配制異養(yǎng)微生物的培養(yǎng)基時，是否要專門加入作為能源的物質(zhì)？為什么？

【專家解說】：總體而言,所有微生物生長繁殖均需要培養(yǎng)基含有碳源、氮源、無機鹽、生長因子、水及能源,但由于微生物營養(yǎng)類型復(fù)雜,不同微生物對營養(yǎng)物質(zhì)的需求是不一樣的,因此首先要根據(jù)不同微生物的營養(yǎng)需求配制針對性強的培養(yǎng)基。自養(yǎng)型微生物能從簡單的無機物合成自身需要的糖、脂類、蛋白質(zhì)、核酸、維生素等復(fù)雜的有機物,因此培養(yǎng)自養(yǎng)型微生物的培養(yǎng)基完全可以(或應(yīng)該)由簡單的無機物組成。例如,培養(yǎng)化能自養(yǎng)型的氧化硫硫桿菌 的培養(yǎng)基組成見。在該培養(yǎng)基配制過程中并未專門加入其他碳源物質(zhì),而是依靠空氣中和溶于水中的CO2為氧化硫硫桿菌提供碳源。     培養(yǎng)其他化能自養(yǎng)型微生物與上述培養(yǎng)基成分基本類似,只是能源物質(zhì)有所改變。對光能自養(yǎng)型微生物而言,除需要各類營養(yǎng)物質(zhì)外,還需光照提供能源。培養(yǎng)異養(yǎng)型微生物需要在培養(yǎng)基中添加有機物,而且不同類型異養(yǎng)型微生物的營養(yǎng)要求差別很大,因此其培養(yǎng)基組成也相差很遠(yuǎn)。例如,培養(yǎng)大腸桿菌的培養(yǎng)基組成比較簡單,而有些異養(yǎng)型微生物的培養(yǎng)基的成份非常復(fù)雜,如腸膜明串珠菌需要生長因子,若配制培養(yǎng)它的合成培養(yǎng)基時,需要在培養(yǎng)基中添加的生長因子多達(dá)33種,因此通常采用天然有機物來為它提供生長所需的生長因子。     就微生物主要類型而言,有細(xì)菌、放線菌、酵母菌、霉菌、原生動物、藻類及病毒之分,培養(yǎng)它們所需的培養(yǎng)基各不相同。在實驗室中常用牛肉膏蛋白胨培養(yǎng)基（或簡稱普通肉湯培養(yǎng)基）培養(yǎng)細(xì)菌，用高氏1號合成培養(yǎng)基培養(yǎng)放線菌，培養(yǎng)酵母菌一般用麥芽汁培養(yǎng)基,它是將麥芽粉與4倍水混勻,在58~65℃條件下保溫3~4小時至完全糖化,調(diào)整糖液濃度為10о巴林, 煮沸后用紗布過濾,調(diào)pH為6.0配制而成。麥芽粉組成復(fù)雜,能為酵母菌提供足夠的營養(yǎng)物質(zhì);培養(yǎng)霉菌則一般用查氏合成培養(yǎng)基。    原生動物也可用培養(yǎng)基培養(yǎng),有的原生動物需要較多的營養(yǎng)物質(zhì),例如梨型四膜蟲(Tetrahymena pyriformis)的培養(yǎng)基含有10種氨基酸、7種維生素、鳥嘌呤、尿嘧啶及一些無機鹽等,而有些變形蟲可在較簡單的蛋白胨肉湯(peptone broth)中生長。大多數(shù)藻類可以利用光能,只需要CO2、水和一些無機鹽就可生長,而某些藻類如眼蟲藻(Euglena)中的一些種可在黑暗條件下利用有機物質(zhì)生長。有些藻類需要在培養(yǎng)基中補加土壤浸液,培養(yǎng)海洋藻類時可直接利用海水,但如果在特殊情況下需要用合成培養(yǎng)基培養(yǎng)海洋藻類時,則必需在培養(yǎng)基中加入海水中含有的各種鹽。 2. 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微生物的生長,反而起到抑制或殺菌作用。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摩爾數(shù)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4/1時,菌體大量繁殖,谷氨酸積累少;當(dāng)培養(yǎng)基碳氮比為3/1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。 3. 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條件進行控制,往往導(dǎo)致微生物生長速度或(和)代謝產(chǎn)物產(chǎn)量降低。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K2HPO4和KH2PO4)組成的混合物。K2HPO4溶液呈堿性, KH2PO4溶液呈酸性,兩種物質(zhì)的等克分子混合溶液的pH值為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。