發酵狀态下，基本營養源主要為微生物提供生長相應的營養條件，包括碳源、氮源、無機鹽、生長因子和水分等。

1.碳源

凡是能為微生物的生長和代謝提供碳來源的物質統稱為碳源。因為微生物細胞的原生質體（細胞内碳架結構）以及幾乎所有的代謝産物都是含有碳的有機物質，碳源是微生物細胞壁、莢膜和細胞貯藏物質的主要構成成分，且絕大多數微生物的碳源可以兼作能源。因此，碳源主要用來供給菌種生命活動所需的能量和構成菌體細胞以及代謝産物的物質基礎。

常用的碳源物質有葡萄糖、蔗糖、甘蔗糖蜜、甜菜糖蜜及纖維素等。

（1）純糖原料，葡萄糖是碳源中最易利用的糖，它是由澱粉加工制備的，其産品有固體粉狀葡萄糖和葡萄糖漿（含有少量的雙糖）。幾乎所有微生物都能利用葡萄糖，所以葡萄糖常作為培養基的一種主要成分，廣泛運用于抗生素、氨基酸、有機酸、多糖、黃原膠等發酵生産中。

（2）澱粉質原料，澱粉的分子單位是葡萄糖，由許多葡萄糖脫水縮聚而成，其分子式可用（C6H10O5）n表示。澱粉一般有直鍊澱粉和支鍊澱粉兩種。直鍊澱粉由不分支的葡萄糖鍊構成，葡萄糖分子間以α-1，4-糖苷鍵聚合而成，聚合度一般為100～6000。支鍊澱粉的直鍊由葡萄糖分子以α-1，4-糖苷鍵相連接，而支鍊與直鍊葡萄糖分子以α-1，6-糖苷鍵相連接，它的分子呈樹枝狀，形成分支結構。支鍊澱粉分子較大，聚合度為1×103～3×106，一般在6000以上。

（3）糖蜜原料，糖蜜是甘蔗或甜菜糖廠的一種副産物，又稱橘水。糖蜜含糖量很高，這些糖分就目前制糖工業技術水平已不能或不宜用結晶方法進行回收。糖蜜是一種非結晶糖分，因其本身就含有相當數量的可發酵性糖，無須糖化。因此，糖蜜是微生物工業大規模發酵生産酒精、甘油、丙酮、丁醇、檸檬酸、谷氨酸、食用酵母及液态飼料等的良好原料。

（4）纖維素原料，發酵工業是用糧最多的産業部門，目前，纖維素成為最現實可行的天然資源。纖維素是一種複雜的、天然的高分子多糖化合物，分子結構與澱粉相似，是由D-吡喃葡萄糖環經β-1，4-糖苷鍵組成的直鍊多糖，來源于棉花、木材、麻類、草類、某些海洋生物的外殼及各種農産品，其基本的結構單位是纖維二糖。纖維素的分子量可達幾十萬，甚至幾百萬，水解纖維素可得到葡萄糖。

木質纖維素的主要來源是農作物稭稈，是世界上最豐富的物質之一，全世界每年稭稈産量約為29億噸。木質纖維素除纖維素外，還包括半纖維素和木質素。半纖維素是一大類結構不同的多聚糖的統稱；木質素是一種高分子芳香族化合物，不能水解成糖，但可用作燃料。

酶解成本較高是纖維素代糧發酵的主要障礙，美國已投入上千萬美元進行降低纖維素酶解成本的研究，一旦纖維素酶解成本降低到可經濟生産，開發利利用纖維素就進入産業化的實質階段。由于酶解後的單糖非常容易被多種生物利用，所以可進行多種發酵産品的開發應用。

（5）其他碳源，乙醇、甘露醇和甘油可作為微生物的碳源和能源。除乙酸已用作微生物的培養基外，其他有機酸比糖類較難被微生物吸收，作為碳源的效果不如糖類。脂類物質更難被微生物作為碳源利用，但并不是不能利用，低濃度的高級脂肪酸還可刺激某些細菌的生長。少數自養型微生物以CO2或碳酸鹽作為唯一或主要的碳源，因為這兩者為碳的最高氧化形式，必須經過預還原才能轉化為細胞有機物質的碳架，這個過程需要能量。

大多數需要有機碳源的微生物（指異氧型）也需要CO2，因為有些生物合成反應（如丙酮酸的羧化和脂肪酸的合成）需要CO2，隻是需要量較少而已。雖然這些生物合成反應所需的CO2可以從有機碳源和能源的代謝中獲取，但如果完全排除CO2，往往會推遲或阻止微生物在有機培養基中的生長。少數細菌和真菌需要環境中含有較多的CO2（5%～10%）才能在有機培養基中生長。

2.氮源

凡是能為微生物的生長和代謝提供氮來源的物質統稱為氮源，氮是組成微生物細胞的第二大要素。氮源主要用來構成菌體細胞物質和代謝産物，即蛋白質及氨基酸之類的含氮代謝物。一般來說，一個細菌細胞中氮元素的含量約占細胞幹重的12%。

發酵工業生産中的氮源有以下幾種：

無機氮源：氨水、硫酸铵、尿素、硝酸鈉、硝酸铵、磷酸氫二铵等。無機氮源的利用速度一般比有機氮源快，因此無機氮源又被稱作速效氮源。

有機氮源：利用緩慢，包括蛋白胨、牛肉膏、花生餅粉、黃豆餅粉、棉籽餅粉、玉米漿、酵母粉、麸皮水解液、魚粉、蠶蛹粉、發酵菌絲體和酒糟等。

天然原料中的有機氮源由于産地不同，加工方法不同，其質量不穩定，常引起發酵水平波動。因此，在選擇有機氮源時要注意品種、産地、加工方法、貯藏條件對發酵的影響。凡能利用無機氮源的微生物，一般也能利用有機氮源，但有些微生物在隻含無機氮源的培養基中不能繁殖，因為它們沒有将無機氮化合物轉化為有機氮化合物的能力。在發酵工業上，常常需要注意氮源與菌體生長和代謝産物合成的相關性。

3.無機鹽

無機鹽類是微生物生命活動所不可缺少的物質，其主要功能是構成菌體的成分，作為酶的組成部分或維持酶的活性，調節滲透壓、pH 值、氧化還原電位等。無機鹽類中的元素可分為主要元素和微量元素兩大類，主要元素有P、S、Mg、K、Ca等，微量元素有Fe、Cu、Zn、Mn等。在制備培養基時，通常加入K2HPO4（或KH2PO4）、MgSO4就可滿足制備條件，但是菌種不同，需要的各種無機鹽類和微量元素的濃度也不同，必須根據具體情況予以控制。

4.生長因子

生長因子一般指微生物生長所不可缺少的，能調節微生物的代謝活動，不能從一般的碳源和氮源物質合成，必須另外添加的微量有機物，一般指B族維生素，也有氨基酸、嘌呤和嘧啶。

在微生物的科研和生産中，酵母膏、玉米漿、肝髒浸出液等，通常被作為生長因子的來源物質。事實上，許多作為碳源和氮源的天然成分，如麥芽汁、牛肉膏、麸皮、米糠、土豆汁等本身就含有極為豐富的生長因子，一般在這類培養基中，無須再另外添加生長因子。

5.水分

水既是微生物細胞的重要組成成分，占細胞總量的80%～90%，又是微生物體内和體外的溶劑，營養物質隻有溶解于水才能被細胞吸收；同時，一定量的水分是維持細胞滲透壓的必要條件，代謝産物也隻有通過水才能排出菌體外。由于水的比熱容高，因此水又是熱的良導體，能夠有效調節細胞的溫度。

更多精彩资讯请关注tft每日頭條，我们将持续为您更新最新资讯!