1. 微生物生长的六大营养要素是什么
微生物生长的六大营养要素是什么
微生物生长的六大营养要素是什么。生物生长是需要营养元素的，人要吃饭，熊猫要吃竹子，庄稼要施肥。因为这些生物需要从外界取得进行生命活动的原料和燃料。下面看看微生物生长的六大营养要素是什么。
微生物需要的营养要素可分为六大类，即碳源、氮源、能源、无机盐、生长因子和水。
碳源
人要吃米饭、馒头或面包，这些食品的主要成分在化学上叫做碳水化合物，因为这些化合物的分子中含有比较多的碳元素，所以叫做碳源。它也是微生物食物中的一种主要口粮，因为微生物细胞中的许多成分都是由碳元素构成的。
同时碳源又为微生物提供能量，供它们运动和进行各项生命活动。能被各种微生物利用的碳源种类极多，从简单的无机含碳化合物如二氧化碳、碳酸盐等到比较复杂的有机物（糖类、醇类、酸类等），更为复杂的有机大分子如蛋白质、
核酸等，都能被微生物作为碳源分解利用，甚至连石油以及对一般生物有毒的腈类化合物、二甲苯、酚等也能被一些微生物用作碳源。不过有的微生物所能利用的碳源种类极其有限，例如甲基营养细菌只能利用简单的有机化合物甲醇和甲烷作为碳源。
氮源
人需要吃肉或喝牛奶，其中主要含有蛋白质，蛋白质由氨基酸组成，氨基酸里面含有较多的氮元素，所以这类营养叫做氮源。微生物能利用的氮源种类也比人或植物要多，动植物能利用的氮源微生物都能利用，而一般植物和动物不能利用的空气中的氮气，微生物也能利用。
氮源给微生物提供生长繁殖时合成原生质和细胞其他细胞结构的原材料。缺少氮源微生物就难以生长，就像长期缺少蛋白质营养的儿童长不高一样。氮源一般不作为微生物的能源。但是有些细菌，例如硝化细菌能利用铵盐、亚硝酸盐作为氮源和能源。
能源
能源是提供微生物生命活动所需能量的物质。例如太阳光的光能就是许多可以进行光合作用的细菌的直接能源。自然界中的不少物质，如葡萄糖、淀粉等，既可作为碳源，又可作为能源；蛋白质对于某些微生物来说，是具有碳源、氮源和能源三种功能的营养源。至于空气中的氮气，则只能提供氮源，而阳光仅提供能源。
无机盐
人需要吃盐、补钙，庄稼需要用草木灰补充钾。与高等生物一样，微生物的生命活动中，除了需要碳源、氮源和能源之外，还需要其他元素，例如硫、磷、钠、钾、镁、钙、铁等元素，还需要某些微量的金属元素。
诸如钴、锌、钼、镍、钨、铜等。上述元素大多是以盐的形式来提供给微生物的，因此称它们为无机盐或矿质营养。这些无机盐是组成生命物质的必要成分，其中有些是维持正常生命活动必需的，有些则是用于促进或抑制某些物质的产生。
生长因子
人和动物需要维生素，许多微生物也需要维生素。维生素是微生物自身不能合成的微量有机物质，它们对微生物生命活动也是不可缺少的。例如酵母菌和乳酸细菌必须由外界提供生长因子才能够生长或生长良好。
有些微生物，例如大肠杆菌、多数真菌和放线菌能够自行合成生长因子，不需要从外界获得。还有些微生物能产生过量的生长因子，因此可以利用它们来生产维生素，例如人们常常需要补充的维生素B2（核黄素）就是利用一种酵母菌生产的。
水
同一切生物一样，微生物的营养中不可缺少水。水是微生物细胞的主要化学组成之一。生命活动基本上是通过一系列化学反应实现的，这些化学反应绝大多数是在水中进行的。细胞内外物质的交换，通常也是溶解在水中进行的；水还可以维持生命大分子，例如核酸、蛋白质的分子结构稳定性；水还可以参与体内的化学反应，例如水解、水合反应等。
微生物需要的营养要素可分为六大类,即碳源、氮源、能源、无机盐、生长因子和水.碳源人要吃米饭、馒头或面包,这些食品的主要成分在化学上叫做碳水化合物,因为这些化合物的分子中含有比较多的碳元素,所以叫做碳源。
它也是微生物食物中的一种主要口粮,因为微生物细胞中的许多成分都是由碳元素构成的,同时碳源又为微生物提供能量,供它们运动和进行各项生命活动.能被各种微生物利用的碳源种类极其多样,从简单的无机含碳化合物如二氧化碳、碳酸盐等到比较复杂的有机物
（糖类、醇类、酸类等）,更为复杂的有机大分子如蛋白质、核酸等,都能被微生物作为碳源分解利用,甚至连石油以及对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.微生物学家曾用过90多种碳源喂养一种叫做洋葱伯克雷尔德氏菌（Burkholderiacepacia）的细菌,发现它不仅能利用葡萄糖、果糖,还可以利用不少有机酸,甚至可以利用石炭酸（苯酚）和对人和动物有剧毒的腐胺、精胺和色胺等尸体腐败后产生的化合物.不过有的微生物所能利用的碳源种类极其有限。
例如甲基营养细菌只能利用简单的有机化合物甲醇和甲烷作为碳源.氮源人需要吃肉或喝牛奶,其中主要是含有蛋白质,蛋白质由氨基酸组成,氨基酸里面含有较多的氮元素,所以这类营养叫做氮源.微生物能利用的'氮源种类也比人或植物要多。
动植物能利用的氮源微生物都能利用,而一般植物和动物不能利用的空气中的氮气,微生物也能利用.氮源给微生物提供生长繁殖时合成原生质和细胞其它细胞结构的原材料.缺少氮源微生物就难以生长,就象长期缺少蛋白质营养的儿童长不了个一样。
氮源一般不是作为微生物的能源.但是有些细菌,例如硝化细菌能利用铵盐、亚硝酸盐作为氮源和能源.能源能源是提供微生物生命活动所需能量的物质.例如太阳光的光能就是许多可以进行光合作用的细菌的直接能源.自然界中的不少物质,如葡萄糖、
淀粉等,既可作为碳源,又可作为能源；蛋白质对于某些微生物来说,是具有碳源、氮源和能源三种功能的营养源.至于空气中的氮气,则只能提供氮源,而阳光仅提供能源.无机盐人需要吃盐、补钙,庄稼需要用草木灰补充钾.象高等生物一样,微生物的生命活动中。
除了需要碳源、氮源和能源之外,还需要其它元素,例如硫、磷、钠、钾、镁、钙、铁等元素,还需要某些微量的金属元素,诸如钴、锌、钼、镍、钨、铜等.上述元素大多是以盐的形式来提供给微生物的,因此称它们为无机盐或矿质营养。
这些无机盐是组成生命物质的必要成分,或是维持正常生命活动必需的,有些则是用于促进或抑制某些物质的产生.无机元素（除碳、氮源外）的来源和功能元素人为提供形式生理功能生长因子人和动物需要维生素,许多微生物也需要维生素。
维生素是微生物自身不能合成的微量有机物质,它们对微生物生命活动也是不可缺少的.例如酵母菌和乳酸细菌必需由外界提供才能够生长或生长良好.有些微生物,例如大肠杆菌、多数真菌和放线菌能够自行合成生长因子,不需要从外界获得。
还有些微生物能产生过量的生长因子,因此可以利用它们来生产维生素+,例如人们常常需要补充的维生素B2（核黄素）就是利用一种酵母菌生产的.水同一切生物一样,微生物的营养中不可缺少水.水是微生物细胞的主要化学组成之一。
生命活动基本上是通过一系列化学反应实现的,这些化学反应绝大多数是在水中进行的.细胞内外物质的交换,通常也是溶解在水中进行的；水还可以维持生命大分子例如核酸、蛋白质的分子结构稳定性；水还可以参与体内的化学 应例如水解、水合反应等.
一、微生物细胞物质的分析
对各类微生物进行分析，微生物的化学成分和有机物见表1-2、表1-3。
二、微生物生长所需的营养物质
（1）水分 水是微生物生长所必不可少的，微生物离开水就不能进行生命活动。
（2）碳源 自养型微生物不需要外界供给有机碳素化合物，它们以CO2作为唯一碳源，异养型微生物以各种有机碳素化合物作为碳源和能源。常用的有机碳素化合物主要有单糖、多糖、有机酸、醇类、脂类等。氨基酸除供给氮源外，还能提供碳源。
（3）氮源 许多微生物除利用有机氮素化合物外，也能利用无机氮素化合物作为氮源。在无机氮素化合物中硝酸盐和铵盐最为常用，如硝酸钾、硫酸铵、尿素等。
（4）生长因子 微生物生长所不可缺少的微量有机物质称生长因子（生长素）。包括各种氨基酸、嘌呤、嘧啶和维生素。
（5）无机盐 包括主要元素和微量元素两类。主要元素有磷、镁、钾、钙等
微生物与环境因素的关系
微生物除了需要营养外，还需要合适的环境（如温度、pH值、氧气、渗透压、氧化还原电位等）才能生存。如果环境条件不合适，会影响微生物的生命活动，甚至引起变异或死亡。现将微生物群体生长需要的环境因素及其影响作一概述。
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2. 实验室和发酵工业中常用的天然提取物主要能为微生物生长提供哪些营养要素
一 碳源 (carbon source)
指一切能满足微生物生长繁殖所需碳元素的营养物。
总体上，微生物能利用的碳源的种类及形式极其广泛多样（参P83表），但不同微生物对碳源的利用因种不同而差异悬殊；
对于利用有机碳源的异养型微生物来说，其碳源往往同时又是能源。此时，可认为碳源是一种具有双功能的营养物。还有一些种类较少的自养型微生物，则以CO2为主要碳源；
工业发酵生产中所供给的碳源，大多数来自植物体，如山芋粉、玉米粉、麸皮、米糠、糖蜜等，其成分以碳源为主，但也包含其他营养成分。实验室中，常用于微生物培养基的碳源主要有葡萄糖、果糖、蔗糖、淀粉、甘露醇、甘油和有机酸等。
二 氮源 (nitrogen source)
指一切能满足微生物生长繁殖所需氮元素的营养物 (参P84表）。
工业发酵中利用的有机含氮化合物，主要来源于动物、植物及微生物体，例如鱼粉、黄豆饼粉、酵母提取物、发酵废液及废物中的菌体等。铵盐、硝酸盐、蛋白胨和肉汤等则是实验室培养微生物常用的氮源。
三 能源 (energy source)
指能为微生物生命活动提供最初能量来源的营养物或辐射能。
能作为化能自养微生物的能源都是一些还原态无机物，如NH4+、NO2–、S、H2S、H2和Fe2+等。能氧化利用这些物质获得能量的微生物都是细菌，如亚硝酸细菌、硝酸细菌、硫化细菌、硫细菌、氢细菌和铁细菌等。由于化能自养微生物的存在，说明生物界的能源并非都是直接或间接的依靠太阳能。
四 生长因子（growth factor）
某些微生物生长所必需、其自身又不能合成或合成量不足以满足自身生长，需要外源提供的微量有机物。狭义的生长因子一般仅指维生素；广义的生长因子除维生素外，还包括氨基酸、碱基、脂肪酸等。
根据各种微生物与生长因子的关系可分以下几类（了解）：生长因子自养型微生物、生长因子异养型微生物、生长因子过量合成型微生物、生长因子缺陷型微生物。
通常由于对某些微生物所需的生长因子不了解，因此常在培养这些微生物的培养基里加入酵母膏、牛肉膏、玉米浆、肝浸液、麦芽汁或其他新鲜的动植物组织浸出液等物质以满足它们对生长因子的需要。
五 无机盐（inorganic salt，mineral salt）
无机盐或矿质元素主要为微生物提供除C、N源以外的各种生物元素。
凡生长所需浓度在10-3～10-4mol/L范围内的元素，称为大量元素，如P、S、K、Mg、Ca、Na、Fe等；凡生长所需浓度在10-6～10-8mol/L范围内的元素，则称微量元素，如Mn、Zn 、Cu、Cl、Co、Mo、Ni、B、W、 Sn、Se等。不同微生物有时所需的无机盐浓度有时差别很大，上述划分只是使用上的方便。
无机盐的生理功能（参P86表，了解）
在配制微生物培养基时，对于大量元素，可加入相关化学试剂，常用 K2HPO4 及 MgSO4 ，它们可提供 4 种需要量最大的元素。对于微量元素，由于水、化学试剂、玻璃器皿或其他天然成分的杂质中已含有可满足微生物生长需要的各种微量元素，因此在配制普通培养基时一般不再另行添加。但如果要配制研究营养代谢等的精细培养基，所用的玻璃器皿应是硬质的，试剂是高纯度的，此时就须根据需要加入必要的微量元素。
六 水（water）
微生物对水分的吸收或排出决定于水的活度。水活度用aw (activity of water)表示，即一定温度和压力下，溶液的蒸汽压 ( p )和纯水蒸汽压( po ) 之比：aw=p／p o（参P93-94)
微生物生长所要求的aw值，一般在0.60~0.99之间，每一种微生物的生长都有一适应范围及最适的aw值，且这个aw值是相对恒定的。如果微生物生长环境的aw值大于菌体生长的最适aw值，细胞就会吸水膨胀，甚至引起细胞破裂。
反之，如果环境aw值小于菌体生长的最适aw值，则细胞内的水分就会外渗，造成质壁分离，使细胞代谢活动受到抑制甚至引起死亡。为了抑制有害微生物生长，往往加入高浓度食盐或蔗糖，降低环境中的aw值，使菌体不能正常生长，从而达到长久保存食品的目的。