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

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

（ 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：

CO32 – 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

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=PP0

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：0.65~0.75Xeromyces 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)

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

1. 生态模拟： “ ”调查所培养菌的生态条件，查看 嗜好 ，

“ ” ——对 症 下料 初级天然培养基。

2. 查阅文献：查阅、分析文献，调查前人的工作资料，借

鉴人家的经验，以便从中得到启发设计有自己特色的培养

基配方。

3. 精心设计：借助优选法或正交试验设计法等方法。

二、设计培养基的方法

☆ 当所设计的是大规模发酵用的培养基时，应重视培养基中

各成份的来源和价格，应选择来源广泛、价格低廉 的原料，

提倡以粗代精，以废代好。

4 、实验比 较 ： 不同培养基配方的选择比较

单种成分来源和

数量的比较

几种成分浓度比

例调配的比较

小型试验放大到

大型生产条件的比较

pH和温度试验

◆ 附 1：配置培养基时应注意的几个问题及解决方法：

沉淀

胶体强度的破坏

褐色物质的形成

pH发生变化

高压蒸气灭菌：

一般培养基：

1.05 Kg/cm2, 121.3 , 15℃ ～ 30

min。

含糖培养基：

0.56 Kg/cm2, 112.6 , 15℃ ～ 30

min。

干热空气灭菌： 160℃ ， 2 h。

过滤灭菌，分别灭菌，

间歇灭

附 2：灭菌

附图：过滤灭菌

菌，紫外光，化学药物熏蒸（苯酚；高锰酸钾 +甲醛）的应用。

三、培养基的类型其应用

1. 按对培养基成分的了解程度来分

①天然培养基 (complex medium)：也称作 chemically

undefined medium。利用化学成分还不完全清楚或不恒定

的天然物质（如肉汤、蛋白胨、麦芽汁、酵母汁、豆芽汁、

玉米粉、牛奶、血清等）制成的培养基，天然培养基比较经

济，除实验室经常使用外，更适宜于在生产上用来大规模地

培养微生物和生产微生物产品。

②合成（组合）培养基 (synthetic medium)：也称作

chemically defined medium. 由化学成分完全了解的物质配制

而成的培养基，该类培养基的组成成分精确、清楚，重复性

强，但微生物生长较慢，且价格昂贵，故一般适于在实验室

范围内有关微生物营养需要、代谢、分类鉴定、生物测定以

及菌种选育、遗传分析等方面的研究工作。如高氏培养基、

察氏培养基等。

③半组合培养基 (semi-defined medium)：在合成培养基

的基础上添加些天然成份，以更有效地满足微生物对营养物

的需要，如马铃薯蔗糖培养基。

①液体培养基 (liquid medium)：液体培养基不含任何凝固

剂，菌体与培养基充分接触，操作方便，常用于大规模的

工业生产以及在实验室进行微生物生理代谢等基本理论的

研究工作。可据培养后的浊度判断微生物的生长程度。

②固体培养基 (solid medium)：天然固体营养基质制成

的培养基，或液体培养基中加入一定量凝固剂（琼脂 1.5

～ 2%)而呈固体状态的培养基。为微生物的生长提供营养

表面。常用于微生物的分离、纯化、计数等方面的研究。

可依使用目的不同而制成斜面、平板等形式。

2. 按制备后培养基外观的物理状态来分

③半固体培养基 (semi-solid medium)：在液体培养基中加

入 0.2～ 0.7%的琼脂构成的培养基。常用来观察细菌运动

的特征，以进行菌种鉴定和噬菌体效价滴定等方面的实验

工作。

④脱水培养基（ dehydrated culture media）：脱水商品

培养基，预制干燥培养基，指含有除水以外的一切成分的

商品培养基，使用时只要加入适量水分并加以灭菌即可，

是一类既有成分精确又有使用方便等优点的现代化培养

基。

1. 不被微生物分解、利用、液化；

2. 不因消毒灭菌而被破坏；

3. 在微生物的生长温度内保持固态；

4. 凝固点的温度对微生物无害；

5. 透明度好，粘着力强。

理想凝固剂应具备的条件

比较内容 琼脂 明胶常用浓度熔点℃凝固点℃pH

灰分（%）氧化钙（%）氧化镁（%）氮微生物可利用能力

1.5~2%

96

40

微酸16

1.15

0.77

0.4

绝大多数微生物不能利用

5~12%

25

20

酸性14-15

0

0

18.3

不少微生物能利用

琼脂 (agar): 石花菜中提取的高度分支的复杂多糖

明胶 (gelatin): 胶原蛋白制备产物

硅胶 (silica gel): 硅酸纳与盐酸聚合而成， 纯无机物

凝固剂种类 :

①基础培养基 (minimum medium): 是含有一般微生物生

长繁殖所需的基本营养物质的培养基； 另外基础培养基也

可作为一些特殊培养基的基础成分（如制备糖发酵培养基

时）。

②选择性培养基 (selective medium)：是根据某种或某一

类群微生物的特殊营养需要，或对某种化合物的敏感性不

同而设计出来的一类培养基。利用这种培养基可用来将某

种或某类微生物从混杂的微生物群体中分离出来。

3. 按特殊用途划分

③鉴别性培养基 (differential medium)：用于鉴别不同类

型微生物的培养基，在普通培养基中加入能与某种代谢产

物发生反应的指示剂或化学药品，从而产生某种明显的特

征性变化，以区别不同的微生物，例：伊红美兰乳糖培养

基（ Eosin Methylene Blue）。

④加富培养基 (enriched medium)：在普通培养基中加入

某些特殊的营养物，如血、血清、动、植物组织液或其他

营养物质（或生长因子）的一类营养丰富的培养基。用来

培养营养要求苛刻的微生物，或用以富集（数量上占优

势）和分离某中微生物。

G+菌受抑制

G-菌

能发酵乳糖产酸

不发酵乳糖不产酸，菌落无色透明

产酸力强，菌落呈紫绿色金属光泽

产酸力弱，菌落棕色

Enterbacter

Klebsiella

Hafnia

Sarrdia

Proteus

Salmonella

Shigella

E.coli

试样

EMB在鉴别各种肠道杆菌中的作用：

Left: Escherichia coli cells.

Right: E. coli colonies on EMB Agar.

EMB(Eosin Methylene Blue)

——细菌培养基 营养肉汤（ nutrient broth) ： 牛肉膏 3g ； 水 1000ml；

蛋白胨 5g ；pH 7.2~7.4

——放线菌培养基 高氏 1号：

可溶性淀粉 20g ； KNO3 1g;

K2HPO4 1g

MgSO4 0.5g NaCl 1g; FeSO4•7H2O 0.5g

水 1000ml; pH 7.2~7.4

——霉菌培养基 查氏（ zapek)培养基： 蔗糖 30g; KCl 0.5g; MgSO4.H2O 0.5g;

FeSO4 0.5g 水 1000ml; K2HPO4

1g;

NaNO3 3g; pH 6.7

——酵母菌培养基 麦芽汁培养基

① 细菌培养基 ②放线菌培养基 ③霉菌培养基

4. 根据所培养的微生物类群来分

①种子培养基 (seed culture medium)：是为保证发酵生

产获得大量优质种子而设计的培养基，特点是营养较丰

富，氮源比例较高。有时为使菌种能迅速适应后面的发酵

条件，还有意识地加入发酵培养基的基质。

②发酵培养基 (fermentation medium)：用于生产预定发

酵产物，一般碳源含量往往高于种子培养基。大规模生产

时，原料应价廉易得，还应有利于下游的分离提取。

5. 根据培养目的来分

味精生产菌北京棒状杆菌 AS1299：

一级种子（用摇床培养）培养基配方：

葡萄糖 3%

玉米浆2.5~3.5%

尿素0.3~0.5%

K2HPO4 0.1~0.2%

MgSO4 0.05%二级种子（ 1200 升发酵罐）培养基配方：以水解糖 3%

代替葡萄糖 3%，其他成分相同。

The powder is weighed and dissolved in a specified

amount of water. pH is checked and adjusted. Then the

medium is sterilized at 121º C at 15 lbs/sq. in. pressure

for 15 minutes. Heat labile compounds that are to be

added to the medium should be sterilized by filtration,

and then added to the medium at 50 º C.

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