第四章-微生物的营养课件.ppt
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1、第四章第四章 微生物的营养微生物的营养第一节第一节 微生物的营养要求微生物的营养要求第二节第二节 培养基培养基第三节第三节 菌种分离及保藏技术菌种分离及保藏技术第一节第一节 微生物的营养要求微生物的营养要求一、碳源一、碳源一、碳源一、碳源 除水分外,需求最大除水分外,需求最大除水分外,需求最大除水分外,需求最大 (占干细胞重占干细胞重占干细胞重占干细胞重50%)50%)50%)50%)。1.1.1.1.包括:包括:包括:包括:有机碳和无机碳。有机碳和无机碳。有机碳和无机碳。有机碳和无机碳。2.2.2.2.功能:提供功能:提供功能:提供功能:提供C C C C和能量。和能量。和能量。和能量。3.
2、3.3.3.优先利用:如优先利用:如优先利用:如优先利用:如葡萄糖效应(葡萄糖、乳糖)。葡萄糖效应(葡萄糖、乳糖)。葡萄糖效应(葡萄糖、乳糖)。葡萄糖效应(葡萄糖、乳糖)。二、二、二、二、氮源氮源氮源氮源1.1.1.1.功能:提供功能:提供功能:提供功能:提供N N N N和部分能量。和部分能量。和部分能量。和部分能量。2.2.2.2.种类:无机和有机氮。种类:无机和有机氮。种类:无机和有机氮。种类:无机和有机氮。3.3.3.3.优先利用:优先利用:优先利用:优先利用:(NHNHNHNH4 4 4 4)2 2 2 2SOSOSOSO4 4 4 4被认为速效氮源。被认为速效氮源。被认为速效氮源。
3、被认为速效氮源。如如如如龟列链霉菌(产龟列链霉菌(产龟列链霉菌(产龟列链霉菌(产土霉素),利用土霉素),利用土霉素),利用土霉素),利用玉米浆玉米浆玉米浆玉米浆黄豆饼粉黄豆饼粉黄豆饼粉黄豆饼粉和花生饼粉和花生饼粉和花生饼粉和花生饼粉。利用混合氮源,控制菌体生长和产代谢物利用混合氮源,控制菌体生长和产代谢物利用混合氮源,控制菌体生长和产代谢物利用混合氮源,控制菌体生长和产代谢物提高土霉提高土霉提高土霉提高土霉素产量。素产量。素产量。素产量。三、无机盐三、无机盐三、无机盐三、无机盐大量元素大量元素大量元素大量元素(10(10(10(10-4-4-4-4-10-10-10-10-3-3-3-3moL
4、/L)moL/L)moL/L)moL/L):P P P P、S S S S、K K K K、MgMgMgMg、FeFeFeFe、NaNaNaNa等;等;等;等;微量元素微量元素微量元素微量元素(10(10(10(10-8-8-8-8-10-10-10-10-6-6-6-6moL/LmoL/LmoL/LmoL/L):):):):CuCuCuCu、ZnZnZnZn、MnMnMnMn、MoMoMoMo、CoCoCoCo等,等,等,等,须控制量。须控制量。须控制量。须控制量。功能:酶的激活剂(功能:酶的激活剂(功能:酶的激活剂(功能:酶的激活剂(MgMgMgMg2+2+2+2+,MnMnMnMn2+2
5、+2+2+,ZnZnZnZn2+2+2+2+,CuCuCuCu2+2+2+2+),维持大),维持大),维持大),维持大分子和细胞结构分子和细胞结构分子和细胞结构分子和细胞结构(Ca,Mg,FeCa,Mg,FeCa,Mg,FeCa,Mg,Fe等等等等),调节渗透压(,调节渗透压(,调节渗透压(,调节渗透压(NaNaNaNa+)和)和)和)和无氧呼吸氢受体无氧呼吸氢受体无氧呼吸氢受体无氧呼吸氢受体(NO(NO(NO(NO3 3 3 3-,SO,SO,SO,SO4 4 4 42-2-2-2-)等。等。等。等。四、四、四、四、生长因子(酶的辅酶或辅基)生长因子(酶的辅酶或辅基)生长因子(酶的辅酶或辅基
6、)生长因子(酶的辅酶或辅基)1.1.1.1.种类种类种类种类 维生素(维生素(维生素(维生素(传统生长因子传统生长因子传统生长因子传统生长因子),嘌呤、卟啉、甾醇、脂肪),嘌呤、卟啉、甾醇、脂肪),嘌呤、卟啉、甾醇、脂肪),嘌呤、卟啉、甾醇、脂肪酸等。酸等。酸等。酸等。2.2.2.2.微生物对生长因子的利用微生物对生长因子的利用微生物对生长因子的利用微生物对生长因子的利用(1 1 1 1)能合成全部:占大多数(自养型),过量合成型)能合成全部:占大多数(自养型),过量合成型)能合成全部:占大多数(自养型),过量合成型)能合成全部:占大多数(自养型),过量合成型(链霉菌链霉菌链霉菌链霉菌VBVB
7、VBVB12121212)。(2 2 2 2)不能或只能部分合成(异养型)不能或只能部分合成(异养型)不能或只能部分合成(异养型)不能或只能部分合成(异养型)须须须须额外添加额外添加额外添加额外添加对应因子;对应因子;对应因子;对应因子;如乳酸菌:添加嘌呤如乳酸菌:添加嘌呤如乳酸菌:添加嘌呤如乳酸菌:添加嘌呤核苷酸;核苷酸;核苷酸;核苷酸;支原体:添加甾醇。支原体:添加甾醇。支原体:添加甾醇。支原体:添加甾醇。注:注:菌不同菌不同需生长因子的种类和数量不同需生长因子的种类和数量不同;同种菌,环境不同同种菌,环境不同需生长因子不同。需生长因子不同。如鲁氏毛霉:在厌氧如鲁氏毛霉:在厌氧需需VBVB
8、1 1+生物素;好氧生物素;好氧自身合成。自身合成。五、五、水水1.1.分为自由水和结合水。分为自由水和结合水。2.2.水活度水活度(aw)(aw)微生物可实际利用的环境中自由水的量,或微生物可实际利用的环境中自由水的量,或生长生长环境中水的有效性。环境中水的有效性。一定温度和压力下,一定温度和压力下,溶液蒸汽压溶液蒸汽压与同条件下与同条件下纯水纯水蒸汽压蒸汽压的比值。的比值。几类微生物生长最适几类微生物生长最适 w微生物微生物微生物微生物 ww一般细菌一般细菌一般细菌一般细菌 0.910.91酵母菌酵母菌酵母菌酵母菌 0.880.88霉菌霉菌霉菌霉菌 0.800.80嗜盐细菌嗜盐细菌嗜盐细菌
9、嗜盐细菌 0.700.70嗜盐真菌嗜盐真菌嗜盐真菌嗜盐真菌 0.650.65嗜高渗酵母嗜高渗酵母嗜高渗酵母嗜高渗酵母 0.600.60 aw=P/Paw=P/P0 0 P P为溶液蒸汽压;为溶液蒸汽压;P P0 0 为纯水蒸汽压为纯水蒸汽压 M M的的a aw w一般在一般在0.60-0.990.60-0.99之间之间六、能量六、能量化学物质(化能营养型)化学物质(化能营养型)有机物:化能异养型有机物:化能异养型无机物:化能自养型无机物:化能自养型辐射能(光能营养型):光能自养和光能异养辐射能(光能营养型):光能自养和光能异养七、微生物的营养类型七、微生物的营养类型 按碳源、能源、按碳源、能源
10、、氢供体氢供体划分。划分。划分依据划分依据划分依据划分依据营养类型营养类型营养类型营养类型特特特特 点点点点碳源碳源碳源碳源能源能源能源能源氢供体氢供体氢供体氢供体自养型自养型自养型自养型异养型异养型异养型异养型光能营养型光能营养型光能营养型光能营养型化能营养型化能营养型化能营养型化能营养型无机营养型无机营养型无机营养型无机营养型有机营养型有机营养型有机营养型有机营养型 COCOCOCO2 2 2 2为唯一或主要碳源为唯一或主要碳源为唯一或主要碳源为唯一或主要碳源 有机物为碳源有机物为碳源有机物为碳源有机物为碳源 光为能源光为能源光为能源光为能源 有有有有(无无无无)机物为能源机物为能源机物为
11、能源机物为能源 无机物为氢供体无机物为氢供体无机物为氢供体无机物为氢供体 有机物为氢供体有机物为氢供体有机物为氢供体有机物为氢供体营养类型营养类型营养类型营养类型碳源碳源碳源碳源能源能源能源能源氢供体氢供体氢供体氢供体光能无机光能无机光能无机光能无机自养型自养型自养型自养型光能有机光能有机光能有机光能有机异养型异养型异养型异养型化能无机化能无机化能无机化能无机自养型自养型自养型自养型化能有机化能有机化能有机化能有机异养型异养型异养型异养型 COCOCOCO2 2 2 2有机物有机物有机物有机物(或(或(或(或COCOCOCO2 2 2 2)COCOCOCO2 2 2 2有机物有机物有机物有机物
12、光能光能光能光能光能光能光能光能化学能化学能化学能化学能(氧化氧化氧化氧化无机物无机物无机物无机物)化学能化学能化学能化学能(氧化氧化氧化氧化有机物有机物有机物有机物)H H H H2 2 2 2S S S S、水、氢等、水、氢等、水、氢等、水、氢等;藻类、硫细菌藻类、硫细菌藻类、硫细菌藻类、硫细菌有机物,如硫细有机物,如硫细有机物,如硫细有机物,如硫细菌菌菌菌;污水处理污水处理污水处理污水处理氢、氢、氢、氢、H H H H2 2 2 2S S S S、氨等,、氨等,、氨等,、氨等,如如如如硝化细菌硝化细菌硝化细菌硝化细菌、硫、硫、硫、硫化细菌等,物质化细菌等,物质化细菌等,物质化细菌等,物质
13、循环循环循环循环有机物,真菌、有机物,真菌、有机物,真菌、有机物,真菌、原生动物,所有原生动物,所有原生动物,所有原生动物,所有病原菌等病原菌等病原菌等病原菌等注:注:注:注:区分是相对的。区分是相对的。区分是相对的。区分是相对的。异养异养异养异养菌:菌:菌:菌:有机物存在有机物存在有机物存在有机物存在可同化可同化可同化可同化COCOCOCO2 2 2 2 。自养菌也能利用有机物。自养菌也能利用有机物。自养菌也能利用有机物。自养菌也能利用有机物。条件变化条件变化条件变化条件变化营养类型改变,如紫色非硫细菌营养类型改变,如紫色非硫细菌营养类型改变,如紫色非硫细菌营养类型改变,如紫色非硫细菌w w
14、无有机物:自养无有机物:自养无有机物:自养无有机物:自养 ;w w有机物存在:为异养;有机物存在:为异养;有机物存在:为异养;有机物存在:为异养;w w厌氧光照:光能营养;厌氧光照:光能营养;厌氧光照:光能营养;厌氧光照:光能营养;w w好氧黑暗:化能营养。好氧黑暗:化能营养。好氧黑暗:化能营养。好氧黑暗:化能营养。第二节第二节 培培 养养 基基 人工配制,适合不同微生物生长繁殖或积累人工配制,适合不同微生物生长繁殖或积累代谢产物所用的营养基质。代谢产物所用的营养基质。一、配制培养基的原则一、配制培养基的原则二、培养基的类型及应用二、培养基的类型及应用一一 配制培养基的原则配制培养基的原则 目
15、的明确目的明确 营养协调营养协调 条件适宜条件适宜 经济节约经济节约1.1.目的明确:目的菌、营养类型、什么用。目的明确:目的菌、营养类型、什么用。2.2.营养协调营养协调 浓度合适,比例协调(如浓度合适,比例协调(如C/NC/N)。)。v如水如水C C源源N N源无机盐生长因子。源无机盐生长因子。v菌不同,菌不同,C/NC/N不同,细菌、酵母菌为不同,细菌、酵母菌为5/15/1,霉菌为,霉菌为10/110/1。v同一种菌,生长阶段不同同一种菌,生长阶段不同,C/NC/N也不同也不同。如谷氨。如谷氨酸棒杆菌,菌体生长酸棒杆菌,菌体生长C/NC/N为为4/14/1;谷氨酸积累为;谷氨酸积累为3/
16、13/1。3.3.条件适宜条件适宜渗透压,渗透压,pHpH,氧化还原电位和水活度。,氧化还原电位和水活度。(1 1)pHpH细菌:细菌:pH7.0-8.0pH7.0-8.0;放线菌:放线菌:pH7.5pH7.58.58.5;酵母和霉菌:酵母和霉菌:pH4.5pH4.56.06.0。调调pHpH方法方法外源调节:外源调节:1mol/L1mol/L的的NaOHNaOH和和HClHCl溶液溶液内内源源调调节节磷酸缓冲剂(磷酸缓冲剂(KHKH2 2POPO4 4和和K K2 2HPOHPO4 4):产生少量酸、):产生少量酸、碱时(碱时(pH6.4-7.2pH6.4-7.2内起调节作用)。内起调节作用
17、)。碳酸钙:中和培养过程中产生大量酸。碳酸钙:中和培养过程中产生大量酸。培养基中天然缓冲物质:氨基酸,蛋白质。培养基中天然缓冲物质:氨基酸,蛋白质。(2 2 2 2)氧化氧化氧化氧化-还原电位(还原电位(还原电位(还原电位()vv量度还原剂释放电子或氧化剂接受电子趋势。量度还原剂释放电子或氧化剂接受电子趋势。量度还原剂释放电子或氧化剂接受电子趋势。量度还原剂释放电子或氧化剂接受电子趋势。vv不同微生物要求不同微生物要求不同微生物要求不同微生物要求 值不同。值不同。值不同。值不同。好氧:好氧:好氧:好氧:0.3-0.4V0.3-0.4V0.3-0.4V0.3-0.4V提高通气量或加氧化剂提高通气
18、量或加氧化剂提高通气量或加氧化剂提高通气量或加氧化剂;厌氧:厌氧:厌氧:厌氧:+0.1V+0.1V+0.1V+0.1V以下以下以下以下加还原剂加还原剂加还原剂加还原剂(抗坏血酸、(抗坏血酸、(抗坏血酸、(抗坏血酸、NaNaNaNa2 2 2 2S S S S等);等);等);等);兼性厌氧:兼性厌氧:兼性厌氧:兼性厌氧:+0.1V+0.1V+0.1V+0.1V有氧呼吸,有氧呼吸,有氧呼吸,有氧呼吸,-0.1V-0.1V-0.1V-0.1V发酵。发酵。发酵。发酵。4.4.4.4.经济节约经济节约经济节约经济节约糖蜜(含蔗糖,制糖工业废液)糖蜜(含蔗糖,制糖工业废液)糖蜜(含蔗糖,制糖工业废液)糖
19、蜜(含蔗糖,制糖工业废液)乳清(含乳糖,乳制品工业废液)乳清(含乳糖,乳制品工业废液)乳清(含乳糖,乳制品工业废液)乳清(含乳糖,乳制品工业废液)麸皮、米糠、豆饼粉、花生饼粉等。麸皮、米糠、豆饼粉、花生饼粉等。麸皮、米糠、豆饼粉、花生饼粉等。麸皮、米糠、豆饼粉、花生饼粉等。5.5.5.5.附附附附-灭菌处理灭菌处理灭菌处理灭菌处理121.3121.3121.3121.3,15-20min15-20min15-20min15-20min或或或或115115115115,35min 35min 35min 35min。不耐高温物质:先不耐高温物质:先不耐高温物质:先不耐高温物质:先过滤除菌过滤除菌
20、过滤除菌过滤除菌或间歇灭菌或间歇灭菌或间歇灭菌或间歇灭菌混合。混合。混合。混合。长时间高温长时间高温长时间高温长时间高温磷酸盐、碳酸盐磷酸盐、碳酸盐磷酸盐、碳酸盐磷酸盐、碳酸盐+某些阳离子某些阳离子某些阳离子某些阳离子沉淀。加沉淀。加沉淀。加沉淀。加EDTAEDTAEDTAEDTA,或分开灭菌,或分开灭菌,或分开灭菌,或分开灭菌混合。混合。混合。混合。6.6.常见的四种培养基常见的四种培养基培养细菌:牛肉膏蛋白胨培养基,培养细菌:牛肉膏蛋白胨培养基,培养细菌:牛肉膏蛋白胨培养基,培养细菌:牛肉膏蛋白胨培养基,pH7.0-7.2pH7.0-7.2pH7.0-7.2pH7.0-7.2培养放线菌:高
21、氏一号培养基,培养放线菌:高氏一号培养基,培养放线菌:高氏一号培养基,培养放线菌:高氏一号培养基,pH7.2-7.4pH7.2-7.4pH7.2-7.4pH7.2-7.4培养酵母菌:麦芽汁培养基,自然培养酵母菌:麦芽汁培养基,自然培养酵母菌:麦芽汁培养基,自然培养酵母菌:麦芽汁培养基,自然培养霉菌:查氏培养基,培养霉菌:查氏培养基,培养霉菌:查氏培养基,培养霉菌:查氏培养基,PDAPDAPDAPDA培养基,培养基,培养基,培养基,pHpHpHpH自然自然自然自然二、培养基的类型及应用二、培养基的类型及应用(一)按成分来源划分(一)按成分来源划分(二)根据物理状态划分(二)根据物理状态划分(三)
22、按用途划分(三)按用途划分(一)按成分来源划分(一)按成分来源划分1.1.天然培养基天然培养基优点:配制方便、营养多、经济。优点:配制方便、营养多、经济。缺点:成分杂,不稳定,缺点:成分杂,不稳定,重复性差重复性差。例:肉汤、麦芽汁培养基。例:肉汤、麦芽汁培养基。用途:研究和生产。用途:研究和生产。2.2.2.2.合成培养基合成培养基合成培养基合成培养基vv用途:研究。用途:研究。用途:研究。用途:研究。vv优点:优点:优点:优点:重复性强重复性强重复性强重复性强。vv缺点:贵、烦琐、生长慢。缺点:贵、烦琐、生长慢。缺点:贵、烦琐、生长慢。缺点:贵、烦琐、生长慢。vv例:高氏一号、察氏、葡萄糖
23、铵盐培养基等。例:高氏一号、察氏、葡萄糖铵盐培养基等。例:高氏一号、察氏、葡萄糖铵盐培养基等。例:高氏一号、察氏、葡萄糖铵盐培养基等。3.3.3.3.半合成培养基半合成培养基半合成培养基半合成培养基用途:广泛。用途:广泛。用途:广泛。用途:广泛。例:马铃薯例:马铃薯例:马铃薯例:马铃薯-葡萄糖培养基。葡萄糖培养基。葡萄糖培养基。葡萄糖培养基。(二)根据物理状态划分(二)根据物理状态划分(二)根据物理状态划分(二)根据物理状态划分1.1.1.1.固体培养基固体培养基固体培养基固体培养基(1 1 1 1)固化培养基)固化培养基)固化培养基)固化培养基液体培养基液体培养基液体培养基液体培养基+琼脂(
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