第四章微生物營養(yǎng)和培養(yǎng)基

第四章微生物的營養(yǎng)和培養(yǎng)基基本概念營養(yǎng)（nutrition）——生物體從外部環(huán)境中攝取對其生命活動必須的能量和物質(zhì)，以滿足正常生長和繁殖需要的一種最基本的生理功能。營養(yǎng)物（nutrient）——具有營養(yǎng)功能的物質(zhì)。營養(yǎng)物提供生命活動的能量、結(jié)構(gòu)物質(zhì)、代謝調(diào)節(jié)物質(zhì)和良好的生理環(huán)境。部分微生物可利用非物質(zhì)形式（傳統(tǒng)意義）的能源光能。本章的主要內(nèi)容第一節(jié)微生物的6類營養(yǎng)要素第二節(jié)微生物的營養(yǎng)類型第三節(jié)營養(yǎng)物質(zhì)進入細胞的方式第四節(jié)培養(yǎng)基第一節(jié)微生物的6類營養(yǎng)要素一、細胞化學組成二、主要營養(yǎng)要素及其功能一、細胞化學組成整個生物界大體相同，主要是C、H、O、N（占干重90－97%），C約占50%；此外為各種無機元素，由這些元素再組成化合物。按營養(yǎng)元素的需要量分（2大類）：

大量元素有碳、氮、氫、氧、磷、硫、鉀、鎂、鈣、鐵（需要量在10-4mol/L以上）

微量元素有鋅、錳、鈉、氯、鉬、硒、鈷、銅、鎢、鎳、硼等（需要量在10-4mol/L以下）10種大量元素來源與生理功能元素來源在代謝中的功能C各種有機物、CO2構(gòu)成細胞物質(zhì)的主要成分OO2、H2O、各種有機物、CO2構(gòu)成細胞物質(zhì)的主要成分HH2、H2O、各種有機物構(gòu)成細胞物質(zhì)的主要成分NNH4+、NO2-、N2、各種有機物構(gòu)成細胞物質(zhì)的主要成分SSO42-，HS-、S、S2O32-、各種有機硫化物構(gòu)成含硫氨基酸、硫胺素、輔酶A、生物素、硫辛酸等PHPO42-磷脂、核苷酸、核酸等KK+細胞內(nèi)主要的無機陽離子，某些酶的輔因子，構(gòu)成物質(zhì)運輸系統(tǒng)MgMg2+許多酶（如激酶）的輔因子，存在于細胞壁和細胞膜中，維持細胞結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定CaCa2+某些酶的輔因子，存在于胞外酶（如淀粉酶、蛋白酶）中，是芽孢內(nèi)的重要元素FeFe2+、Fe3+構(gòu)成細胞色素、鐵氧還蛋白、鐵硫蛋白的成分、某些脫水酶的輔因子微量元素來源與生理功能元素來源在代謝中的功能ZnZn2+參與醇脫氫酶、堿性磷酸酯酶、醛縮酶、RNA聚合酶或DNA聚合酶的活動MnMn2+參與細菌超氧化歧化酶的活動，也是某些酶（PEP脫羧酶、檸檬酸合成酶）的輔助因子NaNa+耐高鹽細菌所需ClCl-耐高鹽細菌所需MoMoO42+參與硝酸鹽還原酶、固氮酶和甲酸脫氫酶的活動SeSeO32-參與甘氨酸還原酶和甲酸脫氫酶的活動CoCo2+參與帶輔酶B12的一些酶（如谷氨酸變位酶和甲基丙二酰-COA變位酶）的活動CuCu2+參與細胞色素氧化酶和加氧酶的活動WWO42-參與甲酸脫氫酶的活動NiNi2+參與脲酶的活動，氫-氧化細菌在自養(yǎng)生長時也需要Ni微生物細胞中六種主要元素的

相對含量（%干重）元素細菌酵母菌霉菌碳5049.847.9氮157.55.2氫86.76.7氧2031.140.2磷31.51.2硫10.30.2合計9796.9101.4存在方式有機物——蛋白質(zhì)、糖、脂類、核酸、維生素、降解產(chǎn)物、代謝中間產(chǎn)物無機鹽——灰分水——

細胞濕重的70%~90%營養(yǎng)物的生理功能①參與細胞結(jié)構(gòu)或細胞物質(zhì)（也包括代謝產(chǎn)物）的組成；②構(gòu)成酶活性基團或組成物質(zhì)的運輸系統(tǒng)；③通過代謝為機體完成各種生理活動提供所需要的能量。相關(guān)說明——微生物是雜食性的

（適應(yīng)性非常廣）一般生物能利用的，微生物能利用；一般生物不能利用的，微生物也能利用；對一般生物有害的，微生物還能利用。二、主要營養(yǎng)要素及其功能1、碳源2、氮源3、能源4、生長因子5、無機鹽6、水1、碳源（Carbonsource）

一切能滿足微生物生長繁殖所需碳元素的營養(yǎng)物。有機碳源：葡萄糖、淀粉、蛋白質(zhì)、核酸等無機碳源：CO2

、Na2CO3

、CaCO3等異養(yǎng)微生物：必須利用有機碳源自養(yǎng)微生物：能利用無機碳源（CO2）雙功能營養(yǎng)物：對一切異養(yǎng)微生物來說，其碳源同時雙兼作能源。功能：生物合成的碳架、能量微生物的碳源譜微生物可利用的碳源（化合物分類）糖類：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(zhì)素等有機酸：乳酸、檸檬酸、延胡索酸、低級脂肪酸、高級脂肪酸、氨基酸等醇類：乙醇等脂類：脂肪、磷脂等烴類：天然氣、石油、石油餾分、石蠟油等CO2碳酸鹽：NaHCO3、CaCO3、白堊等其他：芳香族化合物、氰化物、蛋白質(zhì)、肽、核酸等2、氮源凡能提供微生物生長繁殖所需氮元素的營養(yǎng)源，稱為氮源，一般不作能源。有機氮源：蛋白胨、黃豆粉、玉米漿無機氮源：NH4NO3、（NH4）2SO4氣態(tài)氮源：大氣N2能把非氨基酸類的簡單氮源（例如尿素、銨鹽、硝酸鹽和氮氣）自行合成所需要的一切氨基酸，可稱為“氨基酸自養(yǎng)型生物”；凡需要從外界吸收現(xiàn)成的氨基酸作氮源的微生物，則可稱“氨基酸異養(yǎng)型生物”。

微生物的氮源譜3、能源能為微生物的生命活動提供最初能量來源的營養(yǎng)物或輻射能。獲得的方式：底物水平磷酸化、氧化磷酸化、光合磷酸化異養(yǎng)微生物的碳源同時也是能源（脫氫氧化）；化能自養(yǎng)微生物獲得能源的獨特性——氧化還原態(tài)的無機物——亞硝酸細菌、硝酸細菌、硫化細菌、硫細菌、氫細菌和鐵細菌（后面有所介紹）多功能營養(yǎng)物一種營養(yǎng)物具有一種以上營養(yǎng)要素的功能（功能多樣）單功能：輻射能雙功能：還原態(tài)無機養(yǎng)料，如NH4+既是硝酸鹽細菌的能源，又是氮源；三功能：N

·C·H·O類營養(yǎng)物質(zhì)（含氮有機物）常是異養(yǎng)微生物的能源、碳源兼氮源4、生長因子生長因子——是一類調(diào)節(jié)微生物正常代謝所必需的，但不能用簡單的碳源、氮源自行全合成的有機物（不能自行合成、具調(diào)節(jié)功能）。狹義的一般僅指維生素；廣義的生長因子除了維生素外，還包括堿基、卟啉及其衍生物、甾醇、胺類、C4~C6的分支或直鏈脂肪酸，有時還包括氨基酸營養(yǎng)缺陷突變株所需要的氨基酸在內(nèi)。對于不同的微生物所需的生長因子是不同的（具體問題具體分析）。維生素與有關(guān)化合物在代謝中的作用化合物在代謝中的作用對氨基苯甲酸四氫葉酸前體，一碳單位轉(zhuǎn)移酶的輔酶生物素催化羧化反應(yīng)的酶（即羧化酶）的輔酶輔酶M甲烷形成中的輔酶葉酸構(gòu)成一碳單位轉(zhuǎn)移酶的輔酶氯高鐵血紅素細胞色素的前體硫辛酸丙酮酸脫氫酶復合物的輔基尼克酸NAD、NADP的前體，它們是許多脫氫酶的輔基吡哆醇（B6）磷酸吡哆醛是轉(zhuǎn)氨酶、氨基酸脫氨酶的輔基核黃素（B2）FMN和FAD的前體，黃素蛋白的輔基B12催化分子重排反應(yīng)的酶的輔基（谷氨酸變位酶）硫胺素（B1）硫胺素焦磷酸脫羧酶、轉(zhuǎn)醛醇酶和轉(zhuǎn)酮醇酶的輔酶維生素K甲醌類的前體、起電子載體的作用（如延胡索酸還原酶）若干細菌所需要的維生素維生素微生物的種硫胺素（B1）Bacillusanthracis（炭疽芽孢桿菌）核黃素Clostridiumtetani（破傷風梭菌）煙酸Brucellaabortus（流產(chǎn)布魯氏桿菌）吡哆酸（B6）Lactobacillusspp.（各種乳酸桿菌）生物素Leuconostocmesenteroides（腸膜狀明串珠菌）泛酸Proteusmorganii（摩氏變形桿菌）葉酸Leuconostocdextranicum（葡聚糖明串珠菌）鈷胺酸（B12）Lactobacillusspp.維生素KBacteroidesmelaninogenicus（產(chǎn)黑素擬桿菌）部分維生素的生理功能維生素轉(zhuǎn)移的對象代謝功能硫胺素（B1）乙醛基焦磷酸硫胺素是脫羧酶、轉(zhuǎn)醛酶、轉(zhuǎn)酮酶的輔基，與α-酮酸的氧化脫羧和酮基轉(zhuǎn)移有關(guān)吡哆醇（B6）氨基磷酸吡哆醛是氨基酸消旋酶、轉(zhuǎn)氨酶與脫羧酶的輔基，參與氨基酸的消旋、脫羧和轉(zhuǎn)氨葉酸甲基即輔酶F（四氫葉酸），參與一碳基的轉(zhuǎn)移，與合成嘌呤、嘧啶、核甘酸、絲氨酸和甲硫氨酸有關(guān)維生素B12羧基，甲基鈷酰胺輔酶，參與一碳基的轉(zhuǎn)移，與甲硫氨酸和胸苷酸有關(guān)（1）生長因子自養(yǎng)型微生物（auxoautotrophs）多數(shù)真菌、放線菌和不少細菌，如大腸桿菌（E.coli）等，都是不需要外界提供的生長因子自養(yǎng)型微生物。（2）生長因子異養(yǎng)型微生物（auxoheterotrophs）它們需要多種生長因子，例如一般的乳酸菌都需要多種維生素。根瘤菌生長需要生物素，每mL培養(yǎng)液中只需要0.006mg，就有顯著的促進生長作用。（3）生長因子過量合成型微生物有些微生物在其代謝活動中，會分泌出大量的維生素等生長因子，因而可以作為維生素等的生產(chǎn)菌。例如生產(chǎn)維生素B2的阿舒假囊酵母（Eremotheciumashbya）或棉阿舒囊霉（Ashbyagossypii），產(chǎn)維生素B12的謝氏丙酸桿菌（Propionibacteriumshermanii）及某些鏈霉菌（Streptomycesspp.）等。（4）營養(yǎng)缺陷型微生物（nutritionaldeficiency）某些微生物的正常生長需要適量的一種或幾種氨基酸、維生素、堿基（嘌呤或嘧啶）。凡是不能合成上述各類物質(zhì)中任何一種，而需外源供給才能正常生長的，稱為營養(yǎng)缺陷型微生物，如前面提及的乳酸菌、根瘤菌也同屬于營養(yǎng)缺陷型微生物。反之則稱為野生營養(yǎng)型微生物，即凡是以葡萄糖或其他有機化合物為唯一碳源和能源，以無機氮為唯一氮源，即能滿足碳、氮營養(yǎng)需要的化能有機營養(yǎng)型微生物，稱為野生營養(yǎng)型微生物。生長因子的來源：酵母膏、牛肉膏、玉米漿、肝浸液、麥芽汁或其他新鮮的動植物組織浸出液等物質(zhì)。5、無機鹽主要可為微生物提供碳源、氮源以外的各種重要元素；所需濃度在10-3-10-4mol/L的元素為大量元素——P、S、K、Mg、Na、Fe；所需濃度在10-6-10-8mol/L的元素為微量元素——Cu、Zn、Mn、Mo、Co、Ni、Sn、Se等。無機鹽的營養(yǎng)功能6、水存在狀態(tài)：游離態(tài)（溶劑）和結(jié)合態(tài)（結(jié)構(gòu)組成）生理功能：①細胞組成成分（70~90%）②生化反應(yīng)溶劑（酶催化需要）③化學、生理反應(yīng)介質(zhì)④物質(zhì)運輸媒體⑤調(diào)節(jié)細胞溫度⑥維持細胞的滲透壓幾種生物的游離水含量第二節(jié)微生物的營養(yǎng)類型營養(yǎng)類型——指根據(jù)微生物生長所需要的主要營養(yǎng)要素即能源和碳源的不同，而劃分的微生物類型；劃分方法較多；常以能源、氫供體和基本碳源的需要劃分（四類）。微生物營養(yǎng)類型的分類微生物的營養(yǎng)類型

（能源、氫供體和碳源不同劃分）營養(yǎng)類型能源氫供體基本碳源實例光能無機營養(yǎng)型（光能自養(yǎng)型）光無機物CO2藍細菌、紫硫細菌、綠硫細菌、藻類光能有機營養(yǎng)型（光能異養(yǎng)型）光有機物CO2及簡單有機物紅螺菌科的細菌（即紫色無硫細菌）化能無機營養(yǎng)型（化能自養(yǎng)型）無機物*無機物CO2硝化細菌、硫化細菌、鐵細菌、氫細菌、硫黃細菌等化能有機營養(yǎng)型（化能異養(yǎng)型）有機物有機物有機物絕大多數(shù)細菌和全部真核微生物*NH4+、NO2-、S0、H2S、H2、Fe2+等

針對營養(yǎng)類型的幾個概念寄生型（Parasitism）

——寄生于活的生物體；腐生型（Saprophytism）

——寄生于死亡的生物有機體；自養(yǎng)微生物：不依賴于任何有機營養(yǎng)物即可正常生活的微生物。異養(yǎng)微生物：至少需提供一種大量有機物才能滿足其正常要求的微生物，即其碳源必須是有機物，氫供體是有機物，能源則可以利用氧化有機物或吸收日光能而獲得。營養(yǎng)類型劃分不是絕對的，不同生活條件下，可相互轉(zhuǎn)變（兼性）。第三節(jié)營養(yǎng)物質(zhì)進入細胞的方式營養(yǎng)物質(zhì)的吸收與代謝產(chǎn)物的分泌，涉及到物質(zhì)的運輸（雙向）:營養(yǎng)物吸收至胞內(nèi)被利用；代謝物分泌到胞外以免積累，這就是物質(zhì)運輸過程。在營養(yǎng)物質(zhì)運送方面，細胞壁僅簡單地排阻分子量過大（>600Da）的溶質(zhì)進入，而具有磷脂雙分子層和嵌合蛋白分子的細胞膜則是控制營養(yǎng)物質(zhì)進入和排除的主要屏障。關(guān)于營養(yǎng)物質(zhì)運輸?shù)膸讉€問題首先清楚細胞膜的性質(zhì)（脂質(zhì)、疏水）。一般大分子先水解為小分子，再吸收；脂溶性物質(zhì)——易透過；離子化合物——弱快強慢（極性）；通透性（無阻礙、無選擇性）與吸收（有選擇性）是不同概念；細胞膜運輸方式一般認為，細胞膜以四種方式控制物質(zhì)的運送，即單純擴散、促進擴散、主動運送和基團移位，其中尤以主動運送為最重要（？）。1、單純（被動）擴散——指營養(yǎng)物質(zhì)高濃度部位向低濃度部位運動的過程；2、促進擴散——指營養(yǎng)物質(zhì)在載體蛋白（透過酶）協(xié)助下進行擴散的運輸方式；3、主動運送（輸）——指可將溶質(zhì)分子進行逆濃度梯度運輸?shù)倪\輸方式；4、基團轉(zhuǎn)（移）位（PTS—磷酸烯醇式丙酮酸：糖磷酸轉(zhuǎn)移酶系統(tǒng)）——許多原核生物在進行跨膜運輸時，被運輸?shù)奈镔|(zhì)發(fā)生化學變化。物質(zhì)運輸?shù)?種方式促進擴散模型單純擴散和促進擴散被動擴散濃度梯度促進擴散運輸速度主動運輸模型主動運輸?shù)奶攸c

是微生物吸收營養(yǎng)的主要方式；可逆濃度梯度運輸，耗能；需載體蛋白，有特異性；運輸有機分子、無機離子、氨基酸、乳糖等糖類；特異性載體蛋白需要能量來改變載體蛋白的構(gòu)象；內(nèi)外親和力改變→蛋白構(gòu)象改變→耗能。主動運送類型（能量的來源）

和生理意義2種類型：ATP型質(zhì)子動勢型主動運送的生理意義——提高細胞內(nèi)的物質(zhì)濃度（解決了環(huán)境中營養(yǎng)物濃度低于細胞內(nèi)濃度的矛盾）基團轉(zhuǎn)（移）位——PTSPTS的主要過程：①酶Ⅰ磷酸化（存在于細胞質(zhì)中）；②熱穩(wěn)載體蛋白（HPr，低分子質(zhì)量，存在于細胞質(zhì)中）的激活（磷酸化）；③酶Ⅱ磷酸化（結(jié)構(gòu)多變，3亞基構(gòu)成——EⅡA、EⅡB、EⅡC）少數(shù)微生物存在酶Ⅲ；酶Ⅱ（酶Ⅲ）具有特異性。④糖經(jīng)磷酸化而運入細胞膜內(nèi)。被運輸物質(zhì)結(jié)構(gòu)發(fā)生改變（膜內(nèi)外）。主要依賴磷酸烯醇式丙酮酸（PEP）和磷酸轉(zhuǎn)移酶系統(tǒng)（PTS）PEP+HPrEI丙酮酸+P-HPrP-HPr+糖EII糖-P+HPr1.熱穩(wěn)定性載體蛋白（Heatstablecarrierprotein，HPr）的激活

2.糖磷酸化后運入膜內(nèi)

基團移位的模型（甘露醇和葡萄糖）基團移位的特點屬主動運輸類型（特殊）；運輸前后溶質(zhì)分子發(fā)生化學修飾——定向磷酸化；——分子改變需復雜的運輸酶系參與；運輸葡萄糖、果糖、甘露糖、嘌呤、核苷、脂肪酸等?；鶊F移位的意義所在節(jié)約ATP——針對厭氧或兼性厭氧菌；減少反應(yīng)的步驟——糖運送的磷酸化。4種運送營養(yǎng)物質(zhì)方式的比較比較項目單純擴散促進擴散主動運輸基團轉(zhuǎn)位特異載體蛋白無有有有運送速度慢快快快溶質(zhì)運送方向由濃至稀由濃至稀由稀至濃由稀至濃平衡時內(nèi)外濃度內(nèi)外相等內(nèi)外相等內(nèi)部濃度高得多內(nèi)部濃度高得多運送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送前后溶質(zhì)分子不變不變不變改變載體飽和效應(yīng)無有有有與溶質(zhì)類似物無競爭性有競爭性有競爭性有競爭性運送抑制劑無有有有運送對象舉例H2O、CO2、O2、甘油、乙醇、少數(shù)氨基酸、鹽類、代謝抑制劑SO42-、PO43-、糖（真核生物）氨基酸、乳糖等糖類，Na+、Ca2+等無機離子葡萄糖、果糖、甘露糖、嘌呤、核苷、脂肪酸等4種運送營養(yǎng)物質(zhì)方式第四節(jié)培養(yǎng)基培養(yǎng)基（medium或culturemedium）是一種人工配制的、適合微生物生長繁殖或產(chǎn)生代謝產(chǎn)物用的混合養(yǎng)料。功能：滿足生長繁殖；積累代謝產(chǎn)物。一、選用和設(shè)計培養(yǎng)基的原則

和方法（一）4個原則：目的明確、營養(yǎng)協(xié)調(diào)、理化適宜、經(jīng)濟節(jié)約（二）4種方法生態(tài)模擬、參閱文獻、精心設(shè)計、試驗比較1、目的明確根據(jù)不同微生物的營養(yǎng)需要配制不同的培養(yǎng)基——培養(yǎng)什么微生物、獲得什么產(chǎn)物、有什么用途。2、營養(yǎng)協(xié)調(diào)細胞組成元素的穩(wěn)定性；生長繁殖過程中的消耗量；產(chǎn)物積累時需要消耗的營養(yǎng)元素。微生物細胞中各種有機物和元素的含量（%干重）營養(yǎng)要素需要量的一般規(guī)律在大多數(shù)化能異養(yǎng)菌的培養(yǎng)基中，各營養(yǎng)要素間在量上的比例大體符合以下十倍序列的遞減規(guī)律。要素：H2O＞C+能源＞N源＞P、S＞K、Mg＞生長因子含量：～10-1～10-2～10-3～10-4～10-5～10-6碳氮比（C/N）：微生物培養(yǎng)基中所含的碳源中的碳原子與氮源中氮原子的摩爾數(shù)之比。不是簡單的某碳源的重量與氮源的重量之比。因為，不同種類的碳源和氮源，其中含碳量和含氮量差別很大。以含氮量來看：NH3(82%)>CO(NH2)2(46%)>NH4NO3(35%)>(NH4)2CO3(29.2%)>(NH4)2SO4(21%)

。一般培養(yǎng)基的C/N比為100/0.5～2。3、理化適宜指培養(yǎng)基的pH值、滲透壓、水活度和氧化還原電勢等物理化學條件較為適宜。（1）pH（2）滲透壓和水活度（3）氧化還原電勢（1）pH四大類群微生物最佳生長pH值（一般情況）：細菌：pH7.0~8.0，近中性，偏堿；放線菌：pH7.0~8.5，弱堿性；酵母菌：pH3.8~6.0，酸性；霉菌：pH4.0~6.0，偏酸性。微生物在生長過程中培養(yǎng)基pH值可能發(fā)生的變化在含糖基質(zhì)上生長，會產(chǎn)酸而使pH下降；在分解蛋白質(zhì)和氨基酸時，會產(chǎn)NH3而使pH上升；以(NH4)2SO4

作N源，會過剩SO42-，而使pH下降，分解利用陽離子化合物如：NaNO3，會過剩Na+

而使pH上升。維持培養(yǎng)基pH的方法使用緩沖系統(tǒng)（磷酸鹽）：

——K2HPO4/Na2HPO4，KH2PO4/NaH2PO4采用“備用堿”：CaCO3

、NaHCO3采用弱酸鹽：檸檬酸鹽、乳酸鹽等采用外加酸堿——NaOH、液氨、鹽酸、硫酸等——外源調(diào)節(jié)（實驗室中不容易達到）。（2）滲透壓和水活度滲透壓（Osmoticpressure）：高濃度溶液向低濃度溶液滲透時，其溶質(zhì)分子所產(chǎn)生的壓力。滲透壓對細胞的作用：高滲溶液會導致微生物細胞發(fā)生質(zhì)壁分離；低滲溶液會導致微生物細胞吸水膨脹甚至破裂。水活度（wateractivity，aw）

——反映了水的可利用性在天然環(huán)境中，微生物可實際利用的自由水或游離水含量。定量含義——指在一定的溫度和壓力條件下，溶液中的蒸汽壓力與同樣條件下純水的蒸汽壓力之比（相對濕度）。微生物生長所要求的aw值通常在0.60~0.99之間變動水活度的計算及表示幾種溶液的水活度值溶液aw30%葡萄糖溶液0.9641%葡萄糖+20%甘油0.9551%葡萄糖+40%蔗糖0.964飽和氯化鈉溶液0.78飽和氯化鈣溶液0.30飽和氯化鎂溶液0.30飽和氯化鋰溶液0.11幾大類群微生物生長的最低aw若干食物的aw值降低食品的水份含量，實際是降低其水活度（aw），從而抑制微生物的生長繁殖（抑制微生物腐?。?，達到長期保存和保鮮的目的。（3）氧化還原電勢（redoxpotential）又稱氧化還原電位，是度量某氧化還原系統(tǒng)中的還原劑釋放電子或氧化劑接受電子趨勢的一種指標，其單位是V（伏）或mV（毫伏）。（+0.1V或100mv）好氧微生物：＞+0.1V，一般+0.3~+0.4V；厭氧微生物：+0.1V以下；兼性微生物：+0.1V以上好氧呼吸；+0.1V以下進行發(fā)酵。

4、經(jīng)濟節(jié)約經(jīng)濟節(jié)約原則：以粗代精、以野代家、以廢代好、以簡代繁、以氮代朊、以纖代糖、以烴代糧、以國代進原料來源要廣泛；原料要易處理，處理成本要低；原料處理后，廢物、廢液、廢氣要少?！杀竞怂?。（二）4種方法1、生態(tài)模擬2、參閱文獻3、精心設(shè)計4、試驗比較1、生態(tài)模擬在自然條件下，凡有某微生物大量生長繁殖的環(huán)境，則可認為該處一定具備該微生物生長繁殖所必需的營養(yǎng)和其他條件。因此，就可以模擬該天然基質(zhì)或直接取用該天然基質(zhì)（經(jīng)過滅菌）來培養(yǎng)相應(yīng)的微生物。在實踐中，的確可以利用生態(tài)模擬的辦法來配制各類“初級的”天然培養(yǎng)基。例如，可用肉湯、魚汁來培養(yǎng)多種細菌；用水果汁來培養(yǎng)各種酵母菌；用潤濕的麩皮、米糠來培養(yǎng)多種霉菌；用米飯或面包來培養(yǎng)根霉；用肥土來培養(yǎng)放線菌；以及用玉米芯來培養(yǎng)脈孢菌（Neurosporaspp.），等等。2、參閱文獻一個科學工作者決不能事事都依靠直接經(jīng)驗。多查閱、分析和利用一切文獻資料上的對自己直接或間接有關(guān)的信息，對設(shè)計有自己特色的培養(yǎng)基配方有著重要的參考價值。3、精心設(shè)計在設(shè)計、試驗新配方時，常常要進行各項因素的比較或反復試驗，因此，工作量是很大的。為了提高工作效率，應(yīng)努力借助優(yōu)選法或正交試驗設(shè)計法等行之有效的數(shù)學工具。4、試驗比較要設(shè)計一種優(yōu)化的培養(yǎng)基，在上述三個方法的基礎(chǔ)上，最終還得通過實際試驗和比較來加以確定。試驗的規(guī)模一般都遵循由定性到定量、由小而大地逐步擴大的原則。例如，可先在培養(yǎng)皿上作生長譜試驗（auxanographicmethod），然后進行搖瓶培養(yǎng)試驗，再進行臺式發(fā)酵罐試驗，最后才擴大到試驗型發(fā)酵罐和生產(chǎn)型發(fā)酵罐的規(guī)模。二、培養(yǎng)基的種類（一）按對培養(yǎng)基成分的了解作分類（二）按培養(yǎng)基外觀的物理狀態(tài)作分類（三）按培養(yǎng)基對微生物的功能作分類（一）按對培養(yǎng)基成分的了解作

分類1、天然培養(yǎng)基2、組合培養(yǎng)基3、半組合培養(yǎng)基1、天然培養(yǎng)基

(complexmedium；undefinedmedium)指一些利用動、植物或微生物體或其提取物制成的培養(yǎng)基，人們無法確切知道其中的成分及含量（PDA培養(yǎng)基）。常用成分：牛肉膏、蛋白胨、酵母浸出物等。

優(yōu)點：取材方便、營養(yǎng)豐富、種類多樣、配制方便。2、組合培養(yǎng)基

（Definedmedium）又稱合成培養(yǎng)基或綜合培養(yǎng)基（Syntheticmedium），是一類用多種高純化學試劑配制成的、各成分（包括微量元素）的量都確切知道的培養(yǎng)基（察氏培養(yǎng)基）。較昂貴，一般用于研究工作（代謝、遺傳分析）。優(yōu)點：組份精確、重復性好。3、半合成培養(yǎng)基

（Semi-definedmedium）指一類主要以化學試劑配制，同時還加有某種或某些天然成分的培養(yǎng)基。既含有天然成分又含有純化學試劑。嚴格地講，凡含有未經(jīng)特殊處理的瓊脂的任何組合培養(yǎng)基，實質(zhì)上都只能看作是一種半組合培養(yǎng)基。（二）按培養(yǎng)基外觀的物理狀態(tài)作分類1、液體培養(yǎng)基2、固體培養(yǎng)基3、半固體培養(yǎng)基4、脫水培養(yǎng)基1、液體培養(yǎng)基一類呈液體狀態(tài)的培養(yǎng)基。用途：大規(guī)模培養(yǎng)微生物，研究生理代謝等——用途廣泛。2、固體培養(yǎng)基（solidmedium）一類外觀呈固體狀態(tài)的培養(yǎng)基，根據(jù)固態(tài)的性質(zhì)分為：（1）固化培養(yǎng)基——瓊脂、明膠（2）非可逆性固化培養(yǎng)基——血清、硅膠（3）天然固態(tài)培養(yǎng)基——天然基質(zhì)（4）濾膜——醋酸纖維——微孔用途：菌種分離、鑒定、計數(shù)、保藏、生物檢定等等。瓊脂與明膠若干特性的比較化學成分營養(yǎng)價值分解性融化溫度凝固溫度常用濃度透明度粘著力耐加壓滅菌瓊脂聚半乳糖硫酸酯無罕見~96℃~40℃1.5~2.0%高強強明膠蛋白質(zhì)（多肽）作氮源極易~25℃~20℃5~12%高強弱3、半固體培養(yǎng)基指在液體培養(yǎng)基中加入少量的凝固劑而配制成的半固體狀態(tài)培養(yǎng)基。0.5~1.0%瓊脂。用途：觀察細菌的運動、菌種保藏、厭氧菌的分離培養(yǎng)和計數(shù)、測定噬菌體效價（雙層平板法）等4、脫水培養(yǎng)基

（dehydratedculturemedia）又稱脫水商品培養(yǎng)基、預(yù)制干燥培養(yǎng)基。指含有除水以外的一切成分的商品培養(yǎng)基，使用時只要加入適量水分并加以滅菌即可。優(yōu)點：成分精確，重現(xiàn)性好，使用方便。生物檢測經(jīng)常在使用。（三）按培養(yǎng)基對微生物的功能作分類1、選擇性培養(yǎng)基2、鑒別性培養(yǎng)基1、選擇性培養(yǎng)基根據(jù)某種微生物的特殊營養(yǎng)要求或其對某化學、物理因素的抗性而設(shè)計的培養(yǎng)基，具有使混合菌樣中的劣勢菌變成優(yōu)勢菌，從而提高該菌的篩選效率。設(shè)計原理：①投其所好——加富性選擇培養(yǎng)基②取其所抗——抑制性選擇培養(yǎng)基幾個常見選擇性培養(yǎng)基（1）酵母富集培養(yǎng)基葡萄糖5％，尿素0.1％，（NH4）2SO40.1％，KH2PO40.25％，Na2HPO40.05％，MgSO4·7H2O0.1％，F(xiàn)eSO4·7H2O0.01％，酵母膏0.05％，孟加拉紅1／3萬，pH=4.5。（2）Ashby無氮培養(yǎng)基（富集自生固氮菌用）甘露醇1％，KH2PO40.02％，MgSO4·7H2O0.02％，NaCl0.02％，CaSO4·2H2O0.01％，CaCO30.5％。（3）Martin培養(yǎng)基（富集土壤真菌用）葡萄糖1％，蛋白胨0.5％，KH2PO40.1％，MgSO4·7H2O0.05％，瓊脂2％，孟加拉紅1／3萬，鏈霉素30μg／ml，金霉素2μg／ml。（4）含糖酵母膏