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1、工业发酵培养基及制备现在学习的是第1页，共28页概述概述培培养养基基是是人人们们提提供供微微生生物物生生长长繁繁殖殖和和生生物物合合成成各各种种代代谢谢产产物物所所需需要要的的按按一定比例配制的多种营养物质的混合物。一定比例配制的多种营养物质的混合物。返回现在学习的是第2页，共28页谷氨酸生产培养基（谷氨酸生产培养基（%）:水解糖水解糖12玉米浆玉米浆0.3 尿素尿素0.5 磷酸氢二钾磷酸氢二钾0.1硫酸镁硫酸镁0.04青霉素青霉素0.01g/L返回现在学习的是第3页，共28页青霉素发酵培养基（青霉素发酵培养基（%）:葡萄糖葡萄糖10硫酸铁硫酸铁0.01，玉米浆玉米浆4硫酸锰硫酸锰0.01苯乙
2、酸苯乙酸0.5硫酸锌硫酸锌0.01。猪油猪油0.5返回现在学习的是第4页，共28页1.营营养养比比较较丰丰富富，浓浓度度要要恰恰当当：太太营营养养菌菌体生长过盛，否则生长太差体生长过盛，否则生长太差.2.原原料料彼彼此此不不能能产产生生化化学学反反应应：如如柠柠檬檬酸酸，CaCO3。返回 配制工业发酵培养基的一般要求配制工业发酵培养基的一般要求现在学习的是第5页，共28页3.原原料料成成本本低低，蛋蛋白白胨胨可可用用玉玉米米浆浆，大豆粉代替。大豆粉代替。4.不不影影响响通通气气搅搅拌拌的的效效果果，如如蛋蛋白白质质的含量高，泡沫多，通气差。的含量高，泡沫多，通气差。配制工业发酵培养基的一般要求
3、配制工业发酵培养基的一般要求现在学习的是第6页，共28页常用的碳源有：糖类、油脂、有机酸、低碳常用的碳源有：糖类、油脂、有机酸、低碳醇和碳氢化合物。醇和碳氢化合物。一、一、碳源：碳源：（一）糖类（一）糖类：单、双、多糖。淀粉的水解是：单、双、多糖。淀粉的水解是在热水中膨胀，然后用酶或酸水解。在热水中膨胀，然后用酶或酸水解。葡萄糖葡萄糖是碳源中最易利用的糖，常作为培养是碳源中最易利用的糖，常作为培养基的主要成分。基的主要成分。第一节第一节 培养基的成分培养基的成分现在学习的是第7页，共28页（二）油脂（二）油脂：一般在糖类缺乏时，菌体可利：一般在糖类缺乏时，菌体可利用脂肪。脂肪酸用脂肪。脂肪酸乙
4、酰乙酰CoA三羧酸循环三羧酸循环产生大量能量产生大量能量耗氧耗氧丙酮酸丙酮酸乳酸。乳酸。霉菌和放线菌可以用油脂作碳源。霉菌和放线菌可以用油脂作碳源。现在学习的是第8页，共28页l（三）有机酸，醇，柠檬酸，甲醇。（三）有机酸，醇，柠檬酸，甲醇。l（四）碳氢化合物：（四）碳氢化合物：石油产品，如谷氨酸生石油产品，如谷氨酸生产菌，用正十六烷作碳源，当发酵到产菌，用正十六烷作碳源，当发酵到100小时小时加适量青霉素，谷氨酸产量达加适量青霉素，谷氨酸产量达84 g/L。l碳源可分为碳源可分为速效碳和缓效碳速效碳和缓效碳，要配合使用。，要配合使用。第二节第二节 培养基的成分培养基的成分现在学习的是第9页，
5、共28页1.有有机机氮氮源源：黄黄豆豆粉粉，黄黄豆豆饼饼粉粉，玉玉米米浆浆，（干干态态、液液态态），还还有有酵酵母母粉粉，鱼鱼粉粉，蛋蛋白白胨胨，尿尿素素等等2.无机氮源：如硫酸铵和硝酸钠。无机氮源：如硫酸铵和硝酸钠。生理酸性生理酸性物质物质：（：（NH4)2SO42NH3+H2SO4 pH下降。下降。生理碱性生理碱性物质物质：KNO3+4H2NH3+2H2O+KOH，pH 上升。上升。二、二、氮源氮源现在学习的是第10页，共28页三三、无无机机盐盐和和微微量量元元素素、生生长长因因子子：P：核核酸酸；S：蛋蛋白白胨胨，铁铁，镁镁、锌锌、钴钴以以及及维生素等维生素等。四、四、水水：量要加足。：
6、量要加足。现在学习的是第11页，共28页在在产产物物的的生生物物合合成成过过程程中中，被被菌菌体体直直接接用用于于产产物合成而自身结构无显著改变的物质称前体。物合成而自身结构无显著改变的物质称前体。用法用法：前体使用时普遍采用流加的方法：前体使用时普遍采用流加的方法 前体一般都有毒性，浓度过大对菌体的生前体一般都有毒性，浓度过大对菌体的生长不利。长不利。苯乙胺苯乙胺，一般基础料中仅仅添加，一般基础料中仅仅添加0.07%，前体相对价格较高，添加过多，容易，前体相对价格较高，添加过多，容易引起挥发和氧化，流加也有利于提高前提的引起挥发和氧化，流加也有利于提高前提的转化率。转化率。五、五、前体前体现
7、在学习的是第12页，共28页六六、促促进进剂剂：促促进进产产物物合合成成的的化化学学物物质质。例例如如添添加加0.5%的的柠柠檬檬酸酸盐盐对对虾虾青青素素含含量量可可提提高高36.2%促进剂提高产量的机制：1）有些促进剂本身是酶的诱导物；2）有些促进剂是表面活性剂，可改善细胞的透性，改善细胞与氧的接触从而促进酶的分泌与生产；3）也有人认为表面活性剂对酶的表面失活有保护作用；4）有些促进剂的作用是沉淀或螯合有害的重金属离子。现在学习的是第13页，共28页七、消沫剂l工业发酵中常用一些消沫剂消除发酵中产生的泡沫，防止逃液和染菌，保证生产的正常进行。l 消沫剂一般采用表面活性物质，当泡沫的表面存在有
8、极性表面活性物质形成的双电层时，加入另一种极性相反的表面活性物质，可以中和电性，破坏泡沫的稳定性，使泡沫破碎；或者加入更强极性的物质与发泡剂争夺泡沫表面上的空间，引起力的不平衡，促使泡沫破碎。l常用的消沫剂：天然油脂、聚醚类、高级醇、脂肪酸等现在学习的是第14页，共28页第三节第三节 培养基的种类和配方设计培养基的种类和配方设计按纯度分：天然培养基、合成培养基按状态分：固体培养基、半固体培养基、液体培养基按用途分：孢子培养基、种子培养基和发酵培养基现在学习的是第15页，共28页q成分明确、稳定、重复性强，可以减少不能控制的因素q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
9、养基上不能生长q适合于研究菌种基本代谢过程的物质变化规律以及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。q培养基营养单一，价格较高，不适合用于大规模工业生产 返回合成培养基：是用化学成分和数量完全了解的各种营养物质组成现在学习的是第16页，共28页l液体培养基：常用于大规模的工业生产l固体培养基：用于菌种的培养和保存。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。l半固体培养基：用于菌种鉴定、细菌运动观察和噬菌体效价滴定。l分类：斜面试管、平板等l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的。现在学习的是第1
10、7页，共28页孢子培养基孢子培养基l用途：供制备孢子用。l要求：能使孢子迅速发芽和生长，能形成大量的优质孢子，但不能引起菌种变异。l注意事项：基质浓度（特别是有机氮源）要低些，无机盐浓度要适量。l 孢子培养基成分因菌不同而异，常用的有麸皮培养基、大（小）米培养基、琼脂斜面培养基等。现在学习的是第18页，共28页种子培养基种子培养基种子培养基特点：种子培养基特点：l1.必须有较完全和丰富的营养物质，特别需要充足的氮源和生长因子。l2.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。l3.种子培养基成分还应考虑与发酵培养基的主要成分相近。现
11、在学习的是第19页，共28页发酵培养基发酵培养基l用途：供菌体生长繁殖和合成大量代谢产物用的。l要求：营养成分和粘度适中，同时考虑各种生化代谢过程，产物合成期pH值等条件不易发生大的变动，也不能影响产物的分离提纯。现在学习的是第20页，共28页孢子培养基（孢子培养基（%）：淀粉淀粉 0.8 K2HPO4 0.05 天冬氨酸天冬氨酸 0.002 CaCO3 0.1 麸皮麸皮 2 KNO3 0.1 琼脂琼脂 1.8 MgSO4 0.05pH 7.5 NaCl 0.05庆大霉素生产庆大霉素生产现在学习的是第21页，共28页摇瓶培养基摇瓶培养基（%）：淀粉淀粉 5.5 （NH4）2SO4 0.05 葡
12、萄糖葡萄糖 0.5 CaCO3 0.5 黄豆粉黄豆粉 4 KN03 0.05 蛋白胨蛋白胨 0.3 油少量油少量庆大霉素生产庆大霉素生产现在学习的是第22页，共28页发酵培养基发酵培养基（%）：淀粉淀粉 1.5 （NH4)2S04 0.05 蛋白胨蛋白胨 0.5 CaCO3 0.5 黄豆粉黄豆粉 3 KNO3 0.05 玉米粉玉米粉 1庆大霉素生产庆大霉素生产现在学习的是第23页，共28页二、培养基的设计二、培养基的设计（一（一）培养基的设计一般思路：）培养基的设计一般思路：1.单因子试验法单因子试验法2.正交试验法。正交试验法。3.中中试发试发酵酵规规模模进进一步一步优优化配方。化配方。现在
13、学习的是第24页，共28页 第三节第三节 影响培养基质量的因素影响培养基质量的因素 工工业业上上常常出出现现菌菌体体代代谢谢异异常常从从而而引引起起产产量量大大幅幅度度波波动动，产产生生的的原原因因很很多多，主主要要有：有：现在学习的是第25页，共28页 第四节第四节 影响培养基质量的因素影响培养基质量的因素 一、一、原材料质量的影响原材料质量的影响有机氮源：有机氮源：加工用的原材料品种、产地、加工加工用的原材料品种、产地、加工方法和储存条件。（方法和储存条件。（黄豆饼粉、玉米浆、蛋白黄豆饼粉、玉米浆、蛋白胨等）胨等）质量控制：质量控制：监测各种有机氮源中的蛋白质、磷、监测各种有机氮源中的蛋白
14、质、磷、脂肪和水分的含量，注意酸价变化；重视储藏温度脂肪和水分的含量，注意酸价变化；重视储藏温度和时间和时间碳源：碳源：淀粉、葡萄糖和乳糖淀粉、葡萄糖和乳糖-不同的原料、产地、不同的原料、产地、加工方法加工方法现在学习的是第26页，共28页l油脂：原料（豆油、玉米油、米糠油、杂鱼油）以及储藏条件和时间的影响l无机盐和前体物现在学习的是第27页，共28页二、二、水质的影响水质的影响。水水质质对对许许多多产产品品的的生生产产有有较较大大的的影影响响。如如含含Ca、Mg离离子子的的硬硬水水，可可能能对对菌菌种种的的生生长长不不利利。柠柠檬檬酸酸生生产产中中，硬硬水水对对黑黑曲曲霉霉孢孢子子的的产产生生有有不不利利的的影影响。响。现在学习的是第28页，共28页