培养基的设计

培养基的成分确定后，每种营养物质的浓度和比列要合适，要达到微生物生长的最适条件下微生物才能迅速生长。营养物质的浓度太低不能满足微生物的生长需要，太高又会抑制微生物的生长。比如金属离子是微生物生长不可缺少的矿物质养分，但如果矿物质的浓度过大就会抑制菌体的生长，甚至杀死菌体。碳氮比（C/N）是影响微生物生长繁殖和代谢积累的重要因素，常作为一个指标来衡量之间的搭配，如在谷氨酸发酵中，当培养基（C/N）比为4：1时，菌体大量繁殖，谷氨酸积累减少；当培养基（C/N）比为3∶1时，菌体繁殖受到抑制，谷氨酸大量增加。一般培养基碳氮比（C/N）为100:（0.5-2）。

在设计培养基时，除微生物营养物质之间的比列外，pH值也是微生物生长繁殖和代谢积累很重要的一个环境指标。一般来说，细菌适合pH值7.0-7.5，酵母菌为3.8-6.0，霉菌为4.0-5.8，放线菌为7.5-8.5。但微生物在生长代谢过程中，由于营养物质的利用以代谢产物的形式积累，有时会引起pH值的变化，因此为了维持培养基pH值的相对稳定，特殊情况下需要在培养基中加入pH缓冲剂，来调节pH值满足微生物在生长范围内。如在培养基中常用磷酸盐（K2HPO4和KH2PO4）作缓冲剂,因为K2HPO4是碱性，KH2PO4是酸性，当微生物代谢导致酸性物质积累，H+含量增加时，这时的弱碱物质K2HPO4变成了弱酸盐KH2PO4，溶液的pH值降低不大；反之，OH-增加时，这时弱酸盐KH2PO4变成了弱碱盐K2HPO4，溶液的pH值升高不大。

调节培养基的渗透压

微生物的细胞膜是半透膜，在低渗透压的条件下，当外部环境溶液浓度低于细胞内部环境，水分子会由低渗透溶液进入细胞，导致细胞的膨胀甚至破裂；反之，当外部环境溶液浓度高于细胞内部环境，渗透会迫使水从细胞内部扩散出来，导致细胞皱缩，细胞壁与细胞膜分开（质壁分离）。因此，微生物只有在等渗的条件下才能生长。所以在配制培养基的过程中，要控制好各营养物质的浓度大小。通常在培养基中适当加入氯化钠以提高渗透压。

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