1、選擇適宜的營養物質
總體而言,所有微生物生長繁殖均需要培養基含有碳源、氮源、無機鹽、生長因子、shuijinengyuan,danyouyuweishengwuyingyangleixingfuza,butongweishengwuduiyingyangwuzhidexuqiushibuyiyangde,yincishouxianyaogenjubutongweishengwudeyingyangxuqiupeizhizhenduixingqiangdepeiyangji。ziyangxingweishengwunengcongjiandandeyuanjiwuhechengzishenxuyaodetanglei、脂類、蛋白質、核酸、維生素等複雜的有機物,因此培養自養型微生物的培養基完全可以(或應該)由簡單的無機物組成。例如,培養化能自養型的氧化硫硫杆菌(Thiobacillus thiooxdans)的培養基組成見表3.9。在該培養基配製過程中並末專門加入其他碳源物質,而是依靠空氣中和溶於水中的CO2為氧化硫硫杆菌提供碳源。
就微生物主要類型而言,有細菌、放線菌、酵母菌、黴菌、原生動物、藻類及病毒之分,培養它們所需的培養基各不相同。在實驗室中常用牛肉膏蛋白腖培養基(或簡稱普通肉湯培養基)培養細菌,用高氏I號合成培養基培養放線菌,培養酵母菌一般用麥芽汁培養基,培養黴菌則一般用查氏合成培養基。
2、營養物質濃度及配比合適
培pei養yang基ji中zhong營ying養yang物wu質zhi濃nong度du合he適shi時shi微wei生sheng物wu才cai能neng生sheng長chang良liang好hao,營ying養yang物wu質zhi濃nong度du過guo低di時shi不bu能neng滿man足zu微wei生sheng物wu正zheng常chang生sheng長chang所suo需xu,濃nong度du過guo高gao時shi則ze可ke能neng對dui微wei生sheng物wu生sheng長chang起qi抑yi製zhi作zuo用yong,例li如ru高gao濃nong度du糖tang類lei物wu質zhi、無機鹽、重(zhong)金(jin)屬(shu)離(li)子(zi)等(deng)不(bu)僅(jin)不(bu)能(neng)維(wei)持(chi)和(he)促(cu)進(jin)微(wei)生(sheng)物(wu)的(de)生(sheng)長(chang),反(fan)而(er)起(qi)到(dao)抑(yi)菌(jun)或(huo)殺(sha)菌(jun)作(zuo)用(yong)。另(ling)外(wai),培(pei)養(yang)基(ji)中(zhong)各(ge)營(ying)養(yang)物(wu)質(zhi)之(zhi)間(jian)的(de)濃(nong)度(du)配(pei)比(bi)也(ye)直(zhi)接(jie)影(ying)響(xiang)微(wei)生(sheng)物(wu)的(de)生(sheng)長(chang)繁(fan)殖(zhi)和(he)(或)代謝產物的形成和積累,其中碳氮比(C/N)的de影ying響xiang較jiao大da。嚴yan格ge地di講jiang,碳tan氮dan比bi指zhi培pei養yang基ji中zhong碳tan元yuan素su與yu氮dan元yuan素su的de物wu質zhi的de量liang比bi值zhi,有you時shi也ye指zhi培pei養yang基ji中zhong還hai原yuan糖tang與yu粗cu蛋dan白bai之zhi比bi。例li如ru,在zai利li用yong微wei生sheng物wu發fa酵jiao生sheng產chan穀gu氨an酸suan的de過guo程cheng中zhong,培pei養yang基ji碳tan氮dan比bi為wei4/l時,菌體大量繁殖,穀氨酸積累少;當培養基碳氮比為3/l時,菌體繁殖受到抑製,穀氨酸產量則大量增加。再如,在抗
生素發酵生產過程中,可以通過控製培養基中速效氮(或碳)源與遲效氮(或碳)源之間的比例來控製菌體生長與抗生素的合成協調。
生素發酵生產過程中,可以通過控製培養基中速效氮(或碳)源與遲效氮(或碳)源之間的比例來控製菌體生長與抗生素的合成協調。
3、控製pH條件
培養基的pH必須控製在一定的範圍內,以滿足不同類型微生物的生長繁殖或產生代謝產物。各類微生物生長繁殖或產生代謝產物的最適pH條件各不相同,一般來講,細菌與放線菌適於在pH7~7.5範圍內生長,酵母菌和黴菌通常在pH4.5~6範圍內生長。值得注意的是,在微生物生長繁殖和代謝過程中,由於營養物質被分解利用和代謝產物的形成與積累,會導致培養基pH發生變化,若不對培養基pH條件進行控製,往往導致微生物生長速度下降或(和)代謝產物產量下降。因此,為了維持培養基pH的相對恒定,通常在培養基中加入pH緩衝劑,常用的緩衝劑是一氫和二氫磷酸鹽(如KH2PO4 和K2HPO4)組成的混合物。K2HPO4溶液呈堿性,KH2PO4溶液呈酸性,兩種物質的等量混合溶液的pH為6.8。當培養基中酸性物質積累導致H+濃度增加時,H+與弱堿性鹽結合形成弱酸性化合物,培養基pH不會過度降低;如果培養基中OH-濃度增加,OH-則與弱酸性鹽結合形成弱堿性化合物,培養基pH也不會過度升高。
但KH2PO4 和K2HPO4緩衝係統隻能在一定的pH範圍(pH6.4~7.2)內起調節作用。有些微生物,如乳酸菌能大量產酸,上述緩衝係統就難以起到緩衝作用,此時可在培養基中添加難溶的碳酸鹽(如CaCO3)來進行調節,CaCO3難溶於水,不會使培養基pH過度升高,但它可以不斷中和微生物產生的酸,同時釋放出CO2,將培養基pH控製在一定範圍內。
在培養基中還存在一些天然的緩衝係統,如氨基酸、肽、蛋白質都屬於兩性電解質,也可起到緩衝劑的作用。
4、控製氧化還原電位(redox potential)
不同類型微生物生長對氧化還原電位(F)的要求不一樣,一般好氧性微生物在F值為+0.1V以上時可正常生長,一般以+0.3一+0.4V為宜,厭氧性微生物隻能在F值低於+0.1V條件下生長,兼性厭氧微生物在F值為+0.1V以上時進行好氧呼吸,在+0.1V以下時進行發酵。F值與氧分壓和pH有關,也受某些微生物代謝產物的影響。在pH相對穩定的條件下,可通過增加通氣量(如振蕩培養、攪拌)提高培養基的氧分壓,或加入氧化劑,從而增加F值;在培養基中加入抗壞血酸、硫化氫、半胱氨酸、穀胱甘肽、二硫蘇糖醇等還原性物質可降低F值。
5、原料來源的選擇
在zai配pei製zhi培pei養yang基ji時shi應ying盡jin量liang利li用yong廉lian價jia且qie易yi於yu獲huo得de的de原yuan料liao作zuo為wei培pei養yang基ji成cheng分fen,特te別bie是shi在zai發fa酵jiao工gong業ye中zhong,培pei養yang基ji用yong量liang很hen大da,利li用yong低di成cheng本ben的de原yuan料liao更geng體ti現xian出chu其qi經jing濟ji價jia值zhi。例li如ru,在zai微wei生sheng物wu單dan細xi胞bao蛋dan白bai的de工gong業ye生sheng產chan過guo程cheng中zhong,常chang常chang利li用yong糖tang蜜mi(製糖工業中含有蔗糖的廢液)、乳清(乳製品工業中含有乳糖的廢液)、豆製品工業廢液及黑廢液(造紙工業中含有戊糖和己糖的亞硫酸紙漿)等都可作為培養基的原料。再如,工業上的甲烷發酵主要利用廢水、廢渣作原料,而在我國農村,已推廣利用人畜糞便及禾草為原料發酵生產甲烷作為燃料。另外,大量的農副產品或製品,如鼓皮、米糠、玉米漿、酵母浸膏、酒糟、豆餅、花生餅、蛋白腖等都是常用的發酵工業原料。
6、滅菌處理
要(yao)獲(huo)得(de)微(wei)生(sheng)物(wu)純(chun)培(pei)養(yang),必(bi)須(xu)避(bi)免(mian)雜(za)菌(jun)汙(wu)染(ran),因(yin)此(ci)對(dui)所(suo)用(yong)器(qi)材(cai)及(ji)工(gong)作(zuo)場(chang)所(suo)進(jin)行(xing)消(xiao)毒(du)與(yu)滅(mie)菌(jun)。對(dui)培(pei)養(yang)基(ji)而(er)言(yan),更(geng)是(shi)要(yao)進(jin)行(xing)嚴(yan)格(ge)的(de)滅(mie)菌(jun)。對(dui)培(pei)養(yang)基(ji)一(yi)般(ban)采(cai)取(qu)高(gao)壓(ya)蒸(zheng)汽(qi)滅(mie)菌(jun),一(yi)般(ban)培(pei)養(yang)基(ji)用(yong)1.05kg/cm2,121.3℃條件下維持15~30min可達到滅菌目的。在高壓蒸汽滅菌過程中,長時間高溫會使某些不耐熱物質遭到破壞,如使糖類物質形成氨基糖、焦糖,因此含糖培養基常在0.56kg/ cm2,112.6℃15~30min進行滅菌,某些對糖類要求較高的培養基,可先將糖進行過濾除菌或間歇滅菌,再與其他已滅菌的成分混合;長時間高溫還會引起磷酸鹽、碳酸鹽與某些陽離子(特別是鈣、鎂、鐵離子)結jie合he形xing成cheng難nan溶rong性xing複fu合he物wu而er產chan生sheng沉chen澱dian,因yin此ci,在zai配pei製zhi用yong於yu觀guan察cha和he定ding量liang測ce定ding微wei生sheng物wu生sheng長chang狀zhuang況kuang的de合he成cheng培pei養yang基ji時shi,常chang需xu在zai培pei養yang基ji中zhong加jia入ru少shao量liang螯ao合he劑ji,避bi免mian培pei養yang基ji中zhong產chan生sheng沉chen澱dian,常chang用yong的de螯ao合he劑ji為wei乙yi二er胺an四si乙yi酸suan(EDTA)。還可以將含鈣、鎂、鐵等離子的成分與磷酸鹽、碳酸鹽分別進行滅菌,然後再混合,避免形成沉澱;高壓蒸汽滅菌後,培養基pH會發生改變(一般使pH降低),可根據所培養微生物的要求,在培養基滅菌前後加以調整。
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