碳源

用于构成微生物细胞和代谢产物中碳素来源的营养物质

碳源（carbon source），是用于构成微生物细胞和代谢产物中碳素来源的营养物质。

物质简介

用于构成微生物细胞和代谢产物中碳素来源的营养物质称为碳源（carbon source）。微生物细胞中碳素含量约占干物质的50%。碳源是工业发酵培养基的主要成分之一，它既能构成菌体细胞和代谢产物，又能提供微生物生命活动中所需能量。生产中使用的碳源有碳水化合物（糖类）、脂肪、有机酸、醇和碳氢化合物等。由于各种微生物生理特性不同，所含的碳源分解酶并不完全一致，所利用的碳源品种会存在差异。

1.糖类

工业发酵中使用的糖类可分为单糖、双糖、淀粉质类和糖蜜等。葡萄糖是工业发酵最常用的单糖，由淀粉加工制备，其产品有固体粉末状葡萄糖、葡萄糖糖浆（含少量双糖）。它们被广泛用于抗生素、氨基酸、有机酸、多糖、笛类转化等发酵生产中。大多数微生物都可以利用葡萄糖作为碳源，木糖和其他单糖由于成本等原因生产中用得很少。工业发酵中使用的燕糖和乳糖既有纯品，也有含此二种糖的糖蜜和乳清。麦芽糖多用其糖浆。主要用于抗生素、氨基酸、有机酸、酶类的发酵。生产中使用的糖蜜有甜菜废糖蜜和甘蔗废糖蜜。

玉米淀粉及其水解液是抗生素、氨基酸、核昔酸、酶制剂等发酵中常用的碳源。马铃薯、小麦、燕麦淀粉等用于有机酸、醇等生产中。液化淀粉可被微生物产生的胞外淀粉酶和糖化酶逐步分解成葡萄糖，被菌体吸收利用。

根据微生物利用碳源速度的快慢，可将碳源分为速效碳源（readily metabolized carbon source），如葡萄糖、燕糖；迟效碳源（gradually metabolized carbon source），如乳糖、淀粉。葡萄糖等易被菌体迅速利用的糖类对许多产物合成有反馈调节作用，应注意控制其浓度，或与被菌体缓慢利用的多糖组成混合碳源，有利于目标产物的合成。如青霉素发酵中，葡萄糖能阻過青霉素的合成，而乳糖对青霉素的合成几乎无阻過作用。如果采用成本较低的葡萄糖作为青霉素合成的碳源，需采用流加等控制方式。

2.油脂

常见的油脂主要指动物、植物油，如豆油、玉米油、棉籽油和猪油等。霉菌和放线菌可利用油脂作为碳源。在培养基中糖类缺乏或发酵至某一阶段，菌体一般可利用油脂。在发酵过程中加入的油脂具有消泡和补充碳源的双重作用。菌体利用油脂作碳源时耗氧量增加，因此必须充分供氧，否则易导致有机酸积累，发酵液的pH降低。油脂在贮藏过程中易酸败，同时还可能增加过氧化物的含量，对微生物的代谢有抑制作用。使用时注意将油脂低温贮藏，并控制贮藏时间。

3.有机酸、醇

主要有乳酸、枸橡酸、延胡索酸、氨基酸、低级脂肪酸、高级脂肪酸、甲醇、乙醇、甘油等，用于单细胞蛋白（SCP）、氨基酸、维生素、麦角碱和抗生素的发酵生产。乙醇在青霉素发酵中的应用取得了较好效果。甘油是很好的碳源，常用于抗生素和笛类转化的发酵。山梨醇是生产维生素C的重要原料。有机酸除了作为碳源，同时能调节发酵液pH，发酵液的pH随有机酸的氧化而升高。

4.碳氢化合物

石油产品可以作为某些微生物发酵的碳源。石油产品在单细胞蛋白、氨基酸、核昔酸、有机酸、维生素、酶类、糖类、抗生素等发酵中均有研究。由于成本、市场、安全性等因素投入工业化生产的很少。随着石油资源的减少和环境问题的日趋严重，可以预期围绕碳氢化合物的生物利用、转化、降解等相关研究会受到更多的重视。

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