1、微生物的營養微生物的營養生命科學學院生命科學學院馬匯泉馬匯泉1.微生物的特點：微生物的特點：食譜廣、胃口大食譜廣、胃口大營養物質營養物質：能夠滿足微生物機體生長、繁殖和完成能夠滿足微生物機體生長、繁殖和完成 各種生理活動所需的物質。各種生理活動所需的物質。營養：微生物獲得和利用營養物質的過程營養：微生物獲得和利用營養物質的過程營養物質是微生物生存的物質基礎，而營養是生物維持營養物質是微生物生存的物質基礎，而營養是生物維持和延續其生命形式的一種生理過程。和延續其生命形式的一種生理過程。2本章內容：本章內容： 第一節，微生物的營養要求第一節，微生物的營養要求（微生物需要吃什么？）（微生物需要吃什么

2、？）第三節，營養物質進入細胞第三節，營養物質進入細胞（微生物是怎樣吃東西的）（微生物是怎樣吃東西的）第二節，培養基第二節，培養基（如何給微生物做飯）（如何給微生物做飯）3第一節第一節 微生物的營養要求微生物的營養要求一、微生物細胞的化學組成一、微生物細胞的化學組成微生物細胞微生物細胞水：水：70-90%干物質干物質有機物有機物蛋白質、糖、脂、核酸、維生素等蛋白質、糖、脂、核酸、維生素等及其降解產物及其降解產物 無機物（鹽）無機物（鹽）微生物、動物、植物之間存在微生物、動物、植物之間存在“營養上的統一性營養上的統一性”細胞化學元素組成：細胞化學元素組成：主要元素主要元素：C、H、O、N、P、S、

3、K、Mg、Ca、Fe等；等；微量元素微量元素：Zn、Mn、Na、Cl、Mo、Se、Co、Cu、W、Ni、B等。等。4第一節第一節 微生物的營養要求微生物的營養要求二、營養物質及其生理功能二、營養物質及其生理功能微生物與動植物營養要素的比較微生物與動植物營養要素的比較因素因素動物動物( (異養異養) )微生物微生物植物植物( (自養自養) )異樣異樣自養自養碳源碳源糖類、脂肪糖類、脂肪糖、醇、有機酸等糖、醇、有機酸等二氧化碳、碳酸鹽二氧化碳、碳酸鹽等等二氧化碳二氧化碳氮源氮源蛋白質及其降解蛋白質及其降解物物蛋白質及其降解物、蛋白質及其降解物、有機氮化物、無機有機氮化物、無機氮化物、氮氮化物、氮無

4、機氮化物、氮無機氮化物、氮無機氮化無機氮化物物能源能源與碳源同與碳源同與碳源同與碳源同氧化無機物或利用氧化無機物或利用日光能日光能利用日光利用日光能能生長因子生長因子維生素維生素有些需要維生素等有些需要維生素等生長因子生長因子不需要不需要不需要不需要無機元素無機元素無機鹽無機鹽無機鹽無機鹽無機鹽無機鹽無機鹽無機鹽水分水分水水水水水水水水5第一節第一節 微生物的營養要求微生物的營養要求二、營養物質及其生理功能二、營養物質及其生理功能主要功能：提供合成原生質和代謝產物原料；產生主要功能：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。合成反應及生命活動所需能量；調節新陳

5、代謝。（一）碳源物質（一）碳源物質定義：凡能提供微生物營養所需碳元素的營養定義：凡能提供微生物營養所需碳元素的營養源。功能：碳源、能源。微生物碳源譜：源。功能：碳源、能源。微生物碳源譜：（二）氮源物質（二）氮源物質定義：凡能提供微生物營養所需氮元素的營養定義：凡能提供微生物營養所需氮元素的營養源。功能：氮源，一般不作能源。源。功能：氮源，一般不作能源。微生物氮源譜：氨基酸自養型和異養型生物。微生物氮源譜：氨基酸自養型和異養型生物。速效氮源和遲效氮源。生理堿性、酸性、中性鹽速效氮源和遲效氮源。生理堿性、酸性、中性鹽（三）能源（三）能源化學能：有機物化學能：有機物-化能異養微生物。無機物化能異養微

6、生物。無機物 -化化能自養微生物。光能能自養微生物。光能6 （四）生長因子（四）生長因子定義：一類對微生物正常代謝必不可少且又不能從簡定義：一類對微生物正常代謝必不可少且又不能從簡單的碳、氮源自行合成的所需極微量的有機物。單的碳、氮源自行合成的所需極微量的有機物。種類：維生素、種類：維生素、AA、base、FA等。作用：輔酶或酶等。作用：輔酶或酶活化。來源：酵母膏、玉米漿、麥芽汁等，復合維生素。活化。來源：酵母膏、玉米漿、麥芽汁等，復合維生素。濃度：濃度：（五）無機鹽（五）無機鹽所需濃度在所需濃度在10-3-10-4M的元素為大量元素。所需濃度在的元素為大量元素。所需濃度在10-6-10-8M

7、為微量元素。為微量元素。主要功能：構成菌體成分；酶活性基組成或維持酶活主要功能：構成菌體成分；酶活性基組成或維持酶活性；調節滲透壓、性；調節滲透壓、pH、Eh；化能自養微生物能源等。無機；化能自養微生物能源等。無機元素來源與功能：一些無機元素加入鹽：元素來源與功能：一些無機元素加入鹽：（六）水（六）水存在狀態：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）；生理作用：組成成分；反應介質；物質運輸媒體；熱的良生理作用：組成成分；反應介質；物質運輸媒體；熱的良導體。導體。7第一節第一節 微生物的營養要求微生物的營養要求三、微生物的營養類型三、微生物的營養類型異養型

8、生物異養型生物自養型生物自養型生物生長所需要的營養物質生長所需要的營養物質生物生長過程中能量的來源生物生長過程中能量的來源光能營養型光能營養型化能營養型化能營養型光能自養型：以光為能源，不依賴任何有機物即可正常生長光能自養型：以光為能源，不依賴任何有機物即可正常生長光能異養型：以光為能源，但生長需要一定的有機營養光能異養型：以光為能源，但生長需要一定的有機營養化能自養型：以無機物的氧化獲得能量，生長不依賴有機營養物化能自養型：以無機物的氧化獲得能量，生長不依賴有機營養物化能異養型：以有機物的氧化獲得能量，生長依賴于有機營養物質化能異養型：以有機物的氧化獲得能量，生長依賴于有機營養物質8第一節第

9、一節 微生物的營養要求微生物的營養要求三、微生物的營養類型三、微生物的營養類型 微生物營養類型微生物營養類型()劃分依據劃分依據營養類型營養類型特點特點碳源碳源自養型自養型(autotrophs) 以以CO2 為唯一或主要碳源為唯一或主要碳源異養型異養型(heterotrophs)以有機物為碳源以有機物為碳源能源能源光能營養型光能營養型(phototrophs) 以光為能源以光為能源化能營養型化能營養型(chemotrophs) 以有機物氧化釋放的化學能為能源以有機物氧化釋放的化學能為能源電子供體電子供體無機營養型無機營養型(lithotrophs) 以還原性無機物為電子供體以還原性無機物為電

10、子供體有機營養型有機營養型(organotrophs) 以有機物為電子供體以有機物為電子供體9第一節第一節 微生物的營養要求微生物的營養要求三、微生物的營養類型三、微生物的營養類型微生物的營養類型微生物的營養類型()()營營養養類類型型電電子子供供體體碳碳源源能能源源舉舉例例光光能能無無機機自自養養型型（光光能能自自養養型型）H2、 H2S、 S或H2OCO2光能著色細菌、藍細菌、藻類光光能能有有機機異異養養型型（光光能能異異養養型型）有機物有機物光能紅螺細菌化化能能無無機機自自養養型型（化化能能自自養養型型）H2、H2S、Fe2+、NH3或NO2-CO2化學能(無機物氧化)氫細菌、硫桿菌、亞

11、硝化單胞 菌 屬 (Nitrosomonas) 、 甲烷桿菌屬(Methanobacterium) 、 醋 桿菌屬(Acetobacter)化化能能有有機機異異養養型型（化化能能異異養養型型）有機物有機物化學能（有機物氧化)假單胞菌屬、芽孢桿菌屬、乳酸菌屬、真菌、原生動物10第一節第一節 微生物的營養要求微生物的營養要求三、微生物的營養類型三、微生物的營養類型1 1光能無機自養型（光能自養型）光能無機自養型（光能自養型）能以能以CO2為主要唯一或主要碳源；為主要唯一或主要碳源；進行光合作用獲取生長所需要的能量；進行光合作用獲取生長所需要的能量；以無機物如以無機物如H2、H2S、S等作為供氫體或

12、電子供體，等作為供氫體或電子供體，使使CO2還原為細胞物質；還原為細胞物質；例如，藻類及藍細菌等和植物一樣，以水為電子供體（供氫例如，藻類及藍細菌等和植物一樣，以水為電子供體（供氫體），進行產氧型的光合作用，合成細胞物質。而紅硫細菌，體），進行產氧型的光合作用，合成細胞物質。而紅硫細菌，以以H2S為電子供體，產生細胞物質，并伴隨硫元素的產生。為電子供體，產生細胞物質，并伴隨硫元素的產生。CO2+ + 2H2S光能光能光合色素光合色素 CH2O+2S+ +H2O11第一節第一節 微生物的營養要求微生物的營養要求三、微生物的營養類型三、微生物的營養類型2 2光能有機異養型（光能異養型）光能有機異養

13、型（光能異養型）不能以不能以CO2為主要或唯一的碳源；為主要或唯一的碳源；以有機物作為供氫體，利用光能將以有機物作為供氫體，利用光能將CO2還原為細胞物質；還原為細胞物質；在生長時大多數需要外源的生長因子；在生長時大多數需要外源的生長因子；例如，紅螺菌屬中的一些細菌能利用異丙醇作為供氫體，將例如，紅螺菌屬中的一些細菌能利用異丙醇作為供氫體，將CO2還原成細胞物質，同時積累丙酮。還原成細胞物質，同時積累丙酮。CHOH+ +CO2H3CH3C2光能光能光合色素光合色素2CH3COCH3 +CH2O + H2O12第一節第一節 微生物的營養要求微生物的營養要求三、微生物的營養類型三、微生物的營養類型

14、光能無機自養型和光能有機異養型微生物可利用光能生長，光能無機自養型和光能有機異養型微生物可利用光能生長，在地球早期生態環境的演化過程中起重要作用。在地球早期生態環境的演化過程中起重要作用。13第一節第一節 微生物的營養要求微生物的營養要求三、微生物的營養類型三、微生物的營養類型3 3化能無機自養型（化能自養型）化能無機自養型（化能自養型）生長所需要的能量來自無機物氧化過程中放出的化學能；生長所需要的能量來自無機物氧化過程中放出的化學能；以以CO2或碳酸鹽作為唯一或主要碳源進行生長時，利用或碳酸鹽作為唯一或主要碳源進行生長時，利用H2、H2S、Fe2+、NH3或或NO2- -等作為電子供體使等作

15、為電子供體使CO2還原成細胞物質。還原成細胞物質。化能無機自養型只存在于微生物中，可在完全無機及無光的化能無機自養型只存在于微生物中，可在完全無機及無光的環境中生長。它們廣泛分布于土壤及水環境中環境中生長。它們廣泛分布于土壤及水環境中, ,參與地球物質參與地球物質循環；循環；14第一節第一節 微生物的營養要求微生物的營養要求三、微生物的營養類型三、微生物的營養類型4 4化能有機異養型（化能異養型）化能有機異養型（化能異養型）生長所需要的能量均來自有機物氧化過程中放出的化學能；生長所需要的能量均來自有機物氧化過程中放出的化學能；生長所需要的碳源主要是一些有機化合物，生長所需要的碳源主要是一些有機

16、化合物， 如淀粉、糖類、纖維素、有機酸等。如淀粉、糖類、纖維素、有機酸等。有機物通常既是碳源也是能源；有機物通常既是碳源也是能源；大多數細菌、真菌、原生動物都是化能有機異養型微生物；大多數細菌、真菌、原生動物都是化能有機異養型微生物；所有致病微生物均為化能有機異養型微生物；所有致病微生物均為化能有機異養型微生物；15第一節第一節 微生物的營養要求微生物的營養要求三、微生物的營養類型三、微生物的營養類型4 4化能有機異養型（化能異養型）化能有機異養型（化能異養型）腐生型腐生型( (metatrophy) )：可利用無生命的有機物可利用無生命的有機物( (如動植物尸體和殘體如動植物尸體和殘體) )

17、作為碳源；作為碳源；寄生型寄生型( (paratrophy) )：寄生在活的寄主機體內吸取營養物質寄生在活的寄主機體內吸取營養物質, ,離開寄主就不能生存；離開寄主就不能生存；在腐生型和寄生型之間還存在中間類型：在腐生型和寄生型之間還存在中間類型： 兼性腐生型兼性腐生型( (facultive metatrophy) )； 兼性寄生型兼性寄生型( (facultive paratrophy) )；16三、微生物的營養類型三、微生物的營養類型不同營養類型之間的界限并非絕對不同營養類型之間的界限并非絕對：異養型微生物并非絕對不能利用異養型微生物并非絕對不能利用CO2；自養型微生物也并非不能利用有機

18、物進行生長；自養型微生物也并非不能利用有機物進行生長；有些微生物在不同生長條件下生長時有些微生物在不同生長條件下生長時,其營養類型也會發生改變；其營養類型也會發生改變；例如紫色非硫細菌例如紫色非硫細菌(purple nonsulphur bacteria)：沒有有機物時，同化沒有有機物時，同化CO2， 為為自養型微生物；自養型微生物；有機物存在時，利用有機物進行生長，為有機物存在時，利用有機物進行生長，為異養型微生物異養型微生物；光照和厭氧條件下，利用光能生長，為光照和厭氧條件下，利用光能生長，為光能營養型微生物；光能營養型微生物；黑暗與好氧條件下，依靠有機物氧化產生的化學能生長，黑暗與好氧條

19、件下，依靠有機物氧化產生的化學能生長， 為為化能營養型微生物；化能營養型微生物；微生物營養類型的可變性無疑有利于提高其對環境條件變化的適應能力微生物營養類型的可變性無疑有利于提高其對環境條件變化的適應能力17三、微生物的營養類型三、微生物的營養類型第一節第一節 微生物的營養要求微生物的營養要求5營養缺陷型營養缺陷型某些菌株發生突變某些菌株發生突變( (自然突變或人工誘變自然突變或人工誘變) )后，失去合后，失去合成某種成某種( (或某些或某些) )對該菌株生長必不可少的物質對該菌株生長必不可少的物質( (通常是通常是生長因子如氨基酸、維生素生長因子如氨基酸、維生素) )的能力，必須從外界環境的

20、能力，必須從外界環境獲得該物質才能生長繁殖，這種突變型菌株稱為營養獲得該物質才能生長繁殖，這種突變型菌株稱為營養缺陷型缺陷型( (auxotroph) )，相應的野生型菌株稱為原養型相應的野生型菌株稱為原養型( (prototroph) )。營養缺陷型菌株經常用來進行微生物遺傳學方面的研營養缺陷型菌株經常用來進行微生物遺傳學方面的研究。究。微生物生長需要的生長因子與營養缺陷型之間的關系？微生物生長需要的生長因子與營養缺陷型之間的關系？18第二節第二節 培養基培養基培養基幾乎是一切對微生物進行研究和利用工作的基礎培養基幾乎是一切對微生物進行研究和利用工作的基礎培養基（培養基（medium）是人工

21、配制的，適合微生物生長繁殖或是人工配制的，適合微生物生長繁殖或產生代謝產物的營養基質產生代謝產物的營養基質。任何培養基都應該具備微生物生長所需要六大營養要素：任何培養基都應該具備微生物生長所需要六大營養要素：碳源、氮源、無機鹽、能源、生長因子、水碳源、氮源、無機鹽、能源、生長因子、水任何培養基一旦配成，必須立即進行滅菌處理任何培養基一旦配成，必須立即進行滅菌處理；常規高壓蒸汽滅菌：常規高壓蒸汽滅菌： 1.05kg/cm2,121.315-30分鐘；分鐘；某些成分進行分別滅菌；某些成分進行分別滅菌；過濾除菌；過濾除菌；19第二節第二節 培養基培養基一、選用和設計培養基的原則和方法一、選用和設計培

22、養基的原則和方法在微生物學研究和生長實踐中，配置合適的培養基是一項最基本的要在微生物學研究和生長實踐中，配置合適的培養基是一項最基本的要求。求。1、選擇適宜的營養物質、選擇適宜的營養物質2、營養物的濃度及配比合適、營養物的濃度及配比合適3、物理、化學條件適宜、物理、化學條件適宜4、經濟節約、經濟節約20一、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、選擇適宜的營養物質、選擇適宜的營養物質培養不同的微生物必須采用不同的培養條件；培養目的不同，原料的選擇和配比不同；實驗室的常用培養基：細菌： 牛肉膏蛋白胨培養基（或簡稱普通肉湯培養基）；放線菌：高氏1號合成培養基培養；酵母菌：麥

23、芽汁培養基；霉菌： 查氏合成培養基；實驗室一般培養：普通常用培養基；遺傳研究：成分清楚的合成培養基；生理、代謝研究：選用相應的培養基配方；例如枯草芽孢桿菌：一般培養：肉湯培養基或LB培養基；自然轉化：基礎培養基；觀察芽孢：生孢子培養基；產蛋白酶：以玉米粉、黃豆餅粉為主的產酶培養基；成份成份 氧化硫硫氧化硫硫 大腸桿菌大腸桿菌 牛肉膏蛋牛肉膏蛋 高氏一號高氏一號 查氏合成查氏合成 LB LB 主要主要 桿菌培養基桿菌培養基 培養基培養基 白胨培養基白胨培養基 合成培養基合成培養基 培養基培養基 培養基培養基 作用作用牛肉膏牛肉膏 5 5 碳源碳源（能源）（能源） 、氮源氮源、 無機鹽無機鹽、生長

24、因子生長因子蛋白胨蛋白胨 10 10 10 10 氮源氮源、碳源碳源（能源）（能源） 、生長因子生長因子酵母浸膏酵母浸膏 5 5 生長因子生長因子、氮源氮源、碳源碳源（能源）（能源）葡萄糖葡萄糖 5 5 碳源碳源（能源）（能源）蔗糖蔗糖 30 30 碳源碳源（能源）（能源）可溶性淀粉可溶性淀粉 20 20 碳源碳源（能源）（能源）CO2 （來自空氣）（來自空氣） 碳源碳源（NH4）2SO4 0.4 氮源氮源、無機鹽無機鹽NH4H2PO4 1 氮源氮源、無機鹽無機鹽KNO3 1 氮源氮源、無機鹽無機鹽NaNO3 3 氮源氮源、無機鹽無機鹽MgSO47H7H2 2O 0.5 O 0.5 0 0.

25、.2 2 0 0. .5 05 0. .5 5 無機鹽無機鹽FeSO4 0.01 0.01 0.01 無機鹽無機鹽KH2PO4 4 無機鹽無機鹽K2HPO4 1 0.5 1 無機鹽無機鹽NaCl 5 5 0.5 10 無機鹽無機鹽KCl 0.5 無機鹽無機鹽CaCl2 0.25 無機鹽無機鹽S 10 能源能源H2O 1000 1000 1000 1000 1000 1000 溶劑溶劑pH 7.0 7.0-7.2 7.0-7.2 7.2-7.4 自然自然 7.0滅菌條件滅菌條件 12120分分 11230分分 12120分分 12120分分 12120分分 12120分分21一、選用和設計培養基

26、的原則和方法一、選用和設計培養基的原則和方法2、營養物質濃度及配比合適、營養物質濃度及配比合適營養物質的濃度適宜；營養物質之間的配比適宜；高濃度糖類物質、無機鹽、重金屬離子等不僅不能高濃度糖類物質、無機鹽、重金屬離子等不僅不能維持和促進微生物的生長，反而起到抑制或殺菌作用。維持和促進微生物的生長，反而起到抑制或殺菌作用。培養基中各營養物質之間的濃度配比也直接影響微生物的生長培養基中各營養物質之間的濃度配比也直接影響微生物的生長繁殖和繁殖和(或或)代謝產物的形成和積累，其中碳氮比代謝產物的形成和積累，其中碳氮比(C/N)的影響較大。的影響較大。發酵生產谷氨酸時：發酵生產谷氨酸時：碳氮比為碳氮比為

27、4/1時，菌體大量繁殖，谷氨酸積累少；時，菌體大量繁殖，谷氨酸積累少；碳氮比為碳氮比為3/1時，菌體繁殖受到抑制，谷氨酸產量則大量增加。時，菌體繁殖受到抑制，谷氨酸產量則大量增加。22一、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3、物理化學條件適宜、物理化學條件適宜pH；水活度；水活度；氧化還原電位；氧化還原電位；233、物理化學條件適宜、物理化學條件適宜1）pH培養基的培養基的pH必須控制在一定的范圍內，以滿足不同類型必須控制在一定的范圍內，以滿足不同類型微生物的生長繁殖或產生代謝產物。微生物的生長繁殖或產生代謝產物。通常培養條件：通常培養條件：細菌與放線菌：細菌與放線菌

28、：pH77.5酵母菌和霉菌：酵母菌和霉菌：pH4.56范圍內生長范圍內生長為了維持培養基為了維持培養基pH的相對恒定，通常在培養基中加入的相對恒定，通常在培養基中加入pH緩沖緩沖劑，或在進行工業發酵時補加酸、堿。劑，或在進行工業發酵時補加酸、堿。243、物理化學條件適宜、物理化學條件適宜2）水活度水活度在天然環境中，微生物可實際利用的自由水或游離水的含量，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，一般用在一定的溫度和壓力條件下一般用在一定的溫度和壓力條件下, ,溶液的蒸汽壓力與同樣條溶液的蒸汽壓力與同樣條件下純水蒸汽壓力之比表示，即：件下純水蒸汽壓力之比表示，即：w=Pw/Pow,

29、 ,式中式中Pw代表溶液蒸汽壓力代表溶液蒸汽壓力, , POw代表純水蒸汽壓力。代表純水蒸汽壓力。純水純水w為為1.00,溶液中溶質越多溶液中溶質越多, w越小越小。微生物一般在微生物一般在w為為0.600.99的條件下生長的條件下生長, w過低時過低時,微生物生長的遲緩期延長微生物生長的遲緩期延長,比生長速率和總生長量減少。比生長速率和總生長量減少。微生物不同，其生長的最適微生物不同，其生長的最適w不同。不同。253、物理化學條件適宜、物理化學條件適宜2）水活度水活度263、物理化學條件適宜、物理化學條件適宜3）氧化還原電位）氧化還原電位氧化還原電位又稱氧化還原電勢（氧化還原電位又稱氧化還原

30、電勢（redox potential），），是度量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，其單位是的一種指標，其單位是V（伏）或伏）或mV（毫伏）。毫伏）。就像微生物與就像微生物與pH的關系一樣，不同類型微生物生長對的關系一樣，不同類型微生物生長對氧化還原電位氧化還原電位()的要求不同的要求不同好氧性微生物：好氧性微生物：+0.1伏以上時可正常生長伏以上時可正常生長,以以+0.3+0.4伏為宜；伏為宜；厭氧性微生物：低于厭氧性微生物：低于+0.1伏條件下生長；伏條件下生長；兼性厭氧微生物：兼性厭氧微生物：+0.1

31、伏以上時進行好氧呼吸伏以上時進行好氧呼吸, +0.1伏以下時進行發酵。伏以下時進行發酵。273、物理化學條件適宜、物理化學條件適宜3）氧化還原電位）氧化還原電位氧化還原電位與氧分壓和氧化還原電位與氧分壓和pH有關有關, ,也受某些微生物代謝產物的影響也受某些微生物代謝產物的影響增加通氣量增加通氣量(如振蕩培養、攪拌如振蕩培養、攪拌)提高培養基的氧分壓，或加入提高培養基的氧分壓，或加入氧化劑，從而增加氧化劑，從而增加值；值；在培養基中加入抗壞血酸（在培養基中加入抗壞血酸（0.1%）、硫化氫）、硫化氫(0.025%)、半胱氨、半胱氨酸酸(0.05%)、谷胱甘肽、二硫蘇糖醇、庖肉等還原性物質可降低、

32、谷胱甘肽、二硫蘇糖醇、庖肉等還原性物質可降低值。值。培養基中加入氧化還原指示劑刃天青可對氧化還原電位進行間接測定培養基中加入氧化還原指示劑刃天青可對氧化還原電位進行間接測定283、物理化學條件適宜、物理化學條件適宜3）氧化還原電位）氧化還原電位氧化還原電位與氧分壓和氧化還原電位與氧分壓和pH有關有關, ,也受某些微生物代謝產物的影響也受某些微生物代謝產物的影響29一、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4、經濟節約（參見P85）配制培養基時應盡量利用廉價且易于獲得的原料作為培養基成份,特別是在發酵工業中,以降低生產成本。以粗代精以“野”代“家”以廢代好以簡代繁以烴代糧以

33、纖代糖以無機氮代蛋白對微生物來說，各種粗原料營養更加完全，效果更好。而且在經濟上也節約。以野生植物原料代替栽培植物原料，如木薯、橡子、薯芋等都是富含淀粉質的野生植物，可以部分取代糧食用于工業發酵的碳源。以工農業生產中易污染環境的廢棄物作為培養微生物的原料。以工農業生產中易污染環境的廢棄物作為培養微生物的原料。例如，糖蜜例如，糖蜜( (制糖工業中含有蔗糖的廢液制糖工業中含有蔗糖的廢液) )、乳清、乳清( (乳制品工業中乳制品工業中含有乳糖的廢液含有乳糖的廢液) )、豆制品工業廢液及黑廢液、豆制品工業廢液及黑廢液( (造紙工業中含有戊造紙工業中含有戊糖和己糖的亞硫酸紙漿糖和己糖的亞硫酸紙漿) )等

34、都可作為培養基的原料。等都可作為培養基的原料。工業上的甲烷發酵主要利用廢水、廢渣作原料工業上的甲烷發酵主要利用廢水、廢渣作原料, ,在我國農村，已推廣利用糞便及禾草為原料發酵生產甲烷作為燃在我國農村，已推廣利用糞便及禾草為原料發酵生產甲烷作為燃料。料。另外另外, ,大量的農副產品或制品，如麩皮、米糠、玉米漿、酵母浸大量的農副產品或制品，如麩皮、米糠、玉米漿、酵母浸膏、酒糟、豆餅、花生餅、蛋白胨等都是常用的發酵工業原料。膏、酒糟、豆餅、花生餅、蛋白胨等都是常用的發酵工業原料。某制藥廠改進鏈霉素發酵液中的原有配方，設法減去30-50%的黃豆餅粉、25%的葡萄糖和20%硫酸銨，結果反而提高了產量。以

35、石油或天然氣副產品代替糖質原料來培養微生物。以石油或天然氣副產品代替糖質原料來培養微生物。生產石油蛋白生產石油蛋白將石油產品轉化成一些產值更高的高級醇、脂肪酸、環烷酸等將石油產品轉化成一些產值更高的高級醇、脂肪酸、環烷酸等化工產品和若干合成物；化工產品和若干合成物；對石油產品的品質進行改良，如脫硫、脫蠟等。對石油產品的品質進行改良，如脫硫、脫蠟等。開發利用纖維素這種世界上含量最豐富的可再生資源。將大量的開發利用纖維素這種世界上含量最豐富的可再生資源。將大量的纖維素農副產品轉變為優質飼料、工業發酵原料、燃料及人類的纖維素農副產品轉變為優質飼料、工業發酵原料、燃料及人類的食品及飲料。食品及飲料。以

36、大氣氮、銨鹽、硝酸鹽或尿素等一類非蛋白質或非氨基酸廉價以大氣氮、銨鹽、硝酸鹽或尿素等一類非蛋白質或非氨基酸廉價原料用作發酵培養基的原料，讓微生物轉化成菌體蛋白質或含氮原料用作發酵培養基的原料，讓微生物轉化成菌體蛋白質或含氮的發酵產物供人們利用。的發酵產物供人們利用。30第二節第二節 培養基培養基（參見P86）二、二、培養基的類型及應用培養基的類型及應用1按成份不同劃分天然培養基(complex medium)以化學成分還不清楚或化學成分不恒定的天然有機物組成合成培養基合成培養基( (synthetic medium) )是由化學成份完全了解的物質配制而成的培養基，也稱是由化學成份完全了解的物質

37、配制而成的培養基，也稱化學限定培養基化學限定培養基(chemically defined medium) )營養物質營養物質 來源來源 主要成份主要成份牛肉浸膏牛肉浸膏 瘦牛肉組織浸出汁濃縮而瘦牛肉組織浸出汁濃縮而 富含水溶性碳水化合物、有機富含水溶性碳水化合物、有機 成的膏狀物質成的膏狀物質 氮化合物、維生素、鹽等氮化合物、維生素、鹽等蛋白胨蛋白胨 將肉、酪素或明膠用酸或將肉、酪素或明膠用酸或 富含有機氮化合物、也含有一富含有機氮化合物、也含有一 蛋白酶水解后干燥而成的蛋白酶水解后干燥而成的 些維生素和碳水化合物些維生素和碳水化合物 粉末狀物質粉末狀物質酵母浸膏酵母浸膏 酵母細胞的水溶性提取

38、物酵母細胞的水溶性提取物 富含富含B B類維生素類維生素, ,也含有有機氮也含有有機氮 濃縮而成的膏狀物質濃縮而成的膏狀物質 化合物和碳水化合物化合物和碳水化合物31第二節第二節 培養基培養基二、二、培養基的類型及應用培養基的類型及應用2根據物理狀態劃分根據物理狀態劃分固體培養基；固體培養基；半固體培養基；半固體培養基；液體培養基；液體培養基；32第二節第二節 培養基培養基（參見P86）二、二、培養基的類型及應用培養基的類型及應用3按用途劃分1）基礎培養基）基礎培養基(minimum medium)在一定條件下含有某種微生物生長繁殖所需的基本營養物質的培養基，在一定條件下含有某種微生物生長繁殖

39、所需的基本營養物質的培養基，也稱為基本培養基。也稱為基本培養基。終體積終體積（ml）2505001000（NH4）2SO42g4g8gK2HPO414g28g56gKH2PO46g12g24g檸檬酸鈉檸檬酸鈉2H2O1g2g4g終體積終體積5 ml50 ml100 ml200 ml2% Mg2SO47H2O（100）50 l500 l1 ml2 ml25% 葡萄糖葡萄糖（50）100 l1 ml2 ml4 ml基本鹽溶液基本鹽溶液（4）1.25 ml12.5 ml25 ml50 ml水水3.6 ml36 ml72 ml144 ml氨基酸氨基酸(50 g/ml)*25 l250 l500 l1

40、ml氨基酸氨基酸(20 g/ml)10 l100 l200 l400 l2）完全培養基）完全培養基(complete medium)在一定條件下含有某種微生物生長繁殖所需的所有營養物質的培養基在一定條件下含有某種微生物生長繁殖所需的所有營養物質的培養基牛肉膏蛋白胨培養基就是枯草芽孢桿菌等的完全培養基牛肉膏蛋白胨培養基就是枯草芽孢桿菌等的完全培養基33二、二、培養基的類型及應用培養基的類型及應用3按用途劃分按用途劃分3）加富培養基和富集培養基）加富培養基和富集培養基(enrichment medium)在普通培養基（如肉湯蛋白胨培養基）中加入某些特殊營養物質在普通培養基（如肉湯蛋白胨培養基）中加

41、入某些特殊營養物質制成的一類營養豐富的培養基。制成的一類營養豐富的培養基。這些特殊營養物質包括這些特殊營養物質包括血液、血清、酵母浸膏、動植物組織液血液、血清、酵母浸膏、動植物組織液等。等。用來培養營養要求比較苛刻的異養型微生物，如培養百日咳博德用來培養營養要求比較苛刻的異養型微生物，如培養百日咳博德氏菌氏菌(Bordetella pertussis)需要含有血液的加富培養基。需要含有血液的加富培養基。根據待分離微生物的特點設計的培養基，用于從環境中富集和根據待分離微生物的特點設計的培養基，用于從環境中富集和分離某種微生物。分離某種微生物。（目的微生物在這種培養基中較其他微生物生長速度快，并逐

42、漸（目的微生物在這種培養基中較其他微生物生長速度快，并逐漸富集而占優勢，從而容易達到分離該種微生物的目的。）富集而占優勢，從而容易達到分離該種微生物的目的。）34二、二、培養基的類型及應用培養基的類型及應用3按用途劃分按用途劃分4）鑒別培養基）鑒別培養基(differential medium)5）選擇培養基）選擇培養基(selective medium)用于鑒別不同類型微生物的培養基用于鑒別不同類型微生物的培養基特定的化學反應，產生明顯的特征性變化，特定的化學反應，產生明顯的特征性變化，根據這種特征性變化根據這種特征性變化,可將該種微生物與其他微生物區分開來。可將該種微生物與其他微生物區分開

43、來。用于將某種或某類微生物從混雜的微生物群體中分離出來的培養基用于將某種或某類微生物從混雜的微生物群體中分離出來的培養基根據不同種類微生物的特殊營養需求或對某種化學物質的敏感性不根據不同種類微生物的特殊營養需求或對某種化學物質的敏感性不同，在培養基中同，在培養基中加入相應的特殊營養物質或化學物質，抑制不需要加入相應的特殊營養物質或化學物質，抑制不需要的微生物的生長的微生物的生長，有利于所需微生物的生長。，有利于所需微生物的生長。354）鑒別培養基(differential medium)培養基名稱培養基名稱 加入化學物質加入化學物質 微生物代謝產物微生物代謝產物 培養基特征性變化培養基特征性變

44、化 主要用途主要用途酪素培養基酪素培養基 酪素酪素 胞外蛋白酶胞外蛋白酶 蛋白水解圈蛋白水解圈 鑒別產蛋白酶菌株鑒別產蛋白酶菌株明膠培養基明膠培養基 明膠明膠 胞外蛋白酶胞外蛋白酶 明膠液化明膠液化 鑒別產蛋白酶菌株鑒別產蛋白酶菌株油脂培養基油脂培養基 食用油食用油、土溫、土溫、 胞外脂肪酶胞外脂肪酶 由淡紅色變成深紅色由淡紅色變成深紅色 鑒別產脂肪酶菌株鑒別產脂肪酶菌株 中性紅指示劑中性紅指示劑淀粉培養基淀粉培養基 可溶性淀粉可溶性淀粉 胞外淀粉酶胞外淀粉酶 淀粉水解圈淀粉水解圈 鑒別產淀粉酶菌株鑒別產淀粉酶菌株H2S試驗培養基試驗培養基 醋酸鉛醋酸鉛 H2S 產生黑色沉淀產生黑色沉淀 鑒別

45、產鑒別產H2S菌株菌株糖發酵培養基糖發酵培養基 溴甲酚紫溴甲酚紫 乳酸、醋酸、丙酸等乳酸、醋酸、丙酸等 由紫色變成黃色由紫色變成黃色 鑒別腸道細菌鑒別腸道細菌遠藤氏培養基遠藤氏培養基 堿性復紅、亞硫酸鈉堿性復紅、亞硫酸鈉 酸、乙醛酸、乙醛 帶金屬光澤深紅色菌落帶金屬光澤深紅色菌落 鑒別水中大腸菌群鑒別水中大腸菌群伊紅美藍培養基伊紅美藍培養基 伊紅、美藍伊紅、美藍 酸酸 帶金屬光澤深紫色菌落帶金屬光澤深紫色菌落 鑒別水中大腸菌群鑒別水中大腸菌群伊紅和美藍二種苯胺染料可抑制伊紅和美藍二種苯胺染料可抑制G+細菌細菌和一些難培養的和一些難培養的G細菌細菌。在低酸度時，這二種染料結合形成沉淀，起著產酸指

46、示劑的作用。在低酸度時，這二種染料結合形成沉淀，起著產酸指示劑的作用。試樣中的多種腸道菌會在試樣中的多種腸道菌會在EMB培養基上產生相互易區分的特征菌培養基上產生相互易區分的特征菌落，因而易于辨。例如大腸桿菌強烈分解乳糖而產生大量的混合酸落，因而易于辨。例如大腸桿菌強烈分解乳糖而產生大量的混合酸，菌體呈酸性，菌落被染成深紫色，從菌落表面的反射光中還可看，菌體呈酸性，菌落被染成深紫色，從菌落表面的反射光中還可看到綠色金屬閃光。到綠色金屬閃光。365）選擇培養基）選擇培養基(selective medium)375）選擇培養基）選擇培養基(selective medium)38第三節第三節 營養物

47、質進入細胞營養物質進入細胞一、被動一、被動擴散擴散( (passive diffusion) )二、促進擴散二、促進擴散( (facilitated diffusion) )三、三、主動運輸主動運輸(active transport)四、四、基團轉移基團轉移( (group translocation) )39第三節第三節 營養物質進入細胞營養物質進入細胞一、被動一、被動擴散擴散( (passive diffusion) )40第三節第三節 營養物質進入細胞營養物質進入細胞一、被動擴散一、被動擴散(passive diffusion)物質跨膜擴散的能力和速率與該物質的性質有關物質跨膜擴散的能力

48、和速率與該物質的性質有關, ,分子量小、脂溶性、極性小分子量小、脂溶性、極性小的物質易通過擴散進出細胞。的物質易通過擴散進出細胞。擴散并不是微生物細胞吸收營養物質的主要方式擴散并不是微生物細胞吸收營養物質的主要方式, ,水是唯一可以通過擴水是唯一可以通過擴散自由通過原生質膜的分子散自由通過原生質膜的分子, ,脂肪酸、乙醇、甘油、苯、一些氣體分子脂肪酸、乙醇、甘油、苯、一些氣體分子( (O2、CO2) )及某些氨基酸在一定程度上也可通過擴散進出細胞。及某些氨基酸在一定程度上也可通過擴散進出細胞。41第三節第三節 營養物質進入細胞營養物質進入細胞二、二、促進擴散促進擴散( (facilitated diffusion) )被動的物質跨膜運輸方式被動的物質跨膜運輸方式物質運輸過程中不消耗能量物質運輸過程中不消耗能量參與運輸的物質本身的分子