玉米乳杆菌(Lactobacillus zeae)是乳杆菌属中一颗“低调却高效”的新星,更早从传统发酵玉米浆中分离得名。菌体细长、无芽孢、不运动,兼性厌氧,更适温度35~40℃,可在pH 3.8的酸环境中存活,耐胆盐0.3%,但对氧敏感,需借助玉米基质中的还原力维持活性。基因组只2.0 Mb,却携带完整的磷酸酮醇酶与双歧途径,能同步发酵葡萄糖、蔗糖和玉米特有的棉子糖,产乳酸量可达18 g/L,同时分泌少量乙酸和乙醇,赋予发酵液清爽微酸的风味。在工业应用上,玉米乳杆菌是“玉米黄金”的关键酿造者。将其与酿酒酵母共培养,可将玉米浆在24小时内酸化至pH 3.9,抑制杂菌,提升原料利用率12%;其胞外多糖还能增加饮料黏度,减少增稠剂添加。动物试验显示,日粮添加10⁷ CFU/g玉米乳杆菌,可使断奶仔猪平均日增重提高9.3%,腹泻率下降42%,并通过上调紧密连接蛋白Claudin-1,增强空肠屏障功能。更引人注目的是,该菌能合成玉米黄素(zeaxanthin)前体,为功能性食品提供天然护眼成分。随着非乳基益生菌需求激增,玉米乳杆菌凭借“源自玉米、用于玉米”的闭环优势,正成为植物发酵饮品的下一代关键菌株。小小沙福芽孢杆菌,用微米之躯守护绿色丰收,让农药瓶少一个,饭碗多一粒。珍贵束丝放线菌橘橙亚种
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 %。盐湖弧菌土地鞘氨醇盒菌(Sphingopyxis terrae)是一种具有重要环境修复潜力的微生物。

史氏芽孢杆菌(Bacillus smithii)是芽孢杆菌属中嗜热分支的,标准菌株 JCM 9076 更初从高温堆肥中分离,能在 55 ℃、pH 6.5 条件下旺盛生长,芽孢可耐 100 ℃沸水 2 h,是验证高压灭菌效果的指示菌之一。其细胞壁含特殊脂肪酸,膜脂熔点高,配合小分子热休克蛋白,使核糖体和 DNA 在高温下仍保持构象稳定,赋予菌体“耐热盾牌”。2024 年,中国团队从镉污染稻田筛选到解磷菌株 M2(保藏号 CCTCC M2024167),鉴定为 Bacillus smithii。该菌兼具三重抗逆:耐盐 6 %、耐镉 50 mg·L⁻¹,并能在 pH 4.5–9.0 范围内正常分泌有机酸,将难溶磷酸钙转化为磷,盆栽试验中使玉米根际有效磷提高 42 %,籽粒镉含量下降 35 %,实现“增磷减镉”同步完成。在酶制剂方向,史氏芽孢杆菌是“高温酶工厂”。其胞外碱性淀粉酶更适温度 70 ℃,在洗涤剂、烘焙和酒精浓醪发酵中可省去降温环节,节能 15 %;耐有机溶剂蛋白酶可在 60 ℃、30 % 乙醇环境中保持 80 % 活性,为生物炼制提供新型催化剂。农业应用上,M2 菌株可与秸秆堆肥复配,使堆体温度 24 h 升至 65 ℃,纤维素降解率提高 30 %,堆肥周期缩短 7 d;作为功能性菌剂,每亩随基肥施入 200 g 菌粉,冬小麦越冬前磷吸收量提高 18 %,分蘖数增加 1.2 个,对后期倒伏有明显缓解作用。
无机磷细菌培养基(Inorganic Phosphorus Bacteria Medium)是专门用于筛选、计数和验证具有“溶磷”功能微生物的合成培养基。其关键思路是“以难溶磷为磷源”:配方中不添加任何有机磷或磷,而用磷酸三钙〔Ca₃(PO₄)₂〕、磷灰石或磷酸铝等难溶性无机磷酸盐作为磷源;同时提供葡萄糖、蔗糖或甘露醇等碳源,以及硫酸铵或硝酸钠作氮源,并辅以镁、钾、硫、微量元素和缓冲系统,pH 通常调至 6.8–7.2。只有能分泌有机酸、质子、酶类(如葡萄糖酸、甲酸、磷酸酶、植酸酶)的溶磷菌,才能将不溶性磷转化为可溶的 PO₄³⁻,供自身利用并在培养基上生长。培养基灭菌后呈乳白浑浊,倾注平板后表面略带沉淀。接种土壤稀释液或根际样品,28 ℃培养 3–5 天,具有溶磷能力的菌落周围会出现 2–10 mm 的透明晕圈——这是菌落分泌的酸或酶溶解磷酸三钙所致,晕圈直径与溶磷能力呈正相关。若需定量,可挑取晕圈明显的单菌落,接入液体无机磷培养基,振荡培养 7 天,用钼锑抗比色法测定上清液中有效磷含量,计算溶磷率(mg P·L⁻¹)与菌体生物量的比值,即可比较不同菌株的溶磷效率。小小耐热芽孢芽孢杆菌,用极端环境下的生存智慧,为人类工业、农业和环保打开一扇“高温之门”。

蔬菜芽孢杆菌(Bacillus oleronius)是芽孢杆菌属里“更懂蔬菜”的专性住客。更初从腐烂生菜叶脉中分离,菌体纤细、革兰氏阳性,具周生鞭毛,能形成椭圆芽孢,耐干燥、耐低氧,可在pH 5–9、温度15–40℃范围内生长,更适与蔬菜根际环境高度重叠,故得名“oleronius”(拉丁语“菜园的”)。它的首要武器是“蔬菜定制”抑菌谱。菌株QSI-1可分泌酰基高丝氨酸内酯酶(AHL-lactonase),切断软腐欧文氏菌、胡萝卜果胶杆菌的群体感应信号,使病原菌无法启动果胶酶基因,白菜软腐病斑减少70%;同时产生表面活性素与fengycin,对番茄叶霉、辣椒疫霉抑菌带宽达28 mm,且能形成生物膜覆盖伤口,阻止二次侵染。第二技能是“温和促生”。蔬菜芽孢杆菌合成IAA 20 mg/L,并溶出有机磷3.2 mg/L,诱导生菜、菠菜根系增30%,叶绿素提高1.5个SPAD单位,硝酸盐含量下降12%,明显提升蔬菜品质与安全。工厂化应用上,研究者将菌株QSI-1与褐藻寡糖复配,制成活菌数10⁸ CFU/mL的“蔬菜保鲜微乳”,采后喷施可抑制软腐、灰霉,使生菜货架期由7 d延至14 d,失重率<5%,已在上海崇明有机农场示范推广。科学家正给它植入耐旱、耐盐基因,让它在西北旱地也能结瘤。渐绿木霉
昼夜输送给花生,亩产蛋白因此提升三成,农户少施20公斤尿素,却多收一筐饱满果仁。珍贵束丝放线菌橘橙亚种
YPG培养基(Yeast Extract-Peptone-Glucose Medium)是酵母提取物-蛋白胨-葡萄糖培养基的简称,堪称微生物实验室的“快餐”。配方极简:酵母粉5 g、蛋白胨10 g、葡萄糖20 g,补水至1 L,pH 6.2±0.2,无需调节即可满足大多数菌、酵母及部分细菌的快速增殖需求。酵母粉提供B族维生素和微量元素,蛋白胨供给多肽与氨基酸,葡萄糖以高碳浓度启动酵母发酵型代谢,短短12 h就能让酿酒酵母OD₆₀₀冲破1.0,是发酵工程与分子生物学过夜预培养的优先。若用于丝状菌,只需降低葡萄糖至10 g,并加入微量元素液,28 ℃静置2天,孢子产量可比PDA提高30%。YPG的另一优势是“可盐可甜”:补加15%甘油即成YPG/甘油,用于酵母感受态制备;添加2%琼脂便是YPG平板,蓝白斑筛选、转化子计数两不误。实验室里还流行“富氧版”——把葡萄糖提前115 ℃单独灭菌,避免美拉德反应,培养液颜色浅,下游HPLC检测有机酸无干扰。质量控制也轻松:高压后若颜色发黄,说明葡萄糖与氨基酸高温反应,可改用过滤除菌;室温保存1周仍澄清,即可继续使用。凭借组分明确、成本低廉、配制快速,YPG培养基已从传统酿酒实验室走向合成生物学、代谢工程与益生菌高密度发酵,成为微生物学家手中“养菌如泡茶”的经典底牌。珍贵束丝放线菌橘橙亚种