一、目的明確
培養不同的微生物必須採(cǎi)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：枯草芽孢杆菌，一般培養，肉湯培養基或LB培養基；自然轉化，基礎培養基，觀察芽孢，生孢子培養基，産蛋白酶以玉米粉、黃豆餅(bǐng)粉爲主的産酶培養基；根據不同的工作目的，微生物不同的營養需要，運用自己豐富的生物化學和微生物學知識來配制最-佳的培養基。
二、營養協調
微生物細胞組成元素的調查或分析，是設計培養基時的重要參(cān)考依據。微生物細胞内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，各營養要素間在量上的比例大體符合以下十倍序列的遞(dì)減規律：
要素：H2O＞C源+能源 ＞N 源 ＞P、S＞K、Mg＞生長(zhǎng)因子
含量：(～10-1) (～10-2) (～10-3) (～10-4) (～10-5) (～10-6)
A. 選(xuǎn)擇适宜的營養物質,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号合成培養(yǎng)基培養(yǎng)；
酵母菌：麥芽汁培養基；
黴菌：查氏合成培養基；
實(shí)驗(yàn)室一般培養：普通常用培養基；
遺傳(chuán)研究：成分清楚的合成培養(yǎng)基；
生理、代謝(xiè)研究：選(xuǎn)用相應的培養基配方；
B. 營養(yǎng)物質濃(nóng)度及配比合适
營養物質的濃度适宜, 營養物質之間的配比适宜；高濃度糖類物質、無機鹽、重金屬離子等不僅不能維持和促進微生物的生長(zhǎng)，反而起到抑制或殺菌作用。培養基中各營養物質之間的濃度配比也直接影響微生物的生長(zhǎng)繁殖和（或）代謝産(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（動物病原菌）需C／N比較低的培養基；（葷食）
發酵生産谷氨酸時：
碳氮比爲4/1時(shí)，菌體大量繁殖，谷氨酸積(jī)累少；
碳氮比爲3/1時(shí)，菌體繁殖受到抑制，谷氨酸産(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爲zui-高，尿素次之，硝-酸铵和碳酸铵geng次之，而硫酸铵則最-低。
三、理化适宜
指培養基的pH值、滲透壓、水活度和氧化還(hái)原電(diàn)勢等物理化學條件較爲适宜。包括：pH、滲透壓和水活度、氧化還(hái)原電(diàn)位
(1) pH
各大類微生物都有其生長(zhǎng)适宜的pH範圍，培養基的pH必須控制在一定的範圍内，以滿足不同類型微生物的生長(zhǎng)繁殖或産(chǎn)生代謝産(chǎn)物。
通常培養(yǎng)條(tiáo)件：（初始pH ）
細(xì)菌： pH 7.0~8.0
放線(xiàn)菌：pH 7.5~8.5
酵母菌： pH 3.8~6.0
黴(méi)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(jí)菌（extremophiles）
在微生物的生長、代謝過程中會産生引起培養基pH改變(biàn)的代謝産物，爲瞭(le)維持培養基pH的相對恒定，通常要進行pH的調節。
pH的調(diào)節(jié)包括pH的内源調(diào)節(jié)和pH的外源調(diào)節(jié)。
a.pH的内源調(diào)節:通過(guò)培養基内在成分所起的調(diào)節作用，就是pH的内源調(diào)節。
第1種是採(cǎi)用磷酸緩沖(chōng)液進行調節。
［K2HPO4］/［KH2PO4］＝1時(shí)，溶液的pH穩(wěn)定在6.8。
調(diào)節K2HPO4和KH2PO4兩者濃度比可獲(huò)得pH 6.0～7.6間的一系列穩定的pH。
反應(yīng)原理：K2HPO4＋HCl→KH2PO4＋KCl KH2PO4＋KOH→K2HPO4＋H2O
第二種以CaCO3作“備(bèi)用堿"進行調節。CaCO3（不溶於(yú)水又是沉澱性的，在培養基中分布不均勻）、NaHCO3均可用來調節培養基的pH。
b.pH的外源調(diào)節這是一類按實際需要不斷從(cóng)外界流加酸或堿液，以調(diào)整培養液的方法。
(2) 滲透壓和水活度
滲透壓是某水溶液中一個可用壓力來量度的一個物化指标。它表示兩種濃度不同的溶液間被一個半透性薄膜隔開時，稀溶液中的水分子會因水勢的推動而透過隔膜流向濃溶液，直到濃溶液産(chǎn)生的機械壓力足以使兩邊(biān)水分子的進出達到平衡爲止，這時由濃溶液中的溶質所産(chǎn)生的機械壓力，即爲它的滲透壓值。與微生物細胞滲透壓相等的等滲溶液最-适宜微生物的生長；高滲溶液會使細胞發生質壁分離；低滲溶液則會使細胞吸水膨脹，形成很高的膨壓，這對細胞壁脆弱或喪失的各種缺壁細胞，例如原生質體、球狀體或支原體來說，則是緻命的。水活度即aw（wateractivity）是一個比滲透壓更-有生-理意義的一個物化指标。它表示在天然或人爲環境中，微生物可實際利用的自由水或遊離水的含量。各種微生物生長繁殖範圍的aw值在0.998～0.6之間。
（3）氧化還原電勢
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标。一般以Eh表示，它是指以氫電極爲标準時某氧化還原系統的電極電位值，單(dān)位是V（伏）或mV（毫伏）。
不同類型微生物生長(zhǎng)對氧化還原電(diàn)位的要求不同:
好氧性微生物：+0.1伏以上時(shí)可正常生長(zhǎng)，以+0.3～+0.4伏爲宜；
厭氧性微生物：低於(yú)+0.1伏條件下生長(zhǎng)；
兼性厭氧微生物：+0.1伏以上時進(jìn)行好氧呼吸，+0.1伏以下時進(jìn)行發(fā)酵。
氧化還原電位與氧分壓和pH有關,也受某些微生物代謝産(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值在培養基中加入巯基乙醇、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）等還原性物質可降低Eh值。測(cè)定氧化還原電勢除用電位計外，還可在培養基中加入化學指示劑刃天青（resazurin）進行間接測(cè)定。刃天青在無氧條件下呈無色（Eh＝-40 mV）；在有氧條件下，其顔色與溶液的pH相關；（中性—紫色；堿性—藍色；酸性—紅色）；在微量氧時，它呈粉紅色。
四、經濟節約
配制培養基時應盡量利用廉價且易於(yú)獲得的原料作爲培養基成份,特别是在發酵工業中,以降低 生産(chǎn)成本。
(1)以粗代精：對微生物來說，各種粗原料營養更-加完-全，效果更-好。而且在經濟上也節約。大量的農副産(chǎn)品或制品，如麸皮、米糠、玉米漿、酵母浸膏、酒糟、豆餅(bǐng)、花生餅(bǐng)、蛋白胨等都是常用的發酵工業原料。
(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、薯芋等都是富含澱(diàn)粉質的野生植物，可以部分取代糧食用於(yú)工業發酵的碳源。
(3)以廢代好：以工農業生産(chǎn)中易污染環境的廢棄物作爲培養微生物的原料。例如，糖蜜(制糖工業中含有蔗糖的廢液)、乳清(乳制品工業中含有乳糖的廢液)、 豆制品工業廢液、黑廢液(造紙工業中含有戊糖和己糖的亞硫酸紙漿)等。工業上的甲烷發(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爲原料發(fā)酵生産(chǎn)甲烷作爲燃料。
(4)以簡代繁：某制藥廠改進鏈黴素發酵液中的原有配方，設法減去30-50%的黃豆餅(bǐng)粉、25%的葡萄糖和20%硫酸铵，結果反而提高瞭(le)産量。
(5)以氮代朊：以大氣氮、铵鹽、硝酸鹽或尿素等一類非蛋白質或非氨基酸廉價原料用作發(fā)酵培養基的原料，讓微生物轉化成菌體蛋白質或含氮的發(fā)酵産(chǎn)物供人們利用。
(6)以纖代糖：開發利用纖維素這種世界上含量最-豐富的可再生資源。将大量的纖維素農副産(chǎn)品轉變(biàn)爲優質飼料、工業發酵原料、燃料及人類的食品及飲料。
(7)以“國"代“進"： 以國産原料代替進口原料，盡量減少工業成本。國内青黴素發酵工業的迅速發展，依賴於(yú)找到瞭(le)富有中國特色的培養基配方，即用廉價的棉子餅（或花生餅）和白玉米粉代替玉米漿和乳糖。
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