培養(yǎng)基是指供微生物、植物組織和動物組織生長和維持用的人工配制的養(yǎng)料，一般主要成分都含有碳水化合物、含氮物質(zhì)、無機鹽、微量元素以及維生素和水等。有的培養(yǎng)基還含有抗菌素和色素，用于單種微生物培養(yǎng)和鑒定。培養(yǎng)基根據(jù)行業(yè)應(yīng)用不同需求，需要有針對性的進行培養(yǎng)基配制，那么培養(yǎng)基配制應(yīng)該遵循哪些原則呢?
選擇適宜的營養(yǎng)物質(zhì)
所有微生物生長繁殖均需要培養(yǎng)基含有碳源、氮源、無機鹽、生長因子、水及能源，但由于微生物營養(yǎng)類型復(fù)雜，不同微生物對營養(yǎng)物質(zhì)的需求是不一樣的，因此首先要根據(jù)不同微生物 的營養(yǎng)需求配制針對性強的培養(yǎng)基。自養(yǎng)型微生物能從簡單的元機物合成自身需要的糖類、脂類、蛋白質(zhì)、核酸、維生素等復(fù)雜的有機物，因此培養(yǎng)自養(yǎng)型微生物的培養(yǎng)基完全可以(或應(yīng)該)由簡單的無機物組成。在該培養(yǎng)基配制過程中并末專門加入其他碳源物質(zhì)，而是依靠空氣中和溶于水中的CO2為氧化硫硫桿菌提供碳源。
就微生物主要類型而言，有細菌、放線菌、酵母菌、霉菌、原生動物、藻類及病毒之分，培養(yǎng)它們所需的培養(yǎng)基各不相同。在實驗室中常用牛肉膏蛋白胨培養(yǎng)基(或簡稱普通肉湯培養(yǎng)基)培養(yǎng)細菌，用高氏I號合成培養(yǎng)基培養(yǎng)放線菌，培養(yǎng)酵母菌一般用麥芽汁培養(yǎng)基，培養(yǎng)霉菌則一般用查氏合成培養(yǎng)基。
營養(yǎng)物質(zhì)濃度及配比
培養(yǎng)基中營養(yǎng)物質(zhì)濃度合適時微生物才能生長良好，營養(yǎng)物質(zhì)濃度過低時不能滿足微生物正常生長所需，濃度過高時則可能對微生物生長起抑制作用，例如高濃度糖類物質(zhì)、無機鹽、重金屬離子等不僅不能維持和促進微生物的生長，反而起到抑菌或殺菌作用。
另外，培養(yǎng)基中各營養(yǎng)物質(zhì)之間的濃度配比也直接影響微生物的生長繁殖和(或)代謝產(chǎn)物的形成和積累，其中碳氮比(C/N)的影響較大。嚴格地講，碳氮比指培養(yǎng)基中碳元素與氮元素的物質(zhì)的量比值，有時也指培養(yǎng)基中還原糖與粗蛋白之比。例如，在利用微生物發(fā)酵生產(chǎn)谷氨酸的過程中，培養(yǎng)基碳氮比為4/l時，菌體大量繁殖，谷氨酸積累少;當培養(yǎng)基碳氮比為3/l時，菌體繁殖受到抑制，谷氨酸產(chǎn)量則大量增加。再如，在抗生素發(fā)酵生產(chǎn)過程中，可以通過控制培養(yǎng)基中速效氮(或碳)源與遲效氮(或碳)源之間的比例來控制菌體生長與抗生素的合成協(xié)調(diào)。
pH控制
培養(yǎng)基的pH必須控制在一定的范圍內(nèi)，以滿足不同類型微生物的生長繁殖或產(chǎn)生代謝產(chǎn)物。各類微生物生長繁殖或產(chǎn)生代謝產(chǎn)物的最適pH條件各不相同，一般來講，細菌與放線菌適于在pH7～7.5范圍內(nèi)生長，酵母菌和霉菌通常在pH4.5～6范圍內(nèi)生長。應(yīng)該注意的是，在微生物生長繁殖和代謝過程中，由于營養(yǎng)物質(zhì)被分解利用和代謝產(chǎn)物的形成與積累，會導(dǎo)致培養(yǎng)基pH發(fā)生變化，若不對培養(yǎng)基pH條件進行控制，往往導(dǎo)致微生物生長速度下降或(和)代謝產(chǎn)物產(chǎn)量下降。因此，為了維持培養(yǎng)基pH的相對恒定，通常在培養(yǎng)基中加入pH緩沖劑，常用的緩沖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(zhì)的等量混合溶液的pH為6.8。當培養(yǎng)基中酸性物質(zhì)積累導(dǎo)致H+濃度增加時，H+與弱堿性鹽結(jié)合形成弱酸性化合物，培養(yǎng)基pH不會過度降低;如果培養(yǎng)基中OH-濃度增加，OH-則與弱酸性鹽結(jié)合形成弱堿性化合物，培養(yǎng)基pH也不會過度升高。
但KH2PO4 和K2HPO44緩沖系統(tǒng)只能在一定的pH范圍(pH6.4～7.2)內(nèi)起調(diào)節(jié)作用。有些微生物，如乳酸菌能大量產(chǎn)酸，上述緩沖系統(tǒng)就難以起到緩沖作用，此時可在培養(yǎng)基中添加難溶的碳酸鹽(如CaCO3)來進行調(diào)節(jié)，CaCO3難溶于水，不會使培養(yǎng)基pH過度升高，但它可以不斷中和微生物產(chǎn)生的酸，同時釋放出CO2，將培養(yǎng)基pH控制在一定范圍內(nèi)。
在培養(yǎng)基中還存在一些天然的緩沖系統(tǒng)，如氨基酸、肽、蛋白質(zhì)都屬于兩性電解質(zhì)，也可起到緩沖劑的作用。
控制氧化還原電位
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，厭氧性微生物只能在F值低于+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(fā)酵。F值與氧分壓和pH有關(guān)，也受某些微生物代謝產(chǎn)物的影響。在pH相對穩(wěn)定的條件下，可通過增加通氣量(如振蕩培養(yǎng)、攪拌)提高培養(yǎng)基的氧分壓，或加入氧化劑，從而增加F值;在培養(yǎng)基中加入抗壞血酸、硫化氫、半胱氨酸、谷胱甘肽、二硫蘇糖醇等還原性物質(zhì)可降低F值。
原料來源選擇
在配制培養(yǎng)基時應(yīng)盡量利用廉價且易于獲得的原料作為培養(yǎng)基成分，特別是在發(fā)酵工業(yè)中，培養(yǎng)基用量很大，利用低成本的原料更體現(xiàn)出其經(jīng)濟價值。例如，在微生物單細胞蛋白的工業(yè)生產(chǎn)過程中，常常利用糖蜜(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)廢液及黑廢液(造紙工業(yè)中含有戊糖和己糖的亞硫酸紙漿)等都可作為培養(yǎng)基的原料。再如，工業(yè)上的甲烷發(fā)酵主要利用廢水、廢渣作原料，而在我國農(nóng)村，已推廣利用人畜糞便及禾草為原料發(fā)酵生產(chǎn)甲烷作為燃料。另外，大量的農(nóng)副產(chǎn)品或制品，如鼓皮、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。
當然，一些對于微生物檢測要求比較高的行業(yè)，如食品飲料行業(yè)，醫(yī)藥制藥行業(yè)，第三方檢測，科研機構(gòu)等，就需要高質(zhì)量的原材料作為培養(yǎng)基原材料，以保證培養(yǎng)基的品質(zhì)穩(wěn)定，檢測結(jié)果準確。
聯(lián)系客服
