注意營養(yǎng)物質(zhì)的濃度比和c/n比,如:糖分含量要適合微生物生長才能良好,糖分過多則抑制微生物生長。一般微生物適宜c/n是25:1[ 元素c/n的比值,也指培養(yǎng)基中還原糖的含量與粗蛋白質(zhì)含量的比值 ]。
微生物發(fā)酵培養(yǎng)基配制關(guān)鍵點
第一,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/l時,菌體大量繁殖,谷氨酸積累少;當(dāng)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)。
第二,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(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。
第三,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。
第四,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攝氏度條件下維持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攝氏度15~30min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0.2 ],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。