蛋白胨对微生物生长和产物的作用机理与影响
在许多研究与应用中已被普遍证实，添加蛋白胨对微生物生长和产物表达具有促进作用。但具体的机理尚不明确，其中起到促进作用的影响因素也复杂多样。文中列举了影响较为显著的三个因素进行分析。
一、水解程度
不同水解程度的蛋白水解物对微生物促增殖的效果不同。华南理工大学轻工与食品学院选取小麦面筋蛋白，研究不同水解度的小麦面筋蛋白水解物对酿酒酵母增殖和发酵性能的影响。
如图所示，在发酵麦汁中添加了3种不同水解程度的小麦面筋水解物，分别是WG-L（6.02%）、WG-M（10.06%）以及WG-H（13.96%），另不添加小麦面筋蛋白水解物作为空白对照（CK）。从图1中可以看到，添加水解度为13.96%的小麦面筋蛋白水解物的实验组酵母在稳定期相较于发酵初期增长了74.0%，空白对照组增长仅38.0%，且稳定期各组之间酵母增殖量具有显著性差异（p＜0.05），其中WG-H的增殖量最大。从图2中可以看到，各组酵母活性均随发酵时间的延长而降低，但WG-L组与WG-H组酵母的平均活性相较于对照组分别提高了1.7%和5.0%。且发酵结束时，WG-H组酵母活性仍维持在92.6%，活性相对最高。
可见，小麦面筋蛋白水解物在一定程度上能够促进酵母增殖，提高酵母活性，而且水解度较高的小麦面筋蛋白水解物促进酵母增殖的效果较为明显。
水解程度越高，肽的含量越高，而肽具有刺激微生物生长的作用。在另一组实验中扬州大学动物科学与技术学院采用不同分子形式的氮源（铵盐、寡肽（<3000U）、小肽（<500U）和游离氨基酸）为底物进行体外培养，探讨氮源分子形式对瘤胃微生物发酵和蛋白质合成的影响。
以D（氨基酸）组为参照计算各底物对微生物生长的效应。相对D组，A组降低了54.50％；B、C组分别提高了6.49％、4.20％。微生物蛋白量及底物效应（由小到大）顺序列为NH4Cl组（0.2701mg/mL，-54.50％）<游离氨基酸组（0.5936mg/mL，0）<小肽组（0.6185mg/mL，4.20％）<寡肽组（0.6322mg/mL，6.49％）。氯化铵组微生物产量最低，较氨基酸组降低了54.50％，因此与氨基酸氮源相比，铵盐氮源促微生物生长的效应较低。两个肽组微生物量较氨基酸组分别提高了6.49％、4.20％，可见肽能缩短细胞分裂周期，加快微生物的繁殖速度，具有刺激其生长的效应。
二、多肽分子量大小的分布
微生物的生长及发酵会受到蛋白胨中多肽分布及分子量大小的影响，不同的微生物类群对氨、肽、氨基酸的代谢利用都存在偏爱性。日本京都大学农业研究生院分子微生物学实验室研究发现大豆肽可以促进酵母生长，小分子大豆肽对益生菌的促进机理可能是寡肽比氨基酸更利于吸收。华南理工大学轻工食品科学学院发现酪蛋白肽（分子量小于3ku的6肽或7肽）能有效地促进乳酸菌生长，促进发酵并提高酸奶的品质。
北京林业大学生化与分子生物学系将不同分子量范围的蛋白水解物分别添加脱脂乳培养基中进行乳酸菌增殖研究，发现分子量小于5kD的蛋白水解物是乳酸菌增殖作用的主体成分，超过5kD的蛋白水解物增殖作用不突出。利用Sephadex-G25和G15将蛋白水解物进一步提纯,将分子量在200D-1000D的分离组分进行乳酸菌增殖研究,结果表明该分子量范围的蛋白水解物的作用最突出。
乳中多肽进入乳酸乳球菌细胞的主要过程包括两个阶段：先由寡肽转运系统OPP及二肽和三肽转运系统DtpP和DtpT转运进入细胞，然后由细胞内末端肽酶、氨基肽酶、脯氨酸肽酶及二肽/三肽酶，酶解为氨基酸为乳酸菌生长提供氮源。乳酸菌拥有三种不同的多肽和氨基酸转运系统，只提供单一的游离氨基酸不能使乳酸菌获得很好的生长，因为乳酸菌主要依靠寡肽转运系统和二肽、三肽转运系统进行氨基酸转运，同时依靠细胞内的蛋白水解系统形成氨基酸共细胞生长。游离氨基酸只依靠简单的扩散作用进入细胞，即便培养基中的氨基酸浓度很高，进入细胞的氨基酸也很有限。而乳酸菌直接转运多肽进入细胞优于乳中蛋白的水解作用，在转运过程中主要吸收的为2-8氨基酸多肽。
不同的微生物对特定分布的多肽有偏爱性。在华南理工大学轻工与食品学院对于不同水解度的小麦面筋蛋白水解物对酿酒酵母增殖和发酵性能的影响的研究中，小麦面筋蛋白更偏向于利用3ku以下的肽段。
不同水解度的小麦面筋蛋白水解物中肽的分子量分布如图。可以看出，水解度越高，分子量在3ku以下的肽含量越多，表明小麦面筋蛋白水解物中对酵母增殖起作用的肽主要集中在小分子量段。小麦面筋蛋白水解物的促增殖机理可能是由于WG-H具有更多小分子肽，这些小分子肽在发酵过程中更容易被酵母细胞利用，起到补充氮源的作用。
三、氨基酸
氨基酸对微生物生长的促进作用由于所用培养基氨基酸成分和所表达蛋白的氨基酸组成有一定差别，在合成目标蛋白的过程中，菌体会将一部分含量充分的氨基酸合成自身需要而含量不足的氨基酸，添加这些氨基酸就可能增加蛋白的表达。
华东理工大学生物反应器工程国家重点实验室研究了添加6种氨基酸对重组大肠杆菌BL21(DE3)的目标蛋白羧肽酶原B表达的影响，结果发现，除胱氨酸对羧肽酶原B的表达影响不明显外，其余5种氨基酸对菌体生长和羧肽酶原B表达都有一定的促进作用，且氨基酸添加量在一定范围内与菌体生长情况成正相关。
研究发现，氨基酸对微生物生长的影响因种类和浓度的不同而不同，一些种类对微生物有促进生长的作用，另一些对微生物几乎没有什么影响，甚至有些种类对微生物有抑制作用。氨基酸的添加量与其活性表现也相关。低于某一阈值点，添加量与活性表现正相关；高于某阈值点，添加量越大，对微生物的抑制作用越明显。
微生物中的很多活性物质，或者工业菌的目标产物，其化学本质往往是蛋白质，作为蛋白质的前体物质，氨基酸消耗量极为巨大。根据反应物的浓度决定反应速度的原理，可以推断，氨基酸的供应情况决定菌类特定物质的表达及活性表现。一个较为共性的规律是添加目标产物或作用物的前体成分对活性增强往往具有更为强烈的促进效果。这可能是由于微生物可以省略大量的能量和繁琐的合成途径，直接获得前体物质。
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