生物學(xué)微生物學(xué)

1、第一節(jié)培養(yǎng)基的選擇和確定 一、培養(yǎng)基的營(yíng)養(yǎng)成分 二、培養(yǎng)基的用途 三、發(fā)酵培養(yǎng)基的選擇 四、培養(yǎng)基成分的營(yíng)養(yǎng)與作用 五、培養(yǎng)基確定方法 六、正交試驗(yàn)在培養(yǎng)基確定中的應(yīng)用 一、培養(yǎng)基的營(yíng)養(yǎng)成分 微生物的營(yíng)養(yǎng)活動(dòng)，是依靠向外界分泌大量的 酶將周圍環(huán)境中大分子的蛋白質(zhì)、糖類、脂 肪等營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)分解成小分子化合物，再借助細(xì) 胞膜的滲透作用，吸收這些小分子營(yíng)養(yǎng)來(lái)實(shí)現(xiàn) 的。 所有發(fā)酵培養(yǎng)基都必須提供微生物生長(zhǎng)繁殖和 產(chǎn)物合成所需的能源，包括碳源、氮源、無(wú)機(jī)元素、 生長(zhǎng)因子及水、氧氣等。對(duì)于大規(guī)模發(fā)酵生產(chǎn)，除 考慮上述微生物的需要外，還必須重視培養(yǎng)基。 微生物的營(yíng)養(yǎng)來(lái)源 （1）能源 自養(yǎng)菌：光；氫，硫胺；亞硝

2、酸鹽，亞 鐵鹽。 異養(yǎng)菌：碳水化合物等有機(jī)物，石油 天然氣和石油化工產(chǎn)品，如醋酸。 （2）碳源： 碳酸氣； 淀粉水解糖，糖蜜、亞硫酸鹽紙漿廢液 等 石油、正構(gòu)石蠟，天然氣 醋酸、甲醇、乙醇等石油化工產(chǎn)品 （3）氮源 豆餅或蠶蛹水解液，味精廢液，玉米 漿，酒糟水等有機(jī)氮 尿素，硫酸銨，氨水，硝酸鹽等無(wú)機(jī)氮 氣態(tài)氮 (4)無(wú)機(jī)鹽 磷酸鹽，鉀鹽，鎂鹽，鈣鹽等其他礦鹽 鐵、錳、鈷等微量元素 其他 （5）特殊生長(zhǎng)因子 硫胺素、生物素、對(duì)氨基苯甲酸、肌醇 等 二、培養(yǎng)基的用途 篩選菌種 保藏菌種 檢驗(yàn)雜菌 培養(yǎng)種子 發(fā)酵生產(chǎn) （一）、培養(yǎng)基的分類 （二）、發(fā)酵生產(chǎn)中的 培養(yǎng)基類型 （一）、培養(yǎng)基的分類 （

3、1）按培養(yǎng)基組成物質(zhì)的化學(xué)成分 合成培養(yǎng)基、天然培養(yǎng)基。 （2）按物理性質(zhì) 固體，液體 （3）按用途 選擇性培養(yǎng)基、鑒別培養(yǎng)基、富集培養(yǎng) 基等 （1）天然培養(yǎng)基 是采用化學(xué)成分還不清楚或化學(xué)成分 還不恒定的各種植物和動(dòng)物組織或微生 物的浸出物、水解液等物質(zhì)(例如牛肉膏、 酵母膏、麥芽汁、蛋白胨等)制成的。 適合于各類異養(yǎng)微生物生長(zhǎng)，而一般自 養(yǎng)微生物都不能生長(zhǎng)。 （2）合成培養(yǎng)基 是用化學(xué)成分和數(shù)量完全了解的物質(zhì)配制而成的。 成分精確，重復(fù)性強(qiáng)，可以減少不能控制的因素 適用于在實(shí)驗(yàn)室范圍作有關(guān)營(yíng)養(yǎng)、代謝、分類鑒 定、生物測(cè)定及選育菌種、遺傳分析等定量研究 工作。 但一般微生物在合成培養(yǎng)基上生長(zhǎng)

4、較慢，有 些微生物營(yíng)養(yǎng)要求復(fù)雜，在合成培養(yǎng)基上不能生 長(zhǎng)。 （3）半合成培養(yǎng)基 多數(shù)培養(yǎng)基配制是采用一部分天然有機(jī)物作碳 源、氮源和生長(zhǎng)因子的來(lái)源，再適當(dāng)加入一些 化學(xué)藥品以補(bǔ)充無(wú)機(jī)鹽成分，使其更能充分滿 足微生物對(duì)營(yíng)養(yǎng)的需要。 大多數(shù)微生物都能在此培養(yǎng)基上生長(zhǎng)繁殖。因 此，在微生物工業(yè)生產(chǎn)上和試驗(yàn)研究中被廣泛 使用。 （1） 液體培養(yǎng)基：常用于大規(guī)模的工業(yè)生 產(chǎn)及生理代謝等基本理論研究工作。 發(fā)酵工業(yè)多用作培養(yǎng)種子和發(fā)酵的培養(yǎng)基。 根據(jù)微生物對(duì)氧的要求情況，分別作靜止 或通風(fēng)攪拌培養(yǎng)。 在菌種篩選工作和菌種培養(yǎng)工作中，也常 用液體培養(yǎng)基進(jìn)行搖瓶培養(yǎng) 微生物在液體培養(yǎng)基中生長(zhǎng)的情況有時(shí)也 可用

5、作鑒定菌種的參考。 生理代謝生理代謝 菌種篩選菌種篩選 種子培養(yǎng)種子培養(yǎng) 發(fā)酵培養(yǎng)發(fā)酵培養(yǎng) （2）固體培養(yǎng)基 分類：斜面試管、平板等 是在液體培養(yǎng)基中加入凝固劑配成的，最 常用的凝固劑是瓊脂。 作用：作用： 固體培養(yǎng)基在菌種的分固體培養(yǎng)基在菌種的分 離、保藏、菌落特征的觀察、離、保藏、菌落特征的觀察、 活菌計(jì)數(shù)和鑒定菌種方面是活菌計(jì)數(shù)和鑒定菌種方面是 不可缺少的。不可缺少的。 在制曲、酶制劑、檸檬在制曲、酶制劑、檸檬 酸等生產(chǎn)中，用來(lái)培養(yǎng)霉菌酸等生產(chǎn)中，用來(lái)培養(yǎng)霉菌 等的固體種子和發(fā)酵培養(yǎng)基等的固體種子和發(fā)酵培養(yǎng)基 是由麩皮等農(nóng)作物加無(wú)機(jī)元是由麩皮等農(nóng)作物加無(wú)機(jī)元 素等制成的。素等制成的。 增

6、殖培養(yǎng)基：可以配制成適合某種微生 物生長(zhǎng)而不適合其他微生物生長(zhǎng)，從而 達(dá)到從自然界分離這種微生物的目的。 鑒別培養(yǎng)基：是根據(jù)微生物能否利用培 養(yǎng)基中某種營(yíng)養(yǎng)成分，借助指示劑的顯 色反應(yīng)，以鑒別不同種類的微生物。 選擇培養(yǎng)基：是在培養(yǎng)基內(nèi)加入某種化 學(xué)物質(zhì)以抑制不需要菌的生長(zhǎng)，而促進(jìn) 某種需要菌的生長(zhǎng)。 （二）、發(fā)酵生產(chǎn)中的培養(yǎng)基 類型 工業(yè)發(fā)酵中培養(yǎng)基往往是依據(jù)生產(chǎn) 流程和作用分為： 斜面培養(yǎng)基 種子培養(yǎng)基 發(fā)酵培養(yǎng)基 搖瓶培養(yǎng)基 1斜面培養(yǎng)基 作用：這是供微生物細(xì)胞生長(zhǎng)繁殖 用的，包括細(xì)菌，酵母等的斜面培 養(yǎng)基以及霉菌、放線菌生孢子培養(yǎng) 基或麩曲培養(yǎng)基等。這類培養(yǎng)基主 要作用是供給細(xì)胞生長(zhǎng)繁

7、殖所需的 各類營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)。 特點(diǎn)： 1.富含有機(jī)氮源，少含或不含糖分。有機(jī)氮有 利于菌體的生長(zhǎng)繁殖，能獲得更多的細(xì)胞。 2.對(duì)于放線菌或霉菌的產(chǎn)孢子培養(yǎng)基，則氮源 和碳源均不宜太豐富，否則容易長(zhǎng)菌絲而較少 形成孢子。 3.斜面培養(yǎng)基中宜加少量無(wú)機(jī)鹽類，供給必要 的生長(zhǎng)因子和微量元素。 2種子培養(yǎng)基(包括搖瓶種子和小 罐種子培養(yǎng)基)： 培養(yǎng)種子的目的： 1.擴(kuò)大培養(yǎng)，增加細(xì)胞數(shù)量； 同時(shí)也必須培養(yǎng)出強(qiáng)壯、健康、活性高 的細(xì)胞。為了使細(xì)胞迅速進(jìn)行分裂或菌 絲快速生長(zhǎng)。 種子培養(yǎng)基特點(diǎn)： 1. 必須有較完全和豐富的營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)，特別需要 充足的氮源和生長(zhǎng)因子。 2. 種子培養(yǎng)基中各種營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)的濃度不必太高

8、。 供孢子發(fā)芽生長(zhǎng)用的種子培養(yǎng)基，可添加一些 易被吸收利用的碳源和氮源碳源和氮源。 3. 種子培養(yǎng)基成分還應(yīng)考慮與發(fā)酵培養(yǎng)基的主 要成分相近。 3發(fā)酵培養(yǎng)基 發(fā)酵培養(yǎng)基是發(fā)酵生產(chǎn)中最主要的培養(yǎng)基，它 不僅耗用大量的原材料，而且也是決定發(fā)酵生 產(chǎn)成功與否的重要因素。 （1）根據(jù)產(chǎn)物合成的特點(diǎn)來(lái)設(shè)計(jì)培養(yǎng)基： 對(duì)菌體生長(zhǎng)與產(chǎn)物相偶聯(lián)的發(fā)酵類型，充 分滿足細(xì)胞生長(zhǎng)繁殖的培養(yǎng)基就能獲得最大的 產(chǎn)物。 對(duì)于生產(chǎn)氨基酸等含氮的化合物時(shí)，它的 發(fā)酵培養(yǎng)基除供給充足的碳源物質(zhì)外，還應(yīng)該 添加足夠的銨鹽或尿素等氮素化合物。 （2）發(fā)酵培養(yǎng)基的各種營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)的濃度應(yīng) 盡可能高些，這樣在同等或相近的轉(zhuǎn)化 率條件下有利于

9、提高單位容積發(fā)酵罐的 利用率，增加經(jīng)濟(jì)效益。 （3）發(fā)酵培養(yǎng)基需耗用大量原料，因 此，原料來(lái)源、原材料的質(zhì)量以及價(jià)格 等必須予以重視。 三、發(fā)酵培養(yǎng)基的選擇 (1)必須提供合成微生物細(xì)胞和發(fā)酵產(chǎn)物的 基本成分。 (2)有利于減少培養(yǎng)基原料的單耗，即提高 單位營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)所合成產(chǎn)物數(shù)量或最大產(chǎn)率。 (3)有利于提高培養(yǎng)基和產(chǎn)物的濃度，以提 高單位容積發(fā)酵罐的生產(chǎn)能力。 (4)有利于提高產(chǎn)物的合成速度，縮短發(fā)酵 周期。 (5)盡量減少副產(chǎn)物的形成，便于產(chǎn)物的分 離純化。 (6)原料價(jià)格低廉，質(zhì)量穩(wěn)定，取材容易。 (7)所用原料盡可能減少對(duì)發(fā)酵過(guò)程中通氣 攪拌的影響，利于提高氧的利用率，降低 能耗。 (

10、8)有利于產(chǎn)品的分離純化，并盡可能減少 產(chǎn)生“三廢”的物質(zhì)。 發(fā)酵培養(yǎng)基的設(shè)計(jì)和注意事項(xiàng) 1提供必要的營(yíng)養(yǎng)成分：培養(yǎng)基成分必須 滿足細(xì)胞生長(zhǎng)，代謝活動(dòng)和合成產(chǎn)物所需 的基本要求。 2配制合適的濃度：可以從發(fā)酵動(dòng)力學(xué)有 關(guān)生長(zhǎng)、產(chǎn)物合成和基質(zhì)利用物料平衡的 關(guān)系中大致推算所需原料或大致計(jì)算出所 需主要原料的需要量。 3. 主成分與其他成分的配比。 4控制合適的pH：微生物的生長(zhǎng)繁殖或 產(chǎn)物的合成往往需要定的pH環(huán)境，在最適 pH值下有利于加快各種酶的反應(yīng)。因此在 整個(gè)發(fā)酵過(guò)程中應(yīng)使培養(yǎng)基的pH適合于微 生物生長(zhǎng)或產(chǎn)物合成所需。 pH的具體控制方法的具體控制方法 1. 可以在微生物培養(yǎng)過(guò)程中加入酸

11、或堿或流 加某些營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)調(diào)節(jié)培養(yǎng)基的pH，但更應(yīng)在 配制培養(yǎng)基時(shí)考慮所用營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)的組成成分， 使其pH值適合該微生物生長(zhǎng)或合成代謝產(chǎn)物 的需要。 2. 還要注意有些營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)被利用后培養(yǎng)基的 pH變化情況. 3. 控制pH最常用的方法是在培養(yǎng)基中添 加具有一定緩沖能力的物質(zhì)作為營(yíng)養(yǎng)物，如 以磷酸鹽作為磷的成分；或者避免使用容易 產(chǎn)生生理酸性或堿性使培養(yǎng)基pH波動(dòng)太大的 物質(zhì)。 4避免產(chǎn)生微生物不能利用的物質(zhì)或形成 沉淀 葡萄糖與銨鹽或氨基酸的氨基在滅菌高溫下 作用形成深褐色物質(zhì)。這種物質(zhì)不被微生 物利用。因此這兩類營(yíng)養(yǎng)物不宜直接配在 一起進(jìn)行滅菌，而應(yīng)采用分開滅菌后再加 入發(fā)酵罐內(nèi)。 硫酸銨中的

12、SO42-與鈣鹽易形成難溶的硫酸 鈣，因此二者也不宜直接配成培養(yǎng)基。 5注意代謝調(diào)節(jié)物的影響： 有些物質(zhì)存在于培養(yǎng)基中往往能明顯地促 進(jìn)或抑制發(fā)酵產(chǎn)物的形成。 前體物質(zhì) 誘導(dǎo)劑 阻遏物 抑制劑 金屬離子 (1)添加有關(guān)前體物質(zhì)： 前作物質(zhì)：是指當(dāng)添加到發(fā)酵培養(yǎng)基中的 某些化學(xué)物質(zhì)基本上不改變其分子結(jié)構(gòu)而 直接進(jìn)入產(chǎn)物中的小分子物質(zhì)，從而在一 定條件下控制產(chǎn)物的合成方向和提高產(chǎn)量。 在發(fā)酵中添加前體物質(zhì)將有利于產(chǎn)物的合 成和顯著提高產(chǎn)量，如苯乙酸及其衍生物 被認(rèn)為是青霉素的前體物質(zhì)。 (2)添加誘導(dǎo)物： 目前工業(yè)用微生物酶多數(shù)為誘導(dǎo)酶，如蛋白酶、 淀粉酶、纖維素酶等。 誘導(dǎo)物的存在能大大強(qiáng)化誘導(dǎo)

13、酶的生物合成。 酶的正常底物或底物的類似物都可作為誘導(dǎo)物。 在各種微生物酶的發(fā)酵培養(yǎng)基中必須加入誘導(dǎo) 物，例如淀粉、糊精或麥芽糖是淀粉酶或糖化 酶的誘導(dǎo)物。只有添加這些物質(zhì)的培養(yǎng)基，才 能獲得高產(chǎn)。 (3)注意阻遏物或抑制劑的影響 培養(yǎng)基中存在反饋?zhàn)瓒粑锘蚍纸庾瓒粑锞?能影響酶的合成，降低發(fā)酵產(chǎn)量。 有些酶的抑制劑卻能提高某些代謝產(chǎn)物 的產(chǎn)量，最早利用抑制劑提高中間代謝 物產(chǎn)量的例子是甘油發(fā)酵中加入亞硫酸 鈉。 在培養(yǎng)基配制時(shí)必須注意加入有益的抑 制劑，而避免混入有害的抑制物。 6. 金屬離子的影響： 有些種類的發(fā)酵生產(chǎn)對(duì)金屬離子相當(dāng)敏感，因 為有些金屬離子是中間代謝酶的抑制劑或激活劑。 因此

14、對(duì)于有重大影響的金屬離子必須嚴(yán)格控制。 如檸檬酸發(fā)酵中鐵、錳和鋅離子都能明顯影響產(chǎn)量， 鈣離子對(duì)細(xì)菌淀粉酶的生產(chǎn)有促進(jìn)作用，而鈷離子 對(duì)葡萄糖異構(gòu)酶的發(fā)酵是必需的，這些在培養(yǎng)基配 制時(shí)都必須予以注意。 四、培養(yǎng)基組成物質(zhì)的營(yíng)養(yǎng)與四、培養(yǎng)基組成物質(zhì)的營(yíng)養(yǎng)與 作用作用 碳素化合物 氮素化合物 水 微量元素(無(wú)機(jī)鹽類) 生長(zhǎng)因子 碳素化合物營(yíng)養(yǎng)源對(duì)微生物生長(zhǎng)發(fā)育的影響 (1)碳素化合物的作用 構(gòu)成菌體成分的重要元素， 產(chǎn)生各種代謝產(chǎn)物和細(xì)胞內(nèi)貯藏物質(zhì)的主要原 料， 同時(shí)又是化能異養(yǎng)型微生物的能量來(lái)源。 （2）碳源種類 糖：?jiǎn)翁侵械募禾?，寡糖中的蔗糖、麥?糖、棉子糖，多糖中的淀粉、纖維素、半 纖維素

15、、甲殼質(zhì)和果膠質(zhì)等，其中淀粉是 大多數(shù)微生物都能利用的碳源。 有機(jī)酸如糖酸、檸檬酸、反丁烯二酸、琥 珀酸、蘋果酸、丙酮酸、酒石酸等。 醇類中甘露醇、甘油、低濃度的乙醇。 脂肪酸如甲酸、乙酸、丙酸、丁酸等低級(jí)脂 肪酸都可用作碳源。油酸和亞油酸等高級(jí)脂 肪酸可被不少放線菌和真菌作為碳源和能源 利用，低濃度的高級(jí)脂肪酸可刺激細(xì)菌生長(zhǎng)， 但濃度較高時(shí)往往有毒害作用。 正烷烴：一般是指從石油裂得到的14C至 18C的直鏈烷烴混合物。 葡萄糖： 是最易利用的糖，并且作為加速微生物 生長(zhǎng)的一種有效的糖。 過(guò)多的葡萄糖會(huì)過(guò)分加速菌體的呼吸， 以致培養(yǎng)基中的溶解氧不能滿足需要。 糖蜜：是制糖廠生產(chǎn)糖時(shí)的結(jié)晶母液

16、，是蔗 糖廠的副產(chǎn)物。含有較豐富的糖、氨素化合 物和無(wú)機(jī)維生素等，是微生物工業(yè)的價(jià)廉物 美的原料。 淀粉：一般要經(jīng)菌體產(chǎn)生的胞外酶水解成單 糖后再被吸收利用?？煽朔咸汛x過(guò)快的 弊病。來(lái)源豐富，價(jià)格比較低廉。常用的為 玉米淀粉、小麥淀粉和甘薯淀。 油和脂肪：在微生物分泌的脂肪酶作用下 水解為甘油和脂肪酸，在溶解氧的參與下， 氧化成水和CO2。因此用脂肪作碳源時(shí)需 比糖代謝供給更多的氧。 (2)氮素化合物 氮是構(gòu)成微生物細(xì)胞蛋白質(zhì)和核酸的主要 元素，而蛋白質(zhì)和核酸是微生物原生質(zhì)的 主要組成部分。氮素一般不提供能量，但 硝化細(xì)菌卻能利用氨作為氮源和能源。 就某一類微生物而言，由于其合成能力的 差

17、異，對(duì)氮營(yíng)養(yǎng)的需要也有很大區(qū)別。 氮的來(lái)源可分為無(wú)機(jī)氮和有機(jī)氮： 有機(jī)氮源：花生餅粉、黃豆餅粉、棉子餅 粉、玉米漿、玉米蛋白粉、蛋白胨、酵母 膏、魚粉、蠶蛹粉、尿素、廢菌絲體和酒 糟等。 它們?cè)谖⑸锓置诘牡鞍酌缸饔孟?，水?成氨基酸，被菌體進(jìn)一步分解代謝。 有機(jī)氮源特點(diǎn)： 含有豐富的蛋白質(zhì)、多肽和游離的氨基酸 還含有少量的糖類、脂肪、無(wú)機(jī)鹽、維生 素及生長(zhǎng)因子。 玉米漿：是玉米淀粉生產(chǎn)中的副產(chǎn)物，其 中固體物含量在50。還含有有機(jī)酸、還 原糖、磷、微量元素、生長(zhǎng)素。 由于玉米漿的來(lái)源不同，加工條件也不同， 因此玉米漿的成分有較大波動(dòng)。 無(wú)機(jī)氮源：銨鹽、硝酸鹽、氨水等。 微生物對(duì)其吸收利用比有

18、機(jī)物快，所以也 稱速效氮。 利用無(wú)機(jī)氮時(shí)應(yīng)注意引起的pH變化。 實(shí)驗(yàn)室中常用蛋白胨、牛肉膏、酵母膏 等作為有機(jī)氮源，工業(yè)生產(chǎn)上常用硫酸銨、 尿素、氨水、豆餅粉、花生餅粉、麩皮等 原料作氮源。 (3)水 （1） 水是良好的溶劑，菌體所需要的營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)都 是溶解于水中被吸收的。 （2） 滲透、分泌、排泄等作用都是以水為媒介 的； （3） 水直接參與代謝作用中的許多反應(yīng)。所以， 水在生物化學(xué)反應(yīng)中占有極為重要的地位。 （4） 水的比熱高，能有效地吸收代謝過(guò)程中所放 出的熱，使細(xì)胞內(nèi)溫度不致驟然上升。 （5） 水是熱的良導(dǎo)體，有利于放熱，可調(diào)節(jié)細(xì)胞 的溫度。 (4)微量元素(無(wú)機(jī)鹽類) 無(wú)機(jī)鹽類是微生物

19、生命活動(dòng)所不可缺少的物質(zhì)。 主要功用是： 構(gòu)成菌體成分； 作為酶活性基的組成部分或維持酶的活性； 調(diào)節(jié)滲透壓、pH值、氧化還原電位等； 作為自養(yǎng)菌的能源。 無(wú)機(jī)元素包括主要元素(又稱大量元素)和微量 元素兩類，這是依據(jù)微生物對(duì)它們需要量的大小劃 分的。 主要元素有P、S、Mg、K、Ca等； 微量元素有Fe、Cu、Mn、Zn、Mo、Co、B等。 當(dāng)鹽濃度太高時(shí)，對(duì)微生物生長(zhǎng)有抑制作用， 而在較低濃度時(shí)卻能刺激生長(zhǎng)。 一般在復(fù)合培養(yǎng)基中由于加入許多動(dòng)植物原料 等都含有微量元素。 磷： 是核酸和蛋白質(zhì)的必要成分，也是ATP的成 分。 在代謝途徑調(diào)節(jié)方面，起著重要作用。促 進(jìn)微生物生長(zhǎng)，但過(guò)量時(shí)，許多

20、產(chǎn)物的合 成受抑制。 鈣：培養(yǎng)基中鈣鹽過(guò)多時(shí)，會(huì)形成磷酸鈣 沉淀?？煞謩e消毒或逐步補(bǔ)加。 鎂：處于離子狀態(tài)時(shí)，是許多酶的輔酶的 激活劑，不但影響基質(zhì)的氧化，也影響蛋 白質(zhì)的合成。以硫酸鎂加入，但在堿性溶 液中會(huì)形成沉淀。 (5)生長(zhǎng)因子 廣義說(shuō)，凡是微生物生長(zhǎng)不可缺少的微量有機(jī)物 質(zhì)都稱為生長(zhǎng)因子(又稱生長(zhǎng)素)，包括氨基酸、嘌 呤、嘧啶、維生素等；狹義說(shuō)，生長(zhǎng)素僅指維生 素。 與微生物有關(guān)的維生素主要是B族維生素，這些 維生素是各種酶的活性基的組成部分，沒(méi)有它們， 酶就不能活動(dòng)。 凡是缺少合成生長(zhǎng)素類物質(zhì)的微生物(即缺少了合 成生長(zhǎng)素過(guò)程中的某種酶)，統(tǒng)稱為營(yíng)養(yǎng)缺陷型。 五、培養(yǎng)基確定方法 （

21、1）首先必須做好調(diào)查研究工作，了解菌 種的來(lái)源、生活習(xí)慣、生理生化特性和一 般的營(yíng)養(yǎng)要求。 工業(yè)生產(chǎn)主要應(yīng)用細(xì)菌、放線菌、酵母菌 和霉菌四大類微生物。它們對(duì)營(yíng)養(yǎng)的要求 既有共性，也有各自的特性，應(yīng)根據(jù)不同 類型微生物的生理特性考慮培養(yǎng)基的組成。 （2）其次，對(duì)生產(chǎn)菌種的培養(yǎng)條件，生 物合成的代謝途徑，代謝產(chǎn)物的化學(xué)性 質(zhì)、分子結(jié)構(gòu)、一般提煉方法和產(chǎn)品質(zhì) 量要求等也需要有所了解，以便在選擇 培養(yǎng)基時(shí)做到心中有數(shù)。 （3）最好先選擇一種較好的化學(xué)合成培養(yǎng) 基做基礎(chǔ)，開始時(shí)先做一些搖瓶試驗(yàn); 然后進(jìn)一步做小型發(fā)酵罐培養(yǎng)，摸索菌種對(duì) 各種主要有機(jī)碳源和氮源的利用情況和產(chǎn)生 代謝產(chǎn)物的能力。 注意培養(yǎng)過(guò)

22、程中的pH變化，觀察適合于菌種 生長(zhǎng)繁殖和適合于代謝產(chǎn)物形成的兩種不同 pH，不斷調(diào)整配比來(lái)適應(yīng)上述各種情況。 （4）注意每次只限一個(gè)變動(dòng)條件。有了初 步結(jié)果以后，先確定一個(gè)培養(yǎng)基配比。 其次再確定各種重要的金屬和非金屬離子對(duì) 發(fā)酵的影響，即對(duì)各種無(wú)機(jī)元素的營(yíng)養(yǎng)要求， 試驗(yàn)其最高、最低和最適用量。 在合成培養(yǎng)基上得出一定結(jié)果后，再做復(fù)合 培養(yǎng)基試驗(yàn)。 最后試驗(yàn)各種發(fā)酵條件和培養(yǎng)基的關(guān)系。培 養(yǎng)基內(nèi)pH可由添加碳酸鈣來(lái)調(diào)節(jié)，其他如硝 酸鈉、硫酸銨也可用來(lái)調(diào)節(jié)。 （5） 有些發(fā)酵產(chǎn)物，如抗生素等，除了配 制培養(yǎng)基以外，還要通過(guò)中間補(bǔ)料法，一 面對(duì)碳及氮的代謝予以適當(dāng)?shù)目刂疲幻?間歇添加各種養(yǎng)料和

23、前體類物質(zhì)，引導(dǎo)發(fā) 酵走向合成產(chǎn)物的途徑。 （6）根據(jù)生產(chǎn)和科學(xué)研究的需要選擇培養(yǎng)基 工業(yè)上，液體深層培養(yǎng)具有占地面積小、 發(fā)酵效率高、操作方便、易于機(jī)械化相自 動(dòng)化生產(chǎn)、降低勞動(dòng)強(qiáng)度等優(yōu)點(diǎn)。所以， 發(fā)酵工業(yè)中大多采用液體培養(yǎng)基培養(yǎng)種子 和進(jìn)行液體發(fā)酵，并根據(jù)微生物對(duì)氧氣的 要求，分別作表面靜止培養(yǎng)或深層通氣培 養(yǎng)。 實(shí)驗(yàn)室或制種車間進(jìn)行固體培養(yǎng)常采用試 管、扁瓶和培養(yǎng)皿。工業(yè)生產(chǎn)中也常采用 固體原料，如小米、大米、鐵皮、馬鈴署 等直接制作斜面，或在茄子瓶表面培養(yǎng)霉 菌、放線菌。 具有設(shè)備簡(jiǎn)單、投資少、易推廣等優(yōu)點(diǎn)。 大規(guī)模生產(chǎn)中，固體培養(yǎng)的缺點(diǎn)是占地面 積多，勞動(dòng)強(qiáng)度大，生產(chǎn)穩(wěn)定性差。 (7

24、)根據(jù)經(jīng)濟(jì)效益選擇培并基原料 考慮經(jīng)濟(jì)節(jié)約，盡量少用或不用主糧，努力 節(jié)約用糧，或以其他原料代糧。 糖類是主要的碳源。碳源的代用方向主要是 尋找植物淀粉、纖維水解物，以廢糖蜜代替 淀粉、糊精和葡萄糖，以工業(yè)葡萄糖代替食 用葡萄糖。同時(shí)，使用稀薄的培養(yǎng)基，適當(dāng) 減少碳氮配比 石油作為碳源的微生物發(fā)酵不但可以生產(chǎn)以 糧食為碳源的發(fā)酵產(chǎn)品。 有機(jī)氮源的節(jié)約和代替主要為減少或代替黃豆餅 粉、花生餅粉、食用蛋白胨和酵母粉等含有豐富 蛋白質(zhì)的原料。 代用的原料可以是棉籽餅粉、玉米漿、蠶蛹粉、 雜魚粉、黃漿水或麩汁、飼料酵母、石油酵母、 骨膠、菌體、酒糟，以及各種食品工業(yè)下腳料等。 這些代用品大多蛋白質(zhì)含量豐富，貸源充足，價(jià) 格低廉，便于就地取材，方便運(yùn)輸。 正交試驗(yàn)在培養(yǎng)基確定中的應(yīng)用 正交表因素水平 因素水 平 玉米粉 () A 豆餅粉 ()B 蛋白胨 ()C PH D 1 0.5 4 0.5 5.0 2 1.0 5 0.6 5.5 3 1.5 6 0.7 6.0 水平 玉米粉 麩皮 培養(yǎng)時(shí)間（天） 1 2 1.0 6 2 3.5 2.0 8 3 5.0 3.0 10 微生物的營(yíng)養(yǎng)來(lái)源 （1）能源 自養(yǎng)菌：光；氫，硫胺；亞硝酸鹽，亞 鐵鹽。 異養(yǎng)菌：碳水化合物等有機(jī)物，石油 天然氣和石油化工產(chǎn)品