微生物的营养与培养基.pptx

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1、 你认识到了你认识到了吗吗了解、认识了各种微生物的形态和繁殖特点，就为进一步认识、研究并利用微生物打下了基础。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响，就必须首先能够培养它，才能进一步研究其生理生化、生长代谢以及遗传变异等特征，使之尽量在人类的掌控之内。因此，学习微生物的营养和培养基知识，是实现认识、利用和研究微生物的必要基础。？。？。第1页/共80页教学提示:掌握微生物营养要素及碳源谱、氮源谱中主要的培养基原料；了解微生物的营养类型、营养物质输送方式；着重掌握培养基的有关知识，包括配制方法和注意事项；要求能领悟培养基的设计与微生物纯培养技术之间的重要关系。第2页/共80页营

2、养是生命活动的起点，是必需的物质基营养是生命活动的起点，是必需的物质基础。础。微生物的营养过程为其生命活动提供了物质、能量、代谢调节物和必要的生理环境的保障。营养(nutrition)：生物体从外部环境中摄取生命活动必需的物质和能量，以满足正常生长、繁殖和各种生理活动之所需。广义地说，营养是微生物获得和利用营养物的过程，是微生物维持和延续其生命形式的一种基本生理过程。营养物(nitrient)：具有营养功能的物质和能量（指光能对微生物来说）第3页/共80页第一节微生物的营养六要素1 微生物菌体的化学组成元素水平主要元素：碳、氢、氧、氮、磷、硫、钾、镁、钙等微量元素：锌、锰、氯、钼、硒、钴、铜等

3、 占细胞干重的占细胞干重的97%97%第4页/共80页2 微生物的营养要素营养六要素：碳源、氮源、能源、生长因子、无机盐和水按照营养物质在菌体中的生理作用的不同，可以将它们分成六大类。无论从元素水平还是营养要素水平，微生物的营养要求与摄食型的动物（含人类）和光合自养型的植物都十分接近。生物之间存在生物之间存在“营养上的统一性营养上的统一性”第5页/共80页2.1 碳源在微生物生长繁殖过程中，能为其提供碳素营养来源的物质称碳源。即，是用来构建菌体物质中或代谢产物中的碳素骨架的营养物质。碳源谱有机碳C.H.O无机碳C.O,C.O.X异养微生物自养微生物微生物利用的碳源物质主要有糖类、有机酸、醇类、

4、脂类、烃类、和蛋白质、氨基酸、核酸以及CO2、碳酸盐等等。从微生物的整体来看，可利用的碳源物质的范围称碳源谱。第6页/共80页可以无机碳源提供主要碳素营养的自养微生物（较少）自然界中，利用有机碳源的微生物种类占绝大多数。其中必须以有机碳源提供碳素营养的异养微生物（绝大多数）；从整体上看，微生物是自然界中碳源谱最广的生命形式。从某种角度来说，世界上存在的所有有机物，几乎没有微生物不能利用的！微生物的生物多样性第7页/共80页对大多数异养菌来说，其最适碳源是“C.H.O”型碳源，其中：糖类最广泛、最经济 酸醇脂类次要糖类中：单糖双糖、多糖己糖戊糖葡萄糖、果糖半乳糖、甘露糖等淀粉纤维素、几丁质等一般

5、不把含蛋白质、氨基酸的牛肉膏、蛋白胨等原料降格做碳源使用。目前在微生物发酵工业中所利用的碳源物质主要有单糖、蔗糖、淀粉、糖蜜、麸皮、米糠.第8页/共80页注意：“碳源谱广泛”是针对整个微生物界来说的，对某一具体微生物来说，差异很大。对一切异养菌来说，其碳源可同时兼作能源，因此碳源是它们的双功能营养物。对天然来源的碳源营养物（如糖蜜、淀粉质原料）来说，除主要提供碳源营养外，其中还含有氨基酸、无机盐等多种营养成分。第9页/共80页在微生物生长繁殖过程中，能为其提供氮素营养来源的物质称氮源。即，是用来满足菌体物质中或代谢产物中的氮素需要的营养物质。2.2 氮源氮源谱有机氮N.C.H.O无机氮N.H,

6、N.ONH3铵盐（NH4+）硝酸盐N2蛋白质核酸氨基酸尿素第10页/共80页一般而言，能利用有机氮的也以利用无机氮但是，能利用无机氮的不一定能利用有机氮。对大多数异养菌来说，其最适氮源是“N.C.H.O”型或“N.C.H.O.X”型氮源(有机氮源)，“N.H”型氮源(无机氮源，如NH4+)次之。在论及微生物培养基成分时，最常用的有机氮源是牛肉膏、蛋白胨、酵母膏及饼粕粉（黄豆饼、花生麸）蚕蛹粉、鱼粉等第11页/共80页氨基酸自养型生物：不需要氨基酸做氮源，能利用尿素、铵盐、硝酸盐甚至氮气等自行合成所需氨基酸的生物氨基酸异养型生物：需要从外界吸收现成的氨基酸做氮源才能满足需要的按对氨基酸的需要的不

7、同，可将微生物生物分为：第12页/共80页2.3 能源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，称能源。能源谱化学物质辐射能化能异养微生物的能源有机物无机物化能自养微生物的能源化能自养微生物的能源光能自养和光能异养微生物的能源单功能营养物：如光能多功能营养物：如铵盐、氨基酸等第13页/共80页2.4 生长因子微生物生长所必需的、但其自身不能合成或合成量不足以满足机体生长需要的、需要量很小的有机化合物.微 生 物 生长因子 需要量（/ml）III型肺炎链球菌（Streptococcus pneumoniae）胆碱 6 ug 金黄色葡萄球菌（Staphylococcus aureus）

8、硫胺素 0.5ng白喉棒杆菌（Cornebacterium diphtherriae）B-丙氨酸 1.5ug破伤风梭状芽孢杆菌（Clostridium tetani）尿嘧啶 0-4ug肠膜状串珠菌（Leuconostoc mesenteroides）吡哆醛 0.025ug第14页/共80页广义的生长因子维生素、生物碱、卟啉、甾醇、短链的分支或直链脂肪酸、氨基酸等狭义的生长因子仅指维生素生长因子自养型微生物：多数真菌、放线菌和不少细菌生长因子异养型微生物：乳酸菌、营养缺陷型突变株及 致病菌等生长因子过量合成的微生物：可用其生产有关的生长因子（如维生素），如阿舒假囊酵母生产B2，谢氏丙杆菌、有些链

9、霉菌生产B12等。第15页/共80页配制培养基时，常使用生长因子丰富的天然物质制备物天然物质制备物作为补充生长因子的培养基成分。如：酵母膏、玉米浆、麦芽汁、肝浸液等。第16页/共80页2.5 矿质元素参与微生物中氨基酸和酶的组成；调节微生物的原生质胶体状态，维持细胞的渗透与平衡酶的激活剂除C、H、O外的元素，有时又称无机盐，其基本作用：第17页/共80页配制培养基时，大量元素一般首选K2HPO4、MgSO4等，可同时提供4种大量元素。常用天然水、自来水来配制培养基以提供各种微量元素.微量元素指那些在微生物生长过程中起重要作用，而机体对这些元素的需要量极其微小的元素，需要量通常在10-6-10-

10、8mol/L，如：锌、锰、钠、氯、钼、硒、钴、铜、钨、镍、硼等。根据微生物对矿质元素需要量的大小，可分为：大量元素：Na、K、Mg、Ca、S、P等。第18页/共80页2.6 水生理功能主要有：起到溶剂与运输介质的作用；参与细胞内一系列化学反应；维持蛋白质、核酸等生物大分子稳定的天然构象；通过水合作用与脱水作用控制由多亚基组成的结构.高比热、高汽化热等，以保证微生物的生命活动；微生物细胞含水量很高，细菌、酵母和霉菌菌体分别是80%、75%和85%，而霉菌孢子含水39%，细菌芽孢含水很低，约为30%左右。第19页/共80页第二节微生物的营养类型异养型生物自养型生物生长所需要的营养物质生长过程中能量

11、的来源光能营养型化能营养型根据微生物生长所需要的主要营养要素即碳源和能源的不同，可以将微生物划分为不同的营养类型：第20页/共80页根据碳源、能源及电子供体性质的不同，可将微生物分为：光能无机自养型(photolithoautotrophy)光能有机异养型(photoorganoheterotrophy)化能无机自养型(chemolithoautotrophy)化能有机异养型(chemoorganoheterotrophy)第21页/共80页1 1光能无机自养型（光能自养型）能以CO2为唯一或主要碳源；进行光合作用获取生长所需要的能量；以无机物如H2、H2S、S等作为供氢体或电子供体，使CO2

12、还原为构成细胞物质的有机物；例如，藻类及蓝细菌等和植物一样，以水为电子供体（供氢体），进行产氧型的光合作用，合成细胞物质。而红硫细菌，以H2S为电子供体，产生细胞物质，并伴随硫元素的产生。CO2+2H2S光能光合色素 CH2O+2S+2S+H2O第22页/共80页2 2光能有机异养型（光能异养型）不能以CO2为主要或唯一的碳源；以有机物作为供氢体，利用光能将CO2还原为细胞物质；在生长时大多数需要外源的生长因子；例如，红螺菌属中的一些细菌能利用异丙醇作为供氢体，将CO2还原成细胞物质，同时积累丙酮。CHOH+CHOH+CO2H H3 3C CH H3 3C C2光能 光合色素2 2 CHCH3

13、 3C0CHC0CH3 3+CH2O+H2O第23页/共80页3 3化能无机自养型（化能自养型）生长所需要的能量来自无机物氧化过程中放出的化学能；以CO2或碳酸盐作为唯一或主要碳源进行生长时，利用H2、H2S、Fe2+、NH3或NONO2 2-等作为电子供体使CO2还原成细胞物质。化能无机自养型只存在于微生物中，可在完全无机及无光的环境中生长。它们广泛分布于土壤及水环境中,参与地球物质循环；第24页/共80页4 4化能有机异养型（化能异养型）生长所需要的能量均来自有机物氧化过程中放出的化学能；生长所需要的碳源主要是一些有机化合物，如淀粉、糖类、纤维素、有机酸等。有机物通常既是碳源也是能源；大多

14、数细菌、真菌、原生动物都是化能有机异养型大多数细菌、真菌、原生动物都是化能有机异养型微生物；微生物；所有致病微生物均为化能有机异养型微生物；第25页/共80页不同营养类型之间的界限并非是绝对的异养型微生物并非绝对不能利用CO2；自养型微生物也并非不能利用有机物进行生长；有些微生物在不同生长条件下生长时,其营养类型也会发生改变:例如紫色非硫细菌(purple nonsulphur bacteria)：没有有机物时，同化CO2，为自养型微生物；有机物存在时，利用有机物进行生长，为异养型微生物；光照和厌氧条件下，利用光能生长，为光能营养型微生物；黑暗与有氧条件下，依靠有机物氧化产生的化学能生长，为化

15、能营养型微生物微生物营养类型的可变性无疑有利于提高其对环境变化的适应能力第26页/共80页第三节营养物质进入细胞的方式营养物质能否进入细胞取决于三个方面的因素：营养物质本身的性质（相对分子量、质量、溶解性、电负性等;微生物所处的环境（温度、pHpH等）；微生物细胞的透过屏障（原生质膜、细胞壁、荚膜等）。除原生动物外，各种微生物都是通过细胞膜的渗透和选择性吸收作用而从外界吸收营养物质的。第27页/共80页根据物质运输过程的特点，可将微生物营养物质的运输方式分为：单纯扩散 促进扩散 主动运输 基团转移第28页/共80页1 1单纯扩散（自由扩散、简单扩散）原生质膜是一种半透性膜，营养物质通过原生质膜

16、上的小孔，通过物理扩散方式由高浓度的胞外环境向低浓度的胞内进行扩散。特点不消耗能量；不需要载体；不能逆浓度运输；运输速率与膜内外物质的浓度差成正比；物质在扩散过程中没有发生任何变化；第29页/共80页水是唯一可以通过自由扩散穿过原生质膜的分子；另外脂肪酸、乙醇、甘油、一些气体（O O2 2、COCO2 2）及某些氨基酸分子在一定程度上也可通过自由扩散进出细胞。第30页/共80页2 2促进扩散 特点不消耗能量需要载体参与不能进行逆浓度运输运输速率与膜内外物质的浓度差成正比参与运输的物质的分子结构不发生本身变化，但运输速度加快细胞外溶质借助于细胞膜上的载体蛋白（酶）的协助，向胞内运送的方式,。第3

17、1页/共80页 通过促进扩散进入细胞的营养物质主要有氨基酸、单糖、维生素及无机盐等。一般微生物通过专一的载体蛋白运输相应的物质，但也有微生物对同一物质的运输由一种以上的载体蛋白来完成。第32页/共80页3 3主动运输它的一个重要特点是物质运输过程中需要消耗能量和载体，而且可以进行逆浓度运输。用于各种离子和一些糖类的运输。主动运输主动运输是广泛存在于微生物中的一种主要的物质运输方式。第33页/共80页与促进扩散相比,主动运输有何重要意义?最关键的是，微生物通过主动运输可以从各种环境中吸收到营养物质，从而对提高其环境的适应性具有重要作用。第34页/共80页4 4基团移位 基团移位是另一种类型的主动

18、运输，它与主动运输的不同之处在于它有一个复杂的运输系统(酶系统)来完成物质的运输。其特点是：需要能量，需要载体，可以逆浓度运输，而且物质结构在运输过程中会发生化学变化。第35页/共80页基团移位基团移位主要存在于厌氧型和兼性厌氧型细胞中，主要用于各种糖类的运输，脂肪酸、核苷酸、碱基等也可以通过这种方式运输。第36页/共80页比较项目比较项目 单纯扩散单纯扩散 促进扩散促进扩散 主动运输主动运输 基团移位基团移位特异载体蛋白特异载体蛋白 无无 有有 有有 有有运送速度运送速度 慢慢 快快 快快 快快溶质运送方向溶质运送方向 由浓至稀由浓至稀 由浓至稀由浓至稀 由稀至浓由稀至浓由稀至浓由稀至浓平衡

19、时内外浓度内外相等平衡时内外浓度内外相等 内外相等内外相等 内部高内部高内部高内部高运送分子运送分子 无特异性无特异性 特异性特异性 特异性特异性特异性特异性能量消耗能量消耗 不需要不需要 需要需要 需要需要需要需要运送前后溶质分子不变运送前后溶质分子不变 不变不变 不变不变改变改变载体饱和效应载体饱和效应无无 有有 有有 有有与溶质类似物与溶质类似物 无竞争性无竞争性有竞争性有竞争性有竞争性有竞争性有竞争性有竞争性运送抑制剂运送抑制剂 无无 有有 有有 有有运送对象举例运送对象举例 水、水、O O2 2 糖、糖、SOSO4 42-2-氨基酸、乳糖氨基酸、乳糖 葡萄糖葡萄糖 嘌呤嘌呤四种运送营

20、养方式的比较四种运送营养方式的比较第37页/共80页第四节培养基培养基培养基:应科研或生产的需要，由人工配制的、适合于不同微生物生长繁殖或积累代谢产物用的营养基质（混合养料）。培养基几乎是一切对微生物进行研究和利用工作的基础任何培养基都应该具备微生物所需要六大营养要素（碳碳源、氮源、无机盐、能源、生长因子、水源、氮源、无机盐、能源、生长因子、水）且比例适当.任何培养基一旦配成，必须立即立即进行灭菌处理:常用高压蒸汽灭菌：1.05kg/cm2,121.3,15-20min；0.56kg/cm2,112.6,15-30min;第38页/共80页绝大多数微生物都可以在人工培养基上生长，除少数严格寄生

21、或共生的微生物外。另外，有一种观点，认为自然界中还存在着一类不可培养的微生物。目前这类微生物作为一种资源已受到广泛关注。微生物培养基的用途：促进微生物生长繁殖；积累代谢产物；分离微生物菌种；鉴定微生物种类；微生物细胞计数；菌种保藏；制备微生物制品第39页/共80页1 培养基的配制原则培养基组分应适合微生物的营养特点（目的明确）培养基组分应适合微生物的营养特点（目的明确）营养物的浓度与比例应恰当（营养协调）营养物的浓度与比例应恰当（营养协调）物理化学条件适宜（条件适宜）物理化学条件适宜（条件适宜）根据培养目的来选择不同来源的原料（经济节约）根据培养目的来选择不同来源的原料（经济节约）第40页/共

22、80页1.1 培养基组分应适合微生物营养特点（目的明确）即根据不同微生物的营养需要配制不同的培养基。即根据不同微生物的营养需要配制不同的培养基。不同不同营养类型营养类型的微生物，其对营养物的需求差异很大。如的微生物，其对营养物的需求差异很大。如自养型自养型微生物的培养基完全可以（或应该）由简单的无机物质组微生物的培养基完全可以（或应该）由简单的无机物质组成。成。异养型异养型微生物的培养基至少需要含有一种有机物质，但有机物的微生物的培养基至少需要含有一种有机物质，但有机物的种类需适应所培养菌的特点。种类需适应所培养菌的特点。按微生物的主要按微生物的主要类群类群来说，它们所需要的培养基成分也不同来

23、说，它们所需要的培养基成分也不同:细菌：牛肉膏蛋白胨培养基、细菌：牛肉膏蛋白胨培养基、LB (Luria-Bertani)培养基培养基 放线菌：高氏一号培养基放线菌：高氏一号培养基 真菌：查氏合成培养基、真菌：查氏合成培养基、PDA(Potato-Dextrose-Agar)培养基培养基 酵母菌：酵母菌：麦芽汁培养基麦芽汁培养基当对当对“试验菌试验菌”营养需求特点不清楚的时候，可以采用营养需求特点不清楚的时候，可以采用生长谱法生长谱法进行测定。进行测定。第41页/共80页 1.2 营养物的浓度与比例应恰当（营养协调）浓度过高浓度过高微生物的生长受到抑制；微生物的生长受到抑制；浓度过小浓度过小不

24、能满足微生物生长的需要；不能满足微生物生长的需要；碳氮比（碳氮比（C/N）直接影响微生物生长与繁殖及代谢产物的形成直接影响微生物生长与繁殖及代谢产物的形成与积累，故常作为考察培养基组成时的一个重要指标与积累，故常作为考察培养基组成时的一个重要指标 碳源中所含碳原子的碳源中所含碳原子的mol数数 氮源中所含氮原子的氮源中所含氮原子的mol数数C/N比值比值=例：谷氨酸生产中例：谷氨酸生产中 C/N 4/1时，菌体大量繁殖，谷氨酸积累少；时，菌体大量繁殖，谷氨酸积累少；C/N3/1 时，菌体生长受抑制，而谷氨酸大量增加。时，菌体生长受抑制，而谷氨酸大量增加。注：C/N比有时也指培养基中还原糖与粗蛋

25、白两种成分含量之比）第42页/共80页 1.3 物理化学条件适宜（条件适宜）1.3.1 pH:各类微生物的最适生长各类微生物的最适生长pH值各不相同值各不相同：细细 菌：菌：7.08.0 放线菌：放线菌：7.58.5 酵母菌：酵母菌：3.86.0 霉霉 菌：菌：4.05.8 在在微微生生物物的的生生长长和和代代谢谢过过程程中中，由由于于营营养养物物质质的的利利用用和和代代谢谢产产物物的的形形成成与与积积累累，培培养养基基的的初初始始pH值值会会发发生生改改变变，为为了了维维持持培培养养基基pH值值的的相相对对恒恒定定，通通常常采采用用下下列列两两种方式：种方式：内源调节内源调节：在培养基里加一

26、些缓冲剂或不溶性的碳酸盐；在培养基里加一些缓冲剂或不溶性的碳酸盐；调节培养基合适的碳氮比。调节培养基合适的碳氮比。外源调节外源调节：按实际需要不断向发酵液中按实际需要不断向发酵液中流加流加酸液或碱液酸液或碱液第43页/共80页 磷酸缓冲液：磷酸缓冲液：pH值从值从6.07.6之间之间K2HPO4+HCl KH2PO4+KClKH2PO4+KOH K2HPO4+H2O加入加入CaCO3：CO32 HCO3 H2CO3 CO2+H2O+H+H+H+H培养基中所含氨基酸、肽、蛋白质等物质也可起到培养基中所含氨基酸、肽、蛋白质等物质也可起到 一定的缓冲作用。一定的缓冲作用。第44页/共80页1.3.2

27、 渗透压和水活度（渗透压和水活度（aw）渗透压：由溶液中所含分子或离子的质点数决定的，由2种不同浓度的溶液产生的。溶液的质点数越多，产生的渗透压就越大。等渗溶液适宜微生物生长 高渗溶液细胞发生质壁分离 低渗溶液细胞吸水膨胀，直至破裂大多数微生物适合在等渗的环境下生长。大多数微生物适合在等渗的环境下生长。而有的细菌如而有的细菌如Staphylococcus aureus则能在则能在3mol/L NaCl的高渗溶液中生长。的高渗溶液中生长。能在高盐环境（能在高盐环境（2.86.2g/L NaCl）生长的微生物常被）生长的微生物常被称为称为嗜盐微生物（嗜盐微生物（Halophiles）。第45页/共

28、80页水活度在人为或天然环境中，微生物可实际利用的自由水或游离水的含量.一般用：在一定的温度和压力条件下,溶液的蒸汽压力与同样条件下纯水蒸汽压力之比表示，即：aw=Pw/P=Pw/Po ow w式中PwPw代表溶液蒸汽压力,P P0 0w w代表纯水蒸汽压力。纯水aw为1.001.00。溶液中溶质越多,aw越小。微生物一般在aw为0.600.600.990.99的条件下生长a aw w过低时,微生物生长的迟缓期延长,比生长速率和总生长量减少微生物不同，其生长的最适a aw w不同。第46页/共80页第47页/共80页1.3.3 氧化还原电势氧化还原电势(redox potential)是度量系

29、统中还原剂释放电子或氧化剂接受电子趋势的指标，以Eh表示，其单位是V（伏）或mV（毫伏）各种微生物对培养基的氧化还原电势的要求不同：各种微生物对培养基的氧化还原电势的要求不同：好氧微生物：好氧微生物：+0.3+0.4V,(在在0.1V以上的环境中均能生长以上的环境中均能生长)厌氧微生物：只能在厌氧微生物：只能在+0.1V以下生长以下生长兼性厌氧微生物：兼性厌氧微生物：+0.1V以上呼吸、以上呼吸、+0.1V以下发酵以下发酵培培养养基基是是多多氧氧化化还还原原偶偶的的复复杂杂电电化化学学系系统统，测测出出的的Eh值值仅仅代代表表其综合结果。其综合结果。对微生物影响最大的是：分子氧和分子氢的浓度对

30、微生物影响最大的是：分子氧和分子氢的浓度培培养养基基中中常常用用的的还还原原剂剂：巯巯基基乙乙酸酸、抗抗坏坏血血酸酸、硫硫化化氢氢、半半胱胱氨酸、谷胱甘肽、二硫苏糖醇等。氨酸、谷胱甘肽、二硫苏糖醇等。第48页/共80页1.4 根据培养基的应用目的选择原料及其来源（经济节约）该培养基的应用目的，即：该培养基的应用目的，即：是培养菌体还是积累代谢产物？是培养菌体还是积累代谢产物？是实验室种子培养还是大规模发酵？是实验室种子培养还是大规模发酵？代谢产物是初级代谢产物还是次级代谢产物？代谢产物是初级代谢产物还是次级代谢产物？用于用于培养菌体、种子培养菌体、种子的培养基营养应丰富，氮源含量宜高的培养基营

31、养应丰富，氮源含量宜高（碳氮比低）；（碳氮比低）；用于大量生产用于大量生产代谢产物代谢产物的培养基其氮源一般应比种子培养基的培养基其氮源一般应比种子培养基稍低，（但若发酵产物是含氮化合物时，有时还应提高培养基稍低，（但若发酵产物是含氮化合物时，有时还应提高培养基的氮源含量）；若代谢产物是的氮源含量）；若代谢产物是次级代谢产物次级代谢产物时要考虑是否加入时要考虑是否加入特殊元素或特定的代谢产物；特殊元素或特定的代谢产物；当所设计的是当所设计的是大规模发酵大规模发酵用的培养基时，应重视培养基中各用的培养基时，应重视培养基中各成份的来源和价格，应选择来源广泛、价格低廉成份的来源和价格，应选择来源广泛

32、、价格低廉 的原料，提倡的原料，提倡以粗代精，以废代好。以粗代精，以废代好。第49页/共80页经济节约原则以粗代精以野代家以废代好以国代进以简代繁以氮代朊以烃代粮以纤代糖第50页/共80页2.1 生态模拟生态模拟 调查所培养菌的生态条件，查看其调查所培养菌的生态条件，查看其“嗜好嗜好”，对，对“症症”下料下料初级天然培养基初级天然培养基.2.2 查阅文献查阅文献 查阅、分析文献，调查前人的工作资料，查阅、分析文献，调查前人的工作资料，借鉴人家的经验，以便从中得到启发设计有自己借鉴人家的经验，以便从中得到启发设计有自己特色的培养基配方特色的培养基配方.2.3 精心设计精心设计 借助借助优选法优选

33、法或或正交试验设计法正交试验设计法等方法等方法.2 设计培养基的方法 第51页/共80页2.4 试验比较试验比较 *不同培养基配方的选择比较不同培养基配方的选择比较*单种成分来源和数量的比较单种成分来源和数量的比较*几种成分浓度比例调配的比较几种成分浓度比例调配的比较*小型试验放大到大型生产条件的比较小型试验放大到大型生产条件的比较 *pH和温度试验和温度试验第52页/共80页附附1：培养基配制时应注意的几个问题：培养基配制时应注意的几个问题：1、沉淀、沉淀2、琼脂胶体强度的破坏、琼脂胶体强度的破坏3、褐色物质的形成、褐色物质的形成4、pH发生变化发生变化第53页/共80页高压蒸气灭菌高压蒸气

34、灭菌 一般培养基一般培养基:1.05 Kg/cm2,121.3,15-20 min 含糖培养基含糖培养基:0.56 Kg/cm2,112.6,20-30 min 过滤灭菌过滤灭菌分别灭菌分别灭菌间歇灭菌的应用间歇灭菌的应用附2：培养基的灭菌第54页/共80页附图：过滤灭菌附图：过滤灭菌第55页/共80页附3：器皿的灭菌及无菌室的消毒器皿的灭菌：干热空气：干热空气：160，2 小时小时无菌室的消毒：紫外线紫外线 化学药物熏蒸（苯酚；高锰酸钾化学药物熏蒸（苯酚；高锰酸钾+甲醛）甲醛）第56页/共80页3 培养基的种类及其应用按所培养微生物的类群分类按培养目的来分类按培养基的组成成分分类按培养基的物

35、理状态分类按培养基的功能（或用途）分类培养基的种类第57页/共80页3.1 根据微生物的类群来分根据微生物的类群来分细菌培养基细菌培养基 放线菌培养基放线菌培养基 酵母菌培养基酵母菌培养基 霉菌霉菌培养基等培养基等。3.2 根据培养目的来分 种子培养基(seed culture medium)是为保证发酵生产获得大量优质种子而设计的培养基。特点是营养较丰富，氮源比例较高。有时为使菌种能迅速适应后面的发酵条件，还有意识地加入发酵培养基的基质。发酵培养基(fermentation medium)用于生产预定发酵产物，一般以碳为主要元素，碳源含量往往高于种子培养基。大规模生产时，原料应价廉易得，还应

36、有利于下游的分离提取。第58页/共80页-1细菌培养基细菌培养基营养肉汤（营养肉汤（nutrient broth)：牛肉膏牛肉膏 3g；水水 1000ml；蛋白胨蛋白胨 5g；NaCl 5g;pH 7.27.4放线菌培养基放线菌培养基高氏高氏1号（淀粉硝酸盐培养基）：号（淀粉硝酸盐培养基）：可溶性淀粉可溶性淀粉 20g；KNO3 1g;K2HPO4 1g MgSO4 0.5g NaCl 1g;FeSO47H2O 0.5g 水水 1000ml;pH 7.27.4霉菌培养基霉菌培养基查氏（查氏（zapek)培养基（蔗糖硝酸盐培养基）：培养基（蔗糖硝酸盐培养基）：蔗糖蔗糖 30g;NaNO3 3g;

37、MgSO4.H2O 0.5g;KCl 0.5g;K2HPO4 1g;FeSO4 0.5g 水水 1000ml;pH 6.7酵母菌酵母菌麦芽汁培养基麦芽汁培养基干干麦麦芽芽粉粉加加4 4倍倍水水，在在50-6050-60糖糖化化3-43-4小小时时，用用碘碘液液试试验验检检查查至至糖糖化化完完全全为为止止，调调整整糖糖液液浓浓度度为为1010。巴巴林林，煮煮沸沸后后，纱纱布布过过滤滤，调调pHpH为为6.06.0。第59页/共80页 如：味精生产如：味精生产一级种子一级种子（北京棒状杆菌（北京棒状杆菌AS1.299，用摇床培养），用摇床培养）培养基培养基配方：配方：葡萄糖葡萄糖 3%玉米浆玉米浆

38、 2.53.5%尿素尿素 0.30.5%K2HPO4 0.10.2%MgSO4 0.05%二级种子二级种子（1200升发酵罐）升发酵罐）培养基培养基配方：配方：以以3-5%淀粉水解糖代替淀粉水解糖代替3%葡萄糖，其他成分葡萄糖，其他成分同一级种子。同一级种子。发酵培养基发酵培养基（50-100t50-100t发酵罐）：发酵罐）：基本同二级种子液。基本同二级种子液。第60页/共80页3.3 根据对培养基成分的了解程度来分根据对培养基成分的了解程度来分3.3.1天然培养基天然培养基(complex medium)：也称作：也称作chemically undefined medium。利用利用化学成

39、分还不完全清楚或不恒定的天然物的天然物质（如肉汤、蛋白胨、质（如肉汤、蛋白胨、麦芽汁、酵母汁、豆芽麦芽汁、酵母汁、豆芽汁、玉米粉、牛奶、血清等）制成的培养基。汁、玉米粉、牛奶、血清等）制成的培养基。天然培养基比较经济，除实验室经常使用外，天然培养基比较经济，除实验室经常使用外，更适宜于在生产上用来大规模地培养微生物和更适宜于在生产上用来大规模地培养微生物和生产微生物产品。生产微生物产品。第61页/共80页3.3.2 合成（组合）培养基合成（组合）培养基(synthetic medium)：也称作：也称作chemically defined medium.由化学成分完全了解的物质配制而成的培养基

40、。该类培养基的组成成分清楚，重复性强，但微生物生长较慢，且价格较贵。故一般适于在实验室范围内及有关微生物营养需要、代谢、分类鉴定、生物测定以及菌种选育、遗传分析等方面的研究工作。如高氏培养基、察氏培养基等都是合成培养基.第62页/共80页3.3.3 半合成（组合）培养基半合成（组合）培养基(semi-defined medium)：在合成培养基的基础上添加些天然成份，以更有效地满足微生物对营养物的需要.如马铃薯-蔗糖培养基第63页/共80页3.4 根据培养基的物理状态来分根据培养基的物理状态来分3.4.1 液体培养基液体培养基(liquid medium)：液体培养基不含任何凝固剂，菌体与培养

41、基充分液体培养基不含任何凝固剂，菌体与培养基充分接触，操作方便。接触，操作方便。常用于大规模的工业化生产以及在实验室进行微常用于大规模的工业化生产以及在实验室进行微生物生理代谢等基本理论的研究工作。生物生理代谢等基本理论的研究工作。可根据培养后的可根据培养后的“浊度”判断微生物的生长情判断微生物的生长情况况.第64页/共80页3.4.2 固体培养基固体培养基(solid medium)：天然固体营养基质制成的培养基（如培养霉菌的培养基）天然固体营养基质制成的培养基（如培养霉菌的培养基），或在，或在液体培养基中加入一定量凝固剂（琼脂液体培养基中加入一定量凝固剂（琼脂1.51.52 2)而呈固体状

42、态的培养基而呈固体状态的培养基。为微生物的生长提供为微生物的生长提供营养表面营养表面。常用于微生物的分离、纯化、计数、生理测定、育种和常用于微生物的分离、纯化、计数、生理测定、育种和菌种保藏等方面的研究。菌种保藏等方面的研究。可依使用目的不同而制成可依使用目的不同而制成斜面、平板斜面、平板等形式等形式.第65页/共80页3.4.3半固体培养基半固体培养基(semi-solid medium)：在液体培养基中加入0.2-0.7的琼脂构成的培养基。常用来观察细菌运动的特征，以进行菌种鉴定.以及测定噬菌体效价等等.第66页/共80页1.不被微生物分解、利用、液化；不被微生物分解、利用、液化；2.不因

43、消毒灭菌而被破坏；不因消毒灭菌而被破坏；3.在微生物的生长温度内保持固态；在微生物的生长温度内保持固态；4.凝固点的温度对微生物无害；凝固点的温度对微生物无害；5.透明度好，粘着力强透明度好，粘着力强理想凝固剂应理想凝固剂应具备的条件具备的条件第67页/共80页半固体培养物的生长情况：第68页/共80页液体培养物生长情况液体培养物生长情况连续液体培养装置连续液体培养装置示意图示意图第69页/共80页3.5 根据培养基用途来分根据培养基用途来分3.5.1 基础培养基基础培养基(minimum medium):是含有一般微生物生长繁殖所需的基本营养成分的培是含有一般微生物生长繁殖所需的基本营养成分

44、的培养基；养基；基础培养基也可作为一些基础培养基也可作为一些特殊培养基的基础成分特殊培养基的基础成分（如（如制备糖发酵培养基时）制备糖发酵培养基时）.第70页/共80页3.5.2 加富（又称富集）培养基加富（又称富集）培养基(enriched medium)：在基本培养基中加入某些特殊的营养物质，如血、血清、动植物组织液或其他营养物质（或生长因子）的一类营养丰富的培养基。用来用来富集（使数量上占优势）富集（使数量上占优势）和分离某种特和分离某种特定微生物。定微生物。或用以培养营养要求苛刻的微生物或用以培养营养要求苛刻的微生物 .富集富集-分离微生物：分离微生物：根据待分离微生物的特点设计培养基

45、,用于从环境中富集和分离某种微生物目的微生物在这种培养基中较其他微生物生长速度快,并逐渐富集而占优势,从而容易达到分离到该种微生物的目的.).)第71页/共80页3.5.3 选择性培养基选择性培养基(selective medium)：是根据某种或某一类群微生物的特殊营养需要（投其投其所好所好），或根据对某种化合物的敏感性情况（取其取其所抗所抗）而设计出来的一类培养基。具体说，是加入相应的特殊营养物质或有抑菌性的化学物质,以抑制不需要的微生物的生长,而促进所需微生物的生长。用于将某种或某类微生物从混杂的微生物群体中 分离出来.第72页/共80页第73页/共80页（续上表）第74页/共80页例：

46、伊红美兰（Eosin-Methylene Blue）乳糖培养基（简称EMB培养基）用于食品卫生的微生物学检验，检验食品样品的“大肠菌群”的指标。3.5.4 鉴别性培养基鉴别性培养基(differential medium)：用于鉴别不同类型微生物的培养基。在普通培养基中加入能与某种代谢产物发生反应的指示剂或化学药品，从而产生某种明显的特征性变化，以区别不同的微生物以便于根据目的选择性挑取或计数等。第75页/共80页大肠菌群的定义：指存在与大肠内的，分解乳糖产酸产气的G-短杆菌,包括大肠杆菌和产气肠杆菌和一些中间类型的细菌。伊红和美蓝二种苯胺染料可抑制G+细菌和一些难培养的G-细菌的生长。在低酸

47、度时,这二种染料结合形成沉淀，起着产酸指示剂的作用.试样中的多种肠道菌会在EMB培养基上产生相互容易区分的特征菌落,因而易于辨认。例如：大肠杆菌强烈分解乳糖而产生大量的混合酸,菌体呈酸性,菌落被染成深紫色，从菌落表面的反射光中还可看到绿色金属闪光。第76页/共80页第77页/共80页选择性培养的结果鉴别性培养的结果第78页/共80页本章复习提示及思考题着重掌握所有与培养基有关的知识和概念思考题：P100的第1、2、6、7、10、11、14作业题：1）与促进扩散相比，微生物通过主动运输吸收营养物质有何优点或作用？2）按培养基的物理状态分，培养基有哪些种类？试以表解比较它们的特点。3）P100的第10、11第79页/共80页感谢您的观看！第80页/共80页