微生物的人工培养

一、供微生物生长的培养基培养基（culturemedium）是人工配制的适合微生物生长繁殖的营养基质，用来培养、分离、鉴定、保存各种微生物或积累代谢产物。在自然界中微生物种类繁多，营养类型多样，再加上实验和研究的目的不同，所以培养基也有很多的种类。

（一）配制培养基的基本原则  

1. 选择适宜的营养物质 培养基应含有微生物生长繁殖所需的各种营养物质，并且各营养物质的浓度和配比适合。总体而言，所有微生物生长繁殖均需要培养基中含有碳源、氮源、无机盐、生长因子、水及能源。但由于微生物营养类型复杂，不同微生物对营养物质的需求是不一样的。因此，首先要根据不同微生物的营养需求配制针对性强
的培养基。自养型微生物能从简单的无机物合成自身需要的糖、脂类、蛋白质、核酸、维生素等复杂的有机物，因此，培养自养型微生物的培养基完全可以（或应该）由简单的无机物组成。培养异养型微生物需要在培养基中添加有机物，而且不同类型异养型微生物的营养要求差别很大，因此，其培养基组成也相差很远。

2.营养物质浓度及配比合适 培养基中营养物质浓度合适时微生物才能生长良好，营养物质浓度过低时不能满足微生物的正常生长，浓度过高时则可能对微生物生长起抑制作用。另外，培养基中各营养物质之间的浓度配比也直接影响微生物的生长繁殖和（或）代谢产物的形成和积累，其中碳氮比（C/N）的影响较大。

3.适宜的pH 培养基的pH必须控制在一定的范围内，以满足不同类型微生物的生长繁殖或产生代谢产物。各类微生物生长繁殖或产生代谢产物的最适pH条件各不相同，一般来讲，细菌与放线菌适于在 pH7~7.5范围内生长，酵母菌和霉菌通常在pH4.5~6范围内生长。值得注意的是，在微生物生长繁殖和代谢过程中，由于营养物质被分解利用和代谢产物的形成与积累，会导致培养基pH发生变化，若不对培养基pH条件进行控制，往往导致微生物生长速度或（和）代谢产物产量降低。因此，为了维持培养基pH的相对恒定，通常在培养基中加入pH缓冲剂。常用的缓冲剂是一氢和二氢磷酸盐（如K₂HPO₄和KH₂PO₄）组成的混合物。K₂HPO₄溶液呈碱性，KH₂PO₄溶液呈酸性，两种物质的等克分子混合溶液的pH值为6.8。当培养基中酸性物质积累导致H+浓度增加时，H+与弱碱性盐结合形成弱酸性化合物，培养基pH不会过度降低。如果培养基中OH-浓度增加，OH-则与弱酸性盐结合形成弱碱性化合物，培养基pH也不会过度升高。

（二）常用培养基的类型培养基种类繁多，根据微生物的种类和培养的目的，可配制不同种类的培养基。常用的培养基有：

1.根据培养基成分不同分类

（1）天然培养基：培养基的主要成分是动植物组织、微生物产品及其提取物。常用的天然物质包括马铃薯、牛肉膏、蛋白胨、酵母浸膏、豆芽汁、酒糟、玉米粉、牛奶、胡萝卜等。如牛肉膏蛋白胨培养基、牛奶培养基。天然培养基适用于实验室配制基础培养基及工业生产中的发酵培养基。

（2）合成培养基：由多种化学试剂配制而成的培养基，其中的成分和用量都明确知道。如高氏一号培养基、查氏培养基。合成培养基常用于微生物营养、代谢、遗传、鉴定、菌种选育、药物的作用机制等方面的研究。

2.根据培养基物理状态分类

（1）固体培养基：在液体培养基中加入1.5% ~2.0%琼脂，使培养基变成加热可溶化、冷却可凝固的固体培养基，可制成培养微生物的平板或斜面，常用于微生物的分离鉴定、活菌计数、菌落特征的观察及菌种保藏等。

（2）液体培养基：配制好的培养基中不加琼脂。应用液体培养基培养微生物时，由于营养物质分散均匀，微生物能更充分接触和利用，使得微生物生长更快，积累代谢产物量也更多，因此多用于大规模的工业生产和各种微生物学的研究。

（3）半固体培养基：加入少量0.2%~0.5%琼脂，使培养基呈半固体状态，多用于微生物运动性的观察、效价滴定及短期保藏菌种等。

3.根据培养基的用途分类

（1）基础培养基（basalmedium）：含有微生物生长所需的基本营养物质，可供大部分营养要求不高的微生物生长。如牛肉膏蛋白胨培养基是最常用的基础培养基，也可以作为一些特殊培养基的基础成分，再根据要培养微生物的特殊营养要求，加入所需的营养物质。

（2）加富培养基（nutrientmedium）：也称营养培养基，在基础培养基中加入血液、血清、动植物组织提取液、酵母浸膏等，以满足营养要求比较苛刻的微生物生长。如结核分枝杆菌需要含鸡蛋的培养基，加富石蜡油培养石油分解菌。

（3）选择培养基（selectivemedium）：是用来把某种或某类微生物从混杂的微生物群体中分离出来的培养基。根据不同种类微生物的特殊营养需求或对某种化学物质的敏感性不同，在培养基中加入相应的特殊营养物质或化学物质，使所要分离的微生物大量生长，抑制其他微生物的生长。如培养沙门菌的培养基中加入四硫黄酸钠、亮绿，可以抑制其他杂菌的生长；从脓汁中分离葡萄球菌时，可在培养基中加入7.5%氯化钠，抑制大多数其他细菌的生长；分离放线菌时，在培养基中加入数滴10%的苯酚溶液，则可以抑制细菌和霉菌的生长。

（4）鉴别培养基（diferentialmedium）：是用于鉴别不同类型微生物的培养基。在培养基中加入某种化学物质，使特定微生物生长后产生某种特定的现象，从而与其他微生物区别开来。如糖发酵培养基，可观察不同细菌分解糖产酸产气情况；伊红-美蓝培养基用于区别大肠杆菌和产气杆菌等。鉴别培养基主要用于微生物的快速分类鉴定，分离和筛选产生某种代谢产物的菌种。

（5）厌氧培养基（anaerobicmedium）：专性厌氧菌不能在有氧环境中生长，在基础培养基中加入一些特殊的生长因子，并使得培养基与空气隔绝，即制成供厌氧菌生长的厌氧培养基。如疱肉培养基，肝片肉汤培养基。厌氧培养基主要用于专性厌氧菌的分离、培养及鉴别。