微生物生長所需要的營養物質主要有哪些

微生物的營養物質有六大類要素,即水、碳源、氮源、無機鹽、生長因子和能源.

1. 水

水是微生物的重要組成部分,在代謝中佔有重要地位.水在細胞中有兩種存在形式：結合水和遊離水.結合水與溶質或其他分子結合在一起,很難加以利用.遊離水（或稱為非結合水）則可以被微生物利用.

2. 碳源

作為微生物營養的碳源物質種類很多,從簡單的無機物（CO2、碳酸鹽）到複雜的有機含碳化合物（糖、糖的衍生物、脂類、醇類、有機酸、芳香化合物及各種含碳化合物等）.但不同微生物利用碳源的能力不同,假單孢菌屬可利用90種以上的碳源,甲烷氧化菌僅利用兩種有機物：甲烷和甲醇,某些纖維素分解菌只能利用纖維素.

大多數微生物是異養型,以有機化合物為碳源.能夠利用的碳源種類很多,其中糖類是最好的碳源.

異養微生物將碳源在體內經一系列複雜的化學反應,最終用於構成細胞物質,或為機體提供生理活動所需的能量.所以,碳源往往也是能源物質.

自養菌以CO2、碳酸鹽為唯一或主要的碳源.CO2是被徹底氧化的物質,其轉化成細胞成分是一個還原過程.因此,這類微生物同時需要從光或其他無機物氧化獲得能量.這類微生物的碳源和能源分別屬於不同物質.

3. 氮源

凡是構成微生物細胞的物質或代謝產物中氮元素來源的營養物質,稱為氮源.細胞幹物質中氮的含量僅次於碳和氧.氮是組成核酸和蛋白質的重要元素,氮對微生物的生長髮育有著重要作用.從分子態的N2到複雜的含氮化合物都能夠被不同微生物所利用,而不同型別的微生物能夠利用的氮源差異較大.

固氮微生物能利用分子態N2合成自己需要的氨基酸和蛋白質,也能利用無機氮和有機氮化物,但在這種情況下,它們便失去了固氮能力.此外,有些光合細菌、藍藻和真菌也有固氮作用.

許多腐生細菌和動植物的病原菌不能固氮,一般利用銨鹽或其他含氮鹽作氮源.硝酸鹽必須先還原為NH+4後,才能用於生物合成.以無機氮化物為唯一氮源的微生物都能利用銨鹽,但它們並不都能利用硝酸鹽.

有機氮源有蛋白腖、牛肉膏、酵母膏、玉米漿等,工業上能夠用黃豆餅粉、花生餅粉和魚粉等作為氮源.有機氮源中的氮往往是蛋白質或其降解產物.

氮源一般只提供合成細胞質和細胞中其他結構的原料,不作為能源.只有少數細菌,如硝化細菌利用銨鹽、硝酸鹽作氮源和能源.

4. 無機鹽

無機鹽也是微生物生長所不可缺少的營養物質.其主要功能是：

① 構成細胞的組成成分；

② 作為酶的組成成分；

④ 調節細胞的滲透壓、氫離子濃度和氧化還原電位；

⑤ 作為某些自氧菌的能源.

磷、硫、鉀、鈉、鈣、鎂等鹽參與細胞結構組成,並與能量轉移、細胞透性調節功能有關.微生物對它們的需求量較大（10-4～10-3 mol/L）,稱為“宏量元素”.沒有它們,微生物就無法生長.鐵、錳、銅、鈷、鋅、鉬等鹽一般是酶的輔因子,需求量不大（10-8～10-6 mol/L）,所以,稱為“微量元素”.不同微生物對以上各種元素的需求量各不相同.鐵元素介於宏量和微量元素之間.

在配製培養基時,可透過新增有關化學試劑來補充宏量元素,其中首選是K2HPO4和MgSO4,它們可提供需要量很大的元素：K、P、S和Mg.微量元素在一些化學試劑、天然水和天然培養基組分中都以雜質等狀態存在,在玻璃器皿等實驗用品上也有少量存在,所以,不必另行加入.

5. 生長因子

一些異養型微生物在一般碳源、氮源和無機鹽的培養基中培養不能生長或生長較差.當在培養基中加入某些組織（或細胞）提取液時,這些微生物就生長良好,說明這些組織或細胞中含有這些微生物生長所必須的營養因子,這些因子稱為生長因子.

生長因子可定義為：某些微生物本身不能從普通的碳源、氮源合成,需要額外少量加入才能滿足需要的有機物質,包括氨基酸、維生素、嘌呤、嘧啶及其衍生物,有時也包括一些脂肪酸及其他膜成分%A

微生物生長需要培養基。

培養基是供微生物、植物和動物組織生長和維持用的人工配製的養料，一般都含有水、氮源、無機鹽（包括微量元素）、碳源、生長因子（維生素、氨基酸、鹼基、抗菌素、色素、激素和血清等）等。

培養基（Medium）是供微生物生長的人工配製的養料，包含水、氮源、無機鹽（包括微量元素）、碳源、生長因子（維生素、氨基酸、鹼基、抗菌素、色素、激素和血清等）、能源等六要素。

一、水

水是微生物的重要組成部分，在代謝中佔有重要地位。水在細胞中有兩種存在形式：結合水和遊離水。結合水與溶質或其他分子結合在一起，很難加以利用。遊離水（或稱為非結合水）則可以被微生物利用。

二、碳源

作為微生物營養的碳源物質種類很多，從簡單的無機物（CO2、碳酸鹽）到複雜的有機含碳化合物（糖、糖的衍生物、脂類、醇類、有機酸、芳香化合物及各種含碳化合物等）。但不同微生物利用碳源的能力不同，假單孢菌屬可利用90種以上的碳源，甲烷氧化菌僅利用兩種有機物：甲烷和甲醇，某些纖維素分解菌只能利用纖維素。

大多數微生物是異養型，以有機化合物為碳源。能夠利用的碳源種類很多，其中糖類是最好的碳源。

異養微生物將碳源在體內經一系列複雜的化學反應，最終用於構成細胞物質，或為機體提供生理活動所需的能量。所以，碳源往往也是能源物質。

自養菌以CO2、碳酸鹽為唯一或主要的碳源。CO2是被徹底氧化的物質，其轉化成細胞成分是一個還原過程。因此，這類微生物同時需要從光或其他無機物氧化獲得能量。這類微生物的碳源和能源分別屬於不同物質。

三、氮源

凡是構成微生物細胞的物質或代謝產物中氮元素來源的營養物質，稱為氮源。細胞幹物質中氮的含量僅次於碳和氧。氮是組成核酸和蛋白質的重要元素，氮對微生物的生長髮育有著重要作用。從分子態的N2到複雜的含氮化合物都能夠被不同微生物所利用，而不同型別的微生物能夠利用的氮源差異較大。

固氮微生物能利用分子態N2合成自己需要的氨基酸和蛋白質，也能利用無機氮和有機氮化物，但在這種情況下，它們便失去了固氮能力。此外，有些光合細菌、藍藻和真菌也有固氮作用。

許多腐生細菌和動植物的病原菌不能固氮，一般利用銨鹽或其他含氮鹽作氮源。硝酸鹽必須先還原為NH+4後，才能用於生物合成。以無機氮化物為唯一氮源的微生物都能利用銨鹽，但它們並不都能利用硝酸鹽。

有機氮源有蛋白腖、牛肉膏、酵母膏、玉米漿等，工業上能夠用黃豆餅粉、花生餅粉和魚粉等作為氮源。有機氮源中的氮往往是蛋白質或其降解產物。

氮源一般只提供合成細胞質和細胞中其他結構的原料，不作為能源。只有少數細菌，如硝化細菌利用銨鹽、硝酸鹽作氮源和能源。

四、無機鹽

磷、硫、鉀、鈉、鈣、鎂等鹽參與細胞結構組成，並與能量轉移、細胞透性調節功能有關。微生物對它們的需求量較大（10-4～10-3 mol/L），稱為“宏量元素”。沒有它們，微生物就無法生長。鐵、錳、銅、鈷、鋅、鉬等鹽一般是酶的輔因子，需求量不大（10-8～10-6 mol/L），所以，稱為“微量元素”。不同微生物對以上各種元素的需求量各不相同。鐵元素介於宏量和微量元素之間。

在配製培養基時，可透過新增有關化學試劑來補充宏量元素，其中首選是K2HPO4和MgSO4，它們可提供需要量很大的元素：K、P、S和Mg。微量元素在一些化學試劑、天然水和天然培養基組分中都以雜質等狀態存在，在玻璃器皿等實驗用品上也有少量存在，所以，不必另行加入。

五、生長因子

一些異養型微生物在一般碳源、氮源和無機鹽的培養基中培養不能生長或生長較差。當在培養基中加入某些組織（或細胞）提取液時，這些微生物就生長良好，說明這些組織或細胞中含有這些微生物生長所必須的營養因子，這些因子稱為生長因子。

生長因子可定義為：某些微生物本身不能從普通的碳源、氮源合成，需要額外少量加入才能滿足需要的有機物質，包括氨基酸、維生素、嘌呤、嘧啶及其衍生物，有時也包括一些脂肪酸及其他膜成分。

各種微生物所需的生長因子不同，有的需要多種，有的僅需要一種，有的則不需要。一種微生物所需的生長因子也會隨培養條件的變化而變化，如在培養基中是否有前體物質、通氣條件、pH和溫度等條件，都會影響微生物對生長因子的需求。

從自然界直接分離的任何微生物，在其發生營養缺陷突變前的菌株，均稱為該微生物的野生型。絕大多數野生型菌株只需簡單的碳源和氮源等就能生長，不需要新增生長因子；經人工誘變後，常會喪失合成某種營養物質的能力，在這些菌株生長的培養基中，必須新增某種氨基酸、嘌呤、嘧啶或維生素等生長因子。

六、能源

七、常見的培養基型別

1.牛肉膏蛋白腖培養基（用於細菌培養）

牛肉膏3g，蛋白腖10g，NaCl 5g，水1000mL，pH7.4～7.6。

2.高氏1號培養基(用於放線菌培養)

可溶性澱粉20g，KNO3 1g，NaCl 0.5g，K2HPO4•3H2O 0.5g，MgSO4•7H2O0.5g，FeSO4•7H2O0.01g，水1000mL，pH7.4～7.6。配製時注意：可溶性澱粉要先用冷水調勻後再加入到以上培養基中。

3.馬丁氏（Martin）培養基（用於從土壤中分離真菌）

K2HPO41g，MgSO4•7H2O0.5g，蛋白腖5g，葡萄糖10g，1/3000孟加拉紅水溶液100mL，水900mL，自然pH，121℃溼熱滅菌30min。待培養基融化後冷卻55～60℃時加入鏈黴素(鏈黴素含量為30μg/mL)。

4.馬鈴薯培養基(PDA)(用於黴菌或酵母菌培養)

馬鈴薯(去皮)200g，蔗糖(或葡萄糖)20g，水1000mL，配製方法如下：

將馬鈴署去皮，切成約2cm2的小塊，放入1500mL的燒杯中煮沸30min，注意用玻棒攪拌以防糊底，然後用雙層紗布過濾，取其濾液加糖，再補足至1000mL，自然pH，黴菌用蔗糖，酵母菌用葡萄糖。

5.察氏培養基(蔗糖硝酸鈉培養基)(用於黴菌培養)

蔗糖30g，NaNO3 2g，K2HPO4 1g，MgSO4•7H2O0.5g，KCl 0.5g，FeSO4•7H2O0.1g，水1000mL，pH7.0～7.2。

6.Hayflik培養基(用於支原體培養)

牛心消化液(或浸出液)1000mL，蛋白腖10g，NaCl 5g，瓊脂15g，pH7.8～8.0，分裝每瓶70mL，121℃溼熱滅菌15min，待冷卻至80℃左右，每70mL中加入馬血清20mL，25%鮮酵母浸出液10mL，15醋酸鉈水溶液2.5mL，青黴素G鉀鹽水溶液(20萬單位以上)0.5mL，以上混合後傾注平板。

*注意：醋酸鉈是極毒的藥品，需特別注意安全操作。

7.麥氏(McCLary)培養基(醋酸鈉培養基)

葡萄糖0.1g, KCl 0.18g，酵母膏0.25g，醋酸鈉0.82g，瓊脂l.5g，蒸餾水l00mL。溶解後分裝試管，1l5℃溼熱滅菌15min。

8.葡萄糖蛋白腖水培養基(用於V.P.反應和甲基紅試驗)

蛋白腖0.5g，葡萄糖0.5g，K2HPO4 0.2g，水100mL，pH7.2，1l5℃溼熱滅菌20min。

9.蛋白腖水培養基(用於吲哚試驗)

蛋白腖10g，NaCl 5g，水1000mL，pH7.2～7.4，121℃溼熱滅菌20min。

10.糖發酵培養基(用於細菌糖發酵試驗)

蛋白腖0.2g，NaCl 0.5g，K2HPO4 0.02g，水100mL，溴麝香草酚藍(1%水溶液)0.3mL，糖類lg。分別稱取蛋白腖和NaCl溶於熱水中，調pH至7.4，再加入溴麝香草酚藍(先用少量95%乙醇溶解後，再加水配成1%水溶液)，加入糖類，分裝試管，裝量4～5cm高，並倒放入一杜氏小管(管口向下，管內充滿培養液)。115℃溼熱滅菌20min。滅菌時注意適當延長煮沸時間，儘量把冷空氣排盡以使杜氏小管內不殘存氣泡。常用的糖類，如葡萄糖、蔗糖、甘露糖、麥芽糖、乳糖、半乳糖等(後兩種糖的用量常加大為1.5%)。

11.RCM培養基(強化梭菌培養基)、(用於厭氧菌培養)

酵母膏3g，牛肉膏l0g，蛋白腖10g，可溶性澱粉lg，葡萄糖5g, 半胱氨酸鹽酸鹽0.5g，NaCl 3g，NaAc 3g，水l000mL，pH8.5，刃天青3mg/L，l2l℃溼熱滅菌30min。

12.TYA培養基(用於厭氧菌培養)

葡萄糖40g，牛肉膏2g，酵母膏2g，胰蛋白腖(bacto-typetone)6g，醋酸銨3g，KH2PO4 0.5g，MgSO4•7H2O0.2g，FeSO4•7H2O0.01g，水1000mL， pH6.5，121℃溼熱滅菌30min。

13.玉米醪培養基(用於厭氧菌培養)

玉米粉65g，自來水1000mL，混勻，煮10min成糊狀，自然pH，121℃溼熱滅菌30min。

14.中性紅培養基(用於厭氧菌培養)

葡萄糖40g，胰蛋白腖6g，酵母膏2g，牛肉膏2g，醋酸銨3g，KH2PO4 5g，中性紅0.2g，MgSO4•7H2O0.2g，FeSO4•7H2O0.01g, 水1000mL，pH6.2，121℃溼熱滅菌30min。

15.CaCO3明膠麥芽汁培養基(用於厭氧菌培養)

麥芽汁(6波美)1000mL，水1000mL，CaCO310g，明膠10g，pH6.8,121℃溼熱滅菌30min。

16.BCG牛乳培養基(用於乳酸發酵)

(A)溶液：

脫脂乳粉100g，水500mL，加入1.6%溴甲酚綠(B.C.G)乙醇溶液1mL，80℃滅菌20min。

(B)溶液：

酵母膏10g，水500mL，瓊脂20g, pH6.8,121℃溼熱滅菌20min。以無菌操作趁熱將(A)、(B)溶液混合均勻後倒平板。

17.乳酸菌培養基(用於乳酸發酵)

牛肉膏5g，酵母膏5g，蛋白腖10g，葡萄糖10g，乳糖5g，NaCl 5g，水1000mL，pH6.8，121℃溼熱滅菌20min。

18.酒精發酵培養基(用於酒精發酵)

蔗糖10g,MgSO4•7H2O 0.5g,NH4NO30.5g,20%豆芽汁2mL，KH2PO4 0.5g，水100mL，自然pH。

19.柯索夫培養基(用於鉤端螺旋體培養)

優質蛋白腖0.4g, NaCl 0.7g,KCl 0.02g, NaHCO3 0.01g，CaCl 0.02g，KH2PO40.09g，NaH2PO40.48g，蒸餾水500mL，無菌兔血清40mL。

20.豆芽汁培養基

黃豆芽500g，加水1000mL，煮沸lh，過濾後補足水分，121℃溼熱滅菌後存放備用，此即為50%的豆芽汁；

用於細菌培養：

10%豆芽汁200mL，葡萄糖(或蔗糖)50g，水800mL，pH7.2～7.4。

用於黴菌或酵母菌培養：

10%豆芽汁200mL，糖50g，水800mL，自然pH。黴菌用蔗糖，酵母菌用葡萄糖。

21.LB(Luria—Bertani)培養基(細菌培養，常在分子生物學中應用)

雙蒸餾水950mL，胰蛋白腖l0g，NaCl l0g，酵母提取物(bacto- yeast extract)5g，用lmol/L NaOH (約l mL) 調節pH值至7.0，加雙蒸餾水至總體積為1L，121℃溼熱滅菌30min。

含氨苄青黴素LB培養基：

待LB培養基滅菌後冷至50℃左右加入抗生素，至終濃度為80～100mg/L。

22.復紅亞硫酸鈉培養基(遠藤氏培養基)、(用於水體中大腸菌群測定)

蛋白腖10g，牛肉浸膏5g，酵母浸膏5g，瓊脂20g，乳糖10g，K2HPO40.5g，無水亞硫酸鈉5g，5%鹼性復紅乙醇溶液20mL，蒸餾水1000mL。

23.乳糖蛋白腖半固體培養基(用於水體中大腸菌群測定)

蛋白腖10g，牛肉浸膏5g，酵母膏5g，乳糖10g，瓊脂5g，蒸餾水1000mL，pH7.2～7.4，分裝試管(l0mL/管)，115℃溼熱滅菌20min。

24.乳糖蛋白腖培養液(用於多管發酵法檢測水體中大腸菌群)

蛋白腖10g，牛肉膏3g，乳糖5g，NaCl 5g，蒸餾水l000mL，1.6%溴甲酚紫乙醇溶液lmL。調pH至7.2，分裝試管(l0mL/管)，並放入倒置杜氏小管，l15℃溼熱滅菌20min。

25.三倍濃乳糖蛋白腖培養液(用於水體中大腸菌群測定)

將乳糖蛋白腖培養液中各營養成分以擴大3倍加入到l000mL水中，製法同上，分裝於放有倒置杜氏小管的試管中，每管5mL，1l5℃溼熱滅菌20min。

26.伊紅美藍培養基(EMB培養基)(用於水體中大腸菌群測定和細菌轉導)

蛋白腖l0g，乳糖10g，K2HPO4 2g，瓊脂25g，2%/伊紅Y(曙紅)水溶液20mL,0.5%美藍(亞甲藍)水溶液l3mL，pH7.4。

27.加倍肉湯培養基(用於細菌轉導)

牛肉膏6g，蛋白腖20g，NaCl 10g，水1000mL，pH7.4～7.6。

28.半固體素瓊脂(用於細菌轉導)瓊脂1g，水100mL，121℃溼熱滅菌30min。

29.豆餅斜面培養基(用於產蛋白酶黴菌菌株篩選)

豆餅100g加水5～6倍，煮出濾汁100mL，汁內加入KH2PO4 0.1%，MgSO4 0.05%,(NH4)2SO4 0.05%，可溶性澱粉2%，pH6，瓊脂2%～2.5%。

30.酪素培養基(用於蛋白酶菌株篩選)

分別配製A液和B液。

A液：

稱取Na2HPO4•7H2O 1.07g。乾酪素4g，加適量蒸餾水，並加熱溶解。

B液：

稱取 KH2PO4 0.36g，加水溶解。A、B液混合後，加入酪素水解液0.3 mL，加瓊脂20g，最後用蒸餾水定容至1000mL。

水1000毫升，

馬苓茹200克，

洋菜20克，

糖20克，

微量元素2克。

石灰或擰檬酸按各種微生物生長適應酸鹼度調節

培養動物寄生細菌或病毒的另加含蛋白質類5克

實驗室中，無菌條件下，在培養皿中，加入特定培養基（含水、氮源、碳源、無機鹽、其它營養成份等），加入菌種，然後在一定溫度下培養。

在科學研究過程中，我們用“培養基”（如下圖）來培養微生物。什麼是培養基？培養基，是指供給微生物生長繁殖的，由不同營養物質組合配製而成的營養基質。一般都含有碳水化合物、含氮物質、無機鹽（包括微量元素）、維生素和水等幾大類物質。培養基既是提供細胞營養和促使細胞增殖的基礎物質，也是細胞生長和繁殖的生存環境。如同人類一樣，微生物需要各種營養物質：比如氮源提供微生物蛋白質；碳源提供微生物能量；微量元素提供微生物生長所需各種營養物質。我們人工將各種物質按照一定比例混合起來供微生物生長需要，這樣就可以培養大量的微生物。

如何分離微生物？我們用“含有培養基的平板”來分離純的微生物。

微生物包括細菌，病毒，支原體，噬菌體等等。大致來說，細菌，支原體可以用培養基，比如牛肉湯。病毒有雞胚培養，細胞培養等。噬菌體在含有易感菌的肉湯培養物中培養。