第五章 微生物的营养和培养基营养 (Nutrition)
to synthsize (build up) protoplasm
to supply energy for all life processes
营养物 (nutrient)
第一节 微生物的六种营养要素
碳源 A carbon source(e.g.,carbohydrate)
氮源 A nitrogen source (e.g.,protein or ammonia)
能源 Energy
生长因子 Essential metabolites(vitamins; possibly amino acids)
无机盐 Certain inorganic ions
水 Water
一 碳源 (carbon source)
(一 )定义,凡是可以被微生物用来构成细胞物质的或代谢产物中碳素来源的营养物质
(二 )碳源谱,如教材表 5-2
(三 )碳源特点
1 依碳源分类
自养微生物：利用无机碳源，如 CO2、碳酸盐
异养微生物：利用有机碳源，如葡萄糖、淀粉等
2 最适碳源 C-H-O
最适碳源 糖 >醇 >有机酸 >脂类
最适糖类 单糖 > 双糖 > 多糖
最适单糖 已糖 > 戊糖
最适多糖 淀粉 > 纤维素 > 木质素、几丁质二 氮源 (nitrogen source)
(一 )定义,凡是可以被微生物用来构成菌体物质的或代谢产物中氮素来源的营养物质
(二 )碳源谱,如教材表 5-4
(三 )碳源特点
1 氮源主要不提供能量
2 最适碳源 NHCO > NH >NO >N2
3 速效氮源,以蛋白质降解产物存在的氮源迟效氮源,以蛋白质形式存在的氮源三 能源 (energy source)
能源,就是能为微生物的生命活动提供最初能量来源的营养物或辐射能 。
异养微生物的能源就是其碳源
单功能营养物：如辐射能
双功能营养物,NH4+是硝酸细菌的能源和氮源
三功能营养物,如,N.C.H.O”是异养微生物的能源,碳源及氮源 。
有机物：化能异养微生物的能源（同碳源）
无机物：化能自养做生物的能源（不同于碳源）
辐射能：光能自养和光能异养微生物部能源化学物质能源谱四 生长因子 (growth factor)
微生物在生长过程中不能自已合成的生长繁殖必需的需要量较少的外界加入的有机物是生长因子谱：
维生素氨基酸嘌呤 (或嘧啶 )
提供方式：
原料：酵母膏、玉米浆、肝浸出液、
麦芽汁、新鲜动植物组织五 无机盐 ( inorganic ions)
大量元素,生长所需浓度为 10-3~10-4mol /L的元素
微量元素,生长所需浓度为 10-6~10-8mol /L的元素六 水 (water)
1 水的功能胞外,溶剂 (营养物质吸收 )
溶剂 (代谢产物的分泌 )
反应介质胞内 维持膨压组成成分,70~90%左右调节温度：水的比热高光合反应、蛋白质水解中，水是反应物氧化、聚合、葡萄糖酵解中，水是生成物
2 水活度,在相同的温度、压力下，溶液中水的蒸汽压和纯水蒸汽压之比。 P
溶液
P水aw=
细菌 > 酵母菌 > 霉菌、放线菌 > 耐盐菌
0.9~0.99 0.8以上 0.7以上 0.6以上第二节 微生物的营养类型
异养型：生长时需要复杂有机物作为营养物质的机体。
自养型：生长时能以简单无机物作为营养物质的机体。
化能营养型：
X还原型 +A氧化型 X氧化型 +A还原型 +能量
光能营养型：
光能 化学能色素第三节营养物质进入细胞的方式无载体 不耗能 溶质分子不变 扩散不耗能 溶质分子不变 促进扩散有载体耗能 溶质分子不变 主动运输溶质分子改变 基团移位膜功能运送营养物质排泄 (代谢产物 )
简单扩散促进扩散主动运输基团移位第四节 培养基
是一种人工配制的、适合微生物生长繁殖或产生代谢产物用的营养。
原则
目的明确
营养协调
物理化学条件适宜
经济节约方法
生态模拟
查阅文献
精心设计
试验比较一 设计培养基的原则和方法
1 目的明确
何菌？
何产物？
何种规模？
自养菌：不能含有有机物异养菌：供给有机物细菌：牛肉膏蛋白胨培养基放线菌：高氏一号培养基酵母菌：麦芽汁培养基霉菌：查氏培养基主流代谢支流代谢实验室培养种子罐培养发酵罐培养
2 营养协调
1 各营养元素之间的比例要协调
H2O > C > N > P,S > Mn,Co > 生长因子
1 10-2 10-3 10-4 10-5 10-6
2 C/N比率,在微生物的培养基中所含的碳源中碳原子摩尔数与氮原子摩尔数之比。
细菌、酵母菌 C/N=5/1
霉菌、放线菌 C/N=10/1
氮源过多：菌体生长过旺，不利于积累代谢产物氮源不足：菌体繁殖受到抑制，代谢产物积累
(1)控制 pH值
细菌,7.0~7.5
放线菌,7.0~7.5
霉菌,4.0~5.8
酵母菌,4.0~5.8
3 物理化学条件适宜
(2)培养基 pH值调节方式缓冲液内源性备用碱,CaCO3
外加调节：直接加酸、碱 (工业适用 )
KH2PO4
K2HPO4 等克分子量,pH值为 6.8
(3)调节 O2和 CO2浓度好氧菌：空气、通气厌氧菌：加入还原剂等
4 经济节约二 培养基的种类及用途
(一 )按微生物种类
(二 )按培养基成分细菌：牛肉膏蛋白胨培养基放线菌：高氏一号培养基酵母菌：麦芽汁培养基霉菌：查氏培养基合成培养基半合成培养基天然培养基
伊红美蓝培养基 (EMB培养基 )
菌样 涂布 EMB平板上
(三 )按培养基用途乳糖发酵乳糖不发酵：无色菌落能力强：紫色菌落能力弱：棕色菌落大肠杆菌沙门氏菌属等 产气杆菌等基本培养基富集培养基鉴别培养基
固体培养基
半固体培养基
液体培养基
(四 )按培养基物理状态加凝固剂：明胶、硅胶,琼脂 1.5~2%
天然固体：米糠、木屑、马铃薯块滤膜：微孔醋酸纤维薄膜凝固剂为 0.5%左右无凝固剂无营养、无分解能力，融点 96℃,凝点 40℃
to synthsize (build up) protoplasm
to supply energy for all life processes
营养物 (nutrient)
第一节 微生物的六种营养要素
碳源 A carbon source(e.g.,carbohydrate)
氮源 A nitrogen source (e.g.,protein or ammonia)
能源 Energy
生长因子 Essential metabolites(vitamins; possibly amino acids)
无机盐 Certain inorganic ions
水 Water
一 碳源 (carbon source)
(一 )定义,凡是可以被微生物用来构成细胞物质的或代谢产物中碳素来源的营养物质
(二 )碳源谱,如教材表 5-2
(三 )碳源特点
1 依碳源分类
自养微生物：利用无机碳源，如 CO2、碳酸盐
异养微生物：利用有机碳源，如葡萄糖、淀粉等
2 最适碳源 C-H-O
最适碳源 糖 >醇 >有机酸 >脂类
最适糖类 单糖 > 双糖 > 多糖
最适单糖 已糖 > 戊糖
最适多糖 淀粉 > 纤维素 > 木质素、几丁质二 氮源 (nitrogen source)
(一 )定义,凡是可以被微生物用来构成菌体物质的或代谢产物中氮素来源的营养物质
(二 )碳源谱,如教材表 5-4
(三 )碳源特点
1 氮源主要不提供能量
2 最适碳源 NHCO > NH >NO >N2
3 速效氮源,以蛋白质降解产物存在的氮源迟效氮源,以蛋白质形式存在的氮源三 能源 (energy source)
能源,就是能为微生物的生命活动提供最初能量来源的营养物或辐射能 。
异养微生物的能源就是其碳源
单功能营养物：如辐射能
双功能营养物,NH4+是硝酸细菌的能源和氮源
三功能营养物,如,N.C.H.O”是异养微生物的能源,碳源及氮源 。
有机物：化能异养微生物的能源（同碳源）
无机物：化能自养做生物的能源（不同于碳源）
辐射能：光能自养和光能异养微生物部能源化学物质能源谱四 生长因子 (growth factor)
微生物在生长过程中不能自已合成的生长繁殖必需的需要量较少的外界加入的有机物是生长因子谱：
维生素氨基酸嘌呤 (或嘧啶 )
提供方式：
原料：酵母膏、玉米浆、肝浸出液、
麦芽汁、新鲜动植物组织五 无机盐 ( inorganic ions)
大量元素,生长所需浓度为 10-3~10-4mol /L的元素
微量元素,生长所需浓度为 10-6~10-8mol /L的元素六 水 (water)
1 水的功能胞外,溶剂 (营养物质吸收 )
溶剂 (代谢产物的分泌 )
反应介质胞内 维持膨压组成成分,70~90%左右调节温度：水的比热高光合反应、蛋白质水解中，水是反应物氧化、聚合、葡萄糖酵解中，水是生成物
2 水活度,在相同的温度、压力下，溶液中水的蒸汽压和纯水蒸汽压之比。 P
溶液
P水aw=
细菌 > 酵母菌 > 霉菌、放线菌 > 耐盐菌
0.9~0.99 0.8以上 0.7以上 0.6以上第二节 微生物的营养类型
异养型：生长时需要复杂有机物作为营养物质的机体。
自养型：生长时能以简单无机物作为营养物质的机体。
化能营养型：
X还原型 +A氧化型 X氧化型 +A还原型 +能量
光能营养型：
光能 化学能色素第三节营养物质进入细胞的方式无载体 不耗能 溶质分子不变 扩散不耗能 溶质分子不变 促进扩散有载体耗能 溶质分子不变 主动运输溶质分子改变 基团移位膜功能运送营养物质排泄 (代谢产物 )
简单扩散促进扩散主动运输基团移位第四节 培养基
是一种人工配制的、适合微生物生长繁殖或产生代谢产物用的营养。
原则
目的明确
营养协调
物理化学条件适宜
经济节约方法
生态模拟
查阅文献
精心设计
试验比较一 设计培养基的原则和方法
1 目的明确
何菌？
何产物？
何种规模？
自养菌：不能含有有机物异养菌：供给有机物细菌：牛肉膏蛋白胨培养基放线菌：高氏一号培养基酵母菌：麦芽汁培养基霉菌：查氏培养基主流代谢支流代谢实验室培养种子罐培养发酵罐培养
2 营养协调
1 各营养元素之间的比例要协调
H2O > C > N > P,S > Mn,Co > 生长因子
1 10-2 10-3 10-4 10-5 10-6
2 C/N比率,在微生物的培养基中所含的碳源中碳原子摩尔数与氮原子摩尔数之比。
细菌、酵母菌 C/N=5/1
霉菌、放线菌 C/N=10/1
氮源过多：菌体生长过旺，不利于积累代谢产物氮源不足：菌体繁殖受到抑制，代谢产物积累
(1)控制 pH值
细菌,7.0~7.5
放线菌,7.0~7.5
霉菌,4.0~5.8
酵母菌,4.0~5.8
3 物理化学条件适宜
(2)培养基 pH值调节方式缓冲液内源性备用碱,CaCO3
外加调节：直接加酸、碱 (工业适用 )
KH2PO4
K2HPO4 等克分子量,pH值为 6.8
(3)调节 O2和 CO2浓度好氧菌：空气、通气厌氧菌：加入还原剂等
4 经济节约二 培养基的种类及用途
(一 )按微生物种类
(二 )按培养基成分细菌：牛肉膏蛋白胨培养基放线菌：高氏一号培养基酵母菌：麦芽汁培养基霉菌：查氏培养基合成培养基半合成培养基天然培养基
伊红美蓝培养基 (EMB培养基 )
菌样 涂布 EMB平板上
(三 )按培养基用途乳糖发酵乳糖不发酵：无色菌落能力强：紫色菌落能力弱：棕色菌落大肠杆菌沙门氏菌属等 产气杆菌等基本培养基富集培养基鉴别培养基
固体培养基
半固体培养基
液体培养基
(四 )按培养基物理状态加凝固剂：明胶、硅胶,琼脂 1.5~2%
天然固体：米糠、木屑、马铃薯块滤膜：微孔醋酸纤维薄膜凝固剂为 0.5%左右无凝固剂无营养、无分解能力，融点 96℃,凝点 40℃
