海紅色桿菌

PTYG培養(yǎng)基（Peptone-Tryptone-Yeast Extract-Glucose Medium）是一種高營養(yǎng)、通用型液體培養(yǎng)基，由蛋白胨、胰蛋白胨、酵母粉和葡萄糖四種關(guān)鍵成分組成，故名“PTYG”。其配方通常為蛋白胨5 g、胰蛋白胨5 g、酵母粉5 g、葡萄糖10 g，NaCl 5 g，補(bǔ)水至1 L，pH調(diào)至7.0±0.2，適用于大多數(shù)異養(yǎng)細(xì)菌、酵母及絲狀菌的快速增殖與代謝研究。該培養(yǎng)基營養(yǎng)，蛋白胨與胰蛋白胨提供多肽與氨基酸，酵母粉富含維生素B群與微量元素，葡萄糖作為碳源，能迅速啟動微生物代謝，縮短延滯期。在常規(guī)培養(yǎng)條件下，大腸桿菌、枯草芽孢桿菌、乳酸菌等常見菌株在37℃、180 r/min培養(yǎng)12小時(shí)即可達(dá)到對數(shù)后期，菌濃可達(dá)10? CFU/mL以上，適合用于質(zhì)粒提取、蛋白表達(dá)、酶活測定等下游實(shí)驗(yàn)。此外，PTYG培養(yǎng)基也常被用于益生菌（如雙歧桿菌、乳酸菌）的高密度發(fā)酵，若需增強(qiáng)選擇性，可添加0.05% L-半胱氨酸和0.1% Tween-80，以提高厭氧菌的生長效率。若制備固體平板，只需加入1.5%瓊脂，即可用于菌落計(jì)數(shù)、分離純化及菌株保藏。由于其成分明確、配制簡便、適用廣，PTYG培養(yǎng)基已成為微生物實(shí)驗(yàn)室中不可或缺的“基礎(chǔ)口糧”，在基礎(chǔ)研究、工業(yè)發(fā)酵、食品微生物檢測及教學(xué)實(shí)驗(yàn)中均發(fā)揮著重要作用?？茖W(xué)家正給它植入耐旱、耐鹽基因，讓它在西北旱地也能結(jié)瘤。海紅色桿菌

改良巴爾斯氏培養(yǎng)基基礎(chǔ)（不含硫酸亞鐵銨）是專為趨磁細(xì)菌Magnetospirillum gryphiswaldense等設(shè)計(jì)的高純度液體平臺。經(jīng)典巴爾斯配方中，硫酸亞鐵銨既作鐵源又兼還原劑，卻易氧化沉淀，導(dǎo)致批次差異大、磁小體晶型不均。改良版本徹底剔除該鹽，把鐵供給與氧化還原控制拆成兩步：基礎(chǔ)培養(yǎng)基只含乳酸鈉、琥珀酸鈉雙碳源，酵母粉0.05 %，K?HPO? 5 mmol，MgSO?、CaCl?及微量元素各1 mL L?1，pH 6.8±0.1，經(jīng)0.22 μm過濾除菌，保證無色透明、無沉淀，4 ℃可保存3個月。使用時(shí)，先在基礎(chǔ)液中通N?/CO?（80:20）除氧，再按實(shí)驗(yàn)?zāi)繕?biāo)由無菌厭氧瓶補(bǔ)加可溶Fe(Ⅲ)-檸檬酸或FeCl?溶液，終濃度10–100 μmol，鐵形態(tài)與劑量可精確到0.1 μmol，避免傳統(tǒng)配方一次性投鐵產(chǎn)生的氧化應(yīng)激。與此同時(shí)，通過微氧發(fā)酵系統(tǒng)把溶解氧穩(wěn)定在0.5 %空氣飽和度，氧化還原電位降至–50 mV，磁小體合成效率提升2.4倍，Cmag值達(dá)1.2以上，而細(xì)胞干重仍保持2 g L?1。改良基礎(chǔ)還兼容同位素標(biāo)記與金屬摻雜：只需把??Fe-檸檬酸或CoCl?按1 at.%比例加入，即可制備高純度??Fe或Co摻雜磁小體，為M?ssbauer譜、磁熱療研究提供批次可重復(fù)的生物納米磁源。產(chǎn)黑假交替單胞菌其適生長溫度55–65 ℃，芽孢可耐100 ℃沸水2小時(shí)、紫外線輻照8小時(shí)仍存活，被廣用于檢驗(yàn)高壓滅菌效果。

牛奶類芽孢桿菌（Paenibacillus lactis）更早從原料奶和干酪凝塊中被分離，因而得名。它呈短桿狀，革蘭氏陽性，具周生鞭毛，可形成橢圓芽孢，更適30–37℃、pH 6–7，耐干燥、耐冷鏈，是乳品環(huán)境中常見的“溫和住客”。一、乳品益生菌株MB2401能分泌胞外多糖，在酸奶發(fā)酵中與 Streptococcus thermophilus 協(xié)同，可提升黏度、減少乳清析出，延長貨架期7天；同時(shí)產(chǎn)細(xì)菌素 Lactocin 2401，對單增李斯特菌抑菌帶寬達(dá)22mm，為原奶生物保鮮提供天然“護(hù)欄”。二、腸道健康牛奶類芽孢桿菌耐胃酸、耐膽鹽，能形成芽孢穿越胃腸道，在結(jié)腸萌發(fā)后分泌果聚糖酶，降解膳食多糖產(chǎn)生丁酸，降低pH，抑制沙門氏菌定植；小鼠試驗(yàn)顯示，日灌胃10? CFU，血清IgA提高35 %，腹瀉率下降60 %，已列入歐盟QPS清單，安全等級高。三、工業(yè)酶潛力其低溫普魯蘭酶在10℃仍保持70 %活性，可用于乳清寡糖制備；耐堿脂肪酶更適pH 9、40℃，在CIP管道清洗中分解乳脂肪，節(jié)能15 %，減少化學(xué)堿用量。四、農(nóng)業(yè)應(yīng)用將菌株NZ1制成活菌數(shù)10? CFU mL?1的“乳菌肥”，滴灌奶牛場周邊青貯玉米，土壤有機(jī)質(zhì)提高12 %，產(chǎn)奶凈能增加8 %，實(shí)現(xiàn)種養(yǎng)循環(huán)。

克勞氏芽孢桿菌（Bacillus clausii）是芽孢桿菌屬中的“耐堿”，1915年由意大利克勞氏從堿性土壤中分離，菌體桿狀、周生鞭毛，可在 pH 8–10.5、鹽 0–12 % 的條件下旺盛生長，芽孢能耐受 100 ℃ 沸水 30 min，是研究極端堿適應(yīng)的模式菌之一。一、耐堿機(jī)制基因組編碼多拷貝 Na?/H? 逆向轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白（nhaC、mnh）與碳酸酐酶，可將胞內(nèi)多余 Na? 泵出并維持 pH 穩(wěn)態(tài)；細(xì)胞壁肽聚糖富含 meso-二氨基庚二酸，膜脂分支化程度高，為高溫高堿酶的高效表達(dá)提供穩(wěn)定平臺。二、工業(yè)酶寶庫其耐堿蛋白酶在 pH 11、40 ℃ 仍保持 90 % 活性，已用于無磷洗滌劑，血漬、奶漬去污力提升 30 %；耐堿淀粉酶更適 pH 9、90 ℃，可在紡織退漿中省略中和步驟，節(jié)能 15 %；耐堿木聚糖酶用于紙漿漂白，氯用量減少 30 %，降低可吸附有機(jī)鹵化物（AOX）排放。三、農(nóng)業(yè)與環(huán)境菌株 SIN 可產(chǎn) IAA 15 mg·L?1 并溶磷 2.6 mg·L?1，使玉米根系增 28 %，吸磷量提 18 %；與秸稈復(fù)配堆肥，24 h 堆溫升至 65 ℃，纖維素降解率提高 30 %，堆肥周期縮短 6 d。耐堿特性使其在 pH 9 的蘇打鹽堿土中仍能定殖，水稻產(chǎn)量增加 10 %。這種細(xì)菌的蛋白質(zhì)降解能力較強(qiáng)，能夠分解復(fù)雜的蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)，這在生物技術(shù)應(yīng)用中具有潛在用途。

堀越氏芽孢桿菌（Bacillus horikoshii）是20世紀(jì)90年代由日本科學(xué)家堀越等從堿性溫泉沉積物中分離出的嗜堿菌，也是國際公認(rèn)的模式菌株（ATCC 700161）[ ^82^ ][ ^84^ ]。菌體桿狀、革蘭氏陽性，可形成橢圓芽孢，更適pH 8.5–9.5、溫度30–37 ℃，在Na?CO?濃度50 g L?1的極端環(huán)境中仍能正常代謝，被稱為“天然堿性細(xì)胞工廠”。一、耐堿機(jī)制基因組編碼多拷貝Na?/H?逆向轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白（mnh、nhaC）和碳酸酐酶，可將胞內(nèi)多余Na?排出，并將CO?2?轉(zhuǎn)化為HCO??，維持胞內(nèi)pH穩(wěn)態(tài)；細(xì)胞壁肽聚糖含高比例二氨基庚二酸，增強(qiáng)膜穩(wěn)定性，為高溫高堿酶的高效表達(dá)提供平臺。二、工業(yè)酶潛力其耐堿淀粉酶、普魯蘭酶更適pH 9–10，90 ℃半衰期>2 h，已用于淀粉糖化“一步法”，可省略傳統(tǒng)工藝中的中和環(huán)節(jié)，節(jié)能15 %；耐堿蛋白酶在洗滌劑中可去除血漬、奶漬，低溫活性優(yōu)于市場同類酶20 %。三、農(nóng)業(yè)與環(huán)境應(yīng)用菌株P(guān)1具備“溶磷-鈍化重金屬”雙重功能：在pH 9、Cd2? 50 mg kg?1條件下，仍可將難溶磷酸鈣轉(zhuǎn)化為磷277 mg kg?1，同時(shí)胞外多糖吸附Cd2?，使水稻籽粒鎘含量下降35 %，產(chǎn)量提高18 %。

格雷厄姆氏根瘤菌是豆科家族里更“挑剔”的房客，卻只認(rèn)花生這一位房東。海紅色桿菌

肉湯培養(yǎng)基（測磷細(xì)菌菌數(shù)）是一種把“富營養(yǎng)”與“溶磷篩選”合二為一的液體計(jì)數(shù)培養(yǎng)基。它在傳統(tǒng)牛肉膏蛋白胨肉湯基礎(chǔ)上進(jìn)行精簡：牛肉膏3 g、蛋白胨10 g、NaCl 5 g提供碳氮和生長因子；磷源改為0.2 g難溶性磷酸三鈣，經(jīng)球磨過300目，懸于蒸餾水中呈乳白混懸液；pH調(diào)至7.0±0.2，分裝試管后121℃滅菌15 min，冷卻振蕩重懸即可接種。由于無瓊脂，培養(yǎng)基既保持肉湯的高營養(yǎng)促生優(yōu)勢，又以懸浮顆粒Ca?(PO?)?為“磷開關(guān)”，可同步完成溶磷功能驗(yàn)證和菌數(shù)測定，適用于土壤、根際或堆肥浸出液中溶磷菌群的快速評估。操作方法沿用比較大可能數(shù)（MPN）法：將樣品按10?1–10??梯度稀釋，各取1 mL加入含5 mL肉湯培養(yǎng)基的螺口管，每稀釋度3重復(fù)，28℃靜置培養(yǎng)48 h。溶磷菌生長使Ca?(PO?)?顆粒被酸溶解，培養(yǎng)液由乳白→局部透明→全管澄清，并伴隨菌膜形成；非溶磷菌雖可增殖，但培養(yǎng)基保持混濁無透亮。以“出現(xiàn)澄清+菌膜”為陽性管，查MPN表即可算出每克樣品的溶磷菌數(shù)，全程只需3天，比平板溶磷圈法縮短一半時(shí)間。質(zhì)量控制要點(diǎn)：滅菌后磷酸三鈣易沉降，使用前需渦旋混勻；若肉湯本身含磷（牛肉膏批次差異），可先用磷鉬藍(lán)法測可溶磷，超過5 mg L?1即棄用。海紅色桿菌