發(fā)酵培養(yǎng)基有哪些成分組成，和種子培養(yǎng)基的不同
發(fā)酵培養(yǎng)基優(yōu)化，是從事微生物發(fā)酵研究經(jīng)常面臨的問題，也是至關(guān)重要的一個(gè)環(huán)節(jié)，合理的方法和實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)是成敗的關(guān)鍵。
發(fā)酵培養(yǎng)基有哪些成分組成
發(fā)酵條件對(duì)產(chǎn)物的形成有著非常重要的影響，其中培養(yǎng)基pH、培養(yǎng)溫度和通氣狀況是三類最主要的發(fā)酵條件。培養(yǎng)基pH一般指滅菌前的pH，可通過酸堿調(diào)節(jié)來(lái)控制，由于發(fā)酵過程中pH會(huì)不斷改變，所以最好用緩沖溶液來(lái)調(diào)節(jié)；通氣狀況可用培養(yǎng)基裝量和搖床轉(zhuǎn)速來(lái)衡量，另外，瓶口布的厚薄也會(huì)影響到氧氣的傳遞，為了防止雜菌污染，瓶口布以8層紗布為好。
發(fā)酵培養(yǎng)基是指大生產(chǎn)時(shí)所用的培養(yǎng)基，由于發(fā)酵產(chǎn)物中一般含有較高比例的碳元素，因此培養(yǎng)基中的碳源含量也應(yīng)該比種子培養(yǎng)基中高，如果產(chǎn)物的含氮量高，還應(yīng)增加培養(yǎng)基中的氮源比例。但必須注意培養(yǎng)基的滲透壓，如果滲透壓太高，又會(huì)反過來(lái)抑制微生物的生長(zhǎng)，在這種情況下可考慮用流加的方法逐步加入碳氮源。
培養(yǎng)基組分對(duì)發(fā)酵起著關(guān)鍵性的影響作用。工業(yè)發(fā)酵培養(yǎng)基與菌種篩選時(shí)所用的培養(yǎng)基不同，一般以經(jīng)濟(jì)節(jié)約為主要原則，因此常用廉價(jià)的農(nóng)副產(chǎn)品為原料。選擇碳源時(shí)常用山芋粉、麩支、玉米粉等代替淀粉。而用豆餅粉、黃豆粉等作為氮源。此外，還應(yīng)考慮所選原料不至于影響下游的分離提取工作。由于這些天然原料的組分復(fù)雜，不同批次的原料成分各不相同，在進(jìn)行發(fā)酵前必須進(jìn)行培養(yǎng)基的優(yōu)化試驗(yàn)。
發(fā)酵培養(yǎng)基中的原料多是大分子物質(zhì)，微生物一般不能直接吸收，必須通過胞外酶的作用后才能被利用，所以是一些“遲效性”營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)。而微生物分泌的胞外酶有不少是誘導(dǎo)酶，為了使發(fā)酵起始階段微生物能快速繁殖，可適當(dāng)在培養(yǎng)基中添加一些速效營(yíng)養(yǎng)物。
微生物發(fā)酵培養(yǎng)基配制注意事項(xiàng)
注意營(yíng)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(zhǎng)才能良好,糖分過多則抑制微生物生長(zhǎng)。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)。
營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)濃度及配比合適
培養(yǎng)基中營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)濃度合適時(shí)微生物才能生長(zhǎng)良好，營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)濃度過低時(shí)不能滿足微生物正常生長(zhǎng)所需，濃度過高時(shí)則可能對(duì)微生物生長(zhǎng)起抑制作用，例如高濃度糖類物質(zhì)、無(wú)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(zhǎng)，反而起到抑菌或殺菌作用。
另外，培養(yǎng)基中各營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)之間的濃度配比也直接影響微生物的生長(zhǎng)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(shí)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(shí)，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(shí)，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(lái)控制菌體生長(zhǎng)與抗生素的合成協(xié)調(diào)。
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(zhǎng)繁殖或產(chǎn)生代謝產(chǎn)物。各類微生物生長(zhǎng)繁殖或產(chǎn)生代謝產(chǎn)物的最適pH條件各不相同，一般來(lái)講，細(xì)菌與放線菌適于在pH7～7.5范圍內(nèi)生長(zhǎng)，酵母菌和霉菌通常在pH4.5～6范圍內(nèi)生長(zhǎng)。值得注意的是，在微生物生長(zhǎng)繁殖和代謝過程中，由于營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)被分解利用和代謝產(chǎn)物的形成與積累，會(huì)導(dǎo)致培養(yǎng)基pH發(fā)生變化，若不對(duì)培養(yǎng)基pH條件進(jìn)行控制，往往導(dǎo)致微生物生長(zhǎng)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(duì)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(shí)，H+與弱堿性鹽結(jié)合形成弱酸性化合物，培養(yǎng)基pH不會(huì)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(huì)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(shí)可在培養(yǎng)基中添加難溶的碳酸鹽(如CaCO3)來(lái)進(jìn)行調(diào)節(jié)，CaCO3難溶于水，不會(huì)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(shí)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。
原料來(lái)源的選擇
在配制培養(yǎng)基時(shí)應(yīng)盡量利用廉價(jià)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(jià)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(guó)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。
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(duì)所用器材及工作場(chǎng)所進(jìn)行消毒與滅菌。對(duì)培養(yǎng)基而言，更是要進(jìn)行嚴(yán)格的滅菌。對(duì)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(zhǎng)時(shí)間高溫會(huì)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℃15～30min進(jìn)行滅菌，某些對(duì)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(zhǎng)時(shí)間高溫還會(huì)引起磷酸鹽、碳酸鹽與某些陽(yáng)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(cè)定微生物生長(zhǎng)狀況的合成培養(yǎng)基時(shí)，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(huì)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。
相同點(diǎn):營(yíng)養(yǎng)豐富完全,PH相對(duì)穩(wěn)定,都有利于菌體生長(zhǎng)繁殖。
不同點(diǎn):種子培養(yǎng)基的碳源、氮源都是速效或利于利用的,磷酸鹽濃度稍高些。發(fā)酵培養(yǎng)基碳源、氮源速效與遲效相互搭配,以遲效為主。
相關(guān)新聞推薦
1、基于革蘭氏陽(yáng)性菌生長(zhǎng)曲線等指標(biāo)評(píng)價(jià)纖維素基抑菌材料L-Met改性MCC（M-MCC）抑菌效果（三）
2、?嗜黏蛋白阿克曼菌在硫乙醇酸鹽液體培養(yǎng)基中的生長(zhǎng)情況與代謝產(chǎn)物（一）
3、忍冬提取液對(duì)酸土脂環(huán)酸芽孢桿菌生長(zhǎng)曲線、細(xì)胞形態(tài)和生物膜形成能力的影響（三）
4、不同微生物菌劑處理對(duì)秸稈降解率、可培養(yǎng)細(xì)菌/真菌/放線菌數(shù)量影響
5、轉(zhuǎn)錄水平解析昆蟲病原線蟲共生菌菌株新型殺菌蛋白PPIA-L20基因表達(dá)調(diào)控——結(jié)果與分析