發酵培養基

發酵培養基是供菌種生長、繁殖和合成產物之用。它既要使種子接種後能迅速生長，達到一定的菌絲濃度，又要使長好的菌體能迅速合成需產物。因此，要求發酵培養基的組成應豐富、完全，碳、氮源要注意速效和遲效的互相搭配，少用速效營養，多加遲效營養；還要考慮適當的碳氮比，加緩衝劑穩定pH值；並且還要有菌體生長所需的生長因子和產物合成所需要的元素、前體和促進劑等。除有菌體生長所必需的元素和化合物外，還要有產物所需的特定元素、前體和促進劑等。但若因生長和生物合成產物需要的總的碳源、氮源、磷源等的濃度太高，或生長和合成兩階段各需的最佳條件要求不同時，則可考慮培養基用分批補料來加以滿足。

主要成分：

碳源

主要功能：

1）為菌體的生長繁殖提供能源和合成菌體所 必需的成分；

2）為合成目的產物提供所需的碳素成分

氮源

有機氮源

豆餅（粕）粉、花生餅粉、魚粉、蠶蛹粉、酵母粉、玉米漿、尿素等

無機氮源

銨鹽、硝酸鹽等

無機鹽和微量元素

◆ 磷酸鹽

◆ 硫酸鎂

◆ 鉀鹽

◆ 微量元素

生長因子

概念：微生物生長不可缺少的微量有機物質。

類別：維生素、胺基酸、嘌呤嘧啶及其衍生物

不是所有微生物都必需的，只是對於某些自己不能合成這些成分的微生物才是必不可少的營養物質。

如以糖質原料為碳源的谷氨酸生產菌均為生物素缺陷型，以生物素為生長因子。 又如目前所使用的賴氨酸產生菌幾乎都是谷氨酸產生菌的各種突變株，均為生物素缺陷型，同時也是某些胺基酸如高絲氨酸的缺陷型，需要生物素和某些胺基酸作為生長因子。

配製培養基必須遵循的原則

微生物的培養基通常指人工配製的適合微生物生長繁殖，或積累代謝產物的營養基質。廣義上說，凡是支持微生物生長繁殖的介質或材料，均可作為微生物的培養基。一個適當的培養基配方，對發酵產品的產量和質量有著極大的影響。

針對不同微生物，不同的營養要求，可以有不同的培養基。但它們的配製必須遵循一定原則。

① 營養物質應滿足微生物的需要。不同營養類型的微生物對營養的需求差異很大，應根據菌種對各營養要素的不同要求進行配製。

② 營養物的濃度及配比應恰當。營養物濃度太低，不能滿足微生物生長的需要；濃度太高，又會抑制微生物生長。

糖和鹽濃度高有抑菌作用。

碳氮比（C∶N，以還原糖含量與粗蛋白含量的比值表示）：一般培養基為C∶N=100∶0.5～2。

在設計培養基配比時，還應考慮避免培養基中各成分之間的相互作用，如蛋白腖、酵母膏中含有磷酸鹽時，會與培養基中鈣或鎂離子在加熱時發生沉澱作用；在高溫下，還原糖也會與蛋白質或胺基酸相互作用而產生褐色物質。

③ 物理、化學條件適宜。pH：各種微生物均有其生長繁殖的最適pH，細菌為7.0～8.0，放線菌為7.5～8.5，酵母為3.8～6.0，黴菌為4.0～5.8。對於具體的微生物菌種，都有各自的特定的最適pH範圍，有時會大大突破上述界限。在微生物生長繁殖過程中，會產生能夠引起培養基的pH改變的代謝產物，尤其是不少微生物有很強的產酸能力，如不適當地加以調節，就會抑制甚至於殺死其自身。在設計培養基時，要考慮培養基的pH調節能力。一般應加入緩衝液或CaCO3，使培養基的pH穩定。

其他：培養基的其他理化指標，如水活度、滲透壓也會影響微生物的培養。在配製培養基時，通常不必測定這些指標，因為培養基中各種成分及其濃度等指標的最佳化，已間接地確定了培養基的水活度和滲透壓。此外，各種微生物培養基的氧化還原電位等也有不同的要求。

④ 培養目的：培養基的成分直接影響培養目標。在設計培養基時，必須考慮是要培養菌體，還是要積累菌體代謝產物；是實驗室培養，還是大規模發酵等問題。

用於培養菌體的種子培養基營養成分應豐富，氮源含量宜高，即碳氮比值應低；相反，用於大量積累代謝產物的發酵培養基，氮源應比種子培養基稍低；當然，若目的產物是含氮化合物時，有時還應該提高培養基的氮源含量。

在設計培養基時，還應該特別考慮到代謝產物是初級代謝產物，還是次級代謝產物。如果是次級代謝產物，還要考慮是否需加入特殊元素（如維生素B12中Co）或特殊的前體物質（如生產青黴素G時，應加入苯乙酸）。在設計培養基，尤其是大規模發酵生產用的培養基時，還應該重視培養基組分的來源和價格，應該優先選擇來源廣、價格低廉的培養基。