培養基的原材料——培養基的營(yíng)養成分

培養基是微生物純種培養的基礎，它直接影響菌體的生長(cháng)、代謝、產(chǎn)物的合成和純化。因此，在學(xué)習掌握培養基各種營(yíng)養成分的基礎上，合理優(yōu)化實(shí)驗和生產(chǎn)用培養基，配制有效而經(jīng)濟的培養基是微生物工程的一項基本任務(wù)。此外，還要確定哪種滅菌方式對培養基滅菌最有效，既能保證滅菌徹底，又能最大限度地保持營(yíng)養成分不受破壞。

一、培養基的營(yíng)養成分

微生物為了生長(cháng)、繁殖的需要從外界不斷地吸收營(yíng)養物質(zhì)，從中獲得能量并合成新的細胞物質(zhì)，同時(shí)排出廢物。研究微生物的營(yíng)養成分，主要是了解微生物的營(yíng)養特性和培養條件，進(jìn)一步控制和利用它們更好地為工業(yè)生產(chǎn)服務(wù)。微生物的營(yíng)養活動(dòng)，是依靠向外界分泌大量的酶，將周?chē)�環(huán)境中大分子的蛋白質(zhì)、糖類(lèi)、脂肪等營(yíng)養物質(zhì)分解成小分子化合物，再借助細胞膜的滲透作用吸收這些小分子營(yíng)養成分來(lái)實(shí)現的。因此，培養基的營(yíng)養成分對微生物的生長(cháng)、合成酶系及代謝途徑的影響極大。根據微生物生長(cháng)、繁殖和發(fā)酵的不同要求，培養基的成分和含量也有所不同，所以培養基的種類(lèi)很多。但是，無(wú)論哪一種培養基，都應滿(mǎn)足微生物生長(cháng)、繁殖和發(fā)酵方面所需要的各種營(yíng)養物質(zhì)，如表2-1 所示，包括碳源、氮源、無(wú)機鹽、特殊生長(cháng)因子及水等五大類(lèi)物質(zhì)。

表2-1 微生物的營(yíng)養來(lái)源

( 1 ）碳源。碳源主要用來(lái)供給菌種生命活動(dòng)所需的能量和構成菌體細胞以及代謝產(chǎn)物的物質(zhì)基礎。通常用作碳源的物質(zhì)主要是糖類(lèi)、脂肪及某些有機酸。霉菌和放線(xiàn)菌均可利用脂肪和某些有機酸作為碳源。

( 2 ）氮源。氮源主要用來(lái)構成菌體細胞物質(zhì)和代謝產(chǎn)物，即蛋白質(zhì)及氨基酸之類(lèi)的含氮代謝物，通常所用的氮源可分為有機氮源和無(wú)機氮源兩類(lèi)。有機氮源如黃豆餅粉、花生餅粉、棉籽餅粉、玉米漿、蛋白胨、酵母粉、魚(yú)粉、蠶蛹粉、發(fā)酵菌絲體和酒糟等；無(wú)機氮源如氨水、硫酸粉、尿素、硝酸鈉、硝酸按和磷酸氫二銨等。

( 3 ）無(wú)機鹽。無(wú)機鹽類(lèi)是微生物生命活動(dòng)所不可缺少的物質(zhì)，其主要功能是構成菌體的成分，作為酶的組成部分或維持酶的活性，調節滲透壓、pH 值、氧化還原電位等。微生物的生長(cháng)發(fā)育和生物合成過(guò)程需要鉛、鎂、硫、磷、鐵、鉀、鈉、氯、鋅、鉆、錳等無(wú)機鹽類(lèi)與微量元素，一般它們在各種培養基原料中已有足夠含量，毋須再加，但是菌種不同，需要的各種無(wú)機鹽類(lèi)和微量元素的濃度也不同，必須根據具體情況予以控制。

( 4 ）特殊生長(cháng)因子。特殊生長(cháng)因子的主要功能是構成輔酶的組成部分，促進(jìn)生命活動(dòng)進(jìn)行。微生物所需的特殊生長(cháng)因子包括生物素、硫胺素、對氨基苯甲酸、肌酸等，但需要量極少。某些微生物自己可以合成所需的生長(cháng)因子，甚至在體內積累，而不需要外界供給。

( 5 ）水。水是微生物生長(cháng)所必需的，微生物所需的營(yíng)養物及代謝產(chǎn)物必須溶解于水中，才能通過(guò)細胞膜而被吸收或排出。體內各種生化反應也必須在水溶液中方能進(jìn)行。發(fā)酵微生物多為異養菌，培養基的碳源多為淀粉、淀粉水解糖等碳水化合物，糖蜜，亞硫酸鹽紙漿廢液，石油、正構石蠟、天然氣、醋酸、甲醇、乙醇等石油化工產(chǎn)品。

近年關(guān)于利用氫細菌由碳酸氣、氫和氮生產(chǎn)單細胞蛋白質(zhì)的研究，正在開(kāi)展之中，因此自養菌在發(fā)酵工業(yè)中的應用亦受到重視。

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