生物微生物的营养和培养基培养基

1、第四节第四节 培养基培养基 培养基培养基（medium，复数复数media；或或culture medium） 是指由人工配制的、适合微生物生长繁殖或产生代是指由人工配制的、适合微生物生长繁殖或产生代 谢产物用的混合营养料。（参见谢产物用的混合营养料。（参见P91P91） 任何培养基都应具备微生物所需要的六大营养要素，任何培养基都应具备微生物所需要的六大营养要素， 其间的比例是合适的其间的比例是合适的？ 碳源、氮源、无机盐、能源、生长因子、水碳源、氮源、无机盐、能源、生长因子、水 link1 绝大多数微生物都可在人工培养基上生长，只有绝大多数微生物都可在人工培养基上生长，只有 少数少数难养菌难

2、养菌（fastidious microorganisms）至今无法至今无法 在人工培养基上生长。在人工培养基上生长。 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）配制培养基的（一）配制培养基的4 4个原则个原则 1.1.目的明确目的明确 培养不同的微生物必须采用不同的培养条件；培养不同的微生物必须采用不同的培养条件； 培养目的不同，原料的选择和配比不同；培养目的不同，原料的选择和配比不同； 例如枯草芽孢杆菌：例如枯草芽孢杆菌： 一般培养：肉汤培养基或一般培养：肉汤培养基或LB培养基；培养基； 自然转化：基础培养基；自然转化：基础培养基； 观察芽孢：生孢子培养基；观察

3、芽孢：生孢子培养基； 产蛋白酶：以玉米粉、黄豆饼粉为主的产酶培养基；产蛋白酶：以玉米粉、黄豆饼粉为主的产酶培养基； 根据不同的工作目的，微生物不同的营养需根据不同的工作目的，微生物不同的营养需 要，运用自己丰富的生物化学和微生物学知识来要，运用自己丰富的生物化学和微生物学知识来 配制最佳的培养基。配制最佳的培养基。 微生物细胞组成元素的调查或分析，是设计微生物细胞组成元素的调查或分析，是设计 培养基时的重要参考依据。培养基时的重要参考依据。 2.2.营养协调营养协调 微生物细胞内各种成分间有一较稳定的比例。微生物细胞内各种成分间有一较稳定的比例。 在大多数化能异养菌的培养基中，各营养要素间在大

4、多数化能异养菌的培养基中，各营养要素间 在量上的比例大体符合以下十倍序列的递减规律：在量上的比例大体符合以下十倍序列的递减规律： 要素：要素： 含量：含量： H H2O ( (1010-1) ) C C源源+ +能源能源 ( (1010-2) ) N N源源 ( (1010-3 ) ) K K、MgMg ( (1010-5 ) ) P P、S S ( (1010-4 ) ) 生长因子生长因子 ( (1010-6 ) ) 实验室的常用培养基：实验室的常用培养基： 细菌：细菌： 牛肉膏蛋白胨培养基（或简称普通肉汤培养基）；牛肉膏蛋白胨培养基（或简称普通肉汤培养基）； 放线菌：高氏放线菌：高氏1号合

5、成培养基培养；号合成培养基培养； 酵母菌：麦芽汁培养基；酵母菌：麦芽汁培养基； 霉菌：霉菌： 查氏合成培养基；查氏合成培养基； 实验室一般培养：普通常用培养基；实验室一般培养：普通常用培养基； 遗传研究：成分清楚的合成培养基；遗传研究：成分清楚的合成培养基； 生理、代谢研究：选用相应的培养基配方；生理、代谢研究：选用相应的培养基配方； （1 1）选择适宜的营养物质选择适宜的营养物质 营养物质的浓度适宜；营养物质的浓度适宜； 营养物质之间的配比适宜；营养物质之间的配比适宜； 高浓度糖类物质、无机盐、重金属离子等不仅高浓度糖类物质、无机盐、重金属离子等不仅 不能维持和促进微生物的生长，反而起到抑制

6、或杀不能维持和促进微生物的生长，反而起到抑制或杀 菌作用。菌作用。 （2 2）营养物质浓度及配比合适营养物质浓度及配比合适 培养基中各营养物质之间的浓度配比也直接影响微培养基中各营养物质之间的浓度配比也直接影响微 生物的生长繁殖和（或）代谢产物的形成和积累，其中生物的生长繁殖和（或）代谢产物的形成和积累，其中 碳氮比（碳氮比（C CN N）的影响较大。的影响较大。link2 发酵生产谷氨酸时：发酵生产谷氨酸时： 碳氮比为碳氮比为4/1时，菌体大量繁殖，谷氨酸积累少；时，菌体大量繁殖，谷氨酸积累少； 碳氮比为碳氮比为3/1时，菌体繁殖受到抑制，谷氨酸产量则大量增加。时，菌体繁殖受到抑制，谷氨酸产

7、量则大量增加。 真菌真菌需需C CN N比比较较高高的培养基；的培养基；（素食）（素食） 细菌细菌（动物病原菌动物病原菌）需需C CN N比比较较低低的培养基；的培养基；（荤食）（荤食） NH3 CO(NHCO(NH2) )2 2 NH NH4NO3 (NH (NH4) )2 2CO3 (NH (NH4) )2 2SO4 含氮量含氮量（8282） （4646） （3535） （29.229.2） （2121） 在同样重量时，在以上各氮源中含氮量以氨为最高，在同样重量时，在以上各氮源中含氮量以氨为最高， 尿素次之，硝酸铵和碳酸铵更次之，而硫酸铵则最低。尿素次之，硝酸铵和碳酸铵更次之，而硫酸铵则最

8、低。 3.3.理化适宜理化适宜 指培养基的指培养基的pH值、渗透压、水活度和氧化还原值、渗透压、水活度和氧化还原 电势等物理化学条件较为适宜。电势等物理化学条件较为适宜。 pHpH 渗透压和水活度渗透压和水活度 氧化还原电位氧化还原电位 （1 1） pHpH 各大类微生物都有其生长适宜的各大类微生物都有其生长适宜的pH范围，范围，培养培养 基的基的pH必须控制在一定的范围内必须控制在一定的范围内，以满足不同，以满足不同 类型微生物的生长繁殖或产生代谢产物。类型微生物的生长繁殖或产生代谢产物。 细菌：细菌： pH 7.08.0 放线菌：放线菌：pH 7.58.5 酵母菌：酵母菌： pH 3.86

9、.0 霉菌：霉菌：pH 4.05.8 藻类：藻类： pH 6.07.0 原生动物：原生动物： pH 6.08.0 嗜极菌（嗜极菌（extremophilesextremophiles） 初始初始pHpH 通常培养条件：通常培养条件： 在微生物的生长、代谢过程中会产生引起培养基在微生物的生长、代谢过程中会产生引起培养基 pHpH改变的代谢产物，为了维持培养基改变的代谢产物，为了维持培养基pHpH的相对恒定，的相对恒定， 通常要进行通常要进行pHpH的调节。的调节。 pHpH的内源调节的内源调节 pHpH的外源调节的外源调节 pHpH 的的 调调 节节 （2 2）渗透压和水活度渗透压和水活度 它表

10、示两种浓度不同的溶液间被一个半透性薄膜隔它表示两种浓度不同的溶液间被一个半透性薄膜隔 开时，稀溶液中的水分子会因开时，稀溶液中的水分子会因水势水势（water potentiality） 的推动而透过隔膜流向浓溶液，直到浓溶液产生的机械的推动而透过隔膜流向浓溶液，直到浓溶液产生的机械 压力足以使两边水分子的进出达到平衡为止，这时由浓压力足以使两边水分子的进出达到平衡为止，这时由浓 溶液中的溶质所产生的机械压力，即为它的溶液中的溶质所产生的机械压力，即为它的渗透压值渗透压值。 渗透压渗透压（osmotic pressure）是某水溶液中一个可用是某水溶液中一个可用 压力来量度的一个物化指标。压力

11、来量度的一个物化指标。 与微生物细胞渗透压相等的与微生物细胞渗透压相等的等渗溶液等渗溶液最适宜微生物最适宜微生物 的生长；的生长； 高渗溶液高渗溶液会使细胞发生质壁分离；会使细胞发生质壁分离； 低渗溶液低渗溶液则会使细胞吸水膨胀，形成很高的膨压，则会使细胞吸水膨胀，形成很高的膨压， 这对细胞壁脆弱或丧失的各种缺壁细胞，例如原生质这对细胞壁脆弱或丧失的各种缺壁细胞，例如原生质 体、球状体或支原体来说，则是致命的。体、球状体或支原体来说，则是致命的。 是一个比渗透压更有生理意义的一个物化指标是一个比渗透压更有生理意义的一个物化指标。 它表示在天然或人为环境中，微生物可实际利用的自它表示在天然或人为

12、环境中，微生物可实际利用的自 由水或游离水的含量。由水或游离水的含量。 水活度的定量涵义水活度的定量涵义 水活度水活度即即a aw w（wateractivity） （3 3）氧化还原电势（氧化还原电势（redox potential） 又称又称氧化还原电位氧化还原电位，是度量某氧化还原系统中还原是度量某氧化还原系统中还原 剂释放电子或氧化剂接受电子趋势的一种指标。剂释放电子或氧化剂接受电子趋势的一种指标。 一般以一般以Eh表示，它是指以氢电极为标准时某氧化还原表示，它是指以氢电极为标准时某氧化还原 系统的电极电位值，系统的电极电位值，单位是单位是V（伏）伏）或或mV（毫伏）毫伏）。 不同类型

13、微生物生长对氧化还原电位的要求不同不同类型微生物生长对氧化还原电位的要求不同 好氧性微生物：好氧性微生物：+0.1+0.1伏以上时可正常生长，伏以上时可正常生长， 以以+0.3+0.3+0.4+0.4伏为宜；伏为宜； 厌氧性微生物：低于厌氧性微生物：低于+0.1+0.1伏条件下生长；伏条件下生长； 兼性厌氧微生物：兼性厌氧微生物：+0.1+0.1伏以上时进行好氧呼吸，伏以上时进行好氧呼吸， +0.1 +0.1伏以下时进行发酵。伏以下时进行发酵。 氧化还原电位与氧分压和氧化还原电位与氧分压和pH有关有关, 也受某些微生物代谢产物的影响也受某些微生物代谢产物的影响 增加通气量增加通气量( (如振荡

14、培养、搅拌如振荡培养、搅拌) )提高培养基的氧分压，提高培养基的氧分压， 或加入氧化剂，从而或加入氧化剂，从而增加增加Eh值；值； 在培养基中加入巯基乙醇、抗坏血酸（在培养基中加入巯基乙醇、抗坏血酸（VcVc，0.1%0.1%）、）、硫硫 化氢化氢(0.025%)(0.025%)、半胱氨酸（、半胱氨酸（0.05%0.05%）、谷胱甘肽、铁屑、）、谷胱甘肽、铁屑、 二硫苏糖醇、庖肉（瘦牛肉粒）等还原性物质可二硫苏糖醇、庖肉（瘦牛肉粒）等还原性物质可降低降低Eh 值。值。 测定氧化还原电势除用测定氧化还原电势除用电位计电位计外，还可在培养基外，还可在培养基 中加入化学指示剂中加入化学指示剂刃天青刃

15、天青（resazurin）进行间接测定。进行间接测定。 在在无氧条件无氧条件下呈无色（下呈无色（Eh-40 -40 mV）；）； 在在有氧条件有氧条件下，其颜色与溶液的下，其颜色与溶液的pH相关；相关； （中性（中性紫色；碱性紫色；碱性蓝色；酸性蓝色；酸性红色）红色） 在在微量氧微量氧时，它呈粉红色。时，它呈粉红色。 刃刃 天天 青青 4.4.经济节约经济节约 配制培养基时应尽量利用廉价且易于获得的原料作为培养基成份配制培养基时应尽量利用廉价且易于获得的原料作为培养基成份, , 特别是在发酵工业中特别是在发酵工业中, ,以降低生产成本。以降低生产成本。 （1 1）以粗代精）以粗代精 对微生物来

16、说，各种粗原料营养更加完全，效果对微生物来说，各种粗原料营养更加完全，效果 更好。而且在经济上也节约。大量的农副产品或制品，更好。而且在经济上也节约。大量的农副产品或制品， 如麸皮、米糠、玉米浆、酵母浸膏、酒糟、豆饼、花如麸皮、米糠、玉米浆、酵母浸膏、酒糟、豆饼、花 生饼、蛋白胨等都是常用的发酵工业原料生饼、蛋白胨等都是常用的发酵工业原料 以野生植物原料代替栽培植物原料，如木薯、以野生植物原料代替栽培植物原料，如木薯、 橡子、薯芋等都是富含淀粉质的野生植物，可以部橡子、薯芋等都是富含淀粉质的野生植物，可以部 分取代粮食用于工业发酵的碳源。分取代粮食用于工业发酵的碳源。 （2 2）以）以“野野”

17、代代“家家” （3 3）以废代好）以废代好 以工农业生产中易污染环境的废弃物作为培养微生物的以工农业生产中易污染环境的废弃物作为培养微生物的 原料。原料。 例如，糖蜜例如，糖蜜( (制糖工业中含有蔗糖的废液制糖工业中含有蔗糖的废液) )、 乳清乳清( (乳制品工业中含有乳糖的废液乳制品工业中含有乳糖的废液) )、 豆制品工业废液、豆制品工业废液、 黑废液黑废液( (造纸工业中含有戊糖和己糖的亚硫酸纸浆造纸工业中含有戊糖和己糖的亚硫酸纸浆) )等。等。 工业上的甲烷发酵主要利用废水、废渣作原料工业上的甲烷发酵主要利用废水、废渣作原料, ,在我国农在我国农 村，已推广利用粪便及禾草为原料发酵生产甲

18、烷作为燃料。村，已推广利用粪便及禾草为原料发酵生产甲烷作为燃料。 （4 4）以简代繁）以简代繁 某制药厂改进链霉素发酵液中的原有配方，设法某制药厂改进链霉素发酵液中的原有配方，设法 减去减去30-50%30-50%的黄豆饼粉、的黄豆饼粉、25%25%的葡萄糖和的葡萄糖和20%20%硫酸铵，硫酸铵， 结果反而提高了产量。结果反而提高了产量。 （5 5）以氮代朊）以氮代朊 以大气氮、铵盐、硝酸盐或尿素等一类非蛋白质或以大气氮、铵盐、硝酸盐或尿素等一类非蛋白质或 非氨基酸廉价原料用作发酵培养基的原料，让微生物转非氨基酸廉价原料用作发酵培养基的原料，让微生物转 化成菌体蛋白质或含氮的发酵产物供人们利用

19、。化成菌体蛋白质或含氮的发酵产物供人们利用。 （6 6）以纤代糖）以纤代糖 开发利用纤维素这种世界上含量最丰富的可再生资开发利用纤维素这种世界上含量最丰富的可再生资 源。将大量的纤维素农副产品转变为优质饲料、工业发源。将大量的纤维素农副产品转变为优质饲料、工业发 酵原料、燃料及人类的食品及饮料。酵原料、燃料及人类的食品及饮料。 （7 7）以烃代粮）以烃代粮 以石油或天然气副产品代替糖质原料来培养微生物。以石油或天然气副产品代替糖质原料来培养微生物。 生产石油蛋白；生产石油蛋白； 将石油产品转化成一些产值更高的高级醇、脂肪酸、将石油产品转化成一些产值更高的高级醇、脂肪酸、 环烷酸等化工产品和若干

20、合成物；环烷酸等化工产品和若干合成物； 对石油产品的品质进行改良，如脱硫、脱蜡等。对石油产品的品质进行改良，如脱硫、脱蜡等。 （8 8）以）以“土土”代代“洋洋” 以国产原料代替进口原料，尽量减少工业成本。国以国产原料代替进口原料，尽量减少工业成本。国 内青霉素发酵工业的迅速发展，依赖于找到了富有中国内青霉素发酵工业的迅速发展，依赖于找到了富有中国 特色的培养基配方，即用廉价的棉子饼（或花生饼）和特色的培养基配方，即用廉价的棉子饼（或花生饼）和 白玉米粉代替玉米浆和乳糖。白玉米粉代替玉米浆和乳糖。 （二）（二）4 4种方法种方法 1.1.生态模拟生态模拟 直接取用这类天然基质（经过灭菌）或模拟

21、这类直接取用这类天然基质（经过灭菌）或模拟这类 自然条件，就可获得一个自然条件，就可获得一个“初级的初级的”天然培养基来培天然培养基来培 养相应的微生物。养相应的微生物。 例如，用肉汤、鱼汁来培养细菌；例如，用肉汤、鱼汁来培养细菌； 用果汁来培养酵母菌；用果汁来培养酵母菌； 用润湿的麸皮、米糠培养霉菌；用润湿的麸皮、米糠培养霉菌； 用米饭或面包来培养根霉；用米饭或面包来培养根霉； 用肥土来培养放线菌；用肥土来培养放线菌； 用玉米芯来培养脉孢菌（用玉米芯来培养脉孢菌（Neurosporaspp.）等。等。 2.2.参阅文献参阅文献 （1 1）直接经验）直接经验 （2 2）查阅、分析和利用一切文献

22、资料上的对自己）查阅、分析和利用一切文献资料上的对自己 直接或间接有关的信息直接或间接有关的信息 中国期刊网（全文数据库）中国期刊网（全文数据库） 万方数据资源系统万方数据资源系统 维普数据库维普数据库 生物引擎生物引擎 http:/www.bio- 生物通生物通 http:/ 生物桥生物桥 http:/www.bio- http:/http:/ http:/http:/ http:/http:/ http:/ 3.3.精心设计精心设计 设计、试验新配方设计、试验新配方 各项因素的比较或反复试验各项因素的比较或反复试验 优选法或优选法或 正交试验设计法正交试验设计法 工作量很大工作量很大 4.

23、4.试验比较试验比较 试验的规模一般都遵循试验的规模一般都遵循 由定性到定量、由定性到定量、 由小而大地由小而大地 逐步扩大的原则。逐步扩大的原则。 生态模拟生态模拟 参阅文献参阅文献 精心设计精心设计 试验比较试验比较 设设 计计 一一 种种 优优 化化 的的 培培 养养 基基 例如，先在培养皿例如，先在培养皿琼脂平板琼脂平板上测试某微生物的营养要求上测试某微生物的营养要求， 然后作然后作摇瓶培养摇瓶培养（shake culture）试验，试验， 再进行再进行台式发酵罐台式发酵罐培养试验，培养试验， 最后才扩大到最后才扩大到试验型发酵罐试验型发酵罐和和生产型发酵罐生产型发酵罐的规模。的规模。

24、 二、培养基的种类二、培养基的种类 培养基培养基微生物的菜谱微生物的菜谱 名目繁多、种类各异名目繁多、种类各异 （一）按对培养基成分的了解作分类（一）按对培养基成分的了解作分类 天然培养基天然培养基 组合培养基组合培养基 半组合培养基半组合培养基 （二）按培养基外观的物理状态作分类（二）按培养基外观的物理状态作分类 液体培养基液体培养基 固体培养基固体培养基 半固体培养基半固体培养基 脱水培养基脱水培养基 （三）按培养基对微生物的功能作分类（三）按培养基对微生物的功能作分类 选择性培养基选择性培养基 鉴别性培养基鉴别性培养基 基础培养基基础培养基 加富培养基加富培养基 增殖培养基增殖培养基 （

25、四）发酵工厂的培养基（四）发酵工厂的培养基 1. 1. 种子培养基种子培养基 为了在较短时间内获得数量较多的强壮而整齐的为了在较短时间内获得数量较多的强壮而整齐的 种子细胞，需要使用种子培养基。种子细胞，需要使用种子培养基。 种子培养基营养丰富、氮源充足，由于用量不多，种子培养基营养丰富、氮源充足，由于用量不多， 原料可使用较为精制的。原料可使用较为精制的。 2. 2. 发酵培养基发酵培养基 发酵培养基适用于合成发酵产物的培养基，发酵培养基适用于合成发酵产物的培养基， 如果产物分子中以如果产物分子中以碳元素碳元素为主，发酵培养基中碳源为主，发酵培养基中碳源 含量就需高些，例如谷氨酸产物；含量就

26、需高些，例如谷氨酸产物； 如果产物分子中如果产物分子中氮元素氮元素较多，氮源也要相应增加。较多，氮源也要相应增加。 发酵培养基用量很大，每天都需几十吨，因发酵培养基用量很大，每天都需几十吨，因 此要尽量选用成本较低的原料，选原料时还要考此要尽量选用成本较低的原料，选原料时还要考 虑它对产品提取、工艺条件的影响。虑它对产品提取、工艺条件的影响。 3. 3. 保种培养基保种培养基 保种培养基一般营养不需很丰富。保种培养基一般营养不需很丰富。 三、培养基的配制三、培养基的配制 配料配料 溶解溶解 调调pHpH 过滤过滤 分装分装 灭菌灭菌 包扎包扎 摆斜面摆斜面 贮存贮存 本章小结本章小结 1. 1

27、. 营养是一切生命活动所需物质之源营养是一切生命活动所需物质之源 水水 碳源碳源 氮源氮源 微生物微生物6 6大类营养要素大类营养要素 碳源、氮源、无机盐、能源、生长因子、水碳源、氮源、无机盐、能源、生长因子、水 自养微生物，能源是日光能或还原态无机物；自养微生物，能源是日光能或还原态无机物； 异养微生物，能源就是碳源。异养微生物，能源就是碳源。 2. 2. 微生物的营养类型微生物的营养类型 按微生物所需碳源和能源的性质分为四大类：按微生物所需碳源和能源的性质分为四大类： 化能异养微生物（最多）化能异养微生物（最多） 化能自养微生物化能自养微生物 光能异养微生物光能异养微生物 光能自养微生物光

28、能自养微生物 3. 3. 微生物的营养的方式微生物的营养的方式 有细胞构造的微生物营养方式都是渗透营养型。有细胞构造的微生物营养方式都是渗透营养型。 单纯扩散、促进扩散、主动运输和基团移位单纯扩散、促进扩散、主动运输和基团移位 4. 4. 设计和配置培养基的原则和方法设计和配置培养基的原则和方法 4 4个原则：个原则： 目的明确、营养协调、理化适宜和经济节约目的明确、营养协调、理化适宜和经济节约 4 4个方法：个方法： 生态模拟、查阅文献、精心设计和试验比较生态模拟、查阅文献、精心设计和试验比较 4. 4. 培养基的种类培养基的种类 天然培养基、组合培养基和半组合培养基；天然培养基、组合培养基

29、和半组合培养基； 液体培养基、半固体培养基和固体培养基；液体培养基、半固体培养基和固体培养基； 基础培养基、加富培养基、增殖培养基、基础培养基、加富培养基、增殖培养基、 选择性培养基和鉴别培养基；选择性培养基和鉴别培养基； 种子培养基、发酵培养基和保种培养基。种子培养基、发酵培养基和保种培养基。 复习思考题复习思考题 1.1. 设计一张表格，比较一下微生物设计一张表格，比较一下微生物6 6类营养要素。类营养要素。 2. 2. 设计表格，比较微生物的设计表格，比较微生物的4 4大营养类型。大营养类型。 3. 3. 设计表格，比较四种营养物质进入细胞的方式。设计表格，比较四种营养物质进入细胞的方式

30、。 4. 4. 对培养基的种类列表表示。对培养基的种类列表表示。 下节课再见了下节课再见了 是指寄生或共生的微生物，是指寄生或共生的微生物， Eg.Eg.类支原体（类支原体（MLOMLO）、）、类立克次氏体（类立克次氏体（RLORLO） 和少数寄生真菌等。和少数寄生真菌等。 难养菌难养菌（fastidious microorganisms） 碳氮比（碳氮比（C CN N）比：比： 碳源含量碳源含量 氮源含量氮源含量 碳氮比（碳氮比（C CN N比）比） 碳源中碳原子的摩尔数碳源中碳原子的摩尔数 氮源中氮原子的摩尔数氮源中氮原子的摩尔数 内源调节主要有以下两种方法：内源调节主要有以下两种方法：

31、第一种第一种是采用是采用磷酸缓冲液磷酸缓冲液进行调节。进行调节。 pHpH的内源调节的内源调节 通过培养基内在成分所起的调节作用，就是通过培养基内在成分所起的调节作用，就是pHpH的内源调节。的内源调节。 调节调节K K2 2HPOHPO4 4和和KHKH2 2POPO4 4两者浓度比可获得两者浓度比可获得pH 6.0pH 6.07.67.6 间的一系列稳定的间的一系列稳定的pHpH。 K K2 2HPOHPO4 4 KHKH2 2POPO4 4 1 1时，溶液的时，溶液的pHpH稳定在稳定在6.86.8。 反应原理：反应原理： K K2 2HPOHPO4 4HClHClKHKH2 2POPO

32、4 4KClKCl KHKH2 2POPO4 4KOHKOHK K2 2HPOHPO4 4H H2 2O O 第二种第二种以以CaCO3CaCO3作作“备用碱备用碱”进行调节。进行调节。 CaCO CaCO3 3（不溶于水又是沉淀性的，在培养基中不溶于水又是沉淀性的，在培养基中 分布不均匀）、分布不均匀）、NaHCONaHCO3 3均可用来调节培养基的均可用来调节培养基的pHpH。 反应是：反应是： pHpH的外源调节的外源调节 这是一类按实际需要不断从外界流加酸或碱液，这是一类按实际需要不断从外界流加酸或碱液， 以调整培养液的方法。以调整培养液的方法。 水活度定量涵义为：在同温同压下，水活度

33、定量涵义为：在同温同压下， 某溶液的蒸汽压某溶液的蒸汽压 纯水蒸汽压纯水蒸汽压 a aw w该溶液的该溶液的百分相对湿度值百分相对湿度值 （ERHERH，equilibrium relative humidity） a aw w 各种微生物生长繁殖范围的各种微生物生长繁殖范围的a aw w值在值在0.9980.9980.60.6之间。之间。 back1 1. 1.天然培养基天然培养基 （complex media，undefined media） 这是指一些利用动、植物或微生物体或其提取这是指一些利用动、植物或微生物体或其提取 物制成的培养基，这是一类营养成分既复杂又丰富、物制成的培养基，这是

34、一类营养成分既复杂又丰富、 难以说出其确切化学组成的培养基。难以说出其确切化学组成的培养基。 例如，培养多种细菌的例如，培养多种细菌的牛肉膏蛋白胨牛肉膏蛋白胨培养基，培养基， 培养酵母菌的培养酵母菌的麦芽汁培养基麦芽汁培养基等。等。 天然培养基的优点：天然培养基的优点： 营养丰富、种类多样、配制方便、价格低廉营养丰富、种类多样、配制方便、价格低廉 。 缺点：缺点： 是成分不清楚、不稳定，不适宜做精细的科学实验。是成分不清楚、不稳定，不适宜做精细的科学实验。 天然培养基只适合于一般实验室中的菌种培养、天然培养基只适合于一般实验室中的菌种培养、 发酵工业中生产菌种的培养和某些发酵产物的生产等。发酵

35、工业中生产菌种的培养和某些发酵产物的生产等。 2. 2.组合培养基组合培养基 （chemical chemical defined media） 又称又称合成培养基合成培养基或或综合培养基综合培养基（synthetic media），是一类按微生物的营养要求精确设计后用多是一类按微生物的营养要求精确设计后用多 种高纯化学试剂配制成的培养基。种高纯化学试剂配制成的培养基。 例如，培养细菌的例如，培养细菌的葡萄糖铵盐培养基葡萄糖铵盐培养基， 培养放线菌的培养放线菌的淀粉硝酸盐培养基淀粉硝酸盐培养基（即（即高氏一号培养基高氏一号培养基），）， 培养真菌的培养真菌的蔗糖硝酸盐培养基蔗糖硝酸盐培养基（即

36、（即察氏培养基察氏培养基）等。）等。 组合培养基的优点：组合培养基的优点： 成分精确、重演性高。成分精确、重演性高。 缺点：缺点： 价格较贵、配制较烦，且微生物生长比较一般。价格较贵、配制较烦，且微生物生长比较一般。 组合培养基仅适用于营养、代谢、生理、生化、组合培养基仅适用于营养、代谢、生理、生化、 遗传、育种、菌种鉴定或生物测定等遗传、育种、菌种鉴定或生物测定等 对定量要求较高的研究工作中。对定量要求较高的研究工作中。 3.3.半组合培养基半组合培养基（semi-defined media） 又称又称半合成培养基半合成培养基（semi-synthetic media）， 指一类主要以化学试

37、剂配制，同时还加有某种或某些天指一类主要以化学试剂配制，同时还加有某种或某些天 然成分的培养基。然成分的培养基。 例如，培养真菌的例如，培养真菌的马铃薯蔗糖培养基马铃薯蔗糖培养基 等。等。 严格地讲，凡含有未经特殊处理的琼脂的任何严格地讲，凡含有未经特殊处理的琼脂的任何 组合培养基，因其中含有一些未知的天然成分，故组合培养基，因其中含有一些未知的天然成分，故 实质上都只能看作是一种半组合培养基。实质上都只能看作是一种半组合培养基。 1.1.液体培养基液体培养基（liquid media） 一类呈液体状态的培养基，在实验室和生产实践一类呈液体状态的培养基，在实验室和生产实践 中用途广泛，尤其适用

38、于大规模的培养微生物。中用途广泛，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（solid media） 广义：广义：一类外观呈固体状态的培养基。一类外观呈固体状态的培养基。 狭义：狭义：在液体培养基中加入凝固剂，使之成为在液体培养基中加入凝固剂，使之成为 固体的培养基。固体的培养基。 固体培养基为微生物生长提供一个营养表面，固体培养基为微生物生长提供一个营养表面， 微生物在这表面上可以形成单个菌落。微生物在这表面上可以形成单个菌落。 （1 1）固化培养基固化培养基（solidified medium） （2 2）非可逆性固化培养基非可逆性固化培养基 （3 3）天然固态培养基天

39、然固态培养基 （4 4）滤膜滤膜（membrane filter） 根据固体的性质又可把它分为根据固体的性质又可把它分为4 4种类型：种类型： 固体培养基在科学研究和生产实践上具有广阔的用途，固体培养基在科学研究和生产实践上具有广阔的用途， 例如，可用于菌种的分离、鉴定，例如，可用于菌种的分离、鉴定， 菌落计数，检验杂菌，菌落计数，检验杂菌， 选种、育种，菌种保藏，选种、育种，菌种保藏， 抗生素等生物活性物质的生物测定，抗生素等生物活性物质的生物测定， 获取大量真菌孢子，获取大量真菌孢子， 以及用于微生物固体培养和大规模生产等。以及用于微生物固体培养和大规模生产等。 3.3.半固体培养基半固体

40、培养基（semi-solid media） 例如，例如，“稀琼脂稀琼脂”（sloppy agar），它在小型容它在小型容 器倒置时不会流出，但在剧烈震荡后则呈破散状器倒置时不会流出，但在剧烈震荡后则呈破散状 态。态。 指在液体培养基中加入少量的指在液体培养基中加入少量的凝固剂凝固剂而配而配 制成的半固体状态培养基，制成的半固体状态培养基， 一般可在液体培养基中加入一般可在液体培养基中加入0.50.5左右的琼脂制成。左右的琼脂制成。 半固体培养基可放入试管中形成半固体培养基可放入试管中形成“直立柱直立柱”，这在微，这在微 生物学实验中有许多独特的用途，生物学实验中有许多独特的用途， 例如，细菌的

41、动力观察（在半固体直立柱中央进行细例如，细菌的动力观察（在半固体直立柱中央进行细 菌的穿刺接种，观察细菌的运动能力），菌的穿刺接种，观察细菌的运动能力）， 微生物趋化性的研究，微生物趋化性的研究， 厌氧菌的培养、分离和计数，厌氧菌的培养、分离和计数， 细菌和酵母菌的菌种保藏，细菌和酵母菌的菌种保藏， 以及噬菌体效价测定（双层平板法）等。以及噬菌体效价测定（双层平板法）等。 4.4.脱水培养基脱水培养基（dehydrated culture media） 又称又称脱水商品培养基脱水商品培养基（dehydrated commercial media） 或或预制干燥培养基预制干燥培养基（pre-fa

42、bricated dried culture media）, , 指含有除水以外的一切成分的商品培养基，使用时只要加入指含有除水以外的一切成分的商品培养基，使用时只要加入 适量水分并加以灭菌即可，是一类既有成分精确又有使用方适量水分并加以灭菌即可，是一类既有成分精确又有使用方 便等优点的便等优点的现代化培养基现代化培养基。 （1 1）固化培养基（）固化培养基（solidified medium） 例如，加有例如，加有1 12 2琼脂（琼脂（agar）或或5 51212明胶（明胶（gelatin） 的液体培养基，可制成遇热可融化、冷却后则呈凝固态的液体培养基，可制成遇热可融化、冷却后则呈凝固态

43、的用途最广的固化培养基。的用途最广的固化培养基。 常称常称“固体培养基固体培养基”，由液体培养基中加入适量，由液体培养基中加入适量 的的凝固剂凝固剂（gelling agent）而成。而成。 凝固剂必须具有的特点：凝固剂必须具有的特点： a. a. 不被微生物液化、分解和利用不被微生物液化、分解和利用 b. b. 在微生物生长的范围内保持固体状态在微生物生长的范围内保持固体状态 c. c. 凝固点的温度对微生物无害凝固点的温度对微生物无害 d. d. 不因消毒灭菌的高温处理而破坏不因消毒灭菌的高温处理而破坏 e. e. 配制方便、价格低廉配制方便、价格低廉 f. f. 透明度好、粘着力强透明度

44、好、粘着力强 常用的凝固剂：常用的凝固剂： 琼脂（琼脂（agar）、 明胶（明胶（gelatin）、 海藻酸钠（海藻酸钠（alginate）、）、 脱乙酰吉兰糖胶（脱乙酰吉兰糖胶（Gelrite）、）、 多聚醇多聚醇F127F127（pluronic polyol F127 F127 ）等。等。 琼脂是最优良的凝固剂，自琼脂是最优良的凝固剂，自18801880年代开始用于配制年代开始用于配制 微生物培养基以来，至今经久不衰。微生物培养基以来，至今经久不衰。 除了用凝固剂配制固体培养基外，一些天然的除了用凝固剂配制固体培养基外，一些天然的 固体营养物质也能制成固体培养基。固体营养物质也能制成固体

45、培养基。 例如，马铃薯块、胡萝卜条和米饭等。例如，马铃薯块、胡萝卜条和米饭等。 （2 2）非可逆性固化培养基非可逆性固化培养基 Eg. Eg. 血清培养基或无机硅胶（血清培养基或无机硅胶（silica gel）培养基培养基 等，其中的硅胶平板是专门用于化能自养细菌的等，其中的硅胶平板是专门用于化能自养细菌的 分离、纯化等。分离、纯化等。 指一类一旦凝固后不能在重新融化的固化培养基。指一类一旦凝固后不能在重新融化的固化培养基。 （3 3）天然固态培养基天然固态培养基 例如，培养真菌用的由麸皮、米糠、木屑、纤维、稻例如，培养真菌用的由麸皮、米糠、木屑、纤维、稻 草粉等配制成的培养基；草粉等配制成的

46、培养基； 由马铃薯片、胡萝卜条、大米、麦粒、面包、由马铃薯片、胡萝卜条、大米、麦粒、面包、 动物或植物组织直接制备的培养基。动物或植物组织直接制备的培养基。 由天然固态基质直接配制成的培养基。由天然固态基质直接配制成的培养基。 （4 4）滤膜（）滤膜（membrane filter） 是一种坚韧且带有无数微孔的醋酸纤维薄膜。若把是一种坚韧且带有无数微孔的醋酸纤维薄膜。若把 滤膜制成圆片覆盖在营养琼脂或浸有营养液的纤维素衬滤膜制成圆片覆盖在营养琼脂或浸有营养液的纤维素衬 垫上，就形成了具有固体培养基性质的培养条件。垫上，就形成了具有固体培养基性质的培养条件。 滤膜主要用于对含菌量很少的水中微生物

47、的过滤、滤膜主要用于对含菌量很少的水中微生物的过滤、 浓缩，然后揭下滤膜，把它放在含适当营养液的衬垫上浓缩，然后揭下滤膜，把它放在含适当营养液的衬垫上 进行培养，待长出菌落后，可计算出单位水样中的实际进行培养，待长出菌落后，可计算出单位水样中的实际 含菌量。含菌量。 1.1.基础培养基基础培养基（minimum media） 在一定条件下含有某类微生物生长繁殖所需的在一定条件下含有某类微生物生长繁殖所需的 基本营养物质的培养基，也称为基本营养物质的培养基，也称为基本培养基基本培养基。 2.2.加富培养基加富培养基（enriched media） 在普通培养基（如肉汤蛋白胨培养基）中加入在普通培

48、养基（如肉汤蛋白胨培养基）中加入 某些某些特殊营养物质特殊营养物质制成的一类营养丰富的培养基。制成的一类营养丰富的培养基。 用来培养营养要求比较苛刻的异养型微生物。用来培养营养要求比较苛刻的异养型微生物。 Eg. 培养百日咳博德氏菌（培养百日咳博德氏菌（Bordetella pertussis）需要需要 含有血液的加富培养基。含有血液的加富培养基。 这些特殊营养物质包括这些特殊营养物质包括血液、血清、酵母浸膏、血液、血清、酵母浸膏、 动植物组织液动植物组织液等。等。 根据待分离微生物的特点设计的培养基，用于根据待分离微生物的特点设计的培养基，用于 从环境中富集和分离某种微生物。从环境中富集和分

49、离某种微生物。 （目的微生物在这种培养基中较其他微生物生长速（目的微生物在这种培养基中较其他微生物生长速 度快，并逐渐富集而占优势，从而容易达到分离该度快，并逐渐富集而占优势，从而容易达到分离该 种微生物的目的。）种微生物的目的。） 3.3.增殖培养基增殖培养基（complete media） 在普通培养基中加入一些某种微生物特别喜欢的在普通培养基中加入一些某种微生物特别喜欢的 营养物质，增加这种微生物的繁殖速度，逐渐淘汰其营养物质，增加这种微生物的繁殖速度，逐渐淘汰其 他微生物，这种培养基称为他微生物，这种培养基称为增殖培养基增殖培养基。常用于菌。常用于菌 种筛选。种筛选。 Eg. 要分离出

50、能利用石蜡油进行发酵的酵母菌，只需要分离出能利用石蜡油进行发酵的酵母菌，只需 在配方里使用石蜡油作碳源。在配方里使用石蜡油作碳源。 4.4.选择性培养基选择性培养基（selected media） 一类根据某微生物的特殊营养要求或其对某化学、一类根据某微生物的特殊营养要求或其对某化学、 物理因素的抗性而设计的培养基，具有使混合菌样中的物理因素的抗性而设计的培养基，具有使混合菌样中的 劣势菌变成优势菌的功能，广泛用于菌种筛选等领域。劣势菌变成优势菌的功能，广泛用于菌种筛选等领域。 选择性培养基是选择性培养基是1919世纪荷兰的世纪荷兰的M. W. Beijerinck 和俄国的和俄国的S. N.

51、 Vinogradsky发明的。发明的。 例如，在培养基中加入链霉素、氯霉素可以抑制原核例如，在培养基中加入链霉素、氯霉素可以抑制原核 微生物的生长，这种培养基用于分离真菌。微生物的生长，这种培养基用于分离真菌。 （1 1）利用该分离对象对某种）利用该分离对象对某种营养物营养物有一特殊有一特殊“嗜好嗜好” 的原理，专门在培养基中加入该营养物，把它制成一的原理，专门在培养基中加入该营养物，把它制成一 种种加富性选择培养基加富性选择培养基（enriched selected media）， 采用了这类采用了这类“投其所好投其所好”的策略，就可使原先极少的策略，就可使原先极少 量的筛选对象很快在数量

52、上接近或超过原试样中其他量的筛选对象很快在数量上接近或超过原试样中其他 占优势的微生物，从而达到了占优势的微生物，从而达到了富集或增殖富集或增殖 （enrichment）的目的。的目的。 作为加富的营养物主要是一些特殊的碳源或氮源，作为加富的营养物主要是一些特殊的碳源或氮源， 例如，例如，甘露醇甘露醇可富集自生固氮菌；可富集自生固氮菌； 纤维素纤维素可富集纤维分解菌；可富集纤维分解菌； 石蜡油石蜡油可富集分解石油的微生物；可富集分解石油的微生物； 较浓的糖液较浓的糖液可富集酵母菌。可富集酵母菌。 （2 2）利用该分离对象对某种）利用该分离对象对某种抑菌物质抑菌物质所特有的抗性，所特有的抗性，

53、在筛选培养基中加入这种抑菌物质，经培养后，使原在筛选培养基中加入这种抑菌物质，经培养后，使原 有试样中对此抑制剂表现敏感的优势菌生长大受抑制，有试样中对此抑制剂表现敏感的优势菌生长大受抑制， 原先处于劣势的分离对象大量原先处于劣势的分离对象大量增殖增殖，最终在数量上占，最终在数量上占 优势。通过这种优势。通过这种“取其所抗取其所抗”的办法也可达到富集的办法也可达到富集 培养的目的。这种培养基称为培养的目的。这种培养基称为抑制性选择培养基抑制性选择培养基 （inhibited selected media）。 用作抑制它种微生物的选择性抑菌剂有染料（结用作抑制它种微生物的选择性抑菌剂有染料（结

54、晶紫等）、抗生素、脱氧胆酸钠和叠氮化钠等。晶紫等）、抗生素、脱氧胆酸钠和叠氮化钠等。 用于选择性的其他理化因素还有温度、氧、用于选择性的其他理化因素还有温度、氧、 pHpH和渗透压等。和渗透压等。 在实际应用中，所设计的选择性培养基几乎在实际应用中，所设计的选择性培养基几乎 都同时利用了以上的都同时利用了以上的“投其所好投其所好”和和“取其所取其所 抗抗”两种功能，可充分提高其选择效率。两种功能，可充分提高其选择效率。 5.5.鉴别性培养基鉴别性培养基（differential media） 一类在成分中加有能与目的菌的无色代谢产物发一类在成分中加有能与目的菌的无色代谢产物发 生显色反应的生显

55、色反应的指示剂指示剂，从而达到只需肉眼辨别颜色，从而达到只需肉眼辨别颜色 就能方便的从近似菌落中找出目的菌菌落的培养基。就能方便的从近似菌落中找出目的菌菌落的培养基。 用于鉴别不同类型微生物的培养基用于鉴别不同类型微生物的培养基特定的化学反应，特定的化学反应， 产生明显的特征性变化，产生明显的特征性变化，根据这种特征性变化根据这种特征性变化,可将可将 该种微生物与其他微生物区分开来。该种微生物与其他微生物区分开来。 最常见的鉴别性培养基是最常见的鉴别性培养基是伊红美蓝乳糖培养基伊红美蓝乳糖培养基， 即即EMB（Eosin Methylene Blue）培养基培养基。 它在饮用水、牛奶的大肠菌群

56、（它在饮用水、牛奶的大肠菌群（coliforms）数等细菌数等细菌 学检查和在学检查和在 E. coli 的遗传学研究工作中有着重要的的遗传学研究工作中有着重要的 用途。用途。 EMB培养基中的伊红和美蓝两种苯胺染料可抑制培养基中的伊红和美蓝两种苯胺染料可抑制G+细细 菌菌和一些难培养的和一些难培养的G 细菌 细菌。 在低酸度时，这二种染料结合形成沉淀，起着产酸指示在低酸度时，这二种染料结合形成沉淀，起着产酸指示 剂的作用。剂的作用。 试样中的多种肠道菌会在试样中的多种肠道菌会在EMB培养基上产生易于用肉眼培养基上产生易于用肉眼 识别的多种特征性菌落，因而易于辨。识别的多种特征性菌落，因而易于

57、辨。 例如例如 E. coli 强烈分解乳糖而产生大量的混合酸，强烈分解乳糖而产生大量的混合酸， 菌体呈酸性，菌落被染成深紫色，从菌落表面的反射光菌体呈酸性，菌落被染成深紫色，从菌落表面的反射光 中还可看到绿色金属闪光（似金龟子色）。中还可看到绿色金属闪光（似金龟子色）。 1.1.配料配料 在容器中加入少量水在容器中加入少量水 按照配方正确称取各种药品（依次加入）按照配方正确称取各种药品（依次加入） 自然水自然水 蒸馏水蒸馏水 加足所需水量加足所需水量 2.2.溶解溶解 加热溶解，特别是加有琼脂的培养基，一定要加热溶解，特别是加有琼脂的培养基，一定要 煮沸，琼脂的熔解温度煮沸，琼脂的熔解温度9

58、597 ，且需要边加热边，且需要边加热边 搅拌以防止烧焦。搅拌以防止烧焦。 3.3.调调pHpH 用用1N的盐酸或的的盐酸或的1N NaOH把培养基调节到把培养基调节到 所要求的值。所要求的值。 4.4.过滤过滤 滤纸或棉花进行过滤。滤纸或棉花进行过滤。 5.5.分装分装 一般培养基放在三角瓶或试管中灭菌使用一般培养基放在三角瓶或试管中灭菌使用 若作静置培养，则若作静置培养，则100 ml培养基培养基250 ml的三角瓶，的三角瓶， 最多不能超过最多不能超过150 ml培养基培养基250 ml的三角瓶的三角瓶，否则否则 灭菌时培养基沸腾容易污染棉塞，造成染菌；灭菌时培养基沸腾容易污染棉塞，造成

59、染菌； 若作摇瓶培养，则若作摇瓶培养，则1520 ml培养基培养基250 ml的三角瓶，的三角瓶， 保证通气良好。保证通气良好。 （1）三角瓶）三角瓶 液体培养基一般装液体培养基一般装45 ml，约试管的约试管的14高度；高度； 固体斜面培养基一般装固体斜面培养基一般装34 ml，约试管的约试管的15高度。高度。 （2）试管分装）试管分装 6.6.包扎包扎 分装好后，塞上棉塞，在用牛皮纸将棉塞包裹好，分装好后，塞上棉塞，在用牛皮纸将棉塞包裹好， 防止灭菌时水份进入把棉塞弄湿。防止灭菌时水份进入把棉塞弄湿。 7.7.灭菌灭菌 按配方上要求的温度、压力进行高压蒸汽灭菌。按配方上要求的温度、压力进行高压蒸汽灭菌。 如果灭菌的温度太高，营养成分会被破坏，培养如果灭菌的温度太高，营养成分会被破坏，培养 基中的糖、氨基酸会使培养基的颜色变深。基中的糖、氨基酸会使培养基的颜色变深。 8.8.摆斜面摆斜面 灭菌后需要摆斜面的试管要趁热斜着摆