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1.1 发酵工程的培养基
发酵工程中的培养基究竟是什么呢？
积极思维
一切肉眼看不见或看不清，需要借助光学显微镜或电子显微镜才能观察到的一切微小生物的总称。其具有个体微小、生长繁殖速度快等特点。
一、微 生 物
微生物
有细胞结构
无细胞结构：
真核生物
原核生物：
病毒、类病毒等；
细菌、蓝细菌、放线菌、支原体、衣原体；
原生生物：草履虫、变
形虫等；
真菌：酵母菌、霉菌、
大型真菌等；
注：有些微生物是肉眼可以看见的，像属于真菌的蘑菇、灵芝、香菇等。
HIV
酵母菌
放线菌
螺旋菌
灵芝
杏鲍菇
猴头菇
竹荪
微生物代谢是指微生物吸收营养物质维持生命和增殖并降解基质的一系列化学反应过程。
微生物的代谢类型
1.概念：主要是指为人工培养微生物等而制备的，适合微生物等生长、繁殖或积累代谢产物的营养基质。它是进行科学研究，发酵生产微生物制品等的基础 。
菌落
二、培 养 基
1、定义：
单个或者少数细菌在固体培养基上大量繁殖时，会形成一个肉眼可见的、具有一定形态结构的子细胞群体，叫做菌落。
2、特征：
大小、形状、光泽度、颜色、硬度、透明度等。
3、功能：
每种细菌在一定条件下所形成的菌落，可以作为菌种鉴定的重要依据。
补充：菌落相关知识：
2. 培养基的基本成分（碳源、氮源、水、无机盐）
营养物质 定义 作用 主要来源
碳源 凡能提供所需碳元素的物质 构成生物体的细胞物质和一些代谢产物，有些是异养生物的能源物质 无机化合物：NaHCO3、CO2等；
有机化合物：糖类、脂肪酸、
牛肉膏、蛋白胨、花生粉饼等
氮源 凡能提供所需氮元素的物质 合成蛋白质、核酸以及含氮的代谢产物 无机化合物：N2、NH3、铵盐、
硝酸盐；
有机化合物：尿素、牛肉膏、
蛋白胨等
牛肉膏和蛋白胨来源于动物，含有糖、维生素和有机氮等营养物质
营养物质 定义 作用 主要来源
水 在生物体内含量很高，在低等生物体内含量更高 不仅是优良的溶剂而且可维持生物大分子结构的稳定
外界摄入
无机盐 为微生物提供除碳、氮以外的各种重要元素，包括大量元素 细胞内的组成成分，生理调节物质，某些化能自养菌的能源，酶的激活剂 无机化合物，如NaCl、K2HPO4
等
3、培养基的类型
（1）按培养基成分分：
天然培养基、合成培养基。
①天然培养基：由动植物组织或微生物细胞以及它们的提取物或粗消化物配制而成；如：牛肉膏蛋白胨培养基；
a、天然培养基优点：取材便利、营养丰富、配制简单；
b、天然培养基缺点：营养成分难以控制、实验结果的重
复性较差；
c、天然培养基应用：适用于工业化生产；
材料 牛肉膏 蛋白胨 NaCl 琼脂 水
用量 5 g 10 g 5 g 20 g 1 000 mL
牛肉膏蛋白胨培养基成分列表
②合成培养基：由准确称量的高纯度化学试剂加蒸馏水配制而成。如：培养细菌的葡萄糖铵盐培养基、培养放线菌的淀粉硝酸盐培养基（高氏1号培养基）、培养真菌的蔗糖硝酸盐培养基等
材料 可溶性淀粉 KNO3 K2HPO4 MgSO4 ·7H2O NaCl FeSO4 ·7H2O 琼脂 水
用量 20g 1g 0.5g 0.5g 0.5g 0.01g 20g 1000mL
高氏1号培养基成分列表
a、合成培养基优点：化学成分及含量明确、实验的可重复性好；
b、合成培养基缺点：配制过程繁琐、成本较高；
c、合成培养基应用：多用于研究和育种；
（2）按物理性质分：固体培养基、液体培养基、半固体培养基
在液体培养基中加入凝固剂（如1.5%～2.0%左右的琼脂）
在液体培养基中加入少量的凝固剂（如0.2%～0.5%的琼脂）
不加入凝固剂的液态培养基
来源：从某些藻类细胞中提取的物质。
主要成分：琼脂糖，小分子果胶
状态：半透明、无定形的粉末、薄片或颗粒
性质：熔点为96度、凝固点为40度
用途：最常用的微生物培养基的凝固剂；也可作食品增稠剂等。
注意：绝大多数生物包括微生物都不能利用琼脂。
补充：琼脂相关知识
①固体培养基
种类：斜面培养基、平板培养基
用途：常用于微生物的分离、鉴定、接种、保存、计数及菌落特征的观察等
②半固体培养基
用途：这种培养基常用于观察微生物的运动、厌氧菌的分离和菌种鉴定等。
③液体培养基（培养液）
可以进行通气培养、振荡培养。如动物细胞培养液。
摇床
（3）按用途分： 基础培养基、特殊培养基
基础培养基
按一般微生物生长繁殖所需要的基本营养物质配制的培养基即成为基础培养基。
a.不管哪种培养基，一般都含有水、碳源和氮源、 无机盐
等营养物质。
b.另外还需要满足微生物生长对pH、
特殊营养物质以及氧气、二氧化碳、
渗透压等的要求。
探讨点1：培养基的成分
试从碳源和氮源的角度分析不同类型的微生物所需的培养基成分的特点：
项目 自养型微生物 异养型微生物
碳源 等无机物 等有机物
氮源 等无机物 等有机物
CO2、NaHCO3
NH3、硝酸盐
糖类
牛肉膏、蛋白胨、酵母粉
1.如表所示为某培养基的配方，下列叙述错误的是（ ）
成分 NaNO3 K2HPO4 MgSO4·7H2O (CH2O) 蒸馏水 青霉素
含量 3 g 1 g 0.5 g 30 g 定容至 1 000 mL 0.1万单位
A.根据物理性质划分，该培养基属于液体培养基
B.该培养基不能用于培养大肠杆菌
C.根据培养基的配方可知，该培养基培养的微生物的同化作用类型是异养型
D.固体培养基中加入少量水即可形成液体培养基
D
（1）概念：根据某一种或某一类环境微生物的特殊营养要求或对一些物理、化
学抗性而设计的培养基。
（2）用途：利用这种培养基可将所需要的微生物从混杂的微生物中分离出来。
1.选择培养基
三、特殊培养基
①依据某些微生物的特殊营养需求设计出来的；
如：缺乏碳源的培养基分离出自养生物。
②一类是在培养基中加入某种化学物质抑制或杀死其他微生物。
如：添加抗生素的培养基选择出酵母菌
或霉菌等真菌。
编号 成分 含量
① 葡萄糖 10g
② 蛋白胨 5.0g
③ KH2PO4 1.0g
④ MgSO4 0.5g
⑤ 孟加拉红 100mL
⑥ 琼脂 20g
⑦ H2O 800ml
⑧ 链霉素 30ug/mL
（3）类型:
加入青霉素、四环素等的培养基:分离酵母菌、霉菌等真菌
加入高浓度食盐的培养基:分离金黄色葡萄球菌
加入数滴10%的酚溶液的培养基:分离放线菌
不加氮源的无氮培养基:分离固氮微生物
不加碳源的无碳培养基:分离自养型微生物
以淀粉为唯一碳源的培养基：分离淀粉分解菌
以纤维素为唯一碳源的培养基：分离纤维素降解菌
以尿素为唯一氮源的培养基：分离尿素分解菌
（4）常见的几种选择培养基：
（1）概念：在培养基中加入某种试剂或化学药品，使培养后会发生某种变化（如显色反应），从而区别不同类型的微生物的培养基。
（2）用途：用于快速分类鉴定不同类型微生物的特殊培养基，也可用于分离和筛选产生某种代谢产物的微生物菌种。
2.鉴别培养基
大肠杆菌0157：H7显色培养基
特征菌落：
大肠杆菌0157：H7：蓝绿色-深蓝绿色
其他大肠菌群：粉红色、蓝色或紫罗兰色
其他细菌：无颜色或不生长
（3）几种常用的鉴别培养基
名称 主要用途 主要化学物质 特征性变化
伊红—亚甲蓝琼脂培养基 鉴别大肠杆菌 伊红、亚甲蓝 出现带金属光泽的深紫色菌落
刚果红培养基 鉴别纤维素分解菌 刚果红、纤维素 纤维素被分解后出现透明圈
油脂培养基 鉴别产脂肪酶菌株 食用油、吐温、中性红指示剂 由淡红色变成深红色
淀粉培养基 鉴别产淀粉酶菌株 可溶性淀粉 淀粉被水解后出现淀粉水解圈
溴甲酚紫培养基 鉴别产酸微生物　 溴甲酚紫 培养基颜色由紫色转为黄色
（1）概念：在培养基中加入有利于某些微生物生长和繁殖所需的特殊物质（如
血液、血清、酵母浸膏、动植物组织液），使这类微生物的增殖速
度比其他微生物快，从而使这类微生物能够在混有多种微生物的情
况下占优势地位的培养基。
（2）用途：用于培养对营养比较苛刻的异养微生物，分离微生物
百日咳博德氏菌
3.加富培养基
从某种意义上来说，加富培养基类似于选择培养基：
加富培养基是增加所需分离的微生物的数量，使其形成生长优势，以分离出该种微生物；选择培养基是抑制不需要的微生物生长和繁殖，而使所需要的微生物增殖，再分离出所需微生物。
①目的要明确：不同微生物需求不同，根据微生物的种类、培养目的进行配制。
②营养要协调：营养物质的浓度和比例要适宜。
③pH要适宜：不同微生物适宜生长的pH范围不同，可在培养基中添加缓冲剂维持pH稳定。
【注意】
附：培养基的配制原则
鉴别培养基 选择培养基 加富培养基
概念 在培养基中加入某种试剂或化学药品，使培养后会发生某种变化，从而区别不同类型的微生物的培养基。 根据某一种或某一类环境微生物的特殊营养要求或对一些物理、化学抗性而设计的培养基。 在培养基中加入有利于某些微生物生长和繁殖所需的特殊物质，使这类微生物的增殖速度比其他微生物快。
方法 加有入与目的菌的无色代谢产物发生显色反应的指示剂 ①缺乏某种营养物质； ②添加能抑制或杀死其他微生物的化学物质 普通培养基中加入某些特殊营养物质，如血清、血液、酵母膏、动物组织液等。
结果 用肉眼辨别颜色就能方便地从近似菌落中找出目的菌菌落 除目标微生物以外，其他微生物不能生长或被抑制 目标微生物能够在混有多种微生物的情况下占优势地位，增加所需分离的微生物的数量
用途 用于快速分类鉴定不同类型微生物的特殊培养基，也可用于分离和筛选产生某种代谢产物的微生物菌种。 可将所需要的目标微生物从混杂的微生物中分离出来。 用于培养对营养比较苛刻的异养环境微生物，分类该微生物
探讨点2．
微生物的培养离不开培养基，根据下面某微生物培养基的配方回答下列问题：
成分 含量
NaNO3 3 g
K2HPO4 1 g
KCl 0.5 g
MgSO4·7H2O 0.5 g
FeSO4 0.01 g
C6H12O6 30 g
H2O 1 000 mL
青霉素 0.1万单位
(1)该培养基的碳源、氮源分别是什么？　
碳源：C6H12O6；氮源：NaNO3。
(2)依据物理性质、用途划分，该培养基分别属于什么培养基？
依据物理性质划分，该培养基属于液体培养基；
依据用途划分，则属于选择培养基。
成分 含量
NaNO3 3 g
K2HPO4 1 g
KCl 0.5 g
MgSO4·7H2O 0.5 g
FeSO4 0.01 g
C6H12O6 30 g
H2O 1 000 mL
青霉素 0.1万单位
探讨点2．
微生物的培养离不开培养基，根据下面某微生物培养基的配方回答下列问题：
(3)用该培养基培养的微生物可能是什么？　
根据培养基的原料分析，所培养微生物的同化作用的类型是异养型，且培养基成分中有青霉素，所以培养的微生物可能是酵母菌或霉菌。
成分 含量
NaNO3 3 g
K2HPO4 1 g
KCl 0.5 g
MgSO4·7H2O 0.5 g
FeSO4 0.01 g
C6H12O6 30 g
H2O 1 000 mL
青霉素 0.1万单位
探讨点2．
微生物的培养离不开培养基，根据下面某微生物培养基的配方回答下列问题：
2．据报道，在某餐馆就餐的多位客人均在餐后半小时出现恶心、呕吐、腹泻等症状。食品卫生监督管理局的工作人员接到群众举报后立即出动，在该餐馆采集样本，并进行培养，检测鉴定，最终发现该餐馆使用的筷子未经严格消毒，大肠杆菌等多种细菌数量严重超标。据此判断，工作人员选用的培养基按功能分，应属于 (　 　)
A．选择培养基　　　　　　 B．液体培养基
C．固体培养基 D．鉴别培养基　
D
3.筛选是生物学中培养生物新类型常用的手段，下列做法不可能筛选成功的是( )
A.在无氮培养基上筛选圆褐固氮菌
B.在不含精氨酸的培养基中筛选能合成精氨酸的微生物
C.用含青霉素的培养基筛选酵母菌和霉菌
D.用不含碳源的培养基筛选根瘤菌
D
1.实验目的
学会配制培养基，如培养 的培养基。
2.实验原理
酵母菌生长繁殖需要的营养物质有 、 、 和无机盐等。马铃薯葡萄糖琼脂培养基具有酵母菌生长所需的碳元素、氮元素和其他营养物质。
酵母菌
水
碳源
氮源
四、配制马铃薯葡糖糖琼脂培养基
烧杯、玻璃棒、试管、培养皿、铁架台、高压蒸汽灭菌锅、酒精灯、PH试纸、蒸馏水、马铃薯块茎、葡萄糖、琼脂等；
3、实验器材和试剂：
4.实验步骤
过滤
加热
补足水
5.5
污染
1/5
灭菌
自然倾斜
名称
高压蒸汽灭菌锅
100 kPa
121
200g
20g
15-20g
高压蒸汽灭菌锅
4.下列关于配制马铃薯葡萄糖琼脂培养基的叙述，错误的是（ ）
A.分装时注意不要污染试管口
B.配制培养基时，待其中琼脂溶化后需补足水至1 000 mL
C.制作斜面培养基时，倒入试管中的培养基高度约为试管高度的
D.应采用高压蒸汽灭菌锅对培养基进行灭菌
C

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