第四章微生物的营养和培养基第一节微生物的六种营养要素生物类型营养要素一、碳源(carbonsource)碳源是一切能提供微生物营养所需的碳元素的营养源，兼作能源。碳源是需要量最大的营养物（大量营养物）。表4-2微生物的碳源谱碳源主要功能：一是提供细胞物质中的碳素来源；二是提供微生物生长发育过程中所需的能量。“双功能营养物”。对碳源的分析：（1）把微生物作为一个整体来看，微生物的碳源谱很广，但对某一个具体的菌株来说，其碳源谱有其特殊性。（2）微生物所能利用的碳源有有机碳源和无机碳源，凡必须利用有机碳源的微生物，为异养微生物；凡能利用无机碳源的微生物是自养微生物。（3）多数微生物以有机化合物作为碳源和能源，对异养微生物来说最适碳源是CHO型，糖类是最好的碳源，尤其是葡萄糖；其次是醇类；有机酸、脂类等。（4）针对某一种具体微生物来看，其具体碳源利用范围很悬殊。（5）在发酵工业中，常用的碳素原料主要有：山芋粉、玉米粉、麸皮、废糖蜜、野生植物淀粉等。二、氮源(nitrogensource)：凡能提供微生物生长繁殖所需氮元素的营养源，称为氮源。注意C/N对微生物生长的影响。微生物的氮源谱见表4-3。氮源的主要功能：是提供合成原生质和细胞其他结构的氮素来源，一般不提供能量，但硝化细菌是利用铵盐或硝酸盐作为氮源和能源的。对氮源的分析：（1）从微生物所能利用的氮源种类来看：氨基酸自养型生物:所有绿色植物和很多的微生物氨基酸异养型生物:所有的动物和大量的异养微生物（2）氮源种类：无机氮：铵态氮、硝态氮、氮气等；有机氮源：尿素、氨基酸、蛋白质等。（3）实验室和发酵工业生产中，常用的氮源有铵盐、硝酸盐、牛肉膏、蛋白胨、酵母膏、鱼粉、蚕蛹粉、豆饼粉、花生饼粉等。三、能源（energysource)：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。能源谱:1、化学物质(化能营养型)有机物：化能异养微生物的能源（同碳源）无机物：化能自养微生物的能源（不同于碳源）2、辐射能(光能营养型)：光能自养和光能异养微生物的能源能源的分析：（1）化能自养型的微生物，其利用的能源物质是一些还原态的无机物质，如NH4+、NO2-、S、H2S、H2、Fe2+等。（2）单功能营养物：能源如光辐射能双功能营养物：还原态的无机物N三功能营养物：氨基酸四、生长因子（growthfactor)：生长因子：是一类对微生物正常代谢必不可少，且不能用简单的碳源或氮源自行合成的有机物。广义的生长因子除维生素外，还包括碱基、卟啉及其衍生物、甾醇、胺类、C4~C8的分支或直链脂肪酸，以及需要量较大的氨基酸；而狭义的生长因子就是指维生素。见表4－4维生素五、无机盐(inorganicsalt)：无机盐主要可为微生物提供碳、氮源以外的各种重要元素。大量元素:凡是生长所需浓度在10-3~10-4mol/L范围内的元素，如K、Ca、Na、Mg、S、P、Fe等；微量元素:凡所需浓度在10-6~10-8mol/L范围内的元素，称为，如Mn、Cu、Zn、Co、Mo等。Fe实际上介于大量元素和微量元素之间。不同的微生物对不同的元素要求不同。无机盐的营养功能：六、水(water)：水分是微生物细胞中的主要组成成分，一般约为70~90%。其主要作用：细胞物质的组成成分；生物化学反应的介质；细胞内各种物质的基本溶剂；调节细胞内的温度，保持生活环境温度的恒定。除了少数微生物如蓝细菌以水为代谢中间物外，其他微生物都不是利用水作为营养物质。几种生物的游离水含量：人体：～60%海蜇：～96%微生物：75～85%第二节微生物的营养类型营养类型1、光能自养型（光能无机营养型）光能自养微生物所需要的能源是光能，以CO2为主要碳源，以无机物作为供氢体，将CO2化合成细胞自己的有机物质。这类微生物都含有光合色素，所以能利用光能进行光合作用。主要类群是蓝细菌、绿硫细菌和紫硫细菌。光合色素主要有二类：叶绿素和菌绿素。以绿硫细菌为例：CO2+2H2S[CH2O]+2S+H2O2、光能异养型（光能有机营养型）光能异养微生物利用光作能源，以一种有机化合物为主要碳源，作为供氢体，将CO2还原成碳水化合物。例如红螺菌利用异丙醇作为供氢体，进行光合作用。CH3CHOH+CO22CH3COCH3+H20CH33、化能自养型（化能无机营养型）化能自养微生物利用氧化无机物所产生的能量作为能源，CO2作为碳源，合成自身需要的有机含碳化合物。这类微生物仅限一些细菌，共有五类：氢细菌、硫细菌、铁细菌、氨细菌和亚硝酸细菌。这些细菌在产能过程中，都需要大量氧气参加，所以所有的化能自养细菌均为好氧菌。以亚硝酸细菌为例，它将氨氧化为亚硝酸，