4微生物培养基.pptx

第四章第四章 微生物培养基微生物培养基4.1 培养基的类型培养基的类型4.2 微生物的营养类型微生物的营养类型4.3 培养基的营养成分培养基的营养成分4.4 选用和设计培养基的原则和方法选用和设计培养基的原则和方法微生物的特点：微生物的特点：食谱广、胃口大食谱广、胃口大营养物质营养物质：那些能够满足微生物机体生长、繁殖和完成各种那些能够满足微生物机体生长、繁殖和完成各种 生理活动所需的物质生理活动所需的物质营养：微生物获得和利用营养物质的过程营养：微生物获得和利用营养物质的过程营养物质是微生物生存的物质基础，而营养是生物维持和营养物质是微生物生存的物质基础，而营养是生物维持和延续其生命形式的一种生理过程。延续其生命形式的一种生理过程。微生物的营养要求微生物的营养要求微生物细胞的化学组成微生物细胞的化学组成微生物细胞微生物细胞水：水：70%-90%70%-90%干物质干物质有机物有机物蛋白质、糖、脂、核酸、维生素等蛋白质、糖、脂、核酸、维生素等及其降解产物及其降解产物 无机物（盐）无机物（盐）微生物、动物、植物之间存在微生物、动物、植物之间存在“营养上的统一性营养上的统一性”细胞化学元素组成：细胞化学元素组成：主要元素主要元素：碳、氢、氧、氮、磷、硫、钾、镁、钙、铁等；碳、氢、氧、氮、磷、硫、钾、镁、钙、铁等；微量元素微量元素：锌、锰、钠、氯、钼、硒、钴、铜、钨、镍、硼等。锌、锰、钠、氯、钼、硒、钴、铜、钨、镍、硼等。4.1 4.1 培养基的类型培养基的类型4.1.14.1.1按成份不同划分按成份不同划分1)1)天然培养基天然培养基(complex medium)complex medium)以化学成分还不清楚或化学成分不恒定的天然有机物组成以化学成分还不清楚或化学成分不恒定的天然有机物组成2)2)合成培养基合成培养基(synthetic medium)synthetic medium)是由化学成份完全了解的物质配制而成的培养基，也称是由化学成份完全了解的物质配制而成的培养基，也称化学限定培养基化学限定培养基(chemically defined medium)chemically defined medium)3)3)半合成培养基半合成培养基(semi-synthetic medium)(semi-synthetic medium)多多数数培培养养基基配配制制是是采采用用一一部部分分天天然然有有机机物物作作碳碳源源、氮氮源源和和生生长长因因子子的的来来源源，再再适适当当加加入入一一些些化化学学药药品品以以补补充充无无机盐成分，使其更能充分满足微生物对营养的需要。机盐成分，使其更能充分满足微生物对营养的需要。4.1.24.1.2根据物理状态划分根据物理状态划分固体培养基；固体培养基；半固体培养基；半固体培养基；液体培养基；液体培养基；4.1.34.1.3按用途划分按用途划分1 1）基础培养基）基础培养基(minimum medium)minimum medium)在一定条件下含有某种微生物生长繁殖所需的基本营养物质的培养基，在一定条件下含有某种微生物生长繁殖所需的基本营养物质的培养基，也称为基本培养基。也称为基本培养基。牛肉膏蛋白胨培养基就是枯草芽孢杆菌等的完全培养基牛肉膏蛋白胨培养基就是枯草芽孢杆菌等的完全培养基2 2）完全培养基）完全培养基(complete medium)complete medium)在一定条件下含有某种微生物生长繁殖所需的所有营养物质的培养基在一定条件下含有某种微生物生长繁殖所需的所有营养物质的培养基3 3）加富培养基和富集培养基）加富培养基和富集培养基(enrichment medium)enrichment medium)在普通培养基（如肉汤蛋白胨培养基）中加入某些特殊营养物质在普通培养基（如肉汤蛋白胨培养基）中加入某些特殊营养物质制成的一类营养丰富的培养基称加富制成的一类营养丰富的培养基称加富培养基培养基。这些特殊营养物质包括这些特殊营养物质包括血液、血清、酵母浸膏、动植物组织液血液、血清、酵母浸膏、动植物组织液等。等。用来培养营养要求比较苛刻的异养型微生物，如培养百日咳博德用来培养营养要求比较苛刻的异养型微生物，如培养百日咳博德氏菌氏菌(Bordetella pertussisBordetella pertussis)需要含有血液的加富培养基。需要含有血液的加富培养基。根据待分离微生物的特点设计的培养基，用于从环境中富集和根据待分离微生物的特点设计的培养基，用于从环境中富集和分离某种微生物分离某种微生物称富集培养基称富集培养基。（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（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，从而容易达到分离该种微生物的目的。）富集而占优势，从而容易达到分离该种微生物的目的。）4 4）鉴别培养基）鉴别培养基(differential medium)differential medium)5 5）选择培养基）选择培养基(selective medium)selective medium)用于鉴别不同类型微生物的培养基用于鉴别不同类型微生物的培养基特定的化学反应，产生明显的特征性变化，特定的化学反应，产生明显的特征性变化，根据这种特征性变化根据这种特征性变化,可将该种微生物与其他微生物区分开来。可将该种微生物与其他微生物区分开来。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的培养基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的培养基根据不同种类微生物的特殊营养需求或对某种化学物质的敏感性不根据不同种类微生物的特殊营养需求或对某种化学物质的敏感性不同，在培养基中同，在培养基中加入相应的特殊营养物质或化学物质，抑制不需要加入相应的特殊营养物质或化学物质，抑制不需要的微生物的生长的微生物的生长，有利于所需微生物的生长。，有利于所需微生物的生长。4 4）鉴别培养基）鉴别培养基(differential medium)differential medium)伊红和美蓝二种苯胺染料可抑制伊红和美蓝二种苯胺染料可抑制G G+细菌细菌和一些难培养的和一些难培养的G G细菌细菌。在低酸度时，这二种染料结合形成沉淀，起着产酸指示剂的作用。在低酸度时，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试样中的多种肠道菌会在EMBEMB培养基上产生相互易区分的特征菌落培养基上产生相互易区分的特征菌落，因而易于辨。例如大肠杆菌强烈分解乳糖而产生大量的混合酸，因而易于辨。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。绿色金属闪光。5 5）选择培养基）选择培养基(selective medium)selective medium)5 5）选择培养基）选择培养基(selective medium)selective medium)4.1.4 按在发酵过程中的地位来分按在发酵过程中的地位来分1)孢子培养基孢子培养基营养要求不要太高营养要求不要太高所用无机盐浓度要适量所用无机盐浓度要适量要注意培养基的要注意培养基的pH和湿度和湿度2.种子培养基中各种营养物质的浓度不必太高。种子培养基中各种营养物质的浓度不必太高。供孢子发芽生长用的种子培养基，可添加一些供孢子发芽生长用的种子培养基，可添加一些易被吸收利用的碳源和氮源。易被吸收利用的碳源和氮源。2)种子培养基种子培养基1.必须有较完全和丰富的营养物质，特别需要充必须有较完全和丰富的营养物质，特别需要充足的氮源和生长因子。足的氮源和生长因子。3.种子培养基成分还应考虑与发酵培养基的主要种子培养基成分还应考虑与发酵培养基的主要成分相近。成分相近。3)发酵培养基发酵培养基培养基能够满足产物最经济的合成培养基能够满足产物最经济的合成发酵后所形成的副产物尽可能的少发酵后所形成的副产物尽可能的少资源丰富资源丰富,价格低廉价格低廉,性能稳定性能稳定,便于采便于采购运输购运输,适于规模储藏适于规模储藏,最好本地生产最好本地生产能满足生产工艺要求能满足生产工艺要求4.2 4.2 微生物的营养类型微生物的营养类型异养型生物异养型生物自养型生物自养型生物生长所需要的营养物质生长所需要的营养物质生物生长过程中能量的来源生物生长过程中能量的来源光能营养型光能营养型化能营养型化能营养型光能自养型：以光为能源，不依赖任何有机物即可正常生长光能自养型：以光为能源，不依赖任何有机物即可正常生长光能异养型：以光为能源，但生长需要一定的有机营养光能异养型：以光为能源，但生长需要一定的有机营养化能自养型：以无机物的氧化获得能量，生长不依赖有机营养物化能自养型：以无机物的氧化获得能量，生长不依赖有机营养物化能异养型：以有机物的氧化获得能量，生长依赖于有机营养物质化能异养型：以有机物的氧化获得能量，生长依赖于有机营养物质 微生物营养类型微生物营养类型()()微生物的营养类型微生物的营养类型()()1 1光能无机自养型（光能自养型）光能无机自养型（光能自养型）能以能以COCO2 2为主要唯一或主要碳源；为主要唯一或主要碳源；进行光合作用获取生长所需要的能量；进行光合作用获取生长所需要的能量；以无机物如以无机物如H H2 2、H H2 2S S、S S等作为供氢体或电子供体，等作为供氢体或电子供体，使使COCO2 2还原为细胞物质；还原为细胞物质；例如，藻类及蓝细菌等和植物一样，以水为电子供体（供氢体），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，以进行产氧型的光合作用，合成细胞物质。而红硫细菌，以H H2 2S S为为电子供体，产生细胞物质，并伴随硫元素的产生。电子供体，产生细胞物质，并伴随硫元素的产生。COCO2 2+2H+2H2 2S S光能光能光合色素光合色素 CHCH2 2O+2S+HO+2S+H2 2O O2 2光能有机异养型（光能异养型）光能有机异养型（光能异养型）不能以不能以COCO2 2为主要或唯一的碳源；为主要或唯一的碳源；以有机物作为供氢体，利用光能将以有机物作为供氢体，利用光能将COCO2 2还原为细胞物质；还原为细胞物质；在生长时大多数需要外源的生长因子；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，将例如，红螺菌属中的一些细菌能利用异丙醇作为供氢体，将COCO2 2还原成细胞物质，同时积累丙酮。还原成细胞物质，同时积累丙酮。CHOH+COCHOH+CO2 2H H3 3C CH H3 3C C2 2光能光能光合色素光合色素2 2 CHCH3 3C0CHC0CH3 3+CH+CH2 2O+HO+H2 2O O光能无机自养型和光能有机异养型微生物可利用光能生长，光能无机自养型和光能有机异养型微生物可利用光能生长，在地球早期生态环境的演化过程中起重要作用。在地球早期生态环境的演化过程中起重要作用。3 3化能无机自养型（化能自养型）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；生长所需要的能量来自无机物氧化过程中放出的化学能；以以COCO2 2或碳酸盐作为唯一或主要碳源进行生长时，利用或碳酸盐作为唯一或主要碳源进行生长时，利用H H2 2、H H2 2S S、FeFe2+2+、NHNH3 3或或NONO2 2-等作为电子供体使等作为电子供体使COCO2 2还原成细胞物质。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。环境中生长。它们广泛分布于土壤及水环境中它们广泛分布于土壤及水环境中,参与地球物质循环；参与地球物质循环；4 4化能有机异养型（化能异养型）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，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。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；有机物通常既是碳源也是能源；大多数细菌、真菌、原生动物都是化能有机异养型微生物；大多数细菌、真菌、原生动物都是化能有机异养型微生物；所有致病微生物均为化能有机异养型微生物；所有致病微生物均为化能有机异养型微生物；4 4化能有机异养型（化能异养型）化能有机异养型（化能异养型）腐生型腐生型(metatrophy)metatrophy)：可利用无生命的有机物可利用无生命的有机物(如动植物尸体和残体如动植物尸体和残体)作为碳源；作为碳源；寄生型寄生型(paratrophy)paratrophy)：寄生在活的寄主机体内吸取营养物质寄生在活的寄主机体内吸取营养物质,离开寄主就不能生存；离开寄主就不能生存；在腐生型和寄生型之间还存在中间类型：在腐生型和寄生型之间还存在中间类型：兼性腐生型兼性腐生型(facultive metatrophy)facultive metatrophy)；兼性寄生型兼性寄生型(facultive paratrophy)facultive paratrophy)；不同营养类型之间的界限并非绝对不同营养类型之间的界限并非绝对：异养型微生物并非绝对不能利用异养型微生物并非绝对不能利用COCO2 2；自养型微生物也并非不能利用有机物进行生长；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；其营养类型也会发生改变；例如紫色非硫细菌例如紫色非硫细菌(purple nonsulphur bacteria)purple nonsulphur bacteria)：没有有机物时，同化没有有机物时，同化COCO2 2，为为自养型微生物；自养型微生物；有机物存在时，利用有机物进行生长，为有机物存在时，利用有机物进行生长，为异养型微生物；异养型微生物；光照和厌氧条件下，利用光能生长，为光照和厌氧条件下，利用光能生长，为光能营养型微生物；光能营养型微生物；黑暗与好氧条件下，依靠有机物氧化产生的化学能生长，黑暗与好氧条件下，依靠有机物氧化产生的化学能生长，为为化能营养型微生物；化能营养型微生物；微生物营养类型的可变性无疑有利于提高其对环境条件变化的适应能力微生物营养类型的可变性无疑有利于提高其对环境条件变化的适应能力5 5营养缺陷型营养缺陷型某些菌株发生突变某些菌株发生突变(自然突变或人工诱变自然突变或人工诱变)后，失去合成后，失去合成某种某种(或某些或某些)对该菌株生长必不可少的物质对该菌株生长必不可少的物质(通常是生通常是生长因子如氨基酸、维生素长因子如氨基酸、维生素)的能力，必须从外界环境获的能力，必须从外界环境获得该得该物质才能生长繁殖，这种突变型菌株称为营养缺陷型物质才能生长繁殖，这种突变型菌株称为营养缺陷型(auxotroph)auxotroph)，相应的野生型菌株称为原养型相应的野生型菌株称为原养型(prototroph)prototroph)。营养缺陷型菌株经常用来进行微生物遗传学方面的研究。营养缺陷型菌株经常用来进行微生物遗传学方面的研究。微生物生长需要的生长因子与营养缺陷型之间的关系？微生物生长需要的生长因子与营养缺陷型之间的关系？4.3 4.3 培养基的营养成分培养基的营养成分培养基几乎是一切对微生物进行研究和利用工作的基础培养基几乎是一切对微生物进行研究和利用工作的基础培养基（培养基（mediummedium）是人工配制的，适合微生物生长繁殖或是人工配制的，适合微生物生长繁殖或产生代谢产物的营养基质。产生代谢产物的营养基质。任何培养基都应该具备微生物生长所需要六大营养要素：任何培养基都应该具备微生物生长所需要六大营养要素：碳源、氮源、无机盐、能源、生长因子、水碳源、氮源、无机盐、能源、生长因子、水任何培养基一旦配成，必须立即进行灭菌处理任何培养基一旦配成，必须立即进行灭菌处理；常规高压蒸汽灭菌：常规高压蒸汽灭菌：1.051.05kg/cmkg/cm2 2,121.315-30,121.315-30分钟；分钟；0.560.56kg/cmkg/cm2 2,112.615-30,112.615-30分钟分钟某些成分进行分别灭菌；过滤除菌；某些成分进行分别灭菌；过滤除菌；微生物与动植物营养要素的比较微生物与动植物营养要素的比较4.3.1 碳源碳源构成菌体成分的重要元素，构成菌体成分的重要元素，产生各种代谢产物和细胞内贮藏物质的主要原料产生各种代谢产物和细胞内贮藏物质的主要原料同时又是化能异养型微生物的能量来源。同时又是化能异养型微生物的能量来源。碳源种类碳源种类糖：糖：单糖中的己糖，单糖中的己糖，寡糖中的蔗糖、麦芽糖、棉子糖，寡糖中的蔗糖、麦芽糖、棉子糖，多糖中的淀粉、纤维素、半纤维素、甲壳质和果胶质等，多糖中的淀粉、纤维素、半纤维素、甲壳质和果胶质等，其中淀粉是大多数微生物都能利用的碳源。其中淀粉是大多数微生物都能利用的碳源。有机酸有机酸如糖酸、柠檬酸、反丁烯二酸、琥珀酸、苹果酸、丙如糖酸、柠檬酸、反丁烯二酸、琥珀酸、苹果酸、丙酮酸、酒石酸等酮酸、酒石酸等醇类醇类甘露醇、甘油、低浓度的乙醇甘露醇、甘油、低浓度的乙醇脂肪酸脂肪酸如甲酸、乙酸、丙酸、丁酸等低级脂肪酸都可用作如甲酸、乙酸、丙酸、丁酸等低级脂肪酸都可用作碳源。油酸和亚油酸等高级脂肪酸可被不少放线菌碳源。油酸和亚油酸等高级脂肪酸可被不少放线菌和真菌作为碳源和能源利用，低浓度的高级脂肪酸和真菌作为碳源和能源利用，低浓度的高级脂肪酸可刺激细菌生长，但浓度较高时往往有毒害作用。可刺激细菌生长，但浓度较高时往往有毒害作用。正烷烃正烷烃一般是指从石油裂得到的一般是指从石油裂得到的14C至至18C的直链烷烃混的直链烷烃混合物合物4.3.2 氮源氮源氮是构成微生物细胞蛋白质和核酸的主要元素，氮是构成微生物细胞蛋白质和核酸的主要元素，而蛋白质和核酸是微生物原生质的主要组成部分而蛋白质和核酸是微生物原生质的主要组成部分氮素一般不提供能量，但硝化细菌却能利用氨作为氮氮素一般不提供能量，但硝化细菌却能利用氨作为氮源和能源源和能源就某一类微生物而言，由于其合成能力的差异，对氮就某一类微生物而言，由于其合成能力的差异，对氮营养的需要也有很大区别营养的需要也有很大区别氮源可分为无机氮和有机氮氮源可分为无机氮和有机氮有机氮源：有机氮源：花生饼粉、黄豆饼粉、棉子饼粉、玉米浆、玉米蛋白粉、蛋白花生饼粉、黄豆饼粉、棉子饼粉、玉米浆、玉米蛋白粉、蛋白胨、酵母膏、鱼粉、蚕蛹粉、尿素、废菌丝体和酒糟等胨、酵母膏、鱼粉、蚕蛹粉、尿素、废菌丝体和酒糟等有机氮源特点：有机氮源特点：含有丰富的蛋白质、多肽和游离的氨基酸含有丰富的蛋白质、多肽和游离的氨基酸还含有少量的糖类、脂肪、无机盐、维生还含有少量的糖类、脂肪、无机盐、维生素及生长因子素及生长因子无机氮源无机氮源铵盐、硝酸盐、氨水等铵盐、硝酸盐、氨水等微生物对其吸收利用比有机物快，所以也称速效氮。微生物对其吸收利用比有机物快，所以也称速效氮。利用无机氮时应注意引起的利用无机氮时应注意引起的pH变化变化4.3.3 水水（1）水水是是良良好好的的溶溶剂，菌菌体体所所需需要要的的营养养物物质都都是是溶溶解解于水中被吸收的。于水中被吸收的。（2）渗透、分泌、排泄等作用都是以水渗透、分泌、排泄等作用都是以水为媒介的；媒介的；（3）水水直直接接参参与与代代谢作作用用中中的的许多多反反应。所所以以，水水在在生生物化学反物化学反应中占有极中占有极为重要的地位。重要的地位。（4）水水的的比比热高高，能能有有效效地地吸吸收收代代谢过程程中中所所放放出出的的热，使使细胞内温度不致胞内温度不致骤然上升。然上升。（5）水是水是热的良的良导体，有利于放体，有利于放热，可，可调节细胞的温度胞的温度4.3.4 4.3.4 微量元素微量元素(无机无机盐类)n无无机机盐类是是微微生生物物生生命命活活动所所不不可可缺缺少少的的物物质。主要功用是：主要功用是：n构成菌体成分构成菌体成分n作作为酶活性基的活性基的组成部分或成部分或维持持酶的活性的活性n调节渗透渗透压、pH值、氧化、氧化还原原电位等位等n作作为自养菌的能源。自养菌的能源。n 无无机机元元素素包包括括主主要要元元素素(又又称称大大量量元元素素)和和微微量量元元素素两两类，这是依据微生物是依据微生物对它它们需要量的大小划分的。需要量的大小划分的。n主要元素有主要元素有P、S、Mg、K、Ca等；等；n微量元素有微量元素有Fe、Cu、Mn、Zn、Mo、Co、B等。等。n当当盐浓度度太太高高时，对微微生生物物生生长有有抑抑制制作作用用，而而在在较低低浓度度时却能刺激生却能刺激生长。n一一般般在在复复合合培培养养基基中中由由于于加加入入许多多动植植物物原原料料等等都都含含有微量元素。有微量元素。4.3.5 生长因子生长因子,前体前体,产物促进剂和抑制剂产物促进剂和抑制剂1)生长因子生长因子微生物生长不可缺少的微量有机物微生物生长不可缺少的微量有机物,如氨基酸如氨基酸,嘌嘌呤呤,嘧啶嘧啶,维生素等维生素等培养基的有机氮源中含有丰富的生长因子培养基的有机氮源中含有丰富的生长因子,一般一般不需要另外单独添加不需要另外单独添加如玉米浆如玉米浆2)前体前体微生物生物合成过程中直接接入到产物分子中去而微生物生物合成过程中直接接入到产物分子中去而没有发生结构变化的一类物质没有发生结构变化的一类物质,能较大提高产物产能较大提高产物产量量3)抑制剂与产物促进剂抑制剂与产物促进剂促进剂促进剂:微生物生长所非必需的微生物生长所非必需的,且非前体且非前体,但能提高产量的添加剂但能提高产量的添加剂抑制剂抑制剂:加入培养基后能抑制产品生成的物质加入培养基后能抑制产品生成的物质如基因表达的负向调控中与阻遏蛋白结合的如基因表达的负向调控中与阻遏蛋白结合的小分子物质小分子物质4.4 4.4 选用和设计培养基的原则和方法选用和设计培养基的原则和方法在微生物学研究和生长实践中，配置合适的培养基是一项最基本的要求。在微生物学研究和生长实践中，配置合适的培养基是一项最基本的要求。1 1、选择适宜的营养物质、选择适宜的营养物质2 2、营养物的浓度及配比合适、营养物的浓度及配比合适3 3、物理、化学条件适宜、物理、化学条件适宜4 4、经济节约、经济节约5 5、培养基的优化、培养基的优化大大规模模发酵的培养基酵的培养基应具有以下共同特点：具有以下共同特点：1、能、能够满足足产物最物最经济的合成；的合成；2、发酵后所形成的副酵后所形成的副产物尽可能少；物尽可能少；3、原材料、原材料应因地制宜、价格低廉、性能因地制宜、价格低廉、性能稳定、定、资源丰源丰富、便于采富、便于采购运运输，适合大，适合大规模模储藏，能保藏，能保证生生产上上的供的供应；4、能、能满足足总体工体工艺的要求。的要求。4.4.14.4.1、选择适宜的营养物质、选择适宜的营养物质培养不同的微生物必须采用不同的培养条件；培养不同的微生物必须采用不同的培养条件；培养目的不同，原料的选择和配比不同；培养目的不同，原料的选择和配比不同；实验室的常用培养基：实验室的常用培养基：细菌：细菌：牛肉膏蛋白胨培养基（或简称普通肉汤培养基）；牛肉膏蛋白胨培养基（或简称普通肉汤培养基）；放线菌：高氏放线菌：高氏1 1号合成培养基培养；号合成培养基培养；酵母菌：麦芽汁培养基；酵母菌：麦芽汁培养基；霉菌：霉菌：查氏合成培养基；查氏合成培养基；实验室一般培养：普通常用培养基；实验室一般培养：普通常用培养基；遗传研究：成分清楚的合成培养基；遗传研究：成分清楚的合成培养基；生理、代谢研究：选用相应的培养基配方；生理、代谢研究：选用相应的培养基配方；例如枯草芽孢杆菌：例如枯草芽孢杆菌：一般培养：肉汤培养基或一般培养：肉汤培养基或LBLB培养基；培养基；自然转化：基础培养基；自然转化：基础培养基；观察芽孢：生孢子培养基；观察芽孢：生孢子培养基；产蛋白酶：以玉米粉、黄豆饼粉为主的产酶培养基；产蛋白酶：以玉米粉、黄豆饼粉为主的产酶培养基；4.4.24.4.2、营养物质浓度及配比合适、营养物质浓度及配比合适营养物质的浓度适宜；营养物质的浓度适宜；营养物质之间的配比适宜；营养物质之间的配比适宜；高浓度糖类物质、无机盐、重金属离子等不仅不能高浓度糖类物质、无机盐、重金属离子等不仅不能维持和促进微生物的生长，反而起到抑制或杀菌作用。维持和促进微生物的生长，反而起到抑制或杀菌作用。培养基中各营养物质之间的浓度配比也直接影响微生物的生长培养基中各营养物质之间的浓度配比也直接影响微生物的生长繁殖和繁殖和(或或)代谢产物的形成和积累，其中碳氮比代谢产物的形成和积累，其中碳氮比(C/N)C/N)的影响较大。的影响较大。发酵生产谷氨酸时：发酵生产谷氨酸时：碳氮比为碳氮比为4/14/1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；碳氮比为碳氮比为3/13/1时，菌体繁殖受到抑制，谷氨酸产量则大量增加。时，菌体繁殖受到抑制，谷氨酸产量则大量增加。4.4.34.4.3、物理化学条件适宜、物理化学条件适宜pHpH；水活度；水活度；氧化还原电位；氧化还原电位；3 3、物理化学条件适宜、物理化学条件适宜1 1）pHpH培养基的培养基的pHpH必须控制在一定的范围内，以满足不同类型必须控制在一定的范围内，以满足不同类型微生物的生长繁殖或产生代谢产物。微生物的生长繁殖或产生代谢产物。通常培养条件：通常培养条件：细菌与放线菌：细菌与放线菌：pH77.5pH77.5酵母菌和霉菌：酵母菌和霉菌：pH4.56pH4.56范围内生长范围内生长为了维持培养基为了维持培养基pHpH的相对恒定，通常在培养基中加入的相对恒定，通常在培养基中加入pHpH缓冲剂，缓冲剂，或在进行工业发酵时补加酸、碱。或在进行工业发酵时补加酸、碱。2 2）水活度水活度在天然环境中，微生物可实际利用的自由水或游离水的含量，在天然环境中，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溶液的蒸汽压力与同样条件下纯水蒸汽压力之比表示，即：件下纯水蒸汽压力之比表示，即：,式中式中PwPw代表溶液蒸汽压力代表溶液蒸汽压力,P PO Ow w代表纯水蒸汽压力。代表纯水蒸汽压力。纯水纯水ww为为1.00,1.00,溶液中溶质越多溶液中溶质越多,ww越小越小。微生物一般在微生物一般在ww为为0.600.600.990.99的条件下生长的条件下生长,ww过低时过低时,微生物生长的迟缓期延长微生物生长的迟缓期延长,比生长速率和总生长量减少。比生长速率和总生长量减少。微生物不同，其生长的最适微生物不同，其生长的最适ww不同。不同。2 2）水活度水活度3 3）氧化还原电位）氧化还原电位氧化还原电位又称氧化还原电势（氧化还原电位又称氧化还原电势（redox potentialredox potential），），是度量是度量某氧化还原系统中的还原剂释放电子或氧化剂接受电子趋势某氧化还原系统中的还原剂释放电子或氧化剂接受电子趋势的一种指标，其单位是的一种指标，其单位是V V（伏）或伏）或mVmV（毫伏）。毫伏）。就跟微生物与就跟微生物与pHpH的关系一样，不同类型微生物生长对的关系一样，不同类型微生物生长对氧化还原电位氧化还原电位()的要求不同的要求不同好氧性微生物：好氧性微生物：+0.1+0.1伏以上时可正常生长伏以上时可正常生长,以以+0.3+0.3+0.4+0.4伏为宜；伏为宜；厌氧性微生物：低于厌氧性微生物：低于+0.1+0.1伏条件下生长；伏条件下生长；兼性厌氧微生物：兼性厌氧微生物：+0.1+0.1伏以上时进行好氧呼吸伏以上时进行好氧呼吸,+0.1 +0.1伏以下时进行发酵。伏以下时进行发酵。3 3）氧化还原电位）氧化还原电位氧化还原电位与氧分压和氧化还原电位与氧分压和pHpH有关有关,也受某些微生物代谢产物的影响也受某些微生物代谢产物的影响增加通气量增加通气量(如振荡培养、搅拌如振荡培养、搅拌)提高培养基的氧分压，或加入提高培养基的氧分压，或加入氧化剂，从而增加氧化剂，从而增加值；值；在培养基中加入抗坏血酸（在培养基中加入抗坏血酸（0.1%0.1%）、硫化氢）、硫化氢(0.025%)(0.025%)、半胱氨酸、半胱氨酸(0.05%)(0.05%)、谷胱甘肽、二硫苏糖醇、庖肉等还原性物质可降低、谷胱甘肽、二硫苏糖醇、庖肉等还原性物质可降低值。值。培养基中加入氧化还原指示剂刃天青可对氧化还原电位进行间接测定培养基中加入氧化还原指示剂刃天青可对氧化还原电位进行间接测定3 3）氧化还原电位）氧化还原电位氧化还原电位与氧分压和氧化还原电位与氧分压和pHpH有关有关,也受某些微生物代谢产物的影响也受某些微生物代谢产物的影响4.4.44.4.4、经济节约、经济节约配制培养基时应尽量利用廉价且易于获得的原料作为培养基成份配制培养基时应尽量利用廉价且易于获得的原料作为培养基成份,特别是在发酵工业中特别是在发酵工业中,以降低生产成本。以降低生产成本。以粗代精以粗代精对微生物来说，各种粗原料营养更加完全，效果更好。对微生物来说，各种粗原料营养更加完全，效果更好。而且在经济上也节约。而且在经济上也节约。以野生植物原料代替栽培植物原料，如木薯、橡子、薯芋等以野生植物原料代替栽培植物原料，如木薯、橡子、薯芋等都是富含淀粉质的野生植物，可以部分取代粮食用于工业发都是富含淀粉质的野生植物，可以部分取代粮食用于工业发酵的碳源。酵的碳源。以以“野野”代代“家家”以石油或天然气副产品代替糖质原料来培养微生物。以石油或天然气副产品代替糖质原料来培养微生物。生产石油蛋白生产石油蛋白将石油产品转化成一些产值更高的高级醇、脂肪酸、环烷酸等将石油产品转化成一些产值更高的高级醇、脂肪酸、环烷酸等化工产品和若干合成物；化工产品和若干合成物；对石油产品的品质进行改良，如脱硫、脱蜡等。对石油产品的品质进行改良，如脱硫、脱蜡等。以烃代粮以烃代粮以废代好以废代好以工农业生产中易污染环境的废弃物作为培养微生物的原料。以工农业生产中易污染环境的废弃物作为培养微生物的原料。例如，糖蜜例如，糖蜜(制糖工业中含有蔗糖的废液制糖工业中含有蔗糖的废液)、乳清、乳清(乳制品工乳制品工业中含有乳糖的废液业中含有乳糖的废液)、豆制品工业废液及黑废液、豆制品工业废液及黑废液(造纸工业造纸工业中含有戊糖和己糖的亚硫酸纸浆中含有戊糖和己糖的亚硫酸纸浆)等都可作为培养基的原料。等都可作为培养基的原料。工业上的甲烷发酵主要利用废水、废渣作原料工业上的甲烷发酵主要利用废水、废渣作原料,在我国农村，已推广利用粪便及禾草为原料发酵生产甲烷作在我国农村，已推广利用粪便及禾草为原料发酵生产甲烷作为燃料。为燃料。另外另外,大量的农副产品或制品，如麸皮、米糠、玉米浆、酵大量的农副产品或制品，如麸皮、米糠、玉米浆、酵母浸膏、酒糟、豆饼、花生饼、蛋白胨等都是常用的发酵工母浸膏、酒糟、豆饼、花生饼、蛋白胨等都是常用的发酵工业原料。业原料。某制药厂改进链霉素发酵液中的原有配方，设法减去某制药厂改进链霉素发酵液中的原有配方，设法减去30-50%30-50%的的黄豆饼粉、黄豆饼粉、25%25%的葡萄糖和的葡萄糖和20%20%硫酸铵，结果反而提高了产量。硫酸铵，结果反而提高了产量。以简代繁以简代繁开发利用纤维素这种纤维素农副产品转变为优质饲料、开发利用纤维素这种纤维素农副产品转变为优质饲料、工业发酵原料、燃料及人类的食品及饮料。工业发酵原料、燃料及人类的食品及饮料。以大气氮、铵盐、硝酸盐或尿素等一类非蛋白质或非氨基酸以大气氮、铵盐、硝酸盐或尿素等一类非蛋白质或非氨基酸廉价原料用作发酵培养基的原料，让微生物转化成菌体蛋白廉价原料用作发酵培养基的原料，让微生物转化成菌体蛋白质或含氮的发酵产物供人们利用。质或含氮的发酵产物供人们利用。以无机氮代蛋白以无机氮代蛋白以纤代糖以纤代糖4.4.5 4.4.5 培养基的优化培养基的优化进行生态模拟，研究某种微生物的培养条件；进行生态模拟，研究某种微生物的培养条件；文献查阅，设计特定微生物的培养基配方；文献查阅，设计特定微生物的培养基配方；单因子试验单因子试验,确定较好的培养基组成及浓度确定较好的培养基组成及浓度;运用统计学方法进行试验设计，确定特定微生物的运用统计学方法进行试验设计，确定特定微生物的最佳培养条件；最佳培养条件；培养基优化的一般过程培养基优化的一般过程:n培养基优劣的初步评定标准培养基优劣的初步评定标准转化率转化率理论转化率理论转化率实际转化率实际转化率n培养基优劣的最终评定标准培养基优劣的最终评定标准单位产品单位产品的成本的成本实验设计实验设计正交试验设计正交试验设计响应面分析法响应面分析法见教材见教材p112本章本章习题1、常用的培养基都必、常用的培养基都必须符合哪些基本条件？符合哪些基本条件？2、适宜于大、适宜于大规模模发酵的培养基酵的培养基应该具有哪些共同特点具有哪些共同特点？3、培养基按用途分有哪几种？、培养基按用途分有哪几种？对各种培养基的要求怎各种培养基的要求怎样？4、培养基的、培养基的营养成分有哪些？在考养成分有哪些？在考虑菌种菌种对培养基的培养基的总体体设计时，在成分，在成分选择时应注意哪几个方面？注意哪几个方面？