第三章培养基 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和繁殖的介质或材料均可 作为微生物的培养基。培养基是微生物学尤其 是工业微生物学研究的重要内容。一个恰当的 培养基配方,对发酵产品的产量和质量有着极 大的影响。微生物的培养基配方犹如菜谱,种 类繁多,且层出不穷。如今,培养基的种类有 数万种之多
第三章 培养基 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和繁殖的介质或材料均可 作为微生物的培养基。培养基是微生物学尤其 是工业微生物学研究的重要内容。一个恰当的 培养基配方，对发酵产品的产量和质量有着极 大的影响。微生物的培养基配方犹如菜谱，种 类繁多，且层出不穷。如今，培养基的种类有 数万种之多
培养基的成分 碳源 氮源 无机盐和微量元素 前体(青霉素一苯乙胺) 促进剂(聚乙烯醇一改善通气性)和 抑制剂 水分
培养基的成分 碳源 氮源 无机盐和微量元素 前体（青霉素－苯乙胺） 促进剂（聚乙烯醇－改善通气性）和 抑制剂 水分
31培养基的配制原则 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,所以,应根据所培养菌种对各营 养要素的不同要求进行配制。如自养微生 物的培养基成分是无机的,而异养型微生 物的培养基成分必须含有机物。 针对四大类微生物,一般可以采用现成 配方的培养基。如细菌采用肉汤蛋白胨培 养基、放线菌采用高氏1号合成培养基、酵 母采用麦芽汁培养基及霉菌采用查氏合成 培养基
3.1 培养基的配制原则 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，所以，应根据所培养菌种对各营 养要素的不同要求进行配制。如自养微生 物的培养基成分是无机的，而异养型微生 物的培养基成分必须含有机物。 针对四大类微生物，一般可以采用现成 配方的培养基。如细菌采用肉汤蛋白胨培 养基、放线菌采用高氏1号合成培养基、酵 母采用麦芽汁培养基及霉菌采用查氏合成 培养基
2营养物的浓度及配比应恰当 营养物的浓度太低,则不能满足微 生物生长的需要,浓度太高,又会抑 制微生物的生长。如糖和盐都是良好 的营养物质,但是,浓度升高,则有 抑菌作用
2.营养物的浓度及配比应恰当 营养物的浓度太低，则不能满足微 生物生长的需要，浓度太高，又会抑 制微生物的生长。如糖和盐都是良好 的营养物质，但是，浓度升高，则有 抑菌作用
碳氮比(C∧N)一般指培养基中元素 C与N的比值。为方便测定和计算,人 们常以培养基中还原糖含量与粗蛋白 含量的比值来表示。 在考察培养基组成时,人们常以 碳氮比作为一个重要的指标。一般培 养基的CN比为100:0.5-2;在谷氨酸 生产菌发酵中,CN比为4/时,菌体 大量繁殖,谷氨酸积累量较少;当 CN为3/时,菌体繁殖受到抑制,谷 氨酸大量积累
碳氮比(C/N)一般指培养基中元素 C与N的比值。为方便测定和计算，人 们常以培养基中还原糖含量与粗蛋白 含量的比值来表示。 在考察培养基组成时，人们常以 碳氮比作为一个重要的指标。一般培 养基的C/N比为100：0.5-2；在谷氨酸 生产菌发酵中，C/N比为4/1时，菌体 大量繁殖，谷氨酸积累量较少；当 C/N为3/1时，菌体繁殖受到抑制，谷 氨酸大量积累
在设计营养物配比时,还应该考虑避 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 反应。在高温下,还原糖与蛋白质或氨 基酸也会相互作用产生褐色物质。 在培养基配制时,可添加化学试剂补 充宏量元素。其中,首选的是K2HPO4和 MgSO4,因为它们包含了四种宏量元素 对于微量元素,一般化学试剂、水及器 皿上均有存在
在设计营养物配比时，还应该考虑避 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 反应。在高温下，还原糖与蛋白质或氨 基酸也会相互作用产生褐色物质。 在培养基配制时，可添加化学试剂补 充宏量元素。其中，首选的是K2HPO4和 MgSO4，因为它们包含了四种宏量元素。 对于微量元素，一般化学试剂、水及器 皿上均有存在
3物理化学条件适宜 pH值 各大类微生物一般都有它们生长繁殖的最 适pH。细菌的最适pH一般在70-8.0,放线菌在 pH7.585间,酵母菌在p38-6.0间,霉菌在 pH4.0-5.8之间。对于具体的微生物菌种来说, 它们都有各自特定的最适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引起培养 基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 制甚至杀死其自身。在设计它们的培养基时, 就要考虑到培养基的pH调节能力。一般应该加 入磷酸缓冲液或CaCO3,使培养液的pH稳定
3.物理化学条件适宜 pH值 各大类微生物一般都有它们生长繁殖的最 适pH。细菌的最适pH一般在7.0-8.0，放线菌在 pH7.5-8.5间，酵母菌在pH3.8-6.0间，霉菌在 pH4.0-5.8之间。对于具体的微生物菌种来说， 它们都有各自特定的最适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引起培养 基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 制甚至杀死其自身。在设计它们的培养基时， 就要考虑到培养基的pH调节能力。一般应该加 入磷酸缓冲液或CaCO3，使培养液的pH 稳定
调节K2HPO和KH2PO两者浓度 比,可获得从pH6.到pH76间一系列 稳定的pH,当两者等摩尔浓度比时, 溶液的pH可稳定在68。 其反应式如下: K2HPO4 +HCI-> KH2PO4 KCl KHPO,+KOH-> KHPO, +HO
调节K2HPO4和KH2PO4两者浓度 比，可获得从pH6.0到pH7.6间一系列 稳定的pH，当两者等摩尔浓度比时， 溶液的pH可稳定在6.8。 其反应式如下： K2HPO4 + HCl -----> KH2PO4 + KCl KH2PO4 + KOH ----> K2HPO4 + H2O
CaCO3在水溶液中溶解度极低,加入液体 或固体培养基中,不会使培养基pH升高。但是, 当微生物生长过程中不断产生酸时,它被逐渐 溶解,并与酸反应,最终以CO2形式释放到大气 中,所以,它具有良好的稳定培养基pH的作用。 CO3HCO3 ---->H2CO3---->C02+H2O 培养基中的蛋白质或氨基酸经发酵后,会产生 氨,从而有升高培养基pH的趋势。培养基的灭 菌过程也会引起培养基的pH发生变化。高温处 理过程中,一些大分子发生分解,造成pH下降
CaCO3在水溶液中溶解度极低，加入液体 或固体培养基中，不会使培养基pH升高。但是， 当微生物生长过程中不断产生酸时，它被逐渐 溶解，并与酸反应，最终以CO2形式释放到大气 中，所以，它具有良好的稳定培养基pH的作用。 CO3 2+HCO3 -H2CO3CO2 +H2O 培养基中的蛋白质或氨基酸经发酵后，会产生 氨，从而有升高培养基pH的趋势。 培养基的灭 菌过程也会引起培养基的pH发生变化。高温处 理过程中，一些大分子发生分解，造成pH下降
4根据培养的目的 培养基的成分直接影响着培养的目标。在设计培养基时必 须考虑是要培养菌体,还是要积累产物,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,尤其是氮源 含量宜高。即碳氮比值低。相反,用于积累大量生产代谢产物 的发酵培养基,它的氮源一般应比种子培养基稍低。当然,若 发酵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,还应特别考虑到代谢产物是初级代谢产 物,还是次级代谢产物。若是次级代谢产物还要考虑是否加入 特殊元素(如维生素B12中的Co)或特定的前体物质(如生产卞青 霉素时,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 重视培养基中各种成分的来源和价格,应该优先选择来源广泛、 价格低廉的培养基,提倡“以粗代精”,“以废代好
4.根据培养的目的 培养基的成分直接影响着培养的目标。在设计培养基时必 须考虑是要培养菌体，还是要积累产物，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，尤其是氮源 含量宜高。即碳氮比值低。相反，用于积累大量生产代谢产物 的发酵培养基，它的氮源一般应比种子培养基稍低。当然，若 发酵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，还应特别考虑到代谢产物是初级代谢产 物，还是次级代谢产物。若是次级代谢产物还要考虑是否加入 特殊元素(如维生素B12中的Co)或特定的前体物质(如生产卞青 霉素时，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 重视培养基中各种成分的来源和价格，应该优先选择来源广泛、 价格低廉的培养基，提倡“以粗代精”，“以废代好