第五章微生物的營養(yǎng)

1、第五章 微生物的營養(yǎng),你認識到了嗎,了解、認識了各種微生物的形態(tài)和繁殖特點，就為進一步認識、研究并利用微生物打下了基礎。 要研究、利用微生物的有益特性以及防止、控制微生物的有害影響，就必須首先能夠培養(yǎng)它，才能進一步研究其生理生化、生長代謝以及遺傳變異等特征，使之盡量在人類的掌控之內。 因此，學習微生物的營養(yǎng)和培養(yǎng)基知識，是實現(xiàn)認識、利用和研究微生物的必要基礎。,？。,教學提示:,掌握微生物營養(yǎng)要素及碳源譜、氮源譜中主要的培養(yǎng)基原料； 了解微生物的營養(yǎng)類型、營養(yǎng)物質輸送方式； 著重掌握培養(yǎng)基的有關知識，包括配制方法和注意事項； 要求能領悟培養(yǎng)基的設計與微生物純培養(yǎng)技術之間的重要關系。,營養(yǎng)是生命

2、活動的起點，是必需的物質基礎。微生物的營養(yǎng)過程為其生命活動提供了物質、能量、代謝調節(jié)物和必要的生理環(huán)境的保障。,營養(yǎng)(nutrition)： 生物體從外部環(huán)境中攝取生命活動必需的物質和能量，以滿足正常生長、繁殖和各種生理活動之所需。 廣義地說，營養(yǎng)是微生物獲得和利用營養(yǎng)物的過程，是微生物維持和延續(xù)其生命形式的一種基本生理過程。 營養(yǎng)物(nitrient)： 具有營養(yǎng)功能的物質和能量（指光能對微生物來說）,第一節(jié)微生物的營養(yǎng)要求,細胞化學元素組成 大量元素：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 植物、動物、微生物之間存在著“營養(yǎng)上的統(tǒng)一

3、性”,一、微生物細胞的化學組成,微生物細胞,水70%-90%,干物質,無機物,有機物：蛋白質、脂、糖、核酸等,二、微生物的營養(yǎng)要素:,營養(yǎng)六要素：碳源、氮源、能源、生長因子、無機鹽和水,按照營養(yǎng)物質在菌體中的生理作用的不同，可以將它們分成六大類。,無論從元素水平還是營養(yǎng)要素水平，微生物的營養(yǎng)要求與攝食型的動物（含人類）和光合自養(yǎng)型的植物都十分接近。 生物之間存在“營養(yǎng)上的統(tǒng)一性”,1 、碳源,在微生物生長繁殖過程中，能為其提供碳素營養(yǎng)來源的物質稱碳源。即，是用來構建菌體物質中或代謝產(chǎn)物中的碳素骨架的營養(yǎng)物質。,碳源譜,有機碳 C.H.O,無機碳 C.O,C.O.X,異養(yǎng)微生物,自養(yǎng)微生物,微生

4、物利用的碳源物質主要有糖類、有機酸、醇類、脂類、烴類、和蛋白質、氨基酸、核酸以及CO2、 碳酸鹽等等。 從微生物的整體來看，可利用的碳源物質的范圍稱碳源譜。,可以無機碳源提供主要碳素營養(yǎng)的自養(yǎng)微生物（較少）,自然界中，利用有機碳源的微生物種類占絕大多數(shù)。其中必須以有機碳源提供碳素營養(yǎng)的異養(yǎng)微生物（絕大多數(shù)）；,從整體上看，微生物是自然界中碳源譜最廣的生命形式。 從某種角度來說，世界上存在的所有有機物，幾乎沒有微生物不能利用的！ 微生物的生物多樣性,對大多數(shù)異養(yǎng)菌來說，其最適碳源是“C.H.O”型碳源，其中： 糖類最廣泛、最經(jīng)濟; 酸醇脂類次要 糖類中： 單糖雙糖、多糖 己糖戊糖 葡萄糖、果糖半

5、乳糖、甘露糖等 淀粉纖維素、幾丁質等 一般不把含蛋白質、氨基酸的牛肉膏、蛋白胨等原料降格做碳源使用。,目前在微生物發(fā)酵工業(yè)中所利用的碳源物質主要有單糖、蔗糖、淀粉、糖蜜、麩皮、米糠.,注意：,“碳源譜廣泛”是針對整個微生物界來說的，對某一具體微生物來說，差異很大。 對一切異養(yǎng)菌來說，其碳源可同時兼作能源，因此碳源是它們的雙功能營養(yǎng)物。 對天然來源的碳源營養(yǎng)物（如糖蜜、淀粉質原料）來說，除主要提供碳源營養(yǎng)外，其中還含有氨基酸、無機鹽等多種營養(yǎng)成分。,在微生物生長繁殖過程中，能為其提供氮素營養(yǎng)來源的物質稱氮源。即，是用來滿足菌體物質中或代謝產(chǎn)物中的氮素需要的營養(yǎng)物質。,2 、 氮源,氮源譜,有機氮

6、 N.C.H.O,無機氮 N.H,N.O,NH3 銨鹽（NH4+） 硝酸鹽 N2,蛋白質 核酸 氨基酸 尿素,一般而言，能利用有機氮的也以利用無機氮但是，能利用無機氮的不一定能利用有機氮。,對大多數(shù)異養(yǎng)菌來說，其最適氮源是“N.C.H.O”型或“N.C.H.O.X”型氮源(有機氮源)， “N.H”型氮源(無機氮源，如NH4+)次之。 在論及微生物培養(yǎng)基成分時，最常用的有機氮源是 牛肉膏、蛋白胨、酵母膏及餅粕粉（黃豆餅、花生麩）蠶蛹粉、魚粉等,氨基酸自養(yǎng)型生物：不需要氨基酸做氮源，能利用尿素、銨鹽、硝酸鹽甚至氮氣等自行合成所需氨基酸的生物,氨基酸異養(yǎng)型生物：需要從外界吸收現(xiàn)成的氨基酸做 氮源才能

7、滿足需要的,按對氨基酸的需要的不同，可將微生物生物分為：,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，稱能源。,能源譜,化學物質,輻射能,化能異養(yǎng)微生物的能源,有機物,無機物,化能自養(yǎng)微生物的能源,光能自養(yǎng)和光能異養(yǎng)微生物的能源,單功能營養(yǎng)物：如光能 多功能營養(yǎng)物：如銨鹽、氨基酸等,4、生長因子,微生物生長所必需的、但其自身不能合成或合成量不足以滿足機體生長需要的、需要量很小的有機化合物.,微 生 物 生長因子 需要量（ /ml） III型肺炎鏈球菌（Streptococcus pneumoniae） 膽堿 6 ug 金黃色葡萄球菌（Staphylococcus aureu

8、s） 硫胺素 0.5ng 白喉棒桿菌（Cornebacterium diphtherriae） B-丙氨酸 1.5ug 破傷風梭狀芽孢桿菌（Clostridium tetani） 尿嘧啶 0-4ug 腸膜狀串珠菌（Leuconostoc mesenteroides） 吡哆醛 0.025ug,廣義的生長因子維生素、生物堿、卟啉、甾醇、短鏈的分支或直鏈脂肪酸、氨基酸等 狹義的生長因子僅指維生素 生長因子自養(yǎng)型微生物：多數(shù)真菌、放線菌和不少細菌 生長因子異養(yǎng)型微生物：乳酸菌、營養(yǎng)缺陷型突變株及致病菌等 生長因子過量合成的微生物：可用其生產(chǎn)有關的生長因子（如維生素），如阿舒假囊酵母生產(chǎn)B2，費氏丙酸桿

9、菌發(fā)酵生產(chǎn) VB12 等。,配制培養(yǎng)基時，常使用生長因子豐富的天然物質制備物作為補充生長因子的培養(yǎng)基成分。 如：酵母膏、玉米漿、麥芽汁、肝浸液等。,5、礦質元素,參與微生物中氨基酸和酶的組成；,調節(jié)微生物的原生質膠體狀態(tài)，維持細胞的滲透與平衡,酶的激活劑,除C、H、O外的元素，有時又稱無機鹽，其基本作用：,配制培養(yǎng)基時，大量元素一般首選K2HPO4、MgSO4等，可同時提 供4種大量元素。 常用天然水、自來水來配制培養(yǎng)基以提供各種微量元素.,微量元素指那些在微生物生長過程中起重要作用，而機體對這些元素的需要量極其微小的元素，需要量通常在10-6-10-8mol/L，如：鋅、錳、鈉、氯、鉬、硒、

10、鈷、銅、鎢、鎳、硼等。,根據(jù)微生物對礦質元素需要量的大小，可分為：,大量元素：Na、K、Mg、Ca、S、P等。,6、水,生理功能主要有：,起到溶劑與運輸介質的作用；,參與細胞內一系列化學反應；,維持蛋白質、核酸等生物大分子穩(wěn)定的天然構象；,通過水合作用與脫水作用控制由多亞基組成的結構.,高比熱、高汽化熱等，以保證微生物的生命活動；,微生物細胞含水量很高，細菌、酵母和霉菌菌體分別是80%、75%和85%，而霉菌孢子含水39%，細菌芽孢含水很低，約為30%左右。,第二節(jié)微生物的營養(yǎng)類型,異養(yǎng)型生物,自養(yǎng)型生物,生長所需要的營養(yǎng)物質,生長過程中能量的來源,光能營養(yǎng)型,化能營養(yǎng)型,根據(jù)微生物生長所需要

11、的主要營養(yǎng)要素即碳源和能源的不同，可以將微生物劃分為不同的營養(yǎng)類型：,根據(jù)碳源、能源及電子供體性質的不同，可將微生物分為：,光能無機自養(yǎng)型(photolithoautotrophy),光能有機異養(yǎng)型(photoorganoheterotrophy),化能無機自養(yǎng)型(chemolithoautotrophy),化能有機異養(yǎng)型(chemoorganoheterotrophy),1光能無機自養(yǎng)型（光能自養(yǎng)型）,能以CO2為唯一或主要碳源；,進行光合作用獲取生長所需要的能量；,以無機物如H2O、H2、H2S、S等作為供氫體或電子供體，使CO2還原為構成細胞物質的有機物；,例如，藻類及藍細菌等和植物一樣

12、，以水為電子供體（供氫體），進行產(chǎn)氧型的光合作用，合成細胞物質。而紅硫細菌，以H2S為電子供體，產(chǎn)生細胞物質，并伴隨硫元素的產(chǎn)生。,CO2+ 2H2S+H2O,光能,光合色素, CH2O + 2S+ H2O,2、光能有機營養(yǎng)型（光能自養(yǎng)型）,紫色非硫細菌,4CH3OH+ 2CO2,光能（ATP）,光合色素,6CH2O + H2O,光能無機自養(yǎng)型與光能有機異養(yǎng)型微生物可利用光能進行 進行生長，在地球早期生態(tài)環(huán)境演變中起著非常重要的作用,碳源和供氫體,不能以CO2為主要或唯一的碳源；,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(shù)需要外源的生長因子；,例如，紅螺菌屬中的一些細

13、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 + CO2,H3C,H3C,2,光 能,光合色素,2 CH3C0CH3 + CH2O + H2O,3化能無機自養(yǎng)型（化能自養(yǎng)型）,生長所需要的能量來自無機物氧化過程中放出的化學能；,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(yǎng)型只存在于微生物中，可在完全無機及無光的環(huán)境中生長。它們廣泛分布于土壤及水環(huán)境中,參與地球物質循環(huán)；,氫氧化細菌：H2+O2 H2O+ATP,鐵細菌,鐵氧化細菌：Fe2+ + O2 Fe3+ +ATP

14、,亞硝化細菌：NH2 + O2 NO2- +ATP,硝化細菌： NO2 + O2 NO3- +ATP,硫化細菌：H2S（S）+ O2 SO4- +ATP,4化能有機異養(yǎng)型（化能異養(yǎng)型）,生長所需要的能量均來自有機物氧化過程中放出的化學能；,生長所需要的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(shù)細菌、真菌、原生動物都是化能有機異養(yǎng)型微生物；,所有致病微生物均為化能有機異養(yǎng)型微生物；,不同營養(yǎng)類型之間的界限并非是絕對的,異養(yǎng)型微生物并非絕對不能利用CO2；,自養(yǎng)型微生物也并非不能利用有機物進行生長；,有些微生物在不同生長條件下生長時,其營養(yǎng)類

15、型也會發(fā)生改變:,例如紫色非硫細菌(purple nonsulphur bacteria)： 沒有有機物時，同化CO2， 為自養(yǎng)型微生物； 有機物存在時，利用有機物進行生長，為異養(yǎng)型微生物； 光照和厭氧條件下，利用光能生長，為光能營養(yǎng)型微生物； 黑暗與有氧條件下，依靠有機物氧化產(chǎn)生的化學能生長，為 化能營養(yǎng)型微生物,微生物營養(yǎng)類型的可變性無疑有利于提高其對環(huán)境變化的適應能力,第三節(jié)營養(yǎng)物質進入細胞的方式,營養(yǎng)物質能否進入細胞取決于三個方面的因素：,營養(yǎng)物質本身的性質（相對分子量、質量、溶解性、電負性等;,微生物所處的環(huán)境（溫度、pH等）；,微生物細胞的透過屏障（原生質膜、細胞壁、莢膜等）。,除

16、原生動物外，各種微生物都是通過細胞膜的滲透和選擇性吸收作用而從外界吸收營養(yǎng)物質的。,根據(jù)物質運輸過程的特點，可將微生物營養(yǎng)物質的 運輸方式分為：,單純擴散,促進擴散,主動運輸,基團轉移,1單純擴散（自由擴散、簡單擴散）,原生質膜是一種半透性膜，營養(yǎng)物質通過原生質膜上的小孔，通過物理擴散方式由高濃度的胞外環(huán)境向低濃度的胞內進行擴散。,特點,不消耗能量；不需要載體；,不能逆濃度運輸；運輸速率與膜內外 物質的濃度差成正比；,物質在擴散過程中沒有發(fā)生任何變化；,特征：,順濃度梯度運輸,1.,不需要載體,2.,不需要消耗能量,3.,單純擴散,如：水、氧氣、二氧化碳、甘油、乙醇等。,物質通過簡單的擴散作用

17、進出細胞.,胞外,胞內,蛋白質,蛋白質,o2,o2,o2,o2,o2,o2,o2,o2,o2,o2,o2,o2,o2,2促進擴散,特點,不消耗能量,需要載體參與,不能進行逆濃度運輸,運輸速率與膜內外物質的濃度差成正比,參與運輸?shù)奈镔|的分子結構不發(fā)生本身變化，但運輸速度加快,細胞外溶質借助于細胞膜上的載體蛋白（酶）的協(xié)助，向胞內運送的方式,。,通過促進擴散進入細胞的營養(yǎng)物質主要有氨基酸、單糖、維生素及無機鹽等。一般微生物通過專一的載體蛋白運輸相應的物質，但也有微生物對同一物質的運輸由一種以上的載體蛋白來完成。,特征：,順濃度梯度運輸,1.,需要載體參與,2.,不需要消耗能量,3.,促進擴散,葡,

18、葡,葡,進出細胞的物質借助載體蛋白的擴散 。,葡,胞外,胞內,葡,葡,葡,葡,葡,葡,葡,葡,葡,葡,蛋白質,蛋白質,3主動運輸,它的一個重要特點是物質運輸過程中需要消耗能量和載體，而且可以進行逆濃度運輸。用于各種離子和一些糖類的運輸。,主動運輸是廣泛存在于微生物中的一種主要的物質運輸方式。,主動運輸,特征：,逆濃度梯度運輸,1.,需要載體,2.,需要消耗能量,3.,物質逆濃度梯度進出細胞的運輸,如：Na+ 、K+、Ca2+ 等離子通過細胞膜；葡萄糖、氨基酸通過小腸上皮細胞。,K+,K+,K+,K+,ADP+Pi,胞外,胞內,能量,K+,K+,K+,K+,K+,K+,K+,K+,蛋白質,蛋白質

19、,與促進擴散相比, 主動運輸有何重要意義?,最關鍵的是，微生物通過主動運輸可以從各種環(huán)境中吸收到營養(yǎng)物質，從而對提高其環(huán)境的適應性具有重要作用。,4基團移位,基團移位是另一種類型的主動運輸，它與主動運輸?shù)牟煌幵谟谒幸粋€復雜的運輸系統(tǒng)(酶系統(tǒng))來完成物質的運輸。 其特點是：需要能量，需要載體，可以逆濃度運輸，而且物質結構在運輸過程中會發(fā)生化學變化。,基團移位主要存在于厭氧型和兼性厭氧型細胞中，主要用于各種糖類的運輸，脂肪酸、核苷酸、堿基等也可以通過這種方式運輸。,G+PEP 1-P-G+丙酮酸,HPr,E1、E2,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

20、有 運送速度 慢 快 快 快 溶質運送方向 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 運送分子 無特異性 特異性 特異性特異性 能量消耗 不需要 需要 需要需要 運送前后溶質分子不變 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 運送抑制劑 無 有 有 有 運送對象舉例 水、O2 糖、SO42-氨基酸、乳糖 葡萄糖嘌呤,四種運送營養(yǎng)方式的比較,知識總結：,小分子 及離子,被動運輸,主動運輸,單純擴散,促進擴散,順濃度梯度,分子物質,基團 移位,物質跨膜運輸方式,能量,第四節(jié)培養(yǎng)基,培養(yǎng)基: 應科研或生產(chǎn)的

21、需要，由人工配制的、適合于不同微生物生長繁殖或積累代謝產(chǎn)物用的營養(yǎng)基質（混合養(yǎng)料）。,培養(yǎng)基幾乎是一切對微生物進行研究和利用工作的基礎,任何培養(yǎng)基都應該具備微生物所需要六大營養(yǎng)要素（碳源、氮源、無機鹽、能源、生長因子、水）且比例適當.,任何培養(yǎng)基一旦配成，必須立即進行滅菌處理:,常用高壓蒸汽滅菌： 1.05kg/cm2, 121.3, 15-20min； 0.56kg/cm2, 112.6, 15-30min;,絕大多數(shù)微生物都可以在人工培養(yǎng)基上生長，除少數(shù)嚴格寄生或共生的微生物外。另外，有一種觀點，認為自然界中還存在著一類不可培養(yǎng)的微生物。目前這類微生物作為一種資源已受到廣泛關注。,微生物培

22、養(yǎng)基的用途： 促進微生物生長繁殖；積累代謝產(chǎn)物；分離微生物菌種；鑒定微生物種類；微生物細胞計數(shù)；菌種保藏；制備微生物制品,1 培養(yǎng)基的配制原則,培養(yǎng)基組分應適合微生物的營養(yǎng)特點（目的明確） 營養(yǎng)物的濃度與比例應恰當（營養(yǎng)協(xié)調） 物理化學條件適宜（條件適宜） 根據(jù)培養(yǎng)目的來選擇不同來源的原料（經(jīng)濟節(jié)約）,1.1 培養(yǎng)基組分應適合微生物營養(yǎng)特點（目的明確）,即根據(jù)不同微生物的營養(yǎng)需要配制不同的培養(yǎng)基。 不同營養(yǎng)類型的微生物，其對營養(yǎng)物的需求差異很大。如： 自養(yǎng)型微生物的培養(yǎng)基完全可以（或應該）由簡單的無機物質組成。 異養(yǎng)型微生物的培養(yǎng)基至少需要含有一種有機物質，但有機物的種類需適應所培養(yǎng)菌的特點。

23、 按微生物的主要類群來說，它們所需要的培養(yǎng)基成分也不同: 細菌：牛肉膏蛋白胨培養(yǎng)基、LB (Luria-Bertani)培養(yǎng)基 放線菌：高氏一號培養(yǎng)基 真菌：查氏合成培養(yǎng)基、PDA(Potato-Dextrose-Agar)培養(yǎng)基 酵母菌： 麥芽汁培養(yǎng)基 當對“試驗菌”營養(yǎng)需求特點不清楚的時候，可以采用生長譜法進行測定。,1.2 營養(yǎng)物的濃度與比例應恰當（營養(yǎng)協(xié)調）,濃度過高微生物的生長受到抑制； 濃度過小不能滿足微生物生長的需要； 碳氮比（C/N）直接影響微生物生長與繁殖及代謝產(chǎn)物的形成與積累，故常作為考察培養(yǎng)基組成時的一個重要指標,碳源中所含碳原子的mol數(shù) 氮源中所含氮原子的mol數(shù),C

24、/N比值=,例：谷氨酸生產(chǎn)中 C/N 4/1時，菌體大量繁殖，谷氨酸積累少； C/N3/1 時，菌體生長受抑制，而谷氨酸大量增加。,注：C/N比有時也指培養(yǎng)基中還原糖與粗蛋白兩種成分含量之比）,1.3 物理化學條件適宜（條件適宜）,1.3.1 pH: 各類微生物的最適生長pH值各不相同： 細 菌：7.08.0 放線菌：7.5-8.5 酵母菌：3.86.0 霉 菌：4.05.8 在微生物的生長和代謝過程中，由于營養(yǎng)物質的利用和代謝產(chǎn)物的形成與積累，培養(yǎng)基的初始pH值會發(fā)生改變，為了維持培養(yǎng)基pH值的相對恒定，通常采用下列兩種方式： 內源調節(jié)： 在培養(yǎng)基里加一些緩沖劑或不溶性的碳酸鹽；調節(jié)培養(yǎng)基合

25、適的碳氮比。 外源調節(jié)： 按實際需要不斷向發(fā)酵液中流加酸液或堿液,1.3.2 滲透壓和水活度（aw）,滲透壓：由溶液中所含分子或離子的質點數(shù)決定的，由2種不同濃度的溶液產(chǎn)生的。溶液的質點數(shù)越多，產(chǎn)生的滲透壓就越大。 等滲溶液適宜微生物生長 高滲溶液細胞發(fā)生質壁分離 低滲溶液細胞吸水膨脹，直至破裂,大多數(shù)微生物適合在等滲的環(huán)境下生長。 而有的細菌如Staphylococcus aureus則能在3mol/L NaCl的高滲溶液中生長。 能在高鹽環(huán)境（2.86.2g/L NaCl）生長的微生物常被稱為嗜鹽微生物（Halophiles）。,水活度,在人為或天然環(huán)境中，微生物可實際利用的自由水或游離水

26、的含量. 一般用：在一定的溫度和壓力條件下,溶液的蒸汽壓力與同樣條件下純水蒸汽壓力之比表示，即： aw=Pw/Pow 式中Pw代表溶液蒸汽壓力, P0w代表純水蒸汽壓力。 純水a(chǎn)w為1.00。 溶液中溶質越多, aw越小。,微生物一般在aw為0.600.99的條件下生長 aw過低時,微生物生長的遲緩期延長,比生長速率和總生長量減少 微生物不同，其生長的最適aw不同。,1.3.3 氧化還原電勢(redox potential),是度量系統(tǒng)中還原劑釋放電子或氧化劑接受電子趨勢的指標，以Eh表示，其單位是V（伏）或mV（毫伏） 各種微生物對培養(yǎng)基的氧化還原電勢的要求不同： 好氧微生物：+0.3+0.

27、4V,(在0.1V以上的環(huán)境中均能生長) 厭氧微生物：只能在+0.1V以下生長 兼性厭氧微生物：+0.1V以上呼吸、+0.1V以下發(fā)酵 培養(yǎng)基是多氧化還原偶的復雜電化學系統(tǒng)，測出的Eh值僅代表其綜合結果。 對微生物影響最大的是：分子氧和分子氫的濃度 培養(yǎng)基中常用的還原劑：巰基乙酸、抗壞血酸、硫化氫、半胱氨酸、谷胱甘肽、二硫蘇糖醇等。,1.4 根據(jù)培養(yǎng)基的應用目的選擇原料及其來源（經(jīng)濟節(jié)約）,該培養(yǎng)基的應用目的，即： 是培養(yǎng)菌體還是積累代謝產(chǎn)物？ 是實驗室種子培養(yǎng)還是大規(guī)模發(fā)酵？ 代謝產(chǎn)物是初級代謝產(chǎn)物還是次級代謝產(chǎn)物？,用于培養(yǎng)菌體、種子的培養(yǎng)基營養(yǎng)應豐富，氮源含量宜高（碳氮比低）； 用于大量

28、生產(chǎn)代謝產(chǎn)物的培養(yǎng)基其氮源一般應比種子培養(yǎng)基稍低，（但若發(fā)酵產(chǎn)物是含氮化合物時，有時還應提高培養(yǎng)基的氮源含量）；若代謝產(chǎn)物是次級代謝產(chǎn)物時要考慮是否加入特殊元素或特定的代謝產(chǎn)物； 當所設計的是大規(guī)模發(fā)酵用的培養(yǎng)基時，應重視培養(yǎng)基中各成份的來源和價格，應選擇來源廣泛、價格低廉 的原料，提倡以粗代精，以廢代好。,經(jīng)濟節(jié)約原則,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,2.1 生態(tài)模擬 調查所培養(yǎng)菌的生態(tài)條件，查看其“嗜好”，對“癥”下料初級天然培養(yǎng)基. 2.2 查閱文獻 查閱、分析文獻，調查前人的工作資料，借鑒人家的經(jīng)驗，以便從中得到啟發(fā)設計有自己特色的培養(yǎng)基

29、配方. 2.3 精心設計 借助優(yōu)選法或正交試驗設計法等方法.,2 設計培養(yǎng)基的方法,2.4 試驗比較 *不同培養(yǎng)基配方的選擇比較 *單種成分來源和數(shù)量的比較 *幾種成分濃度比例調配的比較 *小型試驗放大到大型生產(chǎn)條件的比較 *pH和溫度試驗,附1： 培養(yǎng)基配制時應注意的幾個問題：,1、沉淀 2、瓊脂膠體強度的破壞 3、褐色物質的形成 4、pH發(fā)生變化,高壓蒸氣滅菌 一般培養(yǎng)基: 1.05 Kg/cm2, 121.3, 15-20 min 含糖培養(yǎng)基: 0.56 Kg/cm2, 112.6 , 20-30 min 過濾滅菌 分別滅菌 間歇滅菌的應用,附2：培養(yǎng)基的滅菌,附圖：過濾滅菌,附3：器皿

30、的滅菌及無菌室的消毒,器皿的滅菌： 干熱空氣： 160， 2 小時 無菌室的消毒： 紫外線 化學藥物熏蒸（苯酚；高錳酸鉀+甲醛）,3 培養(yǎng)基的種類及其應用,按所培養(yǎng)微生物的類群分類 按培養(yǎng)目的來分類 按培養(yǎng)基的組成成分分類 按培養(yǎng)基的物理狀態(tài)分類 按培養(yǎng)基的功能（或用途）分類,培養(yǎng)基的種類,3.1 根據(jù)微生物的類群來分 細菌培養(yǎng)基 放線菌培養(yǎng)基 酵母菌培養(yǎng)基 霉菌培養(yǎng)基等。,3.2 根據(jù)培養(yǎng)目的來分 種子培養(yǎng)基(seed culture medium)是為保證發(fā)酵生產(chǎn)獲得大量優(yōu)質種子而設計的培養(yǎng)基。 特點是營養(yǎng)較豐富，氮源比例較高。有時為使菌種能迅速適應后面的發(fā)酵條件，還有意識地加入發(fā)酵培養(yǎng)基

31、的基質。 發(fā)酵培養(yǎng)基(fermentation medium)用于生產(chǎn)預定發(fā)酵產(chǎn)物，一般以碳為主要元素，碳源含量往往高于種子培養(yǎng)基。大規(guī)模生產(chǎn)時，原料應價廉易得，還應有利于下游的分離提取。,-1,細菌培養(yǎng)基營養(yǎng)肉湯（nutrient broth)： 牛肉膏 3g； 水 1000ml； 蛋白胨 5g ； NaCl 5g ; pH 7.27.4 放線菌培養(yǎng)基高氏1號（淀粉硝酸鹽培養(yǎng)基）： 可溶性淀粉 20g； KNO3 1g; K2HPO4 1g MgSO4 0.5g NaCl 1g; FeSO47H2O 0.5g 水 1000ml; pH 7.27.4 霉菌培養(yǎng)基查氏（zapek)培養(yǎng)基（蔗糖硝

32、酸鹽培養(yǎng)基）： 蔗糖 30g; NaNO3 3g; MgSO4.H2O 0.5g; KCl 0.5g; K2HPO4 1g; FeSO4 0.5g 水 1000ml; pH 6.7,酵母菌麥芽汁培養(yǎng)基 干麥芽粉加4倍水，在50-60糖化3-4小時，用碘液試驗檢查至糖化完全為止，調整糖液濃度為10。巴林，煮沸后，紗布過濾，調pH為6.0。,如：味精生產(chǎn) 一級種子（北京棒狀桿菌AS1.299，用搖床培養(yǎng)）培養(yǎng)基配方：,葡萄糖 3% 玉米漿 2.53.5% 尿素 0.30.5% K2HPO4 0.10.2% MgSO4 0.05%,二級種子（1200升發(fā)酵罐）培養(yǎng)基配方： 以3-5%淀粉水解糖代替3

33、%葡萄糖，其他成分同一級種子。,發(fā)酵培養(yǎng)基（50-100t發(fā)酵罐）：基本同二級種子液。,3.3 根據(jù)對培養(yǎng)基成分的了解程度來分 3.3.1天然培養(yǎng)基(complex medium)：也稱作chemically undefined medium。 利用化學成分還不完全清楚或不恒定的天然物質（如肉湯、蛋白胨、麥芽汁、酵母汁、豆芽汁、玉米粉、牛奶、血清等）制成的培養(yǎng)基。 天然培養(yǎng)基比較經(jīng)濟，除實驗室經(jīng)常使用外，更適宜于在生產(chǎn)上用來大規(guī)模地培養(yǎng)微生物和生產(chǎn)微生物產(chǎn)品。,3.3.2 合成（組合）培養(yǎng)基(synthetic medium)： 也稱作chemically defined medium. 由化

34、學成分完全了解的物質配制而成的培養(yǎng)基。該類培養(yǎng)基的組成成分清楚，重復性強，但微生物生長較慢，且價格較貴。 故一般適于在實驗室范圍內及有關微生物營養(yǎng)需要、代謝、分類鑒定、生物測定以及菌種選育、遺傳分析等方面的研究工作。 如高氏培養(yǎng)基、察氏培養(yǎng)基等都是合成培養(yǎng)基.,3.3.3 半合成（組合）培養(yǎng)基(semi-defined medium)： 在合成培養(yǎng)基的基礎上添加些天然成份，以更有效地滿足微生物對營養(yǎng)物的需要. 如馬鈴薯-蔗糖培養(yǎng)基,3.4 根據(jù)培養(yǎng)基的物理狀態(tài)來分 3.4.1 液體培養(yǎng)基(liquid medium)： 液體培養(yǎng)基不含任何凝固劑，菌體與培養(yǎng)基充分接觸，操作方便。 常用于大規(guī)模的

35、工業(yè)化生產(chǎn)以及在實驗室進行微生物生理代謝等基本理論的研究工作。 可根據(jù)培養(yǎng)后的“濁度”判斷微生物的生長情況.,3.4.2 固體培養(yǎng)基(solid medium)： 天然固體營養(yǎng)基質制成的培養(yǎng)基（如培養(yǎng)霉菌的培養(yǎng)基），或在液體培養(yǎng)基中加入一定量凝固劑（瓊脂1.52)而呈固體狀態(tài)的培養(yǎng)基 為微生物的生長提供營養(yǎng)表面 常用于微生物的分離、純化、計數(shù)、生理測定、育種和菌種保藏等方面的研究。 可依使用目的不同而制成斜面、平板等形式.,3.4.3半固體培養(yǎng)基(semi-solid medium)： 在液體培養(yǎng)基中加入0.2-0.7的瓊脂構成的培養(yǎng)基。常用來觀察細菌運動的特征，以進行菌種鑒定.以及測定噬菌體效價等等 .,1.不被微生物分解、利用、液化； 2.