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1、会计学1微生物的营养和培养基食品微生物的营养和培养基食品(shpn)微生微生物学江南大学物学江南大学第一页，共100页。3本章本章(bn zhn)主要内主要内容容(4学学时)第一第一第一第一节节节节 微生物微生物微生物微生物细细细细胞的化学胞的化学胞的化学胞的化学组组组组成成成成第二第二第二第二节节节节 微生物的六种微生物的六种微生物的六种微生物的六种营营营营养要素养要素养要素养要素第三第三第三第三节节节节 微生物的微生物的微生物的微生物的营营营营养养养养类类类类型型型型第四第四第四第四节节节节 营营营营养物养物养物养物质进质进质进质进入入入入(jnr)(jnr)细细细细胞的方式胞的方式胞的方
2、式胞的方式第五第五第五第五节节节节 培养基培养基培养基培养基第2页/共100页第二页，共100页。4第一第一节节微生物微生物细细胞胞(xbo)的化学的化学组组成成n n各种生物各种生物细胞的化学元素胞的化学元素组成都基成都基本相似，但在化学本相似，但在化学组成的成的质和量上，和量上，各各类生物生物细胞都有各自独有胞都有各自独有(d yu)的特点，不同种的特点，不同种类的微生物之的微生物之间有一定的差异。有一定的差异。n n微生物微生物细胞的化学胞的化学组成往往随微生成往往随微生物种物种类、菌、菌龄、培养基和、培养基和检测方法方法的的组成而不同。成而不同。第3页/共100页第三页，共100页。5
3、n n水7090%n n组成(zchn)微生物蛋白质n n细胞的物质碳水化合物n n干物质脂肪n n核酸n n矿物质第4页/共100页第四页，共100页。6微生物微生物微生物微生物细细胞的化学胞的化学胞的化学胞的化学(huxu)(huxu)组组成成成成 主要成分主要成分主要成分主要成分 细细细细菌菌菌菌 酵母菌酵母菌酵母菌酵母菌 霉菌霉菌霉菌霉菌(mjn)(mjn)水分水分水分水分 7585 7080 8590 7585 7080 8590（占（占（占（占细细细细胞胞胞胞鲜鲜鲜鲜重的重的重的重的%）蛋白蛋白蛋白蛋白质质质质 5080 3275 1415 5080 3275 1415 占占占占
4、细细细细 碳水化合物碳水化合物碳水化合物碳水化合物 1228 2763 740 1228 2763 740 胞胞胞胞 干干干干 脂肪脂肪脂肪脂肪 520 215 440 520 215 440 重重重重 的的的的 核酸核酸核酸核酸 1020 6 8 1 1020 6 8 1%无机无机无机无机盐盐盐盐 230 3.87 612 230 3.87 612第5页/共100页第五页，共100页。7一、水分一、水分(shufn)n n水分是微生物水分是微生物细细胞胞(xbo)(xbo)中含量最高的物中含量最高的物质质（主要（主要成分）。成分）。n n细细胞胞(xbo)(xbo)的平均含水量的平均含水量n
5、 n细细菌菌7585%7585%，n n酵母菌：酵母菌：7080%7080%，n n霉菌霉菌8595%8595%。n n影响含水量的因素：影响含水量的因素：n n微生物的种微生物的种类类n n微生物所微生物所处处的的环环境条件如：酵母菌在境条件如：酵母菌在2020时时含水量含水量91%91%，而，而4343时时含含74%74%。n n细细胞胞(xbo)(xbo)本身的生理状本身的生理状态态有关。芽有关。芽孢孢含含40%40%，霉，霉菌菌孢孢子子38%38%，有些曲霉的分生，有些曲霉的分生孢孢子只有子只有20%20%。第6页/共100页第六页，共100页。8细细胞胞胞胞(xbo)(xbo)内水的
6、形式内水的形式内水的形式内水的形式游离游离游离游离(yul)(yul)水：水：水：水：以游离以游离以游离以游离(yul)(yul)的状的状的状的状态态态态存在，微生物可利用。存在，微生物可利用。存在，微生物可利用。存在，微生物可利用。干重法可干重法可干重法可干重法可测测测测得得得得结结结结合水：合水：合水：合水：以以以以结结结结合的状合的状合的状合的状态态态态存在。存在。存在。存在。这这这这部分与其他物部分与其他物部分与其他物部分与其他物质结质结质结质结合在一起合在一起合在一起合在一起不易不易不易不易挥发挥发挥发挥发；0 0下不下不下不下不冻结冻结冻结冻结；不具流；不具流；不具流；不具流动动动
7、动性、渗透性性、渗透性性、渗透性性、渗透性 ；不；不；不；不能被能被能被能被细细细细胞利用。胞利用。胞利用。胞利用。营营营营养体的游离养体的游离养体的游离养体的游离(yul)(yul)水和水和水和水和结结结结合水的比例合水的比例合水的比例合水的比例为为为为4 4：1 1，芽，芽，芽，芽孢孢孢孢和和和和孢孢孢孢子子子子结结结结合水的比例高于其他合水的比例高于其他合水的比例高于其他合水的比例高于其他细细细细胞，故芽胞，故芽胞，故芽胞，故芽孢孢孢孢有有有有较较较较强强强强的抗逆性。的抗逆性。的抗逆性。的抗逆性。第7页/共100页第七页，共100页。9二、干物二、干物质(wzh)n n微生物微生物细细
8、胞去除水分后即胞去除水分后即为为干物干物质质。其元素。其元素组组成基本上成基本上为为C C、H H、O O、N N、P P、S S、K K、NaNa、MgMg、CaCa、FeFe、MnMn、CuCu、CoCo、ZnZn、MoMo等等组组成。成。n n物物质组质组成：占成：占细细胞干重胞干重99%99%的蛋白的蛋白质质、核酸、核酸、类类脂和糖脂和糖类类等大分子有机物，占等大分子有机物，占细细胞干重胞干重1%1%的小分子无机物和各种的小分子无机物和各种(zhn)(zhn)离子，离子，第8页/共100页第八页，共100页。101.蛋白蛋白质质(protein)约约占占细细胞胞(xbo)干干物物质质的
9、的1480%一般一般一般一般细细细细菌、酵母菌菌、酵母菌菌、酵母菌菌、酵母菌细细细细胞的蛋白胞的蛋白胞的蛋白胞的蛋白质质质质含量含量含量含量 霉菌。霉菌。霉菌。霉菌。蛋白蛋白蛋白蛋白质质质质种种种种类类类类：每个：每个：每个：每个细细细细菌菌菌菌细细细细胞胞胞胞约约约约有有有有30003000种不同的蛋白种不同的蛋白种不同的蛋白种不同的蛋白质质质质分子分子分子分子(fnz)(fnz)。简单简单简单简单蛋白蛋白蛋白蛋白质质质质：清蛋白、球蛋白：清蛋白、球蛋白：清蛋白、球蛋白：清蛋白、球蛋白蛋白蛋白蛋白蛋白质质质质 化学化学化学化学结结结结构构构构 复合蛋白复合蛋白复合蛋白复合蛋白质质质质：核蛋白
10、、脂蛋白、糖蛋白：核蛋白、脂蛋白、糖蛋白：核蛋白、脂蛋白、糖蛋白：核蛋白、脂蛋白、糖蛋白 在微生物在微生物在微生物在微生物细细细细胞中核蛋白含量特胞中核蛋白含量特胞中核蛋白含量特胞中核蛋白含量特别别别别高，可占蛋白高，可占蛋白高，可占蛋白高，可占蛋白总总总总量量量量的的的的1/31/21/31/2。第9页/共100页第九页，共100页。112.核酸核酸(h sun)（Nucleic Acids）n n微生物的细胞除病毒外都含有两种核酸：DNA和RNA。n n含量(hnling)：细菌、酵母菌霉菌。n n细菌的RNA占干重的20%，DNA占干重的34%。n n霉菌占干重的1%。n n同一种微生物
11、中，RNA的含量(hnling)常随生长时期的变化而变化，DNA的含量(hnling)却是恒定的，因而用DNA碱基比例或GC百分比值作为分类鉴定的指标。第10页/共100页第十页，共100页。123.碳水化合物碳水化合物(Carbohydrate)(Carbohydrate)n n微生物微生物细胞胞(xbo)中含有中含有单糖、双糖和多糖、双糖和多糖，主要以多糖的形式存在。糖，主要以多糖的形式存在。n n单糖主要是己糖和戊糖。糖主要是己糖和戊糖。n n多糖有多糖有荚膜多糖、膜多糖、纤维素、淀粉、糖原等不素、淀粉、糖原等不同种同种类。第11页/共100页第十一页，共100页。134.脂脂类(lip
12、oid)n n种种种种类类：脂肪、磷脂、固醇和蜡。：脂肪、磷脂、固醇和蜡。：脂肪、磷脂、固醇和蜡。：脂肪、磷脂、固醇和蜡。n n存在状存在状存在状存在状态态：n n细细胞胞胞胞(xbo)(xbo)中游离的状中游离的状中游离的状中游离的状态态存在存在存在存在n n或与蛋白或与蛋白或与蛋白或与蛋白质质等等等等结结合。合。合。合。n n存在于存在于存在于存在于细细胞胞胞胞(xbo)(xbo)壁、壁、壁、壁、细细胞胞胞胞(xbo)(xbo)膜、膜、膜、膜、细细胞胞胞胞(xbo)(xbo)质质中。中。中。中。n n磷脂：磷脂：磷脂：磷脂：构成构成构成构成细细胞胞胞胞(xbo)(xbo)的膜系的膜系的膜系
13、的膜系统统，n n蜡：主要在某些微生物的蜡：主要在某些微生物的蜡：主要在某些微生物的蜡：主要在某些微生物的细细胞胞胞胞(xbo)(xbo)壁或分生壁或分生壁或分生壁或分生孢孢子的表面，含量很少，具有保子的表面，含量很少，具有保子的表面，含量很少，具有保子的表面，含量很少，具有保护护作用。作用。作用。作用。n n固醇：主要在酵母菌的固醇：主要在酵母菌的固醇：主要在酵母菌的固醇：主要在酵母菌的细细胞胞胞胞(xbo)(xbo)膜上。膜上。膜上。膜上。第12页/共100页第十二页，共100页。14n n脂肪的含量：与菌种和培养条件有密切关系。脂肪的含量：与菌种和培养条件有密切关系。n n如含糖量如含糖
14、量较高的培养基可促高的培养基可促进脂肪的大量脂肪的大量(dling)累累积，在含氮量高而缺糖的培养，在含氮量高而缺糖的培养基上，脂肪的基上，脂肪的积累就少。累就少。第13页/共100页第十三页，共100页。155.无机无机盐类n n无机元素无机元素无机元素无机元素约约占占占占细细胞干重的胞干重的胞干重的胞干重的10%10%左右，包括左右，包括左右，包括左右，包括P P、S S、MgMg、FeFe、KK、NaNa等。一般以磷的含量等。一般以磷的含量等。一般以磷的含量等。一般以磷的含量为为最高，最高，最高，最高，约约占全部占全部占全部占全部灰分的灰分的灰分的灰分的40%40%左右。左右。左右。左右
15、。n n这这些些些些(zhxi)(zhxi)无机元素在无机元素在无机元素在无机元素在细细胞中除少数以游离的状胞中除少数以游离的状胞中除少数以游离的状胞中除少数以游离的状态态存在，大部分以无机存在，大部分以无机存在，大部分以无机存在，大部分以无机盐盐的形式存在或的形式存在或的形式存在或的形式存在或结结合于有机物合于有机物合于有机物合于有机物质质中。中。中。中。第14页/共100页第十四页，共100页。166.其它其它(qt)n n除上述除上述除上述除上述(shngsh)(shngsh)一些主要物一些主要物一些主要物一些主要物质质外，有些微生物的外，有些微生物的外，有些微生物的外，有些微生物的细细
16、胞胞胞胞中中中中还还含有含有含有含有维维生素、抗生素、色素、毒素等。生素、抗生素、色素、毒素等。生素、抗生素、色素、毒素等。生素、抗生素、色素、毒素等。第15页/共100页第十五页，共100页。17第二第二节 微生物的六种微生物的六种营养养(yngyng)要素要素n n碳源（碳源（碳源（碳源（carbon sourcecarbon source）n n氮源（氮源（氮源（氮源（nitrogen sourcenitrogen source）n n能源能源能源能源(nngyun)(nngyun)（energy sourceenergy source）n n生生生生长长因子（因子（因子（因子（grow
17、th factorgrowth factor）n n无机元素（无机元素（无机元素（无机元素（mineral saltsmineral salts）n n水（水（水（水（waterwater）第16页/共100页第十六页，共100页。18一、碳源一、碳源凡可被用来构成凡可被用来构成细胞胞(xbo)(xbo)物物质或代或代谢产物中碳素来源的物中碳素来源的营养养物物质。碳源功能(gngnng)C素构成细胞及代谢产物的骨架细胞干物质(wzh)中的碳约占50%，碳的需求最大C素是大多数微生物代谢所需的能量来源第17页/共100页第十七页，共100页。19微生物的碳源微生物的碳源微生物的碳源微生物的碳源谱
18、谱类类型型型型元素水平元素水平元素水平元素水平 化合物水平化合物水平化合物水平化合物水平 培养基原料水平培养基原料水平培养基原料水平培养基原料水平有有有有机机机机碳碳碳碳C C H H OO N N X X复复复复杂杂蛋白蛋白蛋白蛋白质质、核酸等、核酸等、核酸等、核酸等牛肉膏、蛋白牛肉膏、蛋白牛肉膏、蛋白牛肉膏、蛋白胨胨、花生、花生、花生、花生饼饼粉等粉等粉等粉等C C H H OO N N多数氨基酸、多数氨基酸、多数氨基酸、多数氨基酸、简单简单蛋蛋蛋蛋白白白白质质等等等等一般氨基酸、明胶等一般氨基酸、明胶等一般氨基酸、明胶等一般氨基酸、明胶等C C H H OO糖、有机酸、醇、脂糖、有机酸、
19、醇、脂糖、有机酸、醇、脂糖、有机酸、醇、脂类类等等等等葡萄糖、蔗糖、各种淀葡萄糖、蔗糖、各种淀葡萄糖、蔗糖、各种淀葡萄糖、蔗糖、各种淀粉、糖蜜等粉、糖蜜等粉、糖蜜等粉、糖蜜等C C H H烃类烃类天然气、石油及其不同天然气、石油及其不同天然气、石油及其不同天然气、石油及其不同馏馏份、石蜡油等份、石蜡油等份、石蜡油等份、石蜡油等无无无无机机机机碳碳碳碳C(?)C(?)C C OOCOCO2 2COCO2 2C C OO X XNaHCONaHCO3 3NaHCONaHCO3 3、CaCOCaCO3 3、等、等、等、等第18页/共100页第十八页，共100页。20第19页/共100页第十九页，共1
20、00页。21碳源的种碳源的种类(zhngli):无机含碳化合物：如无机含碳化合物：如CO2CO2和碳酸和碳酸盐盐等。只能被自养等。只能被自养(zyn)(zyn)微生物利用微生物利用有机含碳化合物：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；麸皮、米糠等；饴饴糖；糖；单单糖）糖）,脂脂类类、醇醇类类。有机酸、。有机酸、烃类烃类、芳香族化合物、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。第20页/共100页第二十页，共100页。22n n众多碳源中，对异养微生物来说最好（适）的碳源是糖类（CHO）。n n几乎所有的异养微生物都能利用葡萄糖和
21、果糖n n单糖优于双糖，已糖优于戊糖n n葡萄糖、蔗糖：微生物培养(piyng)的主要碳源n n淀粉（大多数微生物）纤维素（少数微生物）n n酚、氰化物有机毒物（少数，诺卡氏菌）第21页/共100页第二十一页，共100页。23n n在设计时尽量不要(byo)将CHONX和CHON当作碳源用。n n不同微生物利用碳源的能力不同n n广泛地利用不同类型的碳源：假单孢菌属n n碳源范围极狭窄：甲烷氧化菌，纤维素分解菌第22页/共100页第二十二页，共100页。24微生物工微生物工微生物工微生物工业业(gngy)(gngy)发发酵中用做碳源的原酵中用做碳源的原酵中用做碳源的原酵中用做碳源的原料料料料q
22、q传统传统种种类类：qq糖糖类类（单单糖，糖，饴饴糖）糖）qq淀粉（玉米粉、山芋粉、野生植物淀粉等）淀粉（玉米粉、山芋粉、野生植物淀粉等）qq麸皮麸皮qq各种米糠各种米糠(mkng)(mkng)等等qq代粮代粮发发酵：酵：纤维纤维素、石油、素、石油、CO2CO2、H2H2第23页/共100页第二十三页，共100页。25n n微生物不同，利用微生物不同，利用(lyng)(lyng)上述含碳化合物的能力不同，上述含碳化合物的能力不同，n n如假如假单单胞菌属中的某些种可以利用胞菌属中的某些种可以利用(lyng)90(lyng)90种以上的不同种以上的不同类类型型的碳源物的碳源物质质；n n而某些甲
23、基而某些甲基营营养型养型细细菌只能利用菌只能利用(lyng)(lyng)甲醇或甲甲醇或甲烷烷等一碳化合等一碳化合物物进进行生行生长长。第24页/共100页第二十四页，共100页。26二、氮源二、氮源二、氮源二、氮源(nitrogin source)n n构成微生物细胞物质如蛋白质、核酸或代谢产物中氮元素n n氮源一般不做能源，少数硝化细菌利用(lyng)铵盐，亚硝酸盐作氮源,同时也作能源。凡是可以构成微生物细胞(xbo)和代谢产物中氮素来源的营养物质都称为氮源。氮源功能氮源功能(gngnng)(gngnng)第25页/共100页第二十五页，共100页。27微生物的氮源微生物的氮源微生物的氮源微
24、生物的氮源谱谱类类型型型型 元素水平元素水平元素水平元素水平化合物水平化合物水平化合物水平化合物水平培养基原料水平培养基原料水平培养基原料水平培养基原料水平有有有有机机机机氮氮氮氮N N C C H H OO X X复复复复杂杂蛋白蛋白蛋白蛋白质质、核酸等、核酸等、核酸等、核酸等牛肉膏、酵母膏、牛肉膏、酵母膏、牛肉膏、酵母膏、牛肉膏、酵母膏、饼饼粕粉、蚕蛹粉等粕粉、蚕蛹粉等粕粉、蚕蛹粉等粕粉、蚕蛹粉等N N C C H H OO尿素、一般氨基酸、尿素、一般氨基酸、尿素、一般氨基酸、尿素、一般氨基酸、简单简单蛋蛋蛋蛋白白白白质质等等等等尿素、蛋白尿素、蛋白尿素、蛋白尿素、蛋白胨胨、明胶、明胶、明
25、胶、明胶等等等等无无无无机机机机氮氮氮氮N N H HNHNH3 3、铵盐铵盐等等等等(NH4)(NH4)2 2SOSO4 4等等等等N N OO硝酸硝酸硝酸硝酸盐盐等等等等KNOKNO3 3等等等等N NN N2 2空气空气空气空气第26页/共100页第二十六页，共100页。28第27页/共100页第二十七页，共100页。29氮源的种氮源的种类(zhngli)分子分子分子分子态态氮：固氮微生物以分子氮氮：固氮微生物以分子氮氮：固氮微生物以分子氮氮：固氮微生物以分子氮为为唯一氮源唯一氮源唯一氮源唯一氮源 无机氮：无机氮：无机氮：无机氮：铵盐铵盐、硝酸、硝酸、硝酸、硝酸盐盐、亚亚硝酸硝酸硝酸硝酸
26、盐盐、尿素、尿素、尿素、尿素、氨等；硝酸氨等；硝酸氨等；硝酸氨等；硝酸盐盐、铵盐铵盐几乎所有几乎所有几乎所有几乎所有(suyu)(suyu)微生物能利用微生物能利用微生物能利用微生物能利用 有机氮：蛋白有机氮：蛋白有机氮：蛋白有机氮：蛋白质质及其降解及其降解及其降解及其降解产产物物物物 a.a.速效性氮源：速效性氮源：速效性氮源：速效性氮源：实验实验室常用牛肉膏、蛋白室常用牛肉膏、蛋白室常用牛肉膏、蛋白室常用牛肉膏、蛋白质质、酵母膏做氮源、酵母膏做氮源、酵母膏做氮源、酵母膏做氮源b.b.迟迟效性氮源：生效性氮源：生效性氮源：生效性氮源：生产产用玉米用玉米用玉米用玉米浆浆、豆、豆、豆、豆饼饼、葵
27、花、葵花、葵花、葵花饼饼、花生花生花生花生饼饼等。等。等。等。第28页/共100页第二十八页，共100页。30 能利用空气中分子能利用空气中分子(fnz)N2(fnz)N2作作为为氮源的微生物称作固氮微生物。氮源的微生物称作固氮微生物。有固氮能力的微生物主要是原核微生物有固氮能力的微生物主要是原核微生物固氮微生物可将分子固氮微生物可将分子(fnz)(fnz)态态N N转转化化为为氨氨态态氮再氮再转转化化为为氨基酸。氨基酸。当基当基质质中含有无机中含有无机N N或有机或有机N N时时，固氮微生物，固氮微生物细细胞的固氮胞的固氮酶酶系系统统被抑被抑制，固氮微生物制，固氮微生物转转而利用基而利用基质
28、质中的有机含中的有机含N N化合物作化合物作为为N N源。源。A.分子分子(fnz)态氮态氮N2第29页/共100页第二十九页，共100页。31B.无机无机(wj)N:n n主要指主要指NO-3NO-3和和NH4+NH4+。如碳酸。如碳酸铵铵、硫酸、硫酸铵铵、尿素、尿素、硝酸硝酸盐盐等。等。n n只有只有铵盐铵盐才能直接才能直接进进入有机分子中，硝酸入有机分子中，硝酸盐盐必必须须先先还还原成原成NH4+NH4+后才能用于生物合成，后才能用于生物合成，n n许许多多细细菌不能利用菌不能利用NO-3NO-3，一般，一般应应用用NH4+NH4+作无机作无机N N，且其，且其虽虽能利用无机能利用无机N
29、 N，但不如有机，但不如有机N N普遍；真菌普遍；真菌大多数既可利用大多数既可利用NO-3NO-3也可利用也可利用NH4+NH4+。n n当利用无机当利用无机N N作作为为唯一唯一N N源源时时培养基可能出培养基可能出现现生理生理碱性或生理酸性。碱性或生理酸性。n n无机氮源或以蛋白无机氮源或以蛋白质质降解降解产产物形式存在的有机氮源物形式存在的有机氮源可以直接被菌体吸收利用，可以直接被菌体吸收利用，这这种氮源叫做种氮源叫做(jiozu)(jiozu)速效氮源速效氮源第30页/共100页第三十页，共100页。32生理生理生理生理(shngl)(shngl)酸式酸式酸式酸式盐盐和生理和生理和生理
30、和生理(shngl)(shngl)碱式碱式碱式碱式盐盐(NH4)2SO42NH4+SO42-入胞入胞pHK+（Na+）+NO3-入胞入胞pHKNO3NaNO3NH4NO3NH4+(先入胞先入胞)+NO3-(后后入胞入胞)第31页/共100页第三十一页，共100页。33C.有机有机(yuj)Nn n氨基酸、蛋白氨基酸、蛋白胨等是等是许多微生物良好的有机多微生物良好的有机N源，但其不能直接透源，但其不能直接透过细胞胞质膜，只有能膜，只有能分泌蛋白分泌蛋白酶的微生物把蛋白的微生物把蛋白质分解成小分分解成小分子后才能被吸收利用。即使能利用速度也子后才能被吸收利用。即使能利用速度也非常慢，故被称非常慢，
31、故被称为迟效性氮源。效性氮源。n n速效速效(sxio)氮源，通常有利于机体的生氮源，通常有利于机体的生长，迟效氮源有利于代效氮源有利于代谢产物的形成。物的形成。第32页/共100页第三十二页，共100页。34 n n培养基中可作培养基中可作为为氮源的物氮源的物质质：n n细细 菌：牛肉膏、蛋白菌：牛肉膏、蛋白胨胨 n n放放线线菌：菌：KNO3 n n酵母酵母(jiom)菌：酵母菌：酵母(jiom)膏膏 n n 霉霉 菌：菌：NaNO3n n工工业业上常用上常用鱼鱼粉、玉米粉、黄粉、玉米粉、黄豆豆饼饼粉、麸皮、尿素。粉、麸皮、尿素。第33页/共100页第三十三页，共100页。35三、能源三、
32、能源三、能源三、能源(nngyun)(nngyun)（energy sourceenergy source）化学物质有机物能无机物：NH+4、NO2-、S、源H2S、H2辐射能能为微生物生命活动(hu dng)提供最初能量来源的营养物或辐射能。第34页/共100页第三十四页，共100页。36n n一种营养物通常具有一种以上的功能。一般辐射能是单功能的。还原(hunyun)态无机氧化物是双功能的有机物常有双功能或三功能。第35页/共100页第三十五页，共100页。37化能自养化能自养(z yn)微生微生物的能源物的能源n n还还原原(hunyun)(hunyun)态态的无机物的无机物NH4+,N
33、O2,S,H2S,H2,FeNH4+,NO2,S,H2S,H2,Fe等等n n化能自养微生物化能自养微生物原核生物原核生物n n亚亚硝酸硝酸盐细盐细菌菌n n硝酸硝酸细细菌菌n n硫化硫化细细菌菌n n硫硫细细菌菌n n氢细氢细菌菌n n铁细铁细菌菌第36页/共100页第三十六页，共100页。38四、生四、生四、生四、生长长因子因子因子因子n n种种种种类类：n n广广广广义义上：指上：指上：指上：指维维生素、碱基、生素、碱基、生素、碱基、生素、碱基、卟卟啉及其衍生物、啉及其衍生物、啉及其衍生物、啉及其衍生物、甾醇、胺甾醇、胺甾醇、胺甾醇、胺类类C4C6C4C6的脂肪酸和氨基酸，的脂肪酸和氨基
34、酸，的脂肪酸和氨基酸，的脂肪酸和氨基酸，n n狭狭狭狭义义上：指上：指上：指上：指维维生素。生素。生素。生素。n n功能：功能：功能：功能：n n构成构成构成构成细细胞的胞的胞的胞的组组成成分，如成成分，如成成分，如成成分，如嘌嘌呤、呤、呤、呤、嘧啶嘧啶；n n 调节调节代代代代谢谢，维维持生命的正常活持生命的正常活持生命的正常活持生命的正常活动动(hu dng)(hu dng)，如如如如维维生素（生素（生素（生素（辅酶辅酶）是一类对微生物正常代谢必不可少，需要量不大(b d)的且不能用简单的碳源和氮源自行合成的有机物。第37页/共100页第三十七页，共100页。39 n n并非所有的微生物都
35、必并非所有的微生物都必须须(bx)(bx)从外界吸收生从外界吸收生长长因因子。子。n n各种微生物所需的生各种微生物所需的生长长因子是不同的，因子是不同的，n n生生长长因子自养型（不需要从外界吸收任何生因子自养型（不需要从外界吸收任何生长长因子）因子）n n真菌、放真菌、放线线菌、菌、细细菌菌E.coliE.colin n生生长长因子异养型（有的需要多种，有的因子异养型（有的需要多种，有的仅仅需一种）需一种）n n如如产产谷氨酸的短杆菌，需要添加生物素才能使菌体谷氨酸的短杆菌，需要添加生物素才能使菌体生生长长良好。良好。n n生生长长因子因子过过量合成型微生物（不但不需要反而在量合成型微生物
36、（不但不需要反而在细细胞内能胞内能积积累累维维生素）生素）n n如如肠肠道微生物能在道微生物能在肠肠道内分泌大量的道内分泌大量的维维生素，供机生素，供机体吸收。体吸收。第38页/共100页第三十八页，共100页。40生生长因子来源因子来源(liyun)：n n在科研和生产中：酵母膏、玉米浆、蔬菜汁、肝脏浸出汁、小牛血清(xuqng)、麸皮、米糠等n n组合培养基可加入维生素复合液，n n在天然培养基中可采用麸皮、米糠、肉汤等，第39页/共100页第三十九页，共100页。41 微生物需要微生物需要(xyo)的生长因子，它们的作用及含有该类因子的原料的生长因子，它们的作用及含有该类因子的原料生长因
37、子生长因子作用作用含有原料含有原料维生素维生素B1B1（硫胺（硫胺素）素）作为脱羧酶的辅酶作为脱羧酶的辅酶米糠、麦芽、酵母菌体。大豆米糠、麦芽、酵母菌体。大豆维生素维生素B2B2（核黄（核黄素）素）作为氢和电子的传递体作为氢和电子的传递体小麦、玉米浆小麦、玉米浆维生素维生素B6B6（吡哆（吡哆醇）醇）作为脱羧酶和转氨酶的辅酶作为脱羧酶和转氨酶的辅酶青霉菌菌丝、酵母菌体、米糠、小青霉菌菌丝、酵母菌体、米糠、小麦、玉米和玉米浆麦、玉米和玉米浆烟酰胺烟酰胺作为氢的传递体作为氢的传递体青霉菌菌丝、小麦、肝脏、大豆、青霉菌菌丝、小麦、肝脏、大豆、甜菜、酵母浸出物甜菜、酵母浸出物泛酸泛酸作为酰基的传递体作
38、为酰基的传递体甜菜糖蜜、青霉菌菌丝、玉米浆、甜菜糖蜜、青霉菌菌丝、玉米浆、糖蜜酵母浸出物、棉子饼粉糖蜜酵母浸出物、棉子饼粉维生素维生素B12B12异构酶、脱氢酶和甲基化霉的辅异构酶、脱氢酶和甲基化霉的辅酶酶肝脏、菌丝体、肉类和青储饲料肝脏、菌丝体、肉类和青储饲料叶酸叶酸作为甲基传递体作为甲基传递体青霉菌菌丝、菠菜、肝脏青霉菌菌丝、菠菜、肝脏生物素生物素作为作为CO2CO2的传递体（转羧基）的传递体（转羧基）玉米浆、青霉菌菌丝玉米浆、青霉菌菌丝-硫辛酸硫辛酸作为氧化脱羧酶的辅酶作为氧化脱羧酶的辅酶酵母浸出物、肝脏酵母浸出物、肝脏肌醇肌醇多数酵母菌的生长因子多数酵母菌的生长因子玉米浆、糖蜜、棉子饼
39、粉和酒糟玉米浆、糖蜜、棉子饼粉和酒糟胆碱胆碱甲基供体和参与脂代谢甲基供体和参与脂代谢啤酒花、大豆、蛋黄、酒糟啤酒花、大豆、蛋黄、酒糟血红素血红素电子传递体电子传递体血液血液第40页/共100页第四十页，共100页。42五、无机五、无机盐（mineral saltsmineral salts）n n生理功能生理功能n n构成微生物构成微生物细细胞的胞的组组成成分成成分n n作作为酶为酶活性中心的活性中心的组组成部分成部分n n维维持生物大分子和持生物大分子和细细胞胞结结构的构的稳稳定性、定性、n n调节调节并并维维持持细细胞的渗透胞的渗透压压平衡平衡n n控制控制细细胞的氧化胞的氧化还还原原电电
40、位位(dinwi)(dinwi)n n某些微生物生某些微生物生长长的能源物的能源物质质微生物生长必不可少(b b k sho)的一类营养物质，为微生物提供除碳、氮源以外的各种重要元素第41页/共100页第四十一页，共100页。43n n微生物需要的无机微生物需要的无机盐盐一般包括硫酸一般包括硫酸盐盐、磷酸、磷酸盐盐、氯氯化物、含化物、含钾钾、钠钠、镁镁、铁铁等的化合物。等的化合物。n n大量元素：大量元素：P P、S S、K K、MgMg、CaCa、NaNa、FeFe等，生等，生长时长时所需的所需的浓浓度在度在10-310-4mol/L10-310-4mol/L范范围围内，内，n n微量元素：
41、微量元素：CuCu、ZnZn、MnMn、MoMo和和CoCo等，所需等，所需浓浓度在度在10-610-8mol/L10-610-8mol/L。n n配制培养基配制培养基时时，一般加入，一般加入K2HPO4K2HPO4及及MgSO4MgSO4即可，其它在化学即可，其它在化学试试剂剂、水等材料中存在、水等材料中存在(cnzi)(cnzi)，无需另加。，无需另加。第42页/共100页第四十二页，共100页。44 无机无机(wj)元素（除碳、氮源外）的来源和功元素（除碳、氮源外）的来源和功能能元元 素素人为提供形式人为提供形式生生 理理 功功 能能大大 量量 元元 素素P PKHKH2 2POPO4
42、4 磷酸二氢钾磷酸二氢钾K K2 2HPOHPO4 4 磷酸氢二钾磷酸氢二钾核酸、磷酸和辅酶的成分核酸、磷酸和辅酶的成分S S MgSOMgSO4 4 硫酸铵硫酸铵含硫氨基酸（半胱氨酸、甲硫氨酸等）和含硫维生含硫氨基酸（半胱氨酸、甲硫氨酸等）和含硫维生素（生物素、硫胺素等）的成分素（生物素、硫胺素等）的成分K KKHKH2 2POPO4 4 磷酸二氢钾磷酸二氢钾K K2 2HPOHPO4 4 磷酸氢二钾磷酸氢二钾某些酶（果糖激酶、磷酸丙酮酸转磷酸酶等）的辅某些酶（果糖激酶、磷酸丙酮酸转磷酸酶等）的辅因子；维持电位差和渗透压因子；维持电位差和渗透压NaNaNaClNaCl氯化钠氯化钠维持渗透压；
43、某些细菌和蓝细菌所需维持渗透压；某些细菌和蓝细菌所需CaCaCa(NOCa(NO3 3)2 2 硝酸钙硝酸钙CaClCaCl2 2 氯化钙氯化钙某些胞外酶的稳定剂、蛋白酶等的辅因子；细菌形某些胞外酶的稳定剂、蛋白酶等的辅因子；细菌形成芽孢和某些真菌形成孢子所需成芽孢和某些真菌形成孢子所需MgMgMgSOMgSO4 4 硫酸镁硫酸镁固氮酶等的辅因子；叶绿素等的成分固氮酶等的辅因子；叶绿素等的成分FeFeFeSOFeSO4 4 硫酸铁硫酸铁细胞色素的成分；合成叶绿素、白喉毒素和氧高铁细胞色素的成分；合成叶绿素、白喉毒素和氧高铁血红素所需血红素所需微微量量原原素素MnMnMnSOMnSO4 4 硫酸
44、锰硫酸锰超氧化物歧化酶、氨肽酶和超氧化物歧化酶、氨肽酶和L-L-阿拉伯糖异构酶等的阿拉伯糖异构酶等的辅因子辅因子CuCuCuSOCuSO4 4 硫酸铜硫酸铜氧化酶、酪氨酸酶的辅因子氧化酶、酪氨酸酶的辅因子CoCoCoSOCoSO4 4 硫酸钴硫酸钴维生素维生素B12B12复合物的成分；肽酶的辅因子复合物的成分；肽酶的辅因子ZnZnZnSOZnSO4 4 硫酸锌硫酸锌碱性磷酸酶以及多种脱氢酶、肽酶和脱羧酶的辅因碱性磷酸酶以及多种脱氢酶、肽酶和脱羧酶的辅因子子MoMo(NH(NH4 4)6 6MoMo7 7O O24 24 钼酸铵钼酸铵固氮酶和同化型及异化型硝酸盐还原酶的成分固氮酶和同化型及异化型
45、硝酸盐还原酶的成分第43页/共100页第四十三页，共100页。45 6.水水n n水是微生物生长所必不可少的。n n生理功能：n n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；n n参与细胞内一系列化学反应；n n维持蛋白质、核酸等生物大分子稳定(wndng)的天然构象；n n微生物所能利用的是游离水第44页/共100页第四十四页，共100页。46人体人体(rnt)(rnt)平均平均60%60%海蜇海蜇 96%96%霉菌霉菌孢孢子子 39%39%孢孢子子细细菌芽菌芽孢孢 皮皮层层 70%70%核心核心 极低极低细细菌菌 80%80%营营养体养体酵母酵母 75
46、%75%霉菌霉菌 85%85%微生物几种生物的游离(yul)水含量第45页/共100页第四十五页，共100页。47水活度的表示水活度的表示(biosh)方法方法n n微生物可利用微生物可利用(lyng)(lyng)的水用水活度来表示（的水用水活度来表示（QwQw）n n水活度水活度值值是指在一定的温度和是指在一定的温度和压压力条件下，溶液的蒸气力条件下，溶液的蒸气压压力与同力与同样样条条件下件下纯纯水蒸气水蒸气压压力之比，力之比，n n即即w wPwPwP0wP0wn n式中式中PwPw代表溶液蒸气代表溶液蒸气压压力，力，P0wP0w代表代表纯纯水蒸气水蒸气压压力。力。n n纯纯水水w w为为
47、1.001.00，溶液中溶，溶液中溶质质越多，越多，w w越小。越小。第46页/共100页第四十六页，共100页。48n n微生物一般在w为0.60-0.99的条件下生长，w过低时，微生物生长的迟缓期延长，比生长速率和总生长量减少n n细菌(xjn)水活度较高为0.8，酵母菌次之，耐旱的微生物水活度为0.6，细菌(xjn)生长最适w较酵母菌和霉菌高，而嗜盐微生物生长最适w则较低。第47页/共100页第四十七页，共100页。49微生物生微生物生微生物生微生物生长长(shngzhng)(shngzhng)最适最适最适最适w w微生物微生物 ww一般细菌一般细菌0.910.91酵母菌酵母菌0.880
48、.88霉菌霉菌0.800.80嗜盐细菌嗜盐细菌0.760.76嗜盐真菌嗜盐真菌0.650.65嗜高渗酵母嗜高渗酵母0.600.60第48页/共100页第四十八页，共100页。50第二第二节 微生物的微生物的营养养(yngyng)类型型第49页/共100页第四十九页，共100页。51n n以前，科学家以前，科学家以前，科学家以前，科学家认为认为生物只有两种生物只有两种生物只有两种生物只有两种营营养养养养类类型（型（型（型（1 1）以植物）以植物）以植物）以植物为为代代代代表的自养型，完全靠无机养料生存。（表的自养型，完全靠无机养料生存。（表的自养型，完全靠无机养料生存。（表的自养型，完全靠无机养
49、料生存。（2 2）以）以）以）以动动物物物物为为代表的代表的代表的代表的异养型，需要有机养料。异养型，需要有机养料。异养型，需要有机养料。异养型，需要有机养料。n n碳碳碳碳 CO2 CO2 自养型（无机自养型（无机自养型（无机自养型（无机营营养型）养型）养型）养型）源源源源 有机碳有机碳有机碳有机碳 异养型（有机异养型（有机异养型（有机异养型（有机营营养型）养型）养型）养型）n n能能能能 光化学反光化学反光化学反光化学反应应(huxu fnyng)(huxu fnyng)光能型光能型光能型光能型 源源源源 化合物氧化化合物氧化化合物氧化化合物氧化还还原反原反原反原反应应 化能型（无机能、有
50、机能）化能型（无机能、有机能）化能型（无机能、有机能）化能型（无机能、有机能）上述上述上述上述类类型两两交叉形成以下四种型两两交叉形成以下四种型两两交叉形成以下四种型两两交叉形成以下四种营营养养养养类类型型型型 第50页/共100页第五十页，共100页。52微生物微生物营养养(yngyng)类型的分型的分类分类标准分类标准营养类型营养类型以能源分以能源分光能营养型、化能营养型光能营养型、化能营养型以氢供体分以氢供体分无机营养型、有机营养型无机营养型、有机营养型以碳源分以碳源分自养型、异养型自养型、异养型以合成氨基酸能力分以合成氨基酸能力分氨基酸自养型、氨基酸异养型氨基酸自养型、氨基酸异养型以生