1. 微生物生長的六大營養要素是什麼
微生物生長的六大營養要素是什麼
微生物生長的六大營養要素是什麼。生物生長是需要營養元素的，人要吃飯，熊貓要吃竹子，莊稼要施肥。因為這些生物需要從外界取得進行生命活動的原料和燃料。下面看看微生物生長的六大營養要素是什麼。
微生物需要的營養要素可分為六大類，即碳源、氮源、能源、無機鹽、生長因子和水。
碳源
人要吃米飯、饅頭或麵包，這些食品的主要成分在化學上叫做碳水化合物，因為這些化合物的分子中含有比較多的碳元素，所以叫做碳源。它也是微生物食物中的一種主要口糧，因為微生物細胞中的許多成分都是由碳元素構成的。
同時碳源又為微生物提供能量，供它們運動和進行各項生命活動。能被各種微生物利用的碳源種類極多，從簡單的無機含碳化合物如二氧化碳、碳酸鹽等到比較復雜的有機物（糖類、醇類、酸類等），更為復雜的有機大分子如蛋白質、
核酸等，都能被微生物作為碳源分解利用，甚至連石油以及對一般生物有毒的腈類化合物、二甲苯、酚等也能被一些微生物用作碳源。不過有的微生物所能利用的碳源種類極其有限，例如甲基營養細菌只能利用簡單的有機化合物甲醇和甲烷作為碳源。
氮源
人需要吃肉或喝牛奶，其中主要含有蛋白質，蛋白質由氨基酸組成，氨基酸裡面含有較多的氮元素，所以這類營養叫做氮源。微生物能利用的氮源種類也比人或植物要多，動植物能利用的氮源微生物都能利用，而一般植物和動物不能利用的空氣中的氮氣，微生物也能利用。
氮源給微生物提供生長繁殖時合成原生質和細胞其他細胞結構的原材料。缺少氮源微生物就難以生長，就像長期缺少蛋白質營養的兒童長不高一樣。氮源一般不作為微生物的能源。但是有些細菌，例如硝化細菌能利用銨鹽、亞硝酸鹽作為氮源和能源。
能源
能源是提供微生物生命活動所需能量的物質。例如太陽光的光能就是許多可以進行光合作用的細菌的直接能源。自然界中的不少物質，如葡萄糖、澱粉等，既可作為碳源，又可作為能源；蛋白質對於某些微生物來說，是具有碳源、氮源和能源三種功能的營養源。至於空氣中的氮氣，則只能提供氮源，而陽光僅提供能源。
無機鹽
人需要吃鹽、補鈣，莊稼需要用草木灰補充鉀。與高等生物一樣，微生物的生命活動中，除了需要碳源、氮源和能源之外，還需要其他元素，例如硫、磷、鈉、鉀、鎂、鈣、鐵等元素，還需要某些微量的金屬元素。
諸如鈷、鋅、鉬、鎳、鎢、銅等。上述元素大多是以鹽的形式來提供給微生物的，因此稱它們為無機鹽或礦質營養。這些無機鹽是組成生命物質的必要成分，其中有些是維持正常生命活動必需的，有些則是用於促進或抑制某些物質的產生。
生長因子
人和動物需要維生素，許多微生物也需要維生素。維生素是微生物自身不能合成的微量有機物質，它們對微生物生命活動也是不可缺少的。例如酵母菌和乳酸細菌必須由外界提供生長因子才能夠生長或生長良好。
有些微生物，例如大腸桿菌、多數真菌和放線菌能夠自行合成生長因子，不需要從外界獲得。還有些微生物能產生過量的生長因子，因此可以利用它們來生產維生素，例如人們常常需要補充的維生素B2（核黃素）就是利用一種酵母菌生產的。
水
同一切生物一樣，微生物的營養中不可缺少水。水是微生物細胞的主要化學組成之一。生命活動基本上是通過一系列化學反應實現的，這些化學反應絕大多數是在水中進行的。細胞內外物質的交換，通常也是溶解在水中進行的；水還可以維持生命大分子，例如核酸、蛋白質的分子結構穩定性；水還可以參與體內的化學反應，例如水解、水合反應等。
微生物需要的營養要素可分為六大類,即碳源、氮源、能源、無機鹽、生長因子和水.碳源人要吃米飯、饅頭或麵包,這些食品的主要成分在化學上叫做碳水化合物,因為這些化合物的分子中含有比較多的碳元素,所以叫做碳源。
它也是微生物食物中的一種主要口糧,因為微生物細胞中的許多成分都是由碳元素構成的,同時碳源又為微生物提供能量,供它們運動和進行各項生命活動.能被各種微生物利用的碳源種類極其多樣,從簡單的無機含碳化合物如二氧化碳、碳酸鹽等到比較復雜的有機物
（糖類、醇類、酸類等）,更為復雜的有機大分子如蛋白質、核酸等,都能被微生物作為碳源分解利用,甚至連石油以及對一般生物有毒的腈化合物、二甲苯、酚等也能被一些微生物用作碳源.微生物學家曾用過90多種碳源喂養一種叫做洋蔥伯克雷爾德氏菌（Burkholderiacepacia）的細菌,發現它不僅能利用葡萄糖、果糖,還可以利用不少有機酸,甚至可以利用石炭酸（苯酚）和對人和動物有劇毒的腐胺、精胺和色胺等屍體腐敗後產生的化合物.不過有的微生物所能利用的碳源種類極其有限。
例如甲基營養細菌只能利用簡單的有機化合物甲醇和甲烷作為碳源.氮源人需要吃肉或喝牛奶,其中主要是含有蛋白質,蛋白質由氨基酸組成,氨基酸裡面含有較多的氮元素,所以這類營養叫做氮源.微生物能利用的'氮源種類也比人或植物要多。
動植物能利用的氮源微生物都能利用,而一般植物和動物不能利用的空氣中的氮氣,微生物也能利用.氮源給微生物提供生長繁殖時合成原生質和細胞其它細胞結構的原材料.缺少氮源微生物就難以生長,就象長期缺少蛋白質營養的兒童長不了個一樣。
氮源一般不是作為微生物的能源.但是有些細菌,例如硝化細菌能利用銨鹽、亞硝酸鹽作為氮源和能源.能源能源是提供微生物生命活動所需能量的物質.例如太陽光的光能就是許多可以進行光合作用的細菌的直接能源.自然界中的不少物質,如葡萄糖、
澱粉等,既可作為碳源,又可作為能源；蛋白質對於某些微生物來說,是具有碳源、氮源和能源三種功能的營養源.至於空氣中的氮氣,則只能提供氮源,而陽光僅提供能源.無機鹽人需要吃鹽、補鈣,莊稼需要用草木灰補充鉀.象高等生物一樣,微生物的生命活動中。
除了需要碳源、氮源和能源之外,還需要其它元素,例如硫、磷、鈉、鉀、鎂、鈣、鐵等元素,還需要某些微量的金屬元素,諸如鈷、鋅、鉬、鎳、鎢、銅等.上述元素大多是以鹽的形式來提供給微生物的,因此稱它們為無機鹽或礦質營養。
這些無機鹽是組成生命物質的必要成分,或是維持正常生命活動必需的,有些則是用於促進或抑制某些物質的產生.無機元素（除碳、氮源外）的來源和功能元素人為提供形式生理功能生長因子人和動物需要維生素,許多微生物也需要維生素。
維生素是微生物自身不能合成的微量有機物質,它們對微生物生命活動也是不可缺少的.例如酵母菌和乳酸細菌必需由外界提供才能夠生長或生長良好.有些微生物,例如大腸桿菌、多數真菌和放線菌能夠自行合成生長因子,不需要從外界獲得。
還有些微生物能產生過量的生長因子,因此可以利用它們來生產維生素+,例如人們常常需要補充的維生素B2（核黃素）就是利用一種酵母菌生產的.水同一切生物一樣,微生物的營養中不可缺少水.水是微生物細胞的主要化學組成之一。
生命活動基本上是通過一系列化學反應實現的,這些化學反應絕大多數是在水中進行的.細胞內外物質的交換,通常也是溶解在水中進行的；水還可以維持生命大分子例如核酸、蛋白質的分子結構穩定性；水還可以參與體內的化學 應例如水解、水合反應等.
一、微生物細胞物質的分析
對各類微生物進行分析，微生物的化學成分和有機物見表1-2、表1-3。
二、微生物生長所需的營養物質
（1）水分 水是微生物生長所必不可少的，微生物離開水就不能進行生命活動。
（2）碳源 自養型微生物不需要外界供給有機碳素化合物，它們以CO2作為唯一碳源，異養型微生物以各種有機碳素化合物作為碳源和能源。常用的有機碳素化合物主要有單糖、多糖、有機酸、醇類、脂類等。氨基酸除供給氮源外，還能提供碳源。
（3）氮源 許多微生物除利用有機氮素化合物外，也能利用無機氮素化合物作為氮源。在無機氮素化合物中硝酸鹽和銨鹽最為常用，如硝酸鉀、硫酸銨、尿素等。
（4）生長因子 微生物生長所不可缺少的微量有機物質稱生長因子（生長素）。包括各種氨基酸、嘌呤、嘧啶和維生素。
（5）無機鹽 包括主要元素和微量元素兩類。主要元素有磷、鎂、鉀、鈣等
微生物與環境因素的關系
微生物除了需要營養外，還需要合適的環境（如溫度、pH值、氧氣、滲透壓、氧化還原電位等）才能生存。如果環境條件不合適，會影響微生物的生命活動，甚至引起變異或死亡。現將微生物群體生長需要的環境因素及其影響作一概述。
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2. 實驗室和發酵工業中常用的天然提取物主要能為微生物生長提供哪些營養要素
一 碳源 (carbon source)
指一切能滿足微生物生長繁殖所需碳元素的營養物。
總體上，微生物能利用的碳源的種類及形式極其廣泛多樣（參P83表），但不同微生物對碳源的利用因種不同而差異懸殊；
對於利用有機碳源的異養型微生物來說，其碳源往往同時又是能源。此時，可認為碳源是一種具有雙功能的營養物。還有一些種類較少的自養型微生物，則以CO2為主要碳源；
工業發酵生產中所供給的碳源，大多數來自植物體，如山芋粉、玉米粉、麩皮、米糠、糖蜜等，其成分以碳源為主，但也包含其他營養成分。實驗室中，常用於微生物培養基的碳源主要有葡萄糖、果糖、蔗糖、澱粉、甘露醇、甘油和有機酸等。
二 氮源 (nitrogen source)
指一切能滿足微生物生長繁殖所需氮元素的營養物 (參P84表）。
工業發酵中利用的有機含氮化合物，主要來源於動物、植物及微生物體，例如魚粉、黃豆餅粉、酵母提取物、發酵廢液及廢物中的菌體等。銨鹽、硝酸鹽、蛋白腖和肉湯等則是實驗室培養微生物常用的氮源。
三 能源 (energy source)
指能為微生物生命活動提供最初能量來源的營養物或輻射能。
能作為化能自養微生物的能源都是一些還原態無機物，如NH4+、NO2–、S、H2S、H2和Fe2+等。能氧化利用這些物質獲得能量的微生物都是細菌，如亞硝酸細菌、硝酸細菌、硫化細菌、硫細菌、氫細菌和鐵細菌等。由於化能自養微生物的存在，說明生物界的能源並非都是直接或間接的依靠太陽能。
四 生長因子（growth factor）
某些微生物生長所必需、其自身又不能合成或合成量不足以滿足自身生長，需要外源提供的微量有機物。狹義的生長因子一般僅指維生素；廣義的生長因子除維生素外，還包括氨基酸、鹼基、脂肪酸等。
根據各種微生物與生長因子的關系可分以下幾類（了解）：生長因子自養型微生物、生長因子異養型微生物、生長因子過量合成型微生物、生長因子缺陷型微生物。
通常由於對某些微生物所需的生長因子不了解，因此常在培養這些微生物的培養基里加入酵母膏、牛肉膏、玉米漿、肝浸液、麥芽汁或其他新鮮的動植物組織浸出液等物質以滿足它們對生長因子的需要。
五 無機鹽（inorganic salt，mineral salt）
無機鹽或礦質元素主要為微生物提供除C、N源以外的各種生物元素。
凡生長所需濃度在10-3～10-4mol/L范圍內的元素，稱為大量元素，如P、S、K、Mg、Ca、Na、Fe等；凡生長所需濃度在10-6～10-8mol/L范圍內的元素，則稱微量元素，如Mn、Zn 、Cu、Cl、Co、Mo、Ni、B、W、 Sn、Se等。不同微生物有時所需的無機鹽濃度有時差別很大，上述劃分只是使用上的方便。
無機鹽的生理功能（參P86表，了解）
在配製微生物培養基時，對於大量元素，可加入相關化學試劑，常用 K2HPO4 及 MgSO4 ，它們可提供 4 種需要量最大的元素。對於微量元素，由於水、化學試劑、玻璃器皿或其他天然成分的雜質中已含有可滿足微生物生長需要的各種微量元素，因此在配製普通培養基時一般不再另行添加。但如果要配製研究營養代謝等的精細培養基，所用的玻璃器皿應是硬質的，試劑是高純度的，此時就須根據需要加入必要的微量元素。
六 水（water）
微生物對水分的吸收或排出決定於水的活度。水活度用aw (activity of water)表示，即一定溫度和壓力下，溶液的蒸汽壓 ( p )和純水蒸汽壓( po ) 之比：aw=p／p o（參P93-94)
微生物生長所要求的aw值，一般在0.60~0.99之間，每一種微生物的生長都有一適應范圍及最適的aw值，且這個aw值是相對恆定的。如果微生物生長環境的aw值大於菌體生長的最適aw值，細胞就會吸水膨脹，甚至引起細胞破裂。
反之，如果環境aw值小於菌體生長的最適aw值，則細胞內的水分就會外滲，造成質壁分離，使細胞代謝活動受到抑制甚至引起死亡。為了抑制有害微生物生長，往往加入高濃度食鹽或蔗糖，降低環境中的aw值，使菌體不能正常生長，從而達到長久保存食品的目的。