江南大学微生物课件 第三章 微生物的营养与生长

微生物的营养与生长

从生物学的观点来看，微生物活细胞是个新陈代谢的动力系统，它从环境不断地吸收营养物质，通过新陈代谢，实现生长和繁殖，同时排出“废物”。

笫一节微生物的营养

•营养物质nutriment：微生物在生命活动中从环境中吸取的用以提供能量、调节新陈代谢以及合成细胞物质的物质。在发酵工业上也包括用于合成产物。

•营养(过程)nutrition：微生物吸收和利用营养物质的过程。

3．影响微生物细胞化学组成的因素

(1)微生物的种类：硫细菌、铁细菌、海洋细菌含有较多的S、Fe、Cl和Na。

(2)菌龄：幼龄菌中含氮量较高。

(3)培养条件：在氮源丰富的环境中生长的微生物含氮量较高。

微生物细胞元素组成

二.微生物的营养物质

2.碳源carbon source

3.氮源nitrogen source

“生理酸性盐”与“生理碱性盐”

部分发酵产物的氮源

4.无机盐类mineral salts

无机盐一般采用的浓度范围

对一些产物有影响的微量元素

5.生长因子growth factor

几种微生物的生长因子

玉米浆含的氨基酸

6、能源energy source

7、气体

三、微生物的营养类型

光能无机营养型photolithotroph 能源：光

主要碳源：CO2

供氢体：H2S、Na2S2O3

光能有机营养型photoorganotroph 能源：光；

主要碳源：有机物，但可以将CO2还原成细胞物质。

供氢体：有机物

化能无机营养型chemolithotroph

•能源：无机物，NH3 ，NO2，H2，H2S，S等

主要碳源：CO2

电子供体：无机物

化能有机营养型chemoorganotroph 能源：有机物

主要碳源：有机物

例：大部分种类的微生物，工业用菌种多为此类。

•营养类型的划分不是绝对的，在自然界中存在中间类型。营养类型的划分以最简单的营养条件为依据，并以“严格”,“兼性”加以区分。

四.营养物质的跨膜输送

1.简单扩散simple diffusion

2、促进扩散facilitated diffusion

3、主动运输active transport

4、基团移位group translocation

5.膜泡运输Membrane vesicle transport

•通过趋化性运动靠近营养物质，将它吸附到膜表面，形成膜泡，并进入细胞质。

•胞吞作用

•胞饮作用

四种物质运输方式的比较

五、培养基medium

人工配制的含有营养物质的供微生物生长繁殖或积累代谢产物的基质

（一）培养基应具有的共性

（二）制备培养基的要素

（1）营养物质：包括研究或实验微生物所需要的碳、氮、磷、硫等宏量元素及微量元素、生长因素及水等。在营养缺陷型（生长因素异养型）微生物的培养基中，必须配入所缺的生长因素。

（2）水活度：实际上是控制好培养基中可溶物质的浓度。

（3）pH值：指灭菌后pH值，这与pH缓冲液和缓冲物（如CaCO3）的使用有关。

（4）培养基的物理状态

（5）灭菌方法

（三）培养基的种类

一些营养物质的来源与成分

玉米浆的平均化学组成(以干物质计)

2、据培养基的物理状态分类

琼脂和明胶的区别

3、按照培养基的特殊用途分类

一些鉴别培养基

培养基种类

（四）配制培养基应注意的问题

第二节微生物的生长

一、微生物个体细胞的生长

2、丝状菌的生长与繁殖

二. 微生物生长的测定

2、电子自动计数法

（二）间接计数法

（三）其他方法

三. 微生物群体生长规律

细菌群体生长曲线

1.延迟期（lag phase 调整期）

2.对数期log phase/exponential phase

繁殖代数和世代时间

在最适条件下几种微生物的世代时间

3、平衡期stationary phase

4、衰亡期decline phase/death phase

（二）真菌的生长曲线

1、酵母菌的生长曲线：与细菌相似

2、丝状真菌的生长曲线

四.微生物的培养

1.分批培养

batch culture

将微生物置于一定容积的培养基中，经过培养生长，最后一次收获的培养方法。•摇瓶培养

•发酵罐培养

2.补料分批培养

3.连续培养continuous culture

当微生物以分批培养的方式培养到对数期后，向培养器中不断补充新鲜营养物质，并以同样速度排出培养物，使微生物的增殖速度及培养基中的总菌量保持不变的培养方法。恒浊连续培养

恒化化连续培养

连续发酵的应用•连续发酵的优点

提高设备利用率

便于自动化控制

产品质量较稳定

节省人力、物力，水、电、气负荷均衡

•连续发酵的缺点

菌种易退化

易污染杂菌

营养物质利用率低于分批发酵

5.同步培养物synchronous culture

获得同步培养物的方法

第三节菌体生长与发酵产物生成

一.细胞的生长和产物的得率

•得率系数：表示消耗单位重量的营养物质所形成的细胞量或产物的数量。

•碳源消耗：

细胞合成、产物合成、细胞维持

•乙醇发酵：

葡萄糖理论转化率：2mol乙醇/mol葡萄糖

实际转化率：90~95%