1、第四章第四章 微生物的營養和培養基微生物的營養和培養基本章的學習目的與要求：本章的學習目的與要求： 了解微生物的了解微生物的6 6類營養要素和各要素在培養基中類營養要素和各要素在培養基中的作用；掌握微生物營養類型的劃分及其依據，相的作用；掌握微生物營養類型的劃分及其依據，相應營養類型的能源、氫供體及基本碳源和代表微生應營養類型的能源、氫供體及基本碳源和代表微生物舉例；掌握營養物質進入微生物細胞的方式，各物舉例；掌握營養物質進入微生物細胞的方式，各種運輸方式的主要特點及相互間的區別；了解選用種運輸方式的主要特點及相互間的區別；了解選用和設計培養基的原則和方法，熟練掌握培養基的劃和設計培養基的原則

2、和方法，熟練掌握培養基的劃分依據和各類培養基的特點，特別是選擇性培養基、分依據和各類培養基的特點，特別是選擇性培養基、鑒別性培養基的定義、設計原理及用途。鑒別性培養基的定義、設計原理及用途。 營養物：營養物： 能為機體生命活動提供結構物質、能量、能為機體生命活動提供結構物質、能量、代謝調節物質和良好的生理環境的物質稱為代謝調節物質和良好的生理環境的物質稱為營養物。營養物。營養：營養： 指生物體從外部環境攝取其生命活動所指生物體從外部環境攝取其生命活動所必須的能量和物質，以滿足其生長和繁殖需必須的能量和物質，以滿足其生長和繁殖需要的一種生理功能要的一種生理功能 。 第一節第一節 微生物的六類營養

3、要素微生物的六類營養要素 第二節第二節 微生物的營養類型微生物的營養類型 第三節第三節 營養物質進入細胞的方式營養物質進入細胞的方式 第四節第四節 培養基培養基 第一節第一節 微生物的六類營養要素微生物的六類營養要素 一、一、細胞化學組成細胞化學組成1 1、元素水平、元素水平 主要是主要是C C、H H、O O、N N（占干重（占干重90-97%90-97%），和各種礦物質元），和各種礦物質元素（依次為素（依次為P P、S S、K K、MgMg、 CaCa、FeFe、ZnZn、MnMn等）。等）。2 2、化合物水平、化合物水平 水分、蛋白質、碳水化合物、脂肪、核酸和無機鹽水分、蛋白質、碳水化合

4、物、脂肪、核酸和無機鹽 等。等。二、微生物的六種營養要素及其功能二、微生物的六種營養要素及其功能主要功能：提供合成原生質和代謝產物原料；產生合成反應主要功能：提供合成原生質和代謝產物原料；產生合成反應及生命活動所需能量；調節新陳代謝。及生命活動所需能量；調節新陳代謝。（一）碳源：（一）碳源： 1 1、定義：凡可構成微生物細胞和代謝產物中碳架來源的營養、定義：凡可構成微生物細胞和代謝產物中碳架來源的營養物質稱為碳源。物質稱為碳源。2 2、生理功能：、生理功能： 構成細胞物質，供給微生物生長發育所需要的能量。構成細胞物質，供給微生物生長發育所需要的能量。3 3、碳源譜碳源譜(1)(1)碳源譜特點碳

5、源譜特點1 1）微生物能利用的碳源類型大大超過了動物界或植物界所能）微生物能利用的碳源類型大大超過了動物界或植物界所能利用的碳化合物。利用的碳化合物。2 2）不同種的微生物其具體碳源利用范圍是很懸殊的。）不同種的微生物其具體碳源利用范圍是很懸殊的。3 3）凡必須利用有機碳源的微生物，就是為數眾多的異養微生）凡必須利用有機碳源的微生物，就是為數眾多的異養微生物，凡能利用無機碳源的微生物，則是自養微生物。物，凡能利用無機碳源的微生物，則是自養微生物。4 4）對異養微生物來說，它的碳源同時又充作能源，這時，可）對異養微生物來說，它的碳源同時又充作能源，這時，可認為碳源是一種雙功能的營養物。認為碳源是

6、一種雙功能的營養物。 (2) (2) 利用順序利用順序 對異養微生物來說，其最適碳源則是對異養微生物來說，其最適碳源則是“C.H.OC.H.O”型。其型。其中，糖類是最廣泛利用的碳源，其次是醇類、有機酸類和中，糖類是最廣泛利用的碳源，其次是醇類、有機酸類和脂類等。在糖類中，單糖勝于雙糖和多糖，己糖勝于戊糖，脂類等。在糖類中，單糖勝于雙糖和多糖，己糖勝于戊糖，葡萄糖、果糖勝于甘露糖、半乳糖；在多糖中，淀粉明顯葡萄糖、果糖勝于甘露糖、半乳糖；在多糖中，淀粉明顯地優于纖維素或幾丁質等純多糖，純多糖則優于瓊脂等雜地優于纖維素或幾丁質等純多糖，純多糖則優于瓊脂等雜多糖和其他聚合物。多糖和其他聚合物。（二

7、）氮源（二）氮源1 1、定義：凡是構成微生物的細胞物質或代謝產物中氮素、定義：凡是構成微生物的細胞物質或代謝產物中氮素來源的營養物質稱為氮源。來源的營養物質稱為氮源。2 2、生理功能：、生理功能： 主要是提供合成原生質和細胞其他結構的原料，一般主要是提供合成原生質和細胞其他結構的原料，一般不作能源。不作能源。 3 3、氮源譜、氮源譜(1)(1)氮源譜特點氮源譜特點1 1）微生物的氮源譜大大廣于動物或植物的。）微生物的氮源譜大大廣于動物或植物的。2 2）氨基酸自養型和異養型生物：）氨基酸自養型和異養型生物： 氨基酸自養型生物：不需要氨基酸作為氮源的，它們能把非氨氨基酸自養型生物：不需要氨基酸作為

8、氮源的，它們能把非氨基酸類的簡單氮源自行合成所需要的一切氨基酸。基酸類的簡單氮源自行合成所需要的一切氨基酸。氨基酸異養型生物：需要從外界吸收現成的氨基酸作氮源。氨基酸異養型生物：需要從外界吸收現成的氨基酸作氮源。3 3）無機的氮源物質一般不提供能量，只有極少數的化能自養）無機的氮源物質一般不提供能量，只有極少數的化能自養細菌如硝化細菌可利用銨態氮和硝態氮作為氮源和能源。細菌如硝化細菌可利用銨態氮和硝態氮作為氮源和能源。4 4）速效氮源和遲效氮源：）速效氮源和遲效氮源： 含蛋白質的有機氮源稱為遲效性氮源；而無機氮源或以蛋含蛋白質的有機氮源稱為遲效性氮源；而無機氮源或以蛋白質的各種降解產物形式存在

9、的有機氮源則被稱為速效氮源。白質的各種降解產物形式存在的有機氮源則被稱為速效氮源。5)5)生理酸性、堿性、中性鹽生理酸性、堿性、中性鹽 (2) (2) 利用順序利用順序 一般說來，異養微生物對氮源利用的順序是：一般說來，異養微生物對氮源利用的順序是：“N Nc cH Ho o”或或“N Nc cH Ho ox x”類優類優“N NH H”類，更類，更優于優于“N No o”類，而最不易被利用的則是類，而最不易被利用的則是“N N”類。類。（三）能源（三）能源1 1、定義：能源是指能為微生物的生命活動提供最初能量來、定義：能源是指能為微生物的生命活動提供最初能量來源的營養物或輻射能。源的營養物或

10、輻射能。2 2、能源譜、能源譜 （1 1）能作化能自養微生物能源的物質都是一些）能作化能自養微生物能源的物質都是一些還原態的無還原態的無機物質機物質，能氧化利用這些物質的微生物都是細菌。，能氧化利用這些物質的微生物都是細菌。（2 2）一種營養物常有一種以上營養要素功能，即除單功能）一種營養物常有一種以上營養要素功能，即除單功能營養物外，還存在雙功能、三功能營養物的情況。營養物外，還存在雙功能、三功能營養物的情況。 （四）生長因子（四）生長因子1 1、定義：一類對微生物、定義：一類對微生物正常代謝必不可少正常代謝必不可少且又且又不能從簡單的碳、不能從簡單的碳、氮源自行合成氮源自行合成的的所需極微

11、量所需極微量的的有機物有機物。2 2、作用：輔酶或酶活化。、作用：輔酶或酶活化。3 3、種類：維生素、種類：維生素、AAAA、basebase、FAFA等。等。(1)(1)維生素：因為它只是作為酶的活性基，所以需要量一股很少。維生素：因為它只是作為酶的活性基，所以需要量一股很少。(2)(2)氨基酸：需要量較大，比維生素的需要量大幾千倍。氨基酸：需要量較大，比維生素的需要量大幾千倍。嘌呤、嘧啶及它們的衍生物：主要功能是構成核酸和輔酶。嘌呤、嘧啶及它們的衍生物：主要功能是構成核酸和輔酶。(4)(4)脂肪酸等組成細胞膜的類脂成分。脂肪酸等組成細胞膜的類脂成分。4 4、生長因子與微生物的關系、生長因子

12、與微生物的關系(1)(1)生長因子自養型微生物：生長因子自養型微生物： 不需要外界提供生長因子的微生物，包括多數真菌、放線不需要外界提供生長因子的微生物，包括多數真菌、放線菌、霉菌。菌、霉菌。 (2)(2)生長因子異養型微生物生長因子異養型微生物 需要多種生長因子的微生物，包括乳酸菌、動植物致病菌、需要多種生長因子的微生物，包括乳酸菌、動植物致病菌、原生動物、支原體等。原生動物、支原體等。 (3)(3)生長因子過量合成微生物生長因子過量合成微生物 指在其代謝活動中不僅能合成而且可以在自己細胞中大量指在其代謝活動中不僅能合成而且可以在自己細胞中大量累積維生素等生長因子的微生物。在實踐上將它們作為

13、維生素累積維生素等生長因子的微生物。在實踐上將它們作為維生素等的生產菌。等的生產菌。5 5、來源：酵母膏、玉米漿、黃豆餅粉、動植物組織液、麥芽、來源：酵母膏、玉米漿、黃豆餅粉、動植物組織液、麥芽汁等，復合維生素。汁等，復合維生素。（五）無機鹽（五）無機鹽1 1、種類、種類(1)(1)大量元素：凡是生長所需濃度在大量元素：凡是生長所需濃度在1010-3-31010-4-4mol/Lmol/L范圍內的范圍內的元素，可稱為大量元素，包括元素，可稱為大量元素，包括P P、S S、K K、MgMg、CaCa、NaNa和和FeFe等。等。(2)(2)微量元素：凡是生長所需濃度在微量元素：凡是生長所需濃度在

14、1010-6-61010-8-8mol/Lmol/L范圍內的范圍內的元素，則稱為微量元素，包括元素，則稱為微量元素，包括CuCu、ZnZn、MnMn、MoMo、和和CoCo等。等。2 2、功能：構成細胞的組成成分；調節細胞滲透壓、功能：構成細胞的組成成分；調節細胞滲透壓；作為酶的作為酶的激活劑；調節氫離子濃度激活劑；調節氫離子濃度pHpH、氧化還原電位氧化還原電位EhEh等等；作為無氧呼作為無氧呼吸時的氫受體以及某些自養微生物的能源等。吸時的氫受體以及某些自養微生物的能源等。3 3、無機元素來源：、無機元素來源： （1 1）大量元素：加入有關化學試劑，其中首選的是）大量元素：加入有關化學試劑，

15、其中首選的是K K2 2HPOHPO4 4及及MgSOMgSO4 4 。一些無機元素加入鹽：一些無機元素加入鹽： （2 2）微量元素：除配制精細培養基，一般不加入。）微量元素：除配制精細培養基，一般不加入。 （六）水（六）水 1 1、生理功能：組成成分；反應介質；物質運輸媒體；熱的、生理功能：組成成分；反應介質；物質運輸媒體；熱的良導體。良導體。2 2、存在狀態：游離態（溶媒）和結合態（結構組成）、存在狀態：游離態（溶媒）和結合態（結構組成） 。 游離水的多少可用水活度游離水的多少可用水活度awaw來表示。水活度是指在相同來表示。水活度是指在相同的溫度和壓力下，體系中溶液的水的蒸汽壓與純水的蒸

16、汽壓的溫度和壓力下，體系中溶液的水的蒸汽壓與純水的蒸汽壓之比，即：之比，即： 第二節第二節 微生物的營養類型微生物的營養類型營養類型是指根據微生物生長所需的主要營養要素即能源和碳營養類型是指根據微生物生長所需的主要營養要素即能源和碳源的不同而劃分的微生物類型。源的不同而劃分的微生物類型。 一、一、微生物營養類型的分類微生物營養類型的分類 依碳源不同：依碳源不同：異養型：不能以異養型：不能以COCO2 2或可溶性碳酸鹽為主要或唯一碳源。或可溶性碳酸鹽為主要或唯一碳源。 自養型：能以自養型：能以COCO2 2或可溶性碳酸鹽為主要或唯一碳源。或可溶性碳酸鹽為主要或唯一碳源。依能源不同：依能源不同：光

17、能營養型：光反應產能。光能營養型：光反應產能。化能營養型：物質氧化產能。化能營養型：物質氧化產能。依氫供體不同：依氫供體不同：無機營養型：以無機化合物為氫供體。無機營養型：以無機化合物為氫供體。有機營養型：以有機物作為氫供體。有機營養型：以有機物作為氫供體。 二、二、微生物的營養類型微生物的營養類型1 1、光能自養型（光能無機營養型）微生物光能自養型（光能無機營養型）微生物 利用光能為能源，以二氧化碳利用光能為能源，以二氧化碳( (COCO2 2) )或可溶性的碳酸鹽或可溶性的碳酸鹽( (COCO2-2-3 3) )作為唯一的碳源或主要碳源。以無機化合物作為唯一的碳源或主要碳源。以無機化合物(

18、 (水、硫化水、硫化氫、硫代硫酸鈉等氫、硫代硫酸鈉等) )為氫供體，還原為氫供體，還原COCO2 2，生成有機物質。生成有機物質。 光能自養型微生物主要是一些藍細菌、紅硫細菌、綠硫光能自養型微生物主要是一些藍細菌、紅硫細菌、綠硫細菌等少數微生物，它們由于含光合色素，能使光能轉變為細菌等少數微生物，它們由于含光合色素，能使光能轉變為化學能化學能( (ATP)ATP)，供細胞直接利用。供細胞直接利用。2 2、化能自養（化能無機營養型）微生物化能自養（化能無機營養型）微生物 以無機物氧化所產生的化學能為能源、以各自合適的無以無機物氧化所產生的化學能為能源、以各自合適的無機化合物為氫供體，去還原機化合

19、物為氫供體，去還原COCO2 2或者可溶性碳酸鹽合成有機物或者可溶性碳酸鹽合成有機物質。如亞硝酸細菌、硝酸細菌、鐵細菌、硫細菌、氫細菌就質。如亞硝酸細菌、硝酸細菌、鐵細菌、硫細菌、氫細菌就可以分別利用氧化可以分別利用氧化NHNH3 3、NONO2-2-、FeFe2+2+、H H2 2S S和和H H2 2產生的化學能來產生的化學能來還原還原COCO2 2，形成碳水化合物。形成碳水化合物。3 3、光能異養型（光能有機營養型）微生物光能異養型（光能有機營養型）微生物 以光能為能源，利用有機物作為供氫體，利用以光能為能源，利用有機物作為供氫體，利用COCO2 2或一些或一些簡單有機物作碳源，合成細胞

20、的有機物質。簡單有機物作碳源，合成細胞的有機物質。4 4、化能異養型（化能有機營養型）微生物、化能異養型（化能有機營養型）微生物 其能源和碳源都來自于有機物，能源來自有機物的氧化其能源和碳源都來自于有機物，能源來自有機物的氧化分解，分解，ATPATP通過氧化磷酸化產生，碳源直接取自于有機碳化臺通過氧化磷酸化產生，碳源直接取自于有機碳化臺物。它包括自然界絕大多數的細菌，全部的放線菌、真菌和物。它包括自然界絕大多數的細菌，全部的放線菌、真菌和原生動物。原生動物。 第三節第三節 營養物質進入細胞的方式營養物質進入細胞的方式營養物質進入微生物細胞的方法和速率取決于以下諸因素：營養物質進入微生物細胞的方

21、法和速率取決于以下諸因素： (1) (1)營養物質的性質：包括分子大小、電荷、結構及光學異構類營養物質的性質：包括分子大小、電荷、結構及光學異構類型等。型等。 大分子：先水解為小分子，再吸收。大分子：先水解為小分子，再吸收。 脂溶性物質：易透過。脂溶性物質：易透過。 離子化合物：弱快強慢（極性）離子化合物：弱快強慢（極性）（2 2）細胞）細胞( (即質膜即質膜) )所處的環境條件：即滲透壓、所處的環境條件：即滲透壓、pHpH、溫度、氧分溫度、氧分壓、表面活性劑等。壓、表面活性劑等。 (3) (3)細胞的結構和功能：如種類、表現形態、菌齡、生理狀態及細胞的結構和功能：如種類、表現形態、菌齡、生理

22、狀態及代謝活性等。代謝活性等。一、一、單純擴散單純擴散 1 1、概念：單純擴散又稱被動運送，是指細胞膜這層疏水性屏障、概念：單純擴散又稱被動運送，是指細胞膜這層疏水性屏障可通過物理擴散方式讓許多小分子、非電離分子尤其是親脂性可通過物理擴散方式讓許多小分子、非電離分子尤其是親脂性的分子被動地通過。的分子被動地通過。 2 2、特點：依靠胞內外溶液濃度差，順濃度梯度運輸，不消耗代、特點：依靠胞內外溶液濃度差，順濃度梯度運輸，不消耗代謝能，不需要載體蛋白，無特異性。以單純擴散方式運送的物謝能，不需要載體蛋白，無特異性。以單純擴散方式運送的物質主要是水、二氧化碳、氧氣、甘油、乙醇等。質主要是水、二氧化碳

23、、氧氣、甘油、乙醇等。二、二、促進擴散促進擴散 1 1、概念：促進擴散是在不需要任何能量的情況下，利用細胞膜、概念：促進擴散是在不需要任何能量的情況下，利用細胞膜上的底物特異性載體蛋白在膜的外側與溶質分子結合。而在膜上的底物特異性載體蛋白在膜的外側與溶質分子結合。而在膜的內側釋放此溶質而完成物質的輸送。的內側釋放此溶質而完成物質的輸送。2 2、特點：借助載體蛋白順濃度梯度運輸，不耗能，有特異性。、特點：借助載體蛋白順濃度梯度運輸，不耗能，有特異性。 三、三、主動運送主動運送 1 1、概念：主動運送是指需要能量和載體蛋白的逆濃度梯度積、概念：主動運送是指需要能量和載體蛋白的逆濃度梯度積累營養物質

24、的過程，是微生物吸收營養物質的主要機制。累營養物質的過程，是微生物吸收營養物質的主要機制。 2 2、特點：吸收營養物的主要機制。逆濃度梯度運輸，耗能，、特點：吸收營養物的主要機制。逆濃度梯度運輸，耗能，需載體蛋白，有特異性。氨基酸、乳糖等糖類、鈉、鈣等無機需載體蛋白，有特異性。氨基酸、乳糖等糖類、鈉、鈣等無機離子。離子。 四、基團移位四、基團移位1 1、概念：基團移位是一種既需要特異性載體蛋白又需耗能、概念：基團移位是一種既需要特異性載體蛋白又需耗能、且溶質在運送前后會發生分子結構變化的運送方式。且溶質在運送前后會發生分子結構變化的運送方式。2 2、特點：基團移位由一個復雜的運輸系統、特點：基

25、團移位由一個復雜的運輸系統PTSPTS（磷酸轉移酶系磷酸轉移酶系統）來完成的耗能的逆濃度梯度的物質輸送，運輸過程中會發統）來完成的耗能的逆濃度梯度的物質輸送，運輸過程中會發生化學變化，運輸后不能跨膜運出，且細胞膜和細胞質的成分生化學變化，運輸后不能跨膜運出，且細胞膜和細胞質的成分都參與了運輸。基團移位主要用于糖的運輸，此外在某些細菌都參與了運輸。基團移位主要用于糖的運輸，此外在某些細菌里脂肪酸、核苷、堿基等物質也可通過這種方式運輸。里脂肪酸、核苷、堿基等物質也可通過這種方式運輸。 3 3 、PTSPTS系統組成系統組成(1)(1)熱穩載體蛋白（熱穩載體蛋白（HPrHPr）：）：熱穩載體蛋白是一

26、種低分子量的可熱穩載體蛋白是一種低分子量的可溶性蛋白質，它結合在細胞膜上，具有高能磷酸載體的作用溶性蛋白質，它結合在細胞膜上，具有高能磷酸載體的作用（接受（接受PEPPEP的高能磷酸鍵并交給的高能磷酸鍵并交給EIIEII）。）。(2)(2)酶酶1 1：酶：酶1 1是一種可溶性蛋白質，存在于細胞質中，不具有是一種可溶性蛋白質，存在于細胞質中，不具有特異性（是通用的），其作用是使特異性（是通用的），其作用是使HPrHPr被被PEPPEP磷酸化。磷酸化。(3)(3)酶酶2 2：酶：酶2 2有三種有三種IIaIIa、IIbIIb、IIcIIc，IIaIIa為細胞質蛋白，無底為細胞質蛋白，無底物特異性；

27、物特異性；IIbIIb、IIcIIc為膜蛋白，對底物有特異性選擇作用，可為膜蛋白，對底物有特異性選擇作用，可誘導產生。酶誘導產生。酶2 2的作用是催化底物磷酸化。的作用是催化底物磷酸化。 4 4、基團移位運輸糖的過程基團移位運輸糖的過程：(1)(1)熱穩載體的激活：熱穩載體的激活：HPrHPr在酶在酶1 1的作用下，被的作用下，被PEPPEP磷酸化。磷酸化。 PEP+ PEP+ HPrHPr丙酮酸丙酮酸+ +P-P-HPrHPr (EI) (EI)(2)(2)糖被磷酸化后運入膜內糖被磷酸化后運入膜內糖糖+ +P-P-HPrHPr糖糖- -P+HPrP+HPr (EII) (EII)五、四種運送

28、營養物質方式的比較五、四種運送營養物質方式的比較第四節第四節 培養基培養基 培養基培養基是一種人工配制的適合微生物生長繁殖或產生代謝產物是一種人工配制的適合微生物生長繁殖或產生代謝產物用的混合養料，它具備微生物所需的六大營養元素，且其間比用的混合養料，它具備微生物所需的六大營養元素，且其間比例合適。例合適。 一、選用和設計培養基的原則和方法一、選用和設計培養基的原則和方法1 1、四個原則、四個原則(1)(1)目的明確目的明確：培養什么微生物，獲得什么產物，用途：培養什么微生物，獲得什么產物，用途1 1）培養哪種微生物：）培養哪種微生物：細菌細菌肉湯蛋白胨培養基，真菌肉湯蛋白胨培養基，真菌馬鈴薯

29、培養基，霉菌馬鈴薯培養基，霉菌察氏培養基，放線菌察氏培養基，放線菌高氏一號培養基。高氏一號培養基。2 2）培養何種營養類型的微生物）培養何種營養類型的微生物; ; 3 3）培養的目的是為了獲得菌體還是代謝產物）培養的目的是為了獲得菌體還是代謝產物; ;4 4）是作為實驗室研究還是大規模生產）是作為實驗室研究還是大規模生產; ;5 5）是作為種子培養基還是發酵培養基）是作為種子培養基還是發酵培養基; ;6 6）生產的代謝產物是主流代謝產物還是次生代謝產物。）生產的代謝產物是主流代謝產物還是次生代謝產物。(2)(2)營養協調營養協調：恰當配比，尤其是：恰當配比，尤其是C/NC/N比（比（100/0

30、.5-2100/0.5-2）1)1)確定培養基中各營養要素和比例的重要依據：確定培養基中各營養要素和比例的重要依據：a.a.在各微生物細胞中，其不同成分或元素間是有較穩定比例的；在各微生物細胞中，其不同成分或元素間是有較穩定比例的；b.b.在異養微生物中，碳源還兼作能源，而能源的需要量是很大在異養微生物中，碳源還兼作能源，而能源的需要量是很大的。的。2)2)化能異養菌各營養要素間的比例化能異養菌各營養要素間的比例a.a.水分含量最高；水分含量最高；b.b.碳源含量其次；碳源含量其次；雙功能營養物，需求量大。雙功能營養物，需求量大。c.Nc.N、P P、S S、K K、MgMg的含量依次遞減；的

31、含量依次遞減；與其在細胞組分中與其在細胞組分中的含量一致。的含量一致。d.d.生長因子的量最少。生長因子的量最少。 3)3)C/NC/N比比：所謂：所謂C/NC/N是指在微生物培養基中所含的碳源中碳原是指在微生物培養基中所含的碳源中碳原子的摩爾數與氮源中氮原子的摩爾數之比。子的摩爾數與氮源中氮原子的摩爾數之比。(3)(3)物理化學條件適宜物理化學條件適宜1)1)pHpH： a.a.各大類微生物都有它們合適的生長各大類微生物都有它們合適的生長pHpH范圍范圍；細菌細菌7.0-8.07.0-8.0，放線菌，放線菌7.5-8.57.5-8.5，酵母菌，酵母菌3.8-3.8-6.06.0，霉菌，霉菌4

32、.0-5.84.0-5.8 b. b. 培養基調節能力培養基調節能力pHpH的內源調節：的內源調節： a)a)采用磷酸緩沖液的方式：采用磷酸緩沖液的方式： 調節調節KHKH2 2POPO4 4和和K K2 2HPOHPO4 4濃度可獲得濃度可獲得pH6.0-7.6pH6.0-7.6間的一系列穩定間的一系列穩定的的pHpH。 b) b)采用加入采用加入CaCOCaCO3 3做做“備用堿備用堿”的方式。的方式。 也可用也可用NaHCONaHCO3 3從而避免從而避免CaCOCaCO3 3在培養基中分配不均：在培養基中分配不均： 2)2)滲透壓滲透壓a.a.概念：概念： 當兩種濃度不同的溶液同被一個

33、半透性薄膜隔開時，稀溶當兩種濃度不同的溶液同被一個半透性薄膜隔開時，稀溶液中的水分子會透過此膜到濃溶液中去，直到濃溶液產生的機液中的水分子會透過此膜到濃溶液中去，直到濃溶液產生的機械壓力足以使兩邊的水分子進出達到平衡為止，這時由濃溶液械壓力足以使兩邊的水分子進出達到平衡為止，這時由濃溶液中的溶質所產生的機械壓力即為滲透壓。中的溶質所產生的機械壓力即為滲透壓。b.b.滲透壓對微生物的影響滲透壓對微生物的影響 等滲溶液適宜微生物的生長，高滲溶液會使細胞發生質壁等滲溶液適宜微生物的生長，高滲溶液會使細胞發生質壁分離，而低滲溶液則會使細胞吸水膨脹，甚至破裂。分離，而低滲溶液則會使細胞吸水膨脹，甚至破裂

34、。等滲溶液：等滲溶液：0.85%0.85%的的NaCLNaCL和和0.10.1mol/Lmol/L磷酸鹽溶液。磷酸鹽溶液。 它表示在天然環境中，微生物可實際利用的自由水或游離水它表示在天然環境中，微生物可實際利用的自由水或游離水的含量。的含量。 b.b.水活度在實際應用中的意義：水活度在實際應用中的意義： 各種微生物生長繁殖范圍的各種微生物生長繁殖范圍的awaw值在值在0.9980.998一一0.60.6之間。在食品之間。在食品保藏中，當保藏中，當awaw降低時，微生物死亡或脫水，或處于休眠狀態，因降低時，微生物死亡或脫水，或處于休眠狀態，因此低此低awaw環境能抑制微生物生長，延長食品保藏時

35、間。環境能抑制微生物生長，延長食品保藏時間。3)3)水活度水活度a.a.概念概念 水活度是指在相同的溫度和壓力下，體系中溶液的水的水活度是指在相同的溫度和壓力下，體系中溶液的水的蒸汽壓與純水的蒸汽壓之比，即：蒸汽壓與純水的蒸汽壓之比，即： 4)4)氧化還原勢氧化還原勢EhEh： 是度量某氧化還原系統中的還原劑釋放電子或氧化劑是度量某氧化還原系統中的還原劑釋放電子或氧化劑接受電子趨勢的一種指標，其單位是接受電子趨勢的一種指標，其單位是v(v(伏伏) )或或mvmv( (毫伏毫伏) )。好氧微生物好氧微生物+0.1+0.1v v以上；以上；兼性厭氧兼性厭氧+0.1+0.1v v以上行好氧呼吸，以上

36、行好氧呼吸， +0.1 +0.1v v以下行發酵；以下行發酵；厭氧微生物厭氧微生物+0.1+0.1v v以下生長。以下生長。（4 4）經濟節約經濟節約 以粗代精、以廢代好、以簡代繁等。以粗代精、以廢代好、以簡代繁等。2 2、四種方法、四種方法(1)(1)生態模擬生態模擬(2)(2)查閱文獻查閱文獻(3)(3)精心設計精心設計(4)(4)試驗比較試驗比較二、培養基的種類二、培養基的種類1 1、按對培養基成分的了解來分：、按對培養基成分的了解來分：(1)(1)天然培養基：天然培養基： 指利用動植物或微生物或其提取物制成的培養基。指利用動植物或微生物或其提取物制成的培養基。1)1)特點：優點是取材方

37、便、營養豐富、種類多樣、配制方便；特點：優點是取材方便、營養豐富、種類多樣、配制方便；缺點是成分不穩定也不甚清楚，因而在做精細的科學實驗時，缺點是成分不穩定也不甚清楚，因而在做精細的科學實驗時，會引起數據不穩定。會引起數據不穩定。2)2)應用：只適合配制實驗室用的各種基本培養基及大生產中應用：只適合配制實驗室用的各種基本培養基及大生產中的種子培養基或發酵培養基之用。的種子培養基或發酵培養基之用。(2)(2)組合培養基：組合培養基： 又稱合成培養基或綜合培養基，是一類用多種高純化學又稱合成培養基或綜合培養基，是一類用多種高純化學試劑配制成的，各組分（包括微量元素）的量都確切知道的試劑配制成的，各

38、組分（包括微量元素）的量都確切知道的培養基。培養基。1)1)特點：優點是成分精確、重演性高；缺點是價格較貴、配特點：優點是成分精確、重演性高；缺點是價格較貴、配制較煩。制較煩。2)2)應用：一般僅用于作營養、代謝、生理、生化、遺傳、育應用：一般僅用于作營養、代謝、生理、生化、遺傳、育種、菌種鑒定和生物測定等定量要求較高的研究工作上。種、菌種鑒定和生物測定等定量要求較高的研究工作上。(3)(3)半組合培養基：半組合培養基： 指既含有天然成分又含有純化學試劑的培養基。指既含有天然成分又含有純化學試劑的培養基。2 2、按培養基外觀的物理狀態來分：、按培養基外觀的物理狀態來分：(1)(1)固體培養基固

39、體培養基 外觀呈固體狀態的培養基稱為固體培養基。外觀呈固體狀態的培養基稱為固體培養基。1)1)種類：種類：固化培養基：由液體培養基加入適量凝固劑而得；固化培養基：由液體培養基加入適量凝固劑而得； 瓊脂用作培養基凝固劑的優點：瓊脂用作培養基凝固劑的優點： 非可逆性固化培養基：凝固后不能再融化的固化培養基；非可逆性固化培養基：凝固后不能再融化的固化培養基；天然固態培養基：由天然固態基質配制而成；天然固態培養基：由天然固態基質配制而成；濾膜：醋酸纖維薄膜等。濾膜：醋酸纖維薄膜等。2)2)應用：固體培養基在科學研究和生產實踐上具有廣闊的用途，應用：固體培養基在科學研究和生產實踐上具有廣闊的用途，例如，

40、它可用于菌種的分離、鑒定，菌落計數，檢驗雜菌，選例如，它可用于菌種的分離、鑒定，菌落計數，檢驗雜菌，選種、育種，菌種保藏，抗生素等生物活性物質的生物測定，獲種、育種，菌種保藏，抗生素等生物活性物質的生物測定，獲取大量真菌抱子，以及用于微生物產品的取大量真菌抱子，以及用于微生物產品的“土法生產土法生產”( (一般一般指用固體培養法進行生產指用固體培養法進行生產) )，等等。，等等。(2)(2)半固體培養基：半固體培養基： 在液體培養基中加入少量凝固劑，使培養基呈現出在容器在液體培養基中加入少量凝固劑，使培養基呈現出在容器倒置時不致流下，但在劇烈振蕩后則能破碎的狀態，這種培養倒置時不致流下，但在劇

41、烈振蕩后則能破碎的狀態，這種培養基即為半固體培養基。半固體培養基主要用于觀察細菌的運動基即為半固體培養基。半固體培養基主要用于觀察細菌的運動特征、菌種保藏、噬菌體效價測定及各種厭氧菌的培養。特征、菌種保藏、噬菌體效價測定及各種厭氧菌的培養。 3)3)液體培養基：液體培養基： 指呈液體狀態的培養基。在實驗室中用于各種生理、代謝指呈液體狀態的培養基。在實驗室中用于各種生理、代謝和獲得大量菌體之用，在生產中，絕大多數發酵培養基都采用和獲得大量菌體之用，在生產中，絕大多數發酵培養基都采用液體培養基。液體培養基。(4)(4)脫水培養基：含有除水以外的一切成分的商品培養基。脫水培養基：含有除水以外的一切成分的商品培養基。3 3、按培養基的功能來分：、按培養基的功能來分：(1)(1)種子培養基：種子培養基： 為了在較短時間內獲得數量較多的強壯而整齊的種子細胞，為了在較短時間內獲得數量較多的強壯而整齊的種子細胞，而設計的一種培養基，其特點是營養豐富、全面，而氮源、維而設計的一種培養基，其特點是營養豐富、全面，而氮源、維生素的比例較高。生素的比例較高。 (2)(2)發酵培養基：發酵培養基： 用來合成預定的發酵產物的培養基。碳源含量高。用來合成預定的發酵產物