微生物培養基主要成分綜述

一、氮源

  凡是微生物利用以構成細胞物質(zhì)中或代謝產(chǎn)物中氮素來(lái)源的營(yíng)養物質(zhì)統稱(chēng)為氮源。氮源分為無(wú)機氮源和有機氮源，有機氮源：花生餅粉、黃豆餅粉、棉籽餅粉、麩皮水解液、玉米漿、廢菌絲體水解液、毛發(fā)水解液、糖蜜、尿素、蛋白胨、魚(yú)粉、牛肉膏。無(wú)機氮源：氨水、銨鹽（硫酸銨、氯化銨）、硝酸銨。

  無(wú)機氮源：無(wú)機氮源主要是氨水、硝酸鹽、銨鹽，成分單一，只有NH4+能夠進(jìn)行生物合成，在無(wú)機氮的培養基中會(huì )表現為生理酸性或生理堿性。

  有機氮源：成分復雜，含蛋白質(zhì)、肽類(lèi)、氨基酸以及少量的糖類(lèi)、脂肪、無(wú)機鹽、生長(cháng)因子等。豆粕和花生餅粉主要以大分子蛋白質(zhì)形式存在，需要進(jìn)一步降解成小肽和氨基酸才能被利用，為遲效氮源，在微生物培養過(guò)程中需要搭配速效和遲效氮源，以控制菌體生長(cháng)和代謝產(chǎn)物合成。

  玉米漿，是制玉米淀粉的副產(chǎn)物，原料為玉米糝、水、玉米汁。制造玉米淀粉須將玉米粒先用亞硫酸浸泡，將浸泡液濃縮即制成黃褐色的液體，叫玉米漿，含有豐富的可溶性蛋白、生長(cháng)素和一些前體物質(zhì)，含大約40%～50%固體物質(zhì)。味道微咸，是微生物生長(cháng)很普遍應用的有機氮源，其主要為較易吸收的蛋白質(zhì)降解產(chǎn)物，特別是氨基酸通過(guò)轉氨作用直接被機體利用，為速效氮源。它還能促進(jìn)青霉素等抗生素的生物合成，含氮量3.6%以上。

  蛋白胨：廣義的講是所有蛋白胨的總稱(chēng)。在國內習慣把蛋白胨特指為蛋白胨（主要原料是牛骨），價(jià)格低廉；被廣大用戶(hù)用于要求不太高的實(shí)驗和生物發(fā)酵中。進(jìn)口的蛋白胨沒(méi)有專(zhuān)指一個(gè)具體的一種蛋白胨，如：BD、 OXOID、Pronadisa都會(huì )按照技術(shù)標準和原料的不同進(jìn)行細分。

  蛋白胨(peptone)國產(chǎn) (狹義)是采用新鮮牛骨及牛肉混合提取，經(jīng)過(guò)消化、過(guò)濾、濃縮、噴霧干燥而得到的一種淺黃色至類(lèi)白色的干燥粉末。易溶于水，水溶液呈淡黃色。其不僅含有豐富的氨基酸，特別是含硫氨基酸較多，而且含有更多的細菌生長(cháng)需要的維生素和其它生長(cháng)因子。是生物制藥發(fā)酵及各種培養基制備的基礎原材料。在當中它起的主要作用是提供氮源。一般的用量為0.5%～5%能為微生物提供C源、N源、生長(cháng)因子等營(yíng)養物質(zhì)�！�

胰蛋白胨：國產(chǎn)和進(jìn)口有很大差別，主要是原料來(lái)源不同。

  1.胰蛋白胨（國產(chǎn)）

  是以新鮮牛肉和牛骨經(jīng)胰酶消化，濃縮干燥而成的淺黃色粉末。具有色淺、易溶、透明、無(wú)沉淀等良好的物理性狀。含有豐富的氮源、氨基酸等，可配制各種微生物培養基，生化制品及微生物學(xué)科研等領(lǐng)域中。

  2.胰蛋白胨（進(jìn)口）Tryptone

  進(jìn)口胰蛋白胨與國產(chǎn)的酪蛋白胨相同，也叫胰酪蛋白胨都是采用酪蛋白為原料，經(jīng)過(guò)消化、脫色、過(guò)濾、濃縮、噴霧干燥而得到的一種淺黃色至類(lèi)白色的干燥粉末。易溶于水，水溶液呈淡黃色。酪蛋白又稱(chēng)干酪素是從牛奶中提取的一種營(yíng)養價(jià)值很高的磷蛋白，是生產(chǎn)蛋白胨常用的原料。用此原料生產(chǎn)的蛋白胨，其氨基酸比較齊全，特別是色氨酸的含量比較高。所以它在細菌生化試驗中最適宜于做靛基質(zhì)和糖發(fā)酵試驗。但它缺乏胱氨酸、蛋氨酸等含硫氨基酸，故不適宜做硫化氫試驗。

  胰蛋白胨的特點(diǎn)：

  適宜于：厭氧菌、真菌、肺炎球菌、乳酸桿菌、棒狀桿菌、梭狀桿菌的生長(cháng)以及水和水乳等細菌檢驗；適宜于硝酸鹽還原試驗。

用于原生物的培養和抑菌或殺菌劑的檢測、抗生素和其它抗菌素的檢測及配制無(wú)菌試驗用培養基等，是生物制藥發(fā)酵及各種培養基制備的基礎原材料。在當中它起的主要作用是提供氮源以及生長(cháng)因子。一般的用量為0.5%～5%。

  酵母產(chǎn)品介紹

  酵母系列產(chǎn)品，我們可以看到酵母粉、酵母浸粉、酵母膏、酵母浸膏等不同名稱(chēng)，其中酵母粉和酵母膏是直接將酵母細胞用高溫等方式殺死，其仍以單個(gè)個(gè)體存在，只是已經(jīng)沒(méi)有生物活性（不能用來(lái)發(fā)面），生產(chǎn)較為簡(jiǎn)單；酵母浸出物和酵母浸膏也以酵母細胞為原料，經(jīng)過(guò)自溶酶解、分離、真空濃縮、噴霧干燥等工序精制而成，富含蛋白質(zhì)、多肽、氨基酸、核苷酸、維生素、微量元素等營(yíng)養成分，其生產(chǎn)工藝較為復雜，產(chǎn)品更精細，要求更高。

  酵母粉主要采用糖蜜進(jìn)行發(fā)酵而成，發(fā)酵完成后添加各種酶將其降解處理，然后經(jīng)過(guò)三步濃縮至固形物含量在30%，然后進(jìn)行噴霧干燥。食品級酵母浸粉FA、生物級別FP的區別在于廠(chǎng)家內控指標不同，食品級酵母浸粉要求鮮味、微生物指標、肽類(lèi)含量比較集中，如正態(tài)分布一樣，在某個(gè)區域較為集中；而微生物級別的要求稍低一點(diǎn)，但是其氨基酸和肽類(lèi)分布比較廣泛，適合微生物發(fā)酵。

二、碳源

  凡是能夠構成微生物細胞結構和代謝產(chǎn)物中碳素來(lái)源的營(yíng)養物質(zhì)統稱(chēng)為碳源，常見(jiàn)碳源包括：糖類(lèi)、淀粉類(lèi)、糖蜜、纖維素類(lèi)、醇酸有機物、脂肪類(lèi)等。

  在工業(yè)生產(chǎn)中，將淀粉水解為葡萄糖的過(guò)程稱(chēng)淀粉的糖化，制得的溶液叫淀粉水解糖。其主要糖分是葡萄糖。根據水解條件不同，尚有數量不等的少量麥芽糖及其它一些二糖，低聚糖等復合糖。

  淀粉水解制糖的意義：

  1.大多數微生物不能直接利用淀粉（所有的氨基酸生產(chǎn)菌不能直接利用）；

  2.有些微生物能夠直接利用淀粉作原料，但必須在微生物產(chǎn)生淀粉酶后才能進(jìn)行，過(guò)程緩慢，發(fā)酵周期延長(cháng)；

  3.若直接利用淀粉作原料，滅菌過(guò)程的高溫會(huì )導致淀粉結塊，發(fā)酵液粘度劇增。

三、無(wú)機鹽

  1.構成細胞的組分成分；

  2.作為酶的組成部分和維持酶的活性；

  3.維持生物體內的酸堿平衡，調節氫離子濃度，調節氧化還原電位；

  4.維持細胞的滲透壓。

  作為微生物對無(wú)機元素的需求，分為主要無(wú)機元素和微量無(wú)機元素兩種，其中磷、硫、鉀、鈉、鎂、鐵，磷硫鉀鎂可以添加磷酸二氫鉀和硫酸鎂即可滿(mǎn)足，其他元素不必添加，可以在碳源和氮源中得到補充。

  工業(yè)發(fā)酵中應用微生物的生長(cháng)繁殖和產(chǎn)物合成中都需要無(wú)機鹽和微量元素，如：

  磷、硫、鐵、錳、鈣、鎂等。許多金屬離子對微生物生理活性的作用與其濃度相關(guān)，低濃度往往呈現刺激作用，高濃度卻表現出抑制作用。

  錳是枯草芽孢桿菌生長(cháng)的必需元素，當培養基中缺少Mn2+時(shí)，不適合枯草芽孢桿菌的生長(cháng)，促進(jìn)芽孢的生成，提高M(jìn)n2+濃度將會(huì )導致培養基成分比例失調，滲透壓升高等一系列變化，從而誘導芽孢生成。、

  磷在菌體生長(cháng)、繁殖和代謝活動(dòng)中起著(zhù)極其重要的作用。一方面，磷是構成核酸、磷脂、許多輔酶或輔基（輔酶I、輔酶Ⅱ、輔酶A、NAD和NADP等)以及高能磷酸化合物的重要原料，另一方面，磷在代謝調節方面也起著(zhù)重要的作用，磷能促進(jìn)糖代謝的進(jìn)行，促進(jìn)微生物的生長(cháng)。因此，磷源是枯草芽孢桿菌發(fā)酵培養基中另一個(gè)重要的組成成分，它的濃度直接影響著(zhù)枯草芽孢桿菌菌體的生長(cháng)和芽孢的形成。

  鉀雖不參與細胞結構成分，但它是許多酶作用的激活劑，鉀還對細胞原生質(zhì)的膠體狀態(tài)和細胞膜的透性起調控作用。

  鈣主要參與調節細胞的生理狀態(tài)，如：維持細胞的膠體狀態(tài)，降低細胞膜的通透性，調節pH值等，郭榮君等在研究生防菌BH1時(shí)也發(fā)現速效氮源如蛋白胨等對菌株芽孢的形成效果較差。在單一無(wú)機鹽影響試驗中，發(fā)現CaCO₃有利于芽孢的形成。芽孢富含鈣離子，而且大多數鈣離子與芽孢所特有的化學(xué)成分吡啶二羧酸結合，形成的鈣－吡啶二羧酸復合物約占芽孢干重的10%，復合物通過(guò)降低芽孢含水量增加芽孢抗逆性。CaCO₃的添加可以為芽孢的形成提供大量的鈣離子，可促進(jìn)芽孢形成。Greene曾報道大量CaCO₃能夠通過(guò)調節pH來(lái)強烈啟動(dòng)芽孢的生成。而本試驗在初始pH影響研究中發(fā)現，pH為中性時(shí)芽孢數量最大，推測CaCO₃也有可能通過(guò)緩沖pH促進(jìn)芽孢生成。

四、生長(cháng)因子

  生長(cháng)因子，是一類(lèi)調節微生物正常生長(cháng)代謝所必需，但不能用簡(jiǎn)單的碳、氮源自行合成的有機物。廣義的生長(cháng)因子除了維生素外，還包括堿基、嘌呤、嘧啶、生物素和煙酸等，有時(shí)還包括氨基酸營(yíng)養缺陷突變株所需要的氨基酸在內。

  生物素是作為酶的活性基，其濃度范圍1-50ug/L，需求量很好。

  氨基酸，微生物生長(cháng)需要L-氨基酸，在細菌細胞壁合成的D-丙氨酸等合成肽聚糖，是組成蛋白質(zhì)和酶的主要結構。玉米漿中氨基酸含量高，含有11種氨基酸，其中D-丙氨酸占25%。

  （1）玉米漿：雖然主要用作氮源，但含有乳酸，少量還原糖和多糖，含有豐富的氨基酸，核酸，維生素，無(wú)機鹽等。常作為提供生長(cháng)因子的物質(zhì)。

  （2）麩皮水解液：可代替玉米漿，但蛋白質(zhì)，氨基酸等營(yíng)養成分比玉米漿少。

  （3）糖蜜：兩種糖蜜（cane molasses，beet molasses）均可代替玉米漿。但氨基酸等有機氮含量較低。

  （4）酵母：可用酵母膏，酵母浸出液或直接用酵母粉。

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