微生物的营养与培养基

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1、主要元素：主要元素：碳碳、氢、氧、氢、氧、氮氮、磷、硫、磷、硫、钾、镁、钙等、钾、镁、钙等微量元素：锌、锰、氯、钼、硒、钴、铜等微量元素：锌、锰、氯、钼、硒、钴、铜等 占细胞干重的占细胞干重的97%97%v营养：营养：生物体从外部环境中摄取化学物质，使生物体从外部环境中摄取化学物质，使其生长过程中获取生命活动需的能量及其结构其生长过程中获取生命活动需的能量及其结构物质的生理过程。物质的生理过程。 广义地说，广义地说，营养是微生物获得和利用营养物的营养是微生物获得和利用营养物的过程，是微生物维持和延续其生命形式的一种过程，是微生物维持和延续其生命形式的一种基本生理过程。基本生理过程。v营养物：营

2、养物：具有营养功能的物质和能量具有营养功能的物质和能量v微生物细胞的化学物质组成微生物细胞的化学物质组成（表（表5-15-1）碳源、氮源、能源、生长因子、无机盐和水碳源、氮源、能源、生长因子、无机盐和水按照营养物质在菌体中的生理作用的不同，可以将按照营养物质在菌体中的生理作用的不同，可以将它们分成六大类：它们分成六大类：无论从元素水平还是营养要素水平，微生物的营养无论从元素水平还是营养要素水平，微生物的营养要求与摄食型的动物（含人类）和光合自养型的植要求与摄食型的动物（含人类）和光合自养型的植物都十分接近。物都十分接近。生物之间存在生物之间存在“营养上的统一性营养上的统一性”5.1 微生物的营

3、养物质及其功能微生物的营养物质及其功能一、一、 碳源碳源在微生物生长繁殖过程中，能为其提供在微生物生长繁殖过程中，能为其提供碳素营养碳素营养来来源的物质称碳源。即，是源的物质称碳源。即，是用来构建菌体物质中或代用来构建菌体物质中或代谢产物中的碳素骨架的营养物质。谢产物中的碳素骨架的营养物质。碳源谱碳源谱有机碳有机碳C.H.OC.H.O无机碳无机碳C.O,C.O.XC.O,C.O.X异养微生物异养微生物自养微生物自养微生物微生物利用的碳源物质主要有糖类、有机酸、醇类、微生物利用的碳源物质主要有糖类、有机酸、醇类、脂类、烃类、蛋白质、氨基酸、核酸以及脂类、烃类、蛋白质、氨基酸、核酸以及COCO2

4、2、碳酸盐等。碳酸盐等。 从微生物的整体来看，可利用的碳源物质的范围称从微生物的整体来看，可利用的碳源物质的范围称碳源谱碳源谱。可以可以无机碳源无机碳源提供主要碳素营养的提供主要碳素营养的自养微生自养微生物（较少）物（较少）自然界中，利用有机碳源的微生物种类占绝大多自然界中，利用有机碳源的微生物种类占绝大多数。其中必须以数。其中必须以有机碳源有机碳源提供碳素营养的提供碳素营养的异养异养微生物（绝大多数）；微生物（绝大多数）；从整体上看，微生物是自然界中碳源谱最广的生从整体上看，微生物是自然界中碳源谱最广的生命形式。命形式。从某种角度来说，世界上存在的所有有机物，几从某种角度来说，世界上存在的所

5、有有机物，几乎没有微生物不能利用的！乎没有微生物不能利用的！ 微生物的生物多样性微生物的生物多样性v对大多数异养菌来说，其最适碳源是对大多数异养菌来说，其最适碳源是“C.H.O”C.H.O”型碳源，其中：型碳源，其中： 糖类糖类最广泛、最经济；酸醇脂类最广泛、最经济；酸醇脂类次要次要 糖类中：糖类中： 单糖单糖 双糖、多糖双糖、多糖 己糖己糖 戊糖戊糖 葡萄糖、果糖葡萄糖、果糖 半乳糖、甘露糖等半乳糖、甘露糖等 淀粉淀粉 纤维素、几丁质等纤维素、几丁质等一般不把含蛋白质、氨基酸的牛肉膏、蛋白胨一般不把含蛋白质、氨基酸的牛肉膏、蛋白胨等原料降格做碳源使用。等原料降格做碳源使用。目前在微生物发酵工

6、业所利用的碳源物质主目前在微生物发酵工业所利用的碳源物质主要有要有单糖、蔗糖、淀粉、糖蜜、麸皮、米糠单糖、蔗糖、淀粉、糖蜜、麸皮、米糠. .注意：注意：v“碳源谱广泛碳源谱广泛”是针对整个微生物界来说的，对是针对整个微生物界来说的，对某一具体微生物来说，差异很大。某一具体微生物来说，差异很大。v对一切异养菌来说，其对一切异养菌来说，其碳源碳源可同时兼作可同时兼作能源能源，因，因此碳源是它们的此碳源是它们的双功能营养物双功能营养物。v对天然来源的碳源营养物（如糖蜜、淀粉质原料）对天然来源的碳源营养物（如糖蜜、淀粉质原料）来说，除主要提供碳源营养外，其中还含有氨基来说，除主要提供碳源营养外，其中还

7、含有氨基酸、无机盐等多种营养成分。酸、无机盐等多种营养成分。二、能源二、能源能为微生物的生命活动提供最初能量来源的能为微生物的生命活动提供最初能量来源的营养物营养物或或辐射能辐射能，称能源。，称能源。能源谱能源谱化学物质化学物质辐射能辐射能化能异养微生物的能源化能异养微生物的能源有机物有机物无机物无机物化能自养微生物的能源化能自养微生物的能源光能自养和光能异养微生物的能源光能自养和光能异养微生物的能源单功能营养物：如光能单功能营养物：如光能多功能营养物：如铵盐、氨基酸等多功能营养物：如铵盐、氨基酸等在微生物生长繁殖过程中，能为其提供在微生物生长繁殖过程中，能为其提供氮素营养氮素营养来源的物质称

8、氮源。即，是用来满足菌体物质中来源的物质称氮源。即，是用来满足菌体物质中或代谢产物中的氮素需要的营养物质。或代谢产物中的氮素需要的营养物质。三、氮源三、氮源氮源谱氮源谱有机氮有机氮N.C.H.ON.C.H.O无机氮无机氮N.HN.H，N.ON.ONHNH3 3铵盐（铵盐（NHNH4 4+ +）PHPH硝酸盐（硝酸盐（NONO3 3- -）PHPHN N2 2蛋白质蛋白质核酸核酸氨基酸氨基酸尿素尿素固氮菌能固氮菌能利用游离利用游离的氮的氮大多病原菌大多病原菌需要有机含需要有机含氮化合物氮化合物一般而言，能利用有机氮的也可以利用无机氮一般而言，能利用有机氮的也可以利用无机氮但是，能利用无机氮的不一

9、定能利用有机氮。但是，能利用无机氮的不一定能利用有机氮。v对大多数异养菌来说，其最适氮源是对大多数异养菌来说，其最适氮源是“N.C.H.O”N.C.H.O”型或型或“N.C.H.O.X”N.C.H.O.X”型氮源型氮源( (有机氮有机氮源源) ) “ “N.H”N.H”型氮源型氮源( (无机氮源，如无机氮源，如NHNH4 4+ +) )次之。次之。v食品与发酵工业中，异养型微生物培养基最常食品与发酵工业中，异养型微生物培养基最常用的有机氮源是：用的有机氮源是：铵盐、硝酸盐、尿素、氨基铵盐、硝酸盐、尿素、氨基酸、酸、牛肉膏、牛肉膏、蛋白胨蛋白胨、酵母膏及饼粕粉（、酵母膏及饼粕粉（黄豆黄豆饼、花生

10、麸）饼、花生麸）、蚕蛹粉、蚕蛹粉、鱼粉鱼粉等。等。氨基酸自养型生物氨基酸自养型生物：不需要氨基酸做氮源，：不需要氨基酸做氮源，能利用尿素、铵盐、硝酸盐甚至氮气等自行能利用尿素、铵盐、硝酸盐甚至氮气等自行合成所需氨基酸的生物。合成所需氨基酸的生物。氨基酸异养型生物氨基酸异养型生物：需要从外界吸收现成的氨：需要从外界吸收现成的氨基酸做氮源才能满足需要的。基酸做氮源才能满足需要的。按对氨基酸的需要的不同，可将微生物生物分为：按对氨基酸的需要的不同，可将微生物生物分为：四、无机盐四、无机盐参与微生物中氨基酸和酶活性集团的组成参与微生物中氨基酸和酶活性集团的组成调节渗透压、调节渗透压、pHpH值、氧化还

11、原电位等值、氧化还原电位等作为自养菌的能源作为自养菌的能源除除C C、H H、O O外的元素，又称无机盐，其基本作用：外的元素，又称无机盐，其基本作用：构成菌体成分构成菌体成分 配制培养基时，大量元素一般首选配制培养基时，大量元素一般首选K2HPO4、MgSO4等，等，可同时提供可同时提供4种大量元素。种大量元素。P一般需要一般需要0.0050.01 mol/L， 无机合成培养基中，无机合成培养基中，S的来源常来自硫酸镁、硫酸亚铁、的来源常来自硫酸镁、硫酸亚铁、硫酸锰，浓度硫酸锰，浓度0.001 mol/L 。 常用天然水、自来水来配制培养基以提供各种微量元素常用天然水、自来水来配制培养基以提

12、供各种微量元素.微量元素微量元素在微生物生长过程中起重要作用，而机体对在微生物生长过程中起重要作用，而机体对这些元素的需要量极其微小的元素，需要量通常在这些元素的需要量极其微小的元素，需要量通常在1010-6-61010-8-8mol/Lmol/L，如：锌、锰、钠、氯、钼、硒、钴、铜、钨、，如：锌、锰、钠、氯、钼、硒、钴、铜、钨、镍、硼等。镍、硼等。 根据微生物对矿质元素需要量的大小，可分为：根据微生物对矿质元素需要量的大小，可分为： 大量元素：大量元素：NaNa、K K、MgMg、CaCa、S S、P P、FeFe。 需要量通常在需要量通常在1010- -4 4 1010-3-3mol/Lm

13、ol/L。一些无机盐离子的功能一些无机盐离子的功能vP P，平衡代谢，提高葡萄糖的利用率。，平衡代谢，提高葡萄糖的利用率。vS S，合成含硫氨基酸（如胱氨酸）、辅酶的活性基，合成含硫氨基酸（如胱氨酸）、辅酶的活性基（如辅酶（如辅酶A A、谷胱甘肽）以及一些维生素（硫胺素、谷胱甘肽）以及一些维生素（硫胺素、生物素等）。生物素等）。vMgMg，维持某些酶的活性（如磷酸化酶）。，维持某些酶的活性（如磷酸化酶）。vK K、NaNa，酶的激活剂，促进碳水化合物代谢，维持，酶的激活剂，促进碳水化合物代谢，维持细胞质的胶体状态及细胞渗透压。细胞质的胶体状态及细胞渗透压。vFeFe，参与细胞色素氧化酶的活性基

14、铁卟啉的组成。，参与细胞色素氧化酶的活性基铁卟啉的组成。无机元素（除碳、氮源外）的来源和功能无机元素（除碳、氮源外）的来源和功能 元素元素人为提供形式人为提供形式生理功能生理功能大大量量元元素素PKH2PO4K2HPO4核酸、磷酸和辅酶的成分核酸、磷酸和辅酶的成分SMgSO4含硫氨基酸（半胱氨酸、甲硫氨酸等）和含硫氨基酸（半胱氨酸、甲硫氨酸等）和含硫维生素（生物素、硫胺素等）的成分含硫维生素（生物素、硫胺素等）的成分KKH2PO4K2HPO4某些酶（果糖激酶、磷酸丙酮酸转磷酸酶某些酶（果糖激酶、磷酸丙酮酸转磷酸酶等）辅因子；维持电位差和渗透压等）辅因子；维持电位差和渗透压NaNaCl维持渗透压

15、；某些细菌和蓝细菌所需维持渗透压；某些细菌和蓝细菌所需CaCa（NO3）2、CaCl2某些胞外酶的稳定剂、蛋白酶等的辅因子某些胞外酶的稳定剂、蛋白酶等的辅因子；细菌形成芽孢和某些真菌形成孢子所需；细菌形成芽孢和某些真菌形成孢子所需MgMgSO4固氮酶等的辅因子；叶绿素等的成分固氮酶等的辅因子；叶绿素等的成分FeFeSO4细胞色素的成分；合成叶绿素、白喉毒素细胞色素的成分；合成叶绿素、白喉毒素和氧高铁血红素所需和氧高铁血红素所需无机元素（除碳、氮源外）的来源和功能无机元素（除碳、氮源外）的来源和功能 元素元素人为提供形式人为提供形式生理功能生理功能微微量量元元素素MnMnSO4超氧化物歧化酶、氨

16、肽酶和超氧化物歧化酶、氨肽酶和L-阿拉伯阿拉伯糖异构酶等的辅因子糖异构酶等的辅因子CuCuSO4氧化酶、酪氨酸酶的辅因子氧化酶、酪氨酸酶的辅因子CoCoSO4维生素维生素B12复合物的成分；肽酶的辅复合物的成分；肽酶的辅因子因子ZnZnSO4碱性磷酸酶以及多种脱氢酶、肽酶和碱性磷酸酶以及多种脱氢酶、肽酶和脱羧酶的辅因子脱羧酶的辅因子Mo（NH4）6MO7O24固氮酶和同化型及异化型硝酸盐还原固氮酶和同化型及异化型硝酸盐还原酶的成分酶的成分五、生长因子五、生长因子微生物生长所微生物生长所必需的必需的、但其自身不能合成或合成、但其自身不能合成或合成量不足以满足机体生长需要的、需要量很小的量不足以满

17、足机体生长需要的、需要量很小的有有机化合物，如维生素、氨基酸、碱基、菑醇等机化合物，如维生素、氨基酸、碱基、菑醇等. . 微微 生生 物物 生长因子生长因子 需要量（需要量（ /ml/ml）IIIIII型肺炎链球菌型肺炎链球菌 胆碱胆碱 6 6 ugug金黄色葡萄球菌金黄色葡萄球菌 硫胺素硫胺素 0.5 0.5ngng白喉棒杆菌白喉棒杆菌 B-B-丙氨酸丙氨酸 1.5 1.5ugug破伤风梭状芽孢杆菌破伤风梭状芽孢杆菌 尿嘧啶尿嘧啶 0-4 0-4ugug肠膜状串珠菌肠膜状串珠菌 吡哆醛吡哆醛 0.025 0.025ugugv广义的生长因子广义的生长因子 维生素、生物碱、卟啉、甾醇、短链的分支

18、维生素、生物碱、卟啉、甾醇、短链的分支或直链脂肪酸、氨基酸等或直链脂肪酸、氨基酸等v狭义的生长因子狭义的生长因子仅指维生素仅指维生素生长因子自养型微生物：生长因子自养型微生物：多数真菌、放线菌和细多数真菌、放线菌和细菌。菌。生长因子异养型微生物：生长因子异养型微生物：乳酸菌、营养缺陷型突乳酸菌、营养缺陷型突变株及致病菌等。变株及致病菌等。生长因子过量合成的微生物：生长因子过量合成的微生物：可用其生产有关的可用其生产有关的生长因子（如维生素），如阿舒假囊酵母生产生长因子（如维生素），如阿舒假囊酵母生产B2B2，谢氏丙杆菌、有些链霉菌生产，谢氏丙杆菌、有些链霉菌生产B12B12等。等。v配制培养基

19、时，常使用生长因子丰富的配制培养基时，常使用生长因子丰富的天天然物质制备物然物质制备物作为补充生长因子的培养基作为补充生长因子的培养基成分。成分。如：酵母膏、玉米浆、麦芽汁、肝浸液等。如：酵母膏、玉米浆、麦芽汁、肝浸液等。六、水六、水生理功能主要有：生理功能主要有：起到溶剂与运输介质的作用；起到溶剂与运输介质的作用；参与细胞内一系列化学反应；参与细胞内一系列化学反应；维持蛋白质、核酸等生物大分子稳定的天然构象；维持蛋白质、核酸等生物大分子稳定的天然构象；高比热、高汽化热等，以保证微生物的生命活动；高比热、高汽化热等，以保证微生物的生命活动；通过水合作用与脱水作用控制由多亚基组成的结构通过水合作

20、用与脱水作用控制由多亚基组成的结构.微生物细胞含水量很高，细菌、酵母和霉菌菌体分别微生物细胞含水量很高，细菌、酵母和霉菌菌体分别是是80%80%、75%75%和和85%85%，而霉菌孢子含水，而霉菌孢子含水39%39%，细菌芽孢含，细菌芽孢含水很低，约为水很低，约为30%30%左右。左右。水分活度水分活度a aww表示天然或人为环境中微生物表示天然或人为环境中微生物可实际利用的游离水的含量。可实际利用的游离水的含量。v同温同压下，某溶液的蒸气压（同温同压下，某溶液的蒸气压（P P）与纯水蒸气压）与纯水蒸气压（P P0 0）之比：）之比：aw= P/ P0纯水的纯水的a aw w=1=1无水产品

21、，水蒸气压为零，无水产品，水蒸气压为零， a aw w=0=0各类微生物各类微生物aw范围：范围：0.6000.6000.9980.998返回本章营养物质能否进入细胞取决于三个方面的因素：营养物质能否进入细胞取决于三个方面的因素：营养物质本身的性质（相对分子量、质量、溶营养物质本身的性质（相对分子量、质量、溶解性、电负性等解性、电负性等; ;微生物所处的环境（温度、微生物所处的环境（温度、pHpH等）；等）；微生物细胞的透过屏障（原生质膜、细胞壁、微生物细胞的透过屏障（原生质膜、细胞壁、荚膜等）。荚膜等）。 除原生动物外，各种微生物都是通过除原生动物外，各种微生物都是通过细胞膜的细胞膜的渗透和

22、选择性吸收作用渗透和选择性吸收作用而从外界吸收营养物质的。而从外界吸收营养物质的。5.3 营养物质进入微生物细胞营养物质进入微生物细胞微生物营养物质的运输方式分为：微生物营养物质的运输方式分为： 单纯扩散单纯扩散 促进扩散促进扩散 主动运输主动运输 基团转移基团转移不耗能运输不耗能运输耗能运输耗能运输 呼吸作用转运呼吸作用转运1 1单纯扩散（自由扩散、简单扩散）单纯扩散（自由扩散、简单扩散） 原生质膜是一种半透性膜，营养物质通过原生质原生质膜是一种半透性膜，营养物质通过原生质膜上的小孔膜上的小孔，通过物理扩散方式由高浓度的胞外环，通过物理扩散方式由高浓度的胞外环境向低浓度的胞内进行扩散。境向低

23、浓度的胞内进行扩散。 特特点点不消耗能量不消耗能量；不需要载体；不需要载体；不能逆浓度运输；运输速率与膜内外不能逆浓度运输；运输速率与膜内外物质的浓度差成正比；物质的浓度差成正比；物质在扩散过程中没有发生任何变化；物质在扩散过程中没有发生任何变化；水水是唯一可以通过自由扩散穿过原生质膜的分子；是唯一可以通过自由扩散穿过原生质膜的分子；脂肪脂肪酸、乳酸、乙醇、甘油、戊糖分子、一些气体（酸、乳酸、乙醇、甘油、戊糖分子、一些气体（O O2 2、COCO2 2）及某些氨基酸分子及某些氨基酸分子在一定程度上也可通过自由扩散进在一定程度上也可通过自由扩散进出细胞。出细胞。 8埃埃8埃埃2 2促进扩散促进扩

24、散 特特点点不消耗能量不消耗能量需需要要载体载体参与参与不不能进行能进行逆浓度逆浓度运输运输运输速率与膜内外物质的浓度差成正比运输速率与膜内外物质的浓度差成正比参与参与运输的物质的运输的物质的分子结构分子结构不发生本身不发生本身变化，但运输速度加快变化，但运输速度加快细胞外溶质借助于细胞膜上的细胞外溶质借助于细胞膜上的载体蛋白（酶）载体蛋白（酶）的协的协助，向胞内运送的方式。助，向胞内运送的方式。 通过促进扩散进入细胞的营养物质主要有通过促进扩散进入细胞的营养物质主要有氨氨基酸、单糖、维生素及无机盐基酸、单糖、维生素及无机盐等。一般微生物通过等。一般微生物通过专一专一的载体蛋白运输相应的物质，

25、但也有微生物对的载体蛋白运输相应的物质，但也有微生物对同一物质的运输由一种以上的载体蛋白来完成。同一物质的运输由一种以上的载体蛋白来完成。 3 3主动运输（主动运输（ ATP运输运输）重要特点：运输过程中需要重要特点：运输过程中需要消耗能量和载体消耗能量和载体，而且可，而且可以进行以进行逆浓度运输逆浓度运输。用于各种。用于各种离子离子和和一些糖类一些糖类的运输。的运输。广泛存在于微生物中的一种主要的物质运输方式。广泛存在于微生物中的一种主要的物质运输方式。运输方向：运输方向：v同向运输同向运输(symport)(symport)v逆向运输逆向运输(antiport)(antiport)v单向运

26、输单向运输(uniport)(uniport)钠钾泵的主动运输钠钾泵的主动运输Mg2+32膜内膜内膜外膜外主动运输有何重要意义主动运输有何重要意义? ?v最关键的是，微生物通过主动运输可以从各最关键的是，微生物通过主动运输可以从各种环境中吸收到营养物质，从而对提高其环种环境中吸收到营养物质，从而对提高其环境的适应性，具有重要作用。境的适应性，具有重要作用。4 4基团转位基团转位基团转位基团转位依靠烯醇式磷酸丙酮酸高能键基团的转运作用，依靠烯醇式磷酸丙酮酸高能键基团的转运作用，是另一种类型的主动运输，它与主动运输的不同之处在于是另一种类型的主动运输，它与主动运输的不同之处在于它有一个复杂的运输系

27、统它有一个复杂的运输系统( (酶系统酶系统) )来完成物质的运输。来完成物质的运输。 其特点是：需要能量，需要载体，可以逆浓度运输，而其特点是：需要能量，需要载体，可以逆浓度运输，而且物质结构在运输过程中会发生化学变化。且物质结构在运输过程中会发生化学变化。依靠烯醇式磷酸丙酮酸高能键基团的转运作用依靠烯醇式磷酸丙酮酸高能键基团的转运作用基团移位主要存在于厌氧型和兼性厌氧型细胞基团移位主要存在于厌氧型和兼性厌氧型细胞中，主要用于中，主要用于各种糖类各种糖类的运输，脂肪酸、核苷酸、的运输，脂肪酸、核苷酸、碱基等也可以通过这种方式运输。碱基等也可以通过这种方式运输。磷酸载体组蛋白磷酸载体组蛋白转磷酸

28、酶系转磷酸酶系E-、E-v电子传递体系中产生电子流，电子传递体系中产生电子流，膜内外产生电位差，引起载体膜内外产生电位差，引起载体蛋白变构，推动物质从细胞外蛋白变构，推动物质从细胞外转运至细胞内。转运至细胞内。5 5呼吸作用转运呼吸作用转运转运能量：转运能量：D-D-乳酸盐脱氢氧化过程。乳酸盐脱氢氧化过程。转运蛋白：转运蛋白：膜上的乳酸脱氢酶膜上的乳酸脱氢酶偶联部位：偶联部位：乳酸脱氢酶与细胞色素乳酸脱氢酶与细胞色素B B1 1之间。之间。大肠杆菌依靠这种方式转运：大肠杆菌依靠这种方式转运：- -半乳糖苷、半乳糖、阿半乳糖苷、半乳糖、阿拉伯糖、葡萄糖醛酸、拉伯糖、葡萄糖醛酸、6-6-磷酸己糖、

29、氨基酸、丙酮酸、二磷酸己糖、氨基酸、丙酮酸、二羧酸、核苷酸等。羧酸、核苷酸等。四种运送营养方式的比较四种运送营养方式的比较比较项目比较项目单纯扩散单纯扩散促进扩散促进扩散主动运输主动运输基团移位基团移位特异载体蛋白特异载体蛋白无无有有有有有有运送速度运送速度慢慢快快快快快快运送方向运送方向浓浓稀稀浓浓稀稀稀稀浓浓稀稀浓浓膜内外浓度膜内外浓度内内= =外外内内= =外外内高外低内高外低内高外低内高外低运送分子运送分子无特异性无特异性特异性特异性特异性特异性特异性特异性能量消耗能量消耗不需要不需要需要需要需要需要需要需要运送后的溶质分子运送后的溶质分子不变不变不变不变不变不变改变改变载体饱和效应载

30、体饱和效应无无有有有有有有与溶质类似物与溶质类似物无竞争无竞争有竞争有竞争有竞争有竞争有竞争有竞争运送抑制剂运送抑制剂无无有有有有有有运送对象运送对象水水,O,O22糖、糖、SOSO4 42-2-氨基酸、乳糖氨基酸、乳糖葡萄糖、嘌呤葡萄糖、嘌呤不同微生物摄取葡萄糖的方式不同微生物摄取葡萄糖的方式基团转位基团转位主动运输主动运输 促进扩散促进扩散大肠杆菌大肠杆菌铜绿假单胞菌铜绿假单胞菌 酵母菌酵母菌枯草杆菌枯草杆菌维涅兰德固氮菌维涅兰德固氮菌巴氏芽孢梭菌巴氏芽孢梭菌藤黄微球菌藤黄微球菌金黄色葡萄球菌金黄色葡萄球菌耻垢分支杆菌耻垢分支杆菌返回本章不同微生物其物质运输方式不同，对于同不同微生物其物质

31、运输方式不同，对于同一物质，不同微生物的摄取方式也不同。一物质，不同微生物的摄取方式也不同。异养异养型生物型生物自养自养型生物型生物生长所需要的营养物质生长所需要的营养物质生长过程中能量的来源生长过程中能量的来源光能光能营养型营养型化能化能营养型营养型根据微生物生长所需要的主要营养要素即根据微生物生长所需要的主要营养要素即碳源碳源和能源和能源的不同，可以将微生物划分为不同的营的不同，可以将微生物划分为不同的营养类型：养类型：5.2 微生物的营养类型微生物的营养类型根据碳源、能源及电子供体性质的不同根据碳源、能源及电子供体性质的不同，可将微生物分为：可将微生物分为：光能光能无机无机自养型自养型(

32、 (photolithoautotrophy)photolithoautotrophy)光能光能有机有机异养型异养型( (photoorganoheterotrophy)photoorganoheterotrophy)化能化能无机无机自养型自养型( (chemolithoautotrophy)chemolithoautotrophy)化能化能有机有机异养型异养型( (chemoorganoheterotrophy)chemoorganoheterotrophy)一、光能无机自养型（光能自养型）一、光能无机自养型（光能自养型）能以能以COCO2 2为唯一或主要碳源；为唯一或主要碳源；进行光合作用

33、获取生长所需要的能量；进行光合作用获取生长所需要的能量；以无机物如以无机物如H H2 2、H H2 2S S、S S等作为供氢体或电子供体，等作为供氢体或电子供体，使使COCO2 2还原为构成细胞物质的有机物；还原为构成细胞物质的有机物； 藻类及蓝细菌等和植物一样，以水藻类及蓝细菌等和植物一样，以水为电子供体（供氢体），进行产氧型为电子供体（供氢体），进行产氧型的光合作用，合成细胞物质。的光合作用，合成细胞物质。CO2+ 2H2S光能光能光合色素光合色素 CH2O + 2S+ H2OCO2+ H2O光能光能菌紫素菌紫素 CH2O + O2 绿硫细菌、紫硫细菌，以绿硫细菌、紫硫细菌，以H H2

34、2S S、S S、 NaNa2 2S S2 2O O3 3为电为电子供体，产生细胞物质，并伴随硫元素的产生。子供体，产生细胞物质，并伴随硫元素的产生。2 2光能有机异养型（光能异养型）光能有机异养型（光能异养型）不能以不能以COCO2 2为主要或唯一的碳源；为主要或唯一的碳源；以有机物（以有机物（甲酸、乙酸、甲醇、异丙醇等甲酸、乙酸、甲醇、异丙醇等 ）作为）作为供氢体，利用光能将供氢体，利用光能将COCO2 2还原为细胞物质；还原为细胞物质；在生长时大多数需要外源的生长因子；在生长时大多数需要外源的生长因子；例如，红螺菌属中的一些细菌能利用异丙醇作为供例如，红螺菌属中的一些细菌能利用异丙醇作为

35、供氢体，将氢体，将COCO2 2还原成细胞物质，同时积累丙酮。还原成细胞物质，同时积累丙酮。2CH2CH3 3CHOHCHCHOHCH3 3 + + CO2光能光能 光合色素光合色素2 2 CHCH3 3C0CHC0CH3 3 + + CH2O + + H2O3 3化能无机自养型化能无机自养型 以以COCO2 2或碳酸盐或碳酸盐作为唯一或主要碳源进行生长时，利用作为唯一或主要碳源进行生长时，利用H H2 2、H H2 2S S、FeFe2+2+、NHNH3 3或或NONO2 2- -等等无机化合物无机化合物作为电子供体使作为电子供体使COCO2 2还原成还原成细胞物质。化能无机自养型只存在于微

36、生物中，可在完全无机细胞物质。化能无机自养型只存在于微生物中，可在完全无机及无光的环境中生长，如硫细菌、硝化细菌、铁细菌等。及无光的环境中生长，如硫细菌、硝化细菌、铁细菌等。 产甲烷菌产甲烷菌 利用无机化合物（如铵、亚硝酸盐、硫化氢、铁离子等）氧利用无机化合物（如铵、亚硝酸盐、硫化氢、铁离子等）氧化过程中释放出的化学能，以化过程中释放出的化学能，以COCO2 2为碳源生长。为碳源生长。4 4化能有机异养型（化能异养型）化能有机异养型（化能异养型）生长所需要的碳源主要是一些有机化合生长所需要的碳源主要是一些有机化合物，如淀粉、糖类、纤维素、有机酸等。物，如淀粉、糖类、纤维素、有机酸等。有机物有机

37、物既是碳源、能源又是供氢体。既是碳源、能源又是供氢体。大多数细菌、真菌、原生动物都是化能有机异养型微大多数细菌、真菌、原生动物都是化能有机异养型微生物；生物；所有致病微生物均为化能有机异养型微生物所有致病微生物均为化能有机异养型微生物. 腐生型：引起食物腐败变质的细菌、部分霉菌腐生型：引起食物腐败变质的细菌、部分霉菌 寄生型：病源微生物寄生型：病源微生物结核杆菌 不同营养类型之间的界限并非绝对的不同营养类型之间的界限并非绝对的异养型微生物并非绝对不能利用异养型微生物并非绝对不能利用CO2；自养型微生物也并非不能利用有机物进行生长；自养型微生物也并非不能利用有机物进行生长；有些微生物在不同生长条

38、件下生长时有些微生物在不同生长条件下生长时, ,其营养类型也会发生改变其营养类型也会发生改变: :例如紫色非硫细菌例如紫色非硫细菌(purple nonsulphur bacteria)：没有有机物时，同化没有有机物时，同化CO2， 为为自养型微生物；自养型微生物；有机物存在时，利用有机物进行生长，为有机物存在时，利用有机物进行生长，为异养型微生物异养型微生物；光照和厌氧条件下，利用光能生长，为光照和厌氧条件下，利用光能生长，为光能营养型微生物光能营养型微生物；黑暗与有氧条件下，依靠有机物氧化产生的化学能生长，为黑暗与有氧条件下，依靠有机物氧化产生的化学能生长，为化能化能营养型微生物。营养型微

39、生物。微生物营养类型的可变性有利于提高其对环境变化的适应能力微生物营养类型的可变性有利于提高其对环境变化的适应能力微生物的营养类型微生物的营养类型 营养类型营养类型能源能源氢的供体氢的供体基本碳源基本碳源微生物举例微生物举例光能无机营养光能无机营养（光能自养型）（光能自养型）光光无机物无机物二氧化碳二氧化碳蓝细菌，绿色硫蓝细菌，绿色硫细菌，藻类细菌，藻类光能有机营养光能有机营养（光能异养型）（光能异养型）光光有机物有机物二氧化碳及二氧化碳及简单有机物简单有机物紫色非硫细菌紫色非硫细菌化能无机营养化能无机营养（化能自养型）（化能自养型）无机物无机物无机物无机物二氧化碳二氧化碳硝化细菌，硝化细菌，

40、氢细菌氢细菌化能有机营养化能有机营养（化能异养型）（化能异养型）有机物有机物有机物有机物有机物有机物大多数细菌和全大多数细菌和全部真核微生物部真核微生物返回本章培养基培养基培养基培养基: : 为人工培养微生物而制备的、提供微生物以为人工培养微生物而制备的、提供微生物以合适的营养条件的物质。合适的营养条件的物质。培养基几乎是一切对微生物进行研究和利用工作的基础培养基几乎是一切对微生物进行研究和利用工作的基础需要六大营养要素需要六大营养要素（碳源、氮源、无机盐、能源、碳源、氮源、无机盐、能源、生长因子、水生长因子、水）且比例适当。且比例适当。任何培养基一旦配成，必须任何培养基一旦配成，必须立即立即

41、进行灭菌处理进行灭菌处理: :常用高压蒸汽灭菌：常用高压蒸汽灭菌： 1.05kg/cm2, 121.3, 15-20min； 0.56kg/cm2, 112.6, 15-30min;5.4 微生物的微生物的培养基培养基根据培养菌种、用途选择（根据培养菌种、用途选择（有的放矢有的放矢）营养物的浓度与比例应恰当（营养物的浓度与比例应恰当（营养协调营养协调：H2O C+能能源源 N源源 P、S K、Mg 生长因子）生长因子）物理化学条件适宜（物理化学条件适宜（条件适宜条件适宜：pH、氧化还原电位、氧化还原电位Eh、水分活度、水分活度aw等）等）根据培养目的来选择不同来源的原料（根据培养目的来选择不同

42、来源的原料（经济节约经济节约）无菌状态无菌状态一、制备培养基的基本原则一、制备培养基的基本原则1.1.培养基组分应适合微生物营养特点（有的放矢）培养基组分应适合微生物营养特点（有的放矢）自养型自养型微生物的培养基应该由简单的无机物质组成。微生物的培养基应该由简单的无机物质组成。异养型异养型微生物的培养基至少含有一种有机物质，但有机微生物的培养基至少含有一种有机物质，但有机物的种类需适应所培养菌的特点。物的种类需适应所培养菌的特点。 微生物的不同类群，它们所需要的培养基成分也不同微生物的不同类群，它们所需要的培养基成分也不同:细菌：牛肉膏蛋白胨培养基、细菌：牛肉膏蛋白胨培养基、LB 培养基培养基

43、放线菌：高氏一号培养基放线菌：高氏一号培养基真菌：查氏合成培养基、真菌：查氏合成培养基、PDA 培养基培养基 酵母菌：酵母菌： 麦芽汁培养基麦芽汁培养基当对当对“试验菌试验菌”营养需求特点不清楚的时候，可以采用营养需求特点不清楚的时候，可以采用生长谱法生长谱法进行测定。进行测定。讨论：如何利用生长谱法测知微生物对某一讨论：如何利用生长谱法测知微生物对某一类营养素中各种物质的利用情况？类营养素中各种物质的利用情况？v有把试验菌的有把试验菌的悬浮液悬浮液与与不含这一类营养素不含这一类营养素但含有但含有其它所有营养成分的固体培养基混合后，在培养其它所有营养成分的固体培养基混合后，在培养皿上倒成平板，

44、然后在平板上划分区，每一小区皿上倒成平板，然后在平板上划分区，每一小区上放上少量欲测营养素中的一种物质。经培养后，上放上少量欲测营养素中的一种物质。经培养后，凡在其周围出现生长圈的，证明微生物可以利用凡在其周围出现生长圈的，证明微生物可以利用这种物质作为营养素。这种物质作为营养素。 2. 营养物的浓度与比例应恰当（营养协调）营养物的浓度与比例应恰当（营养协调）浓度过高浓度过高微生物的生长受到抑制；微生物的生长受到抑制； 浓度过小浓度过小不能满足微生物生长的需要；不能满足微生物生长的需要；碳氮比（碳氮比（C/NC/N）直接影响微生物生长与繁殖及代谢产物的形直接影响微生物生长与繁殖及代谢产物的形成

45、与积累，故常作为考察培养基组成时的一个重要指标成与积累，故常作为考察培养基组成时的一个重要指标 碳源中所含碳原子的碳源中所含碳原子的molmol数数 氮源中所含氮原子的氮源中所含氮原子的molmol数数C/NC/N比值比值= =例：谷氨酸生产中例：谷氨酸生产中 C/N 4/1时，菌体大量繁殖，谷氨酸积累少；时，菌体大量繁殖，谷氨酸积累少；C/N3/1 时，菌体生长受抑制，而谷氨酸大量增加。时，菌体生长受抑制，而谷氨酸大量增加。注：注：C/NC/N比有时也指培养基中比有时也指培养基中还原糖与粗蛋白还原糖与粗蛋白含量之比）含量之比）营养物的浓度与比例应恰当：营养物的浓度与比例应恰当：H2O C+能

46、源能源 N源源 P、S K、Mg 生长因子）生长因子） 3. 3. 物理化学条件适宜（条件适宜）物理化学条件适宜（条件适宜）（1）pH: 各类微生物的最适生长各类微生物的最适生长pH值各不相同值各不相同： 细细 菌：菌：7.08.0 放线菌：放线菌：7.58.5 酵母菌：酵母菌：3.86.0 霉霉 菌：菌：4.05.8 微微生生物物的的生生长长和和代代谢谢过过程程中中，营营养养物物质质的的利利用用和和代代谢谢产产物物的的形形成成与与积积累累，培培养养基基初初始始pH值值会会发发生生改改变变，为为维维持培养基持培养基pH值相对恒定，通常采用下列两种方式：值相对恒定，通常采用下列两种方式：内源调节

47、内源调节：在培养基里加一些在培养基里加一些缓冲剂或不溶性的碳酸盐缓冲剂或不溶性的碳酸盐；调节培养基合适的调节培养基合适的碳氮比碳氮比。外源调节外源调节：按实际需要不断向发酵液中按实际需要不断向发酵液中流加流加酸液或碱液。酸液或碱液。 磷酸缓冲液：磷酸缓冲液：pH值从值从6.07.6之间之间K2HPO4+HCl KH2PO4+KClKH2PO4+KOH K2HPO4+H2O加入加入CaCO3： CO32 HCO3 H2CO3 CO2+H2O+H+H+H+H培养基中所含氨基酸、肽、蛋白质等物质也可起培养基中所含氨基酸、肽、蛋白质等物质也可起到一定的缓冲作用。到一定的缓冲作用。磷酸二氢钾磷酸二氢钾氢

48、氧化钠缓冲液（氢氧化钠缓冲液（0.05M0.05M） X毫升毫升 0.2M K2PO4 + Y毫升毫升 0.2M NaOH加水稀释至加水稀释至29毫升毫升 pH(20)pH(20)X mLX mLY mLY mLpH(20)pH(20)X mLX mLY mLY mL5.85.86.06.06.26.26.46.46.66.66.86.85 55 55 55 55 55 50.3720.3720.5700.5700.8600.8601.2601.2601.7801.7802.3652.3657.07.07.27.27.47.47.67.67.87.88.08.05 55 55 55 55 55

49、 52.9632.9633.5003.5003.9503.9504.2804.2804.5204.5204.6804.6803. 物理化学条件适宜物理化学条件适宜渗透压渗透压：由溶液中所含分子或离子的质点数决定：由溶液中所含分子或离子的质点数决定的，由的，由2 2种不同浓度的溶液产生的。溶液的质点种不同浓度的溶液产生的。溶液的质点数越多，产生的渗透压就越大。数越多，产生的渗透压就越大。 等渗溶液等渗溶液 适宜微生物生长适宜微生物生长( (大部分微生物大部分微生物) ) 高渗溶液高渗溶液 细胞发生质壁分离细胞发生质壁分离 低渗溶液低渗溶液 细胞吸水膨胀，直至破裂细胞吸水膨胀，直至破裂而有的细菌如

50、而有的细菌如金黄色酿脓葡萄球金黄色酿脓葡萄球 则能在则能在3mol/L NaCl的高渗溶液中生长。的高渗溶液中生长。能在高盐环境（能在高盐环境（2.86.2g/L NaCl）生长的微生物常被）生长的微生物常被称为嗜盐微生物（称为嗜盐微生物（Halophiles）。）。水活度水活度在在人为或人为或天然环境中，微生物可实际利用的自由水或游离水天然环境中，微生物可实际利用的自由水或游离水的含量的含量. 一般用：在一定的温度和压力条件下一般用：在一定的温度和压力条件下,溶液的蒸汽压力与同样条溶液的蒸汽压力与同样条件下纯水蒸汽压力之比表示，即：件下纯水蒸汽压力之比表示，即： aw=Pw/PowPw代表溶

51、液蒸汽压力代表溶液蒸汽压力, P0w代表纯水蒸汽压力。代表纯水蒸汽压力。纯水纯水aw为为1.00。 溶液中溶质越多溶液中溶质越多, aw越小。越小。微生物一般在微生物一般在aw为为0.600.99的条件下生长的条件下生长aw过低时过低时,微生物生长的迟缓期延长微生物生长的迟缓期延长,比生长速率和总生长量减少比生长速率和总生长量减少微生物不同，其生长的最适微生物不同，其生长的最适aw不同。不同。aw：水分活度（水分活度（water activity）各种微生物生长的水分活度：各种微生物生长的水分活度：0.60.99之间之间aw=PP0细菌细菌酵母菌酵母菌霉菌霉菌微生物微生物生长的生长的最低最低a

52、w一般：一般：0.900.98嗜盐菌：嗜盐菌：0.75（约（约5.5mol/LNaCl）一般一般 ：0.870.91高渗酵母：高渗酵母：0.610.65（0.1V以上的环以上的环境中均能生长境中均能生长)厌氧微生物：厌氧微生物：只能在只能在+0.1V以下生长以下生长兼性厌氧微生物兼性厌氧微生物：+0.1V以上呼吸、以上呼吸、+0.1V以以下发酵下发酵vEh 指以氢电极为标准时某氧化还原系统的电极电位值。指以氢电极为标准时某氧化还原系统的电极电位值。标准氢电极是一个半电池，它由标准氢电极是一个半电池，它由pH为零的为零的HCl溶液、溶液、涂满铂黑的铂箔电极和压力为涂满铂黑的铂箔电极和压力为1个大

53、气压的氢所组成的。个大气压的氢所组成的。在这种条件下，此标准氢电极的电极电位等于零。在这种条件下，此标准氢电极的电极电位等于零。v在溶液中的某氧化还原偶，当其氧化型和还原型的浓在溶液中的某氧化还原偶，当其氧化型和还原型的浓度相等时，所产生的氧化还原势可用度相等时，所产生的氧化还原势可用E0表示。任何氧表示。任何氧化还原系统所产生的氧化还原势明显地化还原系统所产生的氧化还原势明显地受受pH的影响的影响。v在生物体系中，常用在生物体系中，常用E表示表示pH为为7时某氧化还原偶的时某氧化还原偶的氧化还原势。氢电极氧化还原势。氢电极E的上限是的上限是+0.82V，它出现在高，它出现在高氧且没有氧消耗的

54、环境中，下限为氧且没有氧消耗的环境中，下限为-0.42V，出现在富，出现在富含氢的环境中。含氢的环境中。v除测定电极电位外，培养基中的除测定电极电位外，培养基中的Eh值还可使用氧化还值还可使用氧化还原指示剂如刃天青原指示剂如刃天青(resazurin)等来测定。刃天青在培养等来测定。刃天青在培养基中的加入量一般为基中的加入量一般为1mg/L(1ppm)。它在无氧条件下。它在无氧条件下呈无色状态，这时的呈无色状态，这时的Eh值相当于值相当于40mV左右；在有氧左右；在有氧条件下，其颜色与溶液的条件下，其颜色与溶液的pH有关有关(中性时呈紫色，碱性中性时呈紫色，碱性时呈蓝色，酸性时呈红色；在微量氧

55、时，它呈粉红色。时呈蓝色，酸性时呈红色；在微量氧时，它呈粉红色。刃天青的变色反应机理是：刃天青的变色反应机理是： 微生物的培养基常常是一个具有多对氧化还原偶的微生物的培养基常常是一个具有多对氧化还原偶的复杂电化学系统，这时所能测出的复杂电化学系统，这时所能测出的Eh值仅代表了它们值仅代表了它们的综合结果。的综合结果。 在各对氧化还原偶中，对微生物生长繁殖影响最大在各对氧化还原偶中，对微生物生长繁殖影响最大的是的是分子氧与分子氢分子氧与分子氢的浓度，这对严格厌氧菌的影响的浓度，这对严格厌氧菌的影响尤为重大。尤为重大。 配制培养基、灭菌、接种和培养等一切操作过程中配制培养基、灭菌、接种和培养等一切

56、操作过程中必须采用严格厌氧技术以去除氧气外，还要在培养基必须采用严格厌氧技术以去除氧气外，还要在培养基中加入一定量的还原剂，例如可用巯基乙酸中加入一定量的还原剂，例如可用巯基乙酸(0.010.20)、抗坏血酸、抗坏血酸(0.1)、硫化钠、硫化钠(0.025)、半胱氨酸、半胱氨酸(0.05)、葡萄糖、葡萄糖(0.11.0)、铁屑、谷胱甘肽、氯化、铁屑、谷胱甘肽、氯化高铁血红素、二硫苏糖醇或庖肉高铁血红素、二硫苏糖醇或庖肉(瘦牛肉小块瘦牛肉小块)等来降低等来降低它的氧化还原势值。据测定，加了铁屑的培养基，其它的氧化还原势值。据测定，加了铁屑的培养基，其Eh值可降到值可降到0.40V的水平。的水平。

57、4. 根据应用目的选择原料及来源（经济节约）根据应用目的选择原料及来源（经济节约）该培养基的应用目的是：培养菌体还是积累代谢产物？该培养基的应用目的是：培养菌体还是积累代谢产物？ 代谢产物是初级代谢产物还是次级代谢产物？实验室种代谢产物是初级代谢产物还是次级代谢产物？实验室种子培养还是大规模发酵？子培养还是大规模发酵？ 用于用于培养菌体、种子培养菌体、种子的培养基营养应丰富，氮源含量的培养基营养应丰富，氮源含量宜高（碳氮比低）；宜高（碳氮比低）；用于大量用于大量生产代谢产物生产代谢产物的培养基其氮源一般应比种子的培养基其氮源一般应比种子培养基稍低，（但若发酵产物是含氮化合物时，有时还培养基稍低

58、，（但若发酵产物是含氮化合物时，有时还应提高培养基的氮源含量）；若代谢产物是应提高培养基的氮源含量）；若代谢产物是次级代谢产次级代谢产物物时要考虑是否加入特殊元素或特定的代谢产物；时要考虑是否加入特殊元素或特定的代谢产物；当所设计的是当所设计的是大规模发酵用大规模发酵用的培养基时，应重视培养的培养基时，应重视培养基中各成份的来源和价格，应选择来源广泛、价格低廉基中各成份的来源和价格，应选择来源广泛、价格低廉 的原料，提倡以粗代精，以废代好。的原料，提倡以粗代精，以废代好。经济节约原则经济节约原则以粗（粮）代精（粮）以粗（粮）代精（粮）以野（生）代家（种）以野（生）代家（种）以废（弃物）代好（材

59、料）以废（弃物）代好（材料）以国（产）代进（口）以国（产）代进（口）以简代繁以简代繁以氮代朊以氮代朊以烃代粮以烃代粮以纤（维素）代糖（类）以纤（维素）代糖（类）培养基配制时应注意的几个问题：培养基配制时应注意的几个问题：1 1、沉淀、沉淀2 2、琼脂胶体强度的破坏、琼脂胶体强度的破坏3 3、褐色物质的形成、褐色物质的形成4 4、pHpH发生变化发生变化高压蒸气灭菌高压蒸气灭菌 一般培养基一般培养基: 1.05 Kg/cm2, 121.3, 15-20 min 含糖培养基含糖培养基: 0.56 Kg/cm2, 112.6 , 20-30 min过滤灭菌过滤灭菌分别灭菌分别灭菌间歇灭菌的应用间歇灭

60、菌的应用5. 培养基的灭菌培养基的灭菌附图：过滤灭菌附图：过滤灭菌绝大多数微生物都可以在人工培养基上生绝大多数微生物都可以在人工培养基上生长，除少数严格寄生或共生的微生物外。长，除少数严格寄生或共生的微生物外。微生物培养基的用途：微生物培养基的用途：促进微生物生长繁殖；积累代谢产物；促进微生物生长繁殖；积累代谢产物；分离微生物菌种；鉴定微生物种类；分离微生物菌种；鉴定微生物种类；微生物细胞计数；菌种保藏；微生物细胞计数；菌种保藏；制备微生物制品。制备微生物制品。二、培养基的种类及其应用二、培养基的种类及其应用v按所培养微生物的类群分类按所培养微生物的类群分类v按培养目的来分类按培养目的来分类v

61、按培养基的组成成分分类按培养基的组成成分分类v按培养基的物理状态分类按培养基的物理状态分类v按培养基的功能（或用途）分类按培养基的功能（或用途）分类培养基的分类培养基的分类 1. 1. 根据微生物的类群来分根据微生物的类群来分细菌培养基细菌培养基 放线菌培养基放线菌培养基 酵母菌培养基酵母菌培养基 霉菌培养基霉菌培养基细菌培养基细菌培养基营养肉汤（营养肉汤（nutrient broth)： 牛肉膏牛肉膏 3g；蛋白胨；蛋白胨 5g ； NaCl 5g ； 水水 1000ml； pH 7.27.4放线菌培养基放线菌培养基高氏高氏1号（淀粉硝酸盐培养基）：号（淀粉硝酸盐培养基）： 可溶性淀粉可溶性

62、淀粉 20g； KNO3 1g; K2HPO4 1g MgSO4 0.5g FeSO47H2O 0.5g NaCl 1g; 水水 1000ml; pH 7.27.4 霉菌培养基霉菌培养基查氏培养基（蔗糖硝酸盐培养基）：查氏培养基（蔗糖硝酸盐培养基）： 蔗糖蔗糖 30g; NaNO3 3g; MgSO4.H2O 0.5g; KCl 0.5g; K2HPO4 1g; FeSO4 0.5g 水水 1000ml; pH 6.7酵母菌酵母菌麦芽汁培养基麦芽汁培养基干干麦麦芽芽粉粉加加4 4倍倍水水，在在50-6050-60糖糖化化3-43-4小小时时，用用碘碘液液试试验验检检查查至至糖糖化化完完全全为为

63、止止，调调整整糖糖液液浓浓度度为为1010。巴林，煮沸后，纱布过滤，调巴林，煮沸后，纱布过滤，调pHpH为为6.06.0。天然培养基天然培养基(complex medium)(complex medium)： 利用化学成分还不完全清楚或不恒定的天然物利用化学成分还不完全清楚或不恒定的天然物质（如肉汤、蛋白胨、麦芽汁、酵母汁、豆芽汁、质（如肉汤、蛋白胨、麦芽汁、酵母汁、豆芽汁、玉米粉、牛奶、血清等）制成的培养基。玉米粉、牛奶、血清等）制成的培养基。天然培养基比较经济，除实验室经常使用外，更天然培养基比较经济，除实验室经常使用外，更适宜于在生产上用来大规模地培养微生物和生产适宜于在生产上用来大规模

64、地培养微生物和生产微生物产品。微生物产品。2.2.根据对培养基成分的来源来分根据对培养基成分的来源来分合成（组合）培养基合成（组合）培养基(synthetic medium)(synthetic medium)：由化学成分完全了解的物质配制而成的培养基。由化学成分完全了解的物质配制而成的培养基。该类培养基的组成成分清楚，重复性强，但微生该类培养基的组成成分清楚，重复性强，但微生物生长较慢，且价格较贵。物生长较慢，且价格较贵。 一般适于在实验室范围内及有关微生物营养需一般适于在实验室范围内及有关微生物营养需要、代谢、分类鉴定、生物测定以及菌种选育、要、代谢、分类鉴定、生物测定以及菌种选育、遗传分

65、析等方面的研究工作。遗传分析等方面的研究工作。如高氏培养基、察氏培养基等都是合成培养基如高氏培养基、察氏培养基等都是合成培养基. .半合成（组合）培养基半合成（组合）培养基(semi-defined medium)：在合成培养基的基础上添加些天然成份，以更在合成培养基的基础上添加些天然成份，以更有效地满足微生物对营养物的需要有效地满足微生物对营养物的需要.如马铃薯如马铃薯-蔗糖培养基蔗糖培养基液体培养基液体培养基(liquid medium)：液体培养基不含任何凝固剂，菌体与培养基充分液体培养基不含任何凝固剂，菌体与培养基充分接触，操作方便。接触，操作方便。常用于大规模的工业化生产以及在实验室

66、进行微常用于大规模的工业化生产以及在实验室进行微生物生理代谢等基本理论的研究工作。生物生理代谢等基本理论的研究工作。可根据培养后的可根据培养后的“ “浊度浊度浊度浊度” ”判断微生物的生长情况判断微生物的生长情况.3. 根据培养基的物理状态来分根据培养基的物理状态来分 天然固体营养基质制成的培养基（如培养霉菌天然固体营养基质制成的培养基（如培养霉菌的培养基），或在液体培养基中加入一定量凝固剂的培养基），或在液体培养基中加入一定量凝固剂（琼脂（琼脂1.52)而呈固体状态的培养基。为微生而呈固体状态的培养基。为微生物的生长提供营养表面。物的生长提供营养表面。 常用于微生物的分离、纯化、计数、生理测

67、定、常用于微生物的分离、纯化、计数、生理测定、育种和菌种保藏等方面的研究。育种和菌种保藏等方面的研究。 可依使用目的不同而制成斜面、平板等形式可依使用目的不同而制成斜面、平板等形式.固体培养基固体培养基(solid medium)：在液体培养基中加入在液体培养基中加入0.2-0.70.2-0.7的琼脂构成的培的琼脂构成的培养基。养基。常用来常用来观察细菌运动观察细菌运动的特征，以进行菌种鉴定的特征，以进行菌种鉴定. .以及测定噬菌体效价等以及测定噬菌体效价等 . .半固体培养基半固体培养基(semi-solid medium)：半固体培养物的生长情况：半固体培养物的生长情况：1.不被微生物分解

68、、利用、液化；不被微生物分解、利用、液化；2.不因消毒灭菌而被破坏；不因消毒灭菌而被破坏；3.在微生物的生长温度内保持固态；在微生物的生长温度内保持固态；4.凝固点的温度对微生物无害；凝固点的温度对微生物无害；5.透明度好，粘着力强透明度好，粘着力强理想凝固剂应理想凝固剂应具备的条件具备的条件4. 根据培养基的功能来分根据培养基的功能来分v种子培养基种子培养基(seed culture medium)为保证发酵生产获为保证发酵生产获得大量优质种子而设计的培养基。得大量优质种子而设计的培养基。 特点：特点：营养丰富，氮源比例较高。有时为使菌种能迅速营养丰富，氮源比例较高。有时为使菌种能迅速适应后

69、面的发酵条件，有意识加入发酵培养基的基质。适应后面的发酵条件，有意识加入发酵培养基的基质。v 发酵培养基发酵培养基(fermentation medium)用于生产预定发用于生产预定发酵产物。酵产物。 特点：特点：一般以碳为主要元素，碳源含量往往高于种子培一般以碳为主要元素，碳源含量往往高于种子培养基。大规模生产时，原料应价廉易得，还应有利于下养基。大规模生产时，原料应价廉易得，还应有利于下游的分离提取。游的分离提取。v 孢子培养基孢子培养基（spore medium ）专门用于繁殖孢子用。专门用于繁殖孢子用。 特点：特点：基质浓度要低，特别有机氮源含量要低，有利孢基质浓度要低，特别有机氮源含

70、量要低，有利孢子形成。子形成。不同用途：不同用途：（1 1）基础培养基）基础培养基(minimum medium): (minimum medium): 是含有一是含有一般微生物生长繁殖所需的基本营养成分的培养基，般微生物生长繁殖所需的基本营养成分的培养基，如牛肉膏蛋白胨培养基。如牛肉膏蛋白胨培养基。 基础培养基也可作为一些特殊培养基的基础成分基础培养基也可作为一些特殊培养基的基础成分（如制备糖发酵培养基时）见下表（如制备糖发酵培养基时）见下表. .糖发酵培养基糖发酵培养基（测定大肠杆菌的糖发酵特性）（测定大肠杆菌的糖发酵特性） （2 2）加富（又称富集）培养基）加富（又称富集）培养基(enr

71、iched medium)(enriched medium)： 在基本培养基中加入某些特殊的营养物质，如血、在基本培养基中加入某些特殊的营养物质，如血、血清、动植物组织液或其他营养物质（或生长因子）血清、动植物组织液或其他营养物质（或生长因子）的一类营养丰富的培养基。的一类营养丰富的培养基。富集富集- -分离微生物：分离微生物：根据待分离微生物的特点设计培养基根据待分离微生物的特点设计培养基, ,用于从环用于从环境中富集和分离某种微生物境中富集和分离某种微生物目的微生物在这种培养基中较其他微生物生长目的微生物在这种培养基中较其他微生物生长速度快速度快, ,并逐渐富集而占优势并逐渐富集而占优势,

72、 ,从而容易达到分从而容易达到分离到该种微生物的目的。离到该种微生物的目的。) ) （3 3）选择性培养基）选择性培养基(selective medium)(selective medium)： 是根据某种或某一类群微生物的特殊营养需要是根据某种或某一类群微生物的特殊营养需要（投其所好），或根据对某种化合物的敏感性情（投其所好），或根据对某种化合物的敏感性情况（取其所抗）而设计出来的一类培养基。况（取其所抗）而设计出来的一类培养基。 具体说，是具体说，是加入相应的特殊营养物质或有抑菌性加入相应的特殊营养物质或有抑菌性的化学物质的化学物质, , 以抑制不需要的微生物的生长以抑制不需要的微生物的生

73、长, ,而促而促进所需微生物的生长。进所需微生物的生长。 用于将某种或某类微生物从混杂的微生物群体中用于将某种或某类微生物从混杂的微生物群体中分离出来分离出来. .选择压力培养基：选择压力培养基：基因工程中加入抗生素来筛选工程菌或转化子基因工程中加入抗生素来筛选工程菌或转化子极端微生物培养基：极端微生物培养基：（续续上上表表）例：伊红美蓝（例：伊红美蓝（Eosin-Methylene BlueEosin-Methylene Blue）乳糖培）乳糖培养基（简称养基（简称EMBEMB培养基）培养基）用于食品卫生的微生用于食品卫生的微生物学检验，检验食品样品的物学检验，检验食品样品的“大肠菌群大肠菌

74、群”的指标。的指标。 （4 4）鉴别性培养基）鉴别性培养基(differential medium)(differential medium)： 在培养基中加入某种试剂或化学药品，使难以区在培养基中加入某种试剂或化学药品，使难以区分的微生物经培养后呈现出明显差别，因而有助分的微生物经培养后呈现出明显差别，因而有助于快速鉴别某种微生物。这种培养基称之为鉴别于快速鉴别某种微生物。这种培养基称之为鉴别培养基。培养基。 大肠菌群：大肠菌群：指存在于大肠内的，分解乳糖产酸产气的指存在于大肠内的，分解乳糖产酸产气的G G- -短杆菌短杆菌, ,包括大肠杆菌和产气肠杆菌和一些中间类型的细菌。包括大肠杆菌和产

75、气肠杆菌和一些中间类型的细菌。v伊红和美蓝二种苯胺染料可抑制伊红和美蓝二种苯胺染料可抑制G G+ +细菌和一些难培细菌和一些难培养的养的G G- -细菌的生长。在低酸度时细菌的生长。在低酸度时, , 这二种染料结合这二种染料结合形成沉淀，起着形成沉淀，起着产酸指示剂产酸指示剂的作用。的作用。v试样中的多种肠道菌会在试样中的多种肠道菌会在EMBEMB培养基上产生相互容培养基上产生相互容易区分的特征菌落易区分的特征菌落, , 因而易于辨认。因而易于辨认。例如：大肠杆菌强烈分解乳糖而产生大量的混合酸例如：大肠杆菌强烈分解乳糖而产生大量的混合酸, , 菌体呈酸性菌体呈酸性, ,菌落被染成深紫色，菌落被

76、染成深紫色， 从菌落表面的反射光中还可看到从菌落表面的反射光中还可看到 绿色金属闪光。绿色金属闪光。EMB培养基培养基选择性培养的结果选择性培养的结果鉴别性培养的结果鉴别性培养的结果一些鉴别培养基一些鉴别培养基 培养基名称培养基名称加入化学物加入化学物代谢产物代谢产物现象现象主要用途主要用途酪素酪素酪素酪素胞外蛋白酶胞外蛋白酶蛋白水解圈蛋白水解圈鉴别产蛋白酶菌株鉴别产蛋白酶菌株明胶明胶明胶明胶胞外蛋白酶胞外蛋白酶明胶液化明胶液化鉴别产蛋白酶菌株鉴别产蛋白酶菌株油脂油脂食用油食用油胞外脂肪酶胞外脂肪酶淡红淡红深红深红鉴别产脂肪酶菌株鉴别产脂肪酶菌株淀粉淀粉可溶性淀粉可溶性淀粉胞外淀粉酶胞外淀粉酶

77、淀粉水解圈淀粉水解圈鉴别产淀粉酶菌株鉴别产淀粉酶菌株H2S实验实验醋酸铅醋酸铅H2S产黑色沉淀产黑色沉淀鉴别产鉴别产H2S菌株菌株糖发酵糖发酵溴甲酚紫溴甲酚紫乳酸、醋酸等乳酸、醋酸等紫色紫色黄色黄色鉴别肠道细菌鉴别肠道细菌远藤式远藤式碱性复红碱性复红亚硫酸铁亚硫酸铁酸、乙醛酸、乙醛带金属光泽带金属光泽带金属光泽带金属光泽鉴别水中大肠杆菌鉴别水中大肠杆菌EMB 伊红美蓝伊红美蓝胺胺带金属光泽带金属光泽深紫色菌落深紫色菌落鉴别水中大肠杆菌鉴别水中大肠杆菌？检测大？检测大肠杆菌肠杆菌v1.1.作为粪便污染食品的指标菌；作为粪便污染食品的指标菌；v2.2.作为肠道致病菌污染食品的指标菌。作为肠道致病菌

78、污染食品的指标菌。特殊生产用途的培养基特殊生产用途的培养基v大肠杆菌需要含有蛋白胨或色氨酸的培养基上才大肠杆菌需要含有蛋白胨或色氨酸的培养基上才能产生吲哚。能产生吲哚。v产硫化氢微生物必须在加有含硫氨基酸时才形成产硫化氢微生物必须在加有含硫氨基酸时才形成硫化氢。硫化氢。v青霉素发酵培养基中，必须在葡萄糖含量浓度较青霉素发酵培养基中，必须在葡萄糖含量浓度较低时，而且，必须有合成青霉素的前体物质苯乙低时，而且，必须有合成青霉素的前体物质苯乙酸或苯乙酰胺，才开始有青霉素形成。酸或苯乙酰胺，才开始有青霉素形成。 如：味精生产如：味精生产一级种子一级种子（北京棒状杆菌（北京棒状杆菌AS1.299AS1.299，用摇床培养），用摇床培养）培养基配方：培养基配方：葡萄糖葡萄糖 3% , 玉米浆玉米浆 2.53.5%, 尿素尿素0.30.5% , K2HPO4 0.10.2% , MgSO4 0.05%.二级种子二级种子（1200升发酵罐）升发酵罐） 培养基配方：培养基配方：以以3-5%淀粉水解糖代替淀粉水解糖代替3%葡萄糖，其他成分同葡萄糖，其他成分同一级种子。一级种子。发酵培养基发酵培养基（50-100t发酵罐）：发酵罐）：基本同二级种子液。基本同二级种子液。返回本章