课堂报告名称：高产微生物油脂菌株培养基及发酵条件优化方法
一、课堂报告依据的知识背景
1. 培养基及其分类
人类想要研究利用微生物，就必须先培养微生物。培养微生物要有适合微生物生长繁殖的环境条件，还要适宜的营养条件。由人工配置的适合微生物生长繁殖或积累代谢产物的营养基质，称作培养基。
? 按用途分类：增殖培养基；选择培养基；鉴别培养基。 ? 按状态分类：液体培养基；固体培养基；半固体培养基。 ? 按化学成分分类：天然培养基；合成培养基；半合成培养基。 ? 按目的分类：种子培养基；发酵培养基。 1）. 培养基包含成分
a) 水：水分是微生物重要组成部分，微生物不能脱离水而生存，微生物所需的营养也只有溶于水才能很好地吸收，水利于调节细胞温度，保持细胞生活环境的温度恒定。水分为两种状态，自由水和结合水。前者以游离态存在，是细胞内的溶剂；后者与细胞内其他成分结合，不易蒸发，不冻结，不渗透，也不能作为溶剂。
b) 碳源：提供为生物细胞组成和代谢产物中碳素来源的物质。提供微生物生长繁殖所需的能量。
碳源分类很多，无机碳化合物有二氧化碳、碳酸盐等；有
机含碳化合物，如糖类、醇类、有机酸、蛋白质及其分解产物。
c) 氮源：可提供为生物细胞组成和代谢产物中氮素来源的物质。氮源用来合成氨基酸和碱基进而合成蛋白质、核酸等细胞成分以及含氮代谢产物。 氮源分类：
1.分子态氮，存在大气中，仅有少数微生物可以利用；
2.无机态氮，如铵盐、硝酸盐等，多数微生物可以利用；
3.有机态氮，蛋白质及各种分解产物、尿素、嘌呤碱、嘧啶碱等。
d) 能源：提供微生物生命活动过程中所需的能量来源的物质。 异养微生物能源为碳源；自养微生物能源是日光。 e) 生长因子：微生物不能自行合成，但生命活动又不可缺少的微量有机营养物质。
功能：构成细胞的组成成分，如嘌呤、嘧啶是核酸的组成成分；调节代谢，维持正常的生命活动。
自养微生物不需要生长因子，能自行合成；异养微生物有三种情况：有些异养微生物需要生长因子，如谷氨酸的短杆菌，需要添加生物素才能使菌体生长良好；有些不需要生长因子；有些不但不需要还能在自身积累某些维生素，如肠道微生物分泌大量维生素供机体吸收利用，大肠杆菌合成维生素K。 f) 无机盐类：微生物生长过程中不可缺少的营养物质。从量
的角度分主要元素和微量元素两大类。前者指磷钠硫钙镁铁等；后者锌锰钼钴等。
作用：构成细胞组成成分，磷是核酸的组成元素之一；做酶的组成成分或酶的激活剂，铁是过氧化氢酶细胞色素氧化酶的组成成分，钙是蛋白酶激活剂；调节微生物的生长的物理条件，渗透压、氢离子浓度、氧化还原电位等；作为某些自养微生物的能源，如硫细菌以硫作为能源。 g) 碳氮比：是指有机物中碳的总含量与氮的总含量的比，适当的碳氮比例，有助于微生物发酵分解。碳氮比过高和过低都不利于细胞生长和外源蛋白表达和积累，过低导致菌体提早自溶；过高导致细菌代谢不平衡，最终不利于产物的积累。即使碳氮比处在合适水平，碳源和氮源浓度过高和过低也不利于细胞生长和外源蛋白表达和积累，浓度过高，细胞在发酵过程后期生长缓慢，代谢废物产生较多，最终使得菌体代谢异常，影响外源蛋白合成；浓度过低，培养基所能提供的营养物质有限，影响细胞的繁殖。因此培养基除了氮源碳源浓度适宜，还需要二者比例关系确定。
h) PH值：各类微生物生长的PH值不尽相同，环境中的pH值对微生物的生命活动影响很大，主要作用在于：引起细胞膜电荷的变化，从而影响了微生物对营养物质的吸收；影响代谢过程中酶的活性；改变生长环境中营养物质的可给
性以及有害物质的毒性。每种微生物都有其最适pH值和一定的pH范围。在最适范围内酶活性最高，如果其他条件适合，微生物的生长速率也最高。大多数细菌、藻类和原生动物的最适pH为6.5-7.5，在pH 4-10之间也可以生长；放线菌一般在微碱性即pH7.5-8最适合；酵母菌、霉菌则适合于pH5-6的酸性环境，但生存范围在pH1.5-10之间。有些细菌甚至可在强酸性或强碱性环境中生活。。 i) 渗透压：恰好能够阻止水分子通过半透膜从浓度较低的溶液移向浓度较高的溶液的在较高浓度溶液的液面上施加的额外压强称为渗透压。培养基内物质浓度要合适。 j) 氧化还原电位：一般，好氧微生物在氧化还原电位为正时都能生长，而厌氧微生物要求氧化还原电位为负值，其中严格厌氧微生物要求氧化还原电位在-400mV以下
2）.培养基配制的基本原则
a. 要确定研究目的，明确微生物的营养类型，同时应该了解微生物
的类群、生活环境；
b. 应当查阅大量文献，总结借鉴前人工作经验；
c. 具体问题具体分析，本着既要满足微生物的生长繁殖或积累大量
代谢产物
d. 要求，同时又要降低成本的原则，通常从培养基成分考虑，以配
制生长繁殖所需的培养基。
