工业微生物 第3章 微生物的营养与培养基.ppt

工业微生物 第三章 微生物的营养与培养基 第一节 微生物的营养 一、微生物的营养物质 微生物在生长过程中，需要不断从外界环境吸收物质并加以利用，以获得能量和合成细胞物质，这个过程称为微生物的营养。而被微生物吸收和利用的物质，称为微生物的营养物质。 （一） 微生物细胞的化学组成 分析微生物细胞的化学组成，是研究微生物营养的基础。微生物细胞的元素构成由C、H、O、N、P、S、K、Na、Mg、Ca、Fe、Mn、Cu、Co、Zn、Mo等组成。其中C、H、O、N、P、S六种元素占微生物细胞干重的97%；其他为微量元素。微生物细胞的化学元素组成的比例常因微生物种类的不同而各异。 第一节 微生物的营养 微生物细胞的化学成分主要以有机物、无机物和水的状态存在。有机物包含各种大分子，它们是蛋白质、核酸、类脂和糖类，占细胞干重的99%。无机成分包括小分子无机物和各种离子，它们参与有机物组成或单独存在于细胞原生质内的无机盐等灰分中，占细胞干重的1%。水是微生物细胞中含量最大的成分，不同种类的微生物含水量不同。细菌细胞的游离水含量平均为75%~85%，酵母菌约为70%~80%，霉菌约为85%~90%。同一种微生物的含水量随发育阶段和生活条件不同也有差别。 第一节 微生物的营养 （二）微生物的营养物质 微生物的营养物质种类繁多，自然界中也有成千上万种物质可被不同微生物利用，微生物生长所需要的营养物质主要是以有机物和无机物的形式提供的，小部分由气体物质供给。根据营养物质在机体中的性质和作用可分为：碳源、氮源、能源、生长因子、无机盐和水。 第一节 微生物的营养 1.碳源 凡能提供微生物营养所需的碳元素的营养源称为碳源。碳元素是构成机体中有机物分子的骨架。约占细胞干重的50%，同时碳元素也是大多数微生物的能源。 微生物能够利用的碳源极其广泛，从简单的无机碳源到复杂的有机碳源，甚至高度不活跃的烃及人工合成的塑料都可被不同的微生物利用（表3-1）。但不同的微生物利用含碳物质具有选择性，利用能力也有差异。对于异养微生物，最适碳源为“C、H、O”型，其中糖类是最广泛的，其次是醇类、有机酸类和脂类。 第一节 微生物的营养 第一节 微生物的营养 实验室内常用的碳源主要有葡萄糖、蔗糖、淀粉、甘露醇、有机酸等；发酵工业生产实践中，常用的碳源是农副产品和工业废弃物，如：甘薯粉、玉米粉、饴糖、米糠、酒糟、造纸厂的废水等。将来，如果能够利用人类和动物不能食用的纤维素、石油和CO2等作为碳源来培养大量微生物，那会是一件很有意义的工作。 第一节 微生物的营养 2.氮源 凡是可以被微生物用来构成细胞物质或代谢产物中氮素来源的营养物质通称为氮源物质。自然界中能被微生物利用的氮源是十分广泛的，从分子态氮到有机态氮。氮源物质常被微生物用来合成细胞中含氮物质，少数情况下可作能源物质，如某些厌氧微生物在厌氧条件下可利用某些氨基酸作为能源。 氮的来源可分为无机氮和有机氮。从分子态氮到结构复杂的含氮化合物，如硝酸盐、铵盐、氰化物、尿素、蛋白质及蛋白质降解产物等，都可以被各种微生物所利用。能利用无机氮的微生物种类较多，尤其是铵盐，几乎所有微生物都可利用；多数微生物也可利用有机氮（蛋白质、核酸、尿素、氨基酸）（表3-2）。 第一节 微生物的营养 第一节 微生物的营养 许多微生物既可以利用无机氮化合物作为氮源，也可以利用有机含氮化合物作为氮源。例如土霉素生产菌在生产过程中既可以利用(NH4)2SO4，也可以利用玉米浆、黄豆饼粉作为氮源，而且对氮源的利用硫酸铵、玉米浆相对于黄豆饼粉的速度快，前者为速效氮源，后者为迟效氮源。速效氮源通常有利于机体的生长，迟效氮源则有利于代谢产物的形成。在工业发酵过程中，往往将速效氮源与迟效氮源按一定的比例制成混合氮源加到培养基里，以控制微生物的生长期与代谢产物形成期的长短，达到提高产量的目的。 在实验室中常使用的有机氮源有蛋白胨、牛肉膏和酵母膏等。工业上常用硫酸铵和尿素、氨水、豆饼粉、花生饼粉、玉米浆、麸皮等原料作为氮源。 第一节 微生物的营养 3. 能源 能源是指能为微生物的生命活动提供最初能量来源的营养物或辐射能。各种异养微生物的能源就是其碳源，化能自养微生物的能源常是一些还原态无机物，如NH4+、NO2-、S、H2S、H2、Fe22+等，微生物可利用其在化