最新培养基ppt课件.ppt

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1、 抗生素生产用的培养基是供抗生素产生菌生长、繁殖、代谢和合成抗生素用的按一定比例组成的复合营养物质。 培养基内各种营养物质的组成和比例对产生菌的生长、代谢、合成抗生素的能力以及产品的产量、质量均有很大的影响，由此会影响提炼工艺。 (2)糖蜜 发酵工业最重要的原材料之一，它们是甜菜糖和蔗糖生产过程的副产物，分别称为甜菜糖蜜或蔗糖糖蜜。 甜菜糖蜜是棕色浆状液体，含有约50蔗糖。 蔗糖糖蜜在发酵工业上应用的有精制糖蜜和原料糖蜜两种，后者称为赤糖糊糖蜜。 (3)乳糖培养基 用乳糖作为碳源，对抗生素生物合成很少有抑制作用，因此能在高浓度条件下应用。 乳糖常用于抗生素生产，尤其在青霉素生产中广为应用。 (

2、4)乳清 从牛乳制得，当制取乳酪时，除去脂肪和酪蛋白后，便得到乳清。 在工业生产上，乳清主要用于制取菌体蛋白质饲料，部分用于生产乙醇。 3多糖 (1)淀粉 一般以纯净的无定形粉末供各方面应用，也有以马铃薯、小麦、燕麦、大麦、高梁、玉米谷子等制成的粉末供应用。 淀粉是最重要的植物碳水化合物。具有典型的小颗粒结构。颗粒不溶于水，能被微生物缓慢分解，膨化淀粉可作为多种微生物的碳源。 (2)糊精 糊精是淀粉酶降解淀粉的产物，喷干成干物。 糊精和葡萄糖一起在培养基中作为碳源或单独作为碳源，已应用于多种抗生素生产。 (3)纤维素 纤维素在植物细胞壁中，以结晶形态和半纤维素、木质素并存，三者比例约为4：3：

3、3，它是单一的葡萄糖聚合体。 半纤维素则是戊糖(木糖、阿拉伯糖)、己糖(甘露糖)和各种糖酸的混合多聚体。 结晶纤维素在细胞壁中由于其周围存在着木质素的屏障而能抗拒水解。 半纤维素则容易被酸或碱，酶水解成单糖或寡多糖。 (二)脂肪 动植物的油类和脂肪常和碳水化合物一起作为碳源。 油类在贮藏过程中、酸值增加，酸值大于10抑制四环素的生物合成。 在贮藏过程中，还可增加过氧化物含量，这对青霉素生物合成有不利影响，对金霉素和L赖氨酸生物合成也有不利影响。 (三)羧酸 1醋酸 醋酸作为廉价碳源用于微生物工业。 微生物合成氨基酸中应用醋酸有许多报道。 2不饱和脂肪酸 不饱和脂肪酸，如油酸、十八碳烯酸，在培养

4、基中加入50100mg/L生产谷氨酸。 油酸还可用来生产灵菌红素。 二、氮 源 主要用来构成菌体细胞物质(氨基酸、蛋白质、核酸)和含氮代谢产物(如抗生素等)。 常用的氮源可分为两大类：有机氮源无机氮源 (一)有机氮源 1尿素 很适用的氮源，用来制备培养基，可使培养基具有一定的缓冲能力。由于在加热灭菌时的不稳定性，在生产上使用受到一定限制。 2动、植物粉类 3玉米浆 2动、植物粉类 黄豆粉、棉子粉、菜子粉、玉米粉和鱼粉等在生产上是制备培养基时常用的氮源。 鱼粉是鱼或鱼的废料经粉碎干燥而成。 别的粉类则是除去油后的饼粉，含有蛋白质、碳水化合物和少量残留脂肪。 （1）黄豆粉 黄豆粉是最常用的氮源，商

5、品黄豆粉根据其含油脂量可分为三级： 全油脂黄豆粉，最少含18油脂； 低油脂黄豆粉，含油脂在4590； 脱油脂黄豆粉，含油脂最大为2。 (2) 棉子粉 棉子粉在国外有两种商品供应市场，一种叫法玛密地(Pharma media)，另一种叫普罗夫洛(Proflo)，均是美国；TradersoilMillsLTD的产品， 前者是棉子经低温去油后加主而成，后者则在高温去油后加工而成。 (3)菜子粉 去油后的菜子粉由于有毒性，不能作饲料，只好做肥料或废料处理。 可作为发酵工业原料，用于甾类化合物的发酵转化，其水解产物，可以培养酵母。 (4)玉米粉 玉米粉作为氮源可代替玉米浆制备生产淀粉酶的培养基 (5)蛋

6、白胨 含有丰富的氨基酸，容易被菌体所利用，是良好的氮源。工业上使用的蛋白胨有血胨、肉胨、鱼胨、骨胨等品种。 由于制胨的原料和加工方法不同，蛋白胨的成分亦不相同，特别是磷含量差异较大，过量的无机磷能抑制抗生素生物合成，所以使用蛋白胨时需注意品种的选择和使用效果。 (6)鱼粉 商品鱼粉含5564粗蛋白，12脂肪，45氯化钠，它成功地代替玉米浆发酵生产蛋白酶。 3玉米浆(简写为CSL) 用亚硫酸浸泡玉米的水经过浓缩加工制成，鲜黄到暗褐色，浓稠不透明的絮状悬浮物。 作为氮源广泛用于发酵工业制备培养基。 玉米浆含有各种必需氨基酸、维生素和无机盐。 不足之处：不足之处：成分波动较大，使用上受到很大限制。

7、玉米浆的质量随玉米等级、发芽率和玉米浆的生产工艺而波动。 为了避免玉米浆质量的大波动，可将玉米浆制成干物。(二)无机氮源 铵盐、液氨在发酵工业常用作无机氮源。 液氨和硫酸铵常常作为氮源专用于生产酵母，也可作为乙醇、丙酮、丁醇发酵的原料。铵离子在青霉素合成中也是必需的，常以硫酸铵形式加入。 含高浓度纤维素的培养基，其pH可以有效地用氨来调控、氨同时可作为氮源。其它可作为无机氮源的有氯化铵、硫酸铵、磷酸铵、硝酸钠、硝酸钾等。 三、无机盐 1磷 磷主要以H2PO4- 形式加入，是核酸、核蛋白等重要细胞物质的组成部分，又是许多辅酶（或辅基）,高能磷酸键的组成部分，因此磷在菌体生长。繁殖和代谢活动中起着

8、极其重要的作用，必须在培养基中加入一定量的磷酸盐，以保证菌体正常生长。 2硫 硫是菌体细胞蛋白质的组成部分。硫常常以硫酸盐形式加入到培养基中，青霉素，头孢菌素生物合成都必须含硫化合物。据报道，在头孢菌素生物合成中，硫酸钙还可代替蛋氨酸。 3常量元素 K、Mg、Ca、Zn、Fe、C1在各种培养基中的需要比较大一些，这些元素有的以纯净的磷酸盐或硫酸盐形式加入，或者随别的原材料的一个组成成分加入。 铁是细胞色素、细胞色素氧化酶和过氧化氢酶的组成部分，亦是菌体有氧代谢不可缺少的元素。 在培养基中铁离子浓度超过一定范围，则对抗生素的生物合成有明显影响。 因此，用普通碳钢制成的发酵罐，在正式投人生产使用前

9、，需进行预处理除去罐内壁铁锈，然后用树脂涂上一层保护层，以减轻铁离子对抗生素发酵的不利影响。 镁、锌离子是某些酶的辅基或激活剂。 镁离子对核糖体、核酸。细胞膜有稳定作用。缺少镁，细胞生长将受到影响。 锌离子也是有些抗生素发酵过程所必需的元素。适量的锌能促进链霉素的生长和链霉素的生物合成，浓度过大则抑制链霉素的生物合成。 钙、钾、钠等钠离子虽不参加细胞的组成。但仍是抗生素发酵培养基的必要成分。 钠离子能维持菌体细胞的渗透压，故在培养基种常加入少量钠盐，但用量不能过高，否则会影响菌生长。 钾离子与细胞渗透有关。 钙一般是一碳酸钙形式加入，发酵代谢过程中所产生的酸与碳酸钙作用，形成中性化合物，可稳定

10、培养基的PH，使培养基处于合成抗生素的最佳状态。四、微量元素 Co、Bi、Cd、Cr等一般需要量很小，在0.1100mg/mL，所以称微量元素。 当制备复合培养基时，在所用的原材料和水中均已有带入。 特定情况下，有时需要单独加入。 如钴离子是维生素B12的组成元素，在链霉素、庆大霉素、金霉素的发酵培养基中加入一定量的氯化钴，则可使维生素B12的产量提高数倍。五、前体 在抗生素生物合成的过程中，菌体用来构成抗生素分子而本身又没有显著改变的物质，称为前体前体。 前体除直接参与抗生素生物合成外，在一定条件下还控制菌体合成抗生素的方向和产量。 前体物质，有的是菌体本身能够合成的；有的是菌体本身不能合成

11、或合成得很少，需从外界加入的。 使用过程中，要注意在培养基中的浓度，因不少前体对抗生素产生菌有一定毒性。一般采取分次或滴加方式加入，并控制在一定浓度。 前体价格均较贵，故在使用时还要考虑利用率和生产成本问题。 促进剂或诱导剂 在发酵培养基中加入少量非前体化合物，以促进某抗生素的生物合成，或诱导某抗生素生物合成酶的生成，这些化合物称为某抗生素生物合成的促进剂或诱导剂。 促进剂的专一性很强，用量极微，使用得当，效果显著，但必须通过试验选择品种和确定用量，防止产生不利影响。消沫剂 在发酵工业上最常用的消沫剂多数为油脂，包括植物油脂和动物油脂。 但随着地区而有不同。前苏联以及东欧一些国家常用动物油脂特

12、别是用鲸鱼油作为消沫剂，而西方国家在发酵工业上多用合成消沫剂。 我国除采用植物油脂如玉米油、豆油、米糠油作为消沫剂外，还采用了环氧丙烷和甘油制成的不同型号的聚醚类合成剂以及硅油类合成消沫剂。 第二节 培养基的种类及培养基的选择 不同菌种对培养基的要求也不同。即使同一菌种在不同的发酵设备和工艺条件下，对培养基的要求也不完全一样。因此还需要了解培养基的种类及其特点。（一）、培养基的分类 （1）按培养基组成物质的化学成分 天然培养基、合成培养基、半合成培养基。 （2）按物理性质 固体，液体 （3）按用途 选择培养基、鉴别培养基、增殖培养基等 （1）天然培养基 是采用化学成分还不清楚或化学成分还不恒定

13、的各种植物和动物组织或微生物的浸出物、水解液等物质(例如牛肉膏、酵母膏、麦芽汁、蛋白胨等)制成的。 适合于各类异养微生物生长，而一般自养微生物都不能生长。（2）合成培养基 是用化学成分和数量完全了解的物质配制而成的。成分精 确，重复性强，可以减少不能控制的因素 适用于在实验室范围作有关营养、代谢、分类鉴定、生物测定及选育菌种、遗传分析等定量研究工作。 但一般微生物在合成培养基上生长较慢，有些微生物营养要求复杂，在合成培养基上不能生长。（3）半合成培养基 多数培养基配制是采用一部分天然有机物作碳源、氮源和生长因子的来源，再适当加入一些化学药品以补充无机盐成分，使其更能充分满足微生物对营养的需要。

14、 大多数微生物都能在此培养基上生长繁殖。因此，在微生物工业生产上和试验研究中被广泛使用。 （1） 液体培养基：常用于大规模的工业生产及生理代谢等基本理论研究工作。 发酵工业多用作培养种子和发酵的培养基。 根据微生物对氧的要求情况，分别作静止或通风搅拌培养。 在菌种筛选工作和菌种培养工作中，也常用液体培养基进行摇瓶培养 微生物在液体培养基中生长的情况有时也可用作鉴定菌种的参考。生理代谢菌种筛选种子培养发酵培养 （2） 固体培养基 分类：斜面试管、平板等 是在液体培养基中加入凝固剂配成的，最常用的凝固剂是琼脂。 作用： 固体培养基在菌种的分离、保藏、菌落特征的观察、活菌计数和鉴定菌种方面是不可缺少

15、的。 在制曲、酶制剂、柠檬酸等生产中，用来培养霉菌等的固体种子和发酵培养基是由麸皮等农作物加无机元素等制成的。 选择培养基：选择培养基：是在培养基内加入某种化学物质以抑制不需要菌的生长，而促进某种需要菌的生长。 鉴别培养基：鉴别培养基：是根据微生物能否利用培养基中某种营养成分，借助指示剂的显色反应，以鉴别不同种类的微生物。 增殖培养基：增殖培养基：可以配制成适合某种微生物生长而不适合其他微生物生长，从而达到从自然界分离这种微生物的目的。（二）、发酵生产中的培养基类型 工业发酵中培养基往往是依据生产流程和作用分为： 斜面培养基 种子培养基 发酵培养基1斜面培养基 作用：这是供微生物细胞生长繁殖用

16、的，包括细菌，酵母等的斜面培养基以及霉菌、放线菌生孢子培养基或麸曲培养基等。这类培养基主要作用是供给细胞生长繁殖所需的各类营养物质。 特点： 1.富含有机氮源，少含或不含糖分。有机氮有利于菌体的生长繁殖，能获得更多的细胞。 2.对于放线菌或霉菌的产孢子培养基，则氮源和碳源均不宜太丰富，否则容易长菌丝而较少形成孢子。 3.斜面培养基中宜加少量无机盐类，供给必要的生长因子和微量元素。 2种子培养基(包括摇瓶种子和小罐种子培养基)： 培养种子的目的： 1.扩大培养，增加细胞数量； 同时也必须培养出强壮、健康、活性高的细胞。为了使细胞迅速进行分裂或菌丝快速生长。 种子培养基特点： 1. 必须有较完全和

17、丰富的营养物质，特别需要充足的氮源和生长因子。 2. 种子培养基中各种营养物质的浓度不必太高。供孢子发芽生长用的种子培养基，可添加一些易被吸收利用的碳源和氮源碳源和氮源。 3. 种子培养基成分还应考虑与发酵培养基的主要成分相近。3发酵培养基 发酵培养基是发酵生产中最主要的培养基，它不仅耗用大量的原材料，而且也是决定发酵生产成功与否的重要因素。 （1）根据产物合成的特点来设计培养基： 对菌体生长与产物相偶联的发酵类型，充分满足细胞生长繁殖的培养基就能获得最大的产物。 对于生产氨基酸等含氮的化合物时，它的发酵培养基除供给充足的碳源物质外，还应该添加足够的铵盐或尿素等氮素化合物。（2）发酵培养基的各

18、种营养物质的浓度应尽可能高些，这样在同等或相近的转化率条件下有利于提高单位容积发酵罐的利用率，增加经济效益。 （3）发酵培养基需耗用大量原料，因此，原料来源、原材料的质量以及价格等必须予以重视。（三）、培养基确定方法 （1）首先必须做好调查研究工作，了解菌种的来源、生活习惯、生理生化特性和一般的营养要求。 工业生产主要应用细菌、放线菌、酵母菌和霉菌四大类微生物。它们对营养的要求既有共性，也有各自的特性，应根据不同类型微生物的生理特性考虑培养基的组成。 （2）其次，对生产菌种的培养条件，生物合成的代谢途径，代谢产物的化学性质、分子结构、一般提炼方法和产品质量要求等也需要有所了解，以便在选择培养基

19、时做到心中有数。 （3）最好先选择一种较好的化学合成培养基做基础，开始时先做一些摇瓶试验; 然后进一步做小型发酵罐培养，摸索菌种对各种主要有机碳源和氮源的利用情况和产生代谢产物的能力。 注意培养过程中的pH变化，观察适合于菌种生长繁殖和适合于代谢产物形成的两种不同pH，不断调整配比来适应上述各种情况。 （4）注意每次只限一个变动条件。有了初步结果以后，先确定一个培养基配比。 其次再确定各种重要的金属和非金属离子对发酵的影响，即对各种无机元素的营养要求，试验其最高、最低和最适用量。 在合成培养基上得出一定结果后，再做复合培养基试验。 最后试验各种发酵条件和培养基的关系。培养基内pH可由添加碳酸钙

20、来调节，其他如硝酸钠、硫酸铵也可用来调节。 （5） 有些发酵产物，如抗生素等，除了配制培养基以外，还要通过中间补料法，一面对碳及氮的代谢予以适当的控制，一面间歇添加各种养料和前体类物质，引导发酵走向合成产物的途径。 （6）根据生产和科学研究的需要选择培养基 工业上，液体深层培养具有占地面积小、发酵效率高、操作方便、易于机械化相自动化生产、降低劳动强度等优点。所以，发酵工业中大多采用液体培养基培养种子和进行液体发酵，并根据微生物对氧气的要求，分别作表面静止培养或深层通气培养。 实验室或制种车间进行固体培养常采用试管、扁瓶和培养皿。工业生产中也常采用固体原料，如小米、大米、铁皮、马铃署等直接制作斜

21、面，或在茄子瓶表面培养霉菌、放线菌。 具有设备简单、投资少、易推广等优点。 大规模生产中，固体培养的缺点是占地面积多，劳动强度大，生产稳定性差。 (7)根据经济效益选择培并基原料 考虑经济节约，尽量少用或不用主粮，努力节约用粮，或以其他原料代粮。 糖类是主要的碳源。碳源的代用方向主要是寻找植物淀粉、纤维水解物，以废糖蜜代替淀粉、糊精和葡萄糖，以工业葡萄糖代替食用葡萄糖。同时，使用稀薄的培养基，适当减少碳氮配比 石油作为碳源的微生物发酵不但可以生产以粮食为碳源的发酵产品。 有机氮源的节约和代替主要为减少或代替黄豆饼粉、花生饼粉、食用蛋白胨和酵母粉等含有丰富蛋白质的原料。 代用的原料可以是棉籽饼粉、玉米浆、蚕蛹粉、杂鱼粉、黄浆水或麸汁、饲料酵母、石油酵母、骨胶、菌体、酒糟，以及各种食品工业下脚料等。这些代用品大多蛋白质含量丰富，贷源充足，价格低廉，便于就地取材，方便运输。59 结束语结束语