微生物的营养和培养基

第四章微生物的营养营养物质是微生物生存的物质基础，而营养是微生物维持和延续其生命形式的一种生理过程。营养物质: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.营养:微生物获得和利用营养物质的过程。第一节微生物的营养六要素一、微生物的化学组成主要元素：碳、氢、氧、氮、磷、硫、钾、镁、钙等微量元素：锌、锰、氯、钼、硒、钴、铜等占细菌细胞干重的97%二、微生物的营养要素六要素：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的生理作用不同，可以将它们区分成六大类。1.碳源在微生物生长过程中能为微生物提供碳素来源的物质碳源谱｛有机碳无机碳异养微生物自养微生物目前在微生物工业发酵中所利用的碳源物质主要是单糖、淀粉、麸皮、米糠等。对于为数众多的化能异养微生物来说，碳源是兼有能源功能营养物。微生物利用的碳源物质主要有糖类、有机酸、醇、脂类、烃、CO2及碳酸盐等。凡是能被用来构成菌体物质中或代谢产物中氮素来源的营养物质称为氮源。2.氮源氮源谱｛有机氮无机氮NH3铵盐硝酸盐N2｛｛蛋白质核酸氨基酸尿素氨基酸自养型生物：能利用尿素、铵盐、硝酸盐甚至氮气的生物氨基酸异养型生物：蛋白质或其降解产物、有机或无机氮化合物、氮。常用的蛋白质类氮源包括蛋白胨、鱼粉、蚕蛹、黄豆饼粉、玉米浆、牛肉浸膏、酵母浸膏等按氮源的不同生物可分为：3.能源能源：能为微生物的生命活动提供最初能量来源营养物或辐射能能源谱｛化学物质辐射能｛化能异养微生物的能源有机物无机物化能自养微生物的能源光能自养和光能异养微生物的能源4.生长亿因子生长饺因子悼：那奇些微师生物乔生长鸣所必惰需而叔且需看要量惭很小呈，但播微生枝物自施身不合能合导成的狼或合漫成量咳不足腊以满纠足机给体生叉长需更要的皂有机菌化合广物惠。包括剪：维桥生素礼、氨然基酸掏、嘌歌呤和门嘧啶翠。微惭生全物断生测长因体子弄需要杰量（ml-1II泼I型肺腊炎链撇球菌笨（St润re阀pt笋oc集oc蓄cu蒸spn克eu材mo权ni掠ae）胆碱6u布g金黄营色葡爸萄球壳菌（St叛ap弯hy乞lo葵co茫cc虾usau蓬re纠us）硫胺莫素0.怎5n丘g白喉传棒杆末菌（Co洪rn红eb腔ac宿te估ri微umdi揉ph迁th沿er勾ri隶ae）B-丙氨棍酸1.宾5u太g破伤绍风梭午状芽眨孢杆口菌（Cl证os准tr咬id筝iu厕mte稻ta饶ni）尿嘧狭啶0-遥4u钉g肠膜渴状串疲珠菌皆（Le筝uc驾on显os舞to桐cme晓se攻nt顶er铃oi腿de雹s）吡哆叠醛0.妄02伤5u疲g5.无机离盐作用｛参与是微生蚁物中被酶的猫组成童；酶振的激隆活剂制。调节驾微生忆物的溪原生林质胶园体状巴态，左维持侄细胞倘的渗匀透与睛平衡构成早细胞饶的组涉成成卷分，将维持搞生物瓦大分划子和敲细胞列结构辈的稳葱定性蜘。微量趟元素记是指渠那些糖在微惰生物姿生长闲过程闻中起哨重要称作用强，而培机体胡对这卫些元拳素的伴需要象量极娘其微留小的溉元素身，通处常需辨要量晓在10-6--分10-8mo塞l/灿L：锌、阵锰、匪钠、规氯、睬钼、夜硒、询钴、毁铜、次钨、趁镍、钱硼等浩。根据鸣微生拔物对灯矿质揉元素乳需要钞量大灭小可六以把壁它分芒成大量小元素吊：Na、K、Mg、Ca、S、P等。作为鹅某些规自养皂微生骗物的结能源芽物资珠和无纱氧呼乐吸时摇的氢丧受体珠。6.水生理与功能旺主要组有①起离到溶税剂与富运输相介质撕的作车用；②参还与细钓胞内赴一系西列化摆学反毫应；③作绵为细郊胞原窝生质竿胶体遥的主舌要成顷分；⑤水计的比沟热容冲高，葛能有陪效地寇吸收挑代谢拌过程蔬中的漏热，幼降低星热能遵，使晒菌体高温度僻不致莫过高岩。④热僚的良蚂好导喝体；第二尾节冷微生狭物的化营养熟营养宿类型异养浙型生星物自养昌型生船物生长凡所需冷要的辅营养棋物质生物罢生长户过程吗中能侍量的败来源光能扭营养债型化能没营养耽型根据瓜碳源穗、能殊源及山电子血供体猫性质俩的不厅同，可将拥微生邀物分脑为：光能贿无机依自养棋型(p悼ho淋to拳li墨th福oa什ut卫ot裙rp泳hy疮)光能同有机穗异养系型(ph捕ot泊oo用rg宵an糖oh拌et文er球ot套rp征hy)化能字无机腾自养那型(ch恳em竹ol僻it勉ho乎au带to恳tr周ph振y)化能遭有机塘异养启型(ch扫em耗oo略rg杀an恨oh秒et嘴er烘ot攀ro音ph摔y)1．光能玩无机支自养最型（狠光能脉自养障型）能以CO2为主蝴要唯境一或嚷主要翠碳源桐；进行赴光合闭作用恩获取戏生长别所需劳要的录能量披；以无拆机物漂如H2、H2S、S等作株为供蹲氢体冒或电饰子供隐体，松使CO2还原裹为细流胞物酒质；例如么，藻踩类及夫蓝细狡菌等剩和植策物一遥样，别以水换为电绑子供妻体（赚供氢桃体）著，进行障产氧贴型的识光合仍作用浅，合业成细漆胞物危质。挥而紫塞硫细再菌，霸以H2S为电子阅供体盲，产妥生细撇胞物此质，柜并伴兆随硫翠元素界的产增生。CO2+2H2S光能光合昆色素[CH2O]耀+潮2S妨+H2O2．光能饺有机挽异养牧型（围光能井异养醉型）不能惭以CO2为主刘要或帐唯一杨的碳惠源；以有绸机物喉作为寒供氢幼体，栏利用扣光能腔将CO2还原吃为细插胞物限质；在生认长时屠大多彼数需封要外丛源的锦生长欢因子怠；例如颤，红众螺菌丈属中唱的一剑些细为菌能乖利用扶异丙挡醇作德为供辆氢体门，将CO2还原没成细牛胞物吐质，甲同时摇积累影丙酮忆。CH躁OH骂+CO2H3CH3C2光能光合陷色素2学CH3C0朱CH3+[CH2O]透+H2O3．化能矿无机尤自养带型（辛化能塔自养蛋型）生长番所需饺要的采能量屑来自遣无机语物氧伯化过亩程中预放出拔的化安学能基；以CO2或碳债酸盐冻作为郊唯一包或主洪要碳耐源进伪行生肚长时狐，利淘用H2、H2S、Fe2+、NH3或NO2-等作量为电斧子供膀体使CO2还原成细互胞物个质。化能病无机远自养混型只树存在沾于微便生物走中，贩可在描完全消无机刮及无光的丙环境贯中生粉长。狼它们嘉广泛雨分布泄于土浙壤及四水环贴境中,参与地你球物戒质循溪环；4．化能胞有机叫异养满型（羞化能讲异养雕型）生长故所需腔要的摇能量固均来蜡自有谷机物锈氧化碌过程疤中放奇出的摆化学马能；生长幻玉所需计要的作碳源爪主要沟是一余些有崭机化泰合物算，如灾淀粉燃、糖捐类、课纤维态素、踩有机嚷酸等胁。有机隶物通朵常既烈是碳蠢源也谢是能防源；大多滴数细熟菌、奴放线稀菌、蚕全部劝的真绣菌、打原生刚动物泰都是毒化能貌有机亭异养抽型微俊生物外；所有炎致病蚂微生奥物均纠为化设能有撒机异耀养型叼微生秀物；不同滋营养即类型笑之间食的界乘限并散非绝镰对异养应型微议生物匹并非悟绝对坛不能纷利用CO2；自养框型微寺生物森也并曾非不场能利野用有驱机物惯进行插生长姑；有些方微生哥物在昆不同阿生长蠢条件革下生雁长时,其营点养类痛型也经会发昆生改碗变；例如挥紫色音非硫堪细菌(p喷ur田pl驳eno跃ns提ul逃ph忽urba捕ct虚er从ia享)：没有躁有机疗物时烦，同谊化CO2，为自养朋型微傍生物舟；有机砌物存贷在时题，利鼠用有每机物廉进行捆生长催，为异养予型微摩生物；光照缓和厌筑氧条膀件下海，利恶用光毒能生膝长，幅为光能贴营养首型微婚生物；黑暗港与好何氧条铜件下音，依泡靠有朴机物栗氧化调产生绞的化豆学能毫生长逃，为化能疤营养壤型微吐生物微生盘物营饿养类垮型的镇可变宴性无愈疑有矩利于蚂提高碰其对渠环境箩条件雷变化宾的适湾应能方力第三垦节牙营养度物质冻进入抬细胞政的方榜式营养零物质沃能否浆进入姜细胞羊取决胀于三掉个方均面的环因素出：①营营养物旬质本下身的厌性质哑（相烤对分糟子量菊、质慕量、康溶解产性、社电负遵性等②微漂生物输所处孩的环觉境（平温度拦、PH等）勾；③微淹生物深细胞报的透哪过屏描障（沈原生段质膜堵、细艇胞壁护、荚结膜等停）。根据饱物质鲁运输虎过程番的特众点，可将伞物质奋的运垦输方驳式分沫为自由骡扩散促进歪扩散主动俱运输基团输转移1．单宿纯扩逐散原生音质膜低是一赤种半袋透性范膜，造营养佳物质膝通过螺原生辞质膜抱上的腰小孔厕，由兽高浓异度的崭胞外至环境肥向低闭浓度宽的胞箱内进晋行扩府散。恢（单元纯依蜘靠分嗓子的刮自由值运动雪）特点①物柴质在滨扩散示过程脑中没牧有发而生任再何反默应；②不包消耗残能量倍；不据能逆政浓度锋运输趴；③运栏输速挑率与异膜内第外物矩质的松浓度缸差成点正比水是粥唯一拆可以袜通过骆单存番扩散注自由幼通过舱原生厘质膜伙的分旷子，足脂肪斥酸、霜乙醇确、甘著油、秧一些积气体简（O2、CO惑2）及某鸽些氨挨基酸抚在一奔定程握度上碍也可啦通过秃自由愤扩散顺进出鸽细胞矿。2．促妈进扩宏散特点①不蔑消耗哈能量②参夏与运屑输的胀物质嘴本身关的分追子结淘构不虹发生歪变化③不搁能进已行逆崭浓度绸运输④运岩输速吐率与锅膜内魄外物逢质的胜浓度晨差成兽正比⑤需盼要载站体参足与通过张促进微扩散患进入流细胞科的营帮养物擦质主裂要有羞氨基野酸、杠单糖晨、维筐生素副及无渗机盐华等。酬一般柿微生掌物通坛过专箭一的舌载体灵蛋白芒运输腥相应务的物拔质，涌但也尊有微震生物断对同得一物含质的膛运输锋由一宏种以绩上的霞载体惯蛋白饶来完箩成。3．主短动运色输它的戒一个墓重要盆特点奖是物豆质运非输过逢程中往需要训消耗彼能量插和载广体，非而且闷可以劳进行隐逆浓报度运浸输。主动畅运输让是广竿泛存办在于折微生艇物中液的一谅种主瓣要的脑物质脉运输仗方式捧。基团挑转位摆又称牲为磷蹄酸烯济醇式忆丙酮阁酸--磷酸逮糖转此移酶练运输纲系统丸（PT侧S），PT愿S通常抛由四庙种蛋舰白质抄组成涂，包寄括酶I、酶II（包括a、絮b、赖c三种亚本基）袄和一坛种低除相对弹分子旱量的悬热稳暗定蛋丢白质红（HP健r）。4．基讨团移堂位基团样移位辅是另吐一种卖类型排的主掏动运蝴输，细它与踏主动喜运输检方式芒的不飞同之梁处在淡于它嚼有一冰个复亭杂的消运输贼系统拾来完穗成物那质的咱运输脖，而阴物质拣在运薪输过晓程中玻发生请化学铸变化副。PE姜P-知P浪+HP都r→HP组r-怕p+丙酮罚酸P传-HP朵r+糖→滔糖-P牧+HP荐r基团卧转移川主要混存在跑于厌云氧型宾和兼带性厌暗氧型困细胞窃中，唤主要范用于勤糖的调运输勤，脂孝肪酸旧、核锁苷、覆碱基声等也因可以制通过采这种南方式若运输路。比较愚项目剧单妈纯扩夹散帝促进腰扩散毛主嘉动运娇输监基毫团移窑位特异和载体共蛋白释无向有掉有娇有运送软速度烧慢拨快超快穿快溶质蔬运送舍方向翻由浓练至稀叼由屋浓至津稀啦由扫稀至娘浓鹅由稀秧至浓平衡白时内腔外浓流度内昆外相抗等呆内坟外相上等香内紧部高滴内押部高运送驾分子拌无特角异性抢特异袜性估特告异性庄特灰异性能量网消耗萝不继需要拿需要弦需灯要剖需要运送仪前后葛溶质嫂分子企不变缴不变燃不辅变依改变载体妹饱和遍效应王无饱有阿有归有与溶朝质类吸似物牧无竞待争性册有围竞争升性奔有竞须争性牺有敬竞争傻性运送浊抑制羞剂检无浩有傻有形有运送平对象笛举例这水衡、O2糖、SO42-氨基克酸、宇乳糖岛葡丝式萄糖\嘌呤四种河运送虫营养窑方式丘的比颠较第四虹节核培养定基培养棍基是白人工免配制咽的，话适合道不同活微生出物生歪长繁编殖或浅产生蓝代谢零产物追的营魄养基豆质。培养畏基几霉乎是未一切熟对微榆生物朴进行乌研究穷和利招用工荷作的听基础任何忽培养则基都蒙应该创具备水微生会物生衫长所信需要隔六大块营养忧要素：碳源代、氮乏源、隐无机菠盐、省能源笋、生轿长因枪子、朗水任何券培养马基一芹旦配吼成，响必须倦立即匀进行掀灭菌管处理；常规佳高压裙蒸汽迅灭菌拣：1.汇05沾kg悦/c蛛m2,1痰21饱.3℃15爱-3洋0分钟见；0.阀56系kg伶/c浮m2,1易12吐.6℃15碍-3酸0分钟一、居选用桂和设语计培录养基受的原润则和终方法目的馋明确营养火协调理化草条件役适宜经济先节约1.目的比明确根据够不同劫的微贱生物酬的营炒养要呢求配旨制针评对强奏的培轮养基谣。培养铅化能下自养掏型的犬氧化酷硫杆馆菌的运培养确基组湿成为颠：S狐1监0g镇Mg态SO4.7胜H2O蔬0滴.5薪g高N指H4)2SO40.逢4g阅Fe五SO40.流01供g判H2PO44g客C润aC将l20.功25转g尺H2O牙1幼00喝0m到l培养装化能宽异养眉的大屑肠杆筝菌一蕉种培放养基打是由干下列约化学踢成分充组成边：葡萄肝糖5g惹NH熔4H描2P轿O4戒1gNa窜Cl5g喂Mg亲SO缸4.卵7H哀2O略0.围2g迈K2餐HP选O4史1g亿H庄2O霜10匹00探ml常见际的培桐养四庄大类贤微生你物的副培养惭基细菌眠（牛说肉膏狐蛋白垄胨培缎养基碗）：牛肉椒膏3g蛋白杯胨10执gNa伐Cl5g腾H2O浪1箩00子0m市l放线愉菌（框高氏1号）淀粉20括g巷K凭2H宇PO运4伐0圣.5巾gNa添Cl0.席5g嫂Mg虫SO铁4.斜7H量2O侨0.昆5g西KN币O3亩1g每Fe皮SO事4橡0咳.0脉1g间H2傻O察1拖00夜0m搞l酵母吴菌(麦芽矮汁培懂养基)干麦仁芽粉置加四枯倍水容，在50斤℃-贪-6换0℃保温前糖化3-塔4小时寒，用赛碘液陷试验绣检查圈至糖忍化完喊全为垦止，定调整买糖液量浓度钓为10。巴虏林，煤煮沸些后，容沙布妈过滤咬，调PH为6.苗0。霉菌第（查今氏合钟成培婚养基多）Na局NO跌3摆3停g缺K2裁HP伪O4烂1gKC忧l0.蔬5g疼M阔gS兼O4丧.7丧H2搞O远0蒸.5拉gF路eS瞧O4丸0.坚01袭g蔗糖30右g堪H2市O童1砌00壮0m犬l2.营养宵协调培养察基中进营养杯物质刷浓度膝合适拦时微昌生物计才能利生长棒良好辞，营泽养物什质浓迟度过朱低时弃不能芹满足喷微生急物正闹常生讽长所垄需，殖浓度窄过高漫时则咐可能回对微狮生物幻玉生长低起抑帜制作津用。培养吹基中披各营默养物揭质之析间的筹浓度雪配比峡也直烦接影狼响微摸生物谣的生炮长繁触殖和戚代谢面产物燥的形咱成和娘积累演，其盲中碳仗氮比芦（C/援N）的影幕响较川大。碳氮骆比指尸培养央基中终碳元吓素与蹄氮元方素的赖物质扔的量编比值女，有惭时也益指培更养基垄中还奴原糖病与粗辜蛋白苦之比欣。例如钩，在送利用倾微生绕物发朝酵生俗产谷韵氨酸锈的过音程中将，培粒养基习碳氮击比为4/骆1时，蜡菌体倡量繁匙殖，状谷氨回酸积县累少定；当耍培养忧基碳忧氮比沙为3/产1时，执菌体嫁繁殖鲜受到缴抑制良，谷疾氨酸抚产量爸则大庸量增山加。3.理化抹条件浅适宜pH水活香度氧化凡还原域电位a.阴pH培养革基的pH必须四控制溪在一紫定的咱范围眯内，辩以满镜足不锈同类条型微生能物的盈生长淡繁殖配或产虫生代斯谢产娱物。通常向培养哭条件埋：细菌阴与放勒线菌鸽：pH证7~削7.略5酵母彩菌和渗霉菌舟：pH梦4.拣5~名6范围奖内生协长为了般维持输培养闯基pH的相夏对恒系定，麦通常鸦在培戒养基杨中加午入pH缓冲柄剂，盛或在老进行岁工业个发酵束时补布加酸摊、碱冰。b.水活荡度在天蔬然环版境中揪，微蓬生物旱可实烛际利禾用的陷自由丽水或枯游离坦水的款含量，一般肉用在弹一定构的温缓度和传压力间条件夺下,溶液著的蒸霜汽压呈力与订同样夸条件下柏纯水宝蒸汽哗压力赛之比何表示象，即酒：αw窗=P鼠w/Pow式中Pw代表提溶液蛇蒸汽泼压力,POw代表燥纯水辫蒸汽报压力铲。纯水αw为1.嘴00爸,溶液都中溶最质越智多,悔αw越小。微生萝物一朋般在αw为0.摩60～0.简99的条帖件下笨生长,拢αw过低给时,微生踏物生免长的项迟缓到期延勤长,比生察长速甘率和降总生终长量界减少帽。微生絮物不迈同，盗其生姻长的介最适αw不同开。c.氧化基还原跪电位氧化淋还原帜电位休又称篮氧化健还原吵电势膨（re百do稻xpo煤te倍nt识ia雷l），是度蚕量某氧第化还张原系盘统中化的还批原剂旱释放摩电子恼或氧央化剂突接受猫电子粪趋势的一淹种指钳标，劫其单韵位是V（伏）隐或mV（毫伏俱）。不同尺类型日微生抹物生忠长对虑氧化絮还原殃电位很的要挂求不踏同好氧纹性微姨生物印：+0沙.1伏以椒上时觉可正糟常生补长,以+0便.3～+0肝.4伏为黄宜；厌氧声性微集生物赶：低应于+0快.1伏条店件下叔生长我；兼性糟厌氧窝微生燥物：+0趋.1伏以泉上时台进行鄙好氧珠呼吸,+0宁.1伏以肃下时系进行吃发酵钱。4.经济屈节约以粗认代精以野密代家以废徒代好以国益代进以简街代繁以氮欺代朊以烃务代粮以纤准代糖二、诉培养孝基的汗类型急及应屈用培养才基种穗类繁惑多，完根据泰其成匪分、庆物理浊状态慢和用绝途可哄将培达养分谢成多肥种类论型。按成缩慧分不邮同划帅分天然另培养非基合成浩培养豆基含用