微生物的營養(yǎng)

關(guān)于微生物的營養(yǎng)第1頁，共25頁，2023年，2月20日，星期四第一節(jié)微生物的營養(yǎng)類型

根據(jù)生長所需要的營養(yǎng)物質(zhì)的性質(zhì)（碳源），可將生物分成兩種基本的營養(yǎng)類型異養(yǎng)型生物:生長時需要以復(fù)雜的有機物質(zhì)作為營養(yǎng)物質(zhì)的生物。自養(yǎng)型生物:生長時能以簡單的無機物質(zhì)作為營養(yǎng)物質(zhì)的生物。動物屬于異養(yǎng)型生物，植物屬于自養(yǎng)型的生物。

而微生物既有異養(yǎng)型的也有自養(yǎng)型的，大多數(shù)微生物屬于異養(yǎng)型生物，少數(shù)微生物屬于自養(yǎng)型生物。根據(jù)生長時能量的來源不同，又可將生物分成為：化能營養(yǎng)型生物：依靠化合物氧化釋放的能量進行生長的生物。光能營養(yǎng)型生物：依靠光能進行生長的生物。

動物和大部分微生物屬于化能營養(yǎng)型生物，它們從物質(zhì)的氧化過程中獲得能量。植物和少數(shù)微生物屬于光能營養(yǎng)型生物。

第2頁，共25頁，2023年，2月20日，星期四微生物的營養(yǎng)類型營養(yǎng)類型能源氫供體基本碳源實例光能無機營養(yǎng)型光無機物CO2藍(lán)細(xì)菌,紫硫細(xì)菌,（光能自養(yǎng)型）綠硫細(xì)菌,藻類光能有機營養(yǎng)型光有機物CO2及簡紅螺菌科的細(xì)菌（光能異養(yǎng)型）單有機物（紫色無硫細(xì)菌）化能無機營養(yǎng)型無機物CO2硝化細(xì)菌,硫化細(xì)菌,鐵細(xì)菌,氫細(xì)菌,硫磺細(xì)菌等（化能自養(yǎng)型）化能有機營養(yǎng)型有機物有機物有機物絕大多數(shù)細(xì)菌和（化能異養(yǎng)型）全部真核微生物無機物第3頁，共25頁，2023年，2月20日，星期四第二節(jié)培養(yǎng)基(medium)定義：應(yīng)科研或生產(chǎn)的需要，由人工配制的，適合于不同微生物生長繁殖或積累代謝產(chǎn)物用的營養(yǎng)基質(zhì)（混合養(yǎng)料）統(tǒng)稱為培養(yǎng)基。廣義上說，凡是支持微生物生長繁殖的介質(zhì)或材料均可作為微生物的培養(yǎng)基。特點：任何培養(yǎng)基都應(yīng)具備微生物所需要的五大營養(yǎng)要素，且應(yīng)比例適當(dāng)。所以一旦配成必須立即滅菌。用途：促使微生物生長；積累代謝產(chǎn)物；分離微生物菌種；鑒定微生物種類；微生物細(xì)胞計數(shù)；菌種保藏；制備微生物制品。第4頁，共25頁，2023年，2月20日，星期四1、培養(yǎng)基的配制原則＊培養(yǎng)基組分應(yīng)適合微生物的營養(yǎng)特點（目的明確）＊營養(yǎng)物的濃度與比例應(yīng)恰當(dāng)（營養(yǎng)協(xié)調(diào)）＊物理化學(xué)條件適宜（條件適宜）＊根據(jù)培養(yǎng)目的選擇原料及其來源（經(jīng)濟節(jié)約）第5頁，共25頁，2023年，2月20日，星期四●培養(yǎng)基組分應(yīng)適合微生物的營養(yǎng)特點

即根據(jù)不同微生物的營養(yǎng)需要配制不同的培養(yǎng)基。不同營養(yǎng)類型的微生物，其對營養(yǎng)物的需求差異很大。如自養(yǎng)型微生物的培養(yǎng)基完全可以由簡單的無機物質(zhì)組成。異養(yǎng)型生物的培養(yǎng)基至少需要含有一種有機物質(zhì)，但有機物的種類需適應(yīng)所培養(yǎng)菌的特點。

按微生物的主要類群來說，它們所需要的培養(yǎng)基成分也不同：

細(xì)菌：牛肉膏蛋白胨培養(yǎng)基

LB(Luria-Bertani)

放線菌：高氏一號培養(yǎng)基

真菌：查氏合成培養(yǎng)基

PDA(Potato-Dextrose-Agar)

酵母菌：麥芽汁當(dāng)對試驗菌營養(yǎng)需求特點不清楚的時候，可以采用‘生長譜’法進行測定。第6頁，共25頁，2023年，2月20日，星期四●營養(yǎng)物的濃度與比例應(yīng)恰當(dāng)●濃度過高——對微生物的生長起抑制作用；濃度過小——不能滿足微生物生長的需要?！裉嫉龋–/N）直接影響微生物生長與繁殖及代謝物的形成與積累，故常作為考察培養(yǎng)基組成時的一個重要指標(biāo)。

●速效性氮（或碳）源與遲效性氮（或碳）源的比例

●各種金屬離子間的比例

碳源中的碳原子的mol數(shù)氮源中所含的氮原子的mol數(shù)C/N比值=例：谷氨酸生產(chǎn)中

C/N＝4/1時，菌體大量繁殖，谷氨酸積累少；C/N＝3/1時，菌體生長受抑制，而谷氨酸大量增加。一般培養(yǎng)基C/N為100/0.5~2谷氨酸發(fā)酵培養(yǎng)基 為100/11~21放線菌蛋白酶培養(yǎng)為100/10~20第7頁，共25頁，2023年，2月20日，星期四●物理化學(xué)條件適宜

（1）pH:

各類微生物的最適生長pH值各不相同：

細(xì)菌：7.0~8.0 放線菌：7.5~8.5酵母菌：3.8~6.0

霉菌：4.0~5.8菌根菌：5.5~7.5

在微生物的生長和代謝過程中，由于營養(yǎng)物質(zhì)的利用和代謝產(chǎn)物的形成與積累，培養(yǎng)基的初始pH值會發(fā)生改變，為了維持培養(yǎng)基pH值的相對恒定，通常采用下列兩種方式：內(nèi)源調(diào)節(jié)：在培養(yǎng)基里加一些緩沖劑或不溶性的碳酸鹽；調(diào)節(jié)培養(yǎng)基的碳氮比。外源調(diào)節(jié)：按實際需要不斷向發(fā)酵液流加酸或堿液第8頁，共25頁，2023年，2月20日，星期四例如：控制培養(yǎng)基的pH值☆磷酸緩沖液：pH值從6.0~7.6之間K2HPO4+HClKH2PO4+KClKH2PO4+KOHK2HPO4+H2O☆加入CaCO3：

CO32–HCO3–H2CO3CO2+H2O+H+–H–+H+–H–☆培養(yǎng)基中所含氨基酸、肽、蛋白質(zhì)等物質(zhì)也可起到緩沖作用。第9頁，共25頁，2023年，2月20日，星期四（2）滲透壓和aw滲透壓 等滲溶液 適宜微生物生長 高滲溶液 細(xì)胞發(fā)生質(zhì)壁分離 低滲溶液 細(xì)胞吸水膨脹，直至破裂大多數(shù)微生物適合在等滲的環(huán)境下生長，而有的菌能在3mol/LNaCl的高滲溶液中生長。能在高鹽環(huán)境（2.8~6.2/LNaCl）生長的微生物常被稱為嗜鹽微生物。第10頁，共25頁，2023年，2月20日，星期四2、根據(jù)培養(yǎng)基的應(yīng)用目的選擇原料及其來源(1)是培養(yǎng)菌體，還是積累代謝產(chǎn)物？(2)是實驗室種子培養(yǎng)，還是大規(guī)模發(fā)酵？(3)代謝產(chǎn)物是初級代謝產(chǎn)物，還是次級代謝產(chǎn)物？☆用于培養(yǎng)菌體種子的培養(yǎng)基營養(yǎng)應(yīng)豐富，氮源含量宜高（碳氮比低）；☆用于大量生產(chǎn)代謝產(chǎn)物的培養(yǎng)基其氮源一般應(yīng)比種子培養(yǎng)基稍低，（但若發(fā)酵產(chǎn)物是含氮化合物時，有時還應(yīng)提高培養(yǎng)基的氮源含量）；若代謝產(chǎn)物是次級代謝產(chǎn)物時要考慮是否加入特殊元素或特定的代謝產(chǎn)物；☆當(dāng)所設(shè)計的是大規(guī)模發(fā)酵用的培養(yǎng)基時，應(yīng)重視培養(yǎng)基中各成份的來源和價格，應(yīng)選擇來源廣泛、價格低廉的原料，提倡以粗代精，以廢代好。第11頁，共25頁，2023年，2月20日，星期四生態(tài)模擬調(diào)查所培養(yǎng)菌的生態(tài)條件，查看“嗜好”，對“癥”下料——初級天然培養(yǎng)基。查閱文獻(xiàn)查閱、分析文獻(xiàn)，調(diào)查前人的工作資料，借鑒別人的經(jīng)驗，以便從中得到啟發(fā)設(shè)計有自己特色的培養(yǎng)基配方。精心設(shè)計借助優(yōu)選法或正交試驗設(shè)計法等方法。3、設(shè)計培養(yǎng)基的方法第12頁，共25頁，2023年，2月20日，星期四實驗比較：

不同培養(yǎng)基配方的選擇比較單種成分來源和數(shù)量的比較幾種成分濃度比例調(diào)配的比較小型試驗放大到大型生產(chǎn)條件的比較

pH和溫度試驗◆附1：配置培養(yǎng)基時應(yīng)注意的幾個問題及解決方法：＊沉淀＊膠體強度的破壞＊褐色物質(zhì)的形成＊

pH發(fā)生變化第13頁，共25頁，2023年，2月20日，星期四高壓蒸氣滅菌一般培養(yǎng)基:

0.5Kg/cm2,120℃,15-30min

含糖培養(yǎng)基:0.5

kg/cm2,115－118℃,20-25min

過濾滅菌,分別滅菌,間歇滅菌的應(yīng)用?！舾?：培養(yǎng)基的滅菌第14頁，共25頁，2023年，2月20日，星期四

過濾滅菌第15頁，共25頁，2023年，2月20日，星期四◆附3：器皿的滅菌及無菌室的消毒器皿的滅菌：

干熱空氣：160℃，2h無菌室的消毒：

紫外光化學(xué)藥物熏蒸（苯酚；高錳酸鉀+甲醛）第16頁，共25頁，2023年，2月20日，星期四4、培養(yǎng)基的類型及其應(yīng)用★-1

根據(jù)所培養(yǎng)微生物的類群來分:①細(xì)菌培養(yǎng)基②放線菌培養(yǎng)基③真菌培養(yǎng)基★-2根據(jù)培養(yǎng)目的來分:

①種子培養(yǎng)基—是為保證發(fā)酵生產(chǎn)獲得大量優(yōu)質(zhì)種子而設(shè)計的培養(yǎng)基，特點是營養(yǎng)較豐富，氮源比例較高。有時為使菌種能迅速適應(yīng)后面的發(fā)酵條件，還有意識地加入發(fā)酵培養(yǎng)基的基質(zhì)。

②發(fā)酵培養(yǎng)基—用于生產(chǎn)預(yù)定發(fā)酵產(chǎn)物，一般以碳為主要元素，碳源含量往往高于種子培養(yǎng)基。大規(guī)模生產(chǎn)時，原料應(yīng)價廉易得，還應(yīng)有利于產(chǎn)物的分離提取。第17頁，共25頁，2023年，2月20日，星期四細(xì)菌培養(yǎng)基—營養(yǎng)肉湯（nutrientbroth)：

牛肉膏3g；水1000ml；蛋白胨5g；pH7.2~7.4放線菌培養(yǎng)基—高氏1號：可溶性淀粉20g；KNO31g;K2HPO41g

MgSO40.5gNaCl1g;FeSO4?7H2O0.5g水1000ml;pH7.2~7.4霉菌培養(yǎng)基—查氏（zapek)培養(yǎng)基

蔗糖30g;KCl0.5g;MgSO4.H2O0.5g;FeSO40.5g水1000ml;K2HPO41g;NaNO33g;pH6.7大多數(shù)真菌培養(yǎng)基——馬丁氏培養(yǎng)基；

酵母菌培養(yǎng)基——麥芽汁培養(yǎng)基；

菌根菌——Pach、MMN、MRD、MMA。

第18頁，共25頁，2023年，2月20日，星期四★-3按對培養(yǎng)基成分的了解程度來分

①天然培養(yǎng)基：利用化學(xué)成分還不完全清楚或不恒定的天然物質(zhì)，（如肉湯、蛋白胨、麥芽汁、酵母汁、豆芽汁、玉米粉、牛奶、血清等）制成的培養(yǎng)基，天然培養(yǎng)基比較經(jīng)濟，除實驗室經(jīng)常使用外，更適宜于在生產(chǎn)上用來大規(guī)模地培養(yǎng)微生物和生產(chǎn)微生物產(chǎn)品。

②合成（組合）培養(yǎng)基：由化學(xué)成分完全了解的物質(zhì)配制而成的培養(yǎng)基，該類培養(yǎng)基的組成成分精確、清楚，重復(fù)性強，但微生物生長較慢，且價格昂貴，故一般適于在實驗室范圍內(nèi)在微生物營養(yǎng)需要、代謝、分類鑒定、生物測定以及菌種選育、遺傳分析等方面的研究工作。如高氏培養(yǎng)基、查氏培養(yǎng)基等。③半組合培養(yǎng)基：在合成培養(yǎng)基的基礎(chǔ)上添加些天然成份，以更有效地滿足微生物對營養(yǎng)物的需要，如馬鈴薯蔗糖培養(yǎng)基。第19頁，共25頁，2023年，2月20日，星期四★-4按制備后培養(yǎng)基外觀的物理狀態(tài)來分

③液體培養(yǎng)基：液體培養(yǎng)基不含任何凝固劑，菌體與培養(yǎng)基充分接觸，操作方便，常用于大規(guī)模的工業(yè)生產(chǎn)以及在實驗室進行微生物生理代謝等基本理論的研究工作?？蓳?jù)培養(yǎng)后的濁度判斷微生物的生長程度。

①固體培養(yǎng)基：天然固體營養(yǎng)基質(zhì)制成的培養(yǎng)基，或液體培養(yǎng)基中加入一定量凝固劑（瓊脂1.5～2％)而呈固體狀態(tài)的培養(yǎng)基。為微生物的生長提供營養(yǎng)表面。常用于微生物的分離、純化、計數(shù)等方面的研究?？梢朗褂媚康牟煌瞥尚泵?、平板等形式。

②半固體培養(yǎng)基：在液體培養(yǎng)基中加入0.2-0.7％的瓊脂構(gòu)成的培養(yǎng)基。常用來觀察細(xì)菌運動的特征，以進行菌種鑒定等方面的實驗工作。

第20頁，共25頁，2023年，2月20日，星期四＊不被微生物分解、利用、液化；＊不因消毒滅菌而被破壞；＊在微生物的生長溫度內(nèi)保持固態(tài)；＊凝固點的溫度對微生物無害；＊透明度好，粘著力強。理想凝固劑應(yīng)具備的條件：第21頁，共25頁，2023年，2月20日，星期四常用凝固劑瓊脂與明膠的比較比較內(nèi)容瓊脂明膠常用濃度1.5~2%5~12%熔點9625凝固點4020pH微酸酸性灰分（％）1614~15氧化鈣（％）1.150氧化鎂（％）0.770氯（％）