微生物的——六大營(yíng)養(yǎng)要素主講教師：劉桂香蘇州農(nóng)業(yè)職業(yè)技術(shù)學(xué)院SuzhouAgriculturalVocationalandTechnicalCollege微生物的六大營(yíng)養(yǎng)要素合成細(xì)胞提供能量調(diào)節(jié)代謝微生物吸收何種營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)取決于微生物細(xì)胞的化學(xué)組成。營(yíng)養(yǎng)微生物種類CHON細(xì)菌5082015酵母菌49.86.731.112.4霉菌47.96.740.25.2微生物細(xì)胞中碳、氫、氧、氮占干物質(zhì)的比例（單位：%）微生物的化學(xué)元素組成幾種微生物細(xì)胞中主要物質(zhì)含量（單位：%）微生物水分干物質(zhì)總量蛋白質(zhì)核酸碳水化合物脂肪無(wú)機(jī)鹽類細(xì)菌75～8525～1550～8010～2012～285～201.4～14酵母菌70～8030～2032～756～827～632～57～10霉菌85～9515～514～5217～404～406～12微生物的化學(xué)元素組成微生物與動(dòng)植物及人類在攝取營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)時(shí)存在著“營(yíng)養(yǎng)上的統(tǒng)一性”。元素水平上都需20種左右，且以碳、氫、氧、氮、硫、磷6種元素為主。在營(yíng)養(yǎng)要素水平上則都在六大類的范圍內(nèi)，即碳源、氮源、能源、生長(zhǎng)因子、無(wú)機(jī)鹽和水。微生物的化學(xué)元素組成凡可構(gòu)成微生物細(xì)胞和代謝產(chǎn)物中碳素來(lái)源的營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)，統(tǒng)稱為碳源。01碳源碳源是組成培養(yǎng)基的最基本的營(yíng)養(yǎng)要素。對(duì)異養(yǎng)微生物來(lái)說(shuō)，它的碳源同時(shí)又可作能源。01碳源碳源有機(jī)碳源無(wú)機(jī)碳源利用利用異養(yǎng)微生物自養(yǎng)微生物01碳源類型元素水平化合物水平培養(yǎng)基原料水平有機(jī)碳C·H·O·N·X復(fù)雜蛋白質(zhì)，核酸等牛肉膏、蛋白胨等C·H·O·N多數(shù)氨基酸，簡(jiǎn)單蛋白質(zhì)等一般氨基酸、明膠等C·H·O糖、有機(jī)酸、醇、脂類等葡萄糖、蔗糖、各種淀粉、糖蜜等C·H烴類天然氣、石油及其不同餾分等無(wú)機(jī)碳C·OCO2CO2C·O·XNaHCO3、CaCO3等NaHCO3、CaCO3等01碳源幾乎每種微生物都能利用葡萄糖和果糖，所以葡萄糖常作為培養(yǎng)基的一種主要成分。絕大多數(shù)細(xì)菌以及全部放線菌和真菌都以有機(jī)物作為碳源。微生物的無(wú)機(jī)碳源包括二氧化碳和碳酸氫鈉和碳酸鈣等無(wú)機(jī)鹽。在發(fā)酵工業(yè)中，常根據(jù)不同微生物的需要，利用各種農(nóng)副產(chǎn)品如玉米粉、米糠、麥麩、甘薯、馬鈴薯以及各種野生植物的淀粉，作為廉價(jià)碳源。這些碳源往往包含了幾種營(yíng)養(yǎng)要素。02氮源凡可構(gòu)成微生物細(xì)胞物質(zhì)或代謝產(chǎn)物中氮素來(lái)源的營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)，統(tǒng)稱為氮源。氮源是組成核酸和蛋白的重要元素。02氮源類型元素水平化合物水平培養(yǎng)基原料水平有機(jī)氮N·C·H·O·X復(fù)雜蛋白質(zhì)、核酸等牛肉膏、酵母膏等N·C·H·O尿素、一般氨基酸、簡(jiǎn)單蛋白質(zhì)等尿素、蛋白胨、明膠等無(wú)機(jī)氮N·HNH3、銨鹽等(NH4)2SO4等N·O硝酸鹽等KNO3NN2空氣02氮源牛肉膏酵母膏食用明膠又稱牛肉浸膏，是采用新鮮牛肉經(jīng)過(guò)去除脂肪、水解濃縮而得到的一種棕黃色至棕褐色的膏狀物。常用于培養(yǎng)細(xì)菌培養(yǎng)基原料。新鮮酵母通過(guò)自溶、酶解、分離、濃縮等。過(guò)程精制而成的一種棕黃色可溶性膏狀（酵母浸膏）或淺黃色粉狀（酵母浸粉）純天然制品。使用新鮮動(dòng)物皮、骨經(jīng)脫脂、水解等十幾道工序提取的膠原蛋白質(zhì)，淡無(wú)色至淡黃色薄片狀或粉粒狀末，無(wú)臭、無(wú)味，含有人體必需的18種氨基酸。02氮源蛋白質(zhì)類氮源很難進(jìn)入細(xì)胞，只有一些真菌和少數(shù)細(xì)菌能分泌胞外蛋白酶，將大分子蛋白質(zhì)降解后利用，而多數(shù)細(xì)菌只能利用相對(duì)分子質(zhì)量較小的降解產(chǎn)物。微生物的無(wú)機(jī)氮源包括氨氣、銨鹽、硝酸鹽以及空氣中的氮?dú)馊N類型。絕大多數(shù)微生物利用銨鹽和硝酸鹽等無(wú)機(jī)氮的能力較強(qiáng)，NH4+被細(xì)胞吸收后可直接被利用。（NH4）2SO4等銨鹽被稱為速效氮源，而NO3-被吸收后需進(jìn)一步還原成NH4后才能被微生物利用。02氮源03水水占細(xì)胞鮮重的90%以上。水的含量同其他成分一樣，隨著微生物的菌種、菌齡、培養(yǎng)條件而不同。微生物類型細(xì)菌霉菌酵母菌芽孢孢子水分含量（%）75~8585~9075~804038幼齡菌體比老齡菌體含水量多。水分活度大的環(huán)境比干燥條件下的微生物含水量大。03水水的作用：起到溶劑與運(yùn)輸介質(zhì)的作用；參與細(xì)胞內(nèi)一系列化學(xué)反應(yīng)；維持蛋白質(zhì)、核酸等生物大分子穩(wěn)定的天然構(gòu)像；維持細(xì)胞內(nèi)溫度恒定；維持細(xì)胞正常形態(tài)。04無(wú)機(jī)鹽無(wú)機(jī)鹽主要可為微生物提供除碳、氮源以外的各種重要元素。大量元素（指生長(zhǎng)所需濃度在10-3~10-4mol/L范圍內(nèi)的元素）P、S、K、Mg、Ca、Na、Fe等。微量元素（指生長(zhǎng)所需濃度在10-6~10-8mol/L范圍內(nèi)的元素）Cu、Zn、Mn、Mo、Co等。Fe實(shí)際上介于大量元素和微量元素之間，故放兩處均可。02作為酶的組成成分或酶的激活劑。如鐵是過(guò)氧化氫酶的組成成分，鈣是蛋白酶的激活劑等。04無(wú)機(jī)鹽無(wú)機(jī)鹽的作用01構(gòu)成細(xì)胞組成成分，如磷是核酸組成元素之一。03調(diào)節(jié)微生物生長(zhǎng)的物化條件。如調(diào)節(jié)細(xì)胞的滲透壓、氧化還原電位等。05生長(zhǎng)因子生長(zhǎng)因子是一類對(duì)微生物正常代謝必不可少且不能用簡(jiǎn)單的碳源或氮源自行合成的有機(jī)物。它的需要量一般很少。廣義的生長(zhǎng)因子包括維生素、堿基、卟啉及其衍生物、甾醇、胺類、C4~C6的分枝直鏈脂肪酸，以及需要量較大的氨基酸。狹義的生長(zhǎng)因子僅包括維生素。05生長(zhǎng)因子生長(zhǎng)因子的主要功能包括：構(gòu)成細(xì)胞的組成部分，如嘌呤、嘧啶構(gòu)成核酸；調(diào)節(jié)代謝，維持生命的正常活動(dòng)，如許多維生素是各種酶的輔基。05生長(zhǎng)因子各種微生物與生長(zhǎng)因子的關(guān)系可分為以下幾類：生長(zhǎng)因子自養(yǎng)型微生物生長(zhǎng)因子異養(yǎng)型微生物生長(zhǎng)因子過(guò)量合成微生物多數(shù)真菌、放線菌和不少細(xì)菌都是不需要外界提供生長(zhǎng)因子的生長(zhǎng)因子自養(yǎng)型微生物。它們需要多種生長(zhǎng)因子，如乳酸細(xì)菌、各種動(dòng)物致病菌、原生動(dòng)物和支原體等。有些微生物在其代謝活動(dòng)中，會(huì)分泌出大量的維生素等生長(zhǎng)因子，因此，它們可以作為維生素等的生產(chǎn)菌。05生長(zhǎng)因子在科研和生產(chǎn)中，常常應(yīng)用酵母膏、玉米漿、麥芽汁或其他動(dòng)植物組織浸出液等作為生長(zhǎng)因子的來(lái)源。許多作為碳源和氮源的天然成分，如麥芽汁、牛肉膏、麩皮、米糠、土豆汁等本身就含有極為豐富的生長(zhǎng)因子，一般在這類培養(yǎng)基中，無(wú)需再另外添加生長(zhǎng)因子。06能源是指為微生物提供生命活動(dòng)提供能量的營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)。少數(shù)微生物可利用光能，大多數(shù)微生物是依靠各種生物化學(xué)反應(yīng)，氧化各種化合物獲得能量。多數(shù)有機(jī)物既是能源、又是碳源。