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1.目的明確
培養不同的微生物必須采用不同的培養條件；培養目的不同，原料的選擇和配比不同；例如枯草芽孢桿菌：
一般培養：肉湯培養基或LB培養基；
自然轉化：基礎培養基；
觀(guān)察芽孢：生孢子培養基；
產(chǎn)蛋白酶：以玉米粉、黃豆餅粉為主的產(chǎn)酶培養基；
根據不同的工作目的，微生物不同的營(yíng)養需要，運用自己豐富的生物化學(xué)和微生物學(xué)知識來(lái)配制最佳的培養基。
2.營(yíng)養協(xié)調
微生物細胞組成元素的調查或分析，是設計培養基時(shí)的重要參考依據。
微生物細胞內各種成分間有一較穩定的比例。
在大多數化能異養菌的培養基中，各營(yíng)養要素間在量上的比例大體符合以下十倍序列的遞減規律：
要素：H2O＞C源+能源 ＞N 源 ＞P、S＞K、Mg＞生長(cháng)因子
含量：(～10-1) (～10-2) (～10-3) (～10-4) (～10-5) (～10-6)
A.選擇適宜的營(yíng)養物質(zhì),實(shí)驗室的常用培養基：
細菌：牛肉膏蛋白胨培養基（或簡(jiǎn)稱(chēng)普通肉湯培養基）；
放線(xiàn)菌：高氏1號合成培養基培養；
酵母菌：麥芽汁培養基；
霉菌：查氏合成培養基；
實(shí)驗室一般培養：普通常用培養基；
遺傳研究：成分清楚的合成培養基；
生理、代謝研究：選用相應的培養基配方；
B.營(yíng)養物質(zhì)濃度及配比合適
營(yíng)養物質(zhì)的濃度適宜, 營(yíng)養物質(zhì)之間的配比適宜；
高濃度糖類(lèi)物質(zhì)、無(wú)機鹽、重金屬離子等不僅不能維持和促進(jìn)微生物的生長(cháng)，反而起到抑制或殺菌作用。
培養基中各營(yíng)養物質(zhì)之間的濃度配比也直接影響微生物的生長(cháng)繁殖和（或）代謝產(chǎn)物的形成和積累，其中碳氮比（C／N）的影響較大。
真菌需C／N比較高的培養基；（素食）
細菌（動(dòng)物病原菌）需C／N比較低的培養基；（葷食）
發(fā)酵生產(chǎn)谷氨酸時(shí)：
碳氮比為4/1時(shí)，菌體大量繁殖，谷氨酸積累少；
碳氮比為3/1時(shí)，菌體繁殖受到抑制，谷氨酸產(chǎn)量則大量增加。
NH3 ＞ CO(NH2)2 ＞ NH4NO3 ＞ (NH4)2CO3 ＞ (NH4)2SO4
含氮量（82％）（46％） （35％） （29.2％） （21％）
這說(shuō)明在同樣重量時(shí)，在以上各氮源中含氮量以氨為最高，尿素次之，硝酸銨和碳酸銨更次之，而硫酸銨則最低。
3.理化適宜
指培養基的pH值、滲透壓、水活度和氧化還原電勢等物理化學(xué)條件較為適宜。
包括：pH、滲透壓和水活度、氧化還原電位
(1) pH
各大類(lèi)微生物都有其生長(cháng)適宜的pH范圍，培養基的pH必須控制在一定的范圍內，以滿(mǎn)足不同類(lèi)型微生物的生長(cháng)繁殖或產(chǎn)生代謝產(chǎn)物。
通常培養條件：（初始pH ）
細菌： pH 7.0~8.0
放線(xiàn)菌：pH 7.5~8.5
酵母菌： pH 3.8~6.0
霉菌：pH 4.0~5.8
藻類(lèi)： pH 6.0~7.0
原生動(dòng)物： pH 6.0~8.0
嗜極菌（extremophiles）
在微生物的生長(cháng)、代謝過(guò)程中會(huì )產(chǎn)生引起培養基pH改變的代謝產(chǎn)物，為了維持培養基pH的相對恒定，通常要進(jìn)行pH的調節。
pH的調節包括pH的內源調節和pH的外源調節。
a.pH的內源調節:通過(guò)培養基內在成分所起的調節作用，就是pH的內源調節。
第一種是采用磷酸緩沖液進(jìn)行調節。
［K2HPO4］/［KH2PO4］＝1時(shí)，溶液的pH穩定在6.8。
調節K2HPO4和KH2PO4兩者濃度比可獲得pH 6.0～7.6間的一系列穩定的pH。
反應原理：
K2HPO4＋HCl→KH2PO4＋KCl KH2PO4＋KOH→K2HPO4＋H2O
第二種以CaCO3作“備用堿”進(jìn)行調節。CaCO3（不溶于水又是沉淀性的，在培養基中分布
不均勻）、NaHCO3均可用來(lái)調節培養基的pH。
b.pH的外源調節:
這是一類(lèi)按實(shí)際需要不斷從外界流加酸或堿液，以調整培養液的方法。
(2) 滲透壓和水活度
滲透壓（osmotic pressure）是某水溶液中一個(gè)可用壓力來(lái)量度的一個(gè)物化指標。
它表示兩種濃度不同的溶液間被一個(gè)半透性薄膜隔開(kāi)時(shí)，稀溶液中的水分子會(huì )因水勢（water potentiality）的推動(dòng)而透過(guò)隔膜流向濃溶液，直到濃溶液產(chǎn)生的機械壓力足以使兩邊水分子的進(jìn)出達到平衡為止，這時(shí)由濃溶液中的溶質(zhì)所產(chǎn)生的機械壓力，即為它的滲透壓值。
與微生物細胞滲透壓相等的等滲溶液最適宜微生物的生長(cháng)；
高滲溶液會(huì )使細胞發(fā)生質(zhì)壁分離；
低滲溶液則會(huì )使細胞吸水膨脹，形成很高的膨壓，這對細胞壁脆弱或喪失的各種缺壁細胞，例如原生質(zhì)體、球狀體或支原體來(lái)說(shuō)，則是致命的。
水活度即aw（wateractivity）是一個(gè)比滲透壓更有生理意義的一個(gè)物化指標。它表示在天然或人為環(huán)境中，微生物可實(shí)際利用的自由水或游離水的含量。
各種微生物生長(cháng)繁殖范圍的aw值在0.998～0.6之間：
（3）氧化還原電勢（redox potential）
又稱(chēng)氧化還原電位，是度量某氧化還原系統中還原劑釋放電子或氧化劑接受電子趨勢的一種指標。
一般以Eh表示，它是指以氫電極為標準時(shí)某氧化還原系統的電極電位值，單位是V（伏）或mV（毫伏）。
不同類(lèi)型微生物生長(cháng)對氧化還原電位的要求不同:
好氧性微生物：+0.1伏以上時(shí)可正常生長(cháng)，以+0.3～+0.4伏為宜；
厭氧性微生物：低于+0.1伏條件下生長(cháng)；
兼性厭氧微生物：+0.1伏以上時(shí)進(jìn)行好氧呼吸，+0.1伏以下時(shí)進(jìn)行發(fā)酵。
氧化還原電位與氧分壓和pH有關(guān),也受某些微生物代謝產(chǎn)物的影響:
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Eh值在培養基中加入巰基乙醇、抗壞血酸（Vc，0.1%）、硫化氫(0.025%)、半胱氨酸（<0.05%）、谷胱甘肽、鐵屑、二硫蘇糖醇、庖肉（瘦牛肉粒）等還原性物質(zhì)可降低Eh值。
測定氧化還原電勢除用電位計外，還可在培養基中加入化學(xué)指示劑刃天青（resazurin）進(jìn)行間接測定。
刃天青在無(wú)氧條件下呈無(wú)色（Eh＝-40 mV）；在有氧條件下，其顏色與溶液的pH相關(guān)；（中性——紫色；堿性——藍色；酸性——紅色）；在微量氧時(shí)，它呈粉紅色。
4.經(jīng)濟節約
配制培養基時(shí)應盡量利用廉價(jià)且易于獲得的原料作為培養基成份,特別是在發(fā)酵工業(yè)中,以降低 生產(chǎn)成本。
(1)以粗代精：對微生物來(lái)說(shuō)，各種粗原料營(yíng)養更加完全，效果更好。而且在經(jīng)濟上也節約。大量的農副產(chǎn)品或制品，如麩皮、米糠、玉米漿、酵母浸膏、酒糟、豆餅、花生餅、蛋白胨等都是常用的發(fā)酵工業(yè)原料。
(2)以“野”代“家”： 以野生植物原料代替栽培植物原料，如木薯、橡子、薯芋等都是富含淀粉質(zhì)的野生植物，可以部分取代糧食用于工業(yè)發(fā)酵的碳源。
(3)以廢代好：以工農業(yè)生產(chǎn)中易污染環(huán)境的廢棄物作為培養微生物的原料。例如，糖蜜(制糖工業(yè)中含有蔗糖的廢液)、乳清(乳制品工業(yè)中含有乳糖的廢液)、 豆制品工業(yè)廢液、黑廢液(造紙工業(yè)中含有戊糖和己糖的亞硫酸紙漿)等。
工業(yè)上的甲烷發(fā)酵主要利用廢水、廢渣作原料,在我國農村，已推廣利用糞便及禾草為原料發(fā)酵生產(chǎn)甲烷作為燃料。
(4)以簡(jiǎn)代繁：某制藥廠(chǎng)改進(jìn)鏈霉素發(fā)酵液中的原有配方，設法減去30-50%的黃豆餅粉、25%的葡萄糖和20%硫酸銨，結果反而提高了產(chǎn)量。
(5)以氮代朊：以大氣氮、銨鹽、硝酸鹽或尿素等一類(lèi)非蛋白質(zhì)或非氨基酸廉價(jià)原料用作發(fā)酵培養基的原料，讓微生物轉化成菌體蛋白質(zhì)或含氮的發(fā)酵產(chǎn)物供人們利用。
(6)以纖代糖：開(kāi)發(fā)利用纖維素這種世界上含量最豐富的可再生資源。將大量的纖維素農副產(chǎn)品轉變為優(yōu)質(zhì)飼料、工業(yè)發(fā)酵原料、燃料及人類(lèi)的食品及飲料。
(7)以“國”代“進(jìn)”： 以國產(chǎn)原料代替進(jìn)口原料，盡量減少工業(yè)成本。國內青霉素發(fā)酵工業(yè)的迅速發(fā)展，依賴(lài)于找到了富有中國特色的培養基配方，即用廉價(jià)的棉子餅（或花生餅）和白玉米粉代替玉米漿和乳糖。
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