第三章微生物的营养与培养基
第三章 微生物的营养 37 第三章 微生物的营养与培养基 一、目的要求 掌握微生物细胞的组成、营养类型、物质进入细胞的方式及及培养基的配制。 二、教学内容 1．微生物的营养要素 2．微生物的营养类型 3．营养物质进入细胞的方式 4．培养基 三、重点内容 微生物的营养类型以及配制培养基的原则 四、教学方法 利用多媒体进行教学。 微生物同其他生物一样，为了生存必须从环境中吸收营养物质，通过新陈代谢将其转化成自身的细胞物质或代谢物，并从中获取生命活动所需要的能量，同时将代谢活动产生的废物排出体外。那些能够满足机体生长、繁殖和完成各种生理活动所需要的物质称为营养物质。微生物获得和利用营养物质的过程称为营养。营养物质是微生物生存的物质基础，而营养是微生物维持和延续其生命形式的一种生理过程。 第一节 微生物的六种营养要素 一、微生物细胞的化学组成 1．化学元素（chemical element） 构成微生物细胞的物质基础是各种化学元素。根据微生物对各类化学元素需要量的大小,可将它们分为主要元素和微量元素,主要元素包括碳、氢、氧、氮、磷、硫、钾、镁、钙、铁等，碳、氢、氧、氮、磷、硫这六种主要元素可占细菌细胞干重的97%。微量元素包括锌、锰、氯、钼、硒、钴、铜、钨、镍、硼等。 组成微生物细胞的各类化学元素的比例常因微生物种类的不同而各异。不仅如此，微生物细胞的化学元素组成也常随菌龄及培养条件的不同而在一定范围内发生变化，幼龄的比老龄的含氮量高，在氮源丰富的培养基生长的细胞比在氮源相对贫乏的培养基上生长的细胞含量高。 2. 化学成分及其分析 各种化学元素主要以有机物、无机物和水的形式存在于细胞中。有机物主要包括蛋白质、糖、脂、核酸、维生素以及它们的降解产物和一些代谢产物等物质。 二、微生物的营养要素 微生物生长所需要的元素主要以相应的有机物与无机物的形式提供的，也有小部分可以由分子态的气体物质提供。营养物质按照它们在机体中的生理作用不同，可第三章 微生物的营养 38 以将它们区分成碳源、氮源、能源、生长因子、无机盐和水。 1、碳源 在微生物生长过程中能为微生物提供碳素来源的物质称为碳源。碳源物质在细胞内经过一系列复杂的化学变化后成为微生物自身的细胞物质（如糖类、脂类、蛋白质等）和代谢产物，碳可占一般细菌细胞干重的一半。同时绝大部分碳源物质在细胞内生化反应过程中还能为机体提供维持生命活动所需的能源，因此碳源物质通常也是能源物质。但有些CO2作为唯一或主要碳源的微生物生长所需的能源则并非来自碳源物质。 微生物利用碳源物质具有选择性，糖类是一般微生物较容易利用的良好碳源和能源物质，但不同微生物对不同糖类物质的利用也有差别，例如在以葡萄糖和半乳糖为碳源的培养基中，大肠杆菌首先利用葡萄糖，然后利用半乳糖，前者称为大肠杆菌的速效碳源，后者称为迟效碳源。目前在微生物工业发酵中所利用的碳源物质主要是单糖、糖蜜、淀粉、麸皮、米糠等。为了节约粮食，人们已经开展了代粮发酵的科学研究，以自然界中广泛存在的纤维素作为碳源和能源物质来培养微生物。 不同种类微生物利用碳源物质的能力也有差别。微生物利用的碳源物质主要有糖类、有机酸、醇、脂类、烃、CO2及碳酸盐等。 对于为数众多的化能异养微生物来说，碳源是兼有能源功能营养物。 2.氮源 凡是能被用来构成菌体物质中或代谢产物中氮素来源的营养物质称为氮源。氮对微生物的生长发育有重要的作用，它们主要用来合成细胞中的含氮物质，一般不作为能量。只有少数细菌如硝化细菌能利用銨盐、硝酸盐作为氮源和能源。能被微生物利用的氮源物质包括蛋白质及其不同程度的降解产物（胨、肽、氨基酸等）、铵盐、硝酸盐、分子氮、嘌呤、嘧啶、脲、胺、酰胺、氰化物等。 常用的蛋白质类氮源包括蛋白胨、鱼粉、蚕蛹、黄豆饼粉、玉米浆、牛肉浸膏、酵母浸膏等。微生物对这类氮源的利用具有选择性。例如：土霉素产生菌利用玉米浆比利用黄豆饼粉和花生饼粉的速度快，这是因为玉米浆中的氮源物质主要以较易吸收的蛋白质降解产物形式存在，而降解产物特别是氨基酸可能通过转氮作用直接被机体利用，而黄豆饼粉和花生饼粉中的氮主要以大分子蛋白质形式存在，需进一步降解成小分子的肽和氨基酸后才能被微生物吸收利用，因而对其利用的速度较慢。因些玉米浆为速效氮源有利于菌体生长；而黄豆饼粉和花生饼粉为迟效氮源，有利于代谢产物的形成，在发酵生产土霉素的过程中，往往将两者按一定比例制成混合氮源，以控制菌体生长时期与代谢产物形成时期的协调，达到提高土霉素产量的目的。 微生物吸收利用铵盐和硝酸盐的能力较强，NH4+被细胞吸收后可直接利用，因而（NH4）2SO4等铵盐一般被称速效氮源，它是微生物最常用的氮源，而NO3-被吸收后需进一步还原成NH4+后再被利用。能够利用铵盐或硝酸盐作为氮源的微生物很多如：大肠杆菌（Escherichia coli）、产气肠杆菌（Enterobacter aerogenes）、枯草芽孢杆菌（Bacillus subtilis）、铜绿假单胞菌（Pseudomonas），放线菌可以利用硝酸钾作第三章 微生物的营养 39 为氮源，霉菌可以利用硝酸钠作为氮源。以（NH4）2SO4 等为氮源培养微生物时，由于NH4+ 被吸收后，会导致培养基PH下降，因而将其称为生理酸性盐；以硝酸盐为氮源培养微生物时，由于NO3-被吸收，会导致PH升高，因而称为生理碱性盐。为避免培养基PH变化对微生物生长造成影响，需要在培养基中加入缓冲物质。 3．能源 能为微生物的生命活动提供最初能量来源营养物或辐射能。化能异养微生物的能源就是碳源，葡萄糖便是常见的一种兼有碳源与能源功能的双功能营养物。所有真菌、放线菌和大部分细菌是化能异养型微生物。化能自养微生物的能源主要是无机物，这些微生物都是细菌、硝化细菌、硫细菌、氢细菌等。光能自养和异养微生物的能源主要是太阳能，如蓝细菌、紫色非硫细菌等。 4．生长因子 通常指那些微生物生长所必需而且需要量很小，但微生物自身不能合成的或合成量不足以满足机体生长需要的有机化合物。 自养微生物和某些异养微生物如大肠杆菌不需要外源生长因子也能生长。不仅如此，同种微生物对生长因子的需求也会随着环境条件的变化而改变，如鲁氏毛霉（Mucor rouxii）在厌氧条件下生长时需要维生素B1和生物素（维生素H），而在好氧条件时自身能合成这两种物质，不需外加这两种生长因子。有时对某些微生物生长所需生长因子的本质还不了解，通常在培养时培养基中要加入酵母浸膏、牛肉浸膏及动物组织液等天然物质以满足需要。根据生长因子的化学结构与它们在机体内的生理功能不同，可以将生长因子分为维生素、氨基酸及和嘌呤及嘧啶碱基三大类。维生素首先发现的生长因子，它的主要作用是作为酶的辅基或辅酶参与新陈代谢；如B1它就是脱氧酶的辅酶。氨基酸也是许多微生物所需要的生长因子，这与它们缺乏合成氨基酸的能力有关，因此，必须在它们的生长培养基里补充这些氨基酸或者含有这些氨基酸的小肽物质，如Leuconostoc mesenteroides生长机需要17种氨基酸才能生长。嘌呤（或）嘧啶作为生长因子在微生物机体内的作用主要是作为酶的辅酶或辅基，以及用来合成核酸和辅酶。 5．无机盐 矿质元素也是微生物生长所不可缺少的营养物质，它们具有以下作用：①参加微生物中氨基酸和酶的组成。②调节微生物的原生质胶体状态，维持细胞的渗透与平衡。③酶的激活剂。 根据微生物对矿质元素需要量大小可以把它分成大量元素和微量元素。大量元素：Na、K、Mg、Ca、S、P等。微量元素是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，通常需要量在10-6--10-8mol/L：锌、锰、钠、氯、钼、硒、钴、铜、钨、镍、硼等。 6．水 是微生物生长所必不可少的，水在细胞中的生理功能主要有①起到溶剂与运输介质的作用，营养物质的吸收与代谢产物的分泌必须以水为介质才能完成；②参与细胞内一系列化学反应；③维持蛋白质、核酸等生物大分子稳定的天然构象；④因为水的比热高，是热的良好导体，能有效地吸收代谢过程中产生的热并及时地将热迅速散发出体外，大而有效地控制细胞内温度的变化；⑤通过水合作用与脱水作用控制由第三章 微生物的营养 40 多亚基组成的结构，如微管、鞭毛的组装与解离。 第二节 微生物的营养类型 由于微生物种类繁多，其营养类型（nutritional）比较复杂，人们常在不同层次上和侧重点上对微生物营养类型进行划分。 划分依据 营养类型 特点
碳源 自养型 异养型 以CO2 为唯一或主要碳源 以有机物为碳源
能源 光能营养型 化能营养型 以光为能源 以有机物氧化释放的化学能为能源
电子供体 无机营养型 有机营养型 以还原性无机物为电子供体 以有机物为电子供体 根据碳源、能源及电子供体性质的不同，可将绝大多数微生物分为光能无机自养型(photolithoautotrphy)、光能有机异养型(photoorganoheterotrphy)、化能无机自养型(chemolithoautotrphy)、化能有机自养型(chemoorganoheterotrophy)四种类型。 营养类型 电子供体 碳源 能源 举例 光能自养型 H2、H2S、S、H2O CO2 光能 蓝细菌、藻类
光能异养型 有机物 有机物 光能 红螺细菌
化能自养型 H2、H2S、NH3、NO2-、Fe2+ CO2 化学能 （无机物氧化） 氢细菌、硫杆菌、硝化杆菌等
化能异养型 有机物 有机物 化学能 （有机物氧化） 全部真核微生物、绝大多数细菌 必须明确，无论那种分类方式，不同营养类型之间的界限并非绝对的，异养型微生物并非不能利用CO2 ，只是不能以CO2 为唯一或主要碳源进行生长，而且在有机物存在的情况下也可将CO2 同化为细胞物质。同样，自养型微生物也并非不能利用有机物进行生长。另外，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，例如紫色非硫细菌在没有有机物时可以同化CO2 ，为自养型微生物，而当有机物存在时，它又可以利用有机物进行生长，此时它为异养型微生物。再如紫色非硫细菌在光照和厌氧条件下可利用光能生长，为光能营养型微生物，而在黑暗与好氧条件下，依靠有机物氧化产生的化学能生长，则为化能营养型微生物。微生物类型的可变性无疑有利于提高微生物对环境条件的适应能力。 第三节 营养物质进入细胞的方式
第三章微生物的营养与代谢
第三章微生物的营养与代谢章名：03|微生物的营养与代谢01|单项选择题（每小题1分）难度：1|易1.下列物质可用作生长因子的是（）A.葡萄糖B.纤维素C.NaCl D.叶酸答：D2.蓝细菌和藻类属于（）型的微生物。
A.光能无机自养B.光能有机异养C.化能无机自养D.化能有机异养答：A3.固体培养基中琼脂含量般为（）A.0.5% B.1.5% C.2.5% D.5% 答：B4.用来分离固氮菌的培养基中缺乏氮源，这种培养基是一种（）A.基础培养基 B.加富培养基 C.选择培养基 D.鉴别培养基答：C5.一般酵母菌活宜的生长pH为（）A.5.0-6.0B.3.0-4.0C.8.0-9.0D.7.0-7.5 答：A6.一般细菌适宜生长的pH为（）A.5.0-6.0B.3.0-4.0C.8.0-9.0D.7.0-7.5 答：D7.放线菌一般适合生长在pH值为（）的环境中。
A.7.0-8.0 B.7.5-8.5 C.4.0-6.0 D.6.0-8.0 答：B8.葡萄糖和果糖等营养物进入原核生物细胞膜的机制是通过（）A.单纯扩散 B.促进扩散 C.主动运送 D.基团移位答：D9.被运输物质进入细胞前后物质结构发生变化的是（）A.主动运输B.扩散C.促进扩散D.基团移位答：D10.对多数微生物来说，最适宜的碳源是（）A.C?H?O?N类B.C?H?O类C.C?H类D.C?D类答：B11.在C?H?O类化合物中，微生物最适宜的碳源是（）A.糖类B.有机酸类 C.醇类 D.脂类答：A12.对厌氧微生物正常生长关系最大的物理化学条件是（）A.pH值B.渗透压C.氧化-还原势D.水活度答：C13.要对细菌进行动力观察，最好采用（）A.液体培养基B.固体培养基C.半固体培养基D.脱水培养基答：C14.在含有下列物质的培养基中，大肠杆菌首先利用的碳源物质是（）A.蔗糖B.葡萄糖C.半乳糖D.淀粉答：B15.实验室常用的培养细菌的培养基是（）A.牛肉膏蛋白胨培养基B.马铃薯培养基C.高氏一号培养基D.麦芽汁培养基答：A16.在实验中我们所用到的EMB 培养基是一种（）培养基A.基础培养基 B.加富培养基 C.选择培养基 D.鉴别培养基答：C17.培养料进入细胞的方式中运送前后物质结构发生变化的是（A.主动运输 B.被动运输 C.促进扩散 D.基团移位答：A18.下列不属于主动运输特点的是（）A.逆浓度B.需载体C.不需能量D.选择性强答：C19.对促进扩散与主动运输的区别描述正确的是（）A.主动运输需要渗透酶参与，促进扩散不需要 B.主动运输是由低浓度向高浓度运输，促进扩散相反 C.主动运输需要能量较多，促进扩散需要能量较少D.主动运输被转运物质性质发生改变，促进扩散的物质性质不变答：B）20.实验室常用的培养放线菌的培养基是（）A.马铃薯培养基B.牛肉膏蛋白胨培养基 C.高氏一号培养基 D.麦芽汁培养基答：C21.用化学成分不清楚或不恒定的天然有机物配成的培养基称为（）A.天然培养基B.半合成培养基C.合成培养基D.加富培养基答：A22.琼脂在培养基中的作用是（）A.碳源B.氮源C.凝固剂D.生长调节剂答：C23.培养真菌时，培养基常加0.3%乳酸，其目的是（）A.提供能源B.提供碳源C.调节pHD.三者都答：D24.碳源和能源来自同一有机物的是（）A.光能自养型B.化能自养型C.光能异养型D.化能异养型答：D25.以高糖培养酵母菌，其培养基类型为（）A.加富培养基B.选择培养基C.鉴别培养基D.普通培养基答：AA 主动运输B 促进扩散C 基团移位D 单纯扩散26.在鉴别性EMB 培养基上，在反射光下大肠杆菌菌落呈现的颜色是（）A.棕色B.无色C.粉红色D.绿色并带有金属光泽答：D27.培养放线菌的高氏一号培养基和培养真菌的察氏培养基属于下列培养基中的（）A.天然培养基B.组合培养基C.半组合培养基D.鉴别培养基答：B28.为避免由于微生物生长繁殖过程中的产物而造成培养基pH 值的变化，通常采用的调节方法是（）A.在配制培养基时加入磷酸盐缓冲液或不溶性CaCO3B.在配制培养基时应高于或低于最适pH 值C.在配制培养基时降低或提高碳、氮源用量；改变碳氮比D.在培养过程中控制温度和通气量答：A29.发酵是以（）作为最终电子受体的生物氧化过程A.O2 B. CO2 C.无机物 D.有机物答：D30.酵母菌在（）条件下进行酒精发酵A.有氧B.无氧C.有二氧化碳D.有水答：B31.同型乳酸发酵中葡萄糖生成丙酮酸的途径是（）A.EMP 途径B.HMP 途径C.ED 途径D.PK 途径答：A32.细菌的二次生长现象可以用（）调节机制解释。
微生物营养与培养基答案
1．培养基应具备微生物生长所需要的六大营养要素是_碳源___、__氮源__、__能源__、___无机盐___、__生长因子__和¬¬¬¬¬¬¬¬¬¬¬____水___。
2．碳源物对微生物的功能是__提供碳素来源__和__能量来源__，微生物可用的碳源物质主要有___糖类_、___有机酸_、__脂类_、__烃__、__ CO2及碳酸盐__等。
３．微生物利用的氮源物质主要有_蛋白质_、_铵盐_、_硝酸盐__、_分子氮__、__酰胺_等，而常用的速效Ｎ源如__玉米粉__，它有利于___菌体生长___；迟效Ｎ源如__黄豆饼粉__、__花生饼粉_，它有利于___代谢产物的形成______。
４．无机盐对微生物的生理功能是__作为酶活性中心的组成部分_、__维持生物大分子和细胞结构的稳定性_____ 、_调节并维持细胞的渗透压平衡__ 和 _控制细胞的氧化还原电位和作为某些微生物生长的能源物质等_。
５．微生物的营养类型可分为__光能无机自养型__、__光能有机异养型__、_化能无机自养型和_化能有机异养型_。
微生物类型的可变性有利于_提高微生物对环境条件变化的适应能力_。
６．生长因子主要包括_维生素_、__氨基酸_和__嘌呤及嘧啶_，它们对微生物所起的作用是__作为酶的辅基或辅酶参与新陈代谢_、_维持微生物正常生长_、_为合成核柑、核苷酸和核酸提供原料__。
７．在微生物研究和生长实践中，选用和设计培养基的最基本要求是__选择适宜的营养物质_、_营养物的浓度及配比合适_、_物理、化学条件适宜_、_经济节约_和__精心设计、试验比较_。
８．液体培养基中加入CaCO３的目的通常是为了__调节培养基的pH值___。
９．营养物质进入细胞的方式有__单纯扩散__、__促进扩散__、_主动运输__和___基团移位_，而金黄色葡萄球菌是通过___主动运输__方式运输乳糖，大肠杆菌又是通过_基团移位__方式运输嘌呤和嘧啶的。
发酵工程第三章培养基
本课件PPT仅供大家学习使用 学习完请自行删除，谢谢！ 本课件PPT仅供大家学习使用 学习完请自行删除，谢谢！ 本课件PPT仅供大家学习使用 学习完请自行删除，谢谢！ 本课件PPT仅供大家学习使用 学习完请自行删除，谢谢！
培养基：广义上讲培养基是指一切可供微生物细胞生长 繁殖 所需的一组营养物质和原料。同时培养基也为微
葡萄糖效应
这是大肠杆菌首先利用葡萄糖进展生长繁殖，在 葡萄糖耗尽后，过一段时间菌体才开场利用乳糖 再生长繁殖。后来的酶学试验证实，当葡萄糖存 在时，细菌不利用其他糖。在上述培养基中即使 参加乳糖酶诱导物，葡萄糖没耗尽，利用乳糖的 酶系也不能合成。
葡萄糖效应是由葡萄糖的某种分解代谢物引起的， 这种代谢物阻遏了细菌能够利用其他糖的酶的生 成。
气搅拌性能以及发酵产物的后期处理。
3.1 发酵工业培养基的根本要求
必须提供合成微生物细胞和发酵产物的根 本成分；
有利于减少培养基的单耗，即提高单位营 养物质的转化率；
有利于提高产物的浓度，以提高单位容积 发酵罐的生产能力；
有利于提高产物的合成速度，缩短发酵周 期；
尽量减少副产物的形成，便于产物的别离 纯化，并尽可能减少产生“三废〞物质；
次参加，并强强搅拌； 二是氨水中含有多种嗜碱性微生物，因此在使用前要用石棉等
过滤介质进展过滤除菌，防止因通氨而引起的染菌。
毛霉产蛋白酶的研究
陈涛，中国酿造，2004
初始pH的影响: pH偏酸比较好，中性蛋白酶影响大
无机氮源的影响： 硫酸铵>硝酸铵>硝酸钠>尿素
2、有机氮源
来源：工业上常用的有机氮源都是一些廉价的原料，花生饼 粉、黄豆饼粉、棉子饼粉、玉米浆、玉米蛋白粉、
微生物的营养
3、培养：倒置培养皿，于37℃恒温箱中培养2-3天。
防止培养基冷凝后形成的 水珠滴落在培养基上，
不利于菌落的形成
4、纯化和保藏：选择小型且呈灰白色的单个菌落，用 划线法接种在斜面培养基上培养，培养后冷藏在冰箱中 保存。
1、配制培养基：黄豆浸泡，制作豆浆。用奶粉泡 牛奶。 豆浆和牛奶混合，采用巴氏消毒法消毒，获得 液体培养基。 杀灭试管 2、接种：点燃酒精灯，打开菌种封口后将试管口在 口的杂菌 火焰上烧一下，并将试管口置于火焰附近，然后灼烧 接种环，将接种环于菌种试管培养基无菌落处冷却后 刮取菌种，接种到培养基中。 3、培养：37℃发酵8-10小时。
6）牛肉膏中含有生长因子。 （ √ ）
现有酸奶一瓶、奶粉一袋、黄豆一 袋，如何制作豆奶酸奶？要求用酸 奶中乳酸菌进行发酵。
1、配制培养基：用奶粉泡牛奶，加入1%的琼脂，制 成固体培养基，高压灭菌处理。 2、接种：在超净工作台上，点燃酒精灯，用酒精消 毒手，打开酸奶包装，将接种环灼烧，在酸奶中蘸一 下，用划线法接种在固体培养基上。
2、根据用途分
如，牛肉膏蛋白胨培养基 选择培养基——能通过缺少某种物质或某种特定的反 应选择出特定微生物的具有选择作用的培养基。
通用培养基——满足多种微生物的营养需求的培养基。
选择培养基
加入青霉素等抗生素的培养基 选择出----导入了目的基因的受体细胞 青霉菌、酵母菌等真菌 不加氮源的无氮培养基 选择出----自生固氮菌 加入伊红和美蓝染料的培养基 选择出----大肠杆菌（有金属光泽的紫黑色的菌落） 加入高浓度食盐的培养基 选择出----金黄色葡萄球菌 不加含碳有机物的无碳培养基 选择出----自养型微生物
2.氮源
凡提供微生物生长繁殖所需要氮元素的 营养源，称为氮源。
微生物的培养基
将病毒接种于鸡胚内，利用鸡胚提供的营养物质和生长环 境进行病毒培养。
组织培养物
利用离体组织或器官进行病毒培养，如人胚肾细胞、人胚 肺细胞等。
特殊微生物培养基
厌氧培养基
用于培养厌氧微生物，如破伤 风梭菌、产气荚膜梭菌等，需
要在无氧环境下生长。
嗜热微生物培养基
用于培养在高温下生长的微生 物，如嗜热脂肪芽孢杆菌等， 需要在高温条件下进行培养。
真菌培养基
01
马铃薯葡萄糖琼脂培养基（PDA）
广泛用于培养各种真菌，以马铃薯为主要成分，提供丰富的碳源和氮源
。
02
查氏培养基
适用于培养青霉、曲霉等丝状真菌，成分简单，以蔗糖为主要碳源。
03
麦芽汁培养基
用于培养酵母菌等单细胞真菌，以麦芽汁为主要成分，提供丰富的营养
物质。
病毒培养基
动物细胞培养基
病毒需要在活细胞内才能复制，因此常用动物细胞（如 Vero细胞、HeLa细胞等）作为病毒培养基。
无机盐与微量元素
无机盐
维持微生物正常生理功能所需的矿物质元素，如磷酸盐、硫酸盐 、氯化物等。
微量元素
对微生物生长有重要影响的痕量元素，如铁、锰、锌、铜等。
无机盐与微量元素的作用
参与微生物的代谢过程，维持细胞渗透压和酸碱平衡，促进酶活性 等。
水与pH值调节
1 2
水
微生物生长的基本条件之一，需保持适当的含水 量以满足微生物的生长需求。
合成高分子材料
探索合成高分子材料如聚乳酸、聚羟基脂肪酸酯等在培养基制备中 的应用，以改善微生物的生长环境和产物特性。
复合培养基材料
将不同类型的培养基材料进行复合，以发挥各自的优势，提高微生 物的培养效果。
微生物的营养要求ppt课件
微生物生长环境中水的有效性常以水活度值（aw）表示，水 活度值是指在一定的温度和压力条件下，溶液的蒸气压力与 同样条件下纯水蒸气压力之比， 即：w=w/wo
w表示溶液蒸汽压力 wo表示纯水蒸汽压力
溶液中溶质越多，w越小。微生物生长所需的水活度通常在 0.63－0.99之间。
.
微生物
一般细菌 酵母菌 霉菌 噬盐细菌 噬盐真菌 嗜高渗酵母
某些微生物Eg. 诺卡氏菌和一些霉菌等
美味佳肴
微生物清除三废
.
CO2
最廉价的、用之不尽的碳源， 是自养微生物唯一或主要的碳源。 Eg. 生长在动物血液、组织和肠道中的致病细菌（沙 门氏菌 、李斯特菌等）
.
纤维素
纤维素是由葡萄糖以β－1,4糖苷链组成的， 在自然界中资源丰富，但大多数动物和人不能直 接利用，而某些微生物可用其作为碳源来生产发 酵产品。
细胞湿重(wet weight)与干重(dry weight)之差为细胞含水量， 常以百分率表示：（湿重-干重）/湿重×100% 。
湿重：将细胞外表面所吸附的水份除去后称量所得重
量。一般以单位培养液中所含细胞重量表示 （克/升或毫克/毫升）。
干重：采用高温（105℃）烘干、低温真空干燥和红外
线快速烘干等方法将细胞干燥至恒重即为～。
.
.
有机氮 微生物能利用的氮源 无机氮
分子氮
.
a.有机氮
主要是蛋白质及其不同程度的降解产物(氨基酸、尿 素等)，以及嘌呤和嘧啶等。
牛肉膏是用新鲜牛肉经过剔除 脂肪、消化、过滤、浓缩而得 到的一种棕黄色至棕褐色的膏 状物。
由蛋白质经酸,碱或蛋 白酶分解后而形成的 细菌的培养基，也可 治疗消化道疾病
.
二、营养物质及其生理功能
微生物的营养与培养
微生物的营养与培养一、微生物的营养微生物的营养是指微生物从环境中吸收营养物质并加以利用的过程。
微生物同其他生物一样都是具有生命的，需要从它的生活环境中吸收所需的各种的营养物质来合成细胞物质和提供机体进行各种生理代谢所需的能量，使机体能进行生长与繁殖。
（一）微生物的营养要素细胞的组成：有蛋白质、核酸、碳水化合物、脂类和矿物质等。
微生物的基本营养1.碳源凡是可以被微生物用来构成细胞物质或代谢产物中碳素来源的物质通称碳源。
碳源通常也是机体生长的能源。
能作为微生物生长的碳源的种类极其广泛，既有简单的无机含碳化合物CO2和碳酸盐等，也有复杂的天然的有机含碳化合物，它们是糖和糖的衍生物、脂类、醇类、有机酸、烃类、芳香族化合物以及各种含碳的化合物。
但是微生物不同，利用这些含碳化合物的能力也不相同。
目前在微生物发酵工业中，常根据不同微生物的需要，利用各种农副产品如玉米粉、米糠、麦麸、马铃薯、甘薯以及各种野生植物的淀粉，作为微生物生产廉价的碳源。
2．氮源微生物细胞中大约含氮5%—15%，它是微生物细胞蛋白质和核酸的主要成分。
微生物利用它在细胞内合成氨基酸，并进一步合成蛋白质、核酸等细胞成分。
因此，氮素对微生物的生长发育有着重要的意义。
无机氮源一般不用作能源，只有少数化能自养细菌能利用铵盐、硝酸盐作为机体生长的氮源与能源。
对于许多微生物来说，通常可以利用无机含氮化合物作为氮源，也可以利用有机含氮化合物作为氮源。
许多腐生型细菌、肠道菌、动植物致病菌一般都能利用铵盐或硝酸盐作为氮源。
例如大肠杆菌、产气杆菌、枯草杆菌、铜绿假单胞菌等都可以利用硫酸铵、硝酸铵作为氮源，放线菌可以利用硝酸钾作为氮源，霉菌可以利用硝酸钠作为氮源等。
在实验室和发酵工业中，常用的有机氮源有牛肉膏、蛋白胨、酵母膏、鱼粉、蚕蛹粉、黄豆饼粉、花生饼粉、玉米浆等。
3．无机盐无机盐是微生物生长必不可少的一类营养物质，也是构成微生物细胞结构物质不可缺少的级成成分。
食品微生物学知识结构
二、放线菌 1. 个体形态：丝状体。 2. 个体构造：三种类型的菌丝（营养菌丝、气 生菌丝、孢子丝）。 3. 繁殖方式：分生孢子、孢囊孢子、菌丝片段。 菌落形态：干燥、不透明、表面呈致密的丝绒
状，上有一薄层彩色的“干粉”；菌落和培养基 的连接紧密，难以挑取。
4、常见类群（了解）
三、真菌
1、营养体结构 无隔菌丝、有隔菌丝。 2、繁殖体
A、菌种特性 B、接种龄: 以对数期接种龄的种子接种，延滞期短。 C、接种量:发酵工业上通常采用种子:发酵培养基=1:10 D、培养基成分:一般要求发酵培养基的成分或种子培养基
的成分尽量接近，且应适当丰富些。
3、延滞期出现原因
微生物接种到一个新的环境，暂缺乏足够的能量
和必需的生长因子。
“种子”老化（即处于非对数生长期）
四、霉菌
根霉、毛霉、青霉及曲霉个体结构特征。（课
堂及实验部分结合起来）。
五、病毒
1、定义：一类由核酸和蛋白质等少数几种成分组成的 超显微“非细胞生物”，其本质是一种只含DNA或RNA 的遗传因子。 2、基本特点
（1）个体微小:10～300nm （2）无细胞结构:蛋白质+核酸（DNA或RNA） （3）高度寄生性:在细胞内表现为生命, 在细胞外为无生命的大分子 的复合物。 （4）特殊的抵抗力:不能被抗生素所杀灭，但可以被干扰素，以及 一般的甲醛、紫外线所杀灭。
（1）体积小、面积大 （2）吸收多、转化快 （3）生长旺、繁殖快 （4）适应强、易变异 （5）种类多、分布广 这些特点给人类生活及生产带来的不利及有利影响，如何利用它？
4、微生物培养设备
好氧培养设备：实验室（摇瓶、培养皿、斜面）、工业生产（发酵罐） 供氧的途径？防污染的机理？ 厌氧培养设备：实验室（厌氧罐、手套箱）、工业生产 固体厌氧与液体厌氧，固体好氧与液体好氧？
微生物学各章小结
微生物学各章小结第一章：绪论1、微生物：一类形体微小、单细胞或个体较为简单的多细胞，甚至无细胞结构的低等生物的统称。
2、微生物的几个基本特性：1体积小、面积大“微米”作为个体大小的度量单位，个体更小的病毒则以“纳米”为度量单位。
个体形态需要借助光学显微镜或电子显微镜观察。
肉眼可观察到微生物聚集的群体－菌落2微生物的种类多：原核生物：3500种；:病毒：4000种；真菌：9万种；原生动物和藻类：10万种；3在自然界中分布极为广泛4生长旺，繁殖快（单细胞藻类：3~6小时繁殖一代。
酵母：2~4小时繁殖一代。
细菌：0.5~1小时繁殖一代。
）5适应性强，易变异3、微生物学发展简史分几个阶段，其中代表人物是谁？主要做了什么贡献？（一）微生物的利用与发现时间：1676~1861 开创者：安东•列文虎克（Antony Leeuwenhoek )。
特点：自制单式显微镜观察细菌；微生物形态描述。
（二）微生物学及食品微生物学的建立19世纪中期，欧洲工业、农业规模化生产方式已经形成。
当时工农业生产发展中出现的葡萄酒发酵酸败、人畜传染病等与微生物相关的问题急需解决。
法国人巴斯德：彻底否定了“自生说”学说。
免疫学——预防接种。
证实发酵是由微生物引起的。
其他贡献：巴斯德消毒法等。
德国人柯赫：微生物学基本操作技术的贡献：a）细菌纯培养方法的建立。
b）设计了各种培养基，实现了在实验室内对各种微生物的培养。
c）蒸汽灭菌。
d）染色观察和显微摄影。
对病原细菌研究作出了突出贡献：a）具体证实了炭疽杆菌是炭疽病的病原菌；b）发现了肺结核病的病原菌；c）证明某种微生物是否为某种疾病病原体的基本原则——著名的柯赫原则。
（三）近代微生物学的发展微生物学研究工具的不断改进；微生物学和其他生物科学共同发展，互相促进。
4、日常生活中与食品生产、储藏、变质等有关的微生物问题。
P5第二章：微生物的形态、结构与功能1、细菌：是一类单细胞、细胞壁坚韧、以二等分裂方式繁殖和水生性较强的原核微生物。
微生物工程(发酵)第三章 培养基制备与灭菌
3.3 培养基及设备的灭菌
3.3.1常见灭菌方法： • 加热灭菌 • 过滤灭菌 • 辐射灭菌 • 化学灭菌 • 熏蒸灭菌
1、高温灭菌
• 1）干热灭菌
烘箱内热空气灭菌 160℃，2小时
干）煮沸消毒
3）丁达尔灭菌 4）常规高压灭菌 121℃，15分钟； 115℃，30分钟；
类胡萝卜素高产菌Y11的培养基的优化
郭秒,食品与工业发酵，2004
类胡萝卜素的作用：色素、营养保健
原培养基:
初步确定可能的培养基成分(以碳源为例)
通过单因子实验确定适宜的培养基成分(以碳源为例)
考虑到成本：乙酸钠是较为合适的碳源 进一步：乙酸钠的浓度2%比较好
结果： 碳源：乙酸钠 0. 2% 氮源：氯化铵 0.2% 酵母膏0.03%
3.1.1.6 前体物质、抑制剂和促进剂
前体物质指某些化合物加入到发酵培养基中，能直接彼 微生物在生物合成过程中合成到产物物分子中去，而其自身 的结构并没有多大变化，但是产物的产量却因加入前体而有 较大的提高。
青霉素：分子量356
苯乙酸:分子量136
• 前体一般都有毒性，浓度过大对菌体的生 长不利 • 苯乙酸，一般基础料中仅仅添加 0.07%
有些促进剂的作用是沉淀或螯合有害的重金属离子。
抑制剂：能使酶的催化活性下降而不引起酶蛋白质 变性的物质； 可用透析或超滤的方式去除；
在培养基中添加抑制剂会抑制某些代谢途径的进行， 同时会使另一代谢途径活跃，从而获得人们所需要 的某一终产物或使正常代谢的某一代谢中间产物积 累起来;
3.1.2 发酵工业原料的选择原则
• • • • • • • • 因地制宜，就地取材； 营养丰富，浓度恰当； 资源丰富，容易收集； 易于储藏； 理化性质稳定，成分间无反应； 不影响通气、搅拌、产物分离，废物处理方便 不含毒副作用的物质 价格低廉