微生物的营养要求-《应用微生物学原理与技术》相关章节内容

微生物的营养物（nutrients）有6 大要素，即碳源、氮源、能源、生长因子、无机盐和水。

1)碳源

碳源（cartbon source）构成了细胞的骨架。 进行生物降解的异养菌可利用多种有机物。 在各类碳源中，单糖、双糖、淀粉、醇类、有机酸和脂肪类容易利用。 在各种异养菌中，不同种类的微生物利用有机碳的能力不同，例如洋葱假单胞菌（Pseudomonas cepacia）可利用90 种不同的有机物，而产甲烷菌仅能利用CO2 等少数几种含碳化合物。

2)能源

能源（energy source）为微生物生命活动提供能量来源。 对于各种异养菌来说，不少碳源同时也是能源，所以这些有机物具有双重营养功能。

3)氮源

氮是合成蛋白质和核酸的必需物质。 蛋白质是微生物细胞中重要的结构物质；酶由蛋白质组成，具有催化功能；核酸（DNA 和RNA）是细胞中重要的遗传信息物质。 此外，有些微生物在无氧呼吸时利用硝酸盐态氮作为末端电子受体。 环境中的氮以多种形式存在，如以铵盐、硝酸盐和有机含氮化合物尿素等形式存在。 生物圈中氨存在的主要形式是氮气，占空气成分的78%，但只有很少的固氮细菌和蓝细菌可以利用空气中的氮气，使其还原为氨。

环境中的微生物氮源（nitrogen source）主要来自铵盐、硝酸盐及蛋白质分解产生的氨。 含氮有机化合物如炸药、农药、染料也可以提供氮源。 肺炎克雷伯菌（Klebsiella pneumoniae）可以利用农药溴苯腈作为氮源，使腈转化为氨，然后被利用；假单胞菌属（Pseudomonas）的个别菌株可利用2，6-二硝基苯酚作为氮源，首先将硝基裂解为游离硝酸盐，然后使硝酸盐还原为氨，供该菌生长繁殖使用。 因此这类有机物包括3 种营养功能，即碳源、能源和氮源。(www.xing528.com)

4)生长因子

生长因子（growth factors）主要是氨基酸、嘌呤和嘧啶碱以及维生素。 氨基酸为蛋白质的组分，嘌呤和嘧啶为核酸的组分，维生素则是辅酶或辅基的成分。 虽然所需要的量很少，但缺少它们微生物则不能生长和繁殖。 有些微生物可以自己合成这类物质，有些则需要外源供给，没有外源供应就不能很好地生长。 前者称为生长因子自养型（auxoautotroph）， 后者称为生长因子异养型（auxohetoph）。 在自然环境中生活的大部分微生物可以自己合成生长因子，但也有一些微生物需要利用其他微生物合成的生长因子进行生长和繁殖，如乳酸菌就需要多种外源维生素供应。

5)其他矿质元素

微生物还需要氮素以外的其他矿质元素，如磷、硫、钾、镁、钙、钠和铁，其浓度为10 -4 ～10 -3 mol/L，称为常量元素（macroelements）。 它们有些构成细胞内生物分子成分，如磷作为核酸、ATP 和细胞膜的重要成分，硫作为某些氨基酸和维生素的成分，钠、钾、镁在细胞生理活动中起重要代谢调节作用，铁是细胞中血红素和氧化还原酶系的重要组成成分。 铜、锌、锰、钼和钴等被称为微量元素（microelements），微生物生长时所需的浓度范围为10 -8 ～10 -6 mol/L，它们在酶代谢中起着重要作用。

自然环境中矿物质含量较高，所以通常不需要考虑这些矿物盐会成为微生物生长的限制因子。 但也有例外，如磷酸盐在自然环境中溶解性较低，磷经常成为水环境和土壤环境中的限制因子，一般要求碳磷比为1 000∶1 ～100∶1。 如果要用碳/氮和碳/磷来评判环境的营养供应情况时需特别谨慎。

6)水

水在细胞生长和繁殖过程中起重要作用。 了解环境中水的可利用性比了解绝对含水量更为重要。 水吸附到固体物质和环境表面（如水化黏土）或者处于高浓度的溶质中（如咸水湖），微生物便不能利用它们。 科学的方法是使用水活度（water activity，AW）或水势（water potential，Ψ），而不是使用含水量来表示生理上可利用的水。 一般来说，微生物需要水活度在0.900 ～1.000 才能存活。 只有极少例外，如在死海中的嗜盐杆菌（Halobacter）在水活度为0.700 时仍可以生长。 水的活度低于0.900 时生物修复就会受到限制。