【发酵基础】培养基的成分之其它成分

水是培养基的主要组成成分。它既是构成菌体细胞的主要成分，又是一切营养物传递的介质。所以说水的质量对微生物的生长繁殖和产物合成有着很重要的作用，实验室配制的培养基可以使用纯净水，也可以使用自来水，生产中使用的水有深井水、自来水、地表水。

菌体直接用于产物合成而自身结构无显著改变的物质在产物的生物合成过程称为前体、前体能明显提高产品的产量，在一定条件下还能控制菌体合成代谢产物的流向。青霉素发酵培养基中加入苯乙酸或苯乙酰胺，不仅可以增加青霉素G的含量比例(可达青霉素总产量的99%以上)，还能提高青霉素的总产量。但是培养基中前体物质的浓度超过一定量时，对菌体的生长具有毒副作用。

微生物合成次级代谢产物的前体，有的是菌体自身合成的，如合成青霉素分子的缬氨酸和半胱氨酸。有的前体物质菌体不能合成或合成量很少，必须在发酵过程中加入外源性前体，如合成青霉素G的苯乙酸，合成青霉素V的苯氧乙酸，合成红霉素大环内酯环的丙酸盐等。这些外源性前体是培养基的组成成分之一。

工业发酵中常用一些消沫剂消除发酵中产生的泡沫，防止逃液和染菌，保证生产的正常运转。常用的消沫剂有油脂和一些化学合成的高分子化合物。应用何种消沫剂，视生产菌种的生理特性和地域情况确定，根据类型划分，消泡剂有非硅型、聚醚型、有机硅型和聚醚改性有机硅型四种，下面对各类型消泡剂的优缺点进行简单的介绍。

1.非硅型，包括矿物油类、酰胺类、低级醇类、脂肪酸及脂肪酸酯类、磷酸酯类等有机物消泡剂的研究应用较早，属于第一代消泡剂，其具有原料易得、环保性能高、生产成本低等优点；缺点在于消泡效率低、专用性强、使用条件苛刻等。

2.聚醚类，该类型消泡剂是第二代消泡剂，主要包括直链聚醚、由醇或氨为起始剂的聚醚、端基酯化的聚醚衍生物三种。聚醚类消泡剂最大的优点在于抑泡能力强，除此以外，还有些聚醚类的消泡剂具有耐高温、耐强酸强碱等优良性能；缺点是使用条件受温度限制、使用领域窄、消泡能力较差、破泡速率低等。

3.有机硅类消泡剂（第三代消泡剂）有较强的消泡性能、快速的破泡能力、挥发性低、对环境无毒害、无生理惰性、使用范围广等优点，因此有着广阔的应用前景和巨大的市场潜力，但是抑泡性能较差。

4.聚醚改性聚硅氧烷消泡剂同时兼有聚醚类消泡剂和有机硅类消泡剂的优点，是消泡剂的发展方向。有时还可以根据其逆溶解性重复利用，但是此类消泡剂的种类较少，还处于研发阶段，生产的成本较高

理想的消泡剂其物化性能必须满足使用体系的要求。一般地说，选择消泡剂时必须考虑下列要求：

（1）消泡能力强，使用极少量时就能有效消除泡沫；

（2）具有比被消泡体系更低的表面张力；

（3）消泡剂加入以后不影响被消泡体系的基本性能；

（4）不溶于被消泡体系，也不易被体系中的表面活性剂所增溶；

（5）表面张力平衡性要好；

（6）不与被消泡介质反应，也不会被其分解降解，具有良好的化学稳定性；

（7）具有良好的扩散性和渗透性，在泡沫介质中具有正的扩散系数，在泡沫表面有很快的铺展能力；

（8）耐热性能好，在高温时不会失去效力；

（9）具有良好的气体溶解性和透过性；

（10）在被消泡体系中具有高的生理活性和安全性，消泡剂本身为无毒性或低毒性物质；

（11）具有低的化学需氧量（COD）、生化需氧量（BOD）和总需氧量（TOD）；

（12）具有良好的贮存稳定性；

（13）具有长时间的消泡效应，有的消泡剂能迅速消泡，但时间一长即失效；

（14）成本低；

（15）不增加表面活性剂水溶液的表面黏度。

消泡剂很难同时达到上述要求，只能在主要性能上满足被消泡体系的要求。每一种消泡剂，只能对某一体系或数种体系有效，同一种泡沫体系也可选用多种不同的消泡剂，正因为如此，使用者应进行试验，选用最有效最经济的消泡剂。

微生物生长繁殖需要的生长因子如维生素等，在所使用的碳源和有机氮源中含有的数量已能满足大多数微生物代谢之需求，但某些微生物的培养基尚须加入某些微量生长因子，以满足其代谢的需要。发酵中有时为了促进菌体生长或产物合成，或抑制不需要的代谢产物的合成，须要向培养基中加入某种促进剂或抑制剂。如在四环素发酵中，发酵培养基中加入的溴化钠和M-促进剂(2-巯基苯骈噻唑)，能抑制金霉素(即氯四环素)的生物合成，同时增加四环素产量。