培養基的選擇
不同的微生物對培養基的要求不同，所以不同的微生物培養工藝對原料的要求也不同。根據具體情況，從微生物營養需求的特點和生產工藝的要求出發，選擇合適的營養培養基，使其既能滿足微生物生長的需要，又能獲得高產產品，同時要符合增產節約、因地制宜的原則。
1，根據微生物的特性來選擇培養基。
用於大規模培養的微生物主要包括細菌、酵母菌、黴菌和放線菌。他們對營養素的要求不同，各有特點。在實際應用中，應根據微生物的不同特性考慮培養基的組成，並對典型培養基配方進行必要的調整。
2.根據發酵方式選擇培養基。
液體和固體介質各有用途和優缺點。在液體培養基中，營養物質以溶質狀態溶於水中，使微生物充分接觸和利用營養物質，更有利於微生物的生長和代謝產物的更好積累。在工業上，液體培養基深層發酵具有發酵效率高、操作方便、便於機械化和自動化、降低勞動強度、占地面積小、產量高等優點。所以在發酵工業中，種子大多是在液體培養基中培養發酵，根據微生物的需氧量，分別采用靜態或通氣模式培養。固體培養基常用於微生物菌種的保存、分離、菌落特征鑒定和活細胞計數測定。此外，壹些固體原料，如小米、大米、麩皮、土豆等。工業上常用的是直接做成斜面或茄子瓶來培養黴菌和放線菌。
3、來自生產實踐和科學實驗的不同要求。
在生產過程中，由於菌種保存、種子擴大培養、發酵生產等各個階段的目的和要求不同，所選培養基中的成分比例也應不同。壹般來說，種子培養基主要用於微生物細胞的生長和增殖。為了在短時間內獲得大量健壯的種子細胞，種子培養基應營養豐富、完整，氮源與維生素的比例要高，所用原料要易於被微生物細胞吸收利用。葡萄糖、硫酸銨、尿素、玉米糖漿、酵母提取物、麥芽汁和米曲汁是制備培養基的常用原料。發酵培養基除了維持微生物細胞的正常生長外，主要需要合成預定的發酵產物，因此發酵培養基中碳源物質的含量往往高於種子培養基。當然，如果產品是含氮物質，氮源的供給也要相應增加。此外，發酵培養基應考慮便於發酵操作，不影響產物的提取分離和產品質量。
4.從經濟效益角度選擇生產原料。
從科學的角度來看，培養基的經濟性通常不被重視。對於生產工藝，由於制備發酵培養基的原料多為糧食、油脂、蛋白質等。，而工業發酵消耗大量的原料，除了易被微生物利用，符合生產工藝要求外，在工業發酵中選擇培養基原料時還應考慮經濟效益，必須以價格低廉、來源豐富、運輸方便、就地取材、無毒為前提。
培養基制備的原則
培養基的制備必須提供合成微生物細胞和發酵產物的基本成分；有利於降低培養基原料單耗，單位營養物質合成的產物數量多或產量大；有利於提高培養基產品的濃度，從而提高單位體積發酵罐的生產能力；有利於提高產品的合成速度，縮短發酵周期；盡量減少副產品的形成；減少發酵過程中對通氣和攪拌的影響，有利於提高氧氣利用率，降低能耗；有利於產品的分離純化；並盡量減少產生“三廢”的物質。
當然，設計任何壹種培養基都不可能滿足上述所有要求，需要根據具體情況把握主要環節。既能滿足微生物的營養要求，又能獲得優質高產的產品，還符合增產節約、因地制宜的原則。發酵培養基的主要作用是獲得預期的產物，培養基必須根據產物的特性進行設計。因此要求營養要適當豐富和完整，細菌要生長迅速和健壯，整個代謝過程的pH值要適宜和穩定。糖和氮的代謝完全可以滿足高單位罐和批次的要求，可以充分發揮菌株生產合成代謝產物的能力。此外，還需要降低成本。
1，根據不同微生物的營養需求配制不同的培養基。
不同的微生物需要不同的培養基成分。確定合適的培養基，需要了解生產菌株的來源、生理生化特性和壹般營養需求，根據不同生產菌株的培養條件、生物合成的代謝途徑和代謝產物的化學性質來確定培養基。
2.營養素的適當比例
微生物需要的營養物質要有適當的比例，培養基中碳氮比(C/N)在發酵工業中尤為重要。不同的微生物菌株和不同的發酵產物需要不同的C/N比。在不同的生長階段，對碳氮比的最適要求是不同的。培養基中碳氮比不僅會影響微生物細胞的生長，還會影響發酵的代謝途徑。因為碳既是碳架又是能源，所以用的比氮多。從元素分析來看，酵母細胞的碳氮比約為100:20，黴菌細胞的碳氮比約為100:10。壹般來說，發酵培養基中碳氮比大約為100: (0.2 ~ 2.0)，但在氨基酸發酵中，由於產物中含有氮，碳氮比相對較高。比如谷氨酸發酵中碳氮比是100: (15 ~ 21)。如果碳氮比為100: (0.2 ~ 2.0)，就會出現只有細菌生長，幾乎不產生谷氨酸的現象。
碳氮比隨碳水化合物和氮源的種類以及通氣和攪拌的條件而變化，因此很難確定壹個統壹的比例。壹般情況下，碳氮比過低會導致細菌生長旺盛，容易引起細菌的過早老化和自溶，影響產物的積累；碳氮比過大，細菌數量少，不利於產物的積累；碳氮適宜，但高濃度的碳氮源仍可導致細胞大量增殖，增加發酵液粘度，影響溶氧濃度，易引起細胞代謝異常，影響產物合成；碳、氮源適宜，但碳氮源濃度過低，會影響細菌的繁殖和產物的積累。
3.滲透壓力
配制培養基時，要註意營養物質的適當濃度。營養物質濃度過低，不僅不能滿足微生物生長對營養物質的需求，也不利於提高發酵產品的產量和提高設備的利用率。但是，當培養基中營養物質的濃度過高時，由於培養基溶液的高滲透壓，微生物的生長會受到抑制。此外，培養基中各種離子的濃度比也會影響培養基的滲透壓和微生物的代謝活動。所以培養基中各種離子的比例要求要平衡。在發酵生產過程中，在不影響微生物生理特性和代謝轉化率的情況下，通常傾向於在較高濃度下發酵，以提高產品產量，並盡可能選擇高滲透壓的生產菌株。當然，如果介質濃度過高，介質的粘度會增加，溶解氧會降低。
4.ph值
各種微生物的正常生長需要壹個合適的pH值。壹般黴菌和酵母菌更適合弱酸性環境，放線菌和細菌適合中性或微堿性環境。所以在配制培養基時，如果pH值不合適，就必須進行調整。當微生物在培養過程中改變培養基的pH值，不利於自身生長時，應根據微生物細胞對各種營養物質的利用率來考慮培養基的組成，同時加入緩沖液來調節培養液的pH值。
5.氧化還原電位
對於大多數微生物來說，培養基的氧化還原電位壹般對其生長影響不大，即適合其生長的氧化還原電位較寬。然而，對於厭氧菌，由於氧的毒性作用，常常在培養基中加入還原劑來降低氧化還原電位。
配制培養基時，不僅要註意上述原則，還要考慮添加營養物質的順序。為了避免沈澱造成營養物質的損失，添加營養物質的順序壹般是先添加緩沖化合物，溶解後再添加主要物質，再添加維生素、氨基酸等生長素。