小中大⒊ 提供生长因子的农副产品原料
⑴ 玉米浆 玉米浆是用亚硫酸浸泡玉米而得的浸泡液的浓缩物，也是玉米淀粉生产的副产品。
玉米浆的成分因玉米原料来源及处理方法而变动。每批原料变动时均需进行小型试验，以确定用量。玉米浆用量还应根据淀粉原料不同，糖浓度及发酵条件不同而异。一般用量为0.4％～0.8％。虽然玉米浆主要用作氮源，但它含有乳酸、少量还原糖和多糖，含有丰富的氨基酸、核酸、维生素、无机盐等，因此常用作为提供生长因子的物质。
⑵ 麸皮水解液 可以代替玉米浆，但蛋白质、氨基酸等营养成分比玉米浆少。用量一般为1％(干麸皮计)左右。麸皮水解条件如下：
① 以干麸皮:水: 盐酸=4.6:26:1配比混合，装入水解锅中以0．07～0．08 MPa表压加热水解70～80 min。② 以干麸皮:水=1:20，用盐酸调pH值1.0，以0.25 MPa表压加热水解20 min。然后过滤取滤液。
⑶ 糖蜜 甘蔗糖蜜和甜菜糖蜜均可代替玉米浆，但氨基酸等有机氮含量较低。甘蔗糖蜜用量为0.1％～0.4％。
⑷ 酵母 可用酵母膏、酵母浸出液或直接用酵母粉。
前体物质和促进剂
随着原料转换，生产菌种不断更新，为了进一步大幅度提高发酵产率，在某些工业发酵过程中，发酵培养基除了碳源、氮源、无机盐、生长因子和水分等五大成分外，考虑到代谢控制方面，还需要添加某些特殊功用的物质。这些物质加入到培养基中有助于调节产物的形成，而并不促进微生物的生长。例如某些氨基酸、抗生素、核苷酸和酶制剂的发酵需要添加前体物质、促进剂、抑制剂及中间补料等。添加这些物质往往与菌种特性和生物合成产物的代谢控制有关，目的在于大幅度提高发酵产率、降低成本。
⒈ 前体物质
某些化合物加到发酵培养基中，能直接被微生物在生物合成过程结合到产物分子中去，而其自身的结构并没有多大变化，但产物的量却因加入而有较大的提高，这类化合物称为前体物质。有些氨基酸、核苷酸和抗生素发酵必须添加前体物质才能获得较高的产率。例如丝氨酸、色氨酸、异亮氨酸及苏氨酸发酵时，培养基中分别添加各种氨基酸的前体物质如甘氨酸、吲哚、2-羟基-4-甲基硫代丁酸、α-氨基丁酸及高丝氨酸等，这样可避免氨基酸合成途径的反馈和抑制作用，从而获得较高的产率。目前应用添加前体物质的方法大规模发酵生产丝氨酸在日本已经实现，色氨酸和蛋氨酸的生产也可望工业化。又如5’-核苷酸可以由糖在加有化学合成的腺嘌呤为前体物质情况下，用腺嘌呤或鸟嘌呤缺陷变异菌株直接发酵生成。
抗生素合成的前体物质在一定条件下可控制生产菌的合成方向和增加抗生素的产量。在青霉素的生产过程中，人们发现加入玉米浆后，青霉素的单位提高，进一步研究发现单位增长的原因是玉米浆中含有苯乙胺。抗生素发酵常用前体物质如表3-34所示。苯乙酸、苯乙硫胺、丙酸均可以在生产过程中使用，但要注意这些前体加入过多对菌体会产生毒性。因此在发酵过程中，加入前体不但可使其青霉素G比例大为增加(占总青霉素量的99％以上)，且使青霉素的产量有所提高(由于前体物质的存在，可使培养基的硫酸盐中的硫原子更多地结合到青霉素分子中去)。
前体物质的利用往往与菌种的特性和菌龄有关，如两种青霉素产生菌对苯乙酸的利用率不同，形成青霉素G的比例也不同，较老的菌丝对前体的利用较大。前体物质愈易被氧化的，用于构成青霉菌分子的比例就越少。
一般说来，当前体物质是合成过程中的限制因素时，前体物质加入量越多，抗生素产量就越高(见表3-35)。但前体物质的浓度越大，利用率越低。在抗生素发酵中大多数的前体物质对生产菌体有毒性，故一次加入量不宜过大。为了避免前体物质浓度过大，一般采取间隙分批添加或连续滴加的方法加入。
⒉ 发酵过程中的促进剂和抑制剂
在氨基酸、抗生素和酶制剂发酵生产过程中，可以在发酵培养基中加入某些对发酵起一定促进作用的物质，称为促进剂或刺激剂。例如在酶制剂发酵过程中，加入某些诱导物、表面活性剂及其他一些产酶促进剂，可以大大增加菌体的产酶量。
添加诱导物，对产诱导酶(如水解酶类)的微生物来说，可使原来很低的产酶量大幅度地提高，这在生产酶制剂新品种时尤其明显。一般的诱导物是相应酶的作用底物或一些底物类似物，这些物质可以“启动”微生物体内的产酶机构，如果没有这些物质，这种机构通常是没有活性的，产酶是受阻抑的。
在培养基中添加微量的促进剂可大大地增加某些微生物酶的产量。常用促进剂有各种表面活性剂(洗净剂、吐温80、植酸等)、二乙胺四乙酸、大豆油抽提物、黄血盐、甲醇等。如栖土曲霉3942生产蛋白酶时，在发酵2～8 h添加0.1％LS洗净剂(即脂肪酰胺磺酸钠)，就可使蛋白酶产量提高50％以上。添加占培养基0.02％～1％的植酸盐可显著地提高枯草杆菌、假单胞菌、酵母、曲霉等的产酶量。在生产葡萄糖氧化酶时，加入金属螯合剂二乙胺四乙酸(EDTA)对酶的形成有显著影响，酶活力随二乙胺四乙酸用量而递增。又如添加大豆油抽提物，米曲霉蛋白酶可提高187％的产量，脂肪酶可提高150％的产量。在酶制剂发酵过程中添加促进剂能促进产量增加的原因主要是改进了细胞膜的渗透性，同时增强了氧的传递速度，改善了菌体对氧的有效利用。
抗生素工业在发酵过程中加入某些促进剂或抑制剂(见表3-36)，常可促进抗生素的生物合成。在不同的情况下，不同的促进剂所起的作用也各不相同。有的可能起生长因子的作用，如加入微量植物刺激剂可促进某些放线菌的生长发育，缩短发酵周期或提高抗生素发酵单位；有的可推迟菌体的自溶，如巴比妥药物能增加链霉素产生菌的菌丝抗自溶能力(巴比妥主要对链霉素生物合成酶系统具有刺激作用)；有的是抑制了某些合成其他产物的途径而使之向所需产物的途径转化；有的是降低了生产菌的呼吸，使之有利于抗生素的合成，如在四环素发酵中添加硫氰化苄，可降低菌在三羧酸循环中某些酶活力，而增强戊糖代谢，使之利于四环素的合成；有的可改变发酵液的物理性质，改善通气效果，如加入聚乙烯醇、聚丙烯酸钠、聚二乙胺等水溶性高分子化合物或加入某些表面活性剂后改善了通气效果，进而促进发酵单位提高；有的可与抗生素形成复盐，从而降低发酵液中抗生素的浓度和促进抗生素的合成，如在四环素发酵中加入N,N-二苄基乙烯二胺(DBED)与四环素形成复盐，促使发酵向有利于四环素合成的方向进行。
氨基酸发酵易于发生的问题，一是谷氨酸发酵时噬菌体引起的异常发酵，由于噬菌体有宿主专一性，现在的措施是交替更换菌种或选用抗噬菌体菌株，但噬菌体也可以发生宿主范围突变，因此也有采用添加氯霉素、多聚磷酸盐、植酸等防止；二是赖氨酸发酵等营养缺陷型菌株易发生回复突变，现在发酵时已采用定时添加红霉素而解决。
在发酵过程中添加促进剂的用量极微，选择得好，效果较显著，但一般来说，促进剂的专一性较强，往往不能相互套用。
培养基是提供微生物生长繁殖和生物合成各种代谢产物所需要的、按一定比例配制的多种营养物质的混合物。培养基组成对菌体生长繁殖、产物的生物合成、产品的分离精制乃至产品的质量和产量都有重要的影响。微生物的营养活动是依靠向外界分泌大量的酶，将周围环境中大分子蛋白质、糖类、脂肪等营养物质分解成小分子化合物，借助于细胞膜的渗透作用，吸收这些小分子营养物质来实现的。不同的微生物的生长情况不同或合成不同的发酵产物时所需的培养基有所不同，但对于所有发酵生产用培养基的设计仍存在某些共同点可供遵循，这就是所有的发酵培养基都必须提供微生物生长繁殖和产物合成所需的碳源、氮源、无机元素、生长因子、水和氧气等。对于大规模发酵生产，除考虑上述微生物的需要外，还必须重视培养基原料的价格和来源。
