菌种选育和发酵培养基如何配制
发酵工厂菌种选育的具体方法与实验设计[1]
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发酵工厂菌种选育的具体方法与实验设计[1]食品发酵与酿造工艺学题目：发酵工厂菌种选育的具体方法与实验室设计年级：xxxx级专业：食品科学与工程姓名：xxx学号：xxxxxxx柠檬酸的菌种选育的具体方法与实验设计微生物菌种是决定发酵产品的工业价值以及发酵工程成败的关键，只有具备良好的菌种基础，才能通过改进发酵工艺和设备以获得理想的发酵产品。
而自然界现有的菌种由于其产量较低，不能直接用于生产，目前，发酵工业生产中所使用的菌种，都是经过人工选育的优良菌种。
本篇以柠檬酸的菌种选育为例，阐述发酵工厂菌种选育的具体方法与实验室设计。
柠檬酸是有机酸中第一大酸，由于物理性能、化学性能、衍生物的性能，是广泛应用于食品、医药、日化等行业最重要的有机酸。
我国的柠檬酸产业，较早地进入了国际市场，经过多年的努力和奋斗已成为世界第一的生产和出口大国。
特别是经历了近几年的竞争与整合，全行业的面貌大为改观。
所以柠檬酸的菌种选育对于整个行业和国家来说都尤为重要。
一．柠檬酸的菌种的具体选育方法1.取样：从腐烂水果上分离出一株柠檬酸产生菌——黑曲霉。
2.培养基的制备：2.1 分离培养基(%)：甘薯粉15%，柠檬酸l0%分装在试管内，1公斤/厘米2压力灭菌20分钟。
2.2 生长培养基：4°Be’麦芽汁，2%琼脂。
l公斤/厘米2压力灭菌15分钟。
2.3 种子培养基(%)：甘薯粉8%，献皮l%。
每500毫升三角瓶装100毫升，l公斤/厘米2压力灭菌30分钟。
2.4 发酵培养基：12%甘薯粉，每500毫升三角瓶装100毫升，l公斤/厘米2压力灭菌30分钟。
3.菌种培养方法：采用迥转摇床，193转/分，偏心距25毫米，31℃振荡培养，菌丝接种，接种量5%(v/v)，培养5天。
4.菌种的分离与筛选：采用酸性滤纸法，把少许试样混入分离培养基中，摇匀，倾入无菌培养皿内(内有2—3层滤纸做支持物)，31℃培养4—5天，把长出的单菌落挑入生长培养基斜面上，31℃培养4—5天，即可见到抱子。
发酵培养基及制备
同理，可以计算并确定B3、C3、D1分别为B、 C、D因素的优水平。四个因素的优水平组合 A2B3C3D1为本试验的最优水平组合，即酶法 液化生产山楂清汁的最优工艺条件为加水量 50mL/100g，加酶量7mL/100g，酶解 温度为50℃,酶解时间为1.5h。
• 根据生产实践和科学试验的不同要求选择 • 根据经济效益分析选择培养基
–价廉、来源Βιβλιοθήκη 富、运输方便、就地取材、无毒二、发酵培养基成分选择的原则
• 不同的微生物所需要的培养基成分是不同 的，要确定一个合适的培养基，就需要了 解生产根据不同生产菌种的培养条件、生 物合成的代谢途径、代谢产物的化学性质 等确定培养基。
3
2
1
3
2
1
3
18
3
3
2
1
42
不考察交互作用的试验结果分析
（1） 确定试验因素的优水平和最优水平组合
分析A因素各水平对试验指标的影响。由表3可以看出，A1 的影响反映在第1、2、3号试验中，A2的影响反映在第4、5、 6号试验中，A3的影响反映在第7、8、9号试验中。
A因素的1水平所对应的试验指标之和为
度。Rj越大，说明该因素对试验指
标判的断影因响素越的大主。次根顺据 序。Rj大1小. ，计可算以
Kjm，kjm
极差分析法－R法
Rj 因素主次
2. 判断 优水平
优组合
试验号
1 2 3 4 5 6 7 8 9
因素
液化率
A
B
C
D
％
1
1
1
1
0
1
2
2
发酵菌的制作方法
发酵菌的制作方法
发酵菌（也称为酵母菌或发酵剂）可以通过以下步骤来制作：
1. 准备食材：选用高质量的发酵菌菌种，如干酵母或活性酵母。
同时准备适量的营养基质，如糖、面粉、水等。
2. 培养基的制备：按照菌种所需的营养要求制备培养基。
一般的培养基可以使用面粉、水、糖混合而成。
具体的比例可以参考菌种的使用说明。
3. 混合菌种和培养基：将选用的发酵菌菌种加入到制备好的培养基中。
4. 培养发酵菌：将混合好的菌种和培养基放入一个温度适宜的环境，一般在28-32摄氏度之间。
同时保持适当的湿度和通风条件。
5. 观察生长情况：注意观察发酵菌的生长情况，包括菌体的形态、色泽和菌液的气味等。
6. 收获发酵菌：根据需要，可以在发酵菌达到一定的生长量后进行收获。
可以将生长好的发酵菌过滤出来，或者直接使用整体菌体。
以上是制作发酵菌的一般步骤，具体的制作方法可能会因不同的发酵菌种和用途而有所不同。
在进行发酵菌的制作过程中，应注意卫生和操作的规范性，以确保
发酵菌的质量和安全性。
另外，特殊的发酵菌种或应用需要专门的培养条件和方法，请根据具体的要求进行操作。
微生物菌种选育实验指导
《微生物菌种选育实验》是一门涉及食品理化分析、微生物学实验且由学生自行设计实验方案的综合性、设计性实验课程，集中三周时间开课。
一、实验目的通过本环节训练，加深对发酵工程上游技术中菌种筛选的认识；学会常规选种方法；掌握微生物诱变育种的方法；掌握常规工业微生物菌种保藏法；树立科学认真仔细的态度，培养科研协作精神。
二、实验内容实验一工业微生物菌种分离根据一定的生产目的如产酶、产酸、产酯等，建立不同的筛选模型，并从特定的样品如曲药、酸乳、土壤中筛选出高产适宜的菌株。
1、分离培养基的配制2、无菌器材的准备3、菌悬液的制备4、接种5、培养6、初步鉴定(1) 菌落形态(2) 个体形态7、斜面接种培养实验二工业微生物菌种复筛通过摇瓶培养对实验一所得的菌株的生产性能进行精确的定量测定。
1、发酵培养基的配制；2、目的菌株的摇瓶培养；3、发酵液的生理活性测定。
实验三微生物的诱变育种用紫外线对实验一所得的高产菌株进行诱变，并测定诱变后的菌株的生产能力。
1、单细胞(或单孢子) 悬液的制备；2、致死曲线的测定；3、诱变处理；4、初筛；5、复筛；6、菌种保藏。
三、实验要求1．学生自行设计具体实验方案，在教师指导下由学生自主完成实验。
2．实验结束后，要求学生完成一篇微型小论文。
论文的撰写应本着实事求是的原则，对所做实验过程和数据进行认真、严格的记录和处理，并进行独立分析，不得抄袭他人的数据。
四、考核办法1、考核内容：实验方案、实验态度、操作技能、实验报告等。
2、考核办法：按照实验方案、实验态度、操作技能、实验报告等内容综合考核学生，得到学生该门实验课程的成绩。
成绩考核采用优秀、良好、中等、及格、不及格五级记分制。
3、考核标准：以实际操作技能和分析解决问题的技能为主，实验考核内容各单项所占分数比例为实验方案20%、实验态度10%、操作技能40%、实验报告30%。
微生物菌种选育概述微生物的菌种对进行微生物工作来讲是非常重要的。
没有“种”无法进行微生物的科学研究；没有良种，不能进行发酵工业的生产。
高中生物知识梳理复习 发酵工程简介
第三节发酵工程简介教学目的1．发酵工程的概念和内容（A：知道）。
2．发酵工程在医药工业和食品工业中的应用（A：知道）。
重点和难点1．教学重点发酵工程的概念和内容。
2．教学难点在发酵过程中，如何保证菌种生长和代谢的正常进行。
教学过程【板书】实例：谷氨酸发酵发酵工程的概念菌种选育发酵工程培养基的配制发酵工程灭菌的内容扩大培养和接种发酵过程产品的分离和纯化在医药工业方面的应用发酵工程的应用在食品工业方面的应用【注解】一、实例：谷氨酸发酵（一）获取菌种：谷氨酸棒状杆菌、黄色短杆菌（二）配制培养液：五种因子（三）灭菌：高压蒸汽灭菌（四）接种：无菌条件下加入菌种（五）发酵：在发酵罐中进行，其中的关键步骤是“溶氧”。
通入无菌空气并不断搅拌（六）分离提取产物二、发酵工程的概念（一）概念：采用现代工程技术手段，利用微生物的某些特定功能，为人类生产有用的产品，或直接把微生物应用于工业生产过程的一种新技术。
（二）发酵工程的内容1．菌种选育：自然分离、人工诱变、基因工程、细胞工程2．培养基的配制：物质种类、比例、适宜的PH3．灭菌：去除杂菌，主要杀灭培养基中和发酵设备中的杂菌4．扩大培养和接种：菌种多次培养达到一定数量5．发酵过程：控制各种条件生产发酵产品菌体：用过滤、沉淀等方法6．产品的分离和纯化代谢产物：用蒸馏、萃取、离子交换等方法在医药工业方面：生产药品和基因工程药品三、发酵工程的应用在食品工业方面：生产传统发酵产品、食品添加剂、单细胞蛋白（菌体）等【同类题库】发酵工程的概念和内容（A：知道）．工业上利用谷氨酸棒状杆菌大量积累谷氨酸，应采用（C）A．加大葡萄糖的投放量 B．加大菌种的密度C．改变菌体细胞膜通透性 D．改变培养基碳源和氮源的比例．发酵是指（D）A．微生物的呼吸过程 B．一种微生物的繁殖过程C．微生物的新陈代谢 D．微生物产生代谢产物和菌体的过程．暴露在空气中，下列哪种微生物不能生存（D）A．酵母菌 B．真菌 C．放线菌 D．产甲烷杆菌．发酵过程中，用一定的转速搅拌，除能使菌种和发酵液充分接触提高原料利用率外，还能增加（D）A．放料速度 B．冷却水循环 C．进料速度 D．溶解氧．关于菌种的选育不正确的是（C）A．自然选育的菌种不经过人工处理 B．诱变育种的原理是基因突变C．通过有性杂交可以形成工程细胞 D．采用基因工程的方法可构建工程菌．有关谷氨酸发酵的叙述中，正确的是（B）A．发酵中要不断通入空气（无菌） B．培养条件不当将得不到所需要的产品C．搅拌的唯一目的是使空气成为小泡 D．冷却水可以使酶的活性下降．谷氨酸发酵过程中，如果环境条件控制不当，则可能使代谢产物成为乳酸，那么乳酸是下列哪种条件下的产物（D）A．PH值过小 B．PH值过大 C．溶氧过多 D．溶氧不足．当谷氨酸棒状杆菌发酵生产谷氨酸时，发现产物中出现了谷氨酰胺，则应当加入（C）A．新培养基 B．缓冲液 C．碳酸氢钠 D．盐酸．在谷氨酸发酵过程中，必须不断地调整培养液的PH值，原因是（B）①谷氨酸发酵的最适PH值是7．0-8．0 ②在发酵过程中，培养液的PH值会发生变化③当PH呈酸性时，谷氨酸的产量会下降④不调节PH值，培养液中生成的谷氨酸会变成其他物质A．①②③ B．①②③④ C．①② D．①④．谷氨酸棒状杆菌生产谷氨酸的培养基中，五大类营养要素物质不可缺少。
工业发酵中微生物菌种的培养基选择和配制的原则
工业发酵中微生物菌种的培养基选择和配制的原则培养基是提供微生物生长繁殖和生物合成各种代谢产物所需要的、按一定比例配制的多种营养物质的混合物。
培养基组成对菌体生长繁殖、产物的生物合成、产品的分离精制乃至产品的质量和产量都有重要的影响。
微生物的营养活动是依靠向外界分泌大量的酶，将周围环境中大分子蛋白质、糖类、脂肪等营养物质分解成小分子化合物，借助于细胞膜的渗透作用，吸收这些小分子营养物质来实现的。
不同的微生物的生长情况不同或合成不同的发酵产物时所需的培养基有所不同，但对于所有发酵生产用培养基的设计仍存在某些共同点可供遵循，这就是所有的发酵培养基都必须提供微生物生长繁殖和产物合成所需的碳源、氮源、无机元素、生长因子、水和氧气等。
对于大规模发酵生产，除考虑上述微生物的需要外，还必须重视培养基原料的价格和来源。
1、培养基的选择不同的微生物对培养基的需求是不同的，因此，不同微生物培养过程对原料的要求也是不一样的。
应根据具体情况，从微生物营养要求的特点和生产工艺的要求出发，选择合适的营养基，使之既能满足微生物生长的需要，又能获得高产的产品，同时也要符合增产节约、因地制宜的原则。
1)根据微生物的特点选择培养基用于大规模培养的微生物主要有细菌、酵母菌、霉菌和放线菌等四大类。
它们对营养物质的要求不尽相同，有共性也有各自的特性。
在实际应用时，要依据微生物的不同特性，来考虑培养基的组成，对典型的培养基配方需作必要的调整。
2)根据发酵方式选择培养基液体和固体培养基各有用途，也各有优缺点。
在液体培养基中，营养物质是以溶质状态溶解于水中，这样微生物就能更充分接触和利用营养物质，更有利于微生物的生长和更好地积累代谢产物。
工业上，利用液体培养基进行的深层发酵具有发酵效率高，操作方便，便于机械化、自动化，降低劳动强度，占地面积小，产量高等优点。
所以发酵工业中大多采用液体培养基培养种子和进行发酵，并根据微生物对氧的需求，分别作静止或通风培养。
4、第1章 第3节 发酵工程及其应用 讲义
第3节发酵工程及其应用一、发酵工程的基本环节发酵工程一般包括菌种的选育，扩大培养，培养基的配制、灭菌，接种，发酵，产品分离、提纯等方面。
1．选育菌种：性状优良的菌种可以从自然界中筛选出来，也可以通过诱变育种或基因工程育种获得。
2．扩大培养：工业发酵罐的体积很大，接入的菌种总体积也较大，因此在发酵之前还需要对菌种进行扩大培养。
3．配制培养基：在菌种确定之后，要选择原料制备培养基。
培养基的配方要经过反复试验才能确定。
4．灭菌：发酵工程中所用的菌种大多是单一菌种。
一旦有杂菌污染，可能导致产量大大下降。
因此，培养基和发酵设备都必须经过严格的灭菌。
5．接种：扩大培养的菌种和灭菌后的培养基加入发酵罐中。
大型发酵罐有计算机控制系统，能对发酵过程中的温度、pH、溶解氧、罐压、通气量、搅拌、泡沫和营养等进行监测和控制。
6．发酵罐内发酵：在发酵过程中，要随时检测培养液中的微生物数量、产物浓度等，以了解发酵进程。
还要及时添加必需的营养组分，要严格控制温度、pH和溶解氧等发酵条件。
7．分离、提纯产物：如果发酵产品是微生物细胞本身，可在发酵结束之后，采用过滤、沉淀等方法将菌体分离和干燥得到产品。
如果产品是代谢物，可根据产物的性质采取适当的提取、分离和纯化措施来获得产品。
二、发酵工程的应用1．在食品工业上的应用(1)生产传统的发酵产品，如酱油、各种酒类。
(2)生产各种各样的食品添加剂，如通过黑曲霉发酵制得的柠檬酸，由谷氨酸棒状杆菌发酵生产味精。
(3)生产酶制剂，如α淀粉酶、β淀粉酶、脂肪酶等。
2．在医药工业上的应用基因工程、蛋白质工程等的广泛应用给发酵工程制药领域的发展注入了强劲动力。
3．在农牧业上的应用(1)生产微生物肥料。
微生物肥料利用了微生物在代谢过程中产生的有机酸、生物活性物质等来增进土壤肥力，改良土壤结构，促进植株生长，常见的有根瘤菌肥、固氮菌肥等。
(2)生产微生物农药。
微生物农药是利用微生物或其代谢物来防治病虫害的。
酵母菌选育、最适培养基筛选及菌种发酵培养
酵母菌选育、最适培养基筛选及菌种发酵培养[摘要]在无菌条件下，用紫外线对酵母菌(yeast)进行不同时长的照射诱变处理，选出合适的诱变菌种进行振荡培养。
经振荡培养后的诱变菌种运用正交试验设计的方法采用四个因素三个水平选出最适的菌种培养基，进行进一步的发酵培养。
在发酵罐中加入最适培养基成分和合适的酵母菌诱变菌种进行发酵扩培，最终获得大量的菌种和发酵产物。
[关键词]酵母菌，紫外线，最适培养基，正交试验设计，发酵培养面包酵母(Saccharomyces cerevisiae)是一种单细胞微生物，是酵母菌的一种,它含蛋白质50％左右，氨基酸含量高，富含B族维生素，还有丰富的酶系和多种经济价值很高的生理活性物质。
几千年前人类就用面包酵母发酵面包和酒类，在现代食品工业方面，广泛用作人类主食面包、馒头、包子、饼干糕点等食品的优良发酵剂和营养剂。
本实验选用的物理诱变因子为紫外线，DNA能强烈吸收紫外线，尤其是碱基中的胸腺嘧啶，从而在形成二聚体，改变DNA结构，引起基因突变。
本实验的面包酵母菌经不同时长的紫外线诱变处理，培养出的适合的诱变菌种进行最适的菌种培养基的筛选和发酵培养。
最适菌种培养基的筛选是通过正交实验设计进行的。
正交试验设计(Orthogonal experimental design)是研究多因素多水平的又一种设计方法，它是根据正交性从全面试验中挑选出部分有代表性的点进行试验，这些有代表性的点具备了“均匀分散，齐整可比”的特点，正交试验设计是分式析因设计的主要方法,是一种高效率、快速、经济的实验设计方法。
正交表是一整套规则的设计表格，用L为正交表的代号，n为试验的次数，t为水平数，c为列数，也就是可能安排最多的因素个数，本实验采用了四因素三水平进行最适培养基的筛选。
选出合适的诱变菌种和适合诱变的酵母菌生长的培养基后，便可以能过发酵罐进行发酵培养，分时段观察记录发酵过程中的PH，溶氧，菌种数。
绘制出面包酵母的生长曲线１材料与方法1.1实验材料菌种：面包酵母菌仪器：高压蒸汽灭菌锅，超净工作台，光学显微镜，恒温培养摇床，分析天平，小型发酵罐用品：枪头及1mL和0.5mL移液器，三角瓶，试管，玻璃涂棒，平皿，血球计数板，酒精灯，棉塞，试管架，盖玻片，记号笔试剂：酵母膏，蛋白胨，(NH4)SO4，葡萄糖PDA培养基，PDA液体培养基（不加琼脂）：去皮马铃薯200克、葡萄糖20克、琼脂20克、自来水1000毫升、自然PH [其做法是称取200g马铃薯，洗净去皮切碎，加水1000ml煮沸半个小时，纱布过滤，再加10～20g葡萄糖和17～20g琼脂，，高压蒸气（121℃）灭菌20分钟，冷却后贮存备用。
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菌种选育和发酵培养基如何配制如何选育菌种?自然界中微生物资源异常丰富,土壤、水、空气、腐败的动植物残骸,都是微生物的主要集居和生长繁衍的场所.其种类之多,至今仍然是一个难于估测的未知数.以其集居环境(包括特殊和极端环境)、营养类型、生存方式、生理类型、代谢途径、合成能力等比较,均居生物界之冠.因此,微生物资源的开发和应用是当今世界瞩目的重大课题.菌种的分离,不仅是把混杂的各类微生物有效地分开,得到纯种,更重要的是依着生产实际的要求,有的放矢、快速、准确地将能产生所需产物,或具有某种生化反应性能的菌种,从大量的微生物中挑选出来.有时是设计一种在分离阶段便能识别所需菌种的方法,更多的是利用特定的方法分离,获得所需菌种后,再进行识别.为了使获得的菌种能满足工业生产的需要,须考虑各种性能指标.因此,菌种分离和筛选的方法和策略就十分重要.一般的菌种分离纯化和筛选步骤可分为采样、增殖与分离、发酵与性能测定等几个步骤.步骤和方法如下图所示:发酵培养基如何配制?首先需了解微生物需要的营养物质.(1)微生物需要的营养物质营养物质应满足微生物的生长、繁殖和完成各种生理活动的需要.它们的作用可概括为形成结构(参与细胞组成)、提供能量和调节作用(构成酶的活性和物质运输系统).微生物的营养物质有六大类要素,即水、碳源、氮源、无机盐、生长因子和能源.①水水是微生物的重要组成部分,在代谢中占有重要地位.水在细胞中有两种存在形式:结合水和游离水.结合水与溶质或其他分子结合在一起,很难加以利用.游离水(或称为非结合水)则可以被微生物利用.②碳源碳在细胞的干物质中约占50%,所以微生物对碳的需求最大.凡是作为微生物细胞结构或代谢产物中碳架来源的营养物质,称为碳源.作为微生物营养的碳源物质种类很多,从简单的无机物(CO2、碳酸盐)到复杂的有机含碳化合物(糖、糖的衍生物、脂类、醇类、有机酸、芳香化合物及各种含碳化合物等).但不同微生物利用碳源的能力不同,假单孢菌属可利用90种以上的碳源,甲烷氧化菌仅利用两种有机物:甲烷和甲醇,某些纤维素分解菌只能利用纤维素. 大多数微生物是异养型,以有机化合物为碳源.能够利用的碳源种类很多,其中糖类是最好的碳源.异养微生物将碳源在体内经一系列复杂的化学反应,最终用于构成细胞物质,或为机体提供生理活动所需的能量.所以,碳源往往也是能源物质.自养菌以CO2、碳酸盐为唯一或主要的碳源.CO2是被彻底氧化的物质,其转化成细胞成分是一个还原过程.因此,这类微生物同时需要从光或其他无机物氧化获得能量.这类微生物的碳源和能源分别属于不同物质. ③氮源凡是构成微生物细胞的物质或代谢产物中氮元素来源的营养物质,称为氮源.细胞干物质中氮的含量仅次于碳和氧.氮是组成核酸和蛋白质的重要元素,氮对微生物的生长发育有着重要作用.从分子态的N2到复杂的含氮化合物都能够被不同微生物所利用,而不同类型的微生物能够利用的氮源差异较大.固氮微生物能利用分子态N2合成自己需要的氨基酸和蛋白质,也能利用无机氮和有机氮化物,但在这种情况下,它们便失去了固氮能力.此外,有些光合细菌、蓝藻和真菌也有固氮作用.许多腐生细菌和动植物的病原菌不能固氮,一般利用铵盐或其他含氮盐作氮源.硝酸盐必须先还原为NH+4后,才能用于生物合成.以无机氮化物为唯一氮源的微生物都能利用铵盐,但它们并不都能利用硝酸盐.有机氮源有蛋白胨、牛肉膏、酵母膏、玉米浆等,工业上能够用黄豆饼粉、花生饼粉和鱼粉等作为氮源.有机氮源中的氮往往是蛋白质或其降解产物.氮源一般只提供合成细胞质和细胞中其他结构的原料,不作为能源.只有少数细菌,如硝化细菌利用铵盐、硝酸盐作氮源和能源.④无机盐无机盐也是微生物生长所不可缺少的营养物质.其主要功能是:①构成细胞的组成成分;②作为酶的组成成分;③维持酶的活性;④调节细胞的渗透压、氢离子浓度和氧化还原电位;⑤作为某些自氧菌的能源.磷、硫、钾、钠、钙、镁等盐参与细胞结构组成,并与能量转移、细胞透性调节功能有关.微生物对它们的需求量较大(10-4~10-3 mol/L),称为"宏量元素".没有它们,微生物就无法生长.铁、锰、铜、钴、锌、钼等盐一般是酶的辅因子,需求量不大(10-8~10-6 mol/L),所以,称为"微量元素".不同微生物对以上各种元素的需求量各不相同.铁元素介于宏量和微量元素之间.在配制培养基时,可通过添加有关化学试剂来补充宏量元素,其中首选是K2HPO4和MgSO4,它们可提供需要量很大的元素:K、P、S和Mg.微量元素在一些化学试剂、天然水和天然培养基组分中都以杂质等状态存在,在玻璃器皿等实验用品上也有少量存在,所以,不必另行加入.⑤生长因子一些异养型微生物在一般碳源、氮源和无机盐的培养基中培养不能生长或生长较差.当在培养基中加入某些组织(或细胞)提取液时,这些微生物就生长良好,说明这些组织或细胞中含有这些微生物生长所必须的营养因子,这些因子称为生长因子.生长因子可定义为:某些微生物本身不能从普通的碳源、氮源合成,需要额外少量加入才能满足需要的有机物质,包括氨基酸、维生素、嘌呤、嘧啶及其衍生物,有时也包括一些脂肪酸及其他膜成分.各种微生物所需的生长因子不同,有的需要多种,有的仅需要一种,有的则不需要.一种微生物所需的生长因子也会随培养条件的变化而变化,如在培养基中是否有前体物质、通气条件、pH和温度等条件,都会影响微生物对生长因子的需求.从自然界直接分离的任何微生物,在其发生营养缺陷突变前的菌株,均称为该微生物的野生型.绝大多数野生型菌株只需简单的碳源和氮源等就能生长,不需要添加生长因子;经人工诱变后,常会丧失合成某种营养物质的能力,在这些菌株生长的培养基中,必须添加某种氨基酸、嘌呤、嘧啶或维生素等生长因子.⑥能源能源是指为微生物的生命活动提供最初能量来源的营养物或辐射能.微生物的能源谱如下:化能异养型微生物的能源即碳源;化能自养型微生物的能源都是还原态的无机物,如NH4+、NO2-、S、H2S、H2、Fe2+等,它们分别属于硝化细菌、亚硝酸细菌、硫化细菌、硫细菌、氢细菌和铁细菌等.一种营养物常有一种以上营养要素的功能,即除单功能营养物外,还有双功能,甚至三功能营养物.辐射能是单功能;还原态无机养分常是双功能的(NH4+既是硝化细菌的能源,又是它的氮源)甚至是三功能的(能源、氮源和碳源);有机物常有双功能或三功能作用.(2)配制培养基必须遵循的原则微生物的培养基通常指人工配制的适合微生物生长繁殖,或积累代谢产物的营养基质.广义上说,凡是支持微生物生长繁殖的介质或材料,均可作为微生物的培养基.一个适当的培养基配方,对发酵产品的产量和质量有着极大的影响.针对不同微生物,不同的营养要求,可以有不同的培养基.但它们的配制必须遵循一定原则.①营养物质应满足微生物的需要.不同营养类型的微生物对营养的需求差异很大,应根据菌种对各营养要素的不同要求进行配制.②营养物的浓度及配比应恰当.营养物浓度太低,不能满足微生物生长的需要;浓度太高,又会抑制微生物生长.糖和盐浓度高有抑菌作用.碳氮比(C∶N,以还原糖含量与粗蛋白含量的比值表示):一般培养基为C∶N=100∶0.5~2.在设计培养基配比时,还应考虑避免培养基中各成分之间的相互作用,如蛋白胨、酵母膏中含有磷酸盐时,会与培养基中钙或镁离子在加热时发生沉淀作用;在高温下,还原糖也会与蛋白质或氨基酸相互作用而产生褐色物质.③物理、化学条件适宜.pH:各种微生物均有其生长繁殖的最适pH,细菌为7.0~8.0,放线菌为7.5~8.5,酵母为3.8~6.0,霉菌为4.0~5.8.对于具体的微生物菌种,都有各自的特定的最适pH范围,有时会大大突破上述界限.在微生物生长繁殖过程中,会产生能够引起培养基的pH改变的代谢产物,尤其是不少微生物有很强的产酸能力,如不适当地加以调节,就会抑制甚至于杀死其自身.在设计培养基时,要考虑培养基的pH调节能力.一般应加入缓冲液或CaCO3,使培养基的pH稳定.其他:培养基的其他理化指标,如水活度、渗透压也会影响微生物的培养.在配制培养基时,通常不必测定这些指标,因为培养基中各种成分及其浓度等指标的优化,已间接地确定了培养基的水活度和渗透压.此外,各种微生物培养基的氧化还原电位等也有不同的要求.④培养目的:培养基的成分直接影响培养目标.在设计培养基时,必须考虑是要培养菌体,还是要积累菌体代谢产物;是实验室培养,还是大规模发酵等问题.用于培养菌体的种子培养基营养成分应丰富,氮源含量宜高,即碳氮比值应低;相反,用于大量积累代谢产物的发酵培养基,氮源应比种子培养基稍低;当然,若目的产物是含氮化合物时,有时还应该提高培养基的氮源含量.在设计培养基时,还应该特别考虑到代谢产物是初级代谢产物,还是次级代谢产物.如果是次级代谢产物,还要考虑是否需加入特殊元素(如维生素B12中Co)或特殊的前体物质(如生产青霉素G时,应加入苯乙酸).在设计培养基,尤其是大规模发酵生产用的培养基时,还应该重视培养基组分的来源和价格,应该优先选择来源广、价格低廉的培养基.(3)几种培养基的配制原则①种子培养基:适用于微生物菌体生长的培养基,目的是为下一步发酵提供数量较多,强壮而整齐的种子细胞.一般要求氮源、维生素丰富,原料要精.②发酵培养基:用于生产预定发酵产物的培养基,一般的发酵产物以碳源为主要元素.发酵培养基中的碳源含量往往高于种子培养基.如果产物的含氮量高,应增加氮源.在大规模生产时,原料应该价廉易得,还应有利于下游的分离提取工作.③繁殖和保藏培养基:主要用于菌种保藏,大部分是斜面培养基.对营养缺陷型或结构类似物抗性菌株或抗生素抗性菌株来说,可适当加入特定的对应成分,提供压力.④基本培养基:又称最低限度培养基,指能够满足某菌种的野生型菌株最低营养要求的合成培养基.不同微生物的基本培养基很不相同,有的极为简单(大肠杆菌),有的极为复杂(乳酸菌、酵母或梭菌),需加生长因子和特殊营养.⑤加富培养基:是在普通培养基中加入血、血清、动(植)物组织液或其他营养物(如生长因子)的一类营养丰富的培养基.主要用于某种或某类营养要求苛刻的异氧型微生物,或者用来选择性培养(分离、富集)某种微生物.具有助长某种微生物的生长,抑制其他微生物生长的功能.广义上讲,保藏和鉴别培养基也属于加富培养基.⑥选择性培养基:根据某种或某类微生物的特殊营养要求,或对某些物理、化学条件的抗性而设计的培养基.目的是利用这种培养基把某种或某类微生物从混杂的微生物群体中分离出来.一是根据某些微生物对碳源、氮源的需求而设计,二是根据某些微生物的物理和化学抗性而设计.如嗜酸、嗜碱、嗜盐、抗性微生物富集等.为了获得适合大规模工业生产所需的优良生产菌种,一般首先是从自然界分离筛选具有产生目标产物能力的菌种,但这样获得的菌种的生产能力往往较低,生理生化特性不一定能满足生产要求,还需要进行大量的诱变选育,进一步提高其生产能力,改善性能;也可以对现有的生产菌种进行改造,即经诱变育种,选育出符合实际生产需要的菌株.。