微生物的人工培養(yǎng)

一、供微生物生長的培養(yǎng)基培養(yǎng)基（culturemedium）是人工配制的適合微生物生長繁殖的營養(yǎng)基質(zhì)，用來培養(yǎng)、分離、鑒定、保存各種微生物或積累代謝產(chǎn)物。在自然界中微生物種類繁多，營養(yǎng)類型多樣，再加上實(shí)驗(yàn)和研究的目的不同，所以培養(yǎng)基也有很多的種類。

（一）配制培養(yǎng)基的基本原則  

1. 選擇適宜的營養(yǎng)物質(zhì) 培養(yǎng)基應(yīng)含有微生物生長繁殖所需的各種營養(yǎng)物質(zhì)，并且各營養(yǎng)物質(zhì)的濃度和配比適合?？傮w而言，所有微生物生長繁殖均需要培養(yǎng)基中含有碳源、氮源、無機(jī)鹽、生長因子、水及能源。但由于微生物營養(yǎng)類型復(fù)雜，不同微生物對營養(yǎng)物質(zhì)的需求是不一樣的。因此，首先要根據(jù)不同微生物的營養(yǎng)需求配制針對性強(qiáng)
的培養(yǎng)基。自養(yǎng)型微生物能從簡單的無機(jī)物合成自身需要的糖、脂類、蛋白質(zhì)、核酸、維生素等復(fù)雜的有機(jī)物，因此，培養(yǎng)自養(yǎng)型微生物的培養(yǎng)基完全可以（或應(yīng)該）由簡單的無機(jī)物組成。培養(yǎng)異養(yǎng)型微生物需要在培養(yǎng)基中添加有機(jī)物，而且不同類型異養(yǎng)型微生物的營養(yǎng)要求差別很大，因此，其培養(yǎng)基組成也相差很遠(yuǎn)。

2.營養(yǎng)物質(zhì)濃度及配比合適 培養(yǎng)基中營養(yǎng)物質(zhì)濃度合適時(shí)微生物才能生長良好，營養(yǎng)物質(zhì)濃度過低時(shí)不能滿足微生物的正常生長，濃度過高時(shí)則可能對微生物生長起抑制作用。另外，培養(yǎng)基中各營養(yǎng)物質(zhì)之間的濃度配比也直接影響微生物的生長繁殖和（或）代謝產(chǎn)物的形成和積累，其中碳氮比（C/N）的影響較大。

3.適宜的pH 培養(yǎng)基的pH必須控制在一定的范圍內(nèi)，以滿足不同類型微生物的生長繁殖或產(chǎn)生代謝產(chǎn)物。各類微生物生長繁殖或產(chǎn)生代謝產(chǎn)物的最適pH條件各不相同，一般來講，細(xì)菌與放線菌適于在 pH7~7.5范圍內(nèi)生長，酵母菌和霉菌通常在pH4.5~6范圍內(nèi)生長。值得注意的是，在微生物生長繁殖和代謝過程中，由于營養(yǎng)物質(zhì)被分解利用和代謝產(chǎn)物的形成與積累，會(huì)導(dǎo)致培養(yǎng)基pH發(fā)生變化，若不對培養(yǎng)基pH條件進(jìn)行控制，往往導(dǎo)致微生物生長速度或（和）代謝產(chǎn)物產(chǎn)量降低。因此，為了維持培養(yǎng)基pH的相對恒定，通常在培養(yǎng)基中加入pH緩沖劑。常用的緩沖劑是一氫和二氫磷酸鹽（如K₂HPO₄和KH₂PO₄）組成的混合物。K₂HPO₄溶液呈堿性，KH₂PO₄溶液呈酸性，兩種物質(zhì)的等克分子混合溶液的pH值為6.8。當(dāng)培養(yǎng)基中酸性物質(zhì)積累導(dǎo)致H+濃度增加時(shí)，H+與弱堿性鹽結(jié)合形成弱酸性化合物，培養(yǎng)基pH不會(huì)過度降低。如果培養(yǎng)基中OH-濃度增加，OH-則與弱酸性鹽結(jié)合形成弱堿性化合物，培養(yǎng)基pH也不會(huì)過度升高。

（二）常用培養(yǎng)基的類型培養(yǎng)基種類繁多，根據(jù)微生物的種類和培養(yǎng)的目的，可配制不同種類的培養(yǎng)基。常用的培養(yǎng)基有：

1.根據(jù)培養(yǎng)基成分不同分類

（1）天然培養(yǎng)基：培養(yǎng)基的主要成分是動(dòng)植物組織、微生物產(chǎn)品及其提取物。常用的天然物質(zhì)包括馬鈴薯、牛肉膏、蛋白胨、酵母浸膏、豆芽汁、酒糟、玉米粉、牛奶、胡蘿卜等。如牛肉膏蛋白胨培養(yǎng)基、牛奶培養(yǎng)基。天然培養(yǎng)基適用于實(shí)驗(yàn)室配制基礎(chǔ)培養(yǎng)基及工業(yè)生產(chǎn)中的發(fā)酵培養(yǎng)基。

（2）合成培養(yǎng)基：由多種化學(xué)試劑配制而成的培養(yǎng)基，其中的成分和用量都明確知道。如高氏一號(hào)培養(yǎng)基、查氏培養(yǎng)基。合成培養(yǎng)基常用于微生物營養(yǎng)、代謝、遺傳、鑒定、菌種選育、藥物的作用機(jī)制等方面的研究。

2.根據(jù)培養(yǎng)基物理狀態(tài)分類

（1）固體培養(yǎng)基：在液體培養(yǎng)基中加入1.5% ~2.0%瓊脂，使培養(yǎng)基變成加熱可溶化、冷卻可凝固的固體培養(yǎng)基，可制成培養(yǎng)微生物的平板或斜面，常用于微生物的分離鑒定、活菌計(jì)數(shù)、菌落特征的觀察及菌種保藏等。

（2）液體培養(yǎng)基：配制好的培養(yǎng)基中不加瓊脂。應(yīng)用液體培養(yǎng)基培養(yǎng)微生物時(shí)，由于營養(yǎng)物質(zhì)分散均勻，微生物能更充分接觸和利用，使得微生物生長更快，積累代謝產(chǎn)物量也更多，因此多用于大規(guī)模的工業(yè)生產(chǎn)和各種微生物學(xué)的研究。

（3）半固體培養(yǎng)基：加入少量0.2%~0.5%瓊脂，使培養(yǎng)基呈半固體狀態(tài)，多用于微生物運(yùn)動(dòng)性的觀察、效價(jià)滴定及短期保藏菌種等。

3.根據(jù)培養(yǎng)基的用途分類

（1）基礎(chǔ)培養(yǎng)基（basalmedium）：含有微生物生長所需的基本營養(yǎng)物質(zhì)，可供大部分營養(yǎng)要求不高的微生物生長。如牛肉膏蛋白胨培養(yǎng)基是最常用的基礎(chǔ)培養(yǎng)基，也可以作為一些特殊培養(yǎng)基的基礎(chǔ)成分，再根據(jù)要培養(yǎng)微生物的特殊營養(yǎng)要求，加入所需的營養(yǎng)物質(zhì)。

（2）加富培養(yǎng)基（nutrientmedium）：也稱營養(yǎng)培養(yǎng)基，在基礎(chǔ)培養(yǎng)基中加入血液、血清、動(dòng)植物組織提取液、酵母浸膏等，以滿足營養(yǎng)要求比較苛刻的微生物生長。如結(jié)核分枝桿菌需要含雞蛋的培養(yǎng)基，加富石蠟油培養(yǎng)石油分解菌。

（3）選擇培養(yǎng)基（selectivemedium）：是用來把某種或某類微生物從混雜的微生物群體中分離出來的培養(yǎng)基。根據(jù)不同種類微生物的特殊營養(yǎng)需求或?qū)δ撤N化學(xué)物質(zhì)的敏感性不同，在培養(yǎng)基中加入相應(yīng)的特殊營養(yǎng)物質(zhì)或化學(xué)物質(zhì)，使所要分離的微生物大量生長，抑制其他微生物的生長。如培養(yǎng)沙門菌的培養(yǎng)基中加入四硫黃酸鈉、亮綠，可以抑制其他雜菌的生長；從膿汁中分離葡萄球菌時(shí)，可在培養(yǎng)基中加入7.5%氯化鈉，抑制大多數(shù)其他細(xì)菌的生長；分離放線菌時(shí)，在培養(yǎng)基中加入數(shù)滴10%的苯酚溶液，則可以抑制細(xì)菌和霉菌的生長。

（4）鑒別培養(yǎng)基（diferentialmedium）：是用于鑒別不同類型微生物的培養(yǎng)基。在培養(yǎng)基中加入某種化學(xué)物質(zhì)，使特定微生物生長后產(chǎn)生某種特定的現(xiàn)象，從而與其他微生物區(qū)別開來。如糖發(fā)酵培養(yǎng)基，可觀察不同細(xì)菌分解糖產(chǎn)酸產(chǎn)氣情況；伊紅-美藍(lán)培養(yǎng)基用于區(qū)別大腸桿菌和產(chǎn)氣桿菌等。鑒別培養(yǎng)基主要用于微生物的快速分類鑒定，分離和篩選產(chǎn)生某種代謝產(chǎn)物的菌種。

（5）厭氧培養(yǎng)基（anaerobicmedium）：專性厭氧菌不能在有氧環(huán)境中生長，在基礎(chǔ)培養(yǎng)基中加入一些特殊的生長因子，并使得培養(yǎng)基與空氣隔絕，即制成供厭氧菌生長的厭氧培養(yǎng)基。如皰肉培養(yǎng)基，肝片肉湯培養(yǎng)基。厭氧培養(yǎng)基主要用于專性厭氧菌的分離、培養(yǎng)及鑒別。