第四章微生物的营养要求培养基运输方式课件.ppt

1、2022-11-22第四章微生物的营养要求培养基运输方式第四章微生物的营养要第四章微生物的营养要求、培养基运输方式求、培养基运输方式第四章微生物的营养要求培养基运输方式v营养物质：微生物为了微生物为了生存就必须从环境中吸生存就必须从环境中吸取各种物质以合成细胞取各种物质以合成细胞物质、提供能量和调节物质、提供能量和调节新陈代谢。这些物质就新陈代谢。这些物质就称为营养物质。称为营养物质。v营养的概念：有机体吸有机体吸取和利用营养物质的过取和利用营养物质的过程。程。第四章微生物的营养要求培养基运输方式第一节第一节 微生物的营养要求微生物的营养要求一、微生物细胞的化学组成一、微生物细胞的化学组成二、

2、营养物质及其生理功能二、营养物质及其生理功能三、微生物的营养类型三、微生物的营养类型Nutritional Requirements of Microbial Cells 第四章微生物的营养要求培养基运输方式一、一、微生物细胞的化学组成微生物细胞的化学组成（一）化学元素（一）化学元素(chemical element):(chemical element):大量元素大量元素(macroelement)(macroelement):碳、氢、氧、氮、碳、氢、氧、氮、磷、硫、钾、镁、钙、铁（其中前六种占细菌细胞干重的磷、硫、钾、镁、钙、铁（其中前六种占细菌细胞干重的97%97%）。）。微量元素微量元

3、素(trace element):(trace element):锌、锰、钠、氯、钼、硒、钴、锌、锰、钠、氯、钼、硒、钴、铜、钨、镍、硼。铜、钨、镍、硼。元素元素 细菌细菌 酵母菌酵母菌 霉菌霉菌 碳碳 50 49.8 47.9 氮氮 15 12.4 5.2 氢氢 8 6.7 6.7 氧氧 20 31.1 40.2 磷磷 3 硫硫 1 微生物细胞中几种主要元素的含量（干重）微生物细胞中几种主要元素的含量（干重）第四章微生物的营养要求培养基运输方式（二）元素在细胞内存在形式：（二）元素在细胞内存在形式：上述元素主要以水、有机物、无机盐的形式存在于细胞中：上述元素主要以水、有机物、无机盐的形式存在

4、于细胞中：1 1、水、水（1）营养细胞含水量高，占细胞总重的）营养细胞含水量高，占细胞总重的70%90%酵母酵母70%80%细菌细菌70%85%霉菌霉菌85%90%（2）细菌芽孢、霉菌孢子含水量较低（一般为）细菌芽孢、霉菌孢子含水量较低（一般为40%左右且左右且大部分含的是结合水，小部分是游离水。大部分含的是结合水，小部分是游离水。游离水：干重法可测得；游离水：干重法可测得；结合水：不易蒸发、不冻结、也不能渗透结合水：不易蒸发、不冻结、也不能渗透,占水总量占水总量的的17%28%17%28%。第四章微生物的营养要求培养基运输方式v2、有机物质、有机物质v（1）在细胞的全部干物质中，）在细胞的全

5、部干物质中，90%以上是有机物质。以上是有机物质。v（2）构成的有机元素有：）构成的有机元素有：C、H、O、N。通常。通常C与与N在细胞在细胞成分中的比例约为成分中的比例约为C：N4:1。v（3）有机物质包括：）有机物质包括：v 蛋白质蛋白质 大部分与其它物质形成结合蛋白。大部分与其它物质形成结合蛋白。v 核蛋白（核酸核蛋白（核酸+pr）合成合成Pr的场所；的场所；脂蛋白（脂类脂蛋白（脂类+pr）构成各种膜系统构成各种膜系统v 核酸核酸 两种：两种：DNA、RNA；含量：细菌；含量：细菌真菌真菌 酵母酵母霉菌霉菌v 糖类糖类 有单糖、双糖和多糖。有单糖、双糖和多糖。vA大部分以多糖的形式存在（

6、肽聚糖、葡聚糖、甘露聚大部分以多糖的形式存在（肽聚糖、葡聚糖、甘露聚糖）。糖）。vB作为细胞的结构物质，参与细胞的组成。作为细胞的结构物质，参与细胞的组成。vC作为细胞的贮藏物质作为细胞的贮藏物质第四章微生物的营养要求培养基运输方式v脂类脂类 或游离，或与蛋白质、糖类结合成，缺碳、或游离，或与蛋白质、糖类结合成，缺碳、能源时，可被细胞利用。能源时，可被细胞利用。v磷脂：主要是卵磷脂，与磷脂：主要是卵磷脂，与Pr结合成脂蛋白，是膜的结合成脂蛋白，是膜的组成成分。组成成分。v蜡：某些微生物的细胞壁外含有，对细胞具保护作蜡：某些微生物的细胞壁外含有，对细胞具保护作用。用。v固醇：真菌含有，主要是麦角

7、固醇（固醇：真菌含有，主要是麦角固醇（VD前体），故前体），故作作VD生产菌。生产菌。v维生素维生素 主为主为B族族V，尤以，尤以VB2、VB12 为多，是为多，是许多酶活性基组成成分，酵母细胞中富有，故作许多酶活性基组成成分，酵母细胞中富有，故作B族族V的生产菌。的生产菌。v其它其它 色素、毒素、抗生素等。色素、毒素、抗生素等。2、有机物质、有机物质第四章微生物的营养要求培养基运输方式3 3、无机元素、无机元素（1 1）占细胞干重的）占细胞干重的3%-10%3%-10%。（2 2）大量元素大量元素(macroelement)(macroelement):P P、S S、K K、NaNa、Ca

8、Ca、MgMg，以，以P P含量最高，可达全部灰分的含量最高，可达全部灰分的50%50%。（3 3）微量元素微量元素(trace element):(trace element):FeFe、ZnZn、MnMn、B B、MoMo、SiSi第四章微生物的营养要求培养基运输方式（三）微生物细胞化学组成含量的变化（三）微生物细胞化学组成含量的变化 主要成分主要成分 细菌细菌 酵母菌酵母菌 霉菌霉菌 水分水分 7585 7080 8590（占细胞鲜重的（占细胞鲜重的%）蛋白质蛋白质 5080 3275 1415 占占 细细 碳水化合物碳水化合物 1228 2763 740 胞胞 干干 脂肪脂肪 520

9、215 440 重重 的的 核酸核酸 1020 6 8 1%无机盐无机盐 230 3.87 612微生物细胞的化学组成微生物细胞的化学组成此组成可因菌种的种类、菌龄、培养基组成、培养条件、此组成可因菌种的种类、菌龄、培养基组成、培养条件、分析方法等而有所不同分析方法等而有所不同。第四章微生物的营养要求培养基运输方式碳源碳源氮源氮源无机盐无机盐生长因子生长因子水水第四章微生物的营养要求培养基运输方式 定义：凡能为微生物提供碳素营养的物定义：凡能为微生物提供碳素营养的物质。质。功能：构成细胞物质和代谢产物中的碳素功能：构成细胞物质和代谢产物中的碳素;提供微生物生长发育所需要的能源。提供微生物生长发

10、育所需要的能源。种类种类:无机含碳化合物：如无机含碳化合物：如COCO2 2和碳酸盐等。和碳酸盐等。有机含碳化合物：糖与糖的衍生物（多糖：如淀有机含碳化合物：糖与糖的衍生物（多糖：如淀粉、粉、麸皮、米糠等；饴糖；单糖）、麸皮、米糠等；饴糖；单糖）、脂类、烃类、醇类、有机酸。脂类、烃类、醇类、有机酸。第四章微生物的营养要求培养基运输方式假单胞：能利用90多种碳源。甲烷氧化菌：只能利用甲烷、甲醇某些纤维素分解菌，只能利用纤维素。不同微生物，对碳源的利用能力不同。第四章微生物的营养要求培养基运输方式微生物工业发酵中用做碳源的原料微生物工业发酵中用做碳源的原料代粮节粮？纤维素、石油、代粮节粮？纤维素、

11、石油、CO2、H2 生产生产SCP传统种类：糖类（单糖、饴糖、糖蜜、水解糖）糖类（单糖、饴糖、糖蜜、水解糖）淀粉（薯类、谷类、玉米粉、山芋粉、野淀粉（薯类、谷类、玉米粉、山芋粉、野生植物淀粉等）生植物淀粉等）农副产品农副产品(麸皮、米糠）麸皮、米糠）工业废料（酒糟、废糖蜜、亚硫酸废液）工业废料（酒糟、废糖蜜、亚硫酸废液）第四章微生物的营养要求培养基运输方式 凡能构成微生物细胞中氮素来源的营养物质。凡能构成微生物细胞中氮素来源的营养物质。种类种类：分子态：（：分子态：（N N2 2）主要是一些固氮微生物）主要是一些固氮微生物 无机氮：无机氮化物无机氮：无机氮化物 NONO3-3-NO NO2-2

12、-NH NH4+4+等；等；有机氮：脲、胺、氨基酸、蛋白质、嘌呤或嘧啶有机氮：脲、胺、氨基酸、蛋白质、嘌呤或嘧啶 实验用氮源：牛肉膏、蛋白胨、酵母膏实验用氮源：牛肉膏、蛋白胨、酵母膏 工业用氮源：尿素、氨水、花生饼粉、豆饼粉、麸皮、工业用氮源：尿素、氨水、花生饼粉、豆饼粉、麸皮、鱼粉、玉米浆等鱼粉、玉米浆等功能：功能：1 1）提供合成细胞原生质（蛋白质、核酸）及其他结构的原）提供合成细胞原生质（蛋白质、核酸）及其他结构的原料；料；2 2）为少数细菌提供能源（）为少数细菌提供能源（铵盐、硝酸盐）铵盐、硝酸盐）。（二）氮源（二）氮源（Nitrogen source Nitrogen source）

13、：第四章微生物的营养要求培养基运输方式硝酸盐硝酸盐NONO3 3 NH4+蛋白氮必须通过水解之后降解成胨、肽、氨基酸等蛋白氮必须通过水解之后降解成胨、肽、氨基酸等才能被机体利用，这种氮源叫才能被机体利用，这种氮源叫迟效氮源迟效氮源。无机氮源或以蛋白质降解产物形式存在的有机氮无机氮源或以蛋白质降解产物形式存在的有机氮源可以直接被菌体吸收利用，这种氮源叫做源可以直接被菌体吸收利用，这种氮源叫做速效氮源速效氮源。铵铵 盐盐氨基酸氨基酸入胞入胞 细胞物质细胞物质蛋白胨蛋白胨 豆豆 饼饼蚕蛹粉蚕蛹粉分解分解 入胞入胞 细胞物质细胞物质诱导酶诱导酶诱导酶诱导酶第四章微生物的营养要求培养基运输方式(NH4)

14、2SO42NH4+SO42-入胞入胞pHK+（Na+）+NO3-入胞入胞pHKNO3NaNO3NH4NO3NH4+(先入胞先入胞)+NO3-(后入胞后入胞)第四章微生物的营养要求培养基运输方式（三）无机盐（三）无机盐（inorganic saltinorganic salt）定义：为微生物细胞生长提供碳、氮源以外的多种定义：为微生物细胞生长提供碳、氮源以外的多种重要元素（包括大量元素和微量元素）的物质，多以重要元素（包括大量元素和微量元素）的物质，多以无机盐的形式共给。无机盐的形式共给。大量元素：大量元素：P、S、K、Mg、Ca、Na、Fe（微生物（微生物生长所需浓度在生长所需浓度在10-31

15、0-4mol/L）微量元素：微量元素：Cu、Zn、Mn、Mo、Co（微生物生长（微生物生长所需浓度在所需浓度在10-610-8mol/L）一般微生物生长所需要的无机盐一般微生物生长所需要的无机盐少，特别是微量无素，少，特别是微量无素，常混杂在其它营养养质里，除特别需要外，一般不必另外常混杂在其它营养养质里，除特别需要外，一般不必另外添加添加。第四章微生物的营养要求培养基运输方式v1、构成细胞的组成成分、构成细胞的组成成分 磷构成细胞膜磷构成细胞膜v2、作为酶活性基组成成分，参与酶的组成、作为酶活性基组成成分，参与酶的组成v P COA COI COv S VB1 生物素硫辛酸，谷胱甘肽生物素硫

16、辛酸，谷胱甘肽v Fe 过氧化氢酶，细胞色素氧化酶过氧化氢酶，细胞色素氧化酶v3、作为酶的激活剂、作为酶的激活剂 Ca Kv4、调节细胞的渗透性、酸碱度、调节细胞的渗透性、酸碱度v5、作化能自养菌的能源、作化能自养菌的能源无机盐的生理功能：无机盐的生理功能：第四章微生物的营养要求培养基运输方式（四）生长因子（四）生长因子（growth factorgrowth factor）：）：定义定义:是微生物维持生命活动所不可缺少而需要量又不多是微生物维持生命活动所不可缺少而需要量又不多特殊营养物质。通常微生物自身不能用简单的碳源或氮源特殊营养物质。通常微生物自身不能用简单的碳源或氮源合成，或合成量不足

17、以满足机体生长需要的有机营养物质。合成，或合成量不足以满足机体生长需要的有机营养物质。不同微生物需求的生长因子的种类和数量不同。不同微生物需求的生长因子的种类和数量不同。缺乏合成生长因子能力的微生物称为缺乏合成生长因子能力的微生物称为“营养缺陷型营养缺陷型”微生微生物。物。categories:Growth factors are organized into three categories:1.purines and pyrimidines:required for synthesis of nucleic acids(DNA and RNA)2.amino acids:required

18、for the synthesis of proteins 3.vitamins:needed as coenzymes and functional groups of certain enzymes 第四章微生物的营养要求培养基运输方式生长素通常由酵母膏、动物肝浸出液或某些果实浸出液（马铃薯、麦芽汁、玉米浆）提供。有些微生物缺乏或丧失有些微生物缺乏或丧失合成某种或某些氨基合成某种或某些氨基酸的酶，所以不能合酸的酶，所以不能合成生长所必需的氨基成生长所必需的氨基酸，这类微生物被称酸，这类微生物被称为为“氨基酸缺陷型氨基酸缺陷型”。v最早发现的生长因子是最早发现的生长因子是维生素，目前已经发现

19、维生素，目前已经发现许多维生素都能起生长许多维生素都能起生长因子的作用。维生素大因子的作用。维生素大部分是构成酶的辅基或部分是构成酶的辅基或辅酶，需要量很少，但辅酶，需要量很少，但是缺少维生素微生物不是缺少维生素微生物不能正常生长。能正常生长。第四章微生物的营养要求培养基运输方式根据微生物对生长因子的需要存在差异根据微生物对生长因子的需要存在差异，可分为：可分为：1.野生型野生型(wild type)原养型原养型 不需要生长因子而能在基础培养基上生长不需要生长因子而能在基础培养基上生长的菌株。的菌株。2.营养缺陷型营养缺陷型(auxotroph)由于自发或诱发突变等原因从野生型菌由于自发或诱发

20、突变等原因从野生型菌株产生的需要提供特定生长素物质才能生长株产生的需要提供特定生长素物质才能生长的菌株。的菌株。第四章微生物的营养要求培养基运输方式水的生理功能：水的生理功能：1、水是微生物细胞的重要组成成分，占营养、水是微生物细胞的重要组成成分，占营养细胞细胞70%90%。2、水是良好的溶剂。营物吸收，代谢产物的、水是良好的溶剂。营物吸收，代谢产物的排泄，代谢反应物的代谢反应。排泄，代谢反应物的代谢反应。3、水直接参与某些代谢反应如水解反应，光、水直接参与某些代谢反应如水解反应，光合作用。合作用。4、可有效调节细胞内的温度。、可有效调节细胞内的温度。（五）水（water）缺水比饥饿更易死第四

21、章微生物的营养要求培养基运输方式 根据生长所需要的营养物质的性质（碳源），可将生物分成：根据生长所需要的营养物质的性质（碳源），可将生物分成：异养型生物：异养型生物：在生长时需要以复杂的有机物质作为营养物质在生长时需要以复杂的有机物质作为营养物质自养型生物：自养型生物：在生长时能以简单的无机物质作为营养物质在生长时能以简单的无机物质作为营养物质 动物属于异养型生物，植物属于自养型，而微生物既有动物属于异养型生物，植物属于自养型，而微生物既有异养型的也有自养型的，大多数微生物属于异养型生物，少数异养型的也有自养型的，大多数微生物属于异养型生物，少数微生物属于自养型生物。微生物属于自养型生物。根据

22、生长时能量的来源不同分成：根据生长时能量的来源不同分成：化能营养型生物：化能营养型生物：依靠化合物氧化释放的能量进行生长依靠化合物氧化释放的能量进行生长光能营养型生物：光能营养型生物：依靠光能进行生长依靠光能进行生长 动物和大部分微生物属于化能营养型生物，它们从物动物和大部分微生物属于化能营养型生物，它们从物质的氧化过程中获得能量。植物和少部分微生物属于光能营养质的氧化过程中获得能量。植物和少部分微生物属于光能营养型生物型生物 按供氢体分：按供氢体分：无机营养型生物：无机营养型生物：以还原性无机物为电子供体。以还原性无机物为电子供体。有机营养型生物：有机营养型生物：以有机物为电子工体。以有机物

23、为电子工体。第四章微生物的营养要求培养基运输方式营养类型第四章微生物的营养要求培养基运输方式化能异养型微生物化能异养型微生物 多数微生物属于化能异养型，其生长所需要多数微生物属于化能异养型，其生长所需要能能量和碳源通常来自同一种有机物量和碳源通常来自同一种有机物。根据化能异养型微生物利用有机物的特性，又根据化能异养型微生物利用有机物的特性，又可以将其分为下列两种类型：可以将其分为下列两种类型：腐生型微生物腐生型微生物：利用无生命活性的有机物作为：利用无生命活性的有机物作为生长的碳源。生长的碳源。寄生型微生物寄生型微生物：寄生在生活的细胞内，从寄生：寄生在生活的细胞内，从寄生体内获得生长所需要的

24、营养物质。体内获得生长所需要的营养物质。存在于寄生与腐生之间的中间过渡类型微生物存在于寄生与腐生之间的中间过渡类型微生物，称为，称为兼性腐生型兼性腐生型或或兼性寄生型。兼性寄生型。第四章微生物的营养要求培养基运输方式自养微生物：自养微生物：不依赖任何有机营养物不依赖任何有机营养物即可正常生即可正常生活的微生物。活的微生物。异养微生物：异养微生物：至少需要提供一种大量有机物至少需要提供一种大量有机物才能才能满足其正常营养要求的微生物（即其碳源必须是满足其正常营养要求的微生物（即其碳源必须是有机物，供氢体是有机物，能源可以是氧化有机有机物，供氢体是有机物，能源可以是氧化有机物活利用日光能）物活利用

25、日光能）关于营养类型的定义：第四章微生物的营养要求培养基运输方式第二节第二节 培养基培养基(medium)(medium)定义：定义：由人工配制的、用来培养微生物的营养基质。由人工配制的、用来培养微生物的营养基质。特点：特点：任何培养基都应具备微生物所需要的五大营任何培养基都应具备微生物所需要的五大营养要素，且应比例适当。所以一旦配成必须立即灭养要素，且应比例适当。所以一旦配成必须立即灭菌。菌。用途：用途：促使微生物生长；积累代谢产物；分离微生促使微生物生长；积累代谢产物；分离微生物菌种；鉴定微生物种类；微生物细胞计数；菌种物菌种；鉴定微生物种类；微生物细胞计数；菌种保藏；制备微生物制品保藏；

26、制备微生物制品第四章微生物的营养要求培养基运输方式一、培养基的配制原则一、培养基的配制原则（一）培养基组分应适合微生物的营养特点（目的明确）（一）培养基组分应适合微生物的营养特点（目的明确）（二）营养物的浓度与比例应恰当（营养协调）（二）营养物的浓度与比例应恰当（营养协调）（三）物理化学条件适宜（条件适宜）（三）物理化学条件适宜（条件适宜）（四）根据培养目的选择原料及其来源（经济节约）（四）根据培养目的选择原料及其来源（经济节约）第四章微生物的营养要求培养基运输方式（一）培养基组分应适合微生物的营养特点（一）培养基组分应适合微生物的营养特点 即根据不同微生物的营养需要配制不同的培养基。即根据不

27、同微生物的营养需要配制不同的培养基。就微生物的营养类型而言：就微生物的营养类型而言：自养型自养型和异养型微生物。和异养型微生物。就微生物主要就微生物主要类群类群而言：它们所需要的培养基成分也不而言：它们所需要的培养基成分也不同：同：细菌：牛肉膏蛋白胨培养基细菌：牛肉膏蛋白胨培养基 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(Potato-Dextrose-Agar)酵母菌：麦芽汁酵母菌：麦芽汁第四章微生物的营养要求培养基运输方式（二）营养物的浓度与比例应恰当（二）营养物的浓度与比例应恰当浓度过高浓度过高微生物的生长起抑制作用，微生物的生长起抑

28、制作用，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/N）直接影响微生物生长与繁殖及代谢直接影响微生物生长与繁殖及代谢物的形成与积累，故常作为考察培养基组成时的一个物的形成与积累，故常作为考察培养基组成时的一个重要指标；重要指标；速效性氮（或碳）源与迟效性氮（或碳）源的比速效性氮（或碳）源与迟效性氮（或碳）源的比例例 各种金属离子间的比例各种金属离子间的比例 碳源中的碳原子的碳源中的碳原子的mol数数氮源中所含的氮原子的氮源中所含的氮原子的mol数数C/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

29、大量繁殖，谷氨酸积累少；C/N3/1 时，菌体生长受抑制，而谷氨酸大量增时，菌体生长受抑制，而谷氨酸大量增加。加。第四章微生物的营养要求培养基运输方式（三）物理化学条件适宜（三）物理化学条件适宜（1）pH:各类微生物的最适生长各类微生物的最适生长pH值各不值各不相同相同：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调节方式：调节方式：A A配制培养基时，用配制培养基时，用1 1摩尔浓度的摩尔浓度的NaoHNaoH或或HClHCl调调 B B生长过程中酸碱度的改变用缓冲剂生长过程中酸碱度的改变用缓冲剂（K2HPO4KH2PO4K2

30、HPO4KH2PO4）C C微生物大量产酸时，用微生物大量产酸时，用CaCO3(CaCO3(不溶性不溶性)中和中和 D、生产中按实际需要不断向发酵液流加酸或、生产中按实际需要不断向发酵液流加酸或碱液碱液第四章微生物的营养要求培养基运输方式（三）物理化学条件适宜（续）（三）物理化学条件适宜（续）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到缓冲作培养基中所含氨基酸、肽、蛋白质等物

31、质也可起到缓冲作用。用。第四章微生物的营养要求培养基运输方式（2）渗透压）渗透压渗透压等渗溶液 适宜微生物生长高渗溶液 细胞发生质壁分离低渗溶液 细胞吸水膨胀，直至破裂大多数微生物适合在等渗的环境下生长，而有的菌大多数微生物适合在等渗的环境下生长，而有的菌如如Staphylococcus aureus则能在则能在3mol/L NaCl的高渗的高渗溶液中生长。能在高盐环境（溶液中生长。能在高盐环境（2.86.2/L NaCl）生长）生长的微生物常被称为嗜盐微生物（的微生物常被称为嗜盐微生物（Halophiles）。）。第四章微生物的营养要求培养基运输方式（3）氧化还原电势氧化还原电势(redox

32、 poyential)各种微生物对培养基的氧化还原电势的要求：各种微生物对培养基的氧化还原电势的要求：好氧微生物：好氧微生物：+0.3+0.4V,(在在0.1V以上的环境中均能生长以上的环境中均能生长).厌氧微生物：只能在厌氧微生物：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以下发酵以下发酵培养基是多培养基是多氧化还原偶氧化还原偶的复杂电化学系统，测出的的复杂电化学系统，测出的Eh值仅值仅代表其综合结果。代表其综合结果。对微生物影响最大的是：分子氧和分子氢的浓度对微生物影响最大的是：分子氧和分子氢的浓度培养基中常用的还原剂：巯基乙酸

33、、抗坏血酸、硫化氢、培养基中常用的还原剂：巯基乙酸、抗坏血酸、硫化氢、半胱氨酸、谷胱甘肽、二硫苏糖醇等。半胱氨酸、谷胱甘肽、二硫苏糖醇等。第四章微生物的营养要求培养基运输方式（四）根据培养基的应用目的选择原料及其来源（四）根据培养基的应用目的选择原料及其来源该培养基的应用目的，即：该培养基的应用目的，即：是培养菌体还是积累代谢产物？是培养菌体还是积累代谢产物？是实验室种子培养还是大规模发酵？是实验室种子培养还是大规模发酵？代谢产物是初级代谢产物还是次级代谢产物？代谢产物是初级代谢产物还是次级代谢产物？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，氮源含量宜高（碳的培养基营养应丰富，氮源含

34、量宜高（碳氮比低）；氮比低）；用于大量生产用于大量生产代谢产物代谢产物的培养基其氮源一般应比种子培养基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，有时还应提高培养基稍低，（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）；若代谢产物是的氮源含量）；若代谢产物是次级代谢产物次级代谢产物时要考虑是否加入时要考虑是否加入特殊元素或特定的代谢产物；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大规模发酵用的培养基时，应重视培养基中各用的培养基时，应重视培养基中各成份的来源和价格，应选择来源广泛、价格低廉成份的来源和价格，应选择来源广泛、价格低廉 的原料，

35、提倡的原料，提倡以粗代精，以废代好。以粗代精，以废代好。第四章微生物的营养要求培养基运输方式二、培养基的类型及其应用二、培养基的类型及其应用-1 根据所培养微生物的微生物类群来分根据所培养微生物的微生物类群来分 细菌培养基；细菌培养基；放线菌培养基；放线菌培养基；霉菌培养基霉菌培养基酵母菌培养基。酵母菌培养基。-2 根据培养目的来分根据培养目的来分 种子培养基种子培养基(seed culture medium)是为保证是为保证发酵生产获得大量优质种子而设计的培养基，特点是营养较丰富，发酵生产获得大量优质种子而设计的培养基，特点是营养较丰富，氮源比例较高。有时为使菌种能迅速适应后面的发酵条件，还

36、有意氮源比例较高。有时为使菌种能迅速适应后面的发酵条件，还有意识地加入发酵培养基的基质。识地加入发酵培养基的基质。发酵培养基发酵培养基(fermentation medium)用于生产预用于生产预定发酵产物，一般以碳为主要元素，碳源含量往往高于种子培养基。定发酵产物，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，还应有利于下游的分离提取。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。第四章微生物的营养要求培养基运输方式-1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；水水 1000ml；蛋白胨蛋白胨 5g；

37、pH 7.27.4放线菌培养基放线菌培养基高氏高氏1号：号：可溶性淀粉可溶性淀粉 20g；KNO3 1g;K2HPO4 1g MgSO4 0.5g NaCl 1g;FeSO47H2O 0.5g 水水 1000ml;pH 7.27.4霉菌培养基霉菌培养基查氏（查氏（zapek)培养基：培养基：蔗糖蔗糖 30g;KCl 0.5g;MgSO4.H2O 0.5g;FeSO4 0.5g 水水 1000ml;K2HPO4 1g;NaNO3 3g;pH 6.7酵母菌培养基酵母菌培养基麦芽汁培养基麦芽汁培养基 第四章微生物的营养要求培养基运输方式味精生产菌北京棒状杆菌味精生产菌北京棒状杆菌AS1299的一级种

38、子（用摇床培养）的一级种子（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）培养基配方：以水解糖升发酵罐）培养基配方：以水解糖3%代替葡萄糖代替葡萄糖3%，其他成分相同。，其他成分相同。第四章微生物的营养要求培养基运输方式-3 按对培养基成分的了解程度来分按对培养基成分的了解程度来分 天然培养基天然培养基(complex medium)：也称作：也称作chemically undefined medium。利用生物的组织、器利用生物的组织、器官以及它

39、们的抽提物或制品制成的培养基即官以及它们的抽提物或制品制成的培养基即利用利用化学化学成分还不完全清楚或不恒定成分还不完全清楚或不恒定的天然物质（的天然物质（麦芽汁、米麦芽汁、米曲汁、豆芽汁、玉米粉、麸皮、马铃薯、豆饼粉、花曲汁、豆芽汁、玉米粉、麸皮、马铃薯、豆饼粉、花生饼粉、鱼粉、牛肉膏、蛋白胨、酵母膏生饼粉、鱼粉、牛肉膏、蛋白胨、酵母膏）制成的培）制成的培养基。养基。合成（组合）培养基合成（组合）培养基(synthetic medium)：也称作：也称作chemically defined medium.由已知成分和数量的化学由已知成分和数量的化学药品配制而成的培养基。该类培养基的药品配制而

40、成的培养基。该类培养基的组成成分精确、组成成分精确、清楚清楚，重复性强，但微生物生长较慢。，重复性强，但微生物生长较慢。半合成培养基半合成培养基(semi-defined medium)：在在一部分采一部分采用天然材料，部分用已知的化学药品组成的培养基用天然材料，部分用已知的化学药品组成的培养基.如如马铃薯蔗糖培养马铃薯蔗糖培养基基第四章微生物的营养要求培养基运输方式-4 按培养基的物理状态来分按培养基的物理状态来分液体培养基液体培养基(liquid medium)：将各营养将各营养成分按一定的量加入定量水溶解后即成。成分按一定的量加入定量水溶解后即成。固体培养基固体培养基(solid med

41、ium)：在液体培养在液体培养基中加入一定量能固化的胶体物质而制成。基中加入一定量能固化的胶体物质而制成。天然固体营养基质制成的培养基天然固体营养基质制成的培养基.半固体培养基半固体培养基(semi-solid medium)：在：在液体培养基中加入液体培养基中加入0.2-0.7的琼脂构成的培的琼脂构成的培养基。养基。第四章微生物的营养要求培养基运输方式1.不被微生物分解、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

42、着力强透明度好，粘着力强理想凝固剂理想凝固剂应具备的条件应具备的条件第四章微生物的营养要求培养基运输方式-5 按特殊用途划分按特殊用途划分1、生理特性试验用培养基、生理特性试验用培养基 糖发酵培养基糖发酵培养基：判断产酸、产气情况，指示剂为酸性复红。：判断产酸、产气情况，指示剂为酸性复红。明胶培养基：判断蛋白酶的产生情况明胶培养基：判断蛋白酶的产生情况 穿刺穿刺30培养培养冰箱冰箱观察液化情况观察液化情况 淀粉培养基：判断淀粉酶的产生与产量淀粉培养基：判断淀粉酶的产生与产量 碘液碘液 培养培养 透明圈透明圈第四章微生物的营养要求培养基运输方式2、增殖培养基v定义：为从混杂的微生物群体中分离出某

43、一种微生物而设计的适于该种微生物在其中迅速生长（占优势），其它微生物逐渐被淘汰。常用于菌种筛选。如：v滤纸条培养基：筛选纤维素分解菌v v 滤纸v 无机盐（无纤微素粉、琼脂碳源）vv石蜡油培养基：在基础培养基上加入石蜡油作碳源，筛选石油脱腊酵母。第四章微生物的营养要求培养基运输方式3、选择性培养基(selective medium)v定义：在培养基中加入某种药剂（抑菌剂、杀菌剂）以抑制不需要的微生物生长。v分离石油脱蜡酵母：加氯霉素抑细菌v分离放线菌：加10%酚数滴抑细菌、霉菌v分离酵母、霉菌：加PC、四环素、链霉素抑细菌、放线菌v分离G（）：加结晶紫、抑G（+）第四章微生物的营养要求培养基运

44、输方式4、鉴别培养基differential mediumv定义：在培养基中加入某种试剂，使培养后发生某种变化，从而区别不同类型的微生物。v伊红一美兰培养基（EMB）：区别大肠与产气杆菌。大肠杆菌发酵乳糖时能使伊红与美兰结合成黑色化合物，菌落呈紫黑色、有金属光泽，较小；而产气菌菌落较大，温润，呈棕色。第四章微生物的营养要求培养基运输方式EMB(Eosin Methylene Blue)Figure 14.Left:Escherichia coli cells.Right:E.coli colonies on EMB Agar.第四章微生物的营养要求培养基运输方式5、基础培养基、基础培养基min

45、imum medium定义：是含有一般微生物生长繁殖所需的基本定义：是含有一般微生物生长繁殖所需的基本营养物质的培养基。营养物质的培养基。另外基础培养基也可作为一些特殊培养基的基另外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）础成分（如制备糖发酵培养基时）.第四章微生物的营养要求培养基运输方式6、加富培养基、加富培养基enriched medium定义：在普通培养基中加入某些特殊的营养物，定义：在普通培养基中加入某些特殊的营养物，如血、血清、动、植物组织液或其他营养物如血、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。质（或生长因子）的一类营养丰

46、富的培养基。用来培养营养要求苛刻的微生物，或用以用来培养营养要求苛刻的微生物，或用以富集富集（数量上占优势）（数量上占优势）和分离某种微生物和分离某种微生物.第四章微生物的营养要求培养基运输方式（四）其它v对于专性寄生的微生物如病毒、立克次氏体等，不能人工培养在普通培养基上。通常是接种在动植物体内，动植物组织或细胞里培养。常用的动物有小白鼠、家兔、豚鼠等。可用鸡胚培养新城域鸡瘟病毒、牛痘病毒、天花病毒、狂犬病毒等。将病毒注射到鸡胚的绒毛尿囊膜、尿囊、羊膜囊或卵黄囊中培养即可得。第四章微生物的营养要求培养基运输方式三、培养基的配制方法三、培养基的配制方法v1、按照配方的组成及用量分别称量及配成液

47、、按照配方的组成及用量分别称量及配成液体体v2、调酸碱度、调酸碱度v3、配固体培养基加入、配固体培养基加入2%琼脂并加热熔化琼脂并加热熔化v4、分装试管、分装试管、瓶并塞上棉塞瓶并塞上棉塞v5、包扎、灭菌、备用、包扎、灭菌、备用第四章微生物的营养要求培养基运输方式v例一：斜面培养基的配制程序例一：斜面培养基的配制程序v按比例计算各营养成分的量称量量水加热熔化琼脂加其它成分调酸碱度补足水分分装加塞包扎灭菌摆斜面v例二：平板培养基的配制程序例二：平板培养基的配制程序v 称料熔解定溶调酸碱度装瓶加2%琼脂加塞包扎灭菌倒平板冷凝备用第四章微生物的营养要求培养基运输方式高压蒸气灭菌高压蒸气灭菌 一般培养

48、基一般培养基:1.05 Kg/cm2,121.3,15-30 min 含糖培养基含糖培养基:0.56 Kg/cm2,112.6,15-30 min 培养基的灭菌培养基的灭菌第四章微生物的营养要求培养基运输方式第三节营养物质进入细胞第三节营养物质进入细胞v某种物质能否作为营养物支持微生物生长，首先取决于它能否进入细胞，其次决定于微生物是否具有利用它的能力。那确实！第四章微生物的营养要求培养基运输方式一、细胞质膜的结构与透性一、细胞质膜的结构与透性v 物质进出细胞，有三道屏障：v 荚膜、粘液层 蔬松对物质的运输影响较小v 细胞壁 粗筛，允许一定分子大小物质通过，无选择性v 细胞质膜 半渗透膜，高度

49、的选择性第四章微生物的营养要求培养基运输方式细胞质膜的透性v水分子最易透过。v大分子物质必须由胞外酶水解成小分子可溶于水的物质才可透过。v脂溶性物质比水溶性物质更易透过。v弱电解质比强电解质易透过。v低价离子比高价离子易透过。v v v v谷氨酸生产菌：生物素缺陷型脂肪酸磷脂细胞膜缺损膜透性实际生产中第四章微生物的营养要求培养基运输方式二、营养物质吸收方式二、营养物质吸收方式被输送的物质，靠细胞内外浓度为动被输送的物质，靠细胞内外浓度为动力，以透析或扩散的形式从高浓度区力，以透析或扩散的形式从高浓度区向低浓度区的扩散。向低浓度区的扩散。1、单纯扩散、单纯扩散simple diffusion o

50、r passive diffusion)第四章微生物的营养要求培养基运输方式单纯扩散单纯扩散simple diffusion or passive diffusion)特点：特点：扩散扩散是非特异性的是非特异性的营养物质吸收方式营养物质吸收方式：如营养物质通过细胞：如营养物质通过细胞膜中的含水小孔，由高浓度的胞外环境向低浓度的胞内扩散；膜中的含水小孔，由高浓度的胞外环境向低浓度的胞内扩散；在扩散过程中营养物质的结构不发生变化在扩散过程中营养物质的结构不发生变化：即既不与膜上的：即既不与膜上的分子发生反应，本身的分子结构也不发生变化；分子发生反应，本身的分子结构也不发生变化；物质运输的速率较慢：