烟酸芽孢杆菌(Bacillus niacini)是芽孢杆菌属里的“维生素工匠”。20 世纪 90 年代由日本科学家在腐殖土中分离,因其能利用烟酸(维生素 B₃)为碳氮源生长而得名。菌体杆状、周生鞭毛,可形成椭圆芽孢,耐碱、耐干燥,更适 pH 8–9、温度 30–37 ℃,在贫瘠土壤里依然繁殖迅速。首要本领是“分解顽固”。基因组编码烟酸脱氢酶、6-羟基烟酸加氧酶等关键基因,可把腐殖质中的吡啶环打开,生成甲酸、酸和 NH₃,既为自身供能,也为周围微生物提供“开胃小菜”。在堆肥试验中,接种 10⁵ CFU/g 使稻草腐殖化度提高 25 %,堆体温度 48 h 升至 65 ℃,纤维素降解率增加 30 %,堆肥周期缩短 7 天。第二技能是“促生抗逆”。菌株 IAEA 能分泌 IAA 12 mg/L,并溶出有机磷 2.8 mg/L,玉米根系增 28 %,叶绿素提高 1.8 SPAD;同时产生环脂肽,对番茄青枯、黄瓜枯萎抑菌带宽达 24 mm,温室防病效果 58 %,与多菌灵相当。工业端,烟酸芽孢杆菌是“绿色催化剂”。其烟酸酶可将烟酸一步转化为 6-羟基烟酸,用于合成降压药尼群地平,底物转化率 98 %,比化学路线减少三废 70 %;耐热淀粉酶在 60 ℃仍保持 85 % 活性,已用于洗涤剂,节能 20 %。强壮类芽孢杆菌的应用前景广阔,随着研究的深入,其在更多领域的潜力将被进一步挖掘。化脂假丝酵母
栗褐芽孢杆菌(Bacillus badius)是芽孢杆菌属的“暗色骑士”。菌落呈独特的栗褐色、边缘不规则,革兰氏阳性大杆菌,具周生鞭毛,可形成椭圆芽孢;更适温度30–37 ℃,pH 6.5–8.5,广分布于森林腐叶、草炭和动物肠道中。一、降解菌株产胞外酚氧化酶、漆酶和半纤维素酶,能把落叶、锯末中的木质-酚类物质分解成腐殖酸,7 d内稻草失重率35 %,腐殖酸含量提高1.8倍,为有机肥“褐化”提供天然菌种。二、防病促生栗褐芽孢杆菌分泌badius脂肽,对番茄青枯、辣椒疫霉抑菌带宽24 mm;同时产IAA 18 mg·L⁻¹,使玉米根长增28 %,吸磷量提棚试验亩施200 g菌粉,黄瓜枯萎病指降40 %,产量增12 %。三、工业酶潜力其漆酶更适pH 5、50 ℃,对染料活性黑KN-B脱色率3 h达85 %,已用于印染废水预处理;耐碱木聚糖酶在pH 9、55 ℃仍保持80 %活性,可助纸浆漂白减少氯用量30 %。四、土壤修复菌体胞外多糖能吸附Cd²⁺、Pb²⁺,吸附量分别达45 mg g⁻¹与30 mg g⁻¹;与生物炭混施,矿区污染土壤有效态镉下降50 %,蔬菜可食部镉低于国标。俊片菌属在医药领域,解硫胺素类芽孢杆菌的应用主要集中在营养补充和疾病预防方面。

MB培养基基础(Marine Broth Base)是一种专为海洋细菌设计的富营养液体培养基,由蛋白胨、酵母粉及多种无机盐组成,pH 7.2–7.6,渗透压与海水相当。配方中氯化钠浓度约2–3%,并补充镁、钾、钙等海水中主要离子,可瞬时启动依赖高盐环境的嗜盐菌与耐盐菌,缩短延滞期。实验室常规做法是将培养基干粉溶解于蒸馏水后,补加陈海水或人工海盐,即可恢复接近自然海水的离子谱,使挑剔的海洋放线菌、弧菌、假单胞菌等迅速进入对数生长,用于后续分离、保藏或活性物质筛选。由于海洋微生物常产色素、抗生物质及胞外多糖,MB培养基的高营养特性可充分展现这些次级代谢潜能:弧菌在28℃、180 r/min振荡培养12小时,菌浓即可达10⁹ CFU/mL,菌液呈乳白或淡粉;某些Planococcus则分泌墨蓝色素,使整瓶培养液变为靛蓝,成为天然色素研究的理想起点。若需固体培养,只需补加1.5%琼脂,即成MBA平板,可在表面涂布沉积物悬液,28℃培养2–3天,挑取形态各异的单菌落进行16S rDNA鉴定,流程简洁高效。在质量控制方面,MB培养基需用人工海水或陈海水配制,切忌直接使用自来水,以免钙镁离子不足或氯残留抑制菌体;灭菌后若出现沉淀,多为镁盐析出,可50℃水浴复溶,不影响使用。
肉汤培养基(测磷细菌菌数)是一种把“富营养”与“溶磷筛选”合二为一的液体计数培养基。它在传统牛肉膏蛋白胨肉汤基础上进行精简:牛肉膏3 g、蛋白胨10 g、NaCl 5 g提供碳氮和生长因子;磷源改为0.2 g难溶性磷酸三钙,经球磨过300目,悬于蒸馏水中呈乳白混悬液;pH调至7.0±0.2,分装试管后121℃灭菌15 min,冷却振荡重悬即可接种。由于无琼脂,培养基既保持肉汤的高营养促生优势,又以悬浮颗粒Ca₃(PO₄)₂为“磷开关”,可同步完成溶磷功能验证和菌数测定,适用于土壤、根际或堆肥浸出液中溶磷菌群的快速评估。操作方法沿用比较大可能数(MPN)法:将样品按10⁻¹–10⁻⁶梯度稀释,各取1 mL加入含5 mL肉汤培养基的螺口管,每稀释度3重复,28℃静置培养48 h。溶磷菌生长使Ca₃(PO₄)₂颗粒被酸溶解,培养液由乳白→局部透明→全管澄清,并伴随菌膜形成;非溶磷菌虽可增殖,但培养基保持混浊无透亮。以“出现澄清+菌膜”为阳性管,查MPN表即可算出每克样品的溶磷菌数,全程只需3天,比平板溶磷圈法缩短一半时间。质量控制要点:灭菌后磷酸三钙易沉降,使用前需涡旋混匀;若肉汤本身含磷(牛肉膏批次差异),可先用磷钼蓝法测可溶磷,超过5 mg L⁻¹即弃用。更妙的是,收获后大量根瘤遗落土中,氮素富集,连后续玉米都长得壮,像给土地存了活期存折。

耐热芽孢杆菌(Geobacillus stearothermophilus)是微生物世界的“高温铁人”。其更适生长温度55–65 ℃,芽孢可耐100 ℃沸水2小时、紫外线辐照8小时仍存活,被广用于检验高压灭菌效果。该菌的耐热密码在于:细胞膜富含支链脂肪酸和钙-吡啶二羧酸复合物,降低膜流动性;组蛋白样蛋白紧紧包裹DNA,防止高温断裂;同时拥有一套高效热休克蛋白(Hsp)系统,可快速修复变性蛋白。在工业酶领域,耐热芽孢杆菌是“催化剂工厂”。其分泌的耐高温α-淀粉酶在90 ℃、pH 6.0条件下活性比较高,可将淀粉液化时间缩短一半,广用于酒精、制糖、纺织退浆,年市场需求超万吨;耐热蛋白酶则在60 ℃仍保持80 %活性,可用于洗涤剂,提高低温洗衣的去污力。此外,该菌还能合成耐高温木聚糖酶和脂肪酶,在造纸漂白和生物柴油合成中展现潜力。农业与环境方面,科学家将其与堆肥菌系复配,使堆温迅速升至65 ℃,加速有机质分解,杀灭病原菌和杂草种子,缩短堆肥周期30 %;在油田,耐热芽孢杆菌可耐受55 ℃、高盐环境,利用原油为碳源,产生生物表面活性剂,提高采收率5–8 %。科学家正给它插入耐旱基因,希望让戈壁也长出稻浪。宇佐美曲霉B1变种
另一株C1在白酒窖池可产己酸和乙酸乙酯,使基酒主体香提高30%,为“增香菌”提供新选择。化脂假丝酵母
改良巴尔斯氏培养基基础(不含硫酸亚铁铵)是专为趋磁细菌Magnetospirillum gryphiswaldense等设计的高纯度液体平台。经典巴尔斯配方中,硫酸亚铁铵既作铁源又兼还原剂,却易氧化沉淀,导致批次差异大、磁小体晶型不均。改良版本彻底剔除该盐,把铁供给与氧化还原控制拆成两步:基础培养基只含乳酸钠、琥珀酸钠双碳源,酵母粉0.05 %,K₂HPO₄ 5 mmol,MgSO₄、CaCl₂及微量元素各1 mL L⁻¹,pH 6.8±0.1,经0.22 μm过滤除菌,保证无色透明、无沉淀,4 ℃可保存3个月。使用时,先在基础液中通N₂/CO₂(80:20)除氧,再按实验目标由无菌厌氧瓶补加可溶Fe(Ⅲ)-柠檬酸或FeCl₂溶液,终浓度10–100 μmol,铁形态与剂量可精确到0.1 μmol,避免传统配方一次性投铁产生的氧化应激。与此同时,通过微氧发酵系统把溶解氧稳定在0.5 %空气饱和度,氧化还原电位降至–50 mV,磁小体合成效率提升2.4倍,Cmag值达1.2以上,而细胞干重仍保持2 g L⁻¹。改良基础还兼容同位素标记与金属掺杂:只需把⁵⁷Fe-柠檬酸或CoCl₂按1 at.%比例加入,即可制备高纯度⁵⁷Fe或Co掺杂磁小体,为Mössbauer谱、磁热疗研究提供批次可重复的生物纳米磁源。化脂假丝酵母