蛋白胨對微生物生長和產物的作用機理與影響
在許多研究與應用中已被普遍證實，添加蛋白胨對微生物生長和產物表達具有促進作用。但具體的機理尚不明確，其中起到促進作用的影響因素也復雜多樣。文中列舉了影響較為顯著的三個因素進行分析。
一、水解程度
不同水解程度的蛋白水解物對微生物促增殖的效果不同。華南理工大學輕工與食品學院選取小麥面筋蛋白，研究不同水解度的小麥面筋蛋白水解物對釀酒酵母增殖和發酵性能的影響。
如圖所示，在發酵麥汁中添加了3種不同水解程度的小麥面筋水解物，分別是WG-L（6.02%）、WG-M（10.06%）以及WG-H（13.96%），另不添加小麥面筋蛋白水解物作為空白對照（CK）。從圖1中可以看到，添加水解度為13.96%的小麥面筋蛋白水解物的實驗組酵母在穩定期相較于發酵初期增長了74.0%，空白對照組增長僅38.0%，且穩定期各組之間酵母增殖量具有顯著性差異（p＜0.05），其中WG-H的增殖量最大。從圖2中可以看到，各組酵母活性均隨發酵時間的延長而降低，但WG-L組與WG-H組酵母的平均活性相較于對照組分別提高了1.7%和5.0%。且發酵結束時，WG-H組酵母活性仍維持在92.6%，活性相對最高。
可見，小麥面筋蛋白水解物在一定程度上能夠促進酵母增殖，提高酵母活性，而且水解度較高的小麥面筋蛋白水解物促進酵母增殖的效果較為明顯。
水解程度越高，肽的含量越高，而肽具有刺激微生物生長的作用。在另一組實驗中揚州大學動物科學與技術學院采用不同分子形式的氮源（銨鹽、寡肽（<3000U）、小肽（<500U）和游離氨基酸）為底物進行體外培養，探討氮源分子形式對瘤胃微生物發酵和蛋白質合成的影響。
以D（氨基酸）組為參照計算各底物對微生物生長的效應。相對D組，A組降低了54.50％；B、C組分別提高了6.49％、4.20％。微生物蛋白量及底物效應（由小到大）順序列為NH4Cl組（0.2701mg/mL，-54.50％）<游離氨基酸組（0.5936mg/mL，0）<小肽組（0.6185mg/mL，4.20％）<寡肽組（0.6322mg/mL，6.49％）。氯化銨組微生物產量最低，較氨基酸組降低了54.50％，因此與氨基酸氮源相比，銨鹽氮源促微生物生長的效應較低。兩個肽組微生物量較氨基酸組分別提高了6.49％、4.20％，可見肽能縮短細胞分裂周期，加快微生物的繁殖速度，具有刺激其生長的效應。
二、多肽分子量大小的分布
微生物的生長及發酵會受到蛋白胨中多肽分布及分子量大小的影響，不同的微生物類群對氨、肽、氨基酸的代謝利用都存在偏愛性。日本京都大學農業研究生院分子微生物學實驗室研究發現大豆肽可以促進酵母生長，小分子大豆肽對益生菌的促進機理可能是寡肽比氨基酸更利于吸收。華南理工大學輕工食品科學學院發現酪蛋白肽（分子量小于3ku的6肽或7肽）能有效地促進乳酸菌生長，促進發酵并提高酸奶的品質。
北京林業大學生化與分子生物學系將不同分子量范圍的蛋白水解物分別添加脫脂乳培養基中進行乳酸菌增殖研究，發現分子量小于5kD的蛋白水解物是乳酸菌增殖作用的主體成分，超過5kD的蛋白水解物增殖作用不突出。利用Sephadex-G25和G15將蛋白水解物進一步提純,將分子量在200D-1000D的分離組分進行乳酸菌增殖研究,結果表明該分子量范圍的蛋白水解物的作用最突出。
乳中多肽進入乳酸乳球菌細胞的主要過程包括兩個階段：先由寡肽轉運系統OPP及二肽和三肽轉運系統DtpP和DtpT轉運進入細胞，然后由細胞內末端肽酶、氨基肽酶、脯氨酸肽酶及二肽/三肽酶，酶解為氨基酸為乳酸菌生長提供氮源。乳酸菌擁有三種不同的多肽和氨基酸轉運系統，只提供單一的游離氨基酸不能使乳酸菌獲得很好的生長，因為乳酸菌主要依靠寡肽轉運系統和二肽、三肽轉運系統進行氨基酸轉運，同時依靠細胞內的蛋白水解系統形成氨基酸共細胞生長。游離氨基酸只依靠簡單的擴散作用進入細胞，即便培養基中的氨基酸濃度很高，進入細胞的氨基酸也很有限。而乳酸菌直接轉運多肽進入細胞優于乳中蛋白的水解作用，在轉運過程中主要吸收的為2-8氨基酸多肽。
不同的微生物對特定分布的多肽有偏愛性。在華南理工大學輕工與食品學院對于不同水解度的小麥面筋蛋白水解物對釀酒酵母增殖和發酵性能的影響的研究中，小麥面筋蛋白更偏向于利用3ku以下的肽段。
不同水解度的小麥面筋蛋白水解物中肽的分子量分布如圖。可以看出，水解度越高，分子量在3ku以下的肽含量越多，表明小麥面筋蛋白水解物中對酵母增殖起作用的肽主要集中在小分子量段。小麥面筋蛋白水解物的促增殖機理可能是由于WG-H具有更多小分子肽，這些小分子肽在發酵過程中更容易被酵母細胞利用，起到補充氮源的作用。
三、氨基酸
氨基酸對微生物生長的促進作用由于所用培養基氨基酸成分和所表達蛋白的氨基酸組成有一定差別，在合成目標蛋白的過程中，菌體會將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，添加這些氨基酸就可能增加蛋白的表達。
華東理工大學生物反應器工程國家重點實驗室研究了添加6種氨基酸對重組大腸桿菌BL21(DE3)的目標蛋白羧肽酶原B表達的影響，結果發現，除胱氨酸對羧肽酶原B的表達影響不明顯外，其余5種氨基酸對菌體生長和羧肽酶原B表達都有一定的促進作用，且氨基酸添加量在一定范圍內與菌體生長情況成正相關。
研究發現，氨基酸對微生物生長的影響因種類和濃度的不同而不同，一些種類對微生物有促進生長的作用，另一些對微生物幾乎沒有什么影響，甚至有些種類對微生物有抑制作用。氨基酸的添加量與其活性表現也相關。低于某一閾值點，添加量與活性表現正相關；高于某閾值點，添加量越大，對微生物的抑制作用越明顯。
微生物中的很多活性物質，或者工業菌的目標產物，其化學本質往往是蛋白質，作為蛋白質的前體物質，氨基酸消耗量極為巨大。根據反應物的濃度決定反應速度的原理，可以推斷，氨基酸的供應情況決定菌類特定物質的表達及活性表現。一個較為共性的規律是添加目標產物或作用物的前體成分對活性增強往往具有更為強烈的促進效果。這可能是由于微生物可以省略大量的能量和繁瑣的合成途徑，直接獲得前體物質。
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