微生物的營(yíng)養(yǎng)成分

第二章微生物的營(yíng)養(yǎng)成分及培養(yǎng)基的制備技術(shù)第一節(jié)微生物的營(yíng)養(yǎng)成分細(xì)胞化學(xué)元素組成主要元素：碳、氫、氧、氮、磷、硫、鉀、鎂、鈣、鐵等；微量元素：鋅、錳、鈉、氯、鉬、硒、鈷、銅、鎢、鎳、硼等。一、微生物細(xì)胞的化學(xué)組成

1.化學(xué)元素（chemicalelement）構(gòu)成微生物細(xì)胞的物質(zhì)基礎(chǔ)是各種化學(xué)元素！占細(xì)菌細(xì)胞干重的97%組成微生物細(xì)胞的各類化學(xué)元素的比例常因微生物種類的不同而不同例如.細(xì)菌、酵母菌和真菌的碳、氫、氧、氮、磷、硫六種元素的含量就有差別。硫細(xì)菌(sulfurbacteria)、鐵細(xì)菌(ironbacteria)和海洋細(xì)菌(marinebacteria)相對(duì)于其他細(xì)菌則含有較多的硫、鐵和鈉、氯等元素,硅藻(Diatom)需要硅酸來(lái)構(gòu)建富含(SiO2)n的細(xì)胞壁。微生物細(xì)胞水：70%-90%干物質(zhì)有機(jī)物蛋白質(zhì)、糖、脂、核酸、維生素等及其降解產(chǎn)物

無(wú)機(jī)物（鹽）2.化學(xué)成分及其分析微生物、動(dòng)物、植物之間存在“營(yíng)養(yǎng)上的統(tǒng)一性”二、微生物的6類營(yíng)養(yǎng)要素在元素水平上都需20種左右，且以碳、氫、氧、氮、硫、磷6種元素為主；在營(yíng)養(yǎng)要素水平上則都在六大類的范圍內(nèi)，即碳源、氮源、能源、生長(zhǎng)因子、無(wú)機(jī)鹽和水。（一）碳源（carbonsource）

1.定義凡可被微生物用來(lái)構(gòu)成細(xì)胞物質(zhì)或代謝產(chǎn)物中碳架來(lái)源的營(yíng)養(yǎng)物通稱為碳源。微生物細(xì)胞含碳量約占干重的50％，除水分外，碳源是需要量最大的營(yíng)養(yǎng)物，又稱之為大量營(yíng)養(yǎng)物（macronutrients）。如把微生物作為一個(gè)整體來(lái)看，其可利用的碳源范圍即碳源譜。碳源譜（spectrumofcarbonsources）：從元素水平、化合物水平直至培養(yǎng)基原料水平來(lái)考察碳源，可見其數(shù)目是逐級(jí)擴(kuò)大的甚至可多到無(wú)法計(jì)算。凡以無(wú)機(jī)碳源作主要碳源的微生物，則是種類較少的自養(yǎng)微生物。凡必須利用有機(jī)碳源的微生物，就是為數(shù)眾多的異養(yǎng)微生物。碳源譜有機(jī)碳無(wú)機(jī)碳對(duì)一切異養(yǎng)微生物來(lái)說(shuō)，其碳源同時(shí)又兼作能源，這種碳源稱為雙功能營(yíng)養(yǎng)物（difunctionalnutrient）。微生物的碳源物質(zhì)很多，有糖類及其衍生物、有機(jī)酸類、醇類、脂類、烴類、蛋白質(zhì)及其降解產(chǎn)物等。2.種類例如.假單胞桿菌屬的一些菌能利用90多種不同的碳源物質(zhì)。

甲烷氧化菌只能利用甲烷和甲醇作碳源。不同種類的微生物對(duì)碳源的利用能力也不一樣！單糖＞雙糖和多糖己糖＞戊糖葡萄糖、果糖＞甘露糖、半乳糖淀粉＞纖維素或幾丁質(zhì)等純多糖純多糖＞瓊脂等雜多糖葡萄糖可作為大多數(shù)微生物的碳源?。?）糖（2）酚、氰化物等有毒物質(zhì)對(duì)人類有毒的物質(zhì)例如.酚、氰化物等某些微生物例如.諾卡氏菌和一些霉菌等美味佳肴微生物清除“三廢”（3）CO2最廉價(jià)的、用之不盡的碳源，是自養(yǎng)微生物唯一或主要的碳源。例如.生長(zhǎng)在動(dòng)物血液、組織和腸道中的致病細(xì)菌（沙門氏菌、李斯特菌等）某些異養(yǎng)菌需要少量的CO2（4）纖維素纖維素是由葡萄糖以β－1,4糖苷鍵組成的，在自然界中資源豐富，但大多數(shù)動(dòng)物和人不能直接利用，而某些微生物可用其作為碳源來(lái)生產(chǎn)發(fā)酵產(chǎn)品。（5）烴類烴類化合物也能被微生物用作碳源，且微生物氧化烴類的許多中間產(chǎn)物和最終產(chǎn)物均是重要的工業(yè)原料。

清除石油污染在發(fā)酵工業(yè)中最常用的碳源是葡萄糖、淀粉、廢糖蜜、麩皮和米糠等。3.功能（1）構(gòu)成細(xì)胞物質(zhì)（2）構(gòu)成各種代謝產(chǎn)物和細(xì)胞貯藏物質(zhì)（3）為微生物進(jìn)行生命活動(dòng)提供能量（二）氮源（nitrogensource）

1.定義能被微生物用來(lái)構(gòu)成微生物細(xì)胞組成成分或代謝產(chǎn)物中氮素來(lái)源的營(yíng)養(yǎng)物通稱為氮源。氮是構(gòu)成重要生命物質(zhì)蛋白質(zhì)和核酸等的主要元素，氮占細(xì)菌干重的12％～15％，也是微生物的主要營(yíng)養(yǎng)物。如把微生物作為一個(gè)整體來(lái)看，其可利用的氮源范圍即氮源譜。氮源譜（nitrogenofnitrogensources）：異養(yǎng)微生物對(duì)氮源的利用順序是：“N.C.H.O”或“N.C.H.O.X”＞“N.H”

＞“N.O”＞“N”2.種類微生物能利用的氮源無(wú)機(jī)氮分子氮有機(jī)氮3.功能

氮源物質(zhì)一般不提供能量，但也有例外：硝化細(xì)菌，它能利用NH3氧化獲得能量，NH3既是氮源又是能源。構(gòu)成細(xì)胞物質(zhì)構(gòu)成代謝產(chǎn)物少數(shù)細(xì)菌可以銨鹽、硝酸鹽等氮源為能源一部分微生物是不需要利用氨基酸作為氮源的，它們能把尿素、銨鹽、硝酸鹽甚至氮?dú)獾群?jiǎn)單氮源自行合成所需要的一切氨基酸，稱為氨基酸自養(yǎng)型微生物（aminoacidautotrophs）。反之，凡需要從外界吸收現(xiàn)成的氨基酸作為氮源的微生物就是氨基酸異養(yǎng)型微生物（aminoacidheterotrophs）

。

為了充實(shí)人和動(dòng)物的氨基酸營(yíng)養(yǎng)，除了繼續(xù)向綠色植物索取外，還更應(yīng)該更多的利用氨基酸自養(yǎng)型微生物，以擴(kuò)大食物資源和豐富人類的營(yíng)養(yǎng)，對(duì)人類生存和發(fā)展，具有重要意義。（三）能源（energysource）

1.定義能為微生物生命活動(dòng)提供最初能量來(lái)源的營(yíng)養(yǎng)物或輻射能，稱為能源。化能自養(yǎng)微生物的能源為一些還原態(tài)的無(wú)機(jī)物質(zhì)，Eg.NH4+、NO2-、S、H2S、H2和Fe2+等。能氧化利用這些物質(zhì)的微生物都是細(xì)菌，Eg.硝酸細(xì)菌、亞硝酸細(xì)菌、硫化細(xì)菌、硫細(xì)菌、氫細(xì)菌和鐵細(xì)菌等。單功能營(yíng)養(yǎng)物例如.光輻射能（能源）雙功能營(yíng)養(yǎng)物例如.碳源同時(shí)又兼能量（異養(yǎng)微生物）還原態(tài)的無(wú)機(jī)物NH4+

（氮源、能源）三功能營(yíng)養(yǎng)物例如.氨基酸類（碳源、氮源、能源）

某一種具體營(yíng)養(yǎng)物除了具有能源之外，同時(shí)也兼有其他營(yíng)養(yǎng)要素的功能，根據(jù)這一特點(diǎn)可分為：還沒(méi)有完呢，稍等片刻！微生物細(xì)胞中幾種主要元素的含量（干重%）元素細(xì)菌酵母菌真菌碳～50～50～48氮～15～12～5氫～8～7～7氧～20～31～40磷

～3────硫～1────

back1back3微生物能利用的碳源類型大大超過(guò)了動(dòng)物界或植物界所能利用的碳化合物。寶貴的氮源———“C.H.O.N”和“C.H.O.N.X”型，盡量避免將之作為廉價(jià)的碳源使用。異養(yǎng)微生物在元素水平上的最適碳源

———“C.H.O”型微生物能利用的氮源類型也明顯比動(dòng)物或植物的廣。a.有機(jī)氮主要由蛋白質(zhì)及蛋白質(zhì)的各種降解產(chǎn)物

———蛋白胨、氨基酸、小肽和尿素等。實(shí)驗(yàn)室常用的有機(jī)氮源有：牛肉膏、蛋白胨、酵母膏、魚粉、蠶蛹粉、黃豆粉和花生粉等。b.無(wú)機(jī)氮主要包括硝酸鹽、銨鹽、銨等。

銨鹽是絕大部分微生物的有效氮源，吸收后能被直接被利用；

硝酸鹽也能被大部分微生物利用，但吸收后需被還原成NH4+才能進(jìn)入合成代謝。

銨鹽Eg.(NH4)2SO4作氮源，隨著NH4＋的消耗培養(yǎng)基的pH值下降。銨鹽被稱作生理酸性鹽硝酸鹽Eg.KNO3作氮源，隨著NO3－的消耗培養(yǎng)基的pH會(huì)上升。硝酸鹽被稱作生理堿性鹽銨鹽

和氨基酸被微生物吸收后能直接被利用NO3－和蛋白質(zhì)吸收后還需還原降解才可利用速效氮源遲效氮源c.分子氮分子氮即為大氣中的N2。能利用N2作氮源來(lái)合成細(xì)胞結(jié)構(gòu)的微生物我們稱固氮微生物。