營養物質是微生物生存物質基礎，而營養是微生物維持和延續其生命形式一個生理過程。營養物質nutrimentsubstance:能夠滿足機體生長、繁殖和完成各種生理活動所需要物質.營養nutrition:微生物取得和利用營養物質過程。微生物的營養本科第1頁本章目錄第一節微生物營養組成第二節微生物營養類型第三節營養物質吸收第四節培養基微生物的營養本科第2頁本章基本理論知識1．了解微生物細胞化學組成.2．掌握微生物營養要素及其功效。3．掌握微生物吸收營養物質四種方式性質和特點。4．掌握微生物四大營養類型劃分依據及其微生物種類。微生物的營養本科第3頁第一節微生物營養組成thecompositionofmicrobialnutrition一、微生物化學組成二、微生物營養物質微生物的營養本科第4頁主要元素Macroelement：碳C、氫H、氧O、氮N、磷P、硫S、鉀K、鎂Mg、鈣Ca等微量元素Microelement：鋅Zn、錳Mn、氯Cl、鉬Mo、硒Se、鈷Co、銅Cu等碳C、氫H、氧O、氮N、磷P、硫S約占細胞干重97%這些元素主要以水、有機物、無機鹽等形式存在。一、微生物化學組成chemicalcomponent微生物的營養本科第5頁微生物的營養本科第6頁幾個微生物細胞化學組成元素細菌酵母菌霉菌C5049.847.9H86.76.7O2031.140.2N1512.45.2P3<0.1<0.1S1————微生物的營養本科第7頁1微生物細胞水分水是微生物細胞中含量最大成份，不一樣種類微生物含水量不一樣，普通占細胞重量70%~90%。細菌75%~85%酵母菌70%~85%霉菌85%~90%微生物的營養本科第8頁2微生物細胞有機物質微生物細胞干物質中90%以上是有機物，主要是蛋白質、核酸、碳水化合物、脂類、維生素及其降解產物。一是結構物質：為細胞壁、細胞核、細胞質和細胞器主要結組成份。二是貯藏物質：為多糖和脂類。三是代謝底物和產物：包含存在于細胞內糖、氨基酸、核苷酸、有機酸和維生素等。微生物的營養本科第9頁3微生物細胞礦質元素微生物細胞干物質中3%~10%是礦質元素。大量元素：P、S、Ca、Mg、K、Fe。微量元素：Cu、Zn、Mn、B、Co、Mo、Ni、Se等。微生物的營養本科第10頁

碳源、氮源、能源、生長因子、無機鹽和水

營養物質按照它們在機體中生理作用不一樣，能夠將它們區分成六大類。二、

微生物營養物質Microbialnutrientsubstance微生物的營養本科第11頁微生物與動植物營養要素比較微生物的營養本科第12頁1、碳源（Carbonsource）◆定義：凡可被用來組成細胞物質或代謝產物中碳素起源營養物質。◆功效：提供合成細胞物質及代謝物原料;并為整個生理活動提供所需要能源（異養微生物）。◆種類:無機含碳化合物：如CO2和碳酸鹽等。有機含碳化合物：糖與糖衍生物（多糖：如淀粉、麩皮、米糠等；飴糖；單糖）,脂類、醇類。有機酸、烴類、芳香族化合物以及各種含氮化合物。微生物的營養本科第13頁當前在工業發酵中所利用碳源物質主要是單糖、淀粉、麩皮、米糠等。對于為數眾多化能異養微生物來說，碳源是兼有能源功效營養物。試驗室慣用碳源主要有：葡萄糖、蔗糖、淀粉、有機酸等微生物的營養本科第14頁種類碳源物質備注糖葡萄糖、果糖、麥芽糖、蔗糖、淀粉、半乳糖、乳糖、甘露糖、纖維二糖、纖維素、半纖維素、甲殼素、木質素等單糖優于雙糖，己糖優于戊糖，淀粉優于纖維素，純多糖優于雜多糖。有機酸糖酸、乳酸、檸檬酸、延胡索酸、低級脂肪酸、高級脂肪酸、氨基酸等與糖類比效果較差，有機酸較難進入細胞，進入細胞后會造成pH下降。當環境中缺乏碳源物質時，氨基酸可被微生物作為碳源利用。表4.1微生物利用碳源物質微生物的營養本科第15頁醇乙醇在低濃度條件下被一些酵母菌和醋酸菌利用。脂脂肪、磷脂主要利用脂肪，在特定條件下將磷脂分解為甘油和脂肪酸而加以利用。烴天然氣、石油、石油餾分、石蠟油等利用烴微生物細胞表面有一個由糖脂組成特殊吸收系統，可將難溶烴充分乳化后吸收利用。微生物的營養本科第16頁CO2CO2為自養微生物所利用。碳酸鹽NaHCO3、CaCO3、白堊等為自養微生物所利用。其它芳香族化合物、氰化物蛋白質、蛋白胨、核酸等利用這些物質微生物在環境保護方面有主要作用。當環境中缺乏碳源物質時，可被微生物作為碳源而降解利用。微生物的營養本科第17頁2氮源（Nitrogensource）定義：凡用來組成菌體物質或代謝產物中氮素起源營養源。種類：無機氮：銨鹽、硝酸鹽、亞硝酸鹽、尿素、氨、N2等；有機氮：蛋白質及其降解產物（如胨、肽、氨基酸等）、牛肉膏、魚粉、花生餅粉、黃豆餅粉、玉米漿等微生物的營養本科第18頁2氮源（Nitrogensource）功效：

1）提供合成細胞中含氮物，如蛋白質、核酸，以及含氮代謝物等原料。2）少數細菌能夠銨鹽、硝酸鹽等氮源為能源。微生物的營養本科第19頁速效性氮源：可被菌體直接吸收利用氮源，如尿素、銨鹽、硝酸鹽等氮化物是水溶性，玉米漿、牛肉膏、蛋白胨、酵母膏等有機氮化物中氮是蛋白質降解產物。作用：有利于菌體生長。遲效性氮源：不可被菌體直接吸收利用氮源，如餅粕中氮主要以蛋白質形式存在。作用：有利于代謝產物形成慣用蛋白質類氮源包含蛋白胨、魚粉、蠶蛹、黃豆餅粉、玉米漿、牛肉浸膏、酵母浸膏等按氮源能否被菌體直接利用可分為：微生物的營養本科第20頁微生物的營養本科第21頁種類氮源物質備注蛋白質類蛋白質及其不一樣程度降解產物(胨、肽、氨基酸等)大分子蛋白質難進入細胞，一些真菌和少數細菌能分泌胞外蛋白酶，將大分子蛋白質降解利用，而多數細菌只能利用相對分子質量較小其降解產物氨及銨鹽NH3、(NH4)2SO4等輕易被微生物吸收利用硝酸鹽KNO3等輕易被微生物吸收利用表4.2微生物利用氮源物質微生物的營養本科第22頁分子氮N2固氮微生物可利用，但當環境中有化合態氮源時，固氮微生物就失去固氮能力其它嘌呤、嘧啶、脲、胺、酰胺、氰化物大腸桿菌不能以嘧啶作為唯一氮源，在氮限量葡萄糖培養基上生長時，可經過誘導作用先合成份解嘧啶酶，然后再分解并利用嘧啶可不一樣程度地被微生物作為氮源加以利用續表4.2微生物利用氮源物質微生物的營養本科第23頁能源：能為微生物生命活動提供最初能量起源營養物或輻射能輻射radiationenergy能源化學物質輻射能化能異養微生物能源有機物無機物化能自養微生物能源光能自養和光能異養微生物能源無機物inorganicsubstance有機物organicsubstance化學物質chemicalsubstance輻射能radiationenergy3能源energy微生物的營養本科第24頁（1）單功效營養物輻射能是單功效，只為光能微生物提供能源。（2）雙功效營養物對一切異養微生物來說，其碳源又兼作能源，這種碳源（營養物）稱雙功效營養物。化能自養微生物能源物質無機養料經常是雙功效（如：NH4+

既是硝酸細菌能源，又是它氮源。）（3）多功效營養物有機營養物常有雙功效或三功效作用，既是異養微生物能源，又是它們碳源或氮源。微生物營養物功效多重性微生物的營養本科第25頁4無機鹽（inorganicsalt）

定義：為微生物細胞生長提供碳、氮源以外各種重要元素（包含大量元素和微量元素）物質，多以無機鹽形式共給。

大量元素：P、S、K、Mg、Ca、Na、Fe（微生物生長所需濃度在10-3~10-4mol/L）

微量元素：Cu、Zn、Mn、Mo、Co（微生物生長所需濃度在10-6~10-8mol/L）普通微生物生長所需要無機鹽有：硫酸鹽、磷酸鹽、氯化物以及含有鈉、鉀、鎂、鐵等金屬元素化合物。微生物的營養本科第26頁無機鹽生理功效組成微生物細胞組成成份調整微生物細胞滲透壓，PH值和氧化還原電位。有些無機鹽如S、Fe還可做為自養微生物能源。組成酶活性基組成成份，維持酶活性。Mg、Ca、K是各種E激活劑。微生物的營養本科第27頁表4.3無機鹽及其生理功效元素化合物形式(慣用)生理功效磷KH2PO4，K2HPO4核酸、核蛋白、磷脂、輔酶及ATP等高能分子成份，作為緩沖系統調整培養基pH硫(NH4)2SO4，MgSO4含硫氨基酸(半胱氨酸、甲硫氨酸等)、維生素成份，谷胱甘肽可調整胞內氧化還原電位鎂MgSO4己糖磷酸化酶、異檸檬酸脫氫酶、核酸聚合酶等活性中心組分，葉綠素和細菌葉綠素成份微生物的營養本科第28頁元素化合物形式(慣用)生理功效鈣CaCl2，Ca(NO3)2一些酶輔因子，維持酶(如蛋白酶)穩定性，芽孢和一些孢子形成所需，建立細菌感受態所需鈉NaCl細胞運輸系統組分，維持細胞滲透壓，維持一些酶穩定性鉀KH2PO4，K2HPO4一些酶輔因子，維持細胞滲透壓，一些嗜鹽細菌核糖體穩定因子鐵FeSO4細胞色素及一些酶組分，一些鐵細菌能源物質，合成葉綠素、白喉毒素所需微生物的營養本科第29頁表4.4微量元素與生理功效元素生理功效鋅存在于乙醇脫氫酶、乳酸脫氫酶、堿性磷酸酶、醛縮酶、RNA與DNA聚合酶中錳存在于過氧化物歧化酶、檸檬酸合成酶中鉬存在于硝酸鹽還原酶、固氮酶、甲酸脫氫酶中硒存在于甘氨酸還原酶、甲酸脫氫酶中鈷存在于谷氨酸變位酶中銅存在于細胞色素氧化酶中鎢存在于甲酸脫氫酶中鎳存在于脲酶中，為氫細菌生長所必需微生物的營養本科第30頁

有些微生物，如乳酸桿菌，在得到充分碳源、氮源、水、無機鹽供給時，并不能正常生長，需要在培養基中補充部分維生素、氨基酸等，但補充量往往極少，為何乳酸桿菌缺乏這些物質時不能正常生長?這些物質作用機理是什么?這些物質屬于微生物所需哪一類營養物質?想一想?微生物的營養本科第31頁生長因子：那些微生物生長所必需而且需要量很小，但微生物本身不能合成或合成量不足以滿足機體生長需要有機化合物依據生長因子化學結構及在機體內生理功效不一樣，可分為：維生素vitamin、氨基酸aminoacid、嘌呤purine或嘧啶等三類。5生長因子growthfactor微生物的營養本科第32頁主要包含：維生素氨基酸堿基維生素有微生物自己不能合成維生素，需要外加，主要是B族維生素、硫胺素、葉酸、泛酸、核黃素等，如生產味精需加生物素（是B族中一個即VH）。氨基酸有些微生物自己不能合成某種AA，必須給予補充，如賴AA發酵所用黃色短桿菌不能合成環絲AA，為環絲AA缺點型菌株，在培養基中必須添加含環絲AA氮源。如豆餅水解液或毛發水解液等。各種菌合成AA能力有很大差異，普通G－菌強于G＋，大腸桿菌自己能合成全部AA，沙門氏菌能合成大部分AA，有菌合成AA能力極弱，如腸道串珠菌需從外界補充19種AA。微生物的營養本科第33頁堿基

嘧啶和嘌呤是核酸和輔E主要組分，是許多微生物必須生長原因。有些微生物不但不能合成嘧啶和嘌呤，而且不能將補充嘧啶和嘌呤結合在核苷酸上，還必須供給核苷酸，有菌需補充卟啉或其衍生物，還有菌需供給（低碳）脂肪酸等。微生物的營養本科第34頁表4.5維生素及其在代謝中作用化合物代謝中作用對氨基苯甲酸四氫葉酸前體，一碳單位轉移輔酶生物素催化羧化反應酶輔酶輔酶M甲烷形成中輔酶葉酸四氫葉酸包含在一碳單位轉移輔酶中泛酸輔酶A前體硫辛酸丙酮酸脫氫酶復合物輔基尼克酸NAD、NADP前體，它們是許多脫氫酶輔酶吡哆素(B6)參加氨基酸和酮酶轉化微生物的營養本科第35頁核黃素(B2)黃素單磷酸(FMN)和FAD前體，它們是黃素蛋白輔基鉆胺素(B12)輔酶B12包含在重排反應里(為谷氨酸變位酶)硫胺素(B1)硫胺素焦磷酸脫羧酶、轉醛醇酶和轉酮醇酶輔基維生素K甲基酮類前體，起電子載體作用(如延胡索酸還原酶)氧肟酸促進鐵溶解性和向細胞中轉移微生物的營養本科第36頁微生物

生長因子需要量（ml-1）

III型肺炎鏈球菌（Streptococcuspneumoniae） 膽堿 6ug

金黃色葡萄球菌（Staphylococcusaureus）

硫胺素 0.5ng 白喉棒桿菌（Cornebacteriumdiphtherriae） 丙氨酸1.5ug

破傷風梭狀芽孢桿菌（Clostridiumtetani）

尿嘧啶 0-4ug

腸膜狀串珠菌（Leuconostocmesenteroides）

吡哆醛 0.025ug微生物的營養本科第37頁生理功效physiologicalfunction主要有①微生物機體主要組成成份，②參加細胞內一系列化學反應；③起到溶劑與運輸介質作用；④控制細胞內溫度改變；6水water微生物的營養本科第38頁水有效性微生物可利用水常以水活度值(wateractivity,w)表示。水活度值是指在一定溫度和壓力條件下，溶液蒸汽壓力與一樣條件下純水蒸汽壓力之比，即w＝Pw／P0w式中Pw代表溶液蒸汽壓力，P0w代表純水蒸汽壓力。微生物的營養本科第39頁純水w為1.00，溶液中溶質越多，w越小。微生物普通在w為0.60-0.99條件下生長，w過低時，微生物生長遲緩期延長，比生長速率和總生長量降低。微生物不一樣，其生長最適w不一樣(表)。普通而言，細菌生長最適w較酵母菌和霉菌高，而嗜鹽微生物生長最適w則較低。微生物的營養本科第40頁表4.6幾類微生物生長最適w

微生物

w普通細菌0.91酵母菌0.88霉菌0.80噬鹽細菌0.70噬鹽真菌0.65嗜高滲酵母0.60◆為了表示微生物生長與水關系，有時也慣用相對濕度（RH)概念（w×100=RH）；通常也用測定蒸氣相中相對濕度方法得知溶液或物質水活度。微生物的營養本科第41頁第二節微生物營養類型nutrienttypes一、

光能無機自養型二、光能有機異養型三、化能無機自養型四、化能有機異養型微生物的營養本科第42頁異養型微生物自養型微生物依據微生長所需要碳源性質依據微生物生長過程中能量起源光能營養型化能營養型依據電子供體(氫供體）不一樣有機營養型無機營養型微生物的營養本科第43頁微生物的營養本科第44頁依據碳源、能源及電子供體性質不一樣，可將微生物分為：光能無機自養型(photolithoautotrophy)光能有機異養型(photoorganoheterotrophy)化能無機自養型(chemolithoautotrophy)化能有機異養型(chemoorganoheterotrophy)微生物的營養本科第45頁*能以CO2為唯一或主要碳源；*進行光合作用獲取生長所需要能量；*以無機物如H2、H2S、S、Na2S2O3等作為供氫體或電子供體，使CO2還原為細胞物質；比如，藻類及藍細菌等和植物一樣，以水為電子供體（供氫體），進行產氧型光合作用，合成細胞物質。而紅硫細菌，以H2S為電子供體，產生細胞物質，并伴隨硫元素產生。CO2+2H2S光能光合色素[

CH2O]+2S+H2O一、

光能無機自養型（光能自養型）photolithoautotrophy微生物的營養本科第46頁*不能以CO2為主要或唯一碳源；*以有機物作為供氫體，利用光能將CO2還原為細胞物質；*在生長時大多數需要外源生長因子；比如，紅螺菌屬中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。CHOH+CO2H3CH3C2光能光合色素2CH3C0CH3+[CH2O]+H2O二、光能有機異養型（光能異養型）photoorganoheterotrophy微生物的營養本科第47頁*生長所需要能量來自無機物氧化過程中放出化學能；*以CO2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NO2-等作為電子供體使CO2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,參與地球物質循環；三、化能無機自養型（化能自養型）chemolithoautotrophy微生物的營養本科第48頁*生長所需要能量均來自有機物氧化過程中放出化學能；*生長所需要碳源主要是一些有機化合物，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；大多數細菌、真菌、原生動物都是化能有機異養型微生物；全部致病微生物均為化能有機異養型微生物；四、化能有機異養型（化能異養型）chemoorganoheterotrophy微生物的營養本科第49頁腐生型(metatrophy):可利用無生命有機物(如動植物尸體和殘體)作為碳源；寄生型(paratrophy):寄生在活寄主機體內，吸收營養物質,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：兼性腐生型(facultivemetatrophy)；兼性寄生型(facultiveparatrophy)；微生物的營養本科第50頁不一樣營養類型之間界限并非絕對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物進行生長；有些微生物在不一樣生長條件下生長時,其營養類型也會發生改變；比如紫色非硫細菌(purplenonsulphurbacteria)：沒有有機物時，同化CO2，

為自養型微生物；有機物存在時，利用有機物進行生長，為異養型微生物；紅螺菌在光照和厭氧條件下，利用光能生長，為光能營養型微生物；黑暗與好氧條件下，依靠有機物氧化產生化學能生長，為化能營養型微生物微生物營養類型可變性無疑有利于提升其對環境條件改變適應能力微生物的營養本科第51頁第三節培養基medium或culturemedium一、選取和設計培養基標準和方法二、培養基類型微生物的營養本科第52頁培養基是人工配制，適合微生物生長繁殖或產生代謝產物營養基質。不論是以微生物為材料研究，還是利用微生物生產生物制品，都必須進行培養基配制，它是微生物學研究和微生物發酵生產基礎。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、水任何培養基一旦配成，必須馬上進行滅菌處理；常規高壓蒸汽滅菌：

1.05kg/cm2,121.3℃15-30分鐘；0.56kg/cm2,112.6℃15-30分鐘；微生物的營養本科第53頁依據培養目標需要注意各營養物質濃度和配比理化條件適宜經濟節約滅菌處理一、選取和設計培養基標準和方法微生物的營養本科第54頁1依據培養目標需要培養目標不一樣,原料選擇和配比不一樣.試驗室普通培養:普通慣用培養基;遺傳研究:成份清楚合成培養基;生理、代謝研究:選取對應培養基.比如枯草芽孢桿菌:普通培養: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、黃豆餅粉為主產酶培養基.微生物的營養本科第55頁依據不一樣微生物營養要求配制針對強培養基。培養化能自養型氧化硫桿菌培養基組成為：S10gMgSO4.7H2O0.5g(NH4)2SO40.4gFeSO40.01gKH2PO44gCaCl20.25gH2O1000ml培養化能異養大腸桿菌一個培養基是由以下化學成份組成：葡萄糖5gNH4H2PO41gNaCl5gMgSO4·7H2O0.2gK2HPO41gH2O1000ml1依據培養目標需要微生物的營養本科第56頁常見培養四大類微生物培養基細菌（牛肉膏蛋白胨培養基）：牛肉膏5g蛋白胨10gNaCl5gH2O1000ml放線菌（高氏1號）淀粉20gK2HPO40.5gNaCl0.5gMgSO4·7H2O0.5gKNO31gFeSO40.01gH2O1000ml微生物的營養本科第57頁酵母菌(麥芽汁培養基)干麥芽粉加四倍水，在50℃--60℃保溫糖化3-4小時，用碘液試驗檢驗至糖化完全為止，調整糖液濃度為10。巴林，煮沸后，沙布過濾，調PH為6.0。霉菌（查氏合成培養基）NaNO33gK2HPO41gKCl0.5gMgSO4·7H2O0.5gFeSO40.01g蔗糖30gH2O1000ml微生物的營養本科第58頁培養基中營養物質濃度適當時微生物才能生長良好，營養物質濃度過低時不能滿足微生物正常生長所需，濃度過高時則可能對微生物生長起抑制作用。培養基中各營養物質之間濃度配比也直接影響微生物生長繁殖和代謝產物形成和積累，其中碳氮比（C/N）影響較大。碳氮比指培養基中碳元素與氮元素物質量比值，有時也指培養基中還原糖與粗蛋白之比。比如，在利用微生物發酵生產谷氨酸過程中，培養基碳氮比為4/1時，菌體量繁殖，谷氨酸積累少；當培養基碳氮比為3/1時，菌體繁殖受到抑制，谷氨酸產量則大量增加。2注意各營養物質濃度和配比微生物的營養本科第59頁pH調整滲透壓氧化還原電位3.理化條件適宜微生物的營養本科第60頁培養基pH必須控制在一定范圍內，以滿足不一樣類型微生物生長繁殖或產生代謝產物。通常培養條件：細菌與放線菌：pH7~7.5酵母菌和霉菌：pH4.5~6范圍內生長為了維持培養基pH相對恒定，通常在培養基中加入pH緩沖劑，或在進行工業發酵時補加酸、堿。a.pH微生物的營養本科第61頁在天然環境中，微生物可實際利用自由水或游離水含量，普通用在一定溫度和壓力條件下,溶液蒸汽壓力與一樣條件下純水蒸汽壓力之比表示，即：αw=Pw/Pow式中Pw代表溶液蒸汽壓力,POw代表純水蒸汽壓力。純水αw為1.00,溶液中溶質越多,αw越小。微生物普通在αw為0.60～0.99條件下生長,αw低時,微生物生長遲緩期延長,比生長速率和總生長量降低。微生物不一樣，其生長最適αw不一樣。b.調整滲透壓

水活度activityofwater（aw）微生物的營養本科第62頁氧化還原電位又稱氧化還原電勢（redoxpotential），是度量某氧化還原系統中還原劑釋放電子或氧化劑接收電子趨勢一個指標，其單位是V（伏）或mV（毫伏）。不一樣類型微生物生長對氧化還原電位要求不一樣好氧性微生物：+0.1伏以上時可正常生長,以+0.3～+0.4伏為宜；厭氧性微生物：低于+0.1伏條件下生長；兼性厭氧微生物：+0.1伏以上時進行好氧呼吸,+0.1伏以下時進行發酵。c.氧化還原電位微生物的營養本科第63頁以粗代精以野代家以廢代好以國代進以簡代繁以氮代朊以烴代糧以纖代糖配制培養基還應遵照力爭節約標準，盡可能選取價格廉價，起源方便原料。尤其是在工業發酵中，培養基用量大，更應注意這一點，以降低產品成本。4經濟節約economicthrift微生物的營養本科第64頁*以工農業生產中易污染環境廢棄物作為培養微生物原料.比如,糖蜜(制糖工業中含有蔗糖廢液)乳清(乳制品工業中含有乳糖廢液)、豆制品工業廢液及黑廢液(造紙工業中含有戊糖和己糖亞硫酸紙漿)等都可作為培養基原料.工業上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料.另外,大量農副產品或制品，如麩皮、米糠、玉米漿酵母浸膏、酒糟、豆餅、花生餅、蛋白胨等都是常用發酵工業原料。*開發利用纖維素這種世界上含量最豐富可再生資源.將大量纖維素農副產品轉變為優質飼料,工業發酵原料,燃料,人類食品及飲料微生物的營養本科第65頁*以石油或天然氣副產品代替糖質原料來培養微生物。生產石油蛋白將石油產品轉化成一些產值更高高級醇、脂肪酸、環烷酸等化工產品和若干合成物；對石油產品品質進行改良，如脫硫、脫蠟等。*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原料讓微生物轉化成菌體蛋白質或含氮發酵產物供人們利用。微生物的營養本科第66頁5滅菌處理常規高壓蒸汽滅菌：

1.05kg/cm2,121.3℃15-30分鐘；含糖培養基：0.56kg/cm2,112.6℃15-30分鐘;蔗糖長時間高溫會形成氨基糖或焦糖。長時間高溫也會使磷酸鹽等與鈣、鎂離子形成難溶性化合物，產生沉淀。可在培養基中加少許螯合劑（0.01％EDTA），使金屬離子形成可溶性絡合物以預防沉淀產生。微生物的營養本科第67頁（一）按成份不一樣劃分

天然培養基(complexmedium)

這類培養基含有化學成份還不清楚或化學成份不恒定天然有機物，也稱非化學限定培養基(chemicallyundefinedmedium)。牛肉膏蛋白胨培養基、麥芽汁培養基合成培養基(syntheticmedium)是由化學成份完全了解物質配制而成培養基，也稱化學限定培養基。高氏1號培養基、查氏培養基

二、培養基類型以及應用微生物的營養本科第68頁（二）按物理狀態不一樣劃分固體培養基液體培養基在液體培養基中加入一定量凝固劑，使其成為固體狀態，瓊脂含量普通為1.5%-2.0%瓊脂含量普通為0.2%-0.7%不加任何凝固劑半固體培養基固體培養基慣用來進行微生物分離、判定、活菌計數及菌種保藏觀察微生物運動特征、分類判定及噬菌體效價滴定

大規模工業生產及在試驗室進行微生物基礎理論和應用方面研究微生物的營養本科第69頁

理想凝固劑應具備以下條件：①不被所培養微生物分解利用；②在微生物生長溫度范圍內保持固體狀態，在培養嗜熱細菌時，因為高溫輕易引發培養基液化，通常在培養基中適當增加凝固劑來處理這一問題；③凝固劑凝固點溫度不能太低，不然將不利于微生物生長；④凝固劑對所培養微生物無毒害作用；⑤凝固劑在滅菌過程中不會被破壞；⑥透明度好，粘著力強；⑦配制方便且價格低廉。慣用凝固劑有瓊脂(agar)、明膠(gelatain)和硅膠(silicagel)。表4.9列出瓊脂和明膠一些主要特征。微生物的營養本科第70頁表4.7瓊脂與明膠主要特征比較內容瓊脂明膠慣用濃度(%)1.5～25～12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氮(%)0.418.3微生物利用能力絕大多數微生物不能利用許多微生物能利用微生物的營養本科第71頁（三）按用途不一樣劃分基礎培養基(minimummedium)基礎培養基是含有普通微生物生長繁殖所需基本營養物質培養基。這種培養基可作為一些特殊培養基基礎成份。

微生物的營養本科第72頁加富培養基(enrichmentmedium)

也稱營養培養基，即在基礎培養基中加入一些特殊營養物質制成一類營養豐富培養基，這些特殊營養物質包含血液、血清、酵母浸膏、動植物組織液等。*依據待分離微生物特點設計培養基,用于從環境中富集和分離某種微生物.(目標微生物在這種培養基中較其它微生物生長速度快,并逐步富集而占優勢,從而輕易到達分離該種微生物目標.)微生物的營養本科第73頁判別培養基(differentialmedium)是用于判別不一樣類型微生物培養基。在培養基中加入某種特殊化學物質，某種微生物在培養基中生長后能產生某種代謝產物，而這種代謝產物能夠與培養基中特殊化學物質發生特定化學反應，產生顯著特征性改變，依據這種特征性改變，可將該種微生物與其它微生物區分開來。是依據微生物代謝特點在普通培養基中加入某種試劑或化學藥品，經過培養后顯色反應區分不一樣微生物培養基。微生物的營養本科第74頁EMB培養基伊紅和美藍二種苯胺染料可抑制G+細菌和一些難培養G—細菌.在低酸度時,這二種染料結合形成沉淀，起著產酸指示劑作用.試樣中各種腸道菌會在EMB培養基上產生相互易區分特征菌落,因而易于識別。比如大腸桿菌強烈分解乳糖而產生大量混合酸,菌體呈酸性,菌落被染成深紫色，從菌落表面反射光中還可看到綠色金屬閃光。微生物的營養本科第75頁一些判別培養基培養基名稱

加入化學物質

微生物代謝產物

培養基特征性改變主要用途

酪素培養基酪素胞外蛋白酶蛋白水解圈判別產蛋白酶菌株油脂培養基食用油、土溫、中性紅指示劑胞外脂肪酶由淡紅色變成深紅色判別產脂肪酶菌株微生物的營養本科第76頁培養基名稱

加入化學物質

微生物代謝產物

培養基特征性改變主要用途

淀粉培養基可溶性淀粉胞外淀粉酶淀粉水解酶判別產淀粉酶菌株H2S試驗培養基醋酸鉛H2S產生黑色沉淀判別產H2S菌株微生物的營養本科第77頁選擇培養基(selectivemedium)

是用來將某種或某類微生物從混雜微生物群體中分離出來培養基。

一個類型選擇培養基是依據一些微生物特殊營養需求設計。

另一類選擇培養基是在培養基中加入某種化學物質，這種化學物質沒有營養作用，對所需分離微生物無害，但能夠抑制或殺死其它微生物。微生物的營養本科第78頁微生物的營養本科第79頁微生物的營養本科第80頁微生物的營養本科第81頁營養物質能否進入細胞取決于三個方面原因：①營養物質本身性質（相對分子量、質量、溶解性、電負性等②微生物所處環境（溫度、PH等）；③微生物細胞透過屏障（原生質膜、細胞壁、莢膜等）。第四節營養物質吸收微生物的營養本科第82頁依據物質運輸過程特點，可將物質運輸方式分為自由擴散freediffusion促進擴散facilitateddiffusion主動運輸ActiveTransport

基團轉移GroupTranslocation微生物的營養本科第83頁原生質膜是一個半透性膜，營養物質經過原生質膜上小孔，由高濃度胞外環境向低濃度胞內進行擴散。特點①物質在擴散過程中沒有發生任何反應；②不消耗能量；不能逆濃度運輸；③運輸速率與膜內外物質濃度差成正比一、自由擴散freediffusion微生物的營養本科第84頁水是唯一能夠經過擴散自由經過原生質膜分子，脂肪酸、乙醇、甘油、一些氣體（O2、CO2）及一些氨基酸在一定程度上也可經過自由擴散進出細胞。

微生物的營養本科第85頁特點①不消耗能量②參加運輸物質本身分子結構不發生改變③不能進行逆濃度運輸④運輸速率與膜內外物質濃度差成正比⑤需要載體carrier參加二、幫助擴散(促進擴散facilitateddiffusion）微生物的營養本科第86頁

經過促進擴散進入細胞營養物質主要有氨基酸、單糖、維生素及無機鹽等。普通微生物經過專一載體蛋白運輸對應物質，但也有微生物對同一物質運輸由一個以上載體蛋白來完成。微生物的營養本科第87頁它一個主要特點是物質運輸過程中需要消耗能量和載體，而且能夠進行逆濃度運輸。主動運輸是廣泛存在于微生物中一個主要物質運輸方式。三、主動運輸activetransportion微生物的營養本科第88頁基團轉位又稱為磷酸烯醇式丙酮酸--磷酸糖轉移酶運輸系統（PTS），PTS通常由五種蛋白質組成，包含酶I、酶II（包含a、b、c三種亞基）和一個低相對分子量熱穩定蛋白質（HPr）。

基團移位是另一個類型主動運輸，它與主動運輸方式不一樣之處于于它有一個復雜運輸系統來完成物質運輸，而物質在運輸過程中發生化學改變。PEP-P+HPr→HPr-p+丙酮酸P-HPr+糖→糖-P+HPr四、基團移位GroupTranslocation微生物的營養本科第89頁

基團轉移主要存在于厭氧型和兼性厭氧型細胞中，主要用于糖運輸，葡萄糖glucose、果糖、乳糖、麥芽糖maltose、脂肪酸fatacid、核苷、堿基base等也能夠經過這種方式運輸。微生物的營養本科第90頁比較項目單純擴散 促進擴散主動運輸基團移位特異載體蛋白無 有 有 有 運輸速度 慢 快 快 快 溶質運輸方向由濃至稀由濃至稀 由稀至濃 由稀至濃平衡時內外濃度內外相等 內外相等 內部高 內部高 運輸分子 無特異性 特異性 特異性 特異性 能量消耗 不需要 不需要需要 需要 運輸前后溶質分子不變 不變 不變 改變 載體飽和效應 無 有 有 有 與溶質類似物無競爭性 有競爭性 有競爭性 有競爭性 運輸抑制劑 無 有 有 有 運輸對象舉例水、O2

糖、SO42-氨基酸、乳糖葡萄糖\嘌呤四種運輸營養方式比較微生物的營養本科第91頁練習五

一、名詞解釋營養和營養物質、生長因子、判別培養基、選擇培養基、水活度值二、微生物營養物質有哪些？各有何生理作用？三、微生物營養類型有哪幾個？劃分依據是什么？舉例各種營養類型代表菌？四、什么是培養基？配制培養基應考慮哪些標準？微生物的營養本科第92頁采取什么方法能夠分離到能分解并利用苯作為碳源和能源物質細菌純培養物?答:要想分離到能分解并利用苯作為碳源和能源物質細菌純培養物，普通需要以下程序：（1）查資料。看有沒有先人分離該菌報道，從中取得分離經驗；查苯化學性質并建立其標準測量方法，不然無法確定分離過程中菌降解效果。（2）采樣。這是很主要關鍵步驟。普通采集被苯污染土壤并從中分離目標菌。（3）富集培養。將采到土樣在富集柱上馴化，不停提升土中苯濃度，使苯降解菌在數量上占優勢。微生物的營養本科第93頁（4）取適量富集土樣在以苯為惟一碳源和能源無機鹽培養基中培養，設對照，生長后測富集液降解效果。假如好，再適量轉接到另一瓶以苯為惟一碳源和能源無機鹽培養基中培養，不停重復，直至取得高效富集液。要注意富集過程中出現現象改變。該步關鍵是苯含量測定要準確，不然會走彎路。（5）純種分離和性能測定。將高效富集液進行稀釋涂布，從中挑取單菌落并驗證功效，方法是用以苯為惟一碳源和能源無機鹽培養基中培養，測定其降解效果，找到高效降解菌。（6）深入驗證，并進行傳代試驗，最少連續30代功效不喪失。微生物的營養本科第94頁食品水分活度測定

伴隨食品科學技術發展，食品水分活性主要性愈來愈受到人們重視，各國科學家正在研究經過控制水分活性來到達免殺菌保留食品新路徑。

1理想公式計算法

依據水分活性（以下簡稱Aw）定義，它可近似等于食品在密封容器內水蒸汽壓（P）與在相同溫度下純水蒸汽壓（Po）之比：微生物的營養本科第95頁依據拉烏爾定律，若立項溶液溶質和溶劑摩爾數分別為m1和m2，則：

設一摩爾理想溶質溶于一千克水（計55.51摩爾），則此理想溶液水分活性為：

Aw＝55.51/1＋55.51＝0.9823

在含電介質非理想溶液Aw值可依據下式計算：

lnAw＝－υmφ/55.51

式中υ為1分子溶質產生離子數，m為溶液摩爾濃度，φ是由溶質決定常數。

微生物的營養本科第96頁不過大多數食品是由各種組分組成復雜系統，它aw值難以用普通公式法計算，即使也有許多推薦公式，但都有一定適用范圍，主要在食品可溶性成份以及數量已經明確條件下適用。比如配制微生物培養基以及研制新中間水分食品推薦下面公式較為適用：

Aw＝Aw1×Aw2×Aw3×……

即總水分活性Aw等于各組分水分活性值乘積。

普通說來，實際上測定食品水分活性都采取直接測定法。

微生物的營養本科第97頁2直接測定法

依據蒸汽壓、濕度動力學等原理對應出現了不少直接測定儀器。國外也發展了許多測定水分活性電子儀器，其測定原理有是依據二電極中吸濕性物質電導改變，也有是直接依靠氣體熱傳導濕度傳感器來檢測。這類儀器含有快速、靈敏、準確度高優點，我國可加強這類儀器研制。在當前情況下，這種電子儀器造價高，有些尚需進口，不利于推廣。下面介紹一個坐標內插法，它不需要特殊儀器裝置。普通試驗室都可采取。

微生物的營養本科第98頁2.1儀器及用具

康維皿容器，分析天平，恒溫箱。

2.2試劑

表4-1標準飽和鹽溶液Aw值表（25℃）

標準試劑Aw標準試劑Aw

LiClH2OK2C2H2O2MgCl26H2OKCO3Mg(NO3)26H2O0.110.230.330.430.52NaBr2H2ONaClCdCl2KNO3K2C2O30.580.750.820.930.98

注：本表數據取各種文件數據平均值

微生物的營養本科第99頁2.3測定方法

主要測定容器是康維皿容器，它分內外二室，測定時在外室加入標準鹽飽和溶液，在內室鋁箔皿中加入1克左右待測試樣。試樣應用天平準確稱量，記下初讀數。固體食品試樣最好切細后放入。然后用玻璃蓋涂上真空脂密封，放入恒溫箱在25℃條件下保持2～3小時，然后取出濾波皿再次準確稱出試樣重量，算出試樣增減量。如試樣重量增加，說明內室試樣水分活性比外室鹽飽和溶