微生物培养基

1、微生物培养基4.1 培养基的类型培养基的类型4.2 微生物的营养类型微生物的营养类型4.3 培养基的营养成分培养基的营养成分4.4 选用和设计培养基的原则和方法选用和设计培养基的原则和方法微生物的特点：微生物的特点：食谱广、胃口大食谱广、胃口大营养物质营养物质：那些能够满足微生物机体生长、繁殖和完成各种那些能够满足微生物机体生长、繁殖和完成各种 生理活动所需的物质生理活动所需的物质营养：微生物获得和利用营养物质的过程营养：微生物获得和利用营养物质的过程营养物质是微生物生存的物质基础，而营养是生物维持和营养物质是微生物生存的物质基础，而营养是生物维持和延续其生命形式的一种生理过程。延续其生命形式

2、的一种生理过程。微生物的营养要求微生物的营养要求微生物细胞的化学组成微生物细胞的化学组成微生物细胞微生物细胞水：水：70%-90%70%-90%干物质干物质有机物有机物蛋白质、糖、脂、核酸、维生素等蛋白质、糖、脂、核酸、维生素等及其降解产物及其降解产物 无机物（盐）无机物（盐）微生物、动物、植物之间存在微生物、动物、植物之间存在“营养上的统一性营养上的统一性”细胞化学元素组成：细胞化学元素组成：主要元素主要元素：碳、氢、氧、氮、磷、硫、钾、镁、钙、铁等；碳、氢、氧、氮、磷、硫、钾、镁、钙、铁等；微量元素微量元素：锌、锰、钠、氯、钼、硒、钴、铜、钨、镍、硼等。锌、锰、钠、氯、钼、硒、钴、铜、钨、

3、镍、硼等。4.1 4.1 培养基的类型培养基的类型按成份不同划分按成份不同划分1)1)天然培养基天然培养基( (complex medium)complex medium)以化学成分还不清楚或化学成分不恒定的天然有机物组成以化学成分还不清楚或化学成分不恒定的天然有机物组成2)2)合成培养基合成培养基( (synthetic medium)synthetic medium)是由化学成份完全了解的物质配制而成的培养基，也称是由化学成份完全了解的物质配制而成的培养基，也称化学限定培养基化学限定培养基( (chemically defined medium)chemically defined med

4、ium)3)3)半合成培养基半合成培养基(semi-synthetic medium)(semi-synthetic medium)多数培养基配制是采用一部分天然有机物作碳源、氮源和生长因子多数培养基配制是采用一部分天然有机物作碳源、氮源和生长因子的来源，再适当加入一些化学药品以补充无机盐成分，使其更能充的来源，再适当加入一些化学药品以补充无机盐成分，使其更能充分满足微生物对营养的需要。分满足微生物对营养的需要。根据物理状态划分根据物理状态划分固体培养基；固体培养基；半固体培养基；半固体培养基；液体培养基；液体培养基；按用途划分按用途划分1 1）基础培养基）基础培养基( (minimum me

5、dium)minimum medium)终体积终体积（ml）2505001000（NH4）2SO42g4g8gK2HPO414g28g56gKH2PO46g12g24g柠檬酸钠柠檬酸钠2H2O1g2g4g终体积终体积5 ml50 ml100 ml200 ml2% Mg2SO47H2O（100）50 l500 l1 ml2 ml25% 葡萄糖葡萄糖（50）100 l1 ml2 ml4 ml基本盐溶液基本盐溶液（4）1.25 ml12.5 ml25 ml50 ml水水3.6 ml36 ml72 ml144 ml氨基酸氨基酸(50 g/ml)*25 l250 l500 l1 ml氨基酸氨基酸(20

6、g/ml)10 l100 l200 l400 l在一定条件下含有某种微生物生长繁殖所需的基本营养物质的培养基，在一定条件下含有某种微生物生长繁殖所需的基本营养物质的培养基，也称为基本培养基。也称为基本培养基。牛肉膏蛋白胨培养基就是枯草芽孢杆菌等的完全培养基牛肉膏蛋白胨培养基就是枯草芽孢杆菌等的完全培养基2 2）完全培养基）完全培养基( (complete medium)complete medium)在一定条件下含有某种微生物生长繁殖所需的所有营养物质的培养基在一定条件下含有某种微生物生长繁殖所需的所有营养物质的培养基3 3）加富培养基和富集培养基）加富培养基和富集培养基( (enrichme

7、nt medium)enrichment medium)在普通培养基（如肉汤蛋白胨培养基）中加入某些特殊营养物质在普通培养基（如肉汤蛋白胨培养基）中加入某些特殊营养物质制成的一类营养丰富的培养基称加富制成的一类营养丰富的培养基称加富培养基培养基。这些特殊营养物质包括血液、血清、酵母浸膏、动植物组织液等。这些特殊营养物质包括血液、血清、酵母浸膏、动植物组织液等。用来培养营养要求比较苛刻的异养型微生物，如培养百日咳博德用来培养营养要求比较苛刻的异养型微生物，如培养百日咳博德氏菌氏菌( (Bordetella pertussisBordetella pertussis) )需要含有血液的加富培养基。

8、需要含有血液的加富培养基。根据待分离微生物的特点设计的培养基，用于从环境中富集和根据待分离微生物的特点设计的培养基，用于从环境中富集和分离某种微生物分离某种微生物称富集培养基称富集培养基。（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（目的微生物在这种培养基中较其他微生物生长速度快，并逐渐富集而占优势，从而容易达到分离该种微生物的目的。）富集而占优势，从而容易达到分离该种微生物的目的。）4 4）鉴别培养基）鉴别培养基( (differential medium)differential medium)5 5）选择培养基）选择培养基( (selective medium)selecti

9、ve 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特定的化学反应，产生明显的特征性变化，特定的化学反应，产生明显的特征性变化，根据这种特征性变化根据这种特征性变化, ,可将该种微生物与其他微生物区分开来。可将该种微生物与其他微生物区分开来。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的培养基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的培养基根据不同种类微生物的特殊营养需求或对某种化学物质的敏感性不根据不同种类微生物的特殊营养需求或对某种化学物质的敏感性不同，在培养基中加入相应的特殊营养物质或化学物质，抑制不需要同，在培养基中加入相应的特殊营养物质或化

10、学物质，抑制不需要的微生物的生长，有利于所需微生物的生长。的微生物的生长，有利于所需微生物的生长。4 4）鉴别培养基）鉴别培养基( (differential medium)differential medium)培养基名称培养基名称 加入化学物质加入化学物质 微生物代谢产物微生物代谢产物 培养基特征性变化培养基特征性变化 主要用途主要用途酪素培养基酪素培养基 酪素酪素 胞外蛋白酶胞外蛋白酶 蛋白水解圈蛋白水解圈 鉴别产蛋白酶菌株鉴别产蛋白酶菌株明胶培养基明胶培养基 明胶明胶 胞外蛋白酶胞外蛋白酶 明胶液化明胶液化 鉴别产蛋白酶菌株鉴别产蛋白酶菌株油脂培养基油脂培养基 食用油食用油、土温、土温

11、、 胞外脂肪酶胞外脂肪酶 由淡红色变成深红色由淡红色变成深红色 鉴别产脂肪酶菌株鉴别产脂肪酶菌株 中性红指示剂中性红指示剂淀粉培养基淀粉培养基 可溶性淀粉可溶性淀粉 胞外淀粉酶胞外淀粉酶 淀粉水解圈淀粉水解圈 鉴别产淀粉酶菌株鉴别产淀粉酶菌株H2S试验培养基试验培养基 醋酸铅醋酸铅 H2S 产生黑色沉淀产生黑色沉淀 鉴别产鉴别产H2S菌株菌株糖发酵培养基糖发酵培养基 溴甲酚紫溴甲酚紫 乳酸、醋酸、丙酸等乳酸、醋酸、丙酸等 由紫色变成黄色由紫色变成黄色 鉴别肠道细菌鉴别肠道细菌远藤氏培养基远藤氏培养基 碱性复红、亚硫酸钠碱性复红、亚硫酸钠 酸、乙醛酸、乙醛 带金属光泽深红色菌落带金属光泽深红色菌

12、落 鉴别水中大肠菌群鉴别水中大肠菌群伊红美蓝培养基伊红美蓝培养基 伊红、美蓝伊红、美蓝 酸酸 带金属光泽深紫色菌落带金属光泽深紫色菌落 鉴别水中大肠菌群鉴别水中大肠菌群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 G+ +细菌和一些难培养的细菌和一些难培养的G G细菌。细菌。在低酸度时，这二种染料结合形成沉淀，起着产酸指示剂的作用。在低酸度时，这二种染料结合形成沉淀，起着产酸指示剂的作用。试样中的多种肠道菌会在试样中的多种肠道菌会在EMBEMB培养基上产生相互易区分的特征菌落培养基上产生相互易区分的特征菌落，因而易于辨。例如大肠杆菌强烈分解乳糖而产生大量的混合酸，因而易于辨。例如

13、大肠杆菌强烈分解乳糖而产生大量的混合酸，菌体呈酸性，菌落被染成深紫色，从菌落表面的反射光中还可看到菌体呈酸性，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。绿色金属闪光。5 5）选择培养基）选择培养基( (selective medium)selective medium)5 5）选择培养基）选择培养基( (selective medium)selective medium)4.1.4 按在发酵过程中的地位来分按在发酵过程中的地位来分1)孢子培养基孢子培养基营养要求不要太高营养要求不要太高所用无机盐浓度要适量所用无机盐浓度要适量要注意培养基的要注意培养基的pH和湿度和湿度2. 种

14、子培养基中各种营养物质的浓度不必太高。供种子培养基中各种营养物质的浓度不必太高。供孢子发芽生长用的种子培养基，可添加一些易被吸孢子发芽生长用的种子培养基，可添加一些易被吸收利用的碳源和氮源。收利用的碳源和氮源。2)种子培养基种子培养基1. 必须有较完全和丰富的营养物质，特别需要充足必须有较完全和丰富的营养物质，特别需要充足的氮源和生长因子。的氮源和生长因子。3. 种子培养基成分还应考虑与发酵培养基的主要成分相种子培养基成分还应考虑与发酵培养基的主要成分相近。近。3)发酵培养基发酵培养基培养基能够满足产物最经济的合成培养基能够满足产物最经济的合成发酵后所形成的副产物尽可能的少发酵后所形成的副产物

15、尽可能的少资源丰富资源丰富,价格低廉价格低廉,性能稳定性能稳定,便于采购运便于采购运输输,适于规模储藏适于规模储藏,最好本地生产最好本地生产能满足生产工艺要求能满足生产工艺要求4.2 4.2 微生物的营养类型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物生长过程中能量的来源生物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光能自养型：以光为能源，不依赖任何有机物即可正常生长光能自养型：以光为能源，不依赖任何有机物即可正常生长光能异养型：以光为能源，但生长需要一定的有机营养光能异养型：以光为能源，但生长需要一定的有机营养化能自养

16、型：以无机物的氧化获得能量，生长不依赖有机营养物化能自养型：以无机物的氧化获得能量，生长不依赖有机营养物化能异养型：以有机物的氧化获得能量，生长依赖于有机营养物质化能异养型：以有机物的氧化获得能量，生长依赖于有机营养物质划分依据划分依据 营养类型营养类型 特点特点碳源碳源 自养型自养型(autotrophs) 以以CO2 为唯一或主要碳源为唯一或主要碳源 异养型异养型(heterotrophs) 以有机物为碳源以有机物为碳源能源能源 光能营养型光能营养型(phototrophs) 以光为能源以光为能源 化能营养型化能营养型(chemotrophs) 以有机物氧化释放的化学能为能源以有机物氧化释

17、放的化学能为能源电子供体电子供体 无机营养型无机营养型(lithotrophs) 以还原性无机物为电子供体以还原性无机物为电子供体 有机营养型有机营养型(organotrophs) 以有机物为电子供体以有机物为电子供体 微生物营养类型微生物营养类型()()微生物的营养类型微生物的营养类型()()营养类型营养类型电子供体电子供体碳源碳源能源能源举例举例光能无机自养型光能无机自养型（光能自养型）（光能自养型）H2、 H2S、 S或H2OCO2光能着色细菌、蓝细菌、藻类光能有机异养型光能有机异养型（光能异养型）（光能异养型）有机物有机物光能红螺细菌化能无机自养型化能无机自养型（化能自养型）（化能自养

18、型）H2、H2S、Fe2+、NH3或NO2-CO2化学能(无机物氧化)氢细菌、硫杆菌、亚硝化单胞菌 属(Nitrosomonas) 、 甲烷杆菌属(Methanobacterium) 、 醋 杆菌属(Acetobacter)化能有机异养型化能有机异养型（化能异养型）（化能异养型）有机物有机物化学能（有机物氧化)假单胞菌属、芽孢杆菌属、乳酸菌属、真菌、原生动物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COCO2 2为主要唯一或主要碳源；为主要唯一或主要碳源；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H H2 2、H H2

19、2S S、S 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COCO2 2还原为细胞物质；还原为细胞物质；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H H2 2S S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。COCO2 2+ 2H+ 2H2 2S S光能光能光合色素光合色素 CHCH2 2O + 2S+ HO + 2S+ H2 2O O2 2光能有机异养型（光能异养

20、型）光能有机异养型（光能异养型）不能以不能以COCO2 2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供氢体，利用光能将COCO2 2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COCO2 2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 + COCHOH + CO2 2H H3 3C CH H3 3C C2 2光能光能光合色素光合色素2 2 CHCH3 3C0CHC0CH3

21、3 + CH + CH2 2O + HO + H2 2O O光能无机自养型和光能有机异养型微生物可利用光能生长，光能无机自养型和光能有机异养型微生物可利用光能生长，在地球早期生态环境的演化过程中起重要作用。在地球早期生态环境的演化过程中起重要作用。3 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无机物氧化过程中放出的化学能；以以COCO2 2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H H2 2、H H2 2S S、FeFe2+2+、NHNH3 3或或NONO2 2-

22、-等作为电子供体使等作为电子供体使COCO2 2还原成细胞物质。还原成细胞物质。化能无机自养型只存在于微生物中，可在完全无机及无光的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。环境中生长。它们广泛分布于土壤及水环境中它们广泛分布于土壤及水环境中, ,参与地球物质循环；参与地球物质循环；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，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。如淀粉、糖类、纤维

23、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微生物；大多数细菌、真菌、原生动物都是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；所有致病微生物均为化能有机异养型微生物；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）腐生型腐生型( (metatrophy)metatrophy)：可利用无生命的有机物可利用无生命的有机物( (如动植物尸体和残体如动植物尸体和残体) )作为碳源；作为碳源；寄生型寄生型( (paratrophy)paratrophy)：寄生在活的寄主机体内吸取营养物质寄生在活的寄主机

24、体内吸取营养物质, ,离开寄主就不能生存；离开寄主就不能生存；在腐生型和寄生型之间还存在中间类型：在腐生型和寄生型之间还存在中间类型： 兼性腐生型兼性腐生型( (facultive metatrophy)facultive metatrophy)； 兼性寄生型兼性寄生型( (facultive paratrophy)facultive paratrophy)；不同营养类型之间的界限并非绝对不同营养类型之间的界限并非绝对：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COCO2 2；自养型微生物也并非不能利用有机物进行生长；自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

25、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)purple nonsulphur bacteria)：没有有机物时，同化没有有机物时，同化COCO2 2， 为自养型微生物；为自养型微生物；有机物存在时，利用有机物进行生长，为异养型微生物；有机物存在时，利用有机物进行生长，为异养型微生物；光照和厌氧条件下，利用光能生长，为光能营养型微生物；光照和厌氧条件下，利用光能生长，为光能营养型微生物；黑暗与好氧条件下，依靠有机物氧化产生的化学能生长，黑暗与好氧条件

26、下，依靠有机物氧化产生的化学能生长， 为化能营养型微生物；为化能营养型微生物；微生物营养类型的可变性无疑有利于提高其对环境条件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条件变化的适应能力5 5营养缺陷型营养缺陷型某些菌株发生突变某些菌株发生突变( (自然突变或人工诱变自然突变或人工诱变) )后，失去合成后，失去合成某种某种( (或某些或某些) )对该菌株生长必不可少的物质对该菌株生长必不可少的物质( (通常是生长因子如通常是生长因子如氨基酸、维生素氨基酸、维生素) )的能力，必须从外界环境获得该的能力，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营养缺陷型物质才能生

27、长繁殖，这种突变型菌株称为营养缺陷型( (auxotroph)auxotroph)，相应的野生型菌株称为原养型相应的野生型菌株称为原养型( (prototroph)prototroph)。营养缺陷型菌株经常用来进行微生物遗传学方面的研究。营养缺陷型菌株经常用来进行微生物遗传学方面的研究。微生物生长需要的生长因子与营养缺陷型之间的关系？微生物生长需要的生长因子与营养缺陷型之间的关系？4.3 4.3 培养基的营养成分培养基的营养成分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培养基（培养基（mediummedium）是人工配制的，适合微生物生长繁

28、殖或是人工配制的，适合微生物生长繁殖或产生代谢产物的营养基质。产生代谢产物的营养基质。任何培养基都应该具备微生物生长所需要六大营养要素：任何培养基都应该具备微生物生长所需要六大营养要素：碳源、氮源、无机盐、能源、生长因子、水碳源、氮源、无机盐、能源、生长因子、水任何培养基一旦配成，必须立即进行灭菌处理任何培养基一旦配成，必须立即进行灭菌处理；常规高压蒸汽灭菌：常规高压蒸汽灭菌： 1.05 1.05kg/cmkg/cm2 2,121.315-30,121.315-30分钟；分钟；0.560.56kg/cmkg/cm2 2,112.615-30,112.615-30分钟分钟某些成分进行分别灭菌；过

29、滤除菌；某些成分进行分别灭菌；过滤除菌；微生物与动植物营养要素的比较微生物与动植物营养要素的比较微生物微生物动物动物（异养）（异养）异养自养绿色植物绿色植物（自养）（自养）碳源碳源糖类、脂肪糖、醇、有机酸等二氧化碳、碳酸盐等二氧化碳氮源氮源蛋白质及其降解物蛋白质及其降解物、有机氮化物、无机氮化物、氮无机氮化物、氮无机氮化物能源能源与碳源同与碳源同氧化无机物或利用日光能利用日光能生长因子生长因子维生素有些需要维生素等生长因子不需要不需要无机元素无机元素无机盐无机盐无机盐无机盐水分水分水水水水4.3.1 碳源碳源构成菌体成分的重要元素，构成菌体成分的重要元素，产生各种代谢产物和细胞内贮藏物质的主要

30、原料产生各种代谢产物和细胞内贮藏物质的主要原料同时又是化能异养型微生物的能量来源。同时又是化能异养型微生物的能量来源。 碳源种类碳源种类糖：糖：单糖中的己糖，单糖中的己糖，寡糖中的蔗糖、麦芽糖、棉子糖，寡糖中的蔗糖、麦芽糖、棉子糖，多糖中的淀粉、纤维素、半纤维素、甲壳质和果胶质等，其中多糖中的淀粉、纤维素、半纤维素、甲壳质和果胶质等，其中淀粉是大多数微生物都能利用的碳源。淀粉是大多数微生物都能利用的碳源。有机酸有机酸如糖酸、柠檬酸、反丁烯二酸、琥珀酸、苹果酸、丙酮酸如糖酸、柠檬酸、反丁烯二酸、琥珀酸、苹果酸、丙酮酸、酒石酸等、酒石酸等醇类醇类甘露醇、甘油、低浓度的乙醇甘露醇、甘油、低浓度的乙醇

31、脂肪酸脂肪酸如甲酸、乙酸、丙酸、丁酸等低级脂肪酸都可用作碳源。如甲酸、乙酸、丙酸、丁酸等低级脂肪酸都可用作碳源。油酸和亚油酸等高级脂肪酸可被不少放线菌和真菌作为油酸和亚油酸等高级脂肪酸可被不少放线菌和真菌作为碳源和能源利用，低浓度的高级脂肪酸可刺激细菌生长，碳源和能源利用，低浓度的高级脂肪酸可刺激细菌生长，但浓度较高时往往有毒害作用。但浓度较高时往往有毒害作用。 正烷烃正烷烃一般是指从石油裂得到的一般是指从石油裂得到的14C至至18C的直链烷烃混合物的直链烷烃混合物4.3.2 氮源氮源氮是构成微生物细胞蛋白质和核酸的主要元素，而蛋氮是构成微生物细胞蛋白质和核酸的主要元素，而蛋白质和核酸是微生物

32、原生质的主要组成部分白质和核酸是微生物原生质的主要组成部分氮素一般不提供能量，但硝化细菌却能利用氨作为氮氮素一般不提供能量，但硝化细菌却能利用氨作为氮源和能源源和能源就某一类微生物而言，由于其合成能力的差异，对氮营养的需就某一类微生物而言，由于其合成能力的差异，对氮营养的需要也有很大区别要也有很大区别氮源可分为无机氮和有机氮氮源可分为无机氮和有机氮有机氮源：有机氮源：花生饼粉、黄豆饼粉、棉子饼粉、玉米浆、玉米蛋白粉、蛋白胨、酵母膏花生饼粉、黄豆饼粉、棉子饼粉、玉米浆、玉米蛋白粉、蛋白胨、酵母膏、鱼粉、蚕蛹粉、尿素、废菌丝体和酒糟等、鱼粉、蚕蛹粉、尿素、废菌丝体和酒糟等有机氮源特点：有机氮源特点

33、：含有丰富的蛋白质、多肽和游离的氨基酸含有丰富的蛋白质、多肽和游离的氨基酸还含有少量的糖类、脂肪、无机盐、维生素及还含有少量的糖类、脂肪、无机盐、维生素及生长因子生长因子无机氮源无机氮源铵盐、硝酸盐、氨水等铵盐、硝酸盐、氨水等微生物对其吸收利用比有机物快，所以也称速效氮。微生物对其吸收利用比有机物快，所以也称速效氮。利用无机氮时应注意引起的利用无机氮时应注意引起的pH变化变化4.3.3 水水 （1） 水是良好的溶剂，菌体所需要的营养物质都是溶解水是良好的溶剂，菌体所需要的营养物质都是溶解于水中被吸收的。于水中被吸收的。（2） 渗透、分泌、排泄等作用都是以水为媒介的；渗透、分泌、排泄等作用都是以

34、水为媒介的；（3） 水直接参与代谢作用中的许多反应。所以，水在生水直接参与代谢作用中的许多反应。所以，水在生物化学反应中占有极为重要的地位。物化学反应中占有极为重要的地位。（4） 水的比热高，能有效地吸收代谢过程中所放出的热，水的比热高，能有效地吸收代谢过程中所放出的热，使细胞内温度不致骤然上升。使细胞内温度不致骤然上升。（5） 水是热的良导体，有利于放热，可调节细胞的温度水是热的良导体，有利于放热，可调节细胞的温度4.3.4 4.3.4 微量元素微量元素(无机盐类无机盐类) n无机盐类是微生物生命活动所不可缺少的物质。无机盐类是微生物生命活动所不可缺少的物质。主要功用是：主要功用是：n构成菌

35、体成分构成菌体成分n作为酶活性基的组成部分或维持酶的活性作为酶活性基的组成部分或维持酶的活性n调节渗透压、调节渗透压、pH值、氧化还值、氧化还原电位等原电位等n作为自养菌的能源。作为自养菌的能源。 n 无机元素包括主要元素无机元素包括主要元素(又称大量元素又称大量元素)和微量元素两和微量元素两类，这是依据微生物对它们需要量的大小划分的。类，这是依据微生物对它们需要量的大小划分的。n主要元素有主要元素有P、S、Mg、K、Ca等；等；n微量元素有微量元素有Fe、Cu、Mn、Zn、Mo、Co、B等。等。n当盐浓度太高时，对微生物生长有抑制作用，而在较当盐浓度太高时，对微生物生长有抑制作用，而在较低浓

36、度低浓度时却能刺激生长。时却能刺激生长。 n一般在复合培养基中由于加入许多动植物原料等都含一般在复合培养基中由于加入许多动植物原料等都含有微量元素。有微量元素。4.3.5 生长因子生长因子,前体前体,产物促进剂和抑制剂产物促进剂和抑制剂1)生长因子生长因子微生物生长不可缺少的微量有机物微生物生长不可缺少的微量有机物,如氨基酸如氨基酸,嘌呤嘌呤,嘧啶嘧啶,维生素等维生素等培养基的有机氮源中含有丰富的生长因子培养基的有机氮源中含有丰富的生长因子, 一般不需要另一般不需要另外单独添加外单独添加如玉米浆如玉米浆2)前体前体微生物生物合成过程中直接接入到产物分子中去而没有发生微生物生物合成过程中直接接入

37、到产物分子中去而没有发生结构变化的一类物质结构变化的一类物质, 能较大提高产物产量能较大提高产物产量3)抑制剂与产物促进剂抑制剂与产物促进剂促进剂促进剂:微生物生长所非必需的微生物生长所非必需的, 且非前体且非前体,但能提但能提高产量的添加剂高产量的添加剂抑制剂抑制剂: 加入培养基后能抑制产品生成的物质加入培养基后能抑制产品生成的物质如基因表达的负向调控中与阻遏蛋白结合的小分子如基因表达的负向调控中与阻遏蛋白结合的小分子物质物质4.4 4.4 选用和设计培养基的原则和方法选用和设计培养基的原则和方法在微生物学研究和生长实践中，配置合适的培养基是一项最基本的要求。在微生物学研究和生长实践中，配置

38、合适的培养基是一项最基本的要求。1 1、选择适宜的营养物质、选择适宜的营养物质2 2、营养物的浓度及配比合适、营养物的浓度及配比合适3 3、物理、化学条件适宜、物理、化学条件适宜4 4、经济节约、经济节约5 5、培养基的优化、培养基的优化大规模发酵的培养基应具有以下共同特点：大规模发酵的培养基应具有以下共同特点： 1、能够满足产物最经济的合成；、能够满足产物最经济的合成； 2、发酵后所形成的副产物尽可能少；、发酵后所形成的副产物尽可能少； 3、原材料应因地制宜、价格低廉、性能稳定、资源丰、原材料应因地制宜、价格低廉、性能稳定、资源丰富、便于采购运输，适合大规模储藏，能保证生产上富、便于采购运输

39、，适合大规模储藏，能保证生产上的供应；的供应； 4、能满足总体工艺的要求。、能满足总体工艺的要求。、选择适宜的营养物质、选择适宜的营养物质培养不同的微生物必须采用不同的培养条件；培养不同的微生物必须采用不同的培养条件；培养目的不同，原料的选择和配比不同；培养目的不同，原料的选择和配比不同；实验室的常用培养基：实验室的常用培养基：细菌：细菌： 牛肉膏蛋白胨培养基（或简称普通肉汤培养基）；牛肉膏蛋白胨培养基（或简称普通肉汤培养基）；放线菌：高氏放线菌：高氏1 1号合成培养基培养；号合成培养基培养；酵母菌：麦芽汁培养基；酵母菌：麦芽汁培养基；霉菌：霉菌： 查氏合成培养基；查氏合成培养基；实验室一般培

40、养：普通常用培养基；实验室一般培养：普通常用培养基；遗传研究：成分清楚的合成培养基；遗传研究：成分清楚的合成培养基；生理、代谢研究：选用相应的培养基配方；生理、代谢研究：选用相应的培养基配方；例如枯草芽孢杆菌：例如枯草芽孢杆菌：一般培养：肉汤培养基或一般培养：肉汤培养基或LBLB培养基；培养基；自然转化：基础培养基；自然转化：基础培养基；观察芽孢：生孢子培养基；观察芽孢：生孢子培养基；产蛋白酶：以玉米粉、黄豆饼粉为主的产酶培养基；产蛋白酶：以玉米粉、黄豆饼粉为主的产酶培养基；成份成份 氧化硫硫氧化硫硫 大肠杆菌大肠杆菌 牛肉膏蛋牛肉膏蛋 高氏一号高氏一号 查氏合成查氏合成 LB LB 主要主要

41、 杆菌培养基杆菌培养基 培养基培养基 白胨培养基白胨培养基 合成培养基合成培养基 培养基培养基 培养基培养基 作用作用牛肉膏牛肉膏 5 5 碳源碳源（能源）（能源） 、氮源氮源、 无机盐无机盐、生长因子生长因子蛋白胨蛋白胨 10 10 10 10 氮源氮源、碳源碳源（能源）（能源） 、生长因子生长因子酵母浸膏酵母浸膏 5 5 生长因子生长因子、氮源氮源、碳源碳源（能源）（能源）葡萄糖葡萄糖 5 5 碳源碳源（能源）（能源）蔗糖蔗糖 30 30 碳源碳源（能源）（能源）可溶性淀粉可溶性淀粉 20 20 碳源碳源（能源）（能源）CO2 （来自空气）（来自空气） 碳源碳源（NH4）2SO4 0.4

42、氮源氮源、无机盐无机盐NH4H2PO4 1 氮源氮源、无机盐无机盐KNO3 1 氮源氮源、无机盐无机盐NaNO3 3 氮源氮源、无机盐无机盐MgSO47H7H2 2O 0.5 O 0.5 0 0. .2 2 0 0. .5 05 0. .5 5 无机盐无机盐FeSO4 0.01 0.01 0.01 无机盐无机盐KH2PO4 4 无机盐无机盐K2HPO4 1 0.5 1 无机盐无机盐NaCl 5 5 0.5 10 无机盐无机盐KCl 0.5 无机盐无机盐CaCl2 0.25 无机盐无机盐S 10 能源能源H2O 1000 1000 1000 1000 1000 1000 溶剂溶剂pH 7.0 7

43、.0-7.2 7.0-7.2 7.2-7.4 自然自然 7.0灭菌条件灭菌条件 12120分分 11230分分 12120分分 12120分分 12120分分 12120分分、营养物质浓度及配比合适、营养物质浓度及配比合适营养物质的浓度适宜；营养物质的浓度适宜；营养物质之间的配比适宜；营养物质之间的配比适宜；高浓度糖类物质、无机盐、重金属离子等不仅不能高浓度糖类物质、无机盐、重金属离子等不仅不能维持和促进微生物的生长，反而起到抑制或杀菌作用。维持和促进微生物的生长，反而起到抑制或杀菌作用。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

44、长繁殖和繁殖和( (或或) )代谢产物的形成和积累，其中碳氮比代谢产物的形成和积累，其中碳氮比( (C/N)C/N)的影响较大。的影响较大。发酵生产谷氨酸时：发酵生产谷氨酸时：碳氮比为碳氮比为4/14/1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；碳氮比为碳氮比为3/13/1时，菌体繁殖受到抑制，谷氨酸产量则大量增加。时，菌体繁殖受到抑制，谷氨酸产量则大量增加。、物理化学条件适宜、物理化学条件适宜pHpH；水活度；水活度；氧化还原电位；氧化还原电位；3 3、物理化学条件适宜、物理化学条件适宜1 1）pHpH培养基的培养基的pHpH必须控制在一定的范围内，以满足不同类型必须控

45、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。微生物的生长繁殖或产生代谢产物。通常培养条件：通常培养条件：细菌与放线菌：细菌与放线菌：pH77.5pH77.5酵母菌和霉菌：酵母菌和霉菌：pH4.56pH4.56范围内生长范围内生长为了维持培养基为了维持培养基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，或在进行工业发酵时补加酸、碱。或在进行工业发酵时补加酸、碱。2 2）水活度水活度在天然环境中，微生物可实际利用的自由水或游离水的含量，在天然环境中，微生物可实际利用的自由水或游离水的含量，一般用在一定的温度和压力条件下一般用在一定的

46、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：, ,式中式中PwPw代表溶液蒸汽压力代表溶液蒸汽压力, , P PO Ow w代表纯水蒸汽压力。代表纯水蒸汽压力。纯水纯水ww为为1.00,1.00,溶液中溶质越多溶液中溶质越多, , ww越小。越小。微生物一般在微生物一般在ww为为0.600.600.990.99的条件下生长的条件下生长, , ww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w

47、w不同。不同。0wwwPP2 2）水活度水活度3 3）氧化还原电位）氧化还原电位氧化还原电位又称氧化还原电势（氧化还原电位又称氧化还原电势（redox potentialredox potential），），是度量是度量某氧化还原系统中的还原剂释放电子或氧化剂接受电子趋势某氧化还原系统中的还原剂释放电子或氧化剂接受电子趋势的一种指标，其单位是的一种指标，其单位是V V（伏）或伏）或mVmV（毫伏）。毫伏）。就跟微生物与就跟微生物与pHpH的关系一样，不同类型微生物生长对的关系一样，不同类型微生物生长对氧化还原电位氧化还原电位( ()的要求不同的要求不同好氧性微生物：好氧性微生物：+0.1+0.

48、1伏以上时可正常生长伏以上时可正常生长, ,以以+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伏以上时进行好氧呼吸伏以上时进行好氧呼吸, , +0.1 +0.1伏以下时进行发酵。伏以下时进行发酵。3 3）氧化还原电位）氧化还原电位氧化还原电位与氧分压和氧化还原电位与氧分压和pHpH有关有关, ,也受某些微生物代谢产物的影响也受某些微生物代谢产物的影响增加通气量增加通气量( (如振荡培养、搅拌如振荡培养、搅拌) )提高培养基的氧分压，或加入提高培养基的氧分压，或加入氧

49、化剂，从而增加氧化剂，从而增加值；值；在培养基中加入抗坏血酸（在培养基中加入抗坏血酸（0.1%0.1%）、硫化氢）、硫化氢(0.025%)(0.025%)、半胱氨酸、半胱氨酸(0.05%)(0.05%)、谷胱甘肽、二硫苏糖醇、庖肉等还原性物质可降低、谷胱甘肽、二硫苏糖醇、庖肉等还原性物质可降低值。值。培养基中加入氧化还原指示剂刃天青可对氧化还原电位进行间接测定培养基中加入氧化还原指示剂刃天青可对氧化还原电位进行间接测定3 3）氧化还原电位）氧化还原电位氧化还原电位与氧分压和氧化还原电位与氧分压和pHpH有关有关, ,也受某些微生物代谢产物的影响也受某些微生物代谢产物的影响、经济节约、经济节约配制培养基时应尽量利用廉价且易于获得