Для кожного продуцента склад ЖС підбирають індивідуально. Найважливіша вимога до складу ЖС – його повноцінність. Воно повинно містити компоненти, які забезпечують нормальний ріст мікроорганізмів і біосинтез ними ферментів.
Живильні речовини витрачаються мікроорганізмами на побудову нових клітин тазабезпечення енергією основних життєвих процесів.
Мікроорганізми дуже чутливі до складу ЖС, на якому їх вирощують, окремі речовини вони інтенсивно споживають, а інші залишаються майже невикористаними, хоча їх присутність необхідна.
До складу ЖС у визначених кількостях повинні входити, насамперед, речовини, що містятьвуглець,азот,воденьікисень, мінеральні елементи (кальцій, магній, фосфор, сірка, залізо, калій), вітаміни,стимулятори росту.Середовище повинне мати певне значення рН, тому слід передбачити, щоб у процесі культивування не відбувалися небажані зміни рН.
Мікроорганізми засвоюють вуглець переважно з органічних сполук, кисень – з оснóвного складу середовища і з повітря, водень – з води і органічних сполук.
Вуглецьвизначає основні метаболічні шляхи життєдіяльності мікроорганізму. Основним джерелом вуглецю є вуглеводи; після їх витрати засвоюються проміжні продукти перетворень цукрів. Позитивний вплив на ріст клітин мікроорганізмів і біосинтез ферментів має введення в середовище жирів, які також виконують функції піногасника.
Джерелом азоту є органічні речовини і неорганічні солі. Значну кількість азотовмісних органічних речовин містять кукурудзяний екстракт, соєве і пшеничне борошно, гідролізат казеїну, екстракт міцелію мікроскопічних грибів тощо. Мінеральний азот у складі середовищ представлений амонійними солями та нітратами.
Найшвидше засвоюється азот у відновленій формі, тому швидкість споживання мікроорганізмами органічних речовин і амонійних солей значно вища, ніж нітратів. Споживання мікроорганізмами різних джерел азоту веде до значної зміни реакції середовища. Споживання амонійних солей внаслідок засвоєння катіону веде до підкислення середовища, а споживання продуцентами нітрат-іонів зумовлює його лужну реакцію. Сумісне використання мінеральних та органічних джерел азоту в живильному середовищі характеризується синергічною дією на процес культивування.
Велике значення для синтезу біомаси мікроорганізмів і нагромадження ферментів має співвідношення між вуглецем і азотом в живильному середовищі. Нестача одного з них не компенсується надлишком іншого. При культивуванні окремих продуцентів лише зміною цього співвідношення можна одержувати у культуральній рідині різні ферменти.
Оптимальне співвідношення С/N складає: для протеїназ – (18-34)/1, для амілаз – (10-40)/1, для пектиназ – (3-5)/1. Відхилення від оптимального співвідношення різко гальмує біосинтез ферментів.
Важливу роль у процесах обмін речовин відіграють вітаміни, стимулятори росту,мікроелементи. Залежно від того, чи потребують мікроорганізми введення у живильне середовище вітамінів, вони поділяються на:
o ауксоавтотрофи – синтезують їх самостійно;
o ауксогетеротрофи – потребують обов’язкового введення вітамінів до складу середовища.
Якщо продуцентом є ауксоавтотрофний мікроорганізм, введення до складу середовища стимуляторів росту і вітамінів не впливає на його ріст і розвиток. Якщо ж продуцент – ауксогетеротроф, то введення навіть невеликих кількостей цих речовин помітно прискорює його ріст і розвиток.
Джерелом вітамінів і стимуляторів росту в живильному середовищі є автолізати мікробних мас, різноманітні рослинні відходи (кукурудзяний екстракт, спиртова барда, відвари борошна, вичавки плодів і овочів). Оскільки ці компоненти середовища є одночасно джерелом вуглецю, азоту, фосфору, які визначають їх витрату, то кількість вітамінів і стимуляторів росту у середовищах є достатньою і не вимагає їх додаткового введення.
Для життєдіяльності мікроорганізмів і синтезу ферментів необхідна присутність у ЖС ряду мікро- та макроелементів, які складають основу мінерального живлення.
Дуже важливим елементом живильного середовища є фосфор. Фосфор стимулює біосинтез протеаз, амілаз, пектолітичних ферментів. Потребу культури у фосфорі можна приблизно визначити шляхом аналізу золи мікробної маси продуцента.
Фосфор вноситься в середовище з солями фосфорної кислоти, інколи з органічними сполуками, наприклад фітином, або з різними природними субстратами: рослинними відварами, борошном, кукурудзяним екстрактом тощо. Найкращі результати досягаються, якщо фосфор додатково вноситься з солями фосфорної кислоти.
Токсичні речовини. Відомо, що ріст і розвиток мікроорганізмів пов’язані зі здійсненням численних ферментативних реакцій, які відбуваються за законами конкурентного і неконкурентного інгібування. Токсичний вплив на життєдіяльність мікроорганізмів вже при вмісті в природному живильному середовищі в мільйонних частках виявляють галогени, формальдегід, фенол, толуол, бензол, ртуть, кадмій, діоксид сірки і ряд інших речовин.