以抑制不需要的微生物的生长,而促进所需微生而促进所需

50、微生物的生长。物的生长。 用于将某种或某类微生物从混杂的微生物群体中用于将某种或某类微生物从混杂的微生物群体中 分离出来分离出来.（续上表）（续上表）例：伊红美兰（eosin-methylene blue）乳糖培养基（简称emb培养基）用于食品卫生的微生物学检验，检验食品样品的“大肠菌群”的指标。3.5.4 鉴别性培养基鉴别性培养基(differential medium)：用于鉴别不同类型微生物的培养基。用于鉴别不同类型微生物的培养基。在普通培养基中加入能与某种代谢产物发生反在普通培养基中加入能与某种代谢产物发生反应的应的指示剂或化学药品指示剂或化学药品，从而产生某种明显，从而产生某种明显的

51、的特征性变化特征性变化，以区别不同的微生物以便于，以区别不同的微生物以便于根据目的选择性挑取或计数等。根据目的选择性挑取或计数等。大肠菌群的定义：大肠菌群的定义：指存在与大肠内的，分解乳糖产酸产气的指存在与大肠内的，分解乳糖产酸产气的g-短杆菌短杆菌,包括大肠杆菌和产气肠杆菌和一些中间类型的细菌。包括大肠杆菌和产气肠杆菌和一些中间类型的细菌。l 伊红和美蓝二种苯胺染料可抑制伊红和美蓝二种苯胺染料可抑制g+细菌和一细菌和一些难培养的些难培养的g-细菌的生长。在低酸度时细菌的生长。在低酸度时, 这二种这二种染料结合形成沉淀，起着产酸指示剂的作用染料结合形成沉淀，起着产酸指示剂的作用.试样中的多种肠

52、道菌会在试样中的多种肠道菌会在emb培养基上产生相培养基上产生相互容易区分的特征菌落互容易区分的特征菌落, 因而易于辨认。因而易于辨认。例如：大肠杆菌强烈分解乳糖而产生大量的混合例如：大肠杆菌强烈分解乳糖而产生大量的混合酸酸, 菌体呈酸性菌体呈酸性,菌落被染成深紫色，从菌落表菌落被染成深紫色，从菌落表面的反射光中还可看到绿色金属闪光。面的反射光中还可看到绿色金属闪光。选择性培养的结果选择性培养的结果鉴别性培养的结果鉴别性培养的结果营养物质进入细胞的方式营养物质进入细胞的方式营养物质能否进入细胞取决于三个方面的因素：营养物质能否进入细胞取决于三个方面的因素：营养物质本身的性质（相对分子量、质量、

53、溶解性、营养物质本身的性质（相对分子量、质量、溶解性、电负性等电负性等; ;微生物所处的环境（温度、微生物所处的环境（温度、phph等）；等）；微生物细胞的透过屏障（原生质膜、细胞壁、荚微生物细胞的透过屏障（原生质膜、细胞壁、荚膜等）。膜等）。除原生动物外，各种微生物都是通过除原生动物外，各种微生物都是通过细胞膜的渗透细胞膜的渗透和和选择性选择性吸收作用吸收作用而从外界吸收营养物质的。而从外界吸收营养物质的。根据物质运输过程的特点根据物质运输过程的特点，可将微生物营养物质的可将微生物营养物质的运输方式分为：运输方式分为： 单纯扩散单纯扩散 促进扩散促进扩散 主动运输主动运输 基团转移基团转移1 1单纯扩散（自由扩散、简单扩散）单纯扩散（自由扩散、简单扩散）原生质膜是一种半透性膜，营养物质通过原生质原生质膜是一种半透性膜，营养物质通过原生质膜上的小孔，通