微生物学演示文稿.pptx

第四节、培养基第四节、培养基培养基培养基（Culture medium)Culture medium)为适应于特定微生物为适应于特定微生物生长、繁殖或产生代谢产物而配制的营养混合物。生长、繁殖或产生代谢产物而配制的营养混合物。任何培养基都必须含有微生物生长所必需的六任何培养基都必须含有微生物生长所必需的六大营养要素大营养要素碳源、氮源、能源碳源、氮源、能源、水、无机盐水、无机盐和生长因子。且各种成分之间的比例应与微生和生长因子。且各种成分之间的比例应与微生物生长繁殖相适应。物生长繁殖相适应。一、选用和设计培养基的原则和方法一、选用和设计培养基的原则和方法（一）选用原则（一）选用原则：1 1、目的明确、目的明确 设计培养基之前，必须先明确要培养何设计培养基之前，必须先明确要培养何种微生物、其次微了解生物的生长特性以及培种微生物、其次微了解生物的生长特性以及培养此类微生物的用途。养此类微生物的用途。2 2、营养协调、营养协调 指的是根据微生物细胞中的各种成分的含量指的是根据微生物细胞中的各种成分的含量及为生物的生长特性，协调六大营养要素之间的及为生物的生长特性，协调六大营养要素之间的比例。比例。在多数化能异养微生物配制培养基中，除水在多数化能异养微生物配制培养基中，除水分外，碳源（兼能源）的含量最高，其次依次是分外，碳源（兼能源）的含量最高，其次依次是氮源、大量元素和生长因子。氮源、大量元素和生长因子。即：即：H H2 2O OC+C+能源能源N N源源P P、S SK K、MgMg生长因子生长因子碳氮比（碳氮比（C/NC/N）定义：定义：指指碳源与氮源含量之比。严格说，碳源与氮源含量之比。严格说，C/NC/N比是比是指在微生物培养基中所含有的碳源中碳原子摩尔指在微生物培养基中所含有的碳源中碳原子摩尔数与氮源中氮原子摩尔数之比。数与氮源中氮原子摩尔数之比。一般而言，真菌培养基需一般而言，真菌培养基需C/NC/N比含量高，细菌比含量高，细菌尤其是动物病原菌培养基需尤其是动物病原菌培养基需C/NC/N比较低。比较低。C/NC/N比的比的意义：意义：对于培养基，营养的协调特别对于培养基，营养的协调特别是碳源与氮源之比（是碳源与氮源之比（C/N)C/N)非常重要，非常重要，C/NC/N直接直接控制着菌体的生长情况和代谢产物的产出。控制着菌体的生长情况和代谢产物的产出。例如在谷氨酸合成工业中例如在谷氨酸合成工业中 当当C/N=4/1C/N=4/1时，菌体大量繁殖，谷氨酸合时，菌体大量繁殖，谷氨酸合成受到抑制；成受到抑制；当当C/N=3/1C/N=3/1时，菌体生长受到抑制，而谷时，菌体生长受到抑制，而谷氨酸却能大量合成。氨酸却能大量合成。3 3、理化适宜、理化适宜 指的是培养基的指的是培养基的PHPH、渗透压、水分活度、渗透压、水分活度、氧化还原势四种条件的适宜。氧化还原势四种条件的适宜。（1 1）PHPH 每一类生物都有自己生长繁殖所能承受的每一类生物都有自己生长繁殖所能承受的PHPH生生态幅，例如：态幅，例如：细菌细菌为为7.07.08.08.0，放线菌放线菌为为7.5 7.5 8.58.5，酵母菌酵母菌为为3.8 3.8 6.06.0，霉菌霉菌为为4.0 4.0 5.85.8，藻藻类类为为6.0 6.0 7.07.0，原生动物原生动物为为6.0 6.0 8.08.0。当当PHPH接近接近或达到生态幅极限时，就会限制这类生物的生长繁或达到生态幅极限时，就会限制这类生物的生长繁殖。殖。说明：在微生物生长繁殖过程中，说明：在微生物生长繁殖过程中，其代谢产物会引起培养基其代谢产物会引起培养基PHPH的改变，的改变，因此要进行必要的调节。因此要进行必要的调节。PHPH的调节作用：内源调节的调节作用：内源调节内内源源调调节节借助磷酸缓冲液进行调节（借助磷酸缓冲液进行调节（等摩尔浓等摩尔浓度比时，度比时，PHPH可稳定在可稳定在6.86.8左右左右）以以CaCOCaCO3 3作作“备用碱备用碱”进行调节（有时进行调节（有时可用可用NaHCONaHCO3 3代替）代替）K K2 2HPOHPO4 4+HCL+HCLKHKH2 2POPO4 4+KCL+KCLKHKH2 2POPO4 4+KOH+KOHK K2 2HPOHPO4 4+H+H2 2O O 在设计培养基时就在培养基内加入一定的缓冲备在设计培养基时就在培养基内加入一定的缓冲备用物，通过这些培养基成分对用物，通过这些培养基成分对PHPH的调节称为内源调节。的调节称为内源调节。外源调节外源调节:直接在培养基内加入酸或碱进行调节。直接在培养基内加入酸或碱进行调节。COCO3 32-2-HCOHCO3 3-H H2 2COCO3 3COCO2 2+H+H2 20 0（2 2）渗透压和水分活度）渗透压和水分活度 渗透压渗透压：指半透膜两侧的两种不透离子浓度：指半透膜两侧的两种不透离子浓度的溶液中水分子穿透膜达到平衡时的机械压力，的溶液中水分子穿透膜达到平衡时的机械压力，与离子浓度成负相关。与离子浓度成负相关。渗透压的大小由溶液中的所含有的渗透压的大小由溶液中的所含有的分子数分子数或或离子的质点数离子的质点数所决定。等重的物质，其分子所决定。等重的物质，其分子或离子越小，则质点数越多，产生的渗透压越或离子越小，则质点数越多，产生的渗透压越大。大。水分活度水分活度(a(aw w)：表示组织中的自由水和游表示组织中的自由水和游离水的含量比的指标，定义为：同温同压下，离水的含量比的指标，定义为：同温同压下，某溶液的蒸气压某溶液的蒸气压(P)(P)与纯水蒸气压与纯水蒸气压(P(P0 0)之比。之比。a aw w=P/P0=ERH/100=P/P0=ERH/100 说明：每种微生物都有一个生理上的渗说明：每种微生物都有一个生理上的渗透压和水分活度的耐受幅。各种微生物生长透压和水分活度的耐受幅。各种微生物生长繁殖范围的繁殖范围的a aw w值在值在0.998 0.998 0.600.60之间。之间。（3 3）氧化还原势）氧化还原势定义定义：又称氧化还原电位，是度量氧化还原系又称氧化还原电位，是度量氧化还原系统还原剂释放电子或氧化剂接受电子的一中指统还原剂释放电子或氧化剂接受电子的一中指标。标。氧化还原势一般以氧化还原势一般以EhEh表示，指以氢电极为表示，指以氢电极为标准时氧化还原系统的电极电位值，单位是标准时氧化还原系统的电极电位值，单位是V V和和mVmV。一般而言，好氧菌的一般而言，好氧菌的EhEh为为+0.3+0.30.4V0.4V；兼；兼性厌氧菌的性厌氧菌的EhEh为为+0.1V+0.1V以下进行有氧呼吸，否则以下进行有氧呼吸，否则发酵产能；厌氧菌只能在发酵产能；厌氧菌只能在+0.1V+0.1V以下的环境中。以下的环境中。4 4、经济节约、经济节约 所谓经济节约就是指以最低的成本获得最所谓经济节约就是指以最低的成本获得最大的产出。大的产出。经济节约的原则：经济节约的原则：（1 1）以粗代精）以粗代精（2 2）以）以“野野”代代“家家”：如用木薯粉代替优质淀：如用木薯粉代替优质淀粉；粉；（3 3）以废代好：如造纸厂的亚硫酸废液可以培养）以废代好：如造纸厂的亚硫酸废液可以培养酵母菌；豆制品厂的黄浆水可以培养白地霉菌。酵母菌；豆制品厂的黄浆水可以培养白地霉菌。（4 4）以简代繁：越作改进，即可以在）以简代繁：越作改进，即可以在使微生物能正常生长繁殖的前提下，使微生物能正常生长繁殖的前提下，适当减去一些培养基成分，适当减去一些培养基成分，降低成本。降低成本。（5 5）以氮代朊：尽量利用微生物的自身合成能）以氮代朊：尽量利用微生物的自身合成能力，以硝酸盐的无机氮素代替氨基酸和蛋白质；力，以硝酸盐的无机氮素代替氨基酸和蛋白质；（6 6）以纤代糖：用纤维素代替糖类；）以纤代糖：用纤维素代替糖类；（7 7）以烃代粮：例如用单细胞蛋白代替蛋白质、以烃代粮：例如用单细胞蛋白代替蛋白质、氨基酸及能源物质；氨基酸及能源物质；（8 8）以）以“国国”代代“进进”：例如以棉子粉代替玉：例如以棉子粉代替玉米粉、以白玉米粉代替乳糖的培养基，推动了中米粉、以白玉米粉代替乳糖的培养基，推动了中国的青霉素发酵工业的快速发展。国的青霉素发酵工业的快速发展。（二）设计培养基的四种方法（二）设计培养基的四种方法1 1、生态模拟、生态模拟 2 2、参阅文献、参阅文献 3 3、精心设计、精心设计 4 4、实验比较、实验比较二、培养基分类二、培养基分类按培养基按培养基成分成分分类分类天然培养基天然培养基组合培养基组合培养基按培养基按培养基外观的物理状态外观的物理状态分类分类液体培养基液体培养基固体培养基固体培养基半组合培养基半组合培养基半固体培养基半固体培养基脱水培养基脱水培养基固化培养基固化培养基非可逆固化培养基非可逆固化培养基天然固态培养基天然固态培养基滤膜滤膜按培养基按培养基对微生物的功能对微生物的功能分类分类选择性培养基选择性培养基鉴别性培养基鉴别性培养基1 1、天然培养基、天然培养基定义：定义：指利用动植物或微生物包括用其提取物制成的指利用动植物或微生物包括用其提取物制成的培养基，成分复杂，营养丰富，适用于实验室、发酵培养基，成分复杂，营养丰富，适用于实验室、发酵工业中的培养菌种。如工业中的培养菌种。如牛肉膏蛋白胨培养基（细菌）、牛肉膏蛋白胨培养基（细菌）、麦芽汁培养基（酵母菌）麦芽汁培养基（酵母菌）。天然培养基的天然培养基的优点优点：营养丰富、种类多样、配：营养丰富、种类多样、配制方便、价格低廉。制方便、价格低廉。天然培养基的天然培养基的缺点缺点：成分不明确，不稳定。：成分不明确，不稳定。说明：在配制天然培养基时，常说明：在配制天然培养基时，常使用天然材料包括酪蛋白、使用天然材料包括酪蛋白、大豆蛋白酵母粉、蛋白胨等。大豆蛋白酵母粉、蛋白胨等。2、组合培养基、组合培养基定义：定义：是一类按微生物营养要求精确设计后用多种高纯化学是一类按微生物营养要求精确设计后用多种高纯化学试剂配制而成的培养基。试剂配制而成的培养基。例如：培养例如：培养E.coliE.coli等细菌用的等细菌用的葡萄糖胺盐培养葡萄糖胺盐培养基基；培养霉菌用的；培养霉菌用的淀粉硝酸盐培养基淀粉硝酸盐培养基；培养真菌用；培养真菌用的的蔗糖硝酸盐培养基蔗糖硝酸盐培养基。组合培养基的特点：组合培养基的特点：（1 1）成分明确、重演性高；）成分明确、重演性高；（2 2）价格昂贵、配制麻烦，且微生物生长很一般。）价格昂贵、配制麻烦，且微生物生长很一般。（3 3）组合培养基仅适用于营养、代谢、）组合培养基仅适用于营养、代谢、生理、生化、遗传、育种、鉴定生理、生化、遗传、育种、鉴定或生物测定等对定量要求或生物测定等对定量要求较高的研究领域。较高的研究领域。3、半组合、半组合培养基培养基定义：定义：指一类以化学试剂为主同时加入了一些天指一类以化学试剂为主同时加入了一些天然成分的培养基，又称半合成培养基。如然成分的培养基，又称半合成培养基。如马铃薯马铃薯蔗糖培养基（真菌）蔗糖培养基（真菌）。1 1、液体培养基、液体培养基：广泛用于实验室和生产实践中，：广泛用于实验室和生产实践中，尤其适用于大规模的培养微生物。尤其适用于大规模的培养微生物。2 2、固体培养基、固体培养基：包括：包括固化培养基、非可逆固固化培养基、非可逆固化培养基、天然固态培养基、滤膜四种类型。化培养基、天然固态培养基、滤膜四种类型。（1 1）固化培养基）固化培养基：常称：常称“固体培养基固体培养基”，由液体，由液体培养基加入琼脂或明胶等凝固剂制成。培养基加入琼脂或明胶等凝固剂制成。例如：例如：LBLB培养基（大肠杆菌）培养基（大肠杆菌）特点特点：遇热可融化，冷却后则呈凝固态。：遇热可融化，冷却后则呈凝固态。固体培养基应用固体培养基应用：在科学研究领域和生产实：在科学研究领域和生产实践中用途很广，可用于分离鉴定、菌落计数、践中用途很广，可用于分离鉴定、菌落计数、检验杂菌，选种育种、菌种保藏、生物活性检验杂菌，选种育种、菌种保藏、生物活性物质的生物测定、获取大量真菌孢子，以及物质的生物测定、获取大量真菌孢子，以及微生物的固体培养和大规模生产。微生物的固体培养和大规模生产。（2 2）非可逆固化培养基）非可逆固化培养基：在液体培养基中加：在液体培养基中加如硅胶等，凝固后不再融化。例如：如硅胶等，凝固后不再融化。例如：血清培血清培养基养基、无机硅胶培养基无机硅胶培养基（3 3）天然固态培养基）天然固态培养基：由天然固态基质直接：由天然固态基质直接配制成的培养基。配制成的培养基。（4 4）滤膜滤膜：将滤膜浸入液体培养基后取出，：将滤膜浸入液体培养基后取出，可以用于对含菌量较少的水中微生物进行过可以用于对含菌量较少的水中微生物进行过滤、浓缩，最终可计算含菌量。滤、浓缩，最终可计算含菌量。3 3、半固体培养基、半固体培养基定义：定义：在液体培养中加入少量凝固剂（如加在液体培养中加入少量凝固剂（如加入入0.5%0.5%稀琼脂）而制成的半固体状态的培养稀琼脂）而制成的半固体状态的培养基。基。例如：稀琼脂例如：稀琼脂应用应用：半固体培养基可在试管内形成：半固体培养基可在试管内形成“直立直立柱柱”，可用于细菌的动力观察，趋化性研究，可用于细菌的动力观察，趋化性研究，厌氧菌的培养、分离计数，以及细菌及酵母厌氧菌的培养、分离计数，以及细菌及酵母菌种的保藏，在平板上，可以测定噬菌体的菌种的保藏，在平板上，可以测定噬菌体的效价。效价。又称为又称为脱水商品培养基脱水商品培养基或或预制干燥培养预制干燥培养基基，指除含水分以外的一切成分的商品培养，指除含水分以外的一切成分的商品培养基。在使用前，需先加入适量水分并加以灭基。在使用前，需先加入适量水分并加以灭菌。菌。优点优点：成分精确、适用方便：成分精确、适用方便4.4.脱水培养基脱水培养基1.1.选择培养基（选择培养基（selected medium)selected medium)定义定义：指根据特定微生物的营养要求或其对某：指根据特定微生物的营养要求或其对某种化学、物理因素的抗性而设计的培养基。种化学、物理因素的抗性而设计的培养基。特点：特点：具有使混合菌群中的劣势种群变为优势具有使混合菌群中的劣势种群变为优势种群的功能，用于菌群的筛选。种群的功能，用于菌群的筛选。选择培养基的配制策略（原理）选择培养基的配制策略（原理）：投其所好或：投其所好或取其所抗。即可根据所需获得的菌群的特性取其所抗。即可根据所需获得的菌群的特性而制成相应加富型选择培养基而制成相应加富型选择培养基或抑制性选择培养基。或抑制性选择培养基。2 2、鉴别培养基（、鉴别培养基（different medium)different medium)定义定义：指在设计培养基时在其中加入能与目：指在设计培养基时在其中加入能与目的菌长生的无色代谢物发生显色反应的指示的菌长生的无色代谢物发生显色反应的指示剂，从而达到只需通过肉眼辨别颜色就能从剂，从而达到只需通过肉眼辨别颜色就能从混合菌落中找出目的菌落的培养基。混合菌落中找出目的菌落的培养基。最常使用的鉴别培养基：最常使用的鉴别培养基：伊红美蓝培养基伊红美蓝培养基（Eosin Methylene BlueEosin Methylene Blue EMB)EMB)EMBEMB培养基培养基：具有伊红和美蓝的两种可抑制：具有伊红和美蓝的两种可抑制G G+细细菌和一些难养的菌和一些难养的G G-细菌的苯胺染料的培养基。在细菌的苯胺染料的培养基。在低酸度条件下，伊红和美蓝会结合生成沉淀，起低酸度条件下，伊红和美蓝会结合生成沉淀，起着产酸指示剂的作用。例如：着产酸指示剂的作用。例如：大肠杆菌大肠杆菌 呈呈深紫色深紫色。EMBEMB培养基培养基EMBEMB培养基的成份培养基的成份：蛋白胨（：蛋白胨（10g）、乳糖）、乳糖（5g）、蔗糖（）、蔗糖（5g）、）、K2HPO4（2g）、伊红）、伊红Y（0.4）、美兰（）、美兰（0.065g）、蒸馏水（）、蒸馏水（1000g）、）、最终最终PH（7.2）鉴别原理鉴别原理：G G菌落能分解乳酸而长生大量的混菌落能分解乳酸而长生大量的混合酸，菌体表面带上合酸，菌体表面带上H H+，可与伊红侵染，伊红，可与伊红侵染，伊红又可与美蓝结合，使菌落染上深紫色，而且从又可与美蓝结合，使菌落染上深紫色，而且从反射光中可以看到绿色金属闪光。相对产酸力反射光中可以看到绿色金属闪光。相对产酸力弱的菌落可呈棕色。弱的菌落可呈棕色。试试样样G G+细菌：受抑制细菌：受抑制G G菌落菌落能发酵乳酸，能发酵乳酸，产酸产酸不发酵乳酸，不发酵乳酸，不产酸，菌落不产酸，菌落无色透明无色透明产酸力强，菌落在透产酸力强，菌落在透射光下呈紫色，反射射光下呈紫色，反射光下呈绿色金属闪光光下呈绿色金属闪光产酸力弱，菌落棕色产酸力弱，菌落棕色意义意义：（：（1 1）可以鉴别不同的菌落；）可以鉴别不同的菌落；（2 2）抑制抑制）抑制抑制G+G+细菌和促进细菌和促进G-G-肠道菌肠道菌生长；生长；（3 3）检测饮用水是否被污染、）检测饮用水是否被污染、牛奶等饮料是否已变质。牛奶等饮料是否已变质。