一、目的明確

培養不同的微生物必須采用不同的培養條件，培養目的不同，原料的選擇和配比不同，例如：枯草芽孢桿菌，一般培養，肉湯培養基或LB培養基；自然轉化，基礎培養基，觀察芽孢，生孢子培養基，產蛋白酶以玉米粉、黃豆餅粉為主的產酶培養基；根據不同的工作目的，微生物不同的營養需要，運用自己豐富的生物化學和微生物學知識來配制最-佳的培養基。

二、營養協調

微生物細胞組成元素的調查或分析，是設計培養基時的重要參考依據。微生物細胞內各種成分間有一較穩定的比例。在大多數化能異養菌的培養基中，各營養要素間在量上的比例大體符合以下十倍序列的遞減規律：

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. 選擇適宜的營養物質,實驗室的常用培養基：

細菌：牛肉-膏蛋白胨培養基（或簡稱普通肉湯培養基）；

放線菌：高氏1號合成培養基培養；

酵母菌：麥芽汁培養基；

霉菌：查氏合成培養基；

實驗室一般培養：普通常用培養基；

遺傳研究：成分清楚的合成培養基；

生理、代謝研究：選用相應的培養基配方；

B. 營養物質濃度及配比合適

營養物質的濃度適宜, 營養物質之間的配比適宜；高濃度糖類物質、無機鹽、重金屬離子等不僅不能維持和促進微生物的生長，反而起到抑制或殺菌作用。培養基中各營養物質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比較高的培養基；（素食）細菌（動物病原菌）需C／N比較低的培養基；（葷食）

發酵生產谷氨酸時：

碳氮比為4/1時，菌體大量繁殖，谷氨酸積累少；

碳氮比為3/1時，菌體繁殖受到抑制，谷氨酸產量則大量增加。

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，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

指培養基的pH值、滲透壓、水活度和氧化還原電勢等物理化學條件較為適宜。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，培養基的pH必須控制在一定的范圍內，以滿足不同類型微生物的生長繁殖或產生代謝產物。

通常培養條件：（初始pH ）

細菌： 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、代謝過程中會產生引起培養基pH改變的代謝產物，為了維持培養基pH的相對恒定，通常要進行pH的調節。

pH的調節包括pH的內源調節和pH的外源調節。

a.pH的內源調節:通過培養基內在成分所起的調節作用，就是pH的內源調節。

第1種是采用磷酸緩沖液進行調節。

［K2HPO4］/［KH2PO4］＝1時，溶液的pH穩定在6.8。

調節K2HPO4和KH2PO4兩者濃度比可獲得pH 6.0～7.6間的一系列穩定的pH。

反應原理：K2HPO4＋HCl→KH2PO4＋KCl KH2PO4＋KOH→K2HPO4＋H2O

第二種以CaCO3作“備用堿"進行調節。CaCO3（不溶于水又是沉淀性的，在培養基中分布不均勻）、NaHCO3均可用來調節培養基的pH。

b.pH的外源調節這是一類按實際需要不斷從外界流加酸或堿液，以調整培養液的方法。

(2) 滲透壓和水活度

滲透壓是某水溶液中一個可用壓力來量度的一個物化指標。它表示兩種濃度不同的溶液間被一個半透性薄膜隔開時，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，直到濃溶液產生的機械壓力足以使兩邊水分子的進出達到平衡為止，這時由濃溶液中的溶質所產生的機械壓力，即為它的滲透壓值。與微生物細胞滲透壓相等的等滲溶液最-適宜微生物的生長；高滲溶液會使細胞發生質壁分離；低滲溶液則會使細胞吸水膨脹，形成很高的膨壓，這對細胞壁脆弱或喪失的各種缺壁細胞，例如原生質體、球狀體或支原體來說，則是致命的。水活度即aw（wateractivity）是一個比滲透壓更-有生-理意義的一個物化指標。它表示在天然或人為環境中，微生物可實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中還原劑釋放電子或氧化劑接受電子趨勢的一種指標。一般以Eh表示，它是指以氫電極為標準時某氧化還原系統的電極電位值，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伏以上時進行好氧呼吸，+0.1伏以下時進行發酵。

氧化還原電位與氧分壓和pH有關,也受某些微生物代謝產物的影響，增加通氣量(如振蕩培養、攪拌)提高培養基的氧分壓，或加入氧化劑，從而增加Eh值在培養基中加入巰基乙醇、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）等還原性物質可降低Eh值。測定氧化還原電勢除用電位計外，還可在培養基中加入化學指示劑刃天青（resazurin）進行間接測定。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；（中性—紫色；堿性—藍色；酸性—紅色）；在微量氧時，它呈粉紅色。

四、經濟節約

配制培養基時應盡量利用廉價且易于獲得的原料作為培養基成份,特別是在發酵工業中,以降低  生產成本。

(1)以粗代精：對微生物來說，各種粗原料營養更-加完-全，效果更-好。而且在經濟上也節約。大量的農副產品或制品，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酵工業原料。

(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的野生植物，可以部分取代糧食用于工業發酵的碳源。

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

(4)以簡代繁：某制藥廠改進鏈霉素發酵液中的原有配方，設法減去30-50%的黃豆餅粉、25%的葡萄糖和20%硫酸銨，結果反而提高了產量。

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

(6)以纖代糖：開發利用纖維素這種世界上含量最-豐富的可再生資源。將大量的纖維素農副產品轉變為優質飼料、工業發酵原料、燃料及人類的食品及飲料。

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