第五章 微生物营养

1、第五章第五章 微生物的营养微生物的营养微生物的营养微生物的营养 那些能够满足机体生长、繁殖和完那些能够满足机体生长、繁殖和完成各种生理活动所需要的物质称为成各种生理活动所需要的物质称为营养营养物质。物质。 微生物从环境中吸收营养物质并加以微生物从环境中吸收营养物质并加以利用的过程即称为利用的过程即称为营养营养（nutritionnutrition）。本章主要内容本章主要内容n微生物的六大营养要素微生物的六大营养要素n微生物的营养类型微生物的营养类型n微生物吸收营养物质的方式微生物吸收营养物质的方式n培养基配制的原则培养基配制的原则n培养基的类型培养基的类型一、微生物细胞的化学组成一、微生物细胞

2、的化学组成第一节第一节 微生物的营养要求微生物的营养要求 微生物细胞化学组成成分析表明，与其他高微生物细胞化学组成成分析表明，与其他高等动植物细胞一样，细胞也是由等动植物细胞一样，细胞也是由主要元素主要元素: :碳、碳、氢、氧、氮、磷、硫（占细菌细胞干重的氢、氧、氮、磷、硫（占细菌细胞干重的9797）和和微量元素微量元素: :铜、锰、锌等构成。铜、锰、锌等构成。 微生物细胞中这些元素主要以蛋白质、糖、微生物细胞中这些元素主要以蛋白质、糖、脂类、核酸、维生素及它们的降解产物、代谢产脂类、核酸、维生素及它们的降解产物、代谢产物等物等有机物，水有机物，水和和无机盐无机盐等等无机物无机物的形式存在。的

3、形式存在。 元素元素 细菌细菌 酵母菌酵母菌 霉菌霉菌 碳碳 50 49.8 47.9 氮氮 15 12.4 5.2 氢氢 8 6.7 6.7 氧氧 20 31.1 40.2 磷磷 3 硫硫 1 微生物细胞中几种主要元素的含量微生物细胞中几种主要元素的含量（干重的百分数）（干重的百分数） 主要成分主要成分 细菌细菌 酵母菌酵母菌 霉菌霉菌 水分水分 7585 7080 8590（占细胞鲜重的（占细胞鲜重的%） 蛋白质蛋白质 5080 3275 1415 占占 细细 碳水化合物碳水化合物 1228 2763 740 胞胞 干干 脂肪脂肪 520 215 440 重重 的的 核酸核酸 1020 6

4、 8 1 % 无机盐无机盐 230 3.87 612微生物细胞的化学组成微生物细胞的化学组成二、微生物的六大种营养要素二、微生物的六大种营养要素碳源碳源 （carbon source） 氮源氮源 （nitrogen source） 生长因子生长因子（growth factor） 无机盐（无机盐（mineral salts） 水（水（water） 能源能源（energy source）碳源功能：碳源功能：uC C素构成细胞及代谢产物的骨架素构成细胞及代谢产物的骨架uC C素是大多数微生物代谢所需的能量来源素是大多数微生物代谢所需的能量来源 （一）碳源（一）碳源 凡能够提供微生物营养所需的碳元素的

5、凡能够提供微生物营养所需的碳元素的营养源叫营养源叫碳源碳源。（1 1）无机态的碳源：）无机态的碳源：COCO2 2、碳酸盐。自养型微生物利、碳酸盐。自养型微生物利用用COCO2 2合成碳水化合物。合成碳水化合物。（2 2）有机态的碳源（有机碳源）：）有机态的碳源（有机碳源）：糖类、有机酸、糖类、有机酸、醇、脂、烃等。其中糖类是较好的碳源。特别是单醇、脂、烃等。其中糖类是较好的碳源。特别是单糖（果糖和葡萄糖），其次是双糖（蔗糖）、多糖。糖（果糖和葡萄糖），其次是双糖（蔗糖）、多糖。异养微生物利用有机碳源。异养微生物利用有机碳源。 碳源的种类碳源的种类u实验室中：实验室中：葡萄糖、蔗糖、马铃薯、玉

6、米粉等。葡萄糖、蔗糖、马铃薯、玉米粉等。u工业发酵上：工业发酵上：常利用各种单糖、糖蜜及农副产品，常利用各种单糖、糖蜜及农副产品，如玉米粉、米糠、麦麸、马铃薯、甘薯等作为微生如玉米粉、米糠、麦麸、马铃薯、甘薯等作为微生物的碳源。物的碳源。 碳源有碳源有速效速效碳源和碳源和迟效迟效碳源之分。碳源之分。氮源功能：氮源功能：u是微生物细胞蛋白质和核酸的重要成分是微生物细胞蛋白质和核酸的重要成分u氮源一般不做能源。氮源一般不做能源。 （二）氮源（二）氮源 凡能提供微生物生长繁殖所需氮元素的营养源凡能提供微生物生长繁殖所需氮元素的营养源称称氮源氮源。 只有硝化细菌既可利用铵盐、亚硝酸盐作氮源只有硝化细菌

7、既可利用铵盐、亚硝酸盐作氮源, ,同时也可作能源。同时也可作能源。 某些厌氧细菌在厌氧与糖类物质缺乏的条件下，某些厌氧细菌在厌氧与糖类物质缺乏的条件下，也可以利用氨基酸作为能源物质。也可以利用氨基酸作为能源物质。（1 1）空气中分子态的氮：）空气中分子态的氮：固氮菌、根瘤菌；固氮菌、根瘤菌；（2 2）无机氮化合物：）无机氮化合物：铵盐、硝酸盐、亚硝酸盐，铵盐、硝酸盐、亚硝酸盐，大多数微生物均能利用；大多数微生物均能利用；（3 3）有机氮化合物：）有机氮化合物：蛋白质及其降解物，大多寄蛋白质及其降解物，大多寄生性微生物和一部分腐生性微生物能利用。生性微生物和一部分腐生性微生物能利用。氮源的种类氮

8、源的种类u实验室常用：实验室常用：碳酸铵、硝酸盐、硫酸铵、尿素、碳酸铵、硝酸盐、硫酸铵、尿素、牛肉膏、蛋白胨、酵母膏等作氮源。牛肉膏、蛋白胨、酵母膏等作氮源。 u生产常用：生产常用：硝酸盐、铵盐、尿素、氨以及蛋白含硝酸盐、铵盐、尿素、氨以及蛋白含量较高的鱼粉、蚕蛹粉、黄豆饼粉、花生饼份、玉量较高的鱼粉、蚕蛹粉、黄豆饼粉、花生饼份、玉米浆等。米浆等。 速效氮源：速效氮源：通常是有利于机体的生长；通常是有利于机体的生长；迟效氮源：迟效氮源：则有利于代谢产物的形成。生产中一般则有利于代谢产物的形成。生产中一般将二者按一定比例混合使用。将二者按一定比例混合使用。 凡能为微生物的生命活动提供最初能量来源

9、的凡能为微生物的生命活动提供最初能量来源的营养物质或辐射能称为能源。营养物质或辐射能称为能源。（三）能（三）能 源源p调解微生物细胞的渗透压，调解微生物细胞的渗透压，pHpH值和氧化还原电值和氧化还原电位位（如（如NaNa+ +、POPO4 42-2-、NONO3 3- -、SOSO4 42-2-）（四）无机盐（四）无机盐 亦是微生物生长必不可少的一类营养物，它亦是微生物生长必不可少的一类营养物，它为机体提供必需的金属元素。为机体提供必需的金属元素。无机盐功能：无机盐功能：p构成微生物细胞的组成成分构成微生物细胞的组成成分( (如如P P、S S、MgMg、FeFe、K K、CaCa等等) )

10、p有些无机盐还可做为自养微生物的能源有些无机盐还可做为自养微生物的能源（如（如S S、FeFe）p构成酶活性基的组成成分，维持酶活性。构成酶活性基的组成成分，维持酶活性。（Cu2+、Mn2+、Zn2+、Mg、Ca、K是多种酶的激活剂）是多种酶的激活剂） 根据微生物生长所需的无机元素量的不同，可根据微生物生长所需的无机元素量的不同，可将其分为：将其分为：无机盐的种类无机盐的种类 一般微生物生长所需要的无机盐有：硫酸盐、一般微生物生长所需要的无机盐有：硫酸盐、磷酸盐、氯化物以及含有钠、钾、镁、铁等金属元磷酸盐、氯化物以及含有钠、钾、镁、铁等金属元素的化合物。素的化合物。u常量元素：常量元素：101

11、0-4-41010-3-3mol/Lmol/L范围内，例：范围内，例：磷、硫、磷、硫、钾、镁、钙、钠、铁。钾、镁、钙、钠、铁。以无机盐离子形式被吸收，以无机盐离子形式被吸收，配培养基时要另外添加。配培养基时要另外添加。u微量元素：微量元素：1010-8-81010-6-6mol/Lmol/L范围内，例：范围内，例：铜、锌、铜、锌、钼、钴等钼、钴等。一般培养基中不需另加，还要控制在正。一般培养基中不需另加，还要控制在正常水平，如过量会产生毒害作用。常水平，如过量会产生毒害作用。根据生长因子结构和功能不同，可分为三类：根据生长因子结构和功能不同，可分为三类：维生素：维生素：构成酶的辅酶或辅基构成酶

12、的辅酶或辅基氨基酸：氨基酸：针对氨基酸缺陷型微生物针对氨基酸缺陷型微生物碱碱 基：基：嘌呤、嘧啶，嘌呤、嘧啶，构成酶的辅酶或辅基构成酶的辅酶或辅基 （五）生长因子（五）生长因子 通常指那些微生物生长所必需而且需要量很通常指那些微生物生长所必需而且需要量很小，但微生物自身不能合成或合成量不足以满足小，但微生物自身不能合成或合成量不足以满足机体需要的有机化合物。机体需要的有机化合物。注意：注意：并非每种微生物生长时都需要提供生长因子。并非每种微生物生长时都需要提供生长因子。水的功能：水的功能：（六）水（六）水 水是微生物生长所必不可少的，微生物细胞平水是微生物生长所必不可少的，微生物细胞平均含水量

13、均含水量80%80%左右。左右。 大多数微生物不是把水作为营养物质，少数微大多数微生物不是把水作为营养物质，少数微生物用水作为营养源（如蓝细菌）。生物用水作为营养源（如蓝细菌）。l起到溶剂与运输介质的作用；起到溶剂与运输介质的作用；l参与细胞内一系列化学反应；参与细胞内一系列化学反应；l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l是良好的热导体；是良好的热导体；l维持细胞正常形态；维持细胞正常形态；l控制多亚基组成的细胞结构。控制多亚基组成的细胞结构。水活度的表示方法水活度的表示方法 A Aw w是指在相同的温度和压力下，溶液中水的是指在相同的温度和压

14、力下，溶液中水的蒸气压和纯水的蒸气压的比，即蒸气压和纯水的蒸气压的比，即A Aw w=P=Pw w/P/Pw w0 0。 微生物可利用的水用水活度（微生物可利用的水用水活度（A Aw w）来表示。）来表示。 微生物生长所需的水活度通常在微生物生长所需的水活度通常在0.600.600.990.99之间。之间。细菌细菌水活度较高为水活度较高为0.910.91，酵母菌次之酵母菌次之，耐，耐高渗的微生物水活度为高渗的微生物水活度为0.60.6，水中溶质越高水活，水中溶质越高水活度越低。度越低。二、微生物的营养类型二、微生物的营养类型 根据微生物所需根据微生物所需碳源、能源碳源、能源不同可将微生物不同可

15、将微生物化为四类：化为四类： 光能无机自养型微生物光能无机自养型微生物 可在完全无机的环境中生长，以可在完全无机的环境中生长，以COCO2 2为碳源，光为碳源，光做能源，无机物（如硫化氢等）为供做能源，无机物（如硫化氢等）为供H H体还原体还原COCO2 2合合成细胞有机物质的微生物叫成细胞有机物质的微生物叫光能自养微生物光能自养微生物。 COCO2 2+H+H2 2S S 光能、菌绿素光能、菌绿素 CHCH2 2O+HO+H2 2O+SO+S 光能自养型微生物包括光能自养型微生物包括蓝细菌蓝细菌（含叶绿素）、（含叶绿素）、紫硫细菌紫硫细菌和和绿硫细菌绿硫细菌等少数微生物，由于含有光合等少数微

16、生物，由于含有光合色素，因而能使光能转变成化学能（色素，因而能使光能转变成化学能（ATPATP），供机体），供机体直接利用。直接利用。光能有机异养型微生物光能有机异养型微生物 如红螺细菌可以异丙醇为供氢体，还原二氧化如红螺细菌可以异丙醇为供氢体，还原二氧化碳。碳。 光能光能 2(H2(H3 3C)C)2 2CHOH+COCHOH+CO2 2 2CH 2CH3 3COCHCOCH3 3+CH+CH2 2O+HO+H2 2O O 光合色素光合色素 这类微生物不能以二氧化碳为主要碳源或唯一这类微生物不能以二氧化碳为主要碳源或唯一碳源，而能利用光作能源，以有机化合物为供碳源，而能利用光作能源，以有机化

17、合物为供H H体，体，还原还原COCO2 2，合成细胞物质的微生物，称光能异养微，合成细胞物质的微生物，称光能异养微生物。生物。化能无机自养型微生物化能无机自养型微生物 以以COCO2 2或碳酸盐为唯一或主要碳源，以无机或碳酸盐为唯一或主要碳源，以无机化合物氧化时释放的能量为能源，合成细胞物化合物氧化时释放的能量为能源，合成细胞物质的微生物叫化能自养微生物。质的微生物叫化能自养微生物。 2Fe2Fe+ +1/2O+1/2O2 2+2H+2H+ +2Fe2Fe3+3+H+H2 2O+ O+ 这类细菌包括这类细菌包括硫化细菌、硝化细菌、氢细硫化细菌、硝化细菌、氢细菌、铁细菌菌、铁细菌等，硫细菌和硝

18、化细菌与生产密切等，硫细菌和硝化细菌与生产密切相关，它们在自然界物质转换过程中起着重要相关，它们在自然界物质转换过程中起着重要的作用。的作用。化能有机异养型微生物化能有机异养型微生物 这类微生物以这类微生物以有机化合物有机化合物为碳源，利用有机化合为碳源，利用有机化合物氧化过程中产生的能量为能源，合成细胞物质，这物氧化过程中产生的能量为能源，合成细胞物质，这类微生物称为化能异养微生物。类微生物称为化能异养微生物。绝大多数细菌、真菌绝大多数细菌、真菌和和原生动物原生动物属于这种类型。属于这种类型。 由于栖息场所和摄取养料不同，可将异养微生由于栖息场所和摄取养料不同，可将异养微生物分为腐生型和寄生

19、型两大类。物分为腐生型和寄生型两大类。 腐生型：腐生型：利用无生命的有机物获得营养物质。利用无生命的有机物获得营养物质。 寄生型：寄生型：从活的寄生体内获取营养物质，如病从活的寄生体内获取营养物质，如病毒。毒。 中间类型中间类型: :（兼性腐生或兼性寄生）如痢疾杆菌（兼性腐生或兼性寄生）如痢疾杆菌就是兼性寄生菌。就是兼性寄生菌。营养缺陷型与原养型营养缺陷型与原养型 某些菌株发生突变（自然突变或人工诱变）后，某些菌株发生突变（自然突变或人工诱变）后，失去合成某种（或某些）对该菌株生长必不可少的失去合成某种（或某些）对该菌株生长必不可少的物质（通常是生长因子如氨基酸、维生素）的能力，物质（通常是生

20、长因子如氨基酸、维生素）的能力，必须从外界环境获得该物质才能生长繁殖，这种突必须从外界环境获得该物质才能生长繁殖，这种突变型菌株称为变型菌株称为营养缺陷型（营养缺陷型（auxotrophauxotroph），），相应的相应的野生型菌株称为野生型菌株称为原养型（原养型（prototrophprototroph）。）。第二节第二节 微生物对营养物质的吸收微生物对营养物质的吸收一、营养物质能否进入细胞取决于三个方面的因素：一、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、溶解营养物质本身的性质（相对分子量、质量、溶解性、电负性等性、电负性等微生物所处的环境（温度、微

21、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）。单纯扩散（单纯扩散（simple diffusion）促进扩散（促进扩散（facilitated diffusion）主动运输（主动运输（active transport）基团转位（基团转位（group translocation）二、营养物质进入细胞的方式二、营养物质进入细胞的方式概念：概念：营养物质细胞外浓度高于细胞内浓度时，营养物质细胞外浓度高于细胞内浓度时，小分子可溶性物质利用浓度差，通过细胞膜进入小分子可溶性物质利用浓度差，通过细胞膜进入细胞内

22、。细胞内。1、单纯扩散（被动扩散）、单纯扩散（被动扩散）特点：特点：取决于浓度梯度，是一种单纯的物理扩散取决于浓度梯度，是一种单纯的物理扩散作用，不需要能量和载体。速度慢，不能满足生作用，不需要能量和载体。速度慢，不能满足生长需要。长需要。运输物质：运输物质：水、氧气、二氧化碳、某些无机离子水、氧气、二氧化碳、某些无机离子及一些水溶性小分子（乙醇、甘油等）。及一些水溶性小分子（乙醇、甘油等）。概念：概念：营养物质在载体蛋白作用下，由高浓度细营养物质在载体蛋白作用下，由高浓度细胞外向低浓度细胞内扩散。胞外向低浓度细胞内扩散。2 2、促进扩散、促进扩散特点：特点：需载体蛋白加速扩散，靠浓度梯度，不

23、需需载体蛋白加速扩散，靠浓度梯度，不需要能量。要能量。运输物质：运输物质：氨基酸、单糖、维生素及无机盐等的氨基酸、单糖、维生素及无机盐等的运输。运输。概念：概念：营养物质在特异性载体蛋白和能量参与下，营养物质在特异性载体蛋白和能量参与下，由细胞外低浓度向细胞内高浓度进行运输的方式。由细胞外低浓度向细胞内高浓度进行运输的方式。3 3、主动运输、主动运输特点：特点：营养物质由低浓度向高浓度进行、需载体营养物质由低浓度向高浓度进行、需载体蛋白质、耗能、被转运的物质结构没有发生变化。蛋白质、耗能、被转运的物质结构没有发生变化。运输物质：运输物质：无机离子、有机离子、一些糖类和氨无机离子、有机离子、一些

24、糖类和氨基酸等。基酸等。主动运输是微生物一种主要的运输方式。主动运输是微生物一种主要的运输方式。概念：概念：是一种主动运输方式，运输过程中需要是一种主动运输方式，运输过程中需要能量，被运输的物质发生化学变化，因此叫基团能量，被运输的物质发生化学变化，因此叫基团转位。转位。4 4、基团转位、基团转位特点：特点：被转运物质发生了化学结构变化，其余同被转运物质发生了化学结构变化，其余同主动运输。主动运输。运输物质：运输物质：葡萄糖、果糖、甘露糖、核苷酸、丁葡萄糖、果糖、甘露糖、核苷酸、丁酸等。酸等。主要在厌氧微生物中发现，在好氧微生主要在厌氧微生物中发现，在好氧微生物中还未发现。物中还未发现。四种运

25、输营养物质方式的比较四种运输营养物质方式的比较比较项目比较项目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位基团转位特异载体蛋白特异载体蛋白运输速度运输速度物质运输方向物质运输方向胞内外浓度胞内外浓度运输分子运输分子能量消耗能量消耗运输后物质的结构运输后物质的结构无无慢慢由浓至稀由浓至稀相等相等无特异性无特异性不需要不需要不变不变有有快快由浓至稀由浓至稀相等相等特异性特异性不需要不需要不变不变有有快快由稀至浓由稀至浓胞内浓度高胞内浓度高特异性特异性需要需要不变不变有有快快由稀至浓由稀至浓胞内浓度高胞内浓度高特异性特异性需要需要改变改变培养基：培养基：根据微生物对营养物质的需要，人工配

26、根据微生物对营养物质的需要，人工配制的、适合微生物生长繁殖或积累代谢产物的营制的、适合微生物生长繁殖或积累代谢产物的营养基质。养基质。第三节第三节 培养基培养基（culture medium）用途：用途：促使微生物生长繁殖，用于微生物的纯种分促使微生物生长繁殖，用于微生物的纯种分离、鉴定和制造微生物制品等，它是从事微生物学离、鉴定和制造微生物制品等，它是从事微生物学方面科研和生产的基础。方面科研和生产的基础。u选择适宜的营养物质；选择适宜的营养物质；u营养物质浓度及配比合适；营养物质浓度及配比合适；u控制理化条件：控制理化条件： pH值值 氧化还原电位氧化还原电位u原料来源的选择；原料来源的选

27、择；u灭菌处理。灭菌处理。一、配制培养基的原则一、配制培养基的原则 根据不同微生物的营养需求配制针对性强的培根据不同微生物的营养需求配制针对性强的培养基。养基。 任何培养基都应该具备微生物生长所需要五大任何培养基都应该具备微生物生长所需要五大营养要素：碳源、氮源、无机盐、生长因子、水。营养要素：碳源、氮源、无机盐、生长因子、水。 如自养型微生物的培养基完全可以由简单的无如自养型微生物的培养基完全可以由简单的无机物质组成。异养型微生物的培养基需要添加有机机物质组成。异养型微生物的培养基需要添加有机物质，有的甚至要添加生长因子。物质，有的甚至要添加生长因子。 实验室中，用牛肉膏蛋白胨培养基培养细菌

28、；实验室中，用牛肉膏蛋白胨培养基培养细菌；高氏一号合成培养基培养放线菌；用麦芽汁培养基高氏一号合成培养基培养放线菌；用麦芽汁培养基培养酵母菌、用查氏培养基培养霉菌。培养酵母菌、用查氏培养基培养霉菌。1 1、选择合适的营养物质，营养成分全面、选择合适的营养物质，营养成分全面常见的培养四大类微生物的培养基常见的培养四大类微生物的培养基细菌（牛肉膏蛋白胨培养基）：细菌（牛肉膏蛋白胨培养基）：牛肉膏牛肉膏 3g 蛋白胨蛋白胨 10g NaCl 5g H2O 1000ml pH 7.2-7.4放线菌（高氏一号）放线菌（高氏一号）淀粉淀粉 20g K2HPO4 0.5g NaCl 0.5g MgSO47H

29、2O 0.5g KNO3 1g FeSO4 0.01g H2O 1000ml酵母菌酵母菌( (麦芽汁培养基麦芽汁培养基) )干麦芽粉加四倍水，在干麦芽粉加四倍水，在5865保温糖化保温糖化34小时，用碘小时，用碘液试验检查至糖化完全为止，调整糖液浓度为液试验检查至糖化完全为止，调整糖液浓度为10波美度，煮波美度，煮沸后，纱布过滤，调沸后，纱布过滤，调pH为为6.0。霉菌（查氏合成培养基）霉菌（查氏合成培养基）蔗糖蔗糖 30g NaNO3 3g K2HPO4 1g KCl 0.5g MgSO47H2O 0.5g FeSO4 0.01g H2O 1000ml2.营养物质浓度及配比合适营养物质浓度及

30、配比合适培养基中营养物质浓度合适时微生物才能生长良培养基中营养物质浓度合适时微生物才能生长良好，营养物质浓度过低时不能满足微生物正常生长所好，营养物质浓度过低时不能满足微生物正常生长所需，浓度过高时则可能对微生物生长起抑制作用。需，浓度过高时则可能对微生物生长起抑制作用。 培养基中各营养物质之间的浓度配比也直接影响培养基中各营养物质之间的浓度配比也直接影响微生物的生长繁殖和代谢产物的形成与积累，其中碳微生物的生长繁殖和代谢产物的形成与积累，其中碳氮比（氮比（C/NC/N）的影响较大。）的影响较大。碳氮比：指培养基中碳元素与氮元素的物质的量比值，有时碳氮比：指培养基中碳元素与氮元素的物质的量比值

31、，有时也指培养基中还原糖与粗蛋白之比。也指培养基中还原糖与粗蛋白之比。高氏一号培养基：高氏一号培养基： g/l (培养放线菌培养放线菌)可溶性淀粉可溶性淀粉 20 KNO3 1 MgSO47H2O 0.5FeSO4 0.01 K2HPO4 0.5 NaCl 0.5 H2O 1000 pH 7.0 121 20min 如在如在异养微生物异养微生物培养中各营养要素大体上存在培养中各营养要素大体上存在1010倍序列的递减趋势：倍序列的递减趋势： H H2 2O O碳源碳源N N源源P P、S SK K、MgMg生长因子生长因子3 3、控制合适的理化条件、控制合适的理化条件（1 1）控制）控制pHpH

32、条件条件 培养基的培养基的pHpH必须控制在一定的范围内，以满足必须控制在一定的范围内，以满足不同类型微生物的生长繁殖或产生代谢产物。不同类型微生物的生长繁殖或产生代谢产物。 一般来讲：细菌与放线菌适合一般来讲：细菌与放线菌适合pHpH为为7 77.57.5；酵；酵母菌和霉菌适合母菌和霉菌适合pHpH为为4.54.56 6。 由于微生物在代谢过程中，不断地向培养基中由于微生物在代谢过程中，不断地向培养基中分泌代谢产物，影响培养基的分泌代谢产物，影响培养基的pHpH变化，为了维持培变化，为了维持培养基养基pHpH的相对恒定，通常在培养基中加入的相对恒定，通常在培养基中加入pHpH缓冲剂，缓冲剂，

33、常用的缓冲物质主要有常用的缓冲物质主要有磷酸盐类磷酸盐类和和碳酸钙碳酸钙；或在进；或在进行工业发酵时补加酸、碱。行工业发酵时补加酸、碱。（2 2）控制氧化还原电位）控制氧化还原电位 不同类型微生物生长对氧化还原电位的要求不同。不同类型微生物生长对氧化还原电位的要求不同。好氧性微生物：好氧性微生物：+0.1+0.1伏以上可正常生长伏以上可正常生长, ,一般以一般以+0.3+0.3+0.4+0.4伏为宜伏为宜厌氧性微生物：低于厌氧性微生物：低于+0.1+0.1伏条件下生长；伏条件下生长；兼性厌氧微生物：兼性厌氧微生物：+0.1+0.1伏以上进行好氧呼吸伏以上进行好氧呼吸, , +0.1+0.1伏以

34、下进行发酵。伏以下进行发酵。 因此，好氧菌、兼性厌氧菌、厌氧菌需在不同的条件下因此，好氧菌、兼性厌氧菌、厌氧菌需在不同的条件下培养。培养。 值与氧分压和值与氧分压和pHpH有关，也受某些代谢产物影响。有关，也受某些代谢产物影响。 在在pHpH相对稳定的条件下，可通过增加通气量（如振荡、搅拌相对稳定的条件下，可通过增加通气量（如振荡、搅拌等）提高培养基的氧分压，或加入氧化剂，以增加等）提高培养基的氧分压，或加入氧化剂，以增加值；在值；在培养基中加入抗坏血酸、硫化氢、半胱氨酸等可降低培养基中加入抗坏血酸、硫化氢、半胱氨酸等可降低值。值。4 4、原料来源的选择、原料来源的选择 配制培养基时，应尽量考

35、虑利用价廉并且易配制培养基时，应尽量考虑利用价廉并且易于获得的原料作为培养基的成分，特别是在工业于获得的原料作为培养基的成分，特别是在工业发酵中，培养基用量很大，更应该考虑到这一点，发酵中，培养基用量很大，更应该考虑到这一点，以便降低产品成本。以便降低产品成本。 如在生产中利用废糖蜜、农副产品或制品如在生产中利用废糖蜜、农副产品或制品（如麸皮、米糠、玉米浆、酵母浸膏、酒糟及豆（如麸皮、米糠、玉米浆、酵母浸膏、酒糟及豆饼、花生饼）等。饼、花生饼）等。5 5、灭菌处理、灭菌处理n为免受杂菌污染，培养基必须严格灭菌。一般使用为免受杂菌污染，培养基必须严格灭菌。一般使用高压蒸汽灭菌高压蒸汽灭菌，101

36、.3kPa101.3kPa，121.3121.3，151530min30min。n一些不耐热的培养基，如含糖培养基可采用一些不耐热的培养基，如含糖培养基可采用56kPa56kPa，112.6112.6，151530min30min或或采用过滤除菌采用过滤除菌。n在一些用于研究的定量合成培养基中，为防止金属在一些用于研究的定量合成培养基中，为防止金属离子沉淀离子沉淀, ,可将金属离子（可将金属离子（CaCa、MgMg、FeFe等）与磷酸等）与磷酸盐、碳酸盐分别灭菌再混合或加入螯合剂乙二胺四盐、碳酸盐分别灭菌再混合或加入螯合剂乙二胺四乙酸。乙酸。n灭菌后培养基灭菌后培养基pHpH会发生改变，一般使

37、会发生改变，一般使pHpH降低，可根降低，可根据所培养的微生物的要求，在灭菌前后加以调整。据所培养的微生物的要求，在灭菌前后加以调整。不耐热培养基的过滤除菌不耐热培养基的过滤除菌二、培养基的类型及应用二、培养基的类型及应用根据微生物的种类根据微生物的种类按培养基的成分按培养基的成分按培养的用途按培养的用途 按培养基的物理状态按培养基的物理状态1 1、按微生物种类分、按微生物种类分u细菌培养基：细菌培养基：牛肉膏蛋白胨培养基等牛肉膏蛋白胨培养基等u放细菌培养基：放细菌培养基：高氏一号培养基等高氏一号培养基等u酵母菌培养基：酵母菌培养基：麦芽汁培养基等麦芽汁培养基等u霉菌培养基：霉菌培养基：查氏培

38、养基等查氏培养基等2 2、按培养基的成分划分、按培养基的成分划分u天然培养基天然培养基u合成培养基合成培养基u半合成培养基半合成培养基 是利用一些天然的动植物组织或抽提物制成的，是利用一些天然的动植物组织或抽提物制成的，如如牛肉膏蛋白胨培养基牛肉膏蛋白胨培养基和和麦芽汁培养基麦芽汁培养基。 常用的天然有机营养物质有牛肉膏、蛋白胨、常用的天然有机营养物质有牛肉膏、蛋白胨、酵母浸膏、豆芽汁、马铃薯、玉米浆、土壤浸液、酵母浸膏、豆芽汁、马铃薯、玉米浆、土壤浸液、牛奶、血清等。牛奶、血清等。 优点：优点：取材广泛、营养全面、价格低廉，适于取材广泛、营养全面、价格低廉，适于大规模培养微生物之用。大规模培

39、养微生物之用。 缺点：缺点：成分复杂、每批成分不稳定。成分复杂、每批成分不稳定。（1 1）天然培养基）天然培养基（complex mediumcomplex medium）细菌（牛肉膏蛋白胨培养基）：细菌（牛肉膏蛋白胨培养基）：牛肉膏牛肉膏 3g 蛋白胨蛋白胨 10g NaCl 5g H2O 1000ml pH 7.2-7.4酵母菌酵母菌( (麦芽汁培养基麦芽汁培养基) )：干麦芽粉加四倍水，在干麦芽粉加四倍水，在5865保温糖化保温糖化34小小时，用碘液试验检查至糖化完全为止，调整糖液浓时，用碘液试验检查至糖化完全为止，调整糖液浓度为度为10波美度，煮沸后，纱布过滤，调波美度，煮沸后，纱布过

40、滤，调pH为为6.0。 是利用已知成分和数量的化学物质配是利用已知成分和数量的化学物质配制而成。例：培养放线菌的制而成。例：培养放线菌的高氏一号培养高氏一号培养基基，培养霉菌的，培养霉菌的察氏培养基察氏培养基。 优点：优点：此类营养成分精确，一般用于此类营养成分精确，一般用于实验室进行营养代谢分类鉴定和选育菌种实验室进行营养代谢分类鉴定和选育菌种工作。工作。 缺点：缺点：配制复杂、价格贵。配制复杂、价格贵。（2 2）合成培养基）合成培养基（synthetic mediumsynthetic medium）放线菌（高氏一号）放线菌（高氏一号）淀粉淀粉 20g K2HPO4 0.5g NaCl 0

41、.5g MgSO47H2O 0.5g KNO3 1g FeSO4 0.01g H2O 1000ml霉菌（查氏合成培养基）霉菌（查氏合成培养基）蔗糖蔗糖 30g NaNO3 3g K2HPO4 1g KCl 0.5g MgSO47H2O 0.5g FeSO4 0.01g H2O 1000ml（3 3）半合成培养基）半合成培养基（semi-synthetic mediumsemi-synthetic medium） 即含有天然成分，又含有即含有天然成分，又含有纯化学试剂的培养基。纯化学试剂的培养基。 例：培养真菌的例：培养真菌的马铃薯葡马铃薯葡萄糖培养基。萄糖培养基。马铃薯葡萄糖（马铃薯葡萄糖（P

42、DA）培养基：）培养基：去皮去皮马铃薯马铃薯200g，切成小块，加，切成小块，加1000ml水煮沸水煮沸30min，双层，双层纱布过滤，滤液中加入纱布过滤，滤液中加入2糖糖，补充因蒸发掉的，补充因蒸发掉的水分。固体培养基加水分。固体培养基加2%琼脂。自然琼脂。自然pH，115灭菌灭菌20min。 豆芽汁葡萄糖培养基：豆芽汁葡萄糖培养基：豆芽浸汁豆芽浸汁（10g黄豆芽加黄豆芽加水煮沸水煮沸30s后过滤）后过滤）100ml、葡萄糖葡萄糖3g、琼脂、琼脂1.52g、自然、自然pH、115灭菌灭菌20min。 2 2、根据物理状态不同、根据物理状态不同p液体培养基（液体培养基（liquid mediu

43、mliquid medium）p固体培养基（固体培养基（solid mediumsolid medium）p半固体培养基半固体培养基(semi-solid medium)(semi-solid medium)p脱水培养基（脱水培养基（dehydrated culture mediadehydrated culture media）A A：凝固型固体培养基：凝固型固体培养基：在液体培养基中加入一定：在液体培养基中加入一定量的凝固剂，如琼脂、明胶、硅胶等。量的凝固剂，如琼脂、明胶、硅胶等。 例：例：琼脂（琼脂（1.51.52 2）、明胶（）、明胶（5 51212）等等煮沸后，冷却便凝成固体状态。煮

44、沸后，冷却便凝成固体状态。 （1 1）固体培养基）固体培养基（solid mediumsolid medium） 固体培养基常用来进行微生物的分离、鉴定、固体培养基常用来进行微生物的分离、鉴定、活菌计数及菌种保藏等。活菌计数及菌种保藏等。B B：天然固体培养基：天然固体培养基：由天然营养基质制成的培养由天然营养基质制成的培养基。例：马铃薯块、胡萝卜条、馒头、面包、豆饼、基。例：马铃薯块、胡萝卜条、馒头、面包、豆饼、动物的器官（肝脏）。动物的器官（肝脏）。 外观呈固体。外观呈固体。（2 2）半固体培养基）半固体培养基(semi-solid medium)(semi-solid medium) 液

45、体培养基中加入凝固剂的量比固体培液体培养基中加入凝固剂的量比固体培养基少，培养基在容器中倒放时不下流，琼养基少，培养基在容器中倒放时不下流，琼脂的添加量脂的添加量0.20.20.7%0.7%。 用于穿刺培养，鉴定细菌的运动性、分用于穿刺培养，鉴定细菌的运动性、分类鉴定等。类鉴定等。 配制的培养基常温常压配制的培养基常温常压下呈液体状态，不加任何凝下呈液体状态，不加任何凝固剂。固剂。 在用液体培养基培养时，在用液体培养基培养时，通常振荡或搅拌以增加通气通常振荡或搅拌以增加通气量，微生物在其中生长时，量，微生物在其中生长时，能均匀地接触营养物质，有能均匀地接触营养物质，有利于微生物生长和积累代谢利

46、于微生物生长和积累代谢产物，常用于产物，常用于大规模工业化大规模工业化生产生产，实验室也用其，实验室也用其观察生观察生长代谢特征长代谢特征。（3 3）液体培养基）液体培养基（liquid mediumliquid medium） 又称脱水商品培养基或预制干燥培养又称脱水商品培养基或预制干燥培养基，指含有除水外一切成分的商品培养基，基，指含有除水外一切成分的商品培养基，使用时只要加入适量水分即可。是一类成使用时只要加入适量水分即可。是一类成分精确又使用方便的现代化培养基。分精确又使用方便的现代化培养基。（4 4）脱水培养基）脱水培养基（dehydrated culture mediadehydr

47、ated culture media）3 3、按培养基用途、按培养基用途p基础培养基基础培养基(minimum medium)(minimum medium)p加富培养基加富培养基(enrichment medium)(enrichment medium)p选择培养基选择培养基(selective medium)(selective medium)p鉴别培养基鉴别培养基(differential medium)(differential medium) 指组成物质能基本上满足一般微生物指组成物质能基本上满足一般微生物生长繁殖需要的培养基。生长繁殖需要的培养基。 如牛肉膏蛋白胨培养基如牛肉膏蛋白

48、胨培养基。基础培养基。基础培养基也可作为某些特殊培养基的基础成分。也可作为某些特殊培养基的基础成分。（1 1）基础培养基）基础培养基(minimum medium)(minimum medium)：在基础培养基的基础上加入某种特殊的在基础培养基的基础上加入某种特殊的营养物质，使某种微生物能够迅速繁殖。营养物质，使某种微生物能够迅速繁殖。如培养一些对营养要求较高的微生物通如培养一些对营养要求较高的微生物通常加入常加入血清、血液、酵母浸膏、动植物血清、血液、酵母浸膏、动植物组织抽提液组织抽提液等。等。（2 2）加富培养基）加富培养基(enrichment medium)(enrichment me

49、dium)： 根据微生物的代谢特点，通过培养基中的特根据微生物的代谢特点，通过培养基中的特殊化学成分与微生物的某种代谢产物发生特定化殊化学成分与微生物的某种代谢产物发生特定化学反应，用以鉴定不同微生物的培养基。学反应，用以鉴定不同微生物的培养基。 常用于微生物的快速分类鉴定，以及分离筛常用于微生物的快速分类鉴定，以及分离筛选产生某种代谢产物的微生物菌种。选产生某种代谢产物的微生物菌种。 例：伊红美蓝培养基、酪素培养基等。例：伊红美蓝培养基、酪素培养基等。（3 3）鉴别培养基）鉴别培养基(differential medium)(differential medium)：伊红美蓝培养基（伊红美蓝培养基（EMB EMB ）：）：牛肉膏牛肉膏3g3g、蛋白胨、蛋白胨10g10g、NaCl 5gNaCl 5g、2020乳糖溶液乳糖溶液20ml20ml、2 2伊红溶液伊红溶液20ml20ml、0.50.5美蓝溶液美蓝溶液