第四章 微生物的营养和培养基

2. 种类
微生物的碳源物质很多，有糖类及其
衍生物、有机酸类、醇类、脂类、烃类、
蛋白质及其降解产物等。 不同种类的微生物对碳源的利用能力也不一样！
eg. 假单胞杆菌属的一些菌能利用90多种不同的碳源物质。 甲烷氧化菌只能利用甲烷和甲醇作碳源。
（1）糖
单糖＞双糖和多糖
己糖＞ 戊糖
葡萄糖、果糖＞ 甘露糖、半乳糖 淀粉＞ 纤维素或几丁质等纯多糖 纯多糖＞ 琼脂等杂多糖
为了充实人和动物的氨基酸营养，除了继续 向绿色植物索取外，还应更多地利用氨基酸自 养型微生物，让它们将人或动物原先无法利用 的兼价氮源，包括尿素、铵盐、硝酸盐或氮气 等转化成菌体蛋白（SCP）或含氮的代谢产物 （谷氨酸等氨基酸），以丰富人类的营养和扩 大食物资源，这对于21世纪的人类生存和发展 来说，更有特殊的意义。
生长因子过量合成的微生物 少数微生物在其代谢活动中，能合成并 分泌大量某些维生素等生长因子，因此， 可作为有关维生素的生产菌种。 可用阿舒假囊酵母或棉阿舒囊霉生产维 生素B2；可用谢氏丙酸杆菌、若干链霉菌 和产甲烷菌生产维生素B12等。
广义的生长因子：
维生素、碱基、卟啉及其衍生物、甾醇、胺类、
C4～C6的分枝或直链脂肪酸，
5.2微生物的营养类型
营养类型是指根据微生物生长所需要的主要营 养要素即能源和碳源的不同，而划分的微生物类 型。 依碳源不同分：异养型heterotrophs（不能以 CO2为主要或唯一碳源）和自养型autotrophs （能以CO2为主要或唯一碳源）。 依能源不同分：光能营养型phototrophs（光 反应产能）和化能营养型chemotrophs（从化合 物（有机物或无机物）的氧化作用中获得能量）。
葡萄糖可作为大多数微生物的碳源

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加富培养基
是在培养基中加入血、血清、动植物组 织提取。用来培养要求较苛刻的某些异 养微生物。
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无机盐（mineral salts）
无机盐功能 构成微生物细胞的组成成分 调解微生物细胞的渗透压， PH值和氧 化还原电位 有些无机盐如S、Fe还可做为化能自养微 生物的能源 构成酶活性基的组成成分，维持E活性。 Mg、Ca、K是多种E的激活剂
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无机盐种类
构成微生物细胞以C、H、O、N、P、S六种元素 为主， 此外Ca、K 、Mg、Fe，约占细胞干重的 95％以上。 大量元素Ca、K 、Mg、Fe，以无机盐阳离子形 式被吸收，配培养基要加进磷酸盐、硫酸盐。
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化能自养微生物
在完全无机的环境中生长发育，以无机 化合物氧化为时释放的能量为能源，以 CO2为碳源，合成细胞物质的微生物叫化 能自养微生物。 这类细菌包括硫细菌、硝化细菌、H细 菌、铁细菌等，硫细菌和硝化细菌与生 产密切相关。
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异养微生物（有机营养型）
在完全有机环境中生长繁殖，以含碳 有机物为碳源，含氮有机物或无机物为 氮源，合成细胞物质，称为异养微生物。
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氮源种类
分子态氮：固氮微生物以分子氮为唯一氮源 无机态氮：硝酸盐、铵盐几乎所有微生物能利用 有机态氮：蛋白质及其降解产物 实验室常用牛肉膏、蛋白胨、酵母膏做氮源 生产用玉米浆、豆饼、葵花饼、花生饼等。 a 速效氮源：玉米浆、铵盐等 b 迟效氮源：豆饼、花生饼等
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基团转位：是在研究糖的运输时发现的 一种主动运输方式。 运输过程中需要能量，被运输的物质发 生化学变化的运输叫基团移位。 许多糖就是靠基团移位进行运输的。 这种运输方式是微生物通过磷酸转移酶 系统来运输营养物质的。

收获何物？ 收获菌体？收获产物？产物成分含氮如何？
例如枯草芽孢杆菌：
一般培养：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、黄豆饼粉为主的产酶培养基；
根据不同的工作目的，微生物不同的营养需 要，运用自己丰富的生物化学和微生物学知识来 配制最佳的培养基。
凝固剂必须具有的特点：
a. 不被微生物液化、分解和利用 b. 在微生物生长的范围内保持固体 状态 c. 凝固点的温度对微生物无害 d. 不因消毒灭菌的高温处理而破坏 e. 配制方便、价格低廉
常用的凝固剂
琼脂（agar）、 明胶（gelatin）、 海藻酸钠（alginate）、
琼脂是最优良的凝固剂，自1880年代开始用 于配制微生物培养基以来，至今经久不衰。
5.鉴别培养基：
用于鉴别某种或某一类微生物的培养基。 一般通过加入某些试剂，使某种或某类微生物 的菌落发生颜色变化，便于区别。
EMB培养基 伊红 美蓝------苯胺染料，抑制G+菌 低酸下----两种染料结合 大肠杆菌分解乳糖产酸
-----菌落深紫色、菌落表面有绿色金属光泽
鉴别培养基也具有选择革兰氏阴性菌的作用。
发酵生产谷氨酸时： 碳氮比为4/1时，菌体大量繁殖，谷氨酸积累少； 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。
培养基的配制4个原则
3、理化适宜 （1）pH （2）渗透压与水活度 （3）氧化还原电位
（1） pH
通常培养条件： 细菌： pH 7.0~8.0
放线菌：pH 7.5~8.5 酵母菌： pH 3.8~6.0 霉菌：pH 4.0~5.8 藻类： pH 6.0~7.0 原生动物： pH 6.0~8.0
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；

4、生长因子
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机体需要的有机物。
维生素 氨基酸
酶的辅基或辅酶
嘌呤或嘧啶
合成核苷
酶的辅基或辅酶，或
5、水
生理功能： 溶剂和运输介质 参与生化反应 维持大分子的天然构象 作为热的良好导体，控制细胞内的温度变化 维持细胞的正常形态 水合作用和脱水作用控制亚基结构的组成和解离
第二节 培养基 一、选用和设计培养基的原则和方法 3、物理化学条件适宜 • pH； • 水活度； • 氧化还原电位；
第二节 培养基 一、选用和设计培养基的原则和方法
3、物理化学条件适宜 • 1）pH • 培养基的pH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。 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的相对恒定，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。
第二节 培养基 一、选用和设计培养基的原则和方法 不同类型微生物生长对氧化还原电位(Ф)的要 求不同: • 好氧性微生物：+0.1V以上时可正常生长, 以+0.3～+0.4V为宜； • 厌氧性微生物：低于+0.1V条件下生长； • 兼性厌氧微生物：+0.1V以上时进行好氧呼 吸,+0.1V以下时进行发酵。
三、微生物的营养类型
自养型生物 生长所需要的营养物质 异养型生物 光能营养型 化能营养型
生物生长过程中能量的来源
三、微生物的营养类型
微生物营养类型(Ⅰ)
划分依据 碳源 能源 电子供体 营养类型 自养型(autotrophs) 异养型(heterotrophs) 光能营养型(phototrophs) 化能营养型(chemotrophs) 无机营养型(lithotrophs) 有机营养型(organotrophs)