微生物的营养

营养:微生物获得和利用营养物质的过程。

营养物质: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。

新陈代谢：微生物不断获得营养物质，将其变成细胞组分，并将废弃物排出体外的过程。

一,微生物的化学组成化学（ 物质 ）组成：

微生物体内,70-90%为水分,10-30%为干物质 。 

水：各类微生物细胞内均含有大量的水分,如细菌为 75-85%,酵母菌为 70-85%,霉菌为 85-90%,芽孢的水分最少,仅 40%,这与它的生理功能有关 （ 抵抗不良环境 ） 。 水是生命活动不可缺少的重要物质,它是多种物质的良好溶剂,各种生理活动都离不开水 。

干物质：其中有机物占干重的 90-97%，无机物占 3-10%；

有机物主要是蛋白质、糖类（碳水化合物）、核酸、脂类等，无机物则是各类元素。

元素组成：

（ 1） C,H,O,N：为所有生物体的有机元素 。 在生物体内大量存在,占 90-97%,是组成有机体的主要元素 。

（ 2） 大量元素：包括 P,S,K,Na,Ca,Mg,Cl等 。它们与细胞结构,物质组成,能量转移,原生质胶体状的维持等有关 。

（ 3） 微量元素：包括 Fe,Cu,Mn,B,Mo,Co,Si等,含量极微,但却是不可缺少的,具有一些特殊的功能,如酶的激活等 。二、微生物的营养物及营养类型从微生物的化学组成中，我们可以看到：微生物首先需要大量的水分；需要较多地供给构成有机物碳架和含氮物质的碳元素和氮元素；另外，还需要一些含 P、Mg,K,Ca,Na,S等的盐类，及微量的 Fe,Cu,Zn、
Mn等元素。因此，除了某些特殊要求的微生物外，培养一般微生物必须提供上述这些营养物质，微生物才能正常地生长繁殖。

二、微生物的营养物及营养类型

 一 ） 微生物需要的营养物质

1,水：水是微生物机体的组成部分，同时又是微生物代谢过程中必不可少的。它的作用体现在两方面，一是有助于营养物质的吸收利用（先溶解于水）；二是保证各种生化反应的进行（须在水溶液中进行）。

2,碳源和能源：供给微生物碳素营养的物质，称为碳源。

从简单的无机碳化合物到复杂的有机含碳化合物，都可作为碳源。例如，糖类、脂肪、氨基酸、蛋白质、脂肪酸、丙酮酸、柠檬酸、淀粉、纤维素、半纤维素、果胶、木质素，醇类、醛类、烷烃类、芳香族化合物。

不同微生物对碳源的需求不尽相同，微生物最好的碳源是糖类，尤其是葡萄糖、蔗糖，
   3,氮源：能够供给微生物氮素营养的物质称为氮源。

氮源有N2,NH3、尿素、硫酸铵、硝酸铵、硝酸钾、硝酸钠、氨基酸和蛋白质等。

氮源的作用是提供微生物合成蛋白质的原料（一般不充当能源）。

根据对氮源要求的不同，将微生物分为 4类：

（ 1）固氮微生物这类微生物能利用空气中的氮分子 (N2)合成自身的氨基酸和蛋白质。如固氮菌、根瘤菌和固氮蓝藻。

（ 2）利用无机氮作为氮源的微生物能利用氨 (NH3)、铵盐 (NH4+)、亚硝酸盐 (NO2-)、硝酸盐 (NO3-)的微生物有亚硝化细菌、硝化细菌、大肠杆菌、产气杆菌、枯草杆菌、铜绿色假单胞菌、放线菌、霉菌、酵母菌及藻类等。

（ 3）需要某种氨基酸作为氮源的微生物这类微生物叫氨基酸异养微生物。如乳酸细菌、丙酸细菌等。它们不能利用简单的无机氮化物合成蛋白质，而必须供给某些现成的氨基酸才能生长繁殖。

（ 4）从分解蛋白质中取得铵盐或氨基酸的微生物这类微生物如氨化细菌、霉菌、酵母菌及一些腐败细菌，它们都有分解蛋白质的能力，产生 NH3、氨基酸和肽，进而合成细胞蛋白质。

 4，无机盐：无机盐的生理功能包括

（ 1）构成细胞组分；

（ 2）构成酶的组分和维持酶的活性；

（ 3）调节渗透压、氢离子浓度、氧化还原电位等；

（ 4）供给自养微生物能源。
微生物需要的无机盐有磷酸盐、硫酸盐、氯化物、碳酸盐、碳酸氢盐。这无机盐中含有钾、钠、钙、镁、铁等元素，其中，微生物对磷和硫的需求量最大。

微生物还需要锌、锰、钴、铂、铜、硼、钒、镍等微量元素。

5,生长因子：指一些微生物维持正常生活所必需而需要量又不大的特殊营养物 。

包括：维生素,氨基酸,嘌呤,嘧啶等类物质。

二 )微生物的营养类型

根据碳源、能源及电子供体性质的不同，可将微生物分为四种营养类型：

1、光能无机自养型（光能无机自养型）

能量：光能，阳光、灯光等

碳源：CO2

供氢体：H2O，H2S，H2等

体内具有的光合色素：菌绿素，菌紫素，胡萝卜素，藻红素，藻蓝素等都是光合色素。

藻类及蓝细菌等和植物一样，以水为电子供体（供氢体），进行产氧的光合作用，合成细胞物质。

绿硫细菌，红硫细菌，氢单胞菌，以H2S为电子供体，进行不产氧的光合作用，产生细胞物质，并伴随硫元素的产生。

2．光能有机异养型（光能异养型）

能源：光

供氢体：有机物

碳源：有机碳化合物，（可固定CO2）

举例：红螺菌属中的一些细菌能利用异丙醇作为供氢体，将CO2还原成细胞物质，同时积累丙酮。

3．化能无机自养型（化能自养型）

能量：无机物氧化过程中放出的化学能；

碳源：CO2或碳酸盐

电子供体：H2、H2S、Fe2+ 、NH3或NO2-等，使CO2还原成细胞物质

化能自养微生物：亚硝化细菌、硝化细菌、好氧的硫细菌（硫化细菌和硫磺细菌）及铁细菌。

污水处理： 脱氨、脱硫；条件容易

4．化能有机异养型（化能异养型）

能源：来自氧化有机碳源

碳源：有机碳化合物

供氢体：有机碳化合物

有机碳化合物是双功能物质：既能做碳源，也能做能源。

大多数的细菌、放线菌及全部的真菌都是化能异养型。

所有致病微生物均为化能有机异养型微生物；

四、 碳氮磷比

不同微生物细胞元素组成比例不同，对各营养元素的比例要求也不同，这里主要指碳氮比（或碳氮磷比）。

• 根瘤菌要求碳氮比为11.5：1

• 土壤微生物混合群体要求碳氮比为25：1

• 污(废)水生物处理好氧微生物群体(活性污泥)要求为BOD5：N：P＝100：5：1

• 厌氧生物处理中的厌氧微生物群体要求BOD5：N：P＝100：6：1

为了保证污(废)水(有机固体废物）生物处理要按碳氮磷比配给营养 。

五、微生物的培养基

培养基,根据微生物的营养要求，将各种营养物质按一定比例配制而成，用以培养微生物的基质。

在培养基中,应该含有微生物生长繁殖必需的营养条件,并且浓度比例等合适 。不同微生物的要求不同。 不同的培养目的,所要求的营养物质也不同 。

1.配置培养基

2．配制原则：

1）无  菌

2)目的明确；根据不同的微生物的营养要求配制针对强的培养基

3)营养协调：培养基中营养物质浓度合适时微生物才能生长良好，营养物质浓度过低时不能满足微生物正常生长所需，浓度过高时则可能对微生物生长起抑制作用。

4) 理化条件适宜—pH

通常培养条件：细菌与放线菌：pH7~7.5；酵母菌和霉菌：pH4.5~6范围内生长

此外还要注意经济实用的原则。

(二) 培养基的类型及应用

按培养基组成物的性质：

合成培养基：化学成分完全了解的物质配制而成的培养基 ；

天然培养基 ：用化学成分还不清楚或化学成分不恒定的天然有机物：牛肉膏蛋白胨培养基、麦芽汁培养基。

按培养基的状态：

液体培养基 （ 不加凝固剂 ） ；

固体培养基 （ 加 1.5-3.0%的琼脂 ） ；

半固体培养基 （ 0.3-0.5%的琼脂 ） 。

根据实验目的和用途的不同，培养基可分为：

1．基础培养基：适用于大多数微生物 。

2,选择培养基：抑制某些微生物生长并使需要的微生物生长繁殖 。

3,鉴别培养基：不同的微生物出现不同的特征 。

4,加富（ 富集 ） 培养基：促使某些微生物快速生长。

鉴别培养基举例：

大肠埃希氏菌、枸橼酸盐杆菌、产气杆菌、副大肠杆菌对乳糖的分解能力不同(伊红-美兰培养基）。

其中副大肠杆菌不能分解，

大肠埃希氏菌最强，菌落呈紫红色且带金属光泽；

枸橼酸盐杆菌次之，菌落呈紫红色或深红色；

产气杆菌最低，菌落呈淡红色。

常见的培养四大类微生物的培养基

细菌（牛肉膏蛋白胨培养基）：牛肉膏 3g 、蛋白胨 10g 、NaCl  5g、 H2O  1000ml

放线菌（高氏1号）：淀粉20g 、K2HPO4 0.5g、NaCl 0.5g、MgSO4.7H2O  0.5g    KNO3 1g 、 FeSO4  0.01g、H2O  1000ml

酵母菌(麦芽汁培养基)：干麦芽粉加四倍水，在50℃--60℃保温糖化3-4小时，用碘液试验检查至糖化完全为止，调整糖液浓度为10。巴林，煮沸后，沙布过滤，调PH为6.0。

霉菌（查氏合成培养基）：NaNO3 3g 、K2HPO4 1g、KCl 0.5g、MgSO4.7H2O  0.5gFeSO4  0.01g 、蔗糖  30g、H2O  1000ml