首先要了解微生物所需的營養成分。
(1)微生物需要的營養物質
營養物質應滿足微生物的生長、繁殖和完成各種生理活動的需要。它們的作用可概括為形成結構(參與細胞組成)、提供能量和調節作用(構成酶的活性和物質運輸係統)。
微生物的營養物質有六大類要素,即水、氮源、碳源、生長因子、無機鹽和能源。
① 水
水是微生物的重要組成部分,在代謝中占有重要地位。水在細胞中有兩種存在形式:結合水和遊離水。結合水與溶質或其他分子結合在一起,很難加以利用。遊離水(或稱為非結合水)則可以被微生物利用。
② 氮源
凡是構成微生物細胞的物質或代謝產物中氮元素來源的營養物質,稱為氮源。細胞幹物質中氮的含量僅次於碳和氧。氮是組成核酸和蛋白質的重要元素,氮對微生物的生長發育有著重要作用。從分子態的N2到複雜的含氮化合物都能夠被不同微生物所利用,而不同類型的微生物能夠利用的氮源差異較大。
固氮微生物能利用分子態N2合成自己需要的氨基酸和蛋白質,也能利用無機氮和有機氮化物,但在這種情況下,它們便失去了固氮能力。此外,有些光合細菌、藍藻和真菌也有固氮作用。
許多腐生細菌和動植物的病原菌不能固氮,一般利用銨鹽或其他含氮鹽作氮源。硝酸鹽必須先還原為NH+4後,才能用於生物合成。以無機氮化物為唯一氮源的微生物都能利用銨鹽,但它們並不都能利用硝酸鹽。
有機氮源有蛋白腖、牛肉膏、酵母膏、玉米漿等,工業上能夠用黃豆餅粉、花生餅粉和魚粉等作為氮源。有機氮源中的氮往往是蛋白質或其降解產物。
氮源一般隻提供合成細胞質和細胞中其他結構的原料,不作為能源。隻有少數細菌,如硝化細菌利用銨鹽、硝酸鹽作氮源和能源。
③ 碳源
碳在細胞的幹物質中約占50%,所以微生物對碳的需求最大。凡是作為微生物細胞結構或代謝產物中碳架來源的營養物質,稱為碳源。
作為微生物營養的碳源物質種類很多,從簡單的無機物(CO2、碳酸鹽)到複雜的有機含碳化合物(糖、糖的衍生物、脂類、醇類、有機酸、芳香化合物及各種含碳化合物等)。但不同微生物利用碳源的能力不同,假單孢菌屬可利用90種以上的碳源,甲烷氧化菌僅利用兩種有機物:甲烷和甲醇,某些纖維素分解菌隻能利用纖維素。
大多數微生物是異養型,以有機化合物為碳源。能夠利用的碳源種類很多,其中糖類是最好的碳源。
異養微生物將碳源在體內經一係列複雜的化學反應,最終用於構成細胞物質,或為機體提供生理活動所需的能量。所以,碳源往往也是能源物質。
自養菌以CO2、碳酸鹽為唯一或主要的碳源。CO2是被徹底氧化的物質,其轉化成細胞成分是一個還原過程。因此,這類微生物同時需要從光或其他無機物氧化獲得能量。這類微生物的碳源和能源分別屬於不同物質。
④ 無機鹽
無機鹽也是微生物生長所不可缺少的營養物質。其主要功能是:① 構成細胞的組成成分;② 作為酶的組成成分;③ 維持酶的活性;④ 調節細胞的滲透壓、氫離子濃度和氧化還原電位;⑤ 作為某些自氧菌的能源。
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