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℃
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℃
