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培養(yǎng)基的配置基本原則匯集
閱讀：193 發(fā)布時間：2024-10-28培養(yǎng)基是指供給微生物,、植物或動物（或組織）生長繁殖的，由不同營養(yǎng)物質(zhì)組合配制而成的營養(yǎng)基質(zhì),。一般都含有碳水化合物,、含氮物質(zhì)、無機(jī)鹽（包括微量元素）,、維生素和水等幾大類物質(zhì),。培養(yǎng)基既是提供細(xì)胞營養(yǎng)和促使細(xì)胞增殖的基礎(chǔ)物質(zhì)，也是細(xì)胞生長和繁殖的生存環(huán)境,。
培養(yǎng)基的配置基本原則：
1,、選擇適宜的營養(yǎng)物質(zhì)
總體而言，所有微生物生長繁殖均需要培養(yǎng)基含有碳源,、氮源,、無機(jī)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(qiáng)的培養(yǎng)基,。自養(yǎng)型微生物能從簡單的無機(jī)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(jī)物，因此培養(yǎng)自養(yǎng)型微生物的培養(yǎng)基全可以(或應(yīng)該)由簡單的無機(jī)物組成,。例如,，培養(yǎng)化能自養(yǎng)型的氧化硫硫桿菌(Thiobacillus thiooxdans)的培養(yǎng)基組成見表3.9。在該培養(yǎng)基配制過程中并未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(xì)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(shí)驗(yàn)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(xì)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。
2,、營養(yǎng)物質(zhì)濃度及配比合適
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(jī)鹽、重金屬離子等不僅不能維持和促進(jìn)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(yán)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4/1時,，菌體大量繁殖,，谷氨酸積累少；當(dāng)培養(yǎng)基碳氮比為3/1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)。
3,、控制pH條件
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(xì)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,。值得注意的是,，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(jìn)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(dāng)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K2HPO4緩沖系統(tǒng)只能在一定的pH范圍內(nèi)(6.4-7.2)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(jìn)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,。
4,、控制氧化還原電位(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(jìn)行好氧呼吸,，在+0.1V以下時進(jìn)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。
5,、原料來源的選擇
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(jì)價值,。例如，在微生物單細(xì)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。
6,、滅菌處理
要獲得微生物純培養(yǎng),，必須避免雜菌污染，因此對所用器材及工作場所進(jìn)行消毒與滅菌,。對培養(yǎng)基而言,，更是要進(jìn)行嚴(yán)格的滅菌。對培養(yǎng)基一般采取高壓蒸汽滅菌,，一般培養(yǎng)基用1.05kg/cm2,，121.3℃條件下維持15-30min可達(dá)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(zhì)遭到破壞,，如使糖類物質(zhì)形成氨基糖、焦糖,，因此含糖培養(yǎng)基常在0.56kg/ cm2,，112.6℃15-30分鐘進(jìn)行滅菌，某些對糖類要求較高的培養(yǎng)基,，可先將糖進(jìn)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(jié)合形成難溶性復(fù)合物而產(chǎn)生沉淀,，因此,，在配制用于觀察和定量測定微生物生長狀況的合成培養(yǎng)基時，常需在培養(yǎng)基中加入少量螯合劑，避免培養(yǎng)基中產(chǎn)生沉淀,，常用的螯合劑為乙二胺四乙酸(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(jìn)行滅菌，然后再混合,，避免形成沉淀,；高壓蒸汽滅菌后，培養(yǎng)基pH會發(fā)生改變(一般使pH降低),，可根據(jù)所培養(yǎng)微生物的要求,，在培養(yǎng)基滅菌前后加以調(diào)整。
在配制培養(yǎng)基過程中,，泡沫的存在對滅菌處理極不利,，因?yàn)榕菽械目諝庑纬筛魺釋樱古菽形⑸镫y以被殺死,。因而有時需要在培養(yǎng)基中加入消泡沫劑以減少泡沫的產(chǎn)生,，或適當(dāng)提高滅菌溫度。