环境微生物工程课件 与污水处理相关 第四章微生物的营养和培养基.ppt

1、第四章微生物的营养和培养基，营养素：生物体为满足正常生长和繁殖而从外界吸收的代谢活动所必需的有机和无机物质。营养：获取和利用营养的过程。微生物的营养素：满足微生物生长、繁殖和生理活动所需的物质称为微生物营养素。除了无机和有机物质，微生物的营养来源还包括光能，一种非物质形式的能量。第四章微生物营养与培养基，第一节微生物营养，第二节微生物培养基，第三节微生物生存因子，第一节微生物营养，第一节微生物营养类型，第二节微生物营养要求，营养类型定义为：光自养光自养光自养光自养光自养光自养光自养光自养光自养光自养光自养光自养光自养光自养光自养光自养光自养光自养光自养光自养光自养光自养光自养光自养光自养光自养

2、光自养光自养光自养光自养光自养光自养光自养光自养光自养光自养光自养光自养光自养光自养光自养光自养碳源、电子供体、代表型、光自养型、光、CO2、无机H2S、硫、H2或水、绿色硫细菌、光异养型、光、有机物、有机物、红蜗牛细菌、化学自养型、无机物、CO2、碳酸盐、无机物(H2S、H2、Fe2、NH4、NO2-)、硝化细菌、化学异养型、有机物、有机物、大肠杆菌、营养型微生物、含叶绿素a的光自养蓝藻，利用水作为氢供体，在光下吸收二氧化碳，并放出氧气。 光自养发菜显微照片光合作用光异养微生物，以光为能源，有机碳化合物为碳源和氢供体，通过光合作用生长和繁殖。光异养细菌紫色非硫细菌的显微照片表明，化学自养细菌

3、利用二氧化碳作为碳源，利用无机化合物(如铵、亚硝酸盐、硫化氢、铁离子等)氧化过程中释放的能量。)来培养微生物。产甲烷细菌的电子显微镜照片。它们可以用氢气作为能源，二氧化碳作为碳源来生长。大多数异养微生物都属于这种营养类型。他们使用有机碳化合物作为碳源和能源。如果微生物的食物来自死亡或腐烂的动物和植物，它被称为腐生微生物。如果它的生长必须从活细胞或组织中获得营养，它就被称为寄生微生物。(1)水是维持细菌细胞结构和功能所必需的重要物质。水是细胞的主要成分，通常占微生物总重量的80%，酵母的75%，霉菌的85%。霉菌孢子含水量约为39%，细菌孢子核含水量小于30%。(1)水是细胞的重要组成部分。(2

4、)水直接参与代谢反应，其中许多涉及脱水和水合。(3)水为细胞提供液体培养基环境。细菌的营养物和代谢物在运输前必须溶解在水中。(4)水具有高的比热，是一种良好的导热体，可以调节细胞的温度。(5)保持蛋白质核酸的天然构象稳定性。2、碳源，定义：为微生物生长提供碳源营养的总称，功能：为合成细胞骨架和代谢产物提供原料；并为整个生理活动提供所需能量。微生物利用的碳源物质主要包括糖类、有机酸、醇类、脂类、烃类、CO2、碳酸盐等。微生物的最佳碳源是糖，尤其是葡萄糖和蔗糖。对于大量异养微生物来说，碳源是一种具有能量功能的营养物质。任何能为微生物提供氮营养的物质都称为氮源。氮源的作用是为蛋白质合成提供原料。氮源

5、、氮源、氨基酸蛋白核酸尿素、有机氮、无机氮、硝酸盐铵盐NH3N2、有效氮源：小分子氮源(铵盐和氨基酸)，容易被细菌吸收利用，能在短时间内满足菌体生长的需要，称为有效氮源、延迟氮源：大分子复合氮源(硝酸盐和蛋白质)，只有被细菌还原或降解后才能利用，称为延迟氮源。固氮菌吸收并利用环境中的游离氮作为氮源，通过特殊的酶将分子氮转化为氨或其他含氮化合物。这个过程叫做固氮。固氮酶N2H2- NH3。根据对氮源的不同要求，微生物可分为：1。固氮微生物利用空气中的N2合成它们需要的氨基酸和蛋白质。代表：根瘤菌，固氮菌，固氮菌。2.使用无机氮化物作为氮源的微生物使用NH3、铵盐、硝酸盐和亚硝酸盐作为氮源。代表：

6、硝化细菌、硝化细菌、放线菌、霉菌等。根据对氮源的不同要求，微生物可分为：3。使用某些氨基酸作为氮源的微生物也是异养微生物。它不能使用无机氮来合成蛋白质，只能使用现成的氨基酸。代表性：乳酸菌、丙酸菌等。4.微生物通过分解蛋白质获得氮源，分解蛋白质形成NH3、氨基酸和肽，然后根据自身需要再次形成蛋白质。代表性：氨化细菌、霉菌、酵母等。4。无机盐，效果，1。细胞成分；2.酶的组成和酶活性的维持；3.调节渗透压、酸碱度和氧化还原电位；4.能源；5.酶活化剂；微量元素：是指那些在微生物生长中起重要作用的元素，人体需要极少量的这些元素。通常，所需的量为10-6至10-8摩尔/升.如锌、锰、钼、硒、钴、铜、

7、钨、镍、硼等。根据微生物对矿物质元素的需求，可分为：大量元素：磷、硫、钾、钠、镁、钙、铁等。1)聚丙烯在微生物中起重要作用，所有微生物都需要磷源。核酸、核蛋白、磷脂和其他含磷重要元素的合成。b是某些辅酶的一部分。如腺苷酸、三磷酸腺苷、二磷酸腺苷等。它在磷酸化中起作用。高能磷酸键。e .缓冲。2)是一些氨基酸的组成部分，通常以巯基(-SH)的形式存在。硫和硫化物是好氧微生物的能源。生长因子：微生物生长所必需的有机化合物，需要少量，但不能由微生物自身合成，或合成的量不足以满足生物体的生长需要。生长因子主要包括维生素C、维生素B、氨基酸和碱当量。第2节，微生物培养基。培养基是根据微生物的营养需求，包

8、括水、碳源、氮源、无机盐、生长因子和一定比例的其他物质，人工配制的培养微生物(生长和繁殖或产生代谢产物)的营养培养基。培养基是几乎所有微生物研究和利用的基础。任何培养基都应该为微生物的生长提供五种营养元素。(1)培养基配置原则(2)培养基的类型和应用(1)顺序和培养基配置原则(1)明确的目的、协调的营养、适宜的物理和化学条件、经济和经济(2)培养基配置原则(1)培养基配置顺序(1)组分顺序(1)缓冲化合物(s)；2)无机元素；3)微量元素；4)生长因子。最后，调节无菌ph值，3)。营养协调。只有当培养基中营养物的浓度合适时，微生物才能生长良好。如果营养物质的浓度太低，就不能满足微生物正常生长的

9、要求。如果浓度太高，可能会抑制微生物的生长。培养基中各种营养物质的浓度比也直接影响微生物的生长和繁殖以及代谢产物的形成和积累，其中的碳镍，1)。无菌，例如在微生物发酵生产谷氨酸的过程中，当培养基的碳氮比为4/1时，菌体数量成倍增加，谷氨酸积累较少；当培养基中碳氮比为3/1时，菌体繁殖受到抑制，谷氨酸产量大大增加。培养基的酸碱度必须控制在一定范围内，以满足不同类型微生物的生长和繁殖或产生代谢产物。通常培养条件：细菌和放线菌：酵母和霉菌，pH 7-7.5: pH77.5-6。为了保持培养基的相对恒定的酸碱度，通常在培养基中加入酸碱度缓冲剂如K2HPO4，或者在工业发酵过程中加入酸和碱。4)。物理和

10、化学条件适用于的酸碱度2。文化媒体的类型及应用。文化媒体有很多种。根据其组成、物理状态和应用，培养基可分为多种类型。根据物理性质，在固体培养基培养液中加入2%-3%的琼脂用于微生物的分离和纯化，在半固体培养基培养液中加入0.5%的琼脂用于观察细菌的运动性，在液体培养基培养液中不加入琼脂用于观察微生物的生长、检测生化反应和代谢物。根据培养基的物理状态，培养基可分为：1.5-2.5%琼脂，固体培养基：0.3-0.5%琼脂，用于细菌的大量繁殖，细菌的动态检查、分离和培养，半固体培养基：液体培养基：可根据不同的目的和用途分为基本培养基，以满足一般细菌生长和繁殖的要求。在形成牛肉膏、蛋白胨、氯化钠和水营

11、养培养基的培养基中加入血清等特殊成分，在有特殊营养需求的细菌生长鉴定培养基中加入碳水化合物指示剂，在菌种鉴定选择培养基中加入抑制某些细菌生长的药物，在目标细菌厌氧培养基中培养厌氧菌，葡萄糖、血液， 本发明的营养培养基中添加了血清等，专门用于生长必须在血琼脂平板上生长的对营养要求较高或有特殊要求的细菌，如肺炎链球菌和溶血性球菌。 血琼脂平板，鉴定培养基是检查细菌生化反应的培养基，用于细菌鉴定。例如，通过向蛋白胨水中添加某些糖类和某些指示剂，细菌分解糖类的发酵能力可以根据细菌培养后酸和气体的产生来鉴定。鉴定培养基：一种使用几种细菌根据它们对某种物质的不同分解能力和指示剂的不同颜色发展来鉴定和区分菌

12、株的培养基。例如，大肠杆菌中的大肠杆菌、柠檬酸杆菌、产气杆菌和副大肠杆菌具有不同的分解乳糖的能力。类叶状细菌不能分解，大肠杆菌最强，菌落紫红色，有金属光泽。柠檬酸杆菌居第二位，呈紫色或深红色菌落。产气杆菌最低，菌落呈红色。选择培养基：利用微生物对某些物质的不同敏感性，在培养基中加入一些敏感物质，使这些物质能够抑制非目标微生物的生长，从而使所需的微生物大量繁殖。例如，培养基中有革兰氏阴性菌和革兰氏阳性菌，但是如果要培养革兰氏阴性菌，可以加入胆汁酸盐来抑制阳性菌的繁殖。高温培养，分离嗜热菌；待分离微生物生长，其他微生物不长，在培养基中加入抗生素分离耐药菌，培养基不含氮，分离固氮菌；如何利用选择性培

13、养基筛选降解对羟基苯甲酸的细菌？想想看：厌氧培养基是专门用来分离、培养和鉴定厌氧菌的。常用：猪肉培养基(将煮熟的肉渣加入到肉汤中，其中含有还原性不饱和物具体效果如下：影响酶的活性，温度变化影响酶的反应速率，最终影响细胞合成。影响细胞膜的流动性，高温、大流动性，有利于物质的运输，低温、低流动性，不利于物质的运输，因此，温度变化影响营养物质的吸收和代谢产物的分泌。它影响物质的溶解度和生长。首先，温度对微生物生长的影响。每种微生物都有自己的3个基点的生长温度，即最低、最合适和最高的生长温度。最适生长温度：细菌分裂世代最短或生长速率最高的培养温度。在最佳生长温度下，生长速度最快，生成时间最短。当超过最

14、低或最高生长温度时，微生物不生长，温度过低，甚至死亡。(1)微生物生长的三个温度基点，低温、中温和高温细菌的生长温度范围。根据微生物最适生长温度的不同，微生物可分为三种类型：(2)生长温度型微生物，低温型微生物嗜冷菌，最适合5 15，甚至许多细菌在0以下也能正常存活。冷藏在冰箱里的蔬菜和水果会发霉、变质和腐烂的原因。中温型微生物：最适生长温度为2040，大多数微生物属于这一类。室温型主要是腐生或植物寄生，在植物或土壤中。人体和动物的体温类型主要是寄生的。大多数微生物都是嗜温细菌。在污水处理系统中，为了确保微生物能够处于更好的工作状态，有必要为它们提供合适的温度。一般控制在20 30左右。冬天，

15、需要加热处理。高温微生物：最适生长温度为5060，主要分布在温泉、堆肥和土壤中。嗜热微生物：的特点是快速生长和快速合成大分子，能够及时修复高温造成的分子损伤。耐热菌对降低能耗、减少细菌污染、缩短发酵周期具有重要意义。生长温度发酵温度累积产物温度(c) () ()青霉素产量比30发酵165小时提高14.7%。分段控制方式：05小时，30；540小时，25；40125小时，20；125165小时，25。微生物的不同生理活动需要不同的温度，因此最适生长温度高发酵速度和代谢产物的积累。高温对微生物的影响蛋白质在高温下发生不可逆变性，加热时膜上出现孔隙，破坏细胞结构(裂解细菌)。(3)高温和低温对微生物

16、的影响。当环境温度低于微生物的最佳生长温度时，微生物被抑制，生长和繁殖停止。然而，由于微生物的原生质结构没有被破坏，它没有引起死亡，并能长时间保持活力。当温度升高时，可以恢复正常的生活活动。菌种的冷冻保存就是基于这一原则。一些细菌、酵母和霉菌的琼脂斜面菌株通常可以在4的冰箱中长时间保存。当温度过低，导致微生物细胞冻结时，一些微生物就会死亡。2.低温对微生物的影响导致死亡的原因：当冷冻时，细胞内的水变成冰晶，冰晶对细胞膜造成机械损伤，细胞膜中的物质漏出。冻结速度对冰晶的形成有很大影响。缓慢冷冻会导致大冰晶和对细胞的巨大伤害。快速冷冻会产生小而均匀的冰晶，对细胞的伤害很小。因此，一些菌株可以通过快

17、速冷冻来冷冻和保存。一般来说，甘油、糖、牛奶、保护剂等。可加入细菌悬液中长期保存。因此，微生物的培养应在最佳温度范围内进行。超过最高温度会对细菌a造成损害Eh在氧化环境中为正，为820毫伏；是充满氧气时的上限。还原环境时，毫伏为负，充氢时，下限为-400毫伏。不同的微生物需要不同的氧化还原电位：1。一般需氧微生物：300 400毫伏，100毫伏以上，才能生存。2.兼性细菌：100毫伏为界，大于100毫伏时进行有氧呼吸，小于100毫伏时进行无氧呼吸。3.厌氧菌：-200 250毫伏。第二，氧气对微生物生长的影响。污水处理中的好氧生物处理系统，Eh为200 600mV是正常的。如果出水Eh下降，处理效果不好。影响氧化还原电位的因素，受氧分压影响：高氧分压，高氧化还原电位；低氧分压