1、Chapter5 微生物的营养营养物质是微生物生存的物质基础，而营养是微生物维持和延续其生命形式的一种生理过程。外界环境中可为细胞提供结构组分、外界环境中可为细胞提供结构组分、能量、代谢调节物质和良好生理环境能量、代谢调节物质和良好生理环境的化学物质。的化学物质。细胞从外界环境中摄取化学物质，使细胞从外界环境中摄取化学物质，使其在生长过程中获取生命活动所需的其在生长过程中获取生命活动所需的能量及其结构物质的生理过程。能量及其结构物质的生理过程。营养或营营养或营养作用养作用 营养物质5.1 微生物的营养六要素5.1.1 微生物的化学组成主要元素： 碳、氢、氧、氮、磷、钾、硫、镁、钙等微量元素：
2、锌、锰、氯、钼、硒、钴、铜等占细菌细胞干重的 97%5.1.2 微生物的营养要素营养物质按照它们在机体中的生理作用不同，可将它们区分成六大类：1.碳源碳源谱 有机碳无机碳异养微生物自养微生物碳源 氮源 能源 生长因子 无机盐 水在微生物生长过程中能为微生物提供碳素来源的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及碳酸盐等对于为数众多的化能异养微生物来说，碳源是兼有能源功能营养物。 目前在微生物工业发酵中所利用的碳源物质主要是单糖、淀粉、麸皮、米糠等。种 类 碳 源 物 质 说 明糖 葡萄糖、果糖、麦芽糖、蔗糖、淀粉、半乳糖、乳糖、甘露糖、纤维二糖、纤维素、半纤维素、甲
3、壳素、木质素等单糖优于双糖，己糖优于戊糖，淀粉优于纤维素，纯多糖优于杂多糖。有机酸 糖酸、乳酸、柠檬酸、延胡索酸、低级脂肪酸、高级脂肪酸、氨基酸等 与糖类比较效果较差，有机酸较难进入细胞，进入细胞后会导致 pH下降。当环境中缺乏碳源物质时，氨基酸可被微生物作为碳源利用。醇 乙醇 在低浓度条件下被某些酵母菌和醋酸菌利用。 脂 脂肪、磷脂 主要利用脂肪，在特定条件下将磷脂分解为甘油和脂肪酸而加以利用。烃 天然气、石油、石油馏分、石蜡油等 利用烃的微生物细胞表面有一种由糖脂组成的特殊吸收系统，可将难溶的烃充分乳化后吸收利用。CO2 CO2 为自养微生物所利用。碳酸盐 NaHCO3、 CaCO3等 为
4、自养微生物所利用。其他 芳香族化合物、氰化物 利用这些物质的微生物在环境保护方面有重要作用。蛋白质、核酸等 当环境中缺乏碳源物质时，可被微生物作为碳源而降解利用。2.氮源氮源谱有机氮无机氮NH3铵盐硝酸盐N2蛋白质核酸氨基酸尿素能被微生物利用的含氮物质为氮源。能被微生物利用的含氮物质为氮源。氮素是构成微生物细胞基本物质蛋白质和核酸的主要成分，一般氮素是构成微生物细胞基本物质蛋白质和核酸的主要成分，一般不提供能源（硝化细菌能利用氨作为氮源和能源）。不提供能源（硝化细菌能利用氨作为氮源和能源）。实验室培养微生物常用的氮源主实验室培养微生物常用的氮源主要有：铵盐、硝酸盐、尿素、要有：铵盐、硝酸盐、尿
5、素、 鱼粉、蚕蛹、黄豆饼粉、 蛋白胨、蛋白胨、酵母浸膏 和牛肉膏等。发酵工业和牛肉膏等。发酵工业上常以豆饼粉、花生饼粉和玉米上常以豆饼粉、花生饼粉和玉米浆等作为微生物的氮源。浆等作为微生物的氮源。原生营养 : 凡是以葡萄糖或其他有机化合物为唯一碳源和能源 ,以无机化合物为唯一氮源 ,能够满足碳、氮营养需要的化能有机营养微生物 ,统称为原生营养型。如果这种条件不能满足营养需要 ,则为缺陷营养 (营养缺陷型 ): 某些微生物由于合成能力发生障碍 , 所以在微生物培养时要添加某种或某几种氨基酸或碱基等有机化合物才能生长 3.能源能源：能为微生物的生命活动提供最初能量来源营养物或辐射能能源谱化学物质辐
6、射能化能异养微生物的能源有机物无机物 化能自养微生物的能源光能自养和光能异养微生物的能源4.生长因子生长因子： 那些微生物生长所必需而且需要量很小，但微生物自身不能合成的或合成量不足以满足机体生长需要的有机化合物 。微 生 物 生长因子 需要量（ ml-1III型肺炎链球菌（ Streptococcus pneumoniae） 胆碱 6ug 金黄色葡萄球菌（ Staphylococcus aureus） 硫胺素 0.5ug 白喉棒杆菌（ Cornebacterium diphtherriae） B-丙氨酸 1.5ug 破伤风梭状芽孢杆菌（ Clostridium tetani） 尿嘧啶 0-4
7、ug 肠膜状串珠菌（ Leuconostoc mesenteroides） 吡哆醛 0.025ug在实验室通常用作生长因子的物质有：酵母膏、玉米浆、肝浸液、麦芽汁、牛肉膏、米糠等。5.矿质元素作用微量元素：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： 锌、锰、钠、氯、钼、硒、钴、铜、钨、镍、硼等。 根据微生物对矿质元素需要量大小可以把它分为：大量元素： N、 K、 P、 Ca 、 Mg、 S、 Fe等。 构成微生物细胞的组成成分；构成微生物细胞的组成成分； 作为酶的组成部分或维持酶的活性以及作为酶的组成部分或维持酶的
8、活性以及 激活剂 ； 调节细胞的 原生质胶体状态、 氢离子浓度、 Eh以及 维持细胞的渗透 压 与平衡 等； 作为自养微生物的能源。作为自养微生物的能源。6.水生理功能 细胞的主要组成成分； 直接参加各种代谢反应; 可调节菌体内的温度 (水比热大有利吸热 ,散热 ) ； 维持细胞膨压 (控制细胞形态 ) ； 可供给菌体营养。 是细胞吸收营养物质和排泄废物的介质；水活度的表示方法 aw 是指在相同的温度和压力下，溶液中水的蒸气压和纯水的蒸气压之比，即：aw = P溶液 /P纯水微生物生长所需的水活度通常在 0.63 0.99之间，细菌水活度较高为 0.8，酵母菌次之，耐旱的微生物水活度为 0.6，水中溶质越高水活度越低。
