一、目的明確

培養(yǎng)不同的微生物必須采用不同的培養(yǎng)條件，培養(yǎng)目的不同，原料的選擇和配比不同，例如：枯草芽孢桿菌，一般培養(yǎng)，肉湯培養(yǎng)基或LB培養(yǎng)基；自然轉(zhuǎn)化，基礎(chǔ)培養(yǎng)基，觀察芽孢，生孢子培養(yǎng)基，產(chǎn)蛋白酶以玉米粉、黃豆餅粉為主的產(chǎn)酶培養(yǎng)基；根據(jù)不同的工作目的，微生物不同的營養(yǎng)需要，運(yùn)用自己豐富的生物化學(xué)和微生物學(xué)知識來配制最-佳的培養(yǎng)基。

二、營養(yǎng)協(xié)調(diào)

微生物細(xì)胞組成元素的調(diào)查或分析，是設(shè)計(jì)培養(yǎng)基時(shí)的重要參考依據(jù)。微生物細(xì)胞內(nèi)各種成分間有一較穩(wěn)定的比例。在大多數(shù)化能異養(yǎng)菌的培養(yǎng)基中，各營養(yǎng)要素間在量上的比例大體符合以下十倍序列的遞減規(guī)律：

要素：H2O＞C源+能源 ＞N 源 ＞P、S＞K、Mg＞生長因子

含量：(～10-1) (～10-2) (～10-3) (～10-4) (～10-5)  (～10-6)

A. 選擇適宜的營養(yǎng)物質(zhì),實(shí)驗(yàn)室的常用培養(yǎng)基：

細(xì)菌：牛肉-膏蛋白胨培養(yǎng)基（或簡稱普通肉湯培養(yǎng)基）；

放線菌：高氏1號合成培養(yǎng)基培養(yǎng)；

酵母菌：麥芽汁培養(yǎng)基；

霉菌：查氏合成培養(yǎng)基；

實(shí)驗(yàn)室一般培養(yǎng)：普通常用培養(yǎng)基；

遺傳研究：成分清楚的合成培養(yǎng)基；

生理、代謝研究：選用相應(yīng)的培養(yǎng)基配方；

B. 營養(yǎng)物質(zhì)濃度及配比合適

營養(yǎng)物質(zhì)的濃度適宜, 營養(yǎng)物質(zhì)之間的配比適宜；高濃度糖類物質(zhì)、無機(jī)鹽、重金屬離子等不僅不能維持和促進(jìn)微生物的生長，反而起到抑制或殺菌作用。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。真菌需C／N比較高的培養(yǎng)基；（素食）細(xì)菌（動物病原菌）需C／N比較低的培養(yǎng)基；（葷食）

發(fā)酵生產(chǎn)谷氨酸時(shí)：

碳氮比為4/1時(shí)，菌體大量繁殖，谷氨酸積累少；

碳氮比為3/1時(shí)，菌體繁殖受到抑制，谷氨酸產(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％）

這說明在同樣重量時(shí)，在以上各氮源中含氮量以氨為zui-高，尿素次之，硝-酸銨和碳酸銨geng次之，而硫酸銨則最-低。

三、理化適宜

指培養(yǎng)基的pH值、滲透壓、水活度和氧化還原電勢等物理化學(xué)條件較為適宜。包括：pH、滲透壓和水活度、氧化還原電位

(1) pH

各大類微生物都有其生長適宜的pH范圍，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。

通常培養(yǎng)條件：（初始pH ）

細(xì)菌： pH 7.0~8.0

放線菌：pH 7.5~8.5

酵母菌： pH 3.8~6.0

霉菌：pH 4.0~5.8

藻類： pH 6.0~7.0

原生動物： pH 6.0~8.0

嗜極菌（extremophiles）

在微生物的生長、代謝過程中會產(chǎn)生引起培養(yǎng)基pH改變的代謝產(chǎn)物，為了維持培養(yǎng)基pH的相對恒定，通常要進(jìn)行pH的調(diào)節(jié)。

pH的調(diào)節(jié)包括pH的內(nèi)源調(diào)節(jié)和pH的外源調(diào)節(jié)。

a.pH的內(nèi)源調(diào)節(jié):通過培養(yǎng)基內(nèi)在成分所起的調(diào)節(jié)作用，就是pH的內(nèi)源調(diào)節(jié)。

第1種是采用磷酸緩沖液進(jìn)行調(diào)節(jié)。

［K2HPO4］/［KH2PO4］＝1時(shí)，溶液的pH穩(wěn)定在6.8。

調(diào)節(jié)K2HPO4和KH2PO4兩者濃度比可獲得pH 6.0～7.6間的一系列穩(wěn)定的pH。

反應(yīng)原理：K2HPO4＋HCl→KH2PO4＋KCl KH2PO4＋KOH→K2HPO4＋H2O

第二種以CaCO3作“備用堿"進(jìn)行調(diào)節(jié)。CaCO3（不溶于水又是沉淀性的，在培養(yǎng)基中分布不均勻）、NaHCO3均可用來調(diào)節(jié)培養(yǎng)基的pH。

b.pH的外源調(diào)節(jié)這是一類按實(shí)際需要不斷從外界流加酸或堿液，以調(diào)整培養(yǎng)液的方法。

(2) 滲透壓和水活度

滲透壓是某水溶液中一個(gè)可用壓力來量度的一個(gè)物化指標(biāo)。它表示兩種濃度不同的溶液間被一個(gè)半透性薄膜隔開時(shí)，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，直到濃溶液產(chǎn)生的機(jī)械壓力足以使兩邊水分子的進(jìn)出達(dá)到平衡為止，這時(shí)由濃溶液中的溶質(zhì)所產(chǎn)生的機(jī)械壓力，即為它的滲透壓值。與微生物細(xì)胞滲透壓相等的等滲溶液最-適宜微生物的生長；高滲溶液會使細(xì)胞發(fā)生質(zhì)壁分離；低滲溶液則會使細(xì)胞吸水膨脹，形成很高的膨壓，這對細(xì)胞壁脆弱或喪失的各種缺壁細(xì)胞，例如原生質(zhì)體、球狀體或支原體來說，則是致命的。水活度即aw（wateractivity）是一個(gè)比滲透壓更-有生-理意義的一個(gè)物化指標(biāo)。它表示在天然或人為環(huán)境中，微生物可實(shí)際利用的自由水或游離水的含量。各種微生物生長繁殖范圍的aw值在0.998～0.6之間。

（3）氧化還原電勢

又稱氧化還原電位，是度量某氧化還原系統(tǒng)中還原劑釋放電子或氧化劑接受電子趨勢的一種指標(biāo)。一般以Eh表示，它是指以氫電極為標(biāo)準(zhǔn)時(shí)某氧化還原系統(tǒng)的電極電位值，單位是V（伏）或mV（毫伏）。

不同類型微生物生長對氧化還原電位的要求不同:

好氧性微生物：+0.1伏以上時(shí)可正常生長，以+0.3～+0.4伏為宜；

厭氧性微生物：低于+0.1伏條件下生長；

兼性厭氧微生物：+0.1伏以上時(shí)進(jìn)行好氧呼吸，+0.1伏以下時(shí)進(jìn)行發(fā)酵。

氧化還原電位與氧分壓和pH有關(guān),也受某些微生物代謝產(chǎn)物的影響，增加通氣量(如振蕩培養(yǎng)、攪拌)提高培養(yǎng)基的氧分壓，或加入氧化劑，從而增加Eh值在培養(yǎng)基中加入巰基乙醇、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(zhì)可降低Eh值。測定氧化還原電勢除用電位計(jì)外，還可在培養(yǎng)基中加入化學(xué)指示劑刃天青（resazurin）進(jìn)行間接測定。刃天青在無氧條件下呈無色（Eh＝-40 mV）；在有氧條件下，其顏色與溶液的pH相關(guān)；（中性—紫色；堿性—藍(lán)色；酸性—紅色）；在微量氧時(shí)，它呈粉紅色。

四、經(jīng)濟(jì)節(jié)約

配制培養(yǎng)基時(shí)應(yīng)盡量利用廉價(jià)且易于獲得的原料作為培養(yǎng)基成份,特別是在發(fā)酵工業(yè)中,以降低  生產(chǎn)成本。

(1)以粗代精：對微生物來說，各種粗原料營養(yǎng)更-加完-全，效果更-好。而且在經(jīng)濟(jì)上也節(jié)約。大量的農(nóng)副產(chǎn)品或制品，如麩皮、米糠、玉米漿、酵母浸膏、酒糟、豆餅、花生餅、蛋白胨等都是常用的發(fā)酵工業(yè)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、薯芋等都是富含淀粉質(zhì)的野生植物，可以部分取代糧食用于工業(yè)發(fā)酵的碳源。

(3)以廢代好：以工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中易污染環(huán)境的廢棄物作為培養(yǎng)微生物的原料。例如，糖蜜(制糖工業(yè)中含有蔗糖的廢液)、乳清(乳制品工業(yè)中含有乳糖的廢液)、 豆制品工業(yè)廢液、黑廢液(造紙工業(yè)中含有戊糖和己糖的亞硫酸紙漿)等。工業(yè)上的甲烷發(fā)酵主要利用廢水、廢渣作原料,在我國農(nóng)村，已推廣利用糞便及禾草為原料發(fā)酵生產(chǎn)甲烷作為燃料。

(4)以簡代繁：某制藥廠改進(jìn)鏈霉素發(fā)酵液中的原有配方，設(shè)法減去30-50%的黃豆餅粉、25%的葡萄糖和20%硫酸銨，結(jié)果反而提高了產(chǎn)量。

(5)以氮代朊：以大氣氮、銨鹽、硝酸鹽或尿素等一類非蛋白質(zhì)或非氨基酸廉價(jià)原料用作發(fā)酵培養(yǎng)基的原料，讓微生物轉(zhuǎn)化成菌體蛋白質(zhì)或含氮的發(fā)酵產(chǎn)物供人們利用。

(6)以纖代糖：開發(fā)利用纖維素這種世界上含量最-豐富的可再生資源。將大量的纖維素農(nóng)副產(chǎn)品轉(zhuǎn)變?yōu)閮?yōu)質(zhì)飼料、工業(yè)發(fā)酵原料、燃料及人類的食品及飲料。

(7)以“國"代“進(jìn)"： 以國產(chǎn)原料代替進(jìn)口原料，盡量減少工業(yè)成本。國內(nèi)青霉素發(fā)酵工業(yè)的迅速發(fā)展，依賴于找到了富有中國特色的培養(yǎng)基配方，即用廉價(jià)的棉子餅（或花生餅）和白玉米粉代替玉米漿和乳糖。