微生物的营养本科

营养物质是微生物生存物质基础，而营养是微生物维持和延续其生命形式一个生理过程。营养物质nutrimentsubstance:能够满足机体生长、繁殖和完成各种生理活动所需要物质.营养nutrition:微生物取得和利用营养物质过程。微生物的营养本科第1页本章目录第一节微生物营养组成第二节微生物营养类型第三节营养物质吸收第四节培养基微生物的营养本科第2页本章基本理论知识1．了解微生物细胞化学组成.2．掌握微生物营养要素及其功效。3．掌握微生物吸收营养物质四种方式性质和特点。4．掌握微生物四大营养类型划分依据及其微生物种类。微生物的营养本科第3页第一节微生物营养组成thecompositionofmicrobialnutrition一、微生物化学组成二、微生物营养物质微生物的营养本科第4页主要元素Macroelement：碳C、氢H、氧O、氮N、磷P、硫S、钾K、镁Mg、钙Ca等微量元素Microelement：锌Zn、锰Mn、氯Cl、钼Mo、硒Se、钴Co、铜Cu等碳C、氢H、氧O、氮N、磷P、硫S约占细胞干重97%这些元素主要以水、有机物、无机盐等形式存在。一、微生物化学组成chemicalcomponent微生物的营养本科第5页微生物的营养本科第6页几个微生物细胞化学组成元素细菌酵母菌霉菌C5049.847.9H86.76.7O2031.140.2N1512.45.2P3<0.1<0.1S1————微生物的营养本科第7页1微生物细胞水分水是微生物细胞中含量最大成份，不一样种类微生物含水量不一样，普通占细胞重量70%~90%。细菌75%~85%酵母菌70%~85%霉菌85%~90%微生物的营养本科第8页2微生物细胞有机物质微生物细胞干物质中90%以上是有机物，主要是蛋白质、核酸、碳水化合物、脂类、维生素及其降解产物。一是结构物质：为细胞壁、细胞核、细胞质和细胞器主要结组成份。二是贮藏物质：为多糖和脂类。三是代谢底物和产物：包含存在于细胞内糖、氨基酸、核苷酸、有机酸和维生素等。微生物的营养本科第9页3微生物细胞矿质元素微生物细胞干物质中3%~10%是矿质元素。大量元素：P、S、Ca、Mg、K、Fe。微量元素：Cu、Zn、Mn、B、Co、Mo、Ni、Se等。微生物的营养本科第10页

碳源、氮源、能源、生长因子、无机盐和水

营养物质按照它们在机体中生理作用不一样，能够将它们区分成六大类。二、

微生物营养物质Microbialnutrientsubstance微生物的营养本科第11页微生物与动植物营养要素比较微生物的营养本科第12页1、碳源（Carbonsource）◆定义：凡可被用来组成细胞物质或代谢产物中碳素起源营养物质。◆功效：提供合成细胞物质及代谢物原料;并为整个生理活动提供所需要能源（异养微生物）。◆种类:无机含碳化合物：如CO2和碳酸盐等。有机含碳化合物：糖与糖衍生物（多糖：如淀粉、麸皮、米糠等；饴糖；单糖）,脂类、醇类。有机酸、烃类、芳香族化合物以及各种含氮化合物。微生物的营养本科第13页当前在工业发酵中所利用碳源物质主要是单糖、淀粉、麸皮、米糠等。对于为数众多化能异养微生物来说，碳源是兼有能源功效营养物。试验室惯用碳源主要有：葡萄糖、蔗糖、淀粉、有机酸等微生物的营养本科第14页种类碳源物质备注糖葡萄糖、果糖、麦芽糖、蔗糖、淀粉、半乳糖、乳糖、甘露糖、纤维二糖、纤维素、半纤维素、甲壳素、木质素等单糖优于双糖，己糖优于戊糖，淀粉优于纤维素，纯多糖优于杂多糖。有机酸糖酸、乳酸、柠檬酸、延胡索酸、低级脂肪酸、高级脂肪酸、氨基酸等与糖类比效果较差，有机酸较难进入细胞，进入细胞后会造成pH下降。当环境中缺乏碳源物质时，氨基酸可被微生物作为碳源利用。表4.1微生物利用碳源物质微生物的营养本科第15页醇乙醇在低浓度条件下被一些酵母菌和醋酸菌利用。脂脂肪、磷脂主要利用脂肪，在特定条件下将磷脂分解为甘油和脂肪酸而加以利用。烃天然气、石油、石油馏分、石蜡油等利用烃微生物细胞表面有一个由糖脂组成特殊吸收系统，可将难溶烃充分乳化后吸收利用。微生物的营养本科第16页CO2CO2为自养微生物所利用。碳酸盐NaHCO3、CaCO3、白垩等为自养微生物所利用。其它芳香族化合物、氰化物蛋白质、蛋白胨、核酸等利用这些物质微生物在环境保护方面有主要作用。当环境中缺乏碳源物质时，可被微生物作为碳源而降解利用。微生物的营养本科第17页2氮源（Nitrogensource）定义：凡用来组成菌体物质或代谢产物中氮素起源营养源。种类：无机氮：铵盐、硝酸盐、亚硝酸盐、尿素、氨、N2等；有机氮：蛋白质及其降解产物（如胨、肽、氨基酸等）、牛肉膏、鱼粉、花生饼粉、黄豆饼粉、玉米浆等微生物的营养本科第18页2氮源（Nitrogensource）功效：

1）提供合成细胞中含氮物，如蛋白质、核酸，以及含氮代谢物等原料。2）少数细菌能够铵盐、硝酸盐等氮源为能源。微生物的营养本科第19页速效性氮源：可被菌体直接吸收利用氮源，如尿素、铵盐、硝酸盐等氮化物是水溶性，玉米浆、牛肉膏、蛋白胨、酵母膏等有机氮化物中氮是蛋白质降解产物。作用：有利于菌体生长。迟效性氮源：不可被菌体直接吸收利用氮源，如饼粕中氮主要以蛋白质形式存在。作用：有利于代谢产物形成惯用蛋白质类氮源包含蛋白胨、鱼粉、蚕蛹、黄豆饼粉、玉米浆、牛肉浸膏、酵母浸膏等按氮源能否被菌体直接利用可分为：微生物的营养本科第20页微生物的营养本科第21页种类氮源物质备注蛋白质类蛋白质及其不一样程度降解产物(胨、肽、氨基酸等)大分子蛋白质难进入细胞，一些真菌和少数细菌能分泌胞外蛋白酶，将大分子蛋白质降解利用，而多数细菌只能利用相对分子质量较小其降解产物氨及铵盐NH3、(NH4)2SO4等轻易被微生物吸收利用硝酸盐KNO3等轻易被微生物吸收利用表4.2微生物利用氮源物质微生物的营养本科第22页分子氮N2固氮微生物可利用，但当环境中有化合态氮源时，固氮微生物就失去固氮能力其它嘌呤、嘧啶、脲、胺、酰胺、氰化物大肠杆菌不能以嘧啶作为唯一氮源，在氮限量葡萄糖培养基上生长时，可经过诱导作用先合成份解嘧啶酶，然后再分解并利用嘧啶可不一样程度地被微生物作为氮源加以利用续表4.2微生物利用氮源物质微生物的营养本科第23页能源：能为微生物生命活动提供最初能量起源营养物或辐射能辐射radiationenergy能源化学物质辐射能化能异养微生物能源有机物无机物化能自养微生物能源光能自养和光能异养微生物能源无机物inorganicsubstance有机物organicsubstance化学物质chemicalsubstance辐射能radiationenergy3能源energy微生物的营养本科第24页（1）单功效营养物辐射能是单功效，只为光能微生物提供能源。（2）双功效营养物对一切异养微生物来说，其碳源又兼作能源，这种碳源（营养物）称双功效营养物。化能自养微生物能源物质无机养料经常是双功效（如：NH4+

既是硝酸细菌能源，又是它氮源。）（3）多功效营养物有机营养物常有双功效或三功效作用，既是异养微生物能源，又是它们碳源或氮源。微生物营养物功效多重性微生物的营养本科第25页4无机盐（inorganicsalt）

定义：为微生物细胞生长提供碳、氮源以外各种重要元素（包含大量元素和微量元素）物质，多以无机盐形式共给。

大量元素：P、S、K、Mg、Ca、Na、Fe（微生物生长所需浓度在10-3~10-4mol/L）

微量元素：Cu、Zn、Mn、Mo、Co（微生物生长所需浓度在10-6~10-8mol/L）普通微生物生长所需要无机盐有：硫酸盐、磷酸盐、氯化物以及含有钠、钾、镁、铁等金属元素化合物。微生物的营养本科第26页无机盐生理功效组成微生物细胞组成成份调整微生物细胞渗透压，PH值和氧化还原电位。有些无机盐如S、Fe还可做为自养微生物能源。组成酶活性基组成成份，维持酶活性。Mg、Ca、K是各种E激活剂。微生物的营养本科第27页表4.3无机盐及其生理功效元素化合物形式(惯用)生理功效磷KH2PO4，K2HPO4核酸、核蛋白、磷脂、辅酶及ATP等高能分子成份，作为缓冲系统调整培养基pH硫(NH4)2SO4，MgSO4含硫氨基酸(半胱氨酸、甲硫氨酸等)、维生素成份，谷胱甘肽可调整胞内氧化还原电位镁MgSO4己糖磷酸化酶、异柠檬酸脱氢酶、核酸聚合酶等活性中心组分，叶绿素和细菌叶绿素成份微生物的营养本科第28页元素化合物形式(惯用)生理功效钙CaCl2，Ca(NO3)2一些酶辅因子，维持酶(如蛋白酶)稳定性，芽孢和一些孢子形成所需，建立细菌感受态所需钠NaCl细胞运输系统组分，维持细胞渗透压，维持一些酶稳定性钾KH2PO4，K2HPO4一些酶辅因子，维持细胞渗透压，一些嗜盐细菌核糖体稳定因子铁FeSO4细胞色素及一些酶组分，一些铁细菌能源物质，合成叶绿素、白喉毒素所需微生物的营养本科第29页表4.4微量元素与生理功效元素生理功效锌存在于乙醇脱氢酶、乳酸脱氢酶、碱性磷酸酶、醛缩酶、RNA与DNA聚合酶中锰存在于过氧化物歧化酶、柠檬酸合成酶中钼存在于硝酸盐还原酶、固氮酶、甲酸脱氢酶中硒存在于甘氨酸还原酶、甲酸脱氢酶中钴存在于谷氨酸变位酶中铜存在于细胞色素氧化酶中钨存在于甲酸脱氢酶中镍存在于脲酶中，为氢细菌生长所必需微生物的营养本科第30页

有些微生物，如乳酸杆菌，在得到充分碳源、氮源、水、无机盐供给时，并不能正常生长，需要在培养基中补充部分维生素、氨基酸等，但补充量往往极少，为何乳酸杆菌缺乏这些物质时不能正常生长?这些物质作用机理是什么?这些物质属于微生物所需哪一类营养物质?想一想?微生物的营养本科第31页生长因子：那些微生物生长所必需而且需要量很小，但微生物本身不能合成或合成量不足以满足机体生长需要有机化合物依据生长因子化学结构及在机体内生理功效不一样，可分为：维生素vitamin、氨基酸aminoacid、嘌呤purine或嘧啶等三类。5生长因子growthfactor微生物的营养本科第32页主要包含：维生素氨基酸碱基维生素有微生物自己不能合成维生素，需要外加，主要是B族维生素、硫胺素、叶酸、泛酸、核黄素等，如生产味精需加生物素（是B族中一个即VH）。氨基酸有些微生物自己不能合成某种AA，必须给予补充，如赖AA发酵所用黄色短杆菌不能合成环丝AA，为环丝AA缺点型菌株，在培养基中必须添加含环丝AA氮源。如豆饼水解液或毛发水解液等。各种菌合成AA能力有很大差异，普通G－菌强于G＋，大肠杆菌自己能合成全部AA，沙门氏菌能合成大部分AA，有菌合成AA能力极弱，如肠道串珠菌需从外界补充19种AA。微生物的营养本科第33页碱基

嘧啶和嘌呤是核酸和辅E主要组分，是许多微生物必须生长原因。有些微生物不但不能合成嘧啶和嘌呤，而且不能将补充嘧啶和嘌呤结合在核苷酸上，还必须供给核苷酸，有菌需补充卟啉或其衍生物，还有菌需供给（低碳）脂肪酸等。微生物的营养本科第34页表4.5维生素及其在代谢中作用化合物代谢中作用对氨基苯甲酸四氢叶酸前体，一碳单位转移辅酶生物素催化羧化反应酶辅酶辅酶M甲烷形成中辅酶叶酸四氢叶酸包含在一碳单位转移辅酶中泛酸辅酶A前体硫辛酸丙酮酸脱氢酶复合物辅基尼克酸NAD、NADP前体，它们是许多脱氢酶辅酶吡哆素(B6)参加氨基酸和酮酶转化微生物的营养本科第35页核黄素(B2)黄素单磷酸(FMN)和FAD前体，它们是黄素蛋白辅基钻胺素(B12)辅酶B12包含在重排反应里(为谷氨酸变位酶)硫胺素(B1)硫胺素焦磷酸脱羧酶、转醛醇酶和转酮醇酶辅基维生素K甲基酮类前体，起电子载体作用(如延胡索酸还原酶)氧肟酸促进铁溶解性和向细胞中转移微生物的营养本科第36页微生物

生长因子需要量（ml-1）

III型肺炎链球菌（Streptococcuspneumoniae） 胆碱 6ug

金黄色葡萄球菌（Staphylococcusaureus）

硫胺素 0.5ng 白喉棒杆菌（Cornebacteriumdiphtherriae） 丙氨酸1.5ug

破伤风梭状芽孢杆菌（Clostridiumtetani）

尿嘧啶 0-4ug

肠膜状串珠菌（Leuconostocmesenteroides）

吡哆醛 0.025ug微生物的营养本科第37页生理功效physiologicalfunction主要有①微生物机体主要组成成份，②参加细胞内一系列化学反应；③起到溶剂与运输介质作用；④控制细胞内温度改变；6水water微生物的营养本科第38页水有效性微生物可利用水常以水活度值(wateractivity,w)表示。水活度值是指在一定温度和压力条件下，溶液蒸汽压力与一样条件下纯水蒸汽压力之比，即w＝Pw／P0w式中Pw代表溶液蒸汽压力，P0w代表纯水蒸汽压力。微生物的营养本科第39页纯水w为1.00，溶液中溶质越多，w越小。微生物普通在w为0.60-0.99条件下生长，w过低时，微生物生长迟缓期延长，比生长速率和总生长量降低。微生物不一样，其生长最适w不一样(表)。普通而言，细菌生长最适w较酵母菌和霉菌高，而嗜盐微生物生长最适w则较低。微生物的营养本科第40页表4.6几类微生物生长最适w

微生物

w普通细菌0.91酵母菌0.88霉菌0.80噬盐细菌0.70噬盐真菌0.65嗜高渗酵母0.60◆为了表示微生物生长与水关系，有时也惯用相对湿度（RH)概念（w×100=RH）；通常也用测定蒸气相中相对湿度方法得知溶液或物质水活度。微生物的营养本科第41页第二节微生物营养类型nutrienttypes一、

光能无机自养型二、光能有机异养型三、化能无机自养型四、化能有机异养型微生物的营养本科第42页异养型微生物自养型微生物依据微生长所需要碳源性质依据微生物生长过程中能量起源光能营养型化能营养型依据电子供体(氢供体）不一样有机营养型无机营养型微生物的营养本科第43页微生物的营养本科第44页依据碳源、能源及电子供体性质不一样，可将微生物分为：光能无机自养型(photolithoautotrophy)光能有机异养型(photoorganoheterotrophy)化能无机自养型(chemolithoautotrophy)化能有机异养型(chemoorganoheterotrophy)微生物的营养本科第45页*能以CO2为唯一或主要碳源；*进行光合作用获取生长所需要能量；*以无机物如H2、H2S、S、Na2S2O3等作为供氢体或电子供体，使CO2还原为细胞物质；比如，藻类及蓝细菌等和植物一样，以水为电子供体（供氢体），进行产氧型光合作用，合成细胞物质。而红硫细菌，以H2S为电子供体，产生细胞物质，并伴随硫元素产生。CO2+2H2S光能光合色素[

CH2O]+2S+H2O一、

光能无机自养型（光能自养型）photolithoautotrophy微生物的营养本科第46页*不能以CO2为主要或唯一碳源；*以有机物作为供氢体，利用光能将CO2还原为细胞物质；*在生长时大多数需要外源生长因子；比如，红螺菌属中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。CHOH+CO2H3CH3C2光能光合色素2CH3C0CH3+[CH2O]+H2O二、光能有机异养型（光能异养型）photoorganoheterotrophy微生物的营养本科第47页*生长所需要能量来自无机物氧化过程中放出化学能；*以CO2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NO2-等作为电子供体使CO2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环境中生长。它们广泛分布于土壤及水环境中,参与地球物质循环；三、化能无机自养型（化能自养型）chemolithoautotrophy微生物的营养本科第48页*生长所需要能量均来自有机物氧化过程中放出化学能；*生长所需要碳源主要是一些有机化合物，如淀粉、糖类、纤维素、有机酸等。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；全部致病微生物均为化能有机异养型微生物；四、化能有机异养型（化能异养型）chemoorganoheterotrophy微生物的营养本科第49页腐生型(metatrophy):可利用无生命有机物(如动植物尸体和残体)作为碳源；寄生型(paratrophy):寄生在活寄主机体内，吸收营养物质,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：兼性腐生型(facultivemetatrophy)；兼性寄生型(facultiveparatrophy)；微生物的营养本科第50页不一样营养类型之间界限并非绝对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；有些微生物在不一样生长条件下生长时,其营养类型也会发生改变；比如紫色非硫细菌(purplenonsulphurbacteria)：没有有机物时，同化CO2，

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；红螺菌在光照和厌氧条件下，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化学能生长，为化能营养型微生物微生物营养类型可变性无疑有利于提升其对环境条件改变适应能力微生物的营养本科第51页第三节培养基medium或culturemedium一、选取和设计培养基标准和方法二、培养基类型微生物的营养本科第52页培养基是人工配制，适合微生物生长繁殖或产生代谢产物营养基质。不论是以微生物为材料研究，还是利用微生物生产生物制品，都必须进行培养基配制，它是微生物学研究和微生物发酵生产基础。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、水任何培养基一旦配成，必须马上进行灭菌处理；常规高压蒸汽灭菌：

1.05kg/cm2,121.3℃15-30分钟；0.56kg/cm2,112.6℃15-30分钟；微生物的营养本科第53页依据培养目标需要注意各营养物质浓度和配比理化条件适宜经济节约灭菌处理一、选取和设计培养基标准和方法微生物的营养本科第54页1依据培养目标需要培养目标不一样,原料选择和配比不一样.试验室普通培养:普通惯用培养基;遗传研究:成份清楚合成培养基;生理、代谢研究:选取对应培养基.比如枯草芽孢杆菌:普通培养:肉汤培养基或LB培养基;自然转化:基础培养基;观察芽孢:生孢子培养基;产蛋白酶:以玉米粉、黄豆饼粉为主产酶培养基.微生物的营养本科第55页依据不一样微生物营养要求配制针对强培养基。培养化能自养型氧化硫杆菌培养基组成为：S10gMgSO4.7H2O0.5g(NH4)2SO40.4gFeSO40.01gKH2PO44gCaCl20.25gH2O1000ml培养化能异养大肠杆菌一个培养基是由以下化学成份组成：葡萄糖5gNH4H2PO41gNaCl5gMgSO4·7H2O0.2gK2HPO41gH2O1000ml1依据培养目标需要微生物的营养本科第56页常见培养四大类微生物培养基细菌（牛肉膏蛋白胨培养基）：牛肉膏5g蛋白胨10gNaCl5gH2O1000ml放线菌（高氏1号）淀粉20gK2HPO40.5gNaCl0.5gMgSO4·7H2O0.5gKNO31gFeSO40.01gH2O1000ml微生物的营养本科第57页酵母菌(麦芽汁培养基)干麦芽粉加四倍水，在50℃--60℃保温糖化3-4小时，用碘液试验检验至糖化完全为止，调整糖液浓度为10。巴林，煮沸后，沙布过滤，调PH为6.0。霉菌（查氏合成培养基）NaNO33gK2HPO41gKCl0.5gMgSO4·7H2O0.5gFeSO40.01g蔗糖30gH2O1000ml微生物的营养本科第58页培养基中营养物质浓度适当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浓度配比也直接影响微生物生长繁殖和代谢产物形成和积累，其中碳氮比（C/N）影响较大。碳氮比指培养基中碳元素与氮元素物质量比值，有时也指培养基中还原糖与粗蛋白之比。比如，在利用微生物发酵生产谷氨酸过程中，培养基碳氮比为4/1时，菌体量繁殖，谷氨酸积累少；当培养基碳氮比为3/1时，菌体繁殖受到抑制，谷氨酸产量则大量增加。2注意各营养物质浓度和配比微生物的营养本科第59页pH调整渗透压氧化还原电位3.理化条件适宜微生物的营养本科第60页培养基pH必须控制在一定范围内，以满足不一样类型微生物生长繁殖或产生代谢产物。通常培养条件：细菌与放线菌：pH7~7.5酵母菌和霉菌：pH4.5~6范围内生长为了维持培养基pH相对恒定，通常在培养基中加入pH缓冲剂，或在进行工业发酵时补加酸、碱。a.pH微生物的营养本科第61页在天然环境中，微生物可实际利用自由水或游离水含量，普通用在一定温度和压力条件下,溶液蒸汽压力与一样条件下纯水蒸汽压力之比表示，即：αw=Pw/Pow式中Pw代表溶液蒸汽压力,POw代表纯水蒸汽压力。纯水αw为1.00,溶液中溶质越多,αw越小。微生物普通在αw为0.60～0.99条件下生长,αw低时,微生物生长迟缓期延长,比生长速率和总生长量降低。微生物不一样，其生长最适αw不一样。b.调整渗透压

水活度activityofwater（aw）微生物的营养本科第62页氧化还原电位又称氧化还原电势（redoxpotential），是度量某氧化还原系统中还原剂释放电子或氧化剂接收电子趋势一个指标，其单位是V（伏）或mV（毫伏）。不一样类型微生物生长对氧化还原电位要求不一样好氧性微生物：+0.1伏以上时可正常生长,以+0.3～+0.4伏为宜；厌氧性微生物：低于+0.1伏条件下生长；兼性厌氧微生物：+0.1伏以上时进行好氧呼吸,+0.1伏以下时进行发酵。c.氧化还原电位微生物的营养本科第63页以粗代精以野代家以废代好以国代进以简代繁以氮代朊以烃代粮以纤代糖配制培养基还应遵照力争节约标准，尽可能选取价格廉价，起源方便原料。尤其是在工业发酵中，培养基用量大，更应注意这一点，以降低产品成本。4经济节约economicthrift微生物的营养本科第64页*以工农业生产中易污染环境废弃物作为培养微生物原料.比如,糖蜜(制糖工业中含有蔗糖废液)乳清(乳制品工业中含有乳糖废液)、豆制品工业废液及黑废液(造纸工业中含有戊糖和己糖亚硫酸纸浆)等都可作为培养基原料.工业上甲烷发酵主要利用废水、废渣作原料,在我国农村,已推广利用粪便及禾草为原料发酵生产甲烷作为燃料.另外,大量农副产品或制品，如麸皮、米糠、玉米浆酵母浸膏、酒糟、豆饼、花生饼、蛋白胨等都是常用发酵工业原料。*开发利用纤维素这种世界上含量最丰富可再生资源.将大量纤维素农副产品转变为优质饲料,工业发酵原料,燃料,人类食品及饮料微生物的营养本科第65页*以石油或天然气副产品代替糖质原料来培养微生物。生产石油蛋白将石油产品转化成一些产值更高高级醇、脂肪酸、环烷酸等化工产品和若干合成物；对石油产品品质进行改良，如脱硫、脱蜡等。*以大气氮、铵盐、硝酸盐或尿素等一类非蛋白质或非氨基酸廉价原料用作发酵培养基原料让微生物转化成菌体蛋白质或含氮发酵产物供人们利用。微生物的营养本科第66页5灭菌处理常规高压蒸汽灭菌：

1.05kg/cm2,121.3℃15-30分钟；含糖培养基：0.56kg/cm2,112.6℃15-30分钟;蔗糖长时间高温会形成氨基糖或焦糖。长时间高温也会使磷酸盐等与钙、镁离子形成难溶性化合物，产生沉淀。可在培养基中加少许螯合剂（0.01％EDTA），使金属离子形成可溶性络合物以预防沉淀产生。微生物的营养本科第67页（一）按成份不一样划分

天然培养基(complexmedium)

这类培养基含有化学成份还不清楚或化学成份不恒定天然有机物，也称非化学限定培养基(chemicallyundefinedmedium)。牛肉膏蛋白胨培养基、麦芽汁培养基合成培养基(syntheticmedium)是由化学成份完全了解物质配制而成培养基，也称化学限定培养基。高氏1号培养基、查氏培养基

二、培养基类型以及应用微生物的营养本科第68页（二）按物理状态不一样划分固体培养基液体培养基在液体培养基中加入一定量凝固剂，使其成为固体状态，琼脂含量普通为1.5%-2.0%琼脂含量普通为0.2%-0.7%不加任何凝固剂半固体培养基固体培养基惯用来进行微生物分离、判定、活菌计数及菌种保藏观察微生物运动特征、分类判定及噬菌体效价滴定

大规模工业生产及在试验室进行微生物基础理论和应用方面研究微生物的营养本科第69页

理想凝固剂应具备以下条件：①不被所培养微生物分解利用；②在微生物生长温度范围内保持固体状态，在培养嗜热细菌时，因为高温轻易引发培养基液化，通常在培养基中适当增加凝固剂来处理这一问题；③凝固剂凝固点温度不能太低，不然将不利于微生物生长；④凝固剂对所培养微生物无毒害作用；⑤凝固剂在灭菌过程中不会被破坏；⑥透明度好，粘着力强；⑦配制方便且价格低廉。惯用凝固剂有琼脂(agar)、明胶(gelatain)和硅胶(silicagel)。表4.9列出琼脂和明胶一些主要特征。微生物的营养本科第70页表4.7琼脂与明胶主要特征比较内容琼脂明胶惯用浓度(%)1.5～25～12熔点(℃)9625凝固点(℃)4020pH微酸酸性灰分(%)1614～15氧化钙(%)1.150氧化镁(%)0.770氮(%)0.418.3微生物利用能力绝大多数微生物不能利用许多微生物能利用微生物的营养本科第71页（三）按用途不一样划分基础培养基(minimummedium)基础培养基是含有普通微生物生长繁殖所需基本营养物质培养基。这种培养基可作为一些特殊培养基基础成份。

微生物的营养本科第72页加富培养基(enrichmentmedium)

也称营养培养基，即在基础培养基中加入一些特殊营养物质制成一类营养丰富培养基，这些特殊营养物质包含血液、血清、酵母浸膏、动植物组织液等。*依据待分离微生物特点设计培养基,用于从环境中富集和分离某种微生物.(目标微生物在这种培养基中较其它微生物生长速度快,并逐步富集而占优势,从而轻易到达分离该种微生物目标.)微生物的营养本科第73页判别培养基(differentialmedium)是用于判别不一样类型微生物培养基。在培养基中加入某种特殊化学物质，某种微生物在培养基中生长后能产生某种代谢产物，而这种代谢产物能够与培养基中特殊化学物质发生特定化学反应，产生显著特征性改变，依据这种特征性改变，可将该种微生物与其它微生物区分开来。是依据微生物代谢特点在普通培养基中加入某种试剂或化学药品，经过培养后显色反应区分不一样微生物培养基。微生物的营养本科第74页EMB培养基伊红和美蓝二种苯胺染料可抑制G+细菌和一些难培养G—细菌.在低酸度时,这二种染料结合形成沉淀，起着产酸指示剂作用.试样中各种肠道菌会在EMB培养基上产生相互易区分特征菌落,因而易于识别。比如大肠杆菌强烈分解乳糖而产生大量混合酸,菌体呈酸性,菌落被染成深紫色，从菌落表面反射光中还可看到绿色金属闪光。微生物的营养本科第75页一些判别培养基培养基名称

加入化学物质

微生物代谢产物

培养基特征性改变主要用途

酪素培养基酪素胞外蛋白酶蛋白水解圈判别产蛋白酶菌株油脂培养基食用油、土温、中性红指示剂胞外脂肪酶由淡红色变成深红色判别产脂肪酶菌株微生物的营养本科第76页培养基名称

加入化学物质

微生物代谢产物

培养基特征性改变主要用途

淀粉培养基可溶性淀粉胞外淀粉酶淀粉水解酶判别产淀粉酶菌株H2S试验培养基醋酸铅H2S产生黑色沉淀判别产H2S菌株微生物的营养本科第77页选择培养基(selectivemedium)

是用来将某种或某类微生物从混杂微生物群体中分离出来培养基。

一个类型选择培养基是依据一些微生物特殊营养需求设计。

另一类选择培养基是在培养基中加入某种化学物质，这种化学物质没有营养作用，对所需分离微生物无害，但能够抑制或杀死其它微生物。微生物的营养本科第78页微生物的营养本科第79页微生物的营养本科第80页微生物的营养本科第81页营养物质能否进入细胞取决于三个方面原因：①营养物质本身性质（相对分子量、质量、溶解性、电负性等②微生物所处环境（温度、PH等）；③微生物细胞透过屏障（原生质膜、细胞壁、荚膜等）。第四节营养物质吸收微生物的营养本科第82页依据物质运输过程特点，可将物质运输方式分为自由扩散freediffusion促进扩散facilitateddiffusion主动运输ActiveTransport

基团转移GroupTranslocation微生物的营养本科第83页原生质膜是一个半透性膜，营养物质经过原生质膜上小孔，由高浓度胞外环境向低浓度胞内进行扩散。特点①物质在扩散过程中没有发生任何反应；②不消耗能量；不能逆浓度运输；③运输速率与膜内外物质浓度差成正比一、自由扩散freediffusion微生物的营养本科第84页水是唯一能够经过扩散自由经过原生质膜分子，脂肪酸、乙醇、甘油、一些气体（O2、CO2）及一些氨基酸在一定程度上也可经过自由扩散进出细胞。

微生物的营养本科第85页特点①不消耗能量②参加运输物质本身分子结构不发生改变③不能进行逆浓度运输④运输速率与膜内外物质浓度差成正比⑤需要载体carrier参加二、帮助扩散(促进扩散facilitateddiffusion）微生物的营养本科第86页

经过促进扩散进入细胞营养物质主要有氨基酸、单糖、维生素及无机盐等。普通微生物经过专一载体蛋白运输对应物质，但也有微生物对同一物质运输由一个以上载体蛋白来完成。微生物的营养本科第87页它一个主要特点是物质运输过程中需要消耗能量和载体，而且能够进行逆浓度运输。主动运输是广泛存在于微生物中一个主要物质运输方式。三、主动运输activetransportion微生物的营养本科第88页基团转位又称为磷酸烯醇式丙酮酸--磷酸糖转移酶运输系统（PTS），PTS通常由五种蛋白质组成，包含酶I、酶II（包含a、b、c三种亚基）和一个低相对分子量热稳定蛋白质（HPr）。

基团移位是另一个类型主动运输，它与主动运输方式不一样之处于于它有一个复杂运输系统来完成物质运输，而物质在运输过程中发生化学改变。PEP-P+HPr→HPr-p+丙酮酸P-HPr+糖→糖-P+HPr四、基团移位GroupTranslocation微生物的营养本科第89页

基团转移主要存在于厌氧型和兼性厌氧型细胞中，主要用于糖运输，葡萄糖glucose、果糖、乳糖、麦芽糖maltose、脂肪酸fatacid、核苷、碱基base等也能够经过这种方式运输。微生物的营养本科第90页比较项目单纯扩散 促进扩散主动运输基团移位特异载体蛋白无 有 有 有 运输速度 慢 快 快 快 溶质运输方向由浓至稀由浓至稀 由稀至浓 由稀至浓平衡时内外浓度内外相等 内外相等 内部高 内部高 运输分子 无特异性 特异性 特异性 特异性 能量消耗 不需要 不需要需要 需要 运输前后溶质分子不变 不变 不变 改变 载体饱和效应 无 有 有 有 与溶质类似物无竞争性 有竞争性 有竞争性 有竞争性 运输抑制剂 无 有 有 有 运输对象举例水、O2

糖、SO42-氨基酸、乳糖葡萄糖\嘌呤四种运输营养方式比较微生物的营养本科第91页练习五

一、名词解释营养和营养物质、生长因子、判别培养基、选择培养基、水活度值二、微生物营养物质有哪些？各有何生理作用？三、微生物营养类型有哪几个？划分依据是什么？举例各种营养类型代表菌？四、什么是培养基？配制培养基应考虑哪些标准？微生物的营养本科第92页采取什么方法能够分离到能分解并利用苯作为碳源和能源物质细菌纯培养物?答:要想分离到能分解并利用苯作为碳源和能源物质细菌纯培养物，普通需要以下程序：（1）查资料。看有没有先人分离该菌报道，从中取得分离经验；查苯化学性质并建立其标准测量方法，不然无法确定分离过程中菌降解效果。（2）采样。这是很主要关键步骤。普通采集被苯污染土壤并从中分离目标菌。（3）富集培养。将采到土样在富集柱上驯化，不停提升土中苯浓度，使苯降解菌在数量上占优势。微生物的营养本科第93页（4）取适量富集土样在以苯为惟一碳源和能源无机盐培养基中培养，设对照，生长后测富集液降解效果。假如好，再适量转接到另一瓶以苯为惟一碳源和能源无机盐培养基中培养，不停重复，直至取得高效富集液。要注意富集过程中出现现象改变。该步关键是苯含量测定要准确，不然会走弯路。（5）纯种分离和性能测定。将高效富集液进行稀释涂布，从中挑取单菌落并验证功效，方法是用以苯为惟一碳源和能源无机盐培养基中培养，测定其降解效果，找到高效降解菌。（6）深入验证，并进行传代试验，最少连续30代功效不丧失。微生物的营养本科第94页食品水分活度测定

伴随食品科学技术发展，食品水分活性主要性愈来愈受到人们重视，各国科学家正在研究经过控制水分活性来到达免杀菌保留食品新路径。

1理想公式计算法

依据水分活性（以下简称Aw）定义，它可近似等于食品在密封容器内水蒸汽压（P）与在相同温度下纯水蒸汽压（Po）之比：微生物的营养本科第95页依据拉乌尔定律，若立项溶液溶质和溶剂摩尔数分别为m1和m2，则：

设一摩尔理想溶质溶于一千克水（计55.51摩尔），则此理想溶液水分活性为：

Aw＝55.51/1＋55.51＝0.9823

在含电介质非理想溶液Aw值可依据下式计算：

lnAw＝－υmφ/55.51

式中υ为1分子溶质产生离子数，m为溶液摩尔浓度，φ是由溶质决定常数。

微生物的营养本科第96页不过大多数食品是由各种组分组成复杂系统，它aw值难以用普通公式法计算，即使也有许多推荐公式，但都有一定适用范围，主要在食品可溶性成份以及数量已经明确条件下适用。比如配制微生物培养基以及研制新中间水分食品推荐下面公式较为适用：

Aw＝Aw1×Aw2×Aw3×……

即总水分活性Aw等于各组分水分活性值乘积。

普通说来，实际上测定食品水分活性都采取直接测定法。

微生物的营养本科第97页2直接测定法

依据蒸汽压、湿度动力学等原理对应出现了不少直接测定仪器。国外也发展了许多测定水分活性电子仪器，其测定原理有是依据二电极中吸湿性物质电导改变，也有是直接依靠气体热传导湿度传感器来检测。这类仪器含有快速、灵敏、准确度高优点，我国可加强这类仪器研制。在当前情况下，这种电子仪器造价高，有些尚需进口，不利于推广。下面介绍一个坐标内插法，它不需要特殊仪器装置。普通试验室都可采取。

微生物的营养本科第98页2.1仪器及用具

康维皿容器，分析天平，恒温箱。

2.2试剂

表4-1标准饱和盐溶液Aw值表（25℃）

标准试剂Aw标准试剂Aw

LiClH2OK2C2H2O2MgCl26H2OKCO3Mg(NO3)26H2O0.110.230.330.430.52NaBr2H2ONaClCdCl2KNO3K2C2O30.580.750.820.930.98

注：本表数据取各种文件数据平均值

微生物的营养本科第99页2.3测定方法

主要测定容器是康维皿容器，它分内外二室，测定时在外室加入标准盐饱和溶液，在内室铝箔皿中加入1克左右待测试样。试样应用天平准确称量，记下初读数。固体食品试样最好切细后放入。然后用玻璃盖涂上真空脂密封，放入恒温箱在25℃条件下保持2～3小时，然后取出滤波皿再次准确称出试样重量，算出试样增减量。如试样重量增加，说明内室试样水分活性比外室盐饱和溶