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微生物同其他生物一样，其生长繁殖依赖于从外界吸收营养物质，进而通过新陈代谢来获取能量和中间产物以合成新的细胞物质。华体会体育最新地址是人工配制的供微生物(或动植物细胞)生长、繁殖、代谢和合成人们所需目的产物的营养物质和原料。同时，华体会体育最新地址也为微生物等细胞的生长提供了营养以外所必需的环境。由于微生物种类繁多，所以它们对华体会体育最新地址种类的需求和利用也不尽相同。

一华体会体育最新地址 (基质)的基本成分

基质即培养微生物的营养物质。对于发酵控制来说，基质是生产菌代谢的物质基础，既涉及菌体的生长繁殖，又涉及代谢产物的形成。因此，选择适当的基质和控制适当的浓度是提高代谢产物产量的重要方法。在分批发酵中，当基质过量时，菌体的生长速率与营养成分的浓度直接相关；对于产物的形成，华体会体育最新地址过于丰富，有时会使菌体生长过旺、黏度增大、传质变差，菌体不得不花费较多的能量来维持其生存环境，即用于非生产的能量大量增加。所以，控制合适的基质浓度对菌体的生长和产物的形成都有利。

二碳源种类和浓度对发酵过程的影响&控制

2.1碳源种类对发酵过程的影响和控制

碳源种类对发酵的影响主要取决于碳源自身的性质。按碳源利用快慢程度，分为快速利用的碳源和缓慢利用的碳源。前者能较迅速地参与代谢、合成菌体和产生能量，并产生分解产物(如丙酮酸等)对菌体生长有利，但有的分解代谢产物对产物的合成可能产生阻遏作用；而缓慢利用的碳源多数为聚合物，菌体利用缓慢，有利于延长代谢产物的合成时间，特别是延长抗生素的分泌期，这为许多微生物药物的发酵所采用。例如，乳糖、蔗糖、麦芽糖、玉米油及半乳糖分别是青霉素、头孢菌素C、核黄素及生物碱发酵的最适碳源。因此，选择最适碳源对提高代谢产物的产量非学构造及生理作用与天然维生素相类似)的合成。因此，控制使用能产生阻遏作用的碳源是非常重要的。在工业上，发酵华体会体育最新地址中常采用快速利用和缓慢利用的混合碳源，就是根据这个原理来控制菌体的生长和产物的合成的。

2.2碳源浓度对发酵过程的影响和控制

碳源浓度对微生物生长和产物，合成有明显的影响，如华体会体育最新地址中碳源含量超过5%时，细菌的生长速率会因细胞脱水而下降。酵母菌或霉菌可耐受更高的葡萄糖浓度达到20%，这是因为它们对水的依赖性较低。因此，控制碳源浓度对发酵的进行至关重要。目前，碳源浓度的优化控制可采用经验法和发酵动力学法，即在发酵过程中采用中间补料的方法进行控制。在采用经验法时，可根据不同的代谢类型确定补糖时间、补糖量和补糖方式；而发酵动力学法则要根据菌体的比生长速率、糖比消耗速率及产物的比生成速率等动力学参数来控制碳源的浓度。

三氮源种类和浓度对发酵过程的影响&控制

3.1氮源种类对发酵过程的影响和控制

氮源可分为无机氮源和有机氮源两大类，不同种类和不同浓度的氮源都能影响产物合成的方向和产量。例如，在谷氨酸发酵中，当NH4+，供应不足时，促使形成a-酮戊二酸；过量的NH4+，反而促使谷氨酸转变成谷氨酰胺。控制适当的NH4+浓度才能获得谷氨酸的最大产量。在研究螺旋霉素的生物合成中，发现无机铵盐不利于螺旋霉素的合成，而有机氮源(如鱼粉)则有利于产物的形成。像碳源一样，氮源也有快速利用的氮源和缓慢利用的氮源。前者如氨基(或铵)态氮的氨基酸(或硫酸铵等)和玉米浆等；后者如黄豆饼粉、花生饼粉、棉籽饼粉等。它们各有自己的作用，快速利用的氮源容易被菌体所利用，促进菌体生长，但对某些代谢产物的合成，特别是某些抗生素的合成产生调节作用而影响产量。例如，链霉菌的竹桃霉素发酵中，采用促进菌体生长的铵盐，能刺激菌丝生长，但抗生素的产量反而下降。铵盐对柱晶白霉素、螺旋霉素、泰洛星等的合成有调节作用。缓慢利用的氮源对延长次级代谢产物的分泌期、提高产物的产量是有好处的，但一次性的投入也容易促进菌体生长和养分过早耗尽，导致菌体过早衰老而自溶，从而缩短产物的分泌期。综上所述，对微生物发酵来说需要优化选择适当的氮源及其浓度。

3.2氮源浓度对发酵过程的影响和控制

发酵华体会体育最新地址一般选用含有快速利用和慢速利用的混合氮源。例如，氨基酸发酵用铵盐(硫酸铵或乙酸铵)和麸皮水解液、玉米浆作为氮源，链霉素发酵采用硫酸铵和黄豆饼粉作为氮源，但也有使用单一铵盐或有机氮源(如黄豆饼粉)的情况。为了调节菌体生长和防止菌体衰老自溶，除了基础华体会体育最新地址中的氮源外，还要通过补加氮源来控制浓度。生产上常采用以下方法:

① 补加有机氮源

根据生产菌的代谢情况，可在发酵过程中添加某些具有调节生长代谢作用的有机氮源，如酵母粉、玉米浆、尿素等。例如，在土霉素发酵中，补加酵母粉可提高发酵单位；青霉素发酵中，后期出现糖利用缓慢、菌浓度变稀、pH值下降的现象，补加尿素就可改善这种状况并提高发酵产量。

② 补加无机氮源

补加氨水或硫酸铵是工业上常用的方法，氨水既可作为无机氮源，又可以调节pH值。在抗生素发酵工业中，补加氨水是提高发酵产量的有效措施，如果与其他条件相配合，有些抗生素的发酵单位可提高50%。但当pH值偏高而又需补氮时，就可补加生理酸性物质的硫酸铵，以达到提高氮含量和调节pH值的双重目的。因此，应根据发酵控制的需要来选择与补充其他无机氮源。

四磷酸盐的浓度对发酵过程的影响&控制

磷是微生物生长繁殖所必需的成分，也是合成代谢产物所必需的。微生物生长良好时所允许的磷酸盐浓度为0.32~300mmol/L，但次级代谢产物合成良好时所允许的最高平均浓度仅为1.0mmol/L，提高到10mmol/L可明显抑制其合成。相比之下，菌体生长所允许的浓度比次级代谢产物合成所允许的浓度要大得多，相差几十倍，甚至几百倍。因此，控制磷酸盐浓度对微生物次级代谢产物发酵来说是非常重要的。磷酸盐浓度对于初级代谢产物合成的影响，往往是通过促进生长而间接产生的，对于次级代谢产物，其影响机制更为复杂。对磷酸盐浓度的控制，一般是在基础华体会体育最新地址中采用适当的浓度。对抗生素发酵来说，常常是采用生长亚适量(对菌体生长不是最适合但又不影响生长的量)的磷酸盐浓度。其最适浓度取决于菌种特性、培养条件、华体会体育最新地址组成和原料来源等因素，并结合具体条件和使用的原材料进行实验来确定。

华体会体育最新地址中的磷含量还可能因配制方法和灭菌条件不同而有所变化。在发酵过程中，若发现代谢缓慢的情况，还可补加磷酸盐。例如，在四环素发酵中，间歇添加微量KH2PO4，有利于提高四环素的产量。除碳源、氮源和磷酸盐等主要影响因素外，在华体会体育最新地址中还有其他成分影响发酵。例如，Cu2+在以乙酸为碳源的华体会体育最新地址中，能促进谷氨酸产量的提高，而Mn2+对芽孢杆菌合成杆菌肽等次级代谢产物具有特殊的作用，必须达到足够的浓度才能促进它们的合成等。总之，控制基质的种类及各成分的浓度是决定发酵是否成功的关键，必须根据生产菌的特性和产物合成的要求进行深入细致的研究，以取得最满意的结果。