第四节 微生物的营养和培养基

可以用作洋葱假单胞菌唯一碳源的化合物有: 可以用作洋葱假单胞菌唯一碳源的化合物有
碳水化合物及其衍生物：19种 碳水化合物及其衍生物： 种 脂肪酸： 种 脂肪酸：11种 二羧酸： 种 二羧酸：9种 其它有机酸： 种 其它有机酸：12种 伯醇： 种 伯醇：3种 氨基酸： 种 氨基酸：12种 其它氮化合物： 种 其它氮化合物：13种 无氮环状化合物： 种 无氮环状化合物：9种
（二）氮源（Nitrogen source ） 氮源（
凡用来构成菌体物质或代谢产物中氮素来源的营养 源。 种类： 种类： 无机氮：铵盐、硝酸盐、亚硝酸盐、尿素、 无机氮：铵盐、硝酸盐、亚硝酸盐、尿素、 氨、N2 等； 有机氮：蛋白质及其降解产物（如胨、 有机氮：蛋白质及其降解产物（如胨、肽、氨基酸 ）、牛肉膏 鱼粉、花生饼粉、黄豆饼粉、 牛肉膏、 等）、牛肉膏、鱼粉、花生饼粉、黄豆饼粉、玉米 浆等 功能： 功能： 提供合成细胞中含氮物，如蛋白质、核酸， 1）提供合成细胞中含氮物，如蛋白质、核酸，以及 含氮代谢物等的原料； 含氮代谢物等的原料； 少数细菌可以铵盐 硝酸盐等氮源为能源 铵盐、 氮源为能源。 2）少数细菌可以铵盐、硝酸盐等氮源为能源。
第一节 第二节 第三节 第四节
微生物的营养要素 微生物的营养类型 营养物质的跨膜运输 培养基
第一节 微生物的营养要素
Nutritional Requirements of Microbial Cells
一、 微生物细胞的化学组成
化学元素(chemical element): （一）化学元素(chemical element):
1. 化学法直接抽提-----定性、定量分析 化学法直接抽提 定性、 定性 2. 破碎细胞，获得亚细胞结构----化学分析 破碎细胞，获得亚细胞结构 化学分析
无机成分： 无机成分：
细胞----550℃----灰分 ℃ 灰分----定性、定量分析 定性、 细胞 灰分 定性
二、六大营养物质及其生理功能
第四章 微生物的营养和培养基
营养（或营养作用， ）：是指生物体从外部环境摄取 营养（或营养作用，nutrition）：是指生物体从外部环境摄取 ）： 其生命活动所必需的能量和物质， 其生命活动所必需的能量和物质，以满足其生长和繁殖需要的 一种生理功能。 一种生理功能。 营养物（或营养， ）：则指具有营养功能的物质 营养物（或营养，nutrient）：则指具有营养功能的物质。在 ）：则指具有营养功能的物质。 微生物学中，常也包括光能这种非物质形式的能源。 微生物学中，常也包括光能这种非物质形式的能源。
元素 碳 氮 氢 氧 磷 硫 细菌 50 15 8 20 3 1 酵母菌 49.8 12.4 6.7 31.1 — — 霉菌 47.9 5.2 6.7 40.2 — —
微生物细胞中几种主要元素的含量（干重％） 表4—1 微生物细胞中几种主要元素的含量（干重％）
The Major Elements
At an elementary level, the nutritional requirements of a bacterium such as E. coli are revealed by the cell's elemental composition, which consists of C, H, O, N, S. P, K, Mg, Fe, Ca, Mn, and traces of Zn, Co, Cu, and Mo. These elements are found in the form of water, inorganic ions, small molecules, and macromolecules which serve either a structural or functional role in the cells. The general physiological functions of the elements are outlined in the Table below.
微生物的碳源谱
类 型 有 机 碳 元素水平 C·H·O·N·X C·H·O·N C·H·O C·H 无 机 碳 C(?) C·O C·O·X 化合物水平 复杂蛋白质、 复杂蛋白质、核酸等 多数氨基酸、 多数氨基酸、简单蛋白 质等 糖、有机酸、醇、脂类 有机酸、 等 烃类 — CO2 NaHCO3 培养基原料水平 牛肉膏、蛋白胨、 牛肉膏、蛋白胨、花生饼粉 等 一般氨基酸、 一般氨基酸、明胶等 葡萄糖、蔗糖、各种淀粉、 葡萄糖、蔗糖、各种淀粉、 糖蜜等 天然气、石油及其不同馏份、 天然气、石油及其不同馏份、 石蜡油等 — CO2 NaHCO3、CaCO3、等
碳源 氮源 能源 无机盐 生长因子 水
）、碳源 碳源（ （一）、碳源（Carbon source） ）
◆定义：一切能提供微生物营养所需的碳元素的营养源， 定义：一切能提供微生物营养所需的碳元素的营养源，
兼作能源。碳源是需要量最大的营养物（大量营养物）。 兼作能源。碳源是需要量最大的营养物（大量营养物）。 ◆功能：提供合成细胞物质及代谢物的原料;并为整个生 功能：提供合成细胞物质及代谢物的原料;并为整个生 理活动提供所需要能源（异养微生物）。 理活动提供所需要能源（异养微生物）。 ◆种类: 种类: 化合物：糖与糖的衍生物（多糖：如淀粉、 有机含碳化合物：糖与糖的衍生物（多糖：如淀粉、 麸皮、米糠等；饴糖；单糖） 脂类、 麸皮、米糠等；饴糖；单糖）,脂类、 醇类。有机酸、烃类、 醇类。有机酸、烃类、芳香族化合物 以及各种含氮的化合物。 以及各种含氮的化合物。
macroelement): 大 量 元 素 ( macroelement): 碳 、 氢 、 氧 、 氮 、 磷 、 硫 、 钾 、 镁 、 钙 、 铁 （ 其中前六种占细菌细胞干重的 97%）。 97% 微量元素( element): 微量元素 ( trace element): 锌 、 锰 、 钠 、 氯 、 钼 、 硒 、 钴 、 铜、钨、镍 、硼。
Trace Elements
Trace Elements Trace elements are metal ions required by certain cells in such small amounts that it is difficult to detect (measure) them, and it is not necessary to add them to culture media as nutrients. Trace elements are required in such small amounts that they are present as "contaminants" of the water or other media components. As metal ions, the trace elements usually act as cofactors for essential enzymatic reactions in the cell. One organism's trace element may be another's required element and vice-versa, but the usual cations that qualify as trace elements in bacterial nutrition are Mn, Co, Zn, Cu, and Mo.
微生物工业发酵中用做碳源的原料
传统种类：糖类（单糖，饴糖） 传统种类：糖类（单糖，饴糖） 淀粉（玉米粉、山芋粉、 淀粉（玉米粉、山芋粉、野生植物 淀粉等） 淀粉等） 麸皮 各种米糠等 代粮发酵：纤维素、石油、 代粮发酵：纤维素、石油、CO2
微生物不同，利用上述含碳化合物的能力不同，如假单胞菌 微生物不同，利用上述含碳化合物的能力不同， 属中的某些种可以利用90种以上的不同类型的碳源物质 种以上的不同类型的碳源物质； 属中的某些种可以利用 种以上的不同类型的碳源物质；而 某些甲基营养型细菌只能利用甲醇或甲烷等一碳化合物进行 生长。 生长。
• 对碳源的分析： 对碳源的分析：
• （1） 把微生物作为一个整体来看，微生物的碳源谱很广，但 ） 把微生物作为一个整体来看，微生物的碳源谱很广， 对某一个具体的菌株来说，其碳源谱有其特殊性。 对某一个具体的菌株来说，其碳源谱有其特殊性。 • （2） 微生物所能利用的碳源有有机碳源和无机碳源，凡必 ） 微生物所能利用的碳源有有机碳源和无机碳源， 须利用有机碳源的微生物， 异养微生物； 须利用有机碳源的微生物，为异养微生物；凡能利用无机碳 自养微生物。 源的微生物是自养微生物 源的微生物是自养微生物。 • （3）多数微生物以有机化合物作为碳源和能源，对异养微生 ）多数微生物以有机化合物作为碳源和能源， 物来说最适碳源是CHO型，糖类是最好的碳源，尤其是葡萄 物来说最适碳源是 型 糖类是最好的碳源， 其次是醇类；有机酸、脂类等。 糖；其次是醇类；有机酸、脂类等。 • （4）针对某一种具体微生物来看，其具体碳源利用范围很悬 ）针对某一种具体微生物来看， 殊。 • （5）在发酵工业中，常用的碳素原料主要有：山芋粉、玉米 ）在发酵工业中，常用的碳素原料主要有：山芋粉、 麸皮、废糖蜜、野生植物淀粉等。 粉、麸皮、废糖蜜、野生植物淀粉等。
（三）微生物细胞化学组成含量的变化
此组成可因菌种的种类、菌龄、培养基组成、培养条件、 此组成可因菌种的种类、菌龄、培养基组成、培养条件、分 析方法等而有所不同。 析方法等而有所不同。
表4—2 微生物细胞的化学组成 主要成分 水分 占细胞鲜重的%） （占细胞鲜重的 ） 蛋白质 占 细 碳水化合物 胞 干 脂肪 重 的 核酸 % 无机盐 细菌 75~85 50~80 12~28 5~20 10~20 2~30 酵母菌 70~80 32~75 27~63 2~15 6~8 3.8~7 霉菌 85~90 14~15 7~40 4~40 1 6~12