В производстве антибиотиков в настоящее время используют среды, содержащие соевую муку для получения стрептомицина и окситетрациклина, кукурузный экстракт — для пенициллина и антибиотиков тетрациклиновой группы (хлортетрациклин, окситетрациклин, тетрациклин).
Для оценки влияния отдельных компонентов среды их поочередно вводят в состав среды известного состава, не меняя количества остальных веществ. При этом регулярно во время всего процесса ферментации анализируют количество синтезированного продукта. Оценка количества синтезированного вещества может производиться в весовых единицах или единицах активности на миллилитр культуральной жидкости. В некоторых случаях может представлять интерес величина продуктивности, эта величина увязывает между собой два показателя: количество мицелия и содержание в культуральной жидкости синтезированного продукта. Продуктивность мицелия определяется отношением количества синтезированного продукта к количеству образовавшейся биомассы за один и тот же определенный отрезок времени, в единице объема культуральной жидкости.
Приведенные выше данные о средах, используемых при биосинтезе антибиотиков, не имеют универсального значения. При сравнительном физиологическом изучении различных штаммов Act. streptomycini, синтезирующих стрептомицин, было установлено, что для штамма В-178 лучшие результаты по количеству синтезированного антибиотика были получены на среде, содержащей кукурузный экстракт, а для штамма ЛC-1 — соевую муку. Поэтому при переходе к работе с новыми селекционированными штаммами уже известного продуцента необходимо тщательно проанализировать влияние различных компонентов среды на биосинтез антибиотика. В связи с тем, что соевая мука, кукурузный экстракт и другие подобные вещества имеют весьма сложный химический состав, трудно порой оценить, какие их составные части оказывают положительное влияние на процесс биосинтеза антибиотика.
Для оценки влияния различных компонентов, входящих в состав соевой муки, проводят ее фракционирование с помощью ряда физико-химических методов. В качестве экстрагентов применяются вода, солевые растворы, с различными величинами pH, органические растворители. Полученные экстракты после их концентрирования вводят в состав сред. Так, при изучении биосинтеза стрептомицина из белков, входящих в состав соевой муки, был выделен растворимый в солевых растворах белок глицинии, относящийся к глобулинам. Этот белок подвергался кислотному и ферментативному гидролизу. В результате гидролиза были получены осколки белковой молекулы — аминокислоты и пептиды. В этих опытах наглядно было показано, что у штамма ЛС-1 отмечаются резкие различия в активности культуральной жидкости при ферментации на белковых средах (глицинии, соевая мука) и их гидролизатах. Значительно меньшие различия наблюдаются в продуктивности мицелия. Величины продуктивности мицелия находятся примерно на одном уровне. При введении в состав сред для культивирования отдельных фракций кислотного гидролизата обезжиренной соевой муки было показано, что фракция моноаминокислот благоприятствует росту актиномицета, а основные аминокислоты — биосинтезу стрептомицина.
Исследуя влияние различных фракций кукурузного экстракта на биосинтез стрептомицина, экстракт фракционировали методом электрофореза. В зоне катода была получена фракция, которая при введении в среду для культивирования способствовала повышению выхода антибиотика по сравнению с контролем. Детальный анализ этой фракции показал, что она состоит из основных аминокислот (аргинин, гистидин, лизин, пролин). Сравнительное изучение различных партий кукурузного экстракта в качестве компонентов сред для культивирования привело к заключению о том, что наивысший уровень содержания стрептомицина может быть достигнут, применяя такую партию экстракта, где отмечается определенное соотношение между количеством основных аминокислот и моноаминокислот (П. А. Агатов, Т. Б. Казанская, 1959). При оценке влияния введенных в состав среды сложных природных веществ (соевая мука, кукурузный экстракт, жмыхи и т. п.) следует иметь в виду, что их воздействие на направление процесса обмена веществ микроорганизмов обусловлено, не только наличием белков и аминокислот, но и присутствующих наряду с ними углеводов, нуклеиновых кислот, жиров, микроэлементов, органических кислот и других соединений.
Изучение влияния отдельных компонентов среды обычно проводят на синтетических средах путем введения исследуемого вещества в их состав. Другим методом является «острый» опыт. В этом случае микроорганизмы культивируют на жидкой среде, затем их тщательно отмывают от нее в стерильных условиях. Мицелий стерильно переносят в новую среду, содержащую компоненты, влияние которых необходимо исследовать. Для исследовательских целей «острый» опыт имеет некоторые преимущества перед культивированием. В «острых» опытах с мицелием Penicillium chrysogenum — продуцентом пенициллина М. М. Левитов (1957) показал, что аминокислоты лейцин, метионин, цистеин на 20—60% стимулировали биосинтез пенициллина. Влияние входящих в состав среды аминокислот на биосинтез антибиотиков зависит от ее общей композиции. Непосредственное включение аминокислот среды в молекулу антибиотика — явление довольно редкое, ибо, как правило, источником для синтеза являются свободные внутриклеточные аминокислоты.