碳源

用於構成微生物細胞和代謝產物中碳素來源的營養物質稱為碳源（carbon source）。微生物細胞中碳素含量約佔幹物質的50%。碳源是工業發酵培養基的主要成分之一，它既能構成菌體細胞和代謝產物，又能提供微生物生命活動中所需能量。生產中使用的碳源有碳水化合物（糖類）、脂肪、有機酸、醇和碳氫化合物等。由於各種微生物生理特性不同，所含的碳源分解酶並不完全一致，所利用的碳源品種會存在差異。

1.糖類

工業發酵中使用的糖類可分為單糖、雙糖、澱粉質類和糖蜜等。葡萄糖是工業發酵最常用的單糖，由澱粉加工製備，其產品有固體粉末狀葡萄糖、葡萄糖糖漿（含少量雙糖）。它們被廣泛用於抗生素、氨基酸、有機酸、多糖、笛類轉化等發酵生產中。大多數微生物都可以利用葡萄糖作為碳源，木糖和其他單糖由於成本等原因生產中用得很少。工業發酵中使用的燕糖和乳糖既有純品，也有含此二種糖的糖蜜和乳清。麥芽糖多用其糖漿。主要用於抗生素、氨基酸、有機酸、酶類的發酵。生產中使用的糖蜜有甜菜廢糖 ^[2]  蜜和甘蔗廢糖蜜。

玉米澱粉及其水解液是抗生素、氨基酸、核昔酸、酶製劑等發酵中常用的碳源。馬鈴薯、小麥、燕麥澱粉等用於有機酸、醇等生產中。液化澱粉可被微生物產生的胞外澱粉酶和糖化酶逐步分解成葡萄糖，被菌體吸收利用。

根據微生物利用碳源速度的快慢，可將碳源分為速效碳源（readily metabolized carbon source），如葡萄糖、燕糖；遲效碳源（gradually metabolized carbon source），如乳糖、澱粉。葡萄糖等易被菌體迅速利用的糖類對許多產物合成有反饋調節作用，應注意控制其濃度，或與被菌體緩慢利用的多糖組成混合碳源，有利於目標產物的合成。如青黴素發酵中，葡萄糖能阻過青黴素的合成，而乳糖對青黴素的合成幾乎無阻過作用。如果採用成本較低的葡萄糖作為青黴素合成的碳源，需採用流加等控制方式。

2.油脂

常見的油脂主要指動物、植物油，如豆油、玉米油、棉籽油和豬油等。黴菌和放線菌可利用油脂作為碳源。在培養基中糖類缺乏或發酵至某一階段，菌體一般可利用油脂。在發酵過程中加入的油脂具有消泡和補充碳源的雙重作用。菌體利用油脂作碳源時耗氧量增加，因此必須充分供氧，否則易導致有機酸積累，發酵液的pH降低。油脂在貯藏過程中易酸敗，同時還可能增加過氧化物的含量，對微生物的代謝有抑制作用。使用時注意將油脂低温貯藏，並控制貯藏時間。

3.有機酸、醇

主要有乳酸、枸橡酸、延胡索酸、氨基酸、低級脂肪酸、高級脂肪酸、甲醇、乙醇、甘油等，用於單細胞蛋白（SCP）、氨基酸、維生素、麥角鹼和抗生素的發酵生產。乙醇在青黴素發酵中的應用取得了較好效果。甘油是很好的碳源，常用於抗生素和笛類轉化的發酵。山梨醇是生產維生素C的重要原料。有機酸除了作為碳源，同時能調節發酵液pH，發酵液的pH隨有機酸的氧化而升高。

4.碳氫化合物

石油產品可以作為某些微生物發酵的碳源。石油產品在單細胞蛋白、氨基酸、核昔酸、有機酸、維生素、酶類、糖類、抗生素等發酵中均有研究。由於成本、市場、安全性等因素投入工業化生產的很少。隨着石油資源的減少和環境問題的日趨嚴重，可以預期圍繞碳氫化合物的生物利用、轉化、降解等相關研究會受到更多的重視。 ^[2]