微生物的营养与生长Word格式.docx

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碳源主要用来供给菌体生命活动所需的能量，构成军菌体细胞及代谢产物。

常用的碳源有：

糖类、脂肪和某些有机酸、部分醇类。

在某些特殊情况（如碳源贫乏），蛋白质水解产物或氨基酸等也可以被某些菌种作为碳源使用。

由于菌种所含煤系统并不完全相同，所以，各种菌能利用的碳源亦不相同。

葡萄糖、麦芽糖、乳糖等单糖和双糖是绝大部分细菌、酵母菌、放线菌及霉菌可利用的碳源，大多数霉菌、放线菌和部分细菌可直接利用糊精和淀粉作为碳源。

（二）、氮源

氮源主要用来构成菌体细胞物质（如氨基酸、核酸、蛋白质）和含氮代谢产物。

常用的氮源可分为两类：

有机氮源和无机氮源。

黄豆饼粉、花生饼粉、棉籽饼粉、玉米浆、蛋白胨、鱼粉等属于有机氮源；

氨水、硫酸铵、尿素、硝酸钠、硝酸铵和磷酸氢二铵等为无机氮源。

（三）、水

水是微生物体内外的溶媒，只有通过水，微生物所需要的营养物质才能进入细胞，也只有通过水其代谢产物才能排出体外。

另外，水也可以直接参加代谢作用，如蛋白质、碳水化合物和脂肪的水解作用都是在水参与下才能进行的。

（四）、无机盐

无机盐也是微生物生长所必不可少的营养物，其中又可分为主要元素和微量元素两大类。

主要元素微生物需要量大，有P、S、Mg、K、Ca、Na等，它们参与细胞结构物质的组成，有调节细胞质pH值和氧化还原电位的作用，有能量转移、控制原生质胶体和细胞透性的作用。

微量元素有Fe、Cu、Zn、Mn、Co等，它们的需要量虽然极微，但往往强烈地刺激微生物的生命活动。

它们或是酶活性基的组成成分或酶的激活剂。

（五）、生长因子

有些微生物在含有碳源、氮源、无机盐的培养基中仍不能正常生长，如在培养基中加入某种组织（或细胞）提取液时，则微生物生长良好，说明这种组织中含有某些微生物生长所需的生长因子。

凡是微生物生长所不可缺少的微量有机物都称为生长因子。

包括维生素、氨基酸、嘌呤、嘧啶及其衍生物。

这些物质之所以称之为生长因子，是由于某些微生物自己不能合成之，必须由外界提供。

它不是一切微生物所必需的。

第一类是不需要外源供给的微生物，像自养型细菌和广泛分布的一些腐生性细菌和霉菌，它们自己可以合成这些物质，以满足自身的需要。

第二类是缺乏自制一种或两种能力的微生物，如金黄色葡萄球菌需要硫胺素，根瘤菌需要生物素。

这类微生物中有些种类，当外界供给所需要的前体物质，亦能满足需要。

第三类为对多种维生素、氨基酸、碱基都缺乏合成能力的微生物，在培养基中提供水解蛋白质和织物组织液才能生长（如麦芽汁、酵母汁）。

维生素作为酶的活性基团起催化作用。

氨基酸是组成蛋白质的结构物质，嘌呤、嘧啶是合成核苷酸的主要物质。

三、微生物的营养类型

由于各种微生物的生活环境和对物质的利用能力不同，它们对营养的需要和代谢方式也不尽相同，根据微生物所需要的营养和能量的不同，尤其是碳素营养来源的不同，可把它们分成自养微生物和异养微生物两大类。

自养型微生物：

能利用简单的无机物作为营养物质进行生长繁殖，能以CO2或碳酸盐为碳源，以氨或硝酸盐为氮源，在体内合成有机物，不需要外界供给有机物。

异养型微生物：

只能用现成的有机物作为碳源，如单糖、双糖、淀粉、纤维素、有机酸等，另外，根据能量来源不同，又可分为两种类型。

即光能营养型和化能营养型。

光能营养型能利用光能。

化能营养型是来自物质氧化过程释放的能量。

根据碳素来源和能量来源可分四种类型。

（1）、光能自养型：

这类微生物利用日光作为其生活所需的能源，利用CO2作为碳源，以无机物为供氢体来还原CO2,合成细胞有机物质。

如蓝细菌（光合细菌）。

（2）、光能异养型：

有少数微生物种类具有光合色素，能利用光能把CO2还原为碳水化合物，但必须以某种有机物为CO2同化中的供氢体。

如红螺菌属利用丙醇作为供氢体，积累丙酮。

（3）、化能自养型：

能利用氧化无机物时产生的能量，把CO2还原成有机碳水化合物。

如硝化细菌、铁细菌等。

（4）、化能异养型：

能源来自有机物的氧化或发酵产生的化学能，以有机物为碳源，以有机或无机氮为氮源。

这类微生物的种类最多。

四、微生物对营养物质的吸收方式

微生物对营养物质的吸收取决于细胞膜的结构和生物功能。

细胞膜是一层具有高度选择性的半透膜，控制营养物质及代谢产物的进出细胞。

细胞膜上有丰富的酶，这些酶与物质的吸收和排泄有关。

微生物对营养物质吸收的机制有四种：

1、被动扩散：

由高浓度向低浓度扩散。

2、助长扩散：

有载体蛋白参加。

3、主动运输：

从低浓度向高浓度扩散，需要能量和载体蛋白。

4、基因转移：

通过磷酸化转移。

五、培养基

微生物的生长和繁殖需要一定的营养物质，根据微生物对营养物质的需要，经过人工配制适合比同微生物生长、繁殖或积累代谢产物的营养基质就成为培养基。

培养基的主要用途为：

促使微生物生长与繁殖，用于微生物纯种分离、鉴定和制造微生物制品等。

（一）、培养基的类型

由于各种微生物所需要的营养物不同，所以培养基的种类也有很多种，估计可有数千种之多，但大致可以分为以下几类。

1、根据营养物质来分

（1）、合成培养基：

是由已知化学成分及数量的化学药品配制而成的。

这种培养基成分精确，重复性强。

但价格高，一般多用于实验室内供研究有关微生物的营养、代谢、分离和鉴定生物制品及选育菌种用。

（2）、天然培养基：

采用化学成分还不十分清楚或化学成分不恒定的天然有机物，可用组织提取液等。

如牛肉膏、酵母膏、麦芽汁、蛋白胨、牛奶、血清等。

玉米粉、马铃薯配制方便、经济，运用于实验室和生产。

（3）、半合成培养基：

在天然有机物的基础上，加入一些化学药品，以补充无机盐成分，使其更能充分满足生长需要。

该培养基是使用最多的培养基。

2、根据培养基物理性状分

（1）、固体培养基：

在液体培养基中加入2%琼脂，成为固体状，用于菌种保藏、分离、菌落特征观察、计数等。

（2）、液体培养基：

一般用于生产。

（3）、半固体培养基：

加入0.35%-0.40%琼脂。

3、根据培养基的用途来分

（1）、基础培养基：

满足一般微生物生长需要的营养物质。

（2）、加富培养基：

在培养基中加入额外的营养物质，使某些微生物在其中生长，而不适合其它微生物生长。

通常加入血、血清、动植物提取液。

（3）、选择培养基：

在培养基中加入某些化学药品以抑制不需要的微生物生长，而促进需要的微生物生长，往往加入一些抑菌剂或杀菌剂。

（4）、鉴别培养基；

根据微生物能否利用培养基中的某种成分，依靠指示剂的颜色反应，借以鉴别不同种类的微生物。

（二）、培养基配制的原则

1、根据微生物的营养要求配制；

2、注意营养成分的比例；

3、培养基的pH值；

4、氧化还原电位。

第二节微生物的生长

一、微生物的生长

微生物在适宜的环境中，按照自己的代谢方式，不断地吸收营养物质，进行新陈代谢，即进行同化作用和异化作用。

如果同化作用大于异化作用，细胞会增大，细胞的体积逐渐增加，这就是生长。

细胞的生长有一定限度的，当增到一定限度时，细胞就开始分裂，形成两个基本相似的子细胞，子细胞又可重复进行生长和分裂。

细胞分裂形成子细胞，使个体数目增加，这就是分裂。

从生长到繁殖的过程也就是由量变到质变的发展过程，这一质变过程叫发育。

微生物在比较合适的条件下，能正常生长和繁殖。

当环境发生某些变化，此变化超过了微生物能适应忍受的程度时，微生物的生命活动就会受到抑制而发生变异，甚至死亡。

细菌的生长的标志：

以群体数目的增加作为生长标志。

因为很难将生长与繁殖分开。

放线菌和霉菌：

是以菌丝的伸长和分枝表现为生长的。

对于微生物的应用，不论是在食品和其他方面的应用，主要是利用它的菌体，及其产生的代谢产物和酶类，而这与微生物的生长是密切相关的。

所以了解和掌握微生物的生长特性是很有必要的。

二、微生物的纯培养

目的是从混杂状态中纯化分离细菌，是研究利用微生物的基础，通常采用以下方法：

1、稀释平板法；

2、划线法；

3、单细胞分离法；

4、选择培养基分离法。

此部分试验指导中也有，在此简单介绍。

三、微生物生长的测定

（一）、单细胞的微生物是指细菌和酵母菌等，它们的生长量不是测定细胞大小，而是测定群体增长量。

方法如下：

1、全数测定

所谓全数测定，即是培养一定时间后测定细胞的总数。

其数量既包括活的细胞，也包括死的细胞。

（1）、计数器法：

采用血球计数板。

（2）、染色涂片计数法：

取定量菌液将其涂布于1cm2的面积内，染色、镜检、计数。

（3）、比浊法：

是测定菌液中细胞数的快速方法，原理是菌液中细胞量越多，浊度越大。

用未知细胞数的菌液和已知细胞数的菌液相比，来求出未知细胞数菌液中的细胞数。

2、活菌计数法：

测定活菌数。

（1）稀释平板法：

取待测的细胞悬液作一系列的稀释，稀释级数越高，稀释液中含细胞数愈少，也就越易在培养皿上显出单个菌落。

（2）、液体稀释培养法：

采用统计学原理进行测定，如大肠菌群的测定，采用此方法。

（二）、多细胞微生物生长的测定

以菌丝生长的长度或菌丝增加的重量作为生长指标。

最简单的方法是将酶菌接种在培养皿内固体培养基中央，在一定时间内测定菌落的直径或面积。

对生长速度快的霉菌，可每24h测量一次。

可求出菌丝的平均生长速度。

（三）、细胞物质的测定

测量活菌或死菌。

1、干重法：

过滤或离心，烘干称重。

2、含氮量法：

细胞的蛋白质含量比较稳定。

而氮又是蛋白质的重要组成。

因此，测定微生物细胞的含氮量来表示其生长情况。

四、生长曲线

是指细菌等单细胞微生物，以细胞增长数的对数值为纵坐标，以培养时间为横坐标作图时，可以绘出一个曲线，此曲线称为生长曲线。

细菌纯培养的生长曲线：

由于细菌各个时期生长繁殖速度不同，所以，生长曲线又可分为延迟期、对数期、稳定期和衰亡期。

（一）、延迟期

少量的细菌接种到新鲜培养基后，开始时，细胞一般不立即进行繁殖。

因此，它们的细菌数几乎不增加，甚至还有减少。

生长曲线中的这一段时间称为延迟期。

处于延迟期的细菌体积增长较快，特别是在此期的末期。

延迟期的出现可能是因为细胞在新的环境中，需要合成新的必需的酶、辅酶或某些中间代谢产物，或者为了适应新环境而出现的调整代谢的时间。

延迟期的长短与菌种的遗传性、菌龄及移种到新鲜培养基前后所处的环境条件是否相同等因素有关。

。

繁殖速度较快的菌种接种时，其延迟期也较短，甚至检查不到延迟期；

接种到同样组成的培养基比接种到组成不同的培养基中，其延迟期要短些；

增大接种量可缩短甚至消除延迟期。

由于延迟期的长短能影响微生物的正常生长周期，在发酵工业生产中延长生产周期，会降低设备的利用率。

所以，生产实践中总是设法缩短延迟期。

为此，采取的措施有：

（1）、增加接种量；

（2）、用对数生长期的菌种；

（3）、用健壮的菌种；

（4）、在种子培养基中加入发酵培养基中的某些成分；

（5）、采用最适种龄等。

（二）、对数期

在延迟期末，细胞开始出现较大量的分裂，培养基中的菌数急剧增加，