微生物学演示文稿.pptx
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1、第四节、培养基第四节、培养基培养基培养基(Culture medium)Culture medium)为适应于特定微生物为适应于特定微生物生长、繁殖或产生代谢产物而配制的营养混合物。生长、繁殖或产生代谢产物而配制的营养混合物。任何培养基都必须含有微生物生长所必需的六任何培养基都必须含有微生物生长所必需的六大营养要素大营养要素碳源、氮源、能源碳源、氮源、能源、水、无机盐水、无机盐和生长因子。且各种成分之间的比例应与微生和生长因子。且各种成分之间的比例应与微生物生长繁殖相适应。物生长繁殖相适应。一、选用和设计培养基的原则和方法一、选用和设计培养基的原则和方法(一)选用原则(一)选用原则:1 1、目
2、的明确、目的明确 设计培养基之前,必须先明确要培养何设计培养基之前,必须先明确要培养何种微生物、其次微了解生物的生长特性以及培种微生物、其次微了解生物的生长特性以及培养此类微生物的用途。养此类微生物的用途。2 2、营养协调、营养协调 指的是根据微生物细胞中的各种成分的含量指的是根据微生物细胞中的各种成分的含量及为生物的生长特性,协调六大营养要素之间的及为生物的生长特性,协调六大营养要素之间的比例。比例。在多数化能异养微生物配制培养基中,除水在多数化能异养微生物配制培养基中,除水分外,碳源(兼能源)的含量最高,其次依次是分外,碳源(兼能源)的含量最高,其次依次是氮源、大量元素和生长因子。氮源、大
3、量元素和生长因子。即:即:H H2 2O OC+C+能源能源N N源源P P、S SK K、MgMg生长因子生长因子碳氮比(碳氮比(C/NC/N)定义:定义:指指碳源与氮源含量之比。严格说,碳源与氮源含量之比。严格说,C/NC/N比是比是指在微生物培养基中所含有的碳源中碳原子摩尔指在微生物培养基中所含有的碳源中碳原子摩尔数与氮源中氮原子摩尔数之比。数与氮源中氮原子摩尔数之比。一般而言,真菌培养基需一般而言,真菌培养基需C/NC/N比含量高,细菌比含量高,细菌尤其是动物病原菌培养基需尤其是动物病原菌培养基需C/NC/N比较低。比较低。C/NC/N比的比的意义:意义:对于培养基,营养的协调特别对于
4、培养基,营养的协调特别是碳源与氮源之比(是碳源与氮源之比(C/N)C/N)非常重要,非常重要,C/NC/N直接直接控制着菌体的生长情况和代谢产物的产出。控制着菌体的生长情况和代谢产物的产出。例如在谷氨酸合成工业中例如在谷氨酸合成工业中 当当C/N=4/1C/N=4/1时,菌体大量繁殖,谷氨酸合时,菌体大量繁殖,谷氨酸合成受到抑制;成受到抑制;当当C/N=3/1C/N=3/1时,菌体生长受到抑制,而谷时,菌体生长受到抑制,而谷氨酸却能大量合成。氨酸却能大量合成。3 3、理化适宜、理化适宜 指的是培养基的指的是培养基的PHPH、渗透压、水分活度、渗透压、水分活度、氧化还原势四种条件的适宜。氧化还原
5、势四种条件的适宜。(1 1)PHPH 每一类生物都有自己生长繁殖所能承受的每一类生物都有自己生长繁殖所能承受的PHPH生生态幅,例如:态幅,例如:细菌细菌为为7.07.08.08.0,放线菌放线菌为为7.5 7.5 8.58.5,酵母菌酵母菌为为3.8 3.8 6.06.0,霉菌霉菌为为4.0 4.0 5.85.8,藻藻类类为为6.0 6.0 7.07.0,原生动物原生动物为为6.0 6.0 8.08.0。当当PHPH接近接近或达到生态幅极限时,就会限制这类生物的生长繁或达到生态幅极限时,就会限制这类生物的生长繁殖。殖。说明:在微生物生长繁殖过程中,说明:在微生物生长繁殖过程中,其代谢产物会引
6、起培养基其代谢产物会引起培养基PHPH的改变,的改变,因此要进行必要的调节。因此要进行必要的调节。PHPH的调节作用:内源调节的调节作用:内源调节内内源源调调节节借助磷酸缓冲液进行调节(借助磷酸缓冲液进行调节(等摩尔浓等摩尔浓度比时,度比时,PHPH可稳定在可稳定在6.86.8左右左右)以以CaCOCaCO3 3作作“备用碱备用碱”进行调节(有时进行调节(有时可用可用NaHCONaHCO3 3代替)代替)K K2 2HPOHPO4 4+HCL+HCLKHKH2 2POPO4 4+KCL+KCLKHKH2 2POPO4 4+KOH+KOHK K2 2HPOHPO4 4+H+H2 2O O 在设计
7、培养基时就在培养基内加入一定的缓冲备在设计培养基时就在培养基内加入一定的缓冲备用物,通过这些培养基成分对用物,通过这些培养基成分对PHPH的调节称为内源调节。的调节称为内源调节。外源调节外源调节:直接在培养基内加入酸或碱进行调节。直接在培养基内加入酸或碱进行调节。COCO3 32-2-HCOHCO3 3-H H2 2COCO3 3COCO2 2+H+H2 20 0(2 2)渗透压和水分活度)渗透压和水分活度 渗透压渗透压:指半透膜两侧的两种不透离子浓度:指半透膜两侧的两种不透离子浓度的溶液中水分子穿透膜达到平衡时的机械压力,的溶液中水分子穿透膜达到平衡时的机械压力,与离子浓度成负相关。与离子浓
8、度成负相关。渗透压的大小由溶液中的所含有的渗透压的大小由溶液中的所含有的分子数分子数或或离子的质点数离子的质点数所决定。等重的物质,其分子所决定。等重的物质,其分子或离子越小,则质点数越多,产生的渗透压越或离子越小,则质点数越多,产生的渗透压越大。大。水分活度水分活度(a(aw w):表示组织中的自由水和游表示组织中的自由水和游离水的含量比的指标,定义为:同温同压下,离水的含量比的指标,定义为:同温同压下,某溶液的蒸气压某溶液的蒸气压(P)(P)与纯水蒸气压与纯水蒸气压(P(P0 0)之比。之比。a aw w=P/P0=ERH/100=P/P0=ERH/100 说明:每种微生物都有一个生理上的
9、渗说明:每种微生物都有一个生理上的渗透压和水分活度的耐受幅。各种微生物生长透压和水分活度的耐受幅。各种微生物生长繁殖范围的繁殖范围的a aw w值在值在0.998 0.998 0.600.60之间。之间。(3 3)氧化还原势)氧化还原势定义定义:又称氧化还原电位,是度量氧化还原系又称氧化还原电位,是度量氧化还原系统还原剂释放电子或氧化剂接受电子的一中指统还原剂释放电子或氧化剂接受电子的一中指标。标。氧化还原势一般以氧化还原势一般以EhEh表示,指以氢电极为表示,指以氢电极为标准时氧化还原系统的电极电位值,单位是标准时氧化还原系统的电极电位值,单位是V V和和mVmV。一般而言,好氧菌的一般而言
10、,好氧菌的EhEh为为+0.3+0.30.4V0.4V;兼;兼性厌氧菌的性厌氧菌的EhEh为为+0.1V+0.1V以下进行有氧呼吸,否则以下进行有氧呼吸,否则发酵产能;厌氧菌只能在发酵产能;厌氧菌只能在+0.1V+0.1V以下的环境中。以下的环境中。4 4、经济节约、经济节约 所谓经济节约就是指以最低的成本获得最所谓经济节约就是指以最低的成本获得最大的产出。大的产出。经济节约的原则:经济节约的原则:(1 1)以粗代精)以粗代精(2 2)以)以“野野”代代“家家”:如用木薯粉代替优质淀:如用木薯粉代替优质淀粉;粉;(3 3)以废代好:如造纸厂的亚硫酸废液可以培养)以废代好:如造纸厂的亚硫酸废液可
11、以培养酵母菌;豆制品厂的黄浆水可以培养白地霉菌。酵母菌;豆制品厂的黄浆水可以培养白地霉菌。(4 4)以简代繁:越作改进,即可以在)以简代繁:越作改进,即可以在使微生物能正常生长繁殖的前提下,使微生物能正常生长繁殖的前提下,适当减去一些培养基成分,适当减去一些培养基成分,降低成本。降低成本。(5 5)以氮代朊:尽量利用微生物的自身合成能)以氮代朊:尽量利用微生物的自身合成能力,以硝酸盐的无机氮素代替氨基酸和蛋白质;力,以硝酸盐的无机氮素代替氨基酸和蛋白质;(6 6)以纤代糖:用纤维素代替糖类;)以纤代糖:用纤维素代替糖类;(7 7)以烃代粮:例如用单细胞蛋白代替蛋白质、以烃代粮:例如用单细胞蛋白
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