1、4微生物的營養4.1微生物的營養要求微生物的特點：食譜廣、胃口大一、微生物營養物質及其生理功能碳源氮源能源無機鹽水生長因子1.碳源（carbonsource）:凡是可以作為微生物細胞結構或代謝產物中碳架來源的營養物質。有機碳化物：CHQNXCHONXCHOCH復雜蛋白質,核酸（牛肉膏、蛋白胨、花生餅粉等）多數氨基酸,簡單蛋白質（一般氨基酸、明膠等）糖,有機酸,醇,脂（葡萄糖、蔗糖、各種淀粉、糖蜜等常用碳源）烴（天然氣、石油及其不同餾份、石蠟油等）CO2（真菌一般不利用CO2）NaHCO3,CaCO3幾種天然培養基原材料的特性（了解）原材料制作特點營養價值牛肉膏瘦牛肉加熱，抽提并濃縮而成膏狀物碳

2、水化合物，有機氮化物，無機鹽和水溶性維生素蛋白腺明膠、魚粉等蛋白質經酸、酶水解而成有機氮、維生素及碳水化合物酵母膏酵母細胞水抽提物濃縮而成膏狀物或粉劑大量B族維生素，氨基酸，嚓吟堿及微量元素玉米漿亞硫酸浸泡鉢制淀粉時的廢水的濃縮液可溶性蛋白，多肽,氨基酸,B族維生素甘蔗糖蜜甜菜糖蜜制糖廠除去糖結晶后的下腳廢液含蔗糖，氨基酸，有機酸和少量維生素微生物工業發酵中用做碳源的原料傳統種類：糖類（單糖，飴糖）、淀粉（玉米粉、山芋粉、野生植物等）、麩皮、麥芽、糖蜜、各種米糠等代糧發酵：纖維素、CO22.氮源（nitrogensource）:凡是可以作為微生物細胞結構或代謝產物中氮元素來源的營養物質。氮源有

3、機氮化物JNCHQXINCHO復雜蛋白質,核酸(牛肉膏、酵母膏、餅粕粉、蠶蛹粉等)尿素,氨基酸,簡單蛋白質(尿素、蛋白胨、明膠等)NH3,NH4+(NH4)2SO4等)NO3(KNO3)等N2空氣(固氮原核微生物)工業常用氮源：玉米漿，花生粉，黃豆粉等J速效氮源：硫酸氨，玉米漿等f菌體生長i遲效氮源：花生粉，黃豆粉等f代謝產物生成例：在工業生產中為提高土霉素產量，培養基中可采用的混合氮源是()A蛋白胨/玉米漿B黃豆餅粉/花生餅粉C玉米漿/黃豆餅粉D玉米漿/(NH4)2SO43.能源能源譜化學物質有機物一化能異養微生物的能源無機物一化能自養微生物的能源輻射能一光能自養和光能異養微生物的能源4.生

4、長因子(growthfactor)：M正常代謝必需，但微生物自身不能用簡單的碳源或氮源合成，或合成量不足以滿足機體生長需要的微量有機物.“氨基酸f蛋白質，細胞壁等的主要成分y嘌吟和嘧啶f核酸和輔酶的組成成分一維生素f構成酶的輔酶或輔基，是酶活性所需成分(最早發現的生長因子)配制培養基時，通常加入酵母膏、玉米漿、麥芽汁或動植物組織浸出液以補充生長因子5.無機鹽：為M的生命活動提供除碳、氮源之外的各種重要元素。配制培養基時，一般首選K2HP04和MgSO4補充大量元素。元素生理功能PKHPO、KHPO核酸、磷酸和輔酶的成分S242，MgSO含硫氨基酸、含硫維生素成分K4KHPO、KHPO酶的輔因子

5、、維持電位差和滲透壓Na242NaCl1維持滲透壓某些細菌和藍細菌需要CaCa(NO3)2、CaCl2胞外酶穩定劑、蛋白酶輔因子、細菌芽孢和真菌孢子形成MgMgSO固氮酶輔因子、葉綠素成分Fe&4FeSO4Cyt成分；合成葉綠素、白喉毒素和氯高鐵血紅素所需MnMnSO4超氧化物歧化酶、氨肽酶、L-阿拉伯糖異構酶等的輔因子CuCuSOTnW吟4氧化酶.酪氨酸酶的輔因子Co4CoSOVB復合物的成分、肽酶的輔因子Zn4ZnSO12堿性磷酸酶、脫氫酶、肽酶-脫羧酶輔因子Mo4(NH)MoO固氮酶和同化型及異化型硝酸鹽還原酶的成分T67246.水：水活度為在一定的溫度條件下，溶液的蒸汽壓與純水的蒸汽壓

6、之比。即：aw=P/PoP表示溶液的蒸汽壓，Po表示純水的蒸汽壓。aw為0.60-0.99的環境條件均有微生物生長判斷：溶液滲透壓越大,水的活度值越小4.2微生物的營養類型（根據碳源和能源劃分）營養類型主要碳源能源電子供體舉例光能自養型CO2光無機物蘭細菌、紫硫細菌、綠硫細菌等化能自養型co2無機物無機物硝化細菌、硫細菌、鐵細菌、氫細菌等光能異養型有機物光有機物紅螺菌等化能異養型有機物有機物有機物絕大多數細菌和全部真核微生物自養微生物與異養微生物的主要區別：自養微生物：唯一或主要碳源：C02（碳酸鹽）-所需能量來自光或無機物的氧化卜可以在完全無機的環境中生長但也不能說它們絕對不能利用有機物-異

7、養微生物：主要的碳源來自有機物所需能量來自有機物的氧化或光能卜不能在完全無機的環境中生長但也不能說絕對不能利用CO2，也可以固定CO24.3營養物質進入細胞的方式基團轉位（grouptranslocation）：基因轉位主要存在于厭氧和兼性厭氧型細菌中，主要用于運送糖類、核苷酸、丁酸、腺嘌呤、脂肪酸等。特點：物質在運輸過程中發生化學變化（磷酸化）；需要消耗能量；逆濃度運輸；有膜載體參加磷酸糖轉移酶運輸系統（PST）的組成：酶I；酶II；熱穩定蛋白HPr1）熱穩載體蛋白（HPr）的激活細胞內高能化合物磷酸烯醇式丙酮酸（PEP）的磷酸基團把HPr激活。酶IPEP+HPr丙酮酸+P-HPr2）糖被磷

8、酸化后運入膜內膜外環境中的糖先與外膜表面的酶II結合，再被轉運到內膜表面。這時，糖被P-HPr上的磷酸激活,并通過酶II的作用將糖-磷酸釋放到細胞內。酶IIP-HPr+糖糖-P+HPr4.4培養基培養基（medium）：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。一選用和設計培養基的原則和方法（一）四個原則1、目的明確細菌牛肉膏蛋白胨培養基（NA）放線菌-高氏一號培養基酵母菌麥芽汁培養基霉菌-査氏培養基真菌馬鈴薯培養基（PDA）2、營養協調碳氮比（C/N）：碳源與氮源含量之比。（碳源中碳原子摩爾數與氮源中氮原子摩爾數之比）。碳氮比直接影響微生物生長與繁殖及代謝物的形成與積累，故常

9、作為考察培養基組成時的一個重要指標例：微生物發酵生產谷氨酸：C/N為4/1時，菌體大量繁殖，谷氨酸積累少；C/N為3/1時，菌體繁殖受到抑制，谷氨酸大量積累3、理化適宜（1）pH：通常培養條件：細菌與放線菌：pH77.5酵母菌和霉菌：pH4.56pH變化的原因：奇糖類一發酵、氧化一有機酸一變酸奇脂肪一水解一有機酸一變酸奇（NH4）2SO4一吸收NH4+一H2SO4一變酸肯蛋白質一脫羧一胺類一變堿奇NaNO3一吸收N03-NaOH一變堿內在調節：K2HPO4和KH2PO4是常用的緩沖劑不溶性CaC03作為備用堿外源調節：不斷流加酸液或堿液2）氧氣：好氧：振蕩、通氣、攪拌I冷卻水出口什卜培養液厭氧

10、：加還原劑（抗壞血酸、半胱氨酸、谷胱甘肽等）例：厭氧菌培養基：蛋白胨5g,酵母膏10g,葡萄糖10g,胰酶解酪蛋白5g,鹽溶液10mL,0.025%刃天青4mL,半胱氨酸鹽酸鹽0.5g,瓊脂15g,水1000mL,pH7.0,121C,20min半胱氨酸為還原劑，刃天青是氧化還原指示劑，具有雙重作用：有氧條件下起pH指示劑的作用，即堿性時呈藍色,酸性時呈紅色；培養基處于無氧狀態時,刃天青變為無色（3）滲透壓：加入適量NaCl調節滲透壓例：L型細菌加3%5%NaCl或10%20%蔗糖4、經濟節約：當所設計的是大規模發酵用的培養基時，應重視培養基中各成份的來源和價格，應選擇來源廣泛、價格低廉的原料

11、，提倡以粗代精，以廢代好。例：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。（二）優化、設計培養基的方法生態模擬：研究某種微生物的培養條件；文獻查閱：借鑒經驗，啟發設計；精心設計：借助優選法或正交試驗設計進行特定微生物配方的設計試驗比較：確定特定微生物的最佳培養條件二、培養基的類型及應用1按成份不同劃分天然培養基：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優點：營養豐富且較經濟，配制方便缺點：成分不清楚，不穩定應用：實驗室及實際生產組合培養基：是由化學成份完全了解的物質配制而成的培養基，也稱化學限定培養基(che

12、micallydefinedmedium)。高氏一號，查氏培養基優點：組分清楚，重演性高缺點：價格昂貴，配制麻煩，生長較慢應用：營養、代謝、生理、生化、遺傳、育種、菌種鑒定等對定量要求較高的研究工作半組合培養基既含有天然成分又含有純化學試劑的培養基即稱半組合培養基。例如，培養真菌用的馬鈴薯蔗糖培養基等。嚴格地講，凡含有未經特殊處理的瓊脂的任何組合培養基，實質上都只能看作是一種半組合培養基。2根據物理狀態劃分:(1)固體培養基；用于微生物菌種分離、鑒定、計數、保藏加1.5%2%瓊脂或5%12%明膠無機硅膠：自養微生物天然固態濾膜瓊脂與明膠若干特性的對比：化學成分營養價值分解性融化溫度C凝固溫度C

13、透明度耐溫常用濃度瓊脂聚半乳糖硫酸酯無罕見9640高強1-2%明膠蛋白質做氮源極易2520高弱5-12%理想凝固劑應具備的條件：1.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保持固態；凝固點的溫度對微生物無害；透明度好，粘著力強。液體培養基:在科研或生產中通過發酵獲得菌體或代謝產物，在生產實踐上，絕大多數發酵培養基都采用液體培養基半固體培養基:0.5%瓊脂。觀察微生物運動特征、厭氧菌的培養等脫水培養基：營養瓊脂、營養肉湯、M17肉湯、麥康凱培養基等3按用途劃分1)選擇培養基(selectivemedium)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

14、，在培養基中加入相應的特殊營養物質或化學物質，抑制不需要的微生物的生長，有利于所需微生物的生長。例：抑制型選擇培養基：放線菌酮、制霉菌素f分離細菌添加青霉素、四環素等抗生素f分離酵母菌、霉菌加富型選擇培養基：以纖維素為唯一碳源f分離纖維素分解菌常用抑制劑(了解)衰5注用于選擇性培養基的若干抑制劑選押對徐抑制制及直用“(MB/ml)抑制對彖般細繭聘環索(200)犠朗毒，靜昨四環素(100)醬油曲無*ftiST放線閑制(20)酵砒敝線葡廚(50)醬油曲甫放蜒韻劇uoo放線1鴨軽菌素(CaWcidin)100；醬油曲爲*醉站細菌塞帖鯛索B(5)G-細莆訐篙就G+細萌乳鞍菌山裂酸W.2%pHS)葺抱桿

15、菌輪鯨化側(NasN)0.005%,pH7)曲霽真債賓(20)酵母腸ifi朋醐flRHCl,55mK/ml)1c1SfflM放線繭開(50)制帶悄素護需徹球卿，酪酸劇CuSO4-SHO0.05%,pH3,8)乳酸菌.乳鏈球館叫殲當(50)細菌氮懵累(20)細闊璉舟董(20-100)細*帶蹴盤50)細葡金鴦累CIOO)細菌1札酣厳(300)細菊氯需累(100)霽霉K(20)細悄40)細弗青需就(100)細繭血符柔(50)十放線俯鬧(10)細闌，酵母2)鑒別培養基(differentialmedium)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，根據這種特征性變化,可將該種

16、微生物與其他微生物區分開來。例：EMB培養基原理：在低酸度條件下，伊紅和美蘭可以結合形成沉淀，起著產酸指示劑的作用。大腸桿菌能強烈分解乳糖產生大量的混合酸，菌體表面帶H+，故可染上酸性染料伊紅，伊紅又與美蘭結合，使菌落染上深紫色，且從菌落表面的反射光可看到綠色金屬光，產酸力弱的菌落也有相應的棕色。見下表：大腸桿菌在EMB平板上的菌落特征用于飲用水、牛奶的大腸菌群數等細菌學檢查大腸菌群：需氧及兼性厭氧、在37C能分解乳糖產酸產氣的革蘭氏陰性無芽胞桿菌。一般認為該菌群細菌可包括大腸埃希氏菌、檸檬酸桿菌、產氣克雷白氏菌和陰溝腸桿菌等。大腸菌群是糞便污染的指標菌。為什么檢測總大腸菌群?總大腸藺群(coliformgroup,lotaJcoliforms)是以E.toll肖代表的殲狀、無芽胞、需霞或兼性厭氣、革蘭氏陰性經37P衛44區h培兼，發酵乳糖產酸產COj可區別干其他腸道讀，易于測老的一類納閒：大腸菌群主要包括埃箱氏M厲、腸桿苗屬、克雷伯氏苗屬(KlebsieUa)和檸織酸桿菌屈Cilrobacter)。這類菌是溫血動物腸道中的正常菌薛.常隨動出的議便汚染水源，一個成年人每天排泄出的糞便中含有(5