项目1配制斜面培养基.docx
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项目1配制斜面培养基
项目1配制斜面培养基
◆学习目标
1.明确微生物细胞的化学组成、营养物质和营养类型，掌握斜面培养基的配制原理。
2.通过对基础培养基的配制，掌握配制培养基的一般方法、步骤和灭菌。
微生物同其他生物一样，需要不断从外界吸收营养物质，经过一系列的生物化学作用，获得能量并形成新的细胞物质、代谢产物，同时排出副产物及废物。
不同的微生物对营养物质的需求也不一样。
培养基就是人工配制的供微生物或动植物细胞生长、繁殖、代谢和合成所需产物的营养物质和原料，当然，除此之外，培养基也为微生物等提供合适的生长环境条件。
常用的培养基都必须满足或符合一些基本要求，包括含有作为合成细胞成分的原料、满足生化反应的条件、一定的pH等。
因此，培养基的组成和配比是否恰当对微生物等的生长、繁殖、产物的形成、提取分离工艺的选择、产品质量和产量等都有很大的影响。
优良的培养基可以充分发挥微生物细胞的生物合成能力，产生最好的效果。
1基础知识
1.1微生物细胞的化学组成及胞外代谢产物
1.1.1微生物细胞的化学组成
微生物营养物质的确定，主要依据细胞的化学组成及所代谢产物的化学组成。
因此，分析微生物细胞的化学组成是了解微生物营养的基础。
表1-1列出了几种微生物细胞的化学组成。
由表可知，微生物细胞含有80％左右的水分和20％左右的干物质，它主要是由碳、氢、氧、氮等元素组成，约占全部干物质的90％～97％，此外，还含有各种无机矿物质。
而在微生物细胞的干物质中，碳约占45％～55％；氮在细菌和酵母中含量较高，约占7％～13％，在霉菌中含量较低，约占5％。
一般来说，碳和氮在微生物细胞化学组成中的比例大约为5：
1。
而无机矿物质约占全部干重的3％～10％，其中以磷的含量最高，大多数微生物细胞中磷的含量可达全部灰分的50％，其次是钾、镁、钙、硫、钠等，铁、锌、锰、硼、钼、硅等的含量极微。
1.1.2微生物胞外代谢产物
微生物在生长过程中，除利用外源营养物质合成新的细胞外，还会产生一些有机化合物分泌到微生物的体外，这些胞外代谢产物的种类繁多，且因微生物的种类而异。
因此，了解这些代谢产物的化学组成，极有助于微生物培养时的营养物质的选择和代谢产物的积累。
一般来说，微生物的胞外代谢产物主要包括下面四个部分。
⑴代谢副产物
这类产物主要是指伴随微生物细胞正常代谢作用所产生的一些小分子化合物，通常是指嫌气培养过程的产物，这类物质包括CO2、H2、CH4等气体和乙醇、丙酮、丁醇、丙酸、乳酸等低分子量的醇类、脂肪酸类和酮类，其中许多物质是重要的化工原料。
如表1-2微生物的代谢副产物。
⑵中间代谢产物
这类代谢产物是指细胞在代谢途径中产生的用于合成蛋白质、核酸、类脂和多糖等细胞物质的一些小分子物质，如氨基酸、核苷酸、有机酸和单糖的衍生物。
中间代谢产物一般不分泌到微生物体外，而只有当微生物细胞生物合成受阻或外源碳源浓度较高的情况下，才会有大量的积累和外流。
不少中间代谢产物也是重要的食品和化工原料。
表3-5列出了一些常见中间代谢产物及用途。
⑶次级代谢产物
这类代谢产物是指由微生物细胞合成的，分子比较复杂的一些化合物，它既不参与细胞的组成，又不是酶的活性基团，也不是细胞的储存物质，它们中的大多数分泌于微生物的体外。
这类产物的种类很多，化学性质也各式各样。
通常分为抗生素、毒素、激素和色素等几类。
⑷胞外水解酶类
许多微生物可产生胞外水解酶类，这类水解酶包括淀粉酶、蛋白酶、脂肪酶、果胶酶、纤维素酶、葡萄糖氧化酶、葡萄糖异构酶等。
可用于食品、酿造、纺织、制革、医药和生化试剂等各个领域。
1.2微生物的营养物质和营养类型
1.2.1微生物的营养物质
微生物的生长繁殖不但需要构成细胞物质和代谢产物有关的营养物质，还需要能提供能量来源的营养物质，以用于生化合成反应、维持细胞结构、建立细胞与环境间浓度梯度以及分子的主动运输等。
由微生物细胞的化学组成可知，微生物在其生命活动过程中，必须要有充足的水分，以及能构成有机含碳化合物骨架的碳素来源构成蛋白质及其他含氮化合物的氮素来源和磷、硫、钙、镁、钾、铁等多种矿物质元素。
某些合成能力差的微生物还要有适当的生长辅助类物质，才能维持其正常的生长。
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微生物的营养物质。
所以，微生物生长所需要的营养物质应该包括所有组成细胞的各种化学元素，以及参与细胞组成、构成酶的活性成分与物质运输系统、提供机体进行各种生理活动所需的能量。
同时，也只有提供必须的和充足的养分，才能有效地积累代谢产物。
⑴碳源
碳源是组成培养基的主要成分之一。
其主要功能有两个：
一是为微生物菌种的生长繁殖提供能源和合成菌体所必需的碳成分；二是为合成目的产物提供所需的碳成分。
常用的碳源有糖类、油脂、有机酸和低碳醇（烃类、CO2及CO32盐）等。
在特殊的情况下（如碳源贫乏时），蛋白质水解物或氨基酸等也可被微生物作为碳源使用。
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（Escherichiacoli）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、饴糖、糖蜜（制糖工业副产品）、淀粉（玉米粉、山芋粉、野生植物淀粉）、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。
有的微生物能广泛利用各种类型的碳源物质，而有些微生物可利用的碳源物质则比较少，例如假单胞菌属（Pseudomonas）中的某些种可以利用多达90种以上的碳源物质，而一些甲基营养型微生物只能利用甲醇或甲烷等一碳化合物作为碳源物质。
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。
①糖类
糖类是发酵培养基中最广泛应用的碳源，主要有葡萄糖、糖蜜和淀粉糊精等。
葡萄糖是最容易利用的碳源，几乎所有的微生物都能利用葡萄糖，所以葡萄糖常作为培养基的一种主要成分，并且作为加速微生物生长的一种有效糖。
糖蜜是制糖生产时的结晶母液，它是制糖工业的副产物。
糖蜜中含有丰富的糖、氮类化合物、无机盐和维生素等，它是微生物发酵培养基价廉物美的碳源。
淀粉糊精等多糖也是常用的碳源，它们一般都要经过菌体产生的胞外酶水解成单糖后再被吸收利用。
淀粉在发酵工业中被普遍使用，因为使用淀粉除了可克服葡萄糖代谢过快的弊病，价格也比较低廉。
常用的淀粉为玉米淀粉、小麦淀粉和甘薯淀粉。
②脂肪
油和脂肪也能被许多微生物作为碳源和能源。
这些微生物都具有比较活跃的脂肪酶。
在脂肪酶的作用下，油或脂肪被水解为甘油和脂肪酸，在溶解氧的参与下，进一步氧化成CO2和H2O，并释放出大量的能量。
③有机酸
一些微生物对许多有机酸（如乳酸、柠檬酸、乙酸等）有很强的氧化能力。
因此有机酸或它们的盐也能作为微生物的碳源。
有机酸的利用常会使pH上升，尤其是有机酸盐氧化时，常伴随着碱性物质的产生，使pH进一步上升，因此不同的碳源和浓度，不仅对微生物的代谢有影响，而且对整个发酵过程中pH的调节和控制也均有影响。
④烃和醇类
近年来随着石油工业的发展，微生物工业的碳源也有所扩大。
正烷烃（一般指从石油裂解中得到的14～18碳的直链烷烃混合物）已用于有机酸、氨基酸、维生素、抗生素和酶制剂的工业发酵中。
另外石油工业的发展促使乙醇产量的增加，国外乙醇代粮发酵的工艺发展也十分迅速。
据研究发现自然界中能同化乙醇的微生物和能同化糖质的微生物一样普遍，种类也相当多，从表4-4可见乙醇作碳源其菌体收得率比葡萄糖作碳源还高。
因而乙醇已成功的应用在发酵工业的许多领域中，如乙醇已作为某些生产单细胞蛋白工厂的主要碳源。
⑵氮源
氮源物质为微生物提供氮素来源，这类物质主要用来合成细胞中的含氮物质，一般不作为能源，只有少数自养微生物能利用铵盐、硝酸盐同时作为氮源与能源。
在碳源物质缺乏的情况下，某些厌氧微生物在厌氧条件下可以利用某些氨基酸作为能源物质。
能够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（peptone）、鱼粉、蚕蛹粉、黄豆饼粉、花生饼粉、玉米浆、牛肉浸膏（beefextract）、酵母浸膏（yeastextract）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以通过转氨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。
因此玉米浆为速效氮源，有利于菌体生长；黄豆饼粉和花生饼粉作为迟效氮源，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被利用，因而（NH4）2SO4等铵盐一般被称为速效氮源，而NO3-被吸收后需进一步还原成NH4+后再被微生物利用。
许多腐生型细菌、肠道菌、动植物致病菌等可利用铵盐或硝酸盐作为氮源，例如大肠杆菌、产气肠杆菌、枯草芽孢杆菌、铜绿假单胞菌等均可利用硫酸铵和硝酸铵作为氮源，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。
以（NH4）2SO4等铵盐为氮源培养微生物时，由于NH4+被吸收，会导致培养基pH下降，因而将其称为生理酸性盐；以硝酸盐（如KNO3）为氮源培养微生物时，由于NO3-被吸收，会导致培养基pH升高，因而将其称为生理碱性盐。
为避免培养基pH变化对微生物生长造成不利影响，需要在培养基中加入缓冲物质。
常用的氮源可分为两大类：
有机氮源和无机氮源。
有机氮源除含有丰富的蛋白质、多肽和游离氨基酸外，往往还含有少量的糖类、脂肪、无机盐、维生素及某些生长因子。
由于有机氮源营养丰富，因而微生物在含有机氮源的培养基中常表现出生长旺盛、菌丝浓度增长迅速的特点。
有些微生物对氨基酸有特殊的需要。
大多数发酵工业借助于有机氮源，来获得所需的氨基酸。
在赖氨酸生产中，甲硫氨酸和苏氨酸的存在可提高赖氨酸的产量，但生产中常用黄豆水解液来代替。
玉米浆是一种很容易被微生物利用的良好氮源，因为它含有丰富的氨基酸（丙氨酸、赖氨酸、谷氨酸、缬氨酸、苯丙氨酸等）、还原糖、磷、微量元素和生长素。
玉米浆中含有的磷酸肌醇对促进红霉素、链霉素、青霉素和土霉素等的生产有积极作用。
玉米浆是玉米淀粉生产中的副产物，其中固体物含量在50％左右，还含有较多的有机酸，如乳酸，所以玉米浆的pH在4左右。
由于玉米的来源不同，加工条件也不同，因此玉米浆的成分常有较大波动，在使用时应注意适当调配。
尿素也是常用的有机氮源，但它成分单一，不具有上述有机氮源的特点。
但在青霉素和谷氨酸等生产中也常被采用。
尤其是在谷氨酸生产中，尿素可使α-酮戊二酸还原并氨基化，从而提高谷氮酸的生产。
常用的无机氮源有铵盐、硝酸盐和氨水等。
微生物对它们的吸收利用一般比有机氮源快，所以也称之为迅速利用的氮源。
但无机氮源的迅速利用常会引起pH的变化，如:
（NH4）2SO4→2NH3十H2SO4
NaNO3+4H2↑→NH3+2H2O+NaOH
反应中所产生的NH3，被菌体作为氮源利用后，培养液中就留下了酸性或碱性物质。
这种经微生物生理作用（代谢）后能形成酸性物质的无机氮源叫生理酸性物质，如硫酸铵；若菌体代谢后能产生碱性物质的则此种无机氮源称为生理碱性物质，如硝酸钠。
正确使用生理酸碱性物质，对稳定和调节发酵过程的pH有积极作用。
例如在制液体曲时，用NaNO3作氮源，菌丝长得粗壮，培养时间短，且糖化力较高。
这是因为NaNO3的代谢而得到的NaOH可中和曲霉生长中所释放出的酸，使pH稳定在工艺要求的范围内。
又如在另一株黑曲霉发酵过程中用硫酸铵作氮源，培养液中留下的SO42－—使pH下降，而这对提高糖化型淀粉酶的活力有利，且较低的pH还能抑制杂菌的生长，防止污染。
氨水在发酵中除可以调节pH外，它也是一种容易被利用的氮源，在许多抗生素的生产中得到普遍使用。
以链霉素为例，从其生物合成的代谢途径中可知：
合成1mol链霉素需要消耗7mol的NH3。
红霉素生产中也有用通氨的，它可以提高红霉素的产率和有效组分的比例。
氨水因碱性较强，因此使用时要防止局部过碱，加强搅拌，并少量多次地加入。
另外在氨水中还含有多种嗜碱性微生物，因此在使用前应用石棉等过滤介质进行除菌过滤。
这样可防止因通氨而引起的污染。
⑶无机盐及微量元素
①无机盐及其生理功能无机盐是微生物生长必不可少的一类营养物质，它们在机体中的生理功能主要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、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（表4-4）。
微生物生长所需的无机盐一般有磷酸盐、硫酸盐、氯化物以及含有钠、钾、钙、镁、铁等金属元素的化合物。
②微量元素在微生物的生长过程中还需要一些微量元素，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（培养基中含量）。
微量元素一般参与酶的组成或使酶活化。
微生物在生长繁殖和生产过程中，需要某些无机盐和微量元素如磷、镁、硫、钾、钠、铁、氯、锰、锌、钴等，以作为其生理活性物质的组成或生理活性作用的调节物，这些物质一般在低浓度时对微生物生长和产物合成有促进作用，在高浓度时常表现出明显的抑制作用。
而各种不同的微生物及同种微生物在不同的生长阶段对这些物质的最适浓度要求均不相同。
因此，在生产中要通过试验预先了解菌种对无机盐和微量元素的最适宜的需求量，以稳定或提高产量。
③主要元素
磷是核酸和蛋白质的必要成分，也是重要的能量传递者——三磷酸腺苷的成分。
在代谢途径的调节方面，磷起着很重要的作用，磷有利于糖代谢的进行，因此它能促进微生物的生长。
但磷若过量时，许多产物的合成常受抑制。
镁除了组成某些细胞叶绿素的成分外，并不参与任何细胞物质的组成。
但它处于离子状态时，则是许多重要酶（如己糖磷酸化酶、柠檬酸脱氢酶、羧化酶等）的激活剂，镁离子不但影响基质的氧化，还影响蛋白质的合成。
硫存在于细胞的蛋白质中，是含硫氨基酸的组成成分和某些辅酶的活性基，如辅酶A、硫锌酸和谷胱甘肽等。
在某些产物如青霉素、头孢菌素等分子中硫是其组成部分。
所以在这些产物的生产培养基中，需要加入如硫酸钠或硫代硫酸钠等含硫化合物作硫源。
铁是细胞色素、细胞色素氧化酶和过氧化氢酶的成分，因此铁是菌体有氧氧化必不可少的元素。
工业生产上一般用铁制发酵罐，这种发酵罐内的溶液即使不加任何含铁化合物，其铁离子浓度已可达30μg/mL。
另外一些天然培养基的原料中也含有铁，所以在一般发酵培养基中不再加入含铁化合物。
氯离子在一般微生物中不具有营养作用，但对一些嗜盐菌来讲是需要的。
在一些产生含氯代谢物如金霉素和灰黄霉素等的发酵中，除了从其他天然原料和水中带人的氯离子外，还需加入约0.1％氯化钾以补充氯离子。
啤酒在糖化时，氯离子含量在20～60mg几范围内能赋予啤酒口味柔和，并对酶和酵母的活性有一定的促进作用，但氯离子含量过高会引起酵母早衰，使啤酒带有咸味。
钠离子虽不参与细胞的组成，但仍是微生物发酵培养基的必要成分。
钠离子与维持细胞渗透压有关，故在培养基中常加入少量钠盐，但用量不能过高，否则会影响微生物生长。
钾离子也与细胞渗透压和透性有关，并且还是许多酶的激活剂，它能促进糖代谢。
在谷氨酸发酵中，菌体生长时需要钾离子约0.01％，生产谷氨酸时需要量约为0.02％～0.1％（以K2SO4计）。
钙离子能控制细胞透性，它不能逆转高浓度无机磷对某些产品如链霉素等的抑制作用。
常用的碳酸钙本身不溶于水，几乎是中性，但它能与代谢过程中产生的酸起反应，形成中性化合物和二氧化碳，后者从培养基中逸出，因此碳酸钙对培养液的pH有一定的调节作用。
锌、钴、锰、铜等微量元素大部分作为酶的辅基和激活剂，一般来讲只有在合成培养基中才需加入这些元素。
④添加方法在培养基中，镁、磷、钾、硫、钙和氯等常以盐的形式（如硫酸镁、磷酸二氢钾、磷酸氢二钾、碳酸钙、氯化钾等）加入，而钴、铜、铁、锰、锌、钼等缺少了对微生物生长固然不利，但因其需要量很小，除了合成培养基外，一般在复合培养基中不再另外单独加入。
因为复合培养基中的许多动、植物原料如花生饼粉、黄豆饼粉、蛋白胨等都含有微量元素，但有些发酵工业中也有单独加入微量元素的，例如生产维生素B12，尽管用的也是天然复合材料，但因钴是维生素B12的组成成分，因此其需要量是随产物量的增加而增加，所以在培养基中就需要加入氯化钴以补充钴。
⑷水
对于发酵工厂来说，恒定的水源是至关重要的，因为在不同水源中存在的各种因素对微生物发酵代谢影响甚大。
特别是水中的矿物质组成对酿酒工业和淀粉糖化影响更大。
因此，在啤酒酿造业发展的早期，工厂的选址是由水源来决定的。
当然，尽管目前已能通过物理或化学方法处理得到去离子或脱盐的工业用水，但在建造发酵工厂，决定工厂的地理位置时，还应考虑附近水源的质和量。
水源质量的主要考虑参数包括pH值、溶解氧、可溶性固体、污染程度以及矿物质组成和含量。
在抗生素发酵工业中，一个高单位的生产菌种在异地不能发挥其生产能力的因素纵然很多，但由于水质不同而导致这种结果也时有发生。
又如在酿酒工业中，水质是获得优质酒的关键因素之一，表4-7对深井水和地表水的水质进行了比较。
⑸生长因子、前体、产物促进剂和抑制剂
发酵培养基中某些成分的加入有助于调节产物的形成，这些添加的物质包括生长因子、前体、产物抑制剂和促进剂。
①生长因子
从广义上讲，凡是微生物生长不可缺少的微量的有机物质，如氨基酸、嘌呤、嘧啶、维生素等均称生长因子。
生长因子不是对于所有微生物都必须的，它只是对于某些自己不能合成这些成分的微生物才是必不可少的营养物。
如以糖质原料为碳源的谷氨酸生产菌均为生物素缺陷型，以生物素为生长因子。
又如目前所使用的赖氨酸产生菌几乎都是谷氨酸产生菌的各种突变株，均为生物素缺陷型，需要生物素作为生长因子，同时也是某些氨基酸的营养缺陷型，如高丝氨酸等，这些物质也是生长因子。
根据生长因子的化学结构和它们在机体中的生理功能的不同，可将生长因子分为维生素（vitamin）、氨基酸与嘌呤及嘧啶三大类。
最早发现的生长因子在化学本质上是维生素，目前发现的许多维生素都能起到生长因子的作用。
虽然一些微生物能合成维生素，但许多微生物仍然需要外界提供维生素才能生长。
维生素在机体中所起的作用主要是作为酶的辅基或辅酶参与新陈代谢；有些微生物自身缺乏合成某些氨基酸的能力，因此必须在培养基中补充这些氨基酸或含有这些氨基酸的小肽类物质，微生物才能正常生长。
肠膜明串珠菌生长需要17种氨基酸才能生长，有些细菌需要D-丙氨酸用于合成细胞壁；嘌呤和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，以及用来合成核苷、核苷酸和核酸。
有机氮源是这些生长因子的重要来源，多数有机氮源含有较多的B簇维生素和微量元素及一些微生物生长不可缺少的生长因子。
最有代表性的是玉米浆，玉米浆中含有丰富的氨基酸、还原糖、磷、微量元素和生长素，是多数发酵产品良好的有机氮源，对许多发酵产品的生产有促进作用。
从某种意义上来说，玉米浆被用于配制发酵培养基是发酵工业中的一个重大发现。
②前体
前体指某些化合物加入到发酵培养基中，能直接被微生物在生物合成过程中结合到产物分子中去，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。
前体最早是从青霉素的生产中发现的。
在青霉素生产中，人们发现加入玉米浆后，青霉素单位可从20U/mL增加到100U/mL，进一步研究后发现单位增长的主要原因是玉米浆中含有苯乙胺，它能被优先合成到青霉素分子中去，从而提高了青霉素G的产量。
在实际生产中前体的加入不但提高了产物的产量，还显著提高了产物中目的成分的比重，如在青霉素生产中加入苯乙酸可生产青霉素G，而用苯氧乙酸作为前体则可生产青霉素V。
大多数前体如苯乙酸对微生物的生长有毒性，以及菌体具有将前体氧化分解的能力，因此在生产中为了减少毒性和增加前体的利用率常采用少量多次的流加工艺。
③产物促进剂
产物促进剂是指那些非细胞生长所必需的营养物，又非前体，但加入后却能提高产量的添加剂。
促进剂提高产量的机制还不完全清楚，其原因是多方面的。
如在酶制剂生产中，有些促进剂本身是酶的诱导物；有些促进剂是表面活性剂，可改善细胞的透性，改善细胞与氧的接触从而促进酶的分泌与生产，也有人认为表面活性剂对酶的表面失活有保护作用；有些促进剂的作用是沉淀或螯合有害的重金属离子。
各种促进剂的效果除受菌种、种龄的影响外，还与所用的培养基组成有关，即使是同一种产物促进剂，用同一菌株，生产同一产物，在使用不同的培养基时效果也会不一样。
1.2.2微生物的营养类型
根据微生物对碳源和能源需求的不同，可将微生物分成光能自养、光能异养、化能自养和化能异养等四种类型。
目前已知的大多数细菌、真菌、原生动物都是化能有机异养型微生物。
值得注意的是，已知的所有致病微生物都属于此种类型。
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，异养型微生物并非绝对不能利用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（purplenonsulphurbacteria）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。
微生物营养类型的可变性无疑有利于提高微生物对环境条件变化的适应能力。
氢细菌既能在完全无机环境中利用氢的氧化所释放的能量将CO2还原成有机物，又能在有机物存在的环境下异养生活。
⑴光能自养微生物
细胞内含有能进行光合作用的光合色素；可以光作为能源、以某些无机物作氢受体还原CO2来合成有机化合物的一类微生物属于光能自养型微生物，如藻类、蓝细菌、绿色细菌和紫色硫细菌等微生物就属此类。
⑵光能异氧微生物
以光作为能源，利用有机物作为氢受体以还原CO2合成有机物的一类微生物称为光能异养微生物，这类微生物生长时大多需要外源的生长辅助因素才能维持正常的生长发育。
如红螺细菌利用异丙醇作为氢受体进行光合作用，并积累丙酮。
⑶化能自养微生物
以无机物氧化所产生的化学能作为能源，以CO2作为唯一或主要碳源合成有机物的一类微生物称为化能异养微生物，它们能生长在完全的无机物环境中，分别氧化各自适宜的还原态无机物质，获取还原CO2所需的能量。
如硝化细菌、亚硝化细菌、硫化细菌、铁细菌和氢细菌等都屑于这类微生物。
⑷化能异养微生物
以有机物作为碳源、以利用有机物氧化过程中的氧化磷酸化产生的ATP作为能源的微生物称为化能异养微生物。
大多数细菌、全部放线菌、真菌和原生动物都属于这类微生物。
目前在发酵生产中应用的微生物大多属于这一营养类型。
根据利用的有机物性质的不同，化能异养微生物又可分为腐生性和寄生性两类。
一般将凡是能利用不具有生命活性的有机物作为营养物质而进行生长发育的微生物称为腐生性微生物。
将必须在活的机体内或离体的组织细胞内
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