培養(yǎng)基 - 成分

培養(yǎng)基的成分包括:碳源、氮源、礦物質(zhì),以及其他必需物質(zhì)。這些成分通過(guò)生物反應(yīng)過(guò)程，生成生物物質(zhì)、生物化工產(chǎn)品，并放出CO2、H2O和熱量。 培養(yǎng)基的成分還可以由發(fā)酵過(guò)程中所需的元素出發(fā)，如C、H、O、N、S、P、Mg、K等。此外,必要時(shí)還
有一些需要量很少的微量元素,如Fe、Zn、Cu、Mn、Co、Mo、B等。在發(fā)酵過(guò)程中某些生物本身不能合成的物質(zhì)，如氨基酸、維生素或核苷酸等，必要時(shí)亦作為營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)加入到培養(yǎng)基中。
 
碳源 
具有雙重作用。生物在產(chǎn)生生物物質(zhì)或生物化工產(chǎn)品過(guò)程中，它不僅為其提供碳源，也為其提供能源。碳水化合物是微生物發(fā)酵中的主要碳源，包括淀粉、葡萄糖、蔗糖和乳糖等。此外，植物油如豆油、棉籽油、玉米油等亦常被應(yīng)用作為碳源。這類油常與表面活性劑合用，以消除發(fā)酵過(guò)程中所產(chǎn)生的泡沫。甲醇可用以生產(chǎn)單細(xì)胞蛋白。正烷烴類可用以生產(chǎn)有機(jī)酸、氨基酸和維生素等，甚至二氧化碳也可作為光合細(xì)菌的碳源。 

氮源
包括無(wú)機(jī)氮源和有機(jī)氮源。無(wú)機(jī)氮源包括氨、銨鹽及硝酸鹽等，它們?cè)诒粦?yīng)用時(shí)應(yīng)注意發(fā)酵中pH的變化；有機(jī)氮源包括氨基酸、蛋白質(zhì)及尿素等，有機(jī)氮源的加入往往加快了生物的生長(zhǎng)。因考慮到成本因素，一些有機(jī)氮源，如黃豆餅粉、花生餅粉、棉籽餅粉、玉米漿、魚(yú)粉、酵母粉等常被選用。 

培養(yǎng)基的組成中除了水分外，碳源和氮源的含量是zui大的。碳源含量一般不超過(guò)10％，氮源含量較低，一般碳氮比應(yīng)為3～4:1。碳、氮源含量不能過(guò)高的原因是避免產(chǎn)生基質(zhì)或產(chǎn)物對(duì)反應(yīng)的抑制和因滲透壓過(guò)高引起細(xì)胞失水而死亡。 

礦物質(zhì) 
培養(yǎng)基中 Mg、P、K、S、Ca、Cl常是主要的礦物質(zhì)的組成成分，其他如Co、Cu、Fe、Mn、Mo及Zn也往往不可少，但需要量很小，可從其他主要培養(yǎng)基成分中得到。如是使用合成培養(yǎng)基就需要把這些微量元素加進(jìn)去。它們不僅為生物生長(zhǎng)所必需，也是為了得到某些產(chǎn)物所*者。例如生物合成青霉素或頭孢菌素需要一定量的硫；生物合成維生素B12需要一定量的鈷。 

維生素 
某些生物在培養(yǎng)過(guò)程中需要某些維生素，往往在天然培養(yǎng)基中已經(jīng)提供了必要的維生素，但在某些特殊情況下需單獨(dú)加入維生素。例如在谷氨酸生產(chǎn)過(guò)程中需加入生物素,某些植物細(xì)胞培養(yǎng)中需要硫胺素（維生素B1）。 

緩沖劑 

培養(yǎng)基廠商
由于發(fā)酵過(guò)程中pH對(duì)形成生物產(chǎn)物的影響很大，為維持穩(wěn)定的pH，常采用緩沖劑，例如碳酸鈣或磷酸鹽。后者除能調(diào)節(jié)pH外，還為培養(yǎng)基提供磷源。 前體或代謝調(diào)節(jié)劑 前體是指某一種化合物被加入到發(fā)酵培養(yǎng)基中之后，能直接參與產(chǎn)物的生物合成中去。如在青霉素G（即芐基青霉素）的發(fā)酵過(guò)程中,加入適當(dāng)?shù)钠S基化合物（如苯乙酸）能明顯提高青霉素 G的產(chǎn)量。 代謝調(diào)節(jié)劑中包括抑制劑和誘導(dǎo)劑，當(dāng)一種抑制劑加入到發(fā)酵過(guò)程中時(shí)能抑制不需要的產(chǎn)物，而大量產(chǎn)生所需的特定產(chǎn)物（或中間體）。如在四環(huán)素發(fā)酵中，加入溴化物能抑制金霉素（即氯四環(huán)素）的形成，從而增加四環(huán)素的產(chǎn)量。至于誘導(dǎo)劑，多數(shù)酶的生成需要它來(lái)誘導(dǎo)。在正常情況下,酶所需的基質(zhì)或基質(zhì)的類似物,可用作誘導(dǎo)劑。如曲霉產(chǎn)生α－淀粉酶時(shí)需要淀粉作誘導(dǎo)劑。
 
防沫劑 
也稱消泡劑，一種表面活性劑，能降低泡沫的表面張力，從而消除發(fā)酵中泡沫。在多數(shù)好氣發(fā)酵中需解決泡沫問(wèn)題。泡沫形成的主要原因是由于在培養(yǎng)基中有蛋白質(zhì)，從而在發(fā)酵液和空氣泡之間的界面上形成膜，這種膜不易被破壞。泡沫大量形成后，能進(jìn)入發(fā)酵罐的排氣管道而造成發(fā)酵染菌及發(fā)酵液流失。常用的消泡劑為油脂類、酯類、硅油及聚氧乙烯－聚氧丙烯甘油醚。加入消泡劑能降低氧傳遞率達(dá)50％，因此消泡劑應(yīng)盡量少加。 

在大規(guī)模連續(xù)發(fā)酵培養(yǎng)單細(xì)胞蛋白中，需將發(fā)酵液循環(huán)以充分利用其中的營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)。但在循環(huán)過(guò)程中需調(diào)節(jié)其中營(yíng)養(yǎng)物的含量水平。采用此工藝時(shí)，常注意防止在單細(xì)胞蛋白飼料中，過(guò)多積累不必要的其他代謝物。 動(dòng)物細(xì)胞的培養(yǎng)基，包括葡萄糖（有時(shí)加半乳糖）、氨基酸（有時(shí)加蛋白水解液）、維生素、激素、無(wú)機(jī)鹽及血清等,其中血清常是必要的，且含量要占5％～10％。由于它的來(lái)源有限，價(jià)格高昂，因此正在進(jìn)行無(wú)血清培養(yǎng)的研究。植物細(xì)胞的培養(yǎng)基，除了包括微生物培養(yǎng)基的基本成分外，還必須包含植物激素（如生長(zhǎng)素、細(xì)胞分裂素等）、植物生長(zhǎng)調(diào)節(jié)劑（人工合成的外源激素）及必要的前體。