发酵工艺：大肠杆菌的分离和发酵培养基

大肠埃希氏菌(Escherichia coli)通常称为大肠杆菌，于1885年被Escherich发现后，因其具备传代及生长速率快，易于培养，对培养条件中的营养需求简单，具备完整的基因组序列信息和清晰的遗传学背景，被广泛运用于基因工程领域，如胰岛素生产。

培养基作为细胞的“食物”，是细胞培养和发酵的基础，大肠杆菌在不同的培养基中培养可能会表现出不同的性状，而利用这些性状的不同，可将部分菌种进行区分或分离，此外，根据目标菌种选择合适的培养基可以低成本、稳定的高表达。

根据培养基的用途可以将其分为分离培养基和发酵培养基

大肠杆菌分离培养基：主要根据不同的大肠杆菌在培养基中的生产速度，代谢产物，对培养基中特定组分的需求利用情况不同等实现对不同种类的菌种进行分离或筛选。

LB固体培养基：是一种主要组分为酵母提取物、胰化蛋白胨、NaCl琼脂的非选择性固体培养基，通常用于细菌的培养。LB中加入的琼脂使培养基形成固体凝胶状态，细菌在其表面生长。向LB固体凝胶中添加特定的抗生素（如氨苄青霉素、卡那霉素等），可以选择性培养对该抗生素耐受的菌株并将非耐受的菌株去除，菌体对抗生素耐受的原因是由菌体质粒中含有抗生素抗药基因所赋予的。如：在制备大肠杆菌DH5α感受态细胞的过程中，添加氨苄青霉素的LB培养基可作为筛选含氨苄青霉素基因质粒的大肠杆菌。

伊红美蓝固体培养基（EMB）：是一种主要组分为蛋白胨，乳糖。磷酸氢二钠钠，琼脂伊红，美兰的用于大肠杆菌和产气肠杆菌的分离和鉴别的培养基，也适用于大肠菌群的分离培养，为弱选择性培养基。各成分的作用为：蛋白胨提供碳源和氮源；乳糖提供碳源；磷酸氢二钾是缓冲剂；琼脂是凝固剂；伊红（Eosin Y）为酸性染料：美兰（eosin-methylene blue）为碱性染料，二者在培养基中作为指示剂。当大肠杆菌分解乳糖产酸时，细菌带正电，被伊红染上红色，再与美兰结合而形成紫黑色菌落，带有金属光泽；若是产气肠杆菌形成棕色菌落，并很少有金属光泽；若是不能分解乳糖的细菌，如沙门氏菌和志贺氏菌，则形成无色或琥珀色半透明菌落；白色念珠菌形成蛛丝状或羽毛状菌落，凝固酶阳性葡萄球菌形成无色针尖大小的菌落。

麦康凯固体培养基（MAC）：是一种主要用来检验分离肠道菌的培养基，在药典中规定可以用于大肠杆菌的检测，在食品标准中可用于肠道致病菌的分离。培养基中胆盐及结晶紫对大多数革兰氏阳性菌有很强的抑制作用，大肠杆菌因为可以发酵乳糖产酸，在培养基上菌落呈现为桃红色，并且菌落周围通常有明显的沉淀环，大肠菌群同样能发酵乳糖产酸，菌落也呈桃红色。致病性的肠道菌（如志贺氏菌、沙门氏菌、变形杆菌等）因不发酵乳糖，菌落呈无色。此培养基由于对大肠杆菌的专一性较弱（大肠菌群和大肠杆菌的菌落特征比较接近），若样品中大肠菌群的含量比较高，分离大肠杆菌的效果较差。

大肠杆菌显色固体培养基（TBX）：利用酶底物法原理，对于大肠杆菌的分离和计数有高度的特异性，大肠杆菌特有的β-葡萄糖醛酸苷酶可分解培养基中的底物，使菌落呈蓝绿色，而大肠菌群和其他大多数杂菌通常呈无色或其他颜色，革兰氏阳性菌大多数不生长。在干扰菌较多的情况下，显色培养基的分离率远高于其它培养基。但是该培养基价格较高，有极少数大肠杆菌不产生β-葡萄糖醛酸苷酶（如肠出血性大肠埃希氏菌O157菌），因此不能显色。此培养基适用于食品、水、环境等检测。

哥伦比亚MUG固体培养基：利用大肠杆菌可利用β-葡萄糖醛酸苷酶特异性分解MUG，在紫外灯照射下发出荧光，该培养基特异性较强，极少数不产生β-葡萄糖醛酸苷酶的大肠杆菌不能发出荧光。此培养基没有选择性，多数杂菌均能生长，通常用于含菌量较少的水中的大肠杆菌计数。

VRBA-MUG固体培养基：在VRBA基础上添加了MUG，相比较于哥伦比亚MUG固体培养基，该培养基具有选择性，能够抑制革兰氏阳性菌的生长，大肠杆菌和大肠菌群可在此培养基中生长呈紫红色菌落，周围有沉淀环，因为添加了MUG，在紫外灯下照射时，大肠杆菌菌落可发出荧光，而大肠菌群则没有荧光。此培养基一般用于食品中大肠杆菌的检验和计数。

发酵培养基：为了在生产中更加利于菌种代谢产物的生成而设计的培养基。

SOB（Super Optimal Broth）培养基：是一种富营养培养基，其配方为：2% 胰蛋白胨,0.5% 酵母提取物,10mM NaCl,2.5mM KCl,10mM MgCl2,10mM MgSO4。与LB培养基相比，SOB培养基中含有两倍多的蛋白胨，富含更多的氨基酸及多肽。此外，SOB培养基中含有镁离子，镁离子是高密度培养必须的离子。利用SOB培养基培养大肠杆菌在普通条件（250rpm）下摇瓶培养，菌浓可达到OD600 3-5左右，如果提高转速到350rpm，OD600最高能够达到10-15。此外，大肠杆菌在SOB培养基中具有更高的转化效率，因此SOB培养基常被用来制备感受态细胞。

SOC（Super Optimal broth with Catabolite repression）培养基：在SOB的基础上添加终浓度20Mm的葡萄糖即为SOC培养基，其配方为：2% 胰蛋白胨,0.5% 酵母提取物,10mM NaCl,2.5mM KCl,10mM MgCl2,10mM MgSO4，20mM葡萄糖。培养基中的葡萄糖充当分解代谢抑制物。一般来说，大肠杆菌倾向于优先以葡萄糖作为碳源，培养基中由于葡萄糖的存在，其它碳源的分解就会被抑制。由于葡萄糖的存在，乳糖不会被代谢，乳糖操纵子被抑制，外源基因不会发生表达，减少了外源基因表达给细胞生长带来的压力。因此，利用SOC培养基进行转化反应时，热激后细胞生长的速率会比LB培养基中高出很多。

2x YT （Yeast extract and Tryptone）培养基：是一种比LB培养基营养更为丰富的培养基，配方为：1.6% 胰蛋白胨,1% 酵母提取物,0.5% NaCl。与LB培养基成分相比，2x YT培养基中包含有更多的的酵母提取物和胰蛋白胨，营养更加丰富，细胞可以生长更长的时间，菌体浓度更高。2x YT培养基主要用来进行大肠杆菌以及像是M13这样的细菌噬菌体的培养。

TB（Terrific Broth）培养基：是一种添加了磷酸盐的复合型培养基，配方如下：2 % 胰蛋白胨,2.4%酵母提取物,72mM K2HPO4,17mM KH2PO4,0.4% glycerol。与LB培养基相比，TB培养基中除了多出20%的胰蛋白胨和380 %的酵母提取物以外，还多了 0.4%的甘油作为额外的碳源。这些元素能够支持大肠杆菌在正常的摇瓶培养条件下达到更高的菌体密度，其OD600可达5–8。该培养基通常用于蛋白质表达和质粒提取。

SB （Super Broth）培养基：其配方为：3.2% 胰蛋白胨,2% 酵母提取物,0.5% NaCl。与LB培养基相比，SB培养基成分中多出了220%的胰蛋白胨和380%的酵母提取物。该培养基的蛋白胨和酵母提取物中包含的主要营养元素远远超过细胞生长达到饱和时所需的量。该培养基主要用于质粒以及蛋白质的提取。

M9培养培养基：最低盐(M9)培养基含有必需盐和氮，传统上由葡萄糖、氨基酸和维生素作为补充物。M9培养基适用于大肠杆菌菌株的非选择性培养，用于克隆、生产DNA、质粒DNA和重组蛋白。如果添加适当的抗生素，它也适用于选择性培养带有抗生素抗性的菌株。

GYT培养基：是一种可以用于各种细菌培养的培养基,是分子生物学常规试剂，主要由胰蛋白陈、酵母提取物、甘油等组成。

MBL培养基：是一种以葡萄糖、蛋白胨、酵母粉、KH2PO4、KHPO4、(NH4)2HPO4、MgSO4为主要成分的发酵培养基。

分享是一种积极的生活态度