微生物培養(yǎng)基

培養(yǎng)基(meclium或culture medium)是一種人工配制的、適合微生物生長繁殖或產(chǎn)生代謝產(chǎn)物用的混合養(yǎng)料。任何培養(yǎng)基都應具備微生物所需要的六大營養(yǎng)要素，且其間的比例是合適的。培養(yǎng)基一旦配成，必須立即進行滅菌，否則很快引起雜菌叢生，并破壞其固有成分和性質。

2．2．4．1培養(yǎng)基選用和設計的原則

針對不同的微生物、不同的營養(yǎng)要求，可以采用不同的培養(yǎng)基。但是，培養(yǎng)基的配制必須遵循一定的原則。

(1)目的明確 在設計新培養(yǎng)基前，首先要明確配制該培養(yǎng)基的目的。如果某培養(yǎng)基將用于實驗室研究，則一般不必過多地計較其成本。但必須明確對該培養(yǎng)基是作一般培養(yǎng)用，還是作精細的生理、代謝或遺傳等研究用，再考慮按天然培養(yǎng)基或合成培養(yǎng)基的要求來設計。擬培養(yǎng)的微生物對象也十分重要。不同大類的微生物，對培養(yǎng)基中碳源與氮源問的比例、pH的高低、滲透壓的大小、生長岡子的有無以及特殊成分的添加等都要作相應的考慮。

(2)營養(yǎng)物質應滿足微生物需要不同微生物對營養(yǎng)的需求差異很大，應根據(jù)所培養(yǎng)菌種對各營養(yǎng)要素的不同要求進行配制。如異養(yǎng)型微生物的培養(yǎng)基成分必須含有機物，而自養(yǎng)傲生物的培養(yǎng)基成分則是無機的。一般培養(yǎng)時可以采用現(xiàn)成的培養(yǎng)基，如細菌采用肉湯蛋白胨培養(yǎng)基、放線菌采用高氏1號合成培養(yǎng)基、酵母采用麥芽汁培養(yǎng)基、霉菌采用查氏合成培養(yǎng)基。

(3)營養(yǎng)物的濃度和比例協(xié)調培養(yǎng)基中各種營養(yǎng)要素的數(shù)量和比例要合適，否則不能滿足微生物生長的需要或是抑制微生物的生長。在大多數(shù)化能異養(yǎng)菌的培養(yǎng)基中，各營養(yǎng)要素間在量上的比例大體符合以下十倍序列的遞減規(guī)律：H₂0>C源+能源>N源>P、S>K、Mg>生長因子。其中碳源與氮源的比例(即C／N)更為重要。C／N是指在微生物培養(yǎng)基中元素C與N的比值，粗略表示可用還原糖與粗蛋白質含量比。不同微生物要求不同的C／N。如細菌和酵母菌培養(yǎng)基中的C／N約為5／1。

如果某培養(yǎng)基將用于大規(guī)模的發(fā)酵生產(chǎn)上，則用作“種子"的培養(yǎng)基，一般其營養(yǎng)成分宜豐富些，尤其氮源的含量應較高(即C／N低)；相反，如擬用作大量生產(chǎn)代謝產(chǎn)物的發(fā)酵培養(yǎng)基，一般氮源含量宜比“種子"培養(yǎng)基稍低(即C／N高)。除了對不同類型的微生物應考慮其特定條件外，在設計發(fā)酵培養(yǎng)基時，還應特別考慮到生產(chǎn)的代謝產(chǎn)物是初級代謝產(chǎn)物，或是次級代謝產(chǎn)物。如生產(chǎn)次級代謝產(chǎn)物，例如抗生素、維生素或赤霉素等，則應考慮是否在其中加人特殊元素(如維生素B₁₂中的Co)或特定前體物質(如生產(chǎn)芐青霉素時加人的苯乙酸)。

(4)物理化學條件適宜

①pH 各大類微生物一般都有它們合適的生長pH范圍。細菌的zui適pH在7．0～8．O，放線菌在pH7．5～8．5，酵母菌在pH3．8～6．0，而霉菌則在pH4．0～5．8。對于具體的某一種微生物來說，都有其特定的zui適pH范圍。

微生物在生長繁殖過程中會產(chǎn)生引起培養(yǎng)基pH改變的代謝產(chǎn)物，如不適當?shù)丶右哉{節(jié)，就會抑制甚至殺死其自身，因而在設計此類培養(yǎng)基時，就要考慮到培養(yǎng)基的pH調節(jié)能力。通過培養(yǎng)基內在成分發(fā)揮的調節(jié)作用．稱為pH的內源調節(jié)。內源調節(jié)主要有以下兩種方法。

*種是采用磷酸緩沖液的方式。調節(jié)K₂HPO₄和KH ₂ PO₄兩者濃度比就可獲得從pH6．O至pH7．6的一系列穩(wěn)定的pH，當兩者為等物質的量濃度比時，溶液的pH可穩(wěn)定在pH6．8。其反應原理如下：

K₂HP0₄+HCl→KH ₂ P0₄+KCl

KH 2P04+KOH→K₂HP0₄+H ₂ 0

第二種是采用加入CACO ₃作“備用堿"的方式。CACO₃在水溶液中溶解度極低，加入至液體或固體培養(yǎng)基中時，不會使培養(yǎng)液的pH明顯升高。但當微生物生長過程中不斷產(chǎn)酸時，它就逐漸被溶解．產(chǎn)生的CO₂可以從培養(yǎng)基中逸出，繼而發(fā)揮調節(jié)培養(yǎng)基pH的作用。有時也可用NaHCO₃來調節(jié)。

與內源調節(jié)相對應的是外源調節(jié)，外源調節(jié)是指按實際需要不斷或間斷流加酸液或堿液到培養(yǎng)液中的調節(jié)方法。

②其他培養(yǎng)基中其他的一些物化指標也會影響微生物的培養(yǎng)。培養(yǎng)基中水的活度應符合微生物的生理要求(a_w值在0．63～0．99之間)。大多數(shù)等滲溶液適宜微生物的生長，高滲溶液會使細胞發(fā)生質壁分離，而低滲溶液則會使細胞吸水膨脹。少數(shù)細菌如金黃色葡萄球菌則能在3mol／L NaCl的高滲溶液中生長。能在高鹽環(huán)境(2．8～6．2mol／L NaCl)生長的微生物常被稱為嗜鹽微生物。培養(yǎng)基中各種成分及其濃度等指標的優(yōu)化間接地確定了培養(yǎng)基的水活度和滲透壓，通常在配制培養(yǎng)時不必測定這類指標。此外，各種微生物對培養(yǎng)基的氧化還原電位等也有不同的要求。