微生物的营养-工业微生物学-05课件

第五章

微生物的营养本章内容第一节，微生物的化学组成和营养要求第四节，培养基第三节，营养物质进入细胞的方式第二节，微生物的营养类型第一节微生物细胞的化学组成和营养要求一、微生物细胞的化学组成微生物细胞水（70%-90%）干物质有机物无机物（盐）微生物、动物、植物之间存在“营养上的统一性”蛋白质、多糖、脂、核酸、维生素、有机酸等及其降解产物这些化学元素都来自胞外环境。微生物细胞利用这些化学元素物质制造其细胞物质和组分，并进一步将它们组织成为细胞结构。细胞化学元素组成：主要元素：碳、氢、氧、氮、磷、硫、钾、镁、钙、铁；微量元素：锌、锰、钠、氯、钼、硒、钴、铜、钨、镍、硼等。营养：微生物在其生长过程中获取生命活动所需的能量和结构物质的生理过程。营养物质：外界环境可为细胞提供结构组分、能量、代谢调节物质和良好生长环境的化学物质。营养物质是微生物生存的物质基础，而营养是生物维持和延续其生命形式的一种生理过程。概念区分：二、微生物的营养要素及其生理功能碳源，氮源，能源，生长因子，无机盐，水营养要素的功能：1）构成细胞结构组分和代谢产物的原料；2）提供能量；3）调节新陈代谢。微生物的6大营养要素：微生物与动植物营养要素的比较1、水功能：（1）营养物质或代谢废物运输的必备物质；（2）直接作为反应物或产物参与体内多种生化反应；（3）水还是许多有机物中氢和氧的来源，例如烷烃分解过程；（4）许多酶促反应必须在水溶液中才能进行；（5）水分子之间形成的氢键使得水成为一种很好的温度缓冲剂。（6）水是热的良导体，有利于散热，不致于因代谢产热而使细胞局部温度上升；（7）作为活细胞中含量最高的成分，水对于维持细胞自身形状以及生物大分子的天然结构起着重要的作用。水在细胞中有两种存在形式：结合水和游离水。不同生物及不同细胞结构中游离水的含量比较游离水的含量可用水活度aw（Wateractivity）表示。水活度：在相同温度和压力下，体系中溶液的水的蒸汽压与纯水的水蒸汽压之比。微生物能在aw=0.63～0.99的条件下生长。特定微生物对aw的要求是一定的。人体平均60%

海蛰约96%

霉菌孢子约39%几种生物的孢子皮层约70%游离水含量

细菌芽孢微生物核心极低细菌约80%

营养体酵母约75%

霉菌约85%定义：凡是可以作为微生物细胞结构或代谢产物中碳架来源的营养物质功能:构成细胞成分（需要量最大的元素，50%）；形成代谢产物和储藏物；为异养型微生物提供能源。2.碳源（carbonsource）碳源谱：无机碳有机碳C.H.O型C.H.O.N型糖、有机酸、醇、脂类等（葡萄糖、蔗糖、淀粉、糖蜜等）氨基酸、简单蛋白质（氨基酸，明胶等）C.H型烃类（天然气、石油、石蜡油等）C.H.O.N.X型复杂蛋白质、核酸等（牛肉膏、蛋白胨、花生饼粉等）C.O型CO2C.O.X型NaHCO3

CaCO3特点1）根据微生物利用有机碳或无机碳，可将微生物分为：异养微生物：有机碳自养微生物：无机碳2）碳源谱广（微生物>>植物>动物）；3）最适碳源：C.H.O型，糖类（异养微生物）糖>有机酸，醇>脂单糖>双糖>多糖（淀粉>纤维素,木质素,几丁质）己糖>戊糖葡萄糖，果糖>甘露糖，半乳糖4）微生物对碳源利用具有选择性混合存在葡萄糖：首先利用（速效碳源）乳糖：后利用（迟效碳源）5）不同微生物，其碳源谱不同（利用碳源物质的能力有差别）洋葱假单胞菌：90种以上甲烷菌：甲醇和甲烷6）异养微生物：碳源=能源（双功能营养物）选择碳源原则

1）根据微生物的生理机能选择；

2）考虑经济效益，防止降格使用定义：凡是构成微生物细胞物质或代谢产物中氮元素来源的营养物质

。功能构成细胞组分（需要量仅次于碳源，~12%）；构成代谢产物；某些自养菌的能源（如硝化细菌：氨和亚硝酸盐兼氮源和能源）氮源谱无机氮N.H，N.O，N有机氮N.C.H.ON.C.H.O.X尿素、氨基酸、蛋白胨，明胶复杂蛋白质、核酸（牛肉膏、蛋白胨、酵母膏、鱼粉、饼粉、蚕蛹粉、玉米浆等）硫酸胺、硝酸钾、氨、氮气3.氮源（nitrogensource）生理酸性盐:当以（NH4）2SO4为唯一氮源时，NH4＋被利用后，培养基的pH下降，称为“生理酸性盐”；生理碱性盐:当以KNO3为氮源时，NO3－被利用后，培养基的pH上升，称为“生理碱性盐”。利用NH4NO3为氮源，可以避免pH急剧升降，但是，NH4＋的吸收快，NO3—的吸收滞后，所以，培养基pH会先降后升。“氨基酸自养型生物”（Aminoacidautotroph）:凡是能将非氨基酸类的简单氮源（例如尿素、铵盐、硝酸盐和氮气）自行合成生长代谢所需要的一切氨基酸的微生物。“氨基酸异养型生物”（Aminoacidheterotroph）:凡需要从外界吸收现成氨基酸作氮源的微生物。所有的动物和大量异养微生物是氨基酸异养型的，而所有绿色植物和很多微生物是氨基酸自养型的。迟效性氮源:不能直接被菌体利用的氮源。反之则被称为“速效性氮源”。氮源一般只提供合成细胞质和细胞中其他结构的原料，不作为能源。只有少量细菌，如硝化细菌能利用铵盐、硝酸盐作氮源和能源。某些梭菌对糖的利用不活跃，可以利用氨基酸为唯一的能源。宏量元素：P、S、K、Mg、Na、Ca等（10-3~10-4mol/L）；微量元素：Fe、Zn、Mn、Mo、Co、Cu、Ni等（10-6~10-8mol/L）其中：Fe是介于微量元素和宏量元素之间的元素。功能①构成细胞的组成成分；②作为酶的活性中心；③维持酶的活性；④调节细胞渗透压，氢离子浓度和氧化还原电位；⑤作为某些自养菌的能源。

4.无机盐（inorganicsalt）

(1)磷：合成核酸、磷脂、一些辅酶（NAD，NADP，CoA等）及高能磷酸化合物的重要原料。一般都以K2HPO4和KH2PO4的形式人为地提供。(2)硫:某些氨基酸（如半胱氨酸和蛋氨酸）、辅酶因子（如辅酶A，生物素，硫辛酸和硫胺素）和谷胱甘肽的组成成分。也是某些自养菌的能源物质。微生物从含硫化合物中得到硫。一般人为的提供形式为MgSO4。(3)镁:一些酶（如己糖激酶，异柠檬酸脱氢酶，羧化酶和固氮酶）的激活剂，是光合细菌菌绿素的组成成分；具有稳定核糖体、细胞膜和核酸的作用。缺乏镁，细胞生长就会停止。微生物可以利用硫酸镁或其他镁盐。

(4)钾：不参加细胞结构物质的组成，但它是许多酶（如果糖激酶）的激活剂，与原生质的胶体特性和细胞膜的透性有关。钾在胞内的浓度比胞外高许多倍。各种无机钾盐，尤其是磷酸钾盐（磷酸二氢钾，磷酸氢二钾）可作为钾源。(5)钙：一般不参与微生物的细胞结构物质（除细菌芽孢外），但它是某些酶（如蛋白酶类）的激活剂，还参与细胞膜通透性的调节。各种水溶性的钙盐，如CaCl2及CaCO3等都是微生物的钙元素来源。(6)钠：与细胞渗透压调节有关。胞内浓度低，而胞外浓度高。对嗜盐菌来说，钠除了维持细胞的渗透压外，还与营养物的吸收有关，如吸收葡萄糖就需要Na＋的帮助。(7)微量元素：与酶活性有关，或参与酶的组成，或是许多酶的调节因子。铁：过氧化氢酶、过氧化物酶、细胞色素和细胞色素氧化酶的组成元素，也是铁细菌的能源，铁含量太低会影响白喉杆菌形成白喉毒素；铜：多酚氧化酶和抗坏血酸氧化酶的成分；锌：醇脱氢酶、乳酸脱氢酶、肽酶和脱羧酶的辅助因子；钴：参与维生素B12的组成；钼：参与固氮酶的组成；锰：超氧化物酶的激活剂。无机盐离子的提供方式常量元素：K2HPO4，MgSO4（提供4种主要元素）微量元素：自来水，玻璃器皿定义微生物生长不可缺少的(自身不能合成或合成量不足以满足微生物生长需要的)微量有机物质称为生长因子（growthfactor），一般包括维生素、氨基酸及嘌吟、嘧啶等。功能作为辅酶或辅基参与代谢；核酸和蛋白质的成分。5.生长因子（growthfactor）核黄素：梭菌属，假丝酵母属等维生素B12：链霉菌属，丙酸杆菌属，假单胞菌属辅酶A：短杆菌属维生素C：葡萄糖酸杆菌属，欧文氏菌属，棒杆菌属维生素D：酵母属有些微生物能够合成大量的维生素，可采用工业发酵法生产如何提供生长因子？天然培养基半合成培养基酵母膏（19种氨基酸，维生素）玉米浆（20种氨基酸，6种维生素）肝浸汁麦芽汁合成培养基添加配制的维生素复合液生长因子的微生物学分析法图5-1培养基中维生素B12的浓度和需维生素B12微生物生长间的关系。培养物的光密度和生长量成正比

能源谱：

化学物质：化能营养型

有机物：化能异养微生物（能源=碳源）

无机物：化能自养微生物

还原态无机物氧化提供能量。（还原态无机物：NH4+，NO-2，H2S，H2，Fe2+）辐射能：光能营养型

光能自养微生物光能异养微生物为微生物生命活动提供最初能量来源的物质或辐射能6.能源（energysource）单功能营养物：光（能源）双功能营养物：葡萄糖(C源，能源)多功能营养物：酵母膏（C源，N源，生长因子等）第二节微生物的营养类型异养型(heterotrophs):以有机物为碳源自养型(autotrophs):以CO2为唯一或主要碳源生长所需要的营养物质(碳源)生物生长过程中能量的来源光能营养型(phototrophs):以光为能源化能营养型(chemotrophs):以有机物氧化释放的化学能为能源提供供氢体（电子供体）的不同无机营养型(lithotrophs):以还原性无机物为供氢体有机营养型(organotrophs):以有机物为供氢体根据微生物所利用碳源、能源的不同，可分为四种基本营养类型：1.光能自养型2.光能异养型3.化能自养型4.化能异养型1．光能自养型（光能无机营养型）能以CO2为唯一或主要碳源；通过光合作用获取生长所需能量；以无机物（如H2、H2S、S等）作为供氢体，使CO2还原为细胞物质；例如，藻类及蓝细菌。同植物一样，以水为供氢体，进行产氧型的光合作用，合成细胞物质。而红硫细菌，以H2S为供氢体，产生细胞物质，并伴随硫元素的产生。CO2+2H2A光能光合色素[

CH2O]+2A+H2O2．光能异养型（光能有机营养型）不能以CO2为主要或唯一的碳源；以有机物为供氢体，通过光能将CO2还原为细胞物质；生长时大多数需要外源的生长因子。例如，红螺菌属中的一些细菌能利用异丙醇作为供氢体，将CO2还原成细胞物质，同时积累丙酮。CHOH

+CO2H3CH3C2光能光合色素2CH3C0CH3+[CH2O]+H2O光能自养型和光能异养型微生物可利用光能生长，在地球早期生态环境的演化过程中起重要作用。目前在高浓度有机废水的处理中应用意义重大。代表菌种主要的氢供体主要碳源生长条件绿硫细菌H2S,H2SO3,H2CO2厌气,明红硫细菌H2S,H2SO3,H2,也利用有机物CO2,有机物厌气,明红螺菌H2,主要利用有机物CO2,主要是有机物厌气,明好气,明好气,暗表光合菌种类及其特性菌3.化能自养型（化能无机营养型）生长所需能量来自无机物氧化产生的化学能；以CO2或碳酸盐为唯一或主要碳源；以H2、H2S、Fe2+、NH3或NO2-等作供氢体，使CO2还原成细胞物质。化能自养型只存在于微生物中，可在完全无机及无光的环境中生长。它们广泛分布于土壤及水环境中,参与地球物质循环。2NH3＋3O2＋2H2O2HNO2＋4H+＋4OH－＋能量亚硝酸细菌CO2＋4H+[CH2O]＋H2O4.化能异养型（化能有机营养型）生长所需能量来自有机物氧化过程产生的化学能；生长所需的碳源主要是有机物（如淀粉、糖类、纤维素、有机酸等）有机物通常既是碳源也是能源。（通过糖酵解途径既可产生用于生物合成的碳骨架，也可释放出ATP和NADH）大多数细菌、真菌、原生动物都是化能异养型微生物；所有致病微生物均为化能异养型微生物。化能异养型分为：腐生型(metatrophy)：利用无生命的有机物(如动植物尸体和残体)作为碳源。寄生型(paratrophy)：寄生在活的寄主体内吸取营养物,离开寄主不能生存。

腐生型和寄生型之间还存在中间类型：兼性腐生型(facultive

metatrophy)或兼性寄生型(facultive

paratrophy)，如：人和动物肠道内普遍存在的大肠杆菌。四种基本营养类型的比较：不同营养类型之间的界限并非绝对：异养型微生物并非绝对不能利用CO2；自养型微生物也并非不能利用有机物进行生长；有些微生物在不同生长条件下生长时,其营养类型也会发生改变；举例：紫色非硫细菌(purplenonsulphurbacteria)

没有有机物时，同化CO2，

为自养型微生物；有机物存在时，利用有机物生长，为异养型微生物；光照和厌氧条件下，利用光能，为光能营养型微生物；黑暗与好氧条件下，依靠有机物氧化产生的化学能生长，为化能营养型微生物；微生物营养类型的可变性无疑有利于提高其对环境条件变化的适应能力细胞膜是控制营养物质进出细胞的主要屏障，具选择通透性。影响营养物质进入细胞的主要因素：(1)营养物质的性质（分子质量，电负性，结构等）(2)细胞所处的环境（温度，pH值，渗透压，表面活性剂等）(3)细胞的结构和功能（种类，菌龄，生理状态，代谢活性）第三节营养物质进入细胞的方式一、营养物质进入细胞的方式1、单纯扩散(simplediffusion)2、促进扩散(facilitateddiffusion)3、主动运输(activetransport)4、基团移位(grouptranslocation)1.单纯扩散（simplediffusion）又称“被动扩散”（passivetransport）属物理扩散。不需能量，无载体参与，以浓差为动力，高浓向低浓扩散特点：非特异性，高浓向低浓扩散；有一定选择性（原生质膜上含水小孔的大小和形状）；不发生反应，性质（结构）不变；不需能，依靠浓差；运送速度随浓差降低而减小。物质跨膜扩散的能力和速率与该物质的性质有关,分子量小、脂溶性、极性小的物质易通过扩散进出细胞。扩散并不是微生物细胞吸收营养物质的主要方式,水是唯一可通过扩散自由通过原生质膜的分子,脂肪酸、乙醇、甘油、苯、一些气体分子(O2、CO2)及某些氨基酸在一定程度上可通过扩散进出细胞。2.促进扩散（facilitateddiffusion）载体蛋白参与，不需能量，以浓差为动力，由高浓向低浓运送。运送物质：糖，氨基酸（真核微生物中作用明显）；甘油（沙门氏菌，非原核生物的重要运输方式）；载体只影响物质的运输速率，并不改变该物质在膜内外形成的动态平衡状态（促进扩散速度比单纯扩散快）；这种性质类似于酶的作用特征，因此载体蛋白也称为透过酶；

透过酶大都是诱导酶,只有在环境中存在机体生长所需的营养物质时，相应的透过酶才合成。浓度梯度运输速度被动扩散促进扩散特点：质膜上的载体蛋白具较高的专一性；被运输物质的分子结构不发生变化；运输速率与胞内外营养物质的浓度差成正比，当浓度差达到一定值时，载体产生饱和效应，运输速度不再随胞内外物质的浓度差的增加而增加。3.主动运输（activetransport）一类需要提供能量（包括ATP、质子动势或离子泵等）并通过细胞膜上特异性载体蛋白构型的变化，而使膜外环境中低浓度的溶质运入膜内的一种物质运送方式。运输物质所需能量来源：好氧型微生物与兼性厌氧微生物直接利用呼吸能；厌氧型微生物利用化学能(ATP)；

光合微生物利用光能；嗜盐细菌通过紫膜利用光能运送物质：无机离子（K+等）；糖（乳糖，麦芽糖，葡萄糖等）；大部分氨基酸和有机酸。特点：需载体蛋白参与；载体蛋白具有较强的专一性；载体蛋白通过构象变化而改变与被运送物质之间的亲和力，载体蛋白构象变化需消耗能量；4.基团转位(grouptranslocation)需载体蛋白，耗能，被运送物质分子结构发生变化特点：需能量；需载体蛋白；逆浓差运输；运输具有专一性；物质在运送过程中发生化学变化（磷酸化），磷酸基团来源于PEP(1)PEP+HPr

磷酸~HPr+丙酮酸磷酸~HPr+葡萄糖6-磷酸葡萄糖+HPr运送机制：磷酸转移酶系统（PTS）

包括:酶Ⅰ（非特异性，胞内）酶Ⅱa（非特异性，胞内）酶Ⅱb（特异性，亲水性，接近膜）酶Ⅱc（特异性，疏水性，膜上）

HPr

（热稳载体蛋白）（非特异性，膜上）基团转位主要存在于厌氧型和兼性厌氧型细菌中，主要用于糖的运输。目前尚未在好氧型细菌及真核生物中发现这种运输方式；尚未发现氨基酸通过这种方式运输。第四节培养基（medium，media）培养基是人工配制的，适合于微生物生长繁殖或产生代谢产物的营养基质。一、培养基的分类按对培养基中材料的了解情况分按培养基的物理状态分按培养基的功能分按培养基使用的目的分二、配制培养基的原则营养成分配比、渗透压、pH值、氧化还原电位一、培养基的种类1．按对培养基成份的了解情况划分（1）天然培养基(complexmedium)定义：指利用动植物、微生物或其它天然来源的难以确切知道其化学成分的原料所配成的培养基。

培养基可分为天然培养基、合成培养基和半合成培养基。特点：培养基化学成分复杂，营养丰富，原料来源充足，价格低廉。用途：适宜于实验室和大生产之用。举例：培养酵母和霉菌的麦芽汁培养基属于此类。实验室常用的天然营养物质（2）合成培养基(syntheticmedium)定义：采用已知化学成分的纯试剂所配成的培养基，也称组合培养基(chemicallydefinedmedium)。特点：这类培养基成分明确，重复性强。用途：适用于做分类鉴定，生物测定、选种育种等方面的研究。举例：培养放线菌的高氏一号培养基，培养真菌的查氏培养基。（3）半合成培养基(semi-syntheticmedium)定义：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，也称半组合培养基。即在合成培养基中加入某种天然成分而制成的培养基。特点：培养基中部分成分清楚，部分成分不清楚。用途：适合于大多数微生物的培养。大多数培养基都属此类。举例：营养琼脂（NA）中除含有天然的牛肉膏和蛋白胨外，还有成分明确的氯化钠。2．根据物理状态划分固体培养基(solidmedium)半固体培养基(semi-solidmedium)液体培养基(liquidmedium)天然固体基质制成的固体培养基，如马铃薯块、麸皮培养基；二是在液体培养基中添加凝固剂而制成的固体培养基。用于微生物分离、鉴定、计数、测定、保藏等,生产上固体种子培养，某些产品的发酵培养基。液体培养基中加入少量的凝固剂而使之呈半固体状态的一类培养基。(0.2～0.7％琼脂)。常用于观察细菌运动特征，噬菌体效价鉴定以及厌氧菌培养等。不含任何凝固剂，其组分均匀，呈液体状态，用途广泛。常用于微生物生理代谢的各种研究，也是大规模工业发酵生产上普遍采用的培养基。凝固剂特点和种类①不被微生物液化、分解和利用；②在微生物生长的温度范围内保持固体状态；③凝固点的温度对微生物无害；④不会因高温灭菌而受到破坏；⑤透明度好、凝固力强；⑥配制方便，价格低廉。理想的凝固剂应具备以下条件：琼脂和明胶用作凝固剂的性能比较凝固剂微生物利用程度融化温度凝固点化学本质常用量琼脂绝大多数不利用96℃40~45℃聚半乳糖硫酸酯0.5~2%明胶大多数利用（作氮源）25℃20℃动物蛋白5~12%（1）鉴别培养基(differentialmedium)一类含有某种代谢产物指示剂的培养基。微生物在这类培养基上生长后，分泌的代谢产物与指示剂起反应产生某种明显的特征性变化，根据这种变化将该种微生物与其它微生物区分开来。3．按功能划分培养基分成鉴别培养基和选择培养基伊红-美兰培养基（EMB）可用于鉴别大肠杆菌、沙门氏菌、志贺氏菌等肠道微生物。大肠杆菌能强烈分解乳糖而产生大量的混合酸，使菌体表面带H+，染上酸性染料伊红，又因伊红与美兰结合，引起菌落被染上深紫色，反射光下呈绿色金属光泽。鉴别培养基举例（2）选择培养基(selectivemedium)根据某类微生物的特殊营养要求或对某种物理化学因子的抗性而设计出来的一类培养基。即根据被分离微生物的特性，采用“投其所好、取其所抗”的原则设计的培养基。

目的：增殖少数手段：“投其所好”混合样品

选择性培养基

成为中劣势菌

优势菌目的：抑制多数菌手段：“取其所抗”选择培养基基础培养基+嗜好营养物基础培养基+抑制剂以纤维素或石蜡油为唯一碳源的选择性培养基，可以从混杂的微生物群体中分离出能分解纤维素或石蜡油的微生物。缺乏氮源的选择性培养基可用来分离固氮微生物抑制剂：

青霉素（抑制G+细菌）分离G-细菌抗生素氯霉素，链霉素（抑制细菌）分离酵母菌，霉菌放线菌酮（抑制酵母，霉菌）分离细菌，放线菌

结晶紫：抑制G+

分离G-

染料胆盐：抑制G+

分离G-

孟加拉红：抑制细菌、放线菌分离酵母，霉菌

其它叠氮化钠：抑制霉菌分离乳酸菌

10%酚数滴：抑制细菌，霉菌分离放线菌用于选择性的物理因素有：温度，氧气，pH值，渗透压等

如何从土样中分离产蛋白酶或淀粉酶的芽孢杆菌？1）将样品接入装有肉汤培养基的三角瓶中，80℃

水浴处理10分钟，然后37℃振荡培养24h；

2）将菌液适当稀释后，在酪素平板或淀粉平板（鉴别性培养基）上进行涂布分离；

3）挑取透明圈直径与菌落直径比值较大的菌落，保存于斜面，然后进行摇瓶发酵，测定其发酵性能。（1）种子培养基

用于培养菌种，营养成分相对比较丰富。以长好菌体为目标，同时兼顾菌种对发酵培养基的适应能力。4．按培养基使用目的划分（2）发酵培养基

以获得最大强度的代谢产物为目的。它的原料来源一般较粗放，有时还在发酵培养基中添加前体、促进剂或抑制剂，以利获得最多的发酵产品。（3）生化测定培养基

主要用于测定某种微生物的特定生理特征所用的培养基。一般为合成培养基，组成成分明确、恒定，以保证测定工作的可靠性和重复性。任何培养基都应该具备微生物生长所需要六大营养要素任何培养基一旦配成，必须立即进行灭菌处理常规高压蒸汽灭菌：

0.1MPa,(121℃),15-30min；

0.056MPa,(112.6℃),15-30min有时某些成分进行分别灭菌；加热容易造成结构破坏的成分需过滤除菌二、配制培养基的原则配制培养基的4个基本原则：1.营养协调；2.物理、化学条件适宜；3.目的明确；4.经济节约1.营养协调营养物质的浓度适宜；营养物质之间的配比适宜。高浓度糖类物质、无机盐、重金属离子等不仅不能维持和促进微生物的生长，反而起到抑制或杀菌作用。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，其中碳氮比(C/N)的影响较大。C/N比：培养基所含碳源中碳原子的摩尔数与氮源中氮原子的摩尔数之比。发酵生产谷氨酸时：C/N比为4/1时，菌体大量繁殖，谷氨酸积累少；C/N比为3/1时，菌体繁殖受到抑制，谷氨酸产量则大量增加。2.理化条件适宜（1）渗透压；（2）pH值；（3）氧化还原电位；渗透压大小由溶液中所含的分子或离子的质点数决定。等重的物质，如果其分子或离子越小，则质点数越多，因而产生的渗透压越大。等渗溶液：适宜微生物生长；高渗溶液：细胞发生质壁分离；低渗溶液：细胞吸水膨胀（1）渗透压（osmoticpresure）和水活度（2）pH培养基的pH必须控制在一定的范围内，以满足不同类型微生物的生长繁殖或产生代谢产物。通常培养条件：细菌：pH7.0~8.0;放线菌：pH7.5~8.5;酵母菌：pH3.8~6.0;霉菌：pH4.0~5.8;

为了维持培养基pH的相对恒定，通常在培养基中加入pH缓冲剂，或在进行工业发酵时补加酸、碱。内源调节缓冲液：K2HPO4/KH2PO4（pH

6.4~7.2）调节方式固体碳酸盐：CaCO3

外源调节：流加酸或碱调节pH值的方法还有流加碳源（降低pH）或氮源(升高pH)，也可以通过控制通气量。（3）氧化还原电位氧化还原电位又称氧化还原电势（redoxpotential），是度量某氧化还原系统中的还原剂释放电子或氧化剂接受电子趋势的一种指标，其单位是V（伏）或mV（毫伏）。不同类型微生物生长对氧化还原电位(Ф)的要求不同好氧性微生物：+0.1伏以上时可正常生长,以+0.3～+0.4伏为宜；厌氧性微生物：低于+0.1伏条件下生长；兼性厌氧微生物：+0.1伏以上时进行好氧呼吸,+0.1伏以下时进行发酵。氧化还原电位与氧分压和pH有关,也受某些微生物代谢产物的影响增加通气量(如振荡培养、搅拌)提高培养基的氧分压，或加入氧化剂，从而增加Ф值；培养基中加入抗坏血酸(0.1%)、硫化氢(0.025%)、半胱氨酸(<0.05%)、谷胱甘肽、二硫苏糖醇、庖肉等还原性物质可降低Ф值。培养基中