第五节 培养基(medium) 定义：应科研或生产的需要，由人工配制的、适合于不同微 生物生长繁殖或积累代谢产物用的营养基质（混合养料）。 特点：任何培养基都应具备微生物所需要的六大营养要素， 且应比例适当。所以一旦配成必须立即灭菌。 用途：促进微生物生长；积累代谢产物；分离微生物菌种； 鉴定微生物种类；微生物细胞计数；菌种保藏；制备微生物 制品
第五节 培养基(medium) 定义：应科研或生产的需要，由人工配制的、适合于不同微 生物生长繁殖或积累代谢产物用的营养基质（混合养料）。 特点：任何培养基都应具备微生物所需要的六大营养要素， 且应比例适当。所以一旦配成必须立即灭菌。 用途：促进微生物生长；积累代谢产物；分离微生物菌种； 鉴定微生物种类；微生物细胞计数；菌种保藏；制备微生物 制品
➢ 培养基组分应适合微生物的营养特点（目的明确） ➢ 营养物的浓度与比例应恰当（营养协调） ➢ 物理化学条件适宜（条件适宜） ➢ 根据培养目的选择原料及其来源（经济节约） 一、培养基的配制原则 （一）培养基组分应适合微生物的营养特点 即根据不同微生物的营养需要配制不同的培养基；不同营养 类型的微生物，其对营养物的需求差异很大。如自养型微生物 的培养基完全可以（或应该）由简单的无机物质组成。异养微
➢ 培养基组分应适合微生物的营养特点（目的明确） ➢ 营养物的浓度与比例应恰当（营养协调） ➢ 物理化学条件适宜（条件适宜） ➢ 根据培养目的选择原料及其来源（经济节约） 一、培养基的配制原则 （一）培养基组分应适合微生物的营养特点 即根据不同微生物的营养需要配制不同的培养基；不同营养 类型的微生物，其对营养物的需求差异很大。如自养型微生物 的培养基完全可以（或应该）由简单的无机物质组成。异养微
生物的培养基至少需要含有一种有机物质，但有机物的种类 需适应所培养菌的特点。 按微生物的主要类群来说，它们所需要的培养基成分也 不同： 细菌： 牛肉膏蛋白胨培养基；LB (Luria-Bertani) 放线菌： 高氏一号培养基 真菌： 查氏合成培养基；PDA (Potato-Dextrose-Agar) 酵母菌； 麦芽汁 当对试验菌营养需求特点不清楚的时候，可以采用“生 长谱”法进行测定
生物的培养基至少需要含有一种有机物质，但有机物的种类 需适应所培养菌的特点。 按微生物的主要类群来说，它们所需要的培养基成分也 不同： 细菌： 牛肉膏蛋白胨培养基；LB (Luria-Bertani) 放线菌： 高氏一号培养基 真菌： 查氏合成培养基；PDA (Potato-Dextrose-Agar) 酵母菌； 麦芽汁 当对试验菌营养需求特点不清楚的时候，可以采用“生 长谱”法进行测定
●浓度过高——微生物的生长起抑制作用， 浓度过小——不能满足微生物生长的需要。 ●碳氮比（C/N）直接影响微生物生长与繁殖及代谢物的形 成与积累，常作为考察培养基组成时的一个重要指标； ●速效性氮（或碳）源与迟效性氮（或碳）源的比例 ●各种金属离子间的比例 碳源中的碳原子的mol数 氮源中所含的氮原子的mol数 C/N比值= 例：谷氨酸生产中 C/N ＝4/1时，菌体大量繁殖，谷氨酸积累少； C/N＝3/1 时，菌体生长受抑制，而谷氨酸大量增加。 （二）营养物的浓度与比例应恰当
●浓度过高——微生物的生长起抑制作用， 浓度过小——不能满足微生物生长的需要。 ●碳氮比（C/N）直接影响微生物生长与繁殖及代谢物的形 成与积累，常作为考察培养基组成时的一个重要指标； ●速效性氮（或碳）源与迟效性氮（或碳）源的比例 ●各种金属离子间的比例 碳源中的碳原子的mol数 氮源中所含的氮原子的mol数 C/N比值= 例：谷氨酸生产中 C/N ＝4/1时，菌体大量繁殖，谷氨酸积累少； C/N＝3/1 时，菌体生长受抑制，而谷氨酸大量增加。 （二）营养物的浓度与比例应恰当
（1）pH：各类微生物的最适生长pH值各不相同： 细 菌：7.0~8.0 放线菌：7.5~8.5 酵母菌：3.8~6.0 霉 菌：4.0~5.8 在微生物的生长和代谢过程中，由于营养物质的利用和 代谢产物的形成与积累，培养基的初始pH值会发生改变，为 了维持培养基pH值的相对恒定，通常采用下列两种方式： 内源调节：在培养基里加一些缓冲剂或不溶性的碳酸盐；调 节培养基的碳氮比。 外源调节：按实际需要不断向发酵液流加酸或碱液 （三）物理化学条件适宜
（1）pH：各类微生物的最适生长pH值各不相同： 细 菌：7.0~8.0 放线菌：7.5~8.5 酵母菌：3.8~6.0 霉 菌：4.0~5.8 在微生物的生长和代谢过程中，由于营养物质的利用和 代谢产物的形成与积累，培养基的初始pH值会发生改变，为 了维持培养基pH值的相对恒定，通常采用下列两种方式： 内源调节：在培养基里加一些缓冲剂或不溶性的碳酸盐；调 节培养基的碳氮比。 外源调节：按实际需要不断向发酵液流加酸或碱液 （三）物理化学条件适宜
☆ 磷酸缓冲液：pH值从6.0~7.6之间 K2HPO4+HCl KH2PO4+KCl KH2PO4+KOH K2HPO4+H2O ☆加入CaCO3： CO3 2 – HCO3 – H2CO3 CO2+H2O +H+ –H– +H+ –H– ☆培养基中所含氨基酸、肽、蛋白质等物质也可起到缓冲作用
☆ 磷酸缓冲液：pH值从6.0~7.6之间 K2HPO4+HCl KH2PO4+KCl KH2PO4+KOH K2HPO4+H2O ☆加入CaCO3： CO3 2 – HCO3 – H2CO3 CO2+H2O +H+ –H– +H+ –H– ☆培养基中所含氨基酸、肽、蛋白质等物质也可起到缓冲作用
渗透压 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，直至破裂 大多数微生物适合在等渗的环境下生长，而有的菌 如Staphylococcus aureus则能在3mol/L NaCl的高渗溶液 中生长。能在高盐环境（2.8~6.2/L NaCl）生长的微生 物常被称为嗜盐微生物（Halophiles）。 （2）渗透压和aw
渗透压 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，直至破裂 大多数微生物适合在等渗的环境下生长，而有的菌 如Staphylococcus aureus则能在3mol/L NaCl的高渗溶液 中生长。能在高盐环境（2.8~6.2/L NaCl）生长的微生 物常被称为嗜盐微生物（Halophiles）。 （2）渗透压和aw
aw：水分活度（water activity） 各种微生物生长的水分活度：0.6~0.99之间 aw = P P0 细菌 酵母菌 霉菌 微生物 生长的 最低aw 一般：0.90~0.98 嗜盐菌：0.75（约5.5mol/LNaCl） 一般 ：0.87~0.91 高渗酵母：0.61~0.65（<饱和蔗糖液） Saccharomyces rouxii(鲁氏酵母)：0.60 一般：0.80~0.87 耐旱菌：0.65~0.75 Xeromyces bisporus（双孢旱霉）：0.60
aw：水分活度（water activity） 各种微生物生长的水分活度：0.6~0.99之间 aw = P P0 细菌 酵母菌 霉菌 微生物 生长的 最低aw 一般：0.90~0.98 嗜盐菌：0.75（约5.5mol/LNaCl） 一般 ：0.87~0.91 高渗酵母：0.61~0.65（<饱和蔗糖液） Saccharomyces rouxii(鲁氏酵母)：0.60 一般：0.80~0.87 耐旱菌：0.65~0.75 Xeromyces bisporus（双孢旱霉）：0.60
各种微生物对培养基的氧化还原电势的要求： 好氧微生物：+0.3~+0.4V,(在>0.1V以上的环境中均能生长)。 厌氧微生物：只能在+0.1V以下生长。 兼性厌氧微生物：+0.1V以上呼吸、+0.1V以下发酵。 培养基是多氧化还原偶的复杂电化学系统，测出的Eh值仅代表 其综合结果。 对微生物影响最大的是：分子氧和分子氢的浓度。 培养基中常用的还原剂：巯基乙酸、抗坏血酸、硫化氢、半胱 氨酸、谷胱甘肽、二硫苏糖醇等。 （3）氧化还原电势(redox poyential)
各种微生物对培养基的氧化还原电势的要求： 好氧微生物：+0.3~+0.4V,(在>0.1V以上的环境中均能生长)。 厌氧微生物：只能在+0.1V以下生长。 兼性厌氧微生物：+0.1V以上呼吸、+0.1V以下发酵。 培养基是多氧化还原偶的复杂电化学系统，测出的Eh值仅代表 其综合结果。 对微生物影响最大的是：分子氧和分子氢的浓度。 培养基中常用的还原剂：巯基乙酸、抗坏血酸、硫化氢、半胱 氨酸、谷胱甘肽、二硫苏糖醇等。 （3）氧化还原电势(redox poyential)
该培养基的应用目的，即： 是培养菌体还是积累代谢产物？ 是实验室种子培养还是大规模发酵？ 代谢产物是初级代谢产物还是次级代谢产物？ ☆ 用于培养菌体种子的培养基营养应丰富，氮源含量宜高 （碳氮比低）； ☆ 用于大量生产代谢产物的培养基其氮源一般应比种子培养 基稍低，（但若发酵产物是含氮化合物时，有时还应提高培 养基的氮源含量）；若代谢产物是次级代谢产物时要考虑是 否加入特殊元素或特定的代谢产物； （四）根据培养基的应用目的选择原料及其来源
该培养基的应用目的，即： 是培养菌体还是积累代谢产物？ 是实验室种子培养还是大规模发酵？ 代谢产物是初级代谢产物还是次级代谢产物？ ☆ 用于培养菌体种子的培养基营养应丰富，氮源含量宜高 （碳氮比低）； ☆ 用于大量生产代谢产物的培养基其氮源一般应比种子培养 基稍低，（但若发酵产物是含氮化合物时，有时还应提高培 养基的氮源含量）；若代谢产物是次级代谢产物时要考虑是 否加入特殊元素或特定的代谢产物； （四）根据培养基的应用目的选择原料及其来源