《发酵工业微生物菌种制备与培养基.ppt》由会员分享，可在线阅读，更多相关《发酵工业微生物菌种制备与培养基.ppt（40页珍藏版）》请在taowenge.com淘文阁网|工程机械CAD图纸|机械工程制图|CAD装配图下载|SolidWorks_CaTia_CAD_UG_PROE_设计图分享下载上搜索。
1、发酵工业微生物菌种制备与培养基现在学习的是第1页，共40页二：工业化菌种的要求二：工业化菌种的要求q 能够利用廉价的原料，简单的培养基，大量高效地合成能够利用廉价的原料，简单的培养基，大量高效地合成 产物产物q 有关合成产物的途径尽可能地简单，或者说菌种改造的有关合成产物的途径尽可能地简单，或者说菌种改造的 可操作性要强可操作性要强q 遗传性能要相对稳定遗传性能要相对稳定q 不易感染它种微生物或噬菌体不易感染它种微生物或噬菌体q 产生菌及其产物的毒性必须考虑（在分类学上最好与致病产生菌及其产物的毒性必须考虑（在分类学上最好与致病 菌无关）菌无关）q 生产特性要符合工艺要求生产特性要符合工艺要求
2、现在学习的是第2页，共40页 由于由于发发酵工程本身的酵工程本身的发发展以及展以及遗传遗传工程的介入，藻工程的介入，藻类类（alga）、病）、病毒（毒（virus）等也正在逐步地）等也正在逐步地变为变为工工业业生生产产用的生物。用的生物。尽管如此，目前人尽管如此，目前人们对们对微生物的微生物的认识还认识还是十分不是十分不够够的。已的。已经经初步研究初步研究的不超的不超过过自然界微生物自然界微生物总总量的量的10%左右。左右。微生物的代微生物的代谢产谢产物据物据统计统计已超已超过过一千三百多种，而大一千三百多种，而大规规模生模生产产的不超的不超过过一一百多种；百多种；微生物微生物酶酶有近千种，而
3、在工有近千种，而在工业业上利用的不上利用的不过过四五十种。可四五十种。可见见潜力是很大的。潜力是很大的。在工在工业业生生产产中常用的微生物主要有中常用的微生物主要有细细菌、酵母菌、霉菌和放菌、酵母菌、霉菌和放线线菌。菌。三、工三、工业业生生产产常用的微生物常用的微生物现在学习的是第3页，共40页1、细细菌（菌（bacteria）：）：可粗分可粗分为为6种种类类型，即型，即细细菌（狭菌（狭义义）、放）、放线线菌、螺旋体、支原体、立菌、螺旋体、支原体、立克次氏体和衣原体。是一克次氏体和衣原体。是一类类形状形状细细短，短，结结构构简单简单，多以二分裂方式，多以二分裂方式进进行繁殖的行繁殖的原核生物原
4、核生物，是在，是在自然界自然界分布最广、个体数量最多的有机体，分布最广、个体数量最多的有机体，是大是大自然自然物物质质循循环环的主要参与者。根据形状分的主要参与者。根据形状分为为三三类类，即：，即：球菌球菌、杆菌杆菌和和螺形菌螺形菌。按按细细菌的菌的生活生活方式来分方式来分类类，分，分为为两大两大类类：自养菌和：自养菌和异养菌，其中异养菌包括腐生菌和寄生菌。按异养菌，其中异养菌包括腐生菌和寄生菌。按细细菌菌对对氧气的需求来氧气的需求来分分类类，可分，可分为为需氧（完全需氧和微需氧）和需氧（完全需氧和微需氧）和厌厌氧（不完全氧（不完全厌厌氧、有氧、有氧耐受和完全氧耐受和完全厌厌氧）氧）细细菌。菌
5、。现在学习的是第4页，共40页 工工业业生生产产常用的常用的细细菌有菌有 枯草芽枯草芽孢孢杆菌杆菌(Bacillus subtilis)乳酸杆菌乳酸杆菌(Lactobacillus lactics)醋酸杆菌醋酸杆菌(Acetobacter)棒状杆菌棒状杆菌(Corynebacterium)短杆菌短杆菌(Brevibacterium)用于生用于生产产：生生产产淀粉淀粉酶酶(amylase）蛋白蛋白酶酶（proteinase）乳酸乳酸(lactic acid)醋酸醋酸(acetic acid)氨基酸氨基酸(amino acid)肌苷酸肌苷酸(inosinic acid)现在学习的是第5页，共40页
6、 2、酵母菌（酵母菌（yeast）酵母菌酵母菌为单细为单细胞真核生物（胞真核生物（unicellular eukaryote），在自然界），在自然界 中普遍存中普遍存在，主要分布于含糖在，主要分布于含糖质较质较多的的酸性多的的酸性环环境中，如水果、蔬菜、花蜜（境中，如水果、蔬菜、花蜜（nectar）和植）和植物叶子上，以及果园土壤中。石油酵母（物叶子上，以及果园土壤中。石油酵母（petroleum yeast）较较多地分布在油多地分布在油田周田周围围的土壤中。的土壤中。酵母菌大多酵母菌大多为为腐生，常以腐生，常以单单个个细细胞存在，以胞存在，以发发芽形式芽形式进进行繁殖。母行繁殖。母细细胞体胞
7、体积积长长到一定程度到一定程度时时就开始就开始发发芽。芽芽。芽长长大的同大的同时时母母细细胞胞缩缩小，在母子小，在母子细细胞胞间间形成隔膜，形成隔膜，最后形成同最后形成同样样大小的母大小的母细细胞。如果子芽不与母胞。如果子芽不与母细细胞脱离就形成胞脱离就形成链链状状细细胞，称胞，称为为假假菌菌丝丝(pseudomycelium)。工工业业上用的酵母菌有：啤酒酵母上用的酵母菌有：啤酒酵母(Saccharomyces cerevisiae)、假、假丝丝酵母酵母(Candida)、类类酵母酵母(Saccharomycodes)等，用于等，用于酿酿酒酒(Brewing)、制造面包、制、制造面包、制造低
8、凝固点石油、生造低凝固点石油、生产产脂肪脂肪酶酶（lipase），以及生），以及生产产可食用、可食用、药药用和用和饲饲料用料用酵母菌体蛋白等。酵母菌体蛋白等。现在学习的是第6页，共40页 3、霉菌（霉菌（mould）霉菌不是一个分类学上的名词。凡生长在营霉菌不是一个分类学上的名词。凡生长在营养基质上形成绒毛状、网状或絮状菌丝的真养基质上形成绒毛状、网状或絮状菌丝的真菌菌(fungi)统称为霉菌。统称为霉菌。霉菌在自然界分布很广，大量存在于土壤、霉菌在自然界分布很广，大量存在于土壤、空气、水和生物体内外等处。它喜欢偏酸性环空气、水和生物体内外等处。它喜欢偏酸性环境，大多数为好氧性境，大多数为好氧
9、性(aerobiotic)，多腐生，少，多腐生，少数寄生。霉菌的繁殖能力很强，它以无性孢子和有数寄生。霉菌的繁殖能力很强，它以无性孢子和有性孢子进行繁殖，大多以无性孢子繁殖为主。性孢子进行繁殖，大多以无性孢子繁殖为主。现在学习的是第7页，共40页 生长方式是菌丝末端的伸长和顶端分支，彼此交错生长方式是菌丝末端的伸长和顶端分支，彼此交错呈网状。菌丝的长度既受遗传性的控制，又受环境的影呈网状。菌丝的长度既受遗传性的控制，又受环境的影响，其分支数量取决于环境条件。菌丝或呈分散生长，响，其分支数量取决于环境条件。菌丝或呈分散生长，或呈菌丝团状生长。或呈菌丝团状生长。工业上常用的霉菌有：工业上常用的霉菌
10、有：藻状菌纲的根霉、毛霉、犁头霉，子囊菌纲的红曲霉，半藻状菌纲的根霉、毛霉、犁头霉，子囊菌纲的红曲霉，半知菌类的曲霉、青霉等；知菌类的曲霉、青霉等；产品：产品：酶制剂（酶制剂（enzyme preparation）、抗生素）、抗生素(antibiotic)、有机酸（有机酸（organic acid）及甾体激素（）及甾体激素（steroid hormone）等。等。现在学习的是第8页，共40页 4、放放线线菌菌(Actinomycetes)放放线线菌因菌落呈防菌因菌落呈防线线状而得名。它是一个原核生状而得名。它是一个原核生物物类类群，在自然界中分布很广，尤其在含有机群，在自然界中分布很广，尤其在
11、含有机质质丰丰富的微碱性土壤中富的微碱性土壤中较较广。大多腐生，少数寄生。广。大多腐生，少数寄生。放放线线菌主要以无性菌主要以无性孢孢子子进进行繁殖，也可借菌行繁殖，也可借菌丝丝片片段段进进行繁殖。后一种繁殖方式行繁殖。后一种繁殖方式见见于液体沉浸培养于液体沉浸培养（submerged cultures）中。其生）中。其生长长方式是菌方式是菌丝丝末末端伸端伸长长和分支，彼此交和分支，彼此交错错成网状成网状结结构，成构，成为为菌菌丝丝体。体。菌菌丝长丝长度既受度既受遗传遗传性的控制，又与性的控制，又与环环境相关。境相关。现在学习的是第9页，共40页 在液体沉浸培养中由于搅拌器（在液体沉浸培养中由
12、于搅拌器（agitator）的作用，常常形成短的分支旺盛的菌丝体，或呈）的作用，常常形成短的分支旺盛的菌丝体，或呈分散生长，或呈菌丝团状生长。它的最大经济价值分散生长，或呈菌丝团状生长。它的最大经济价值在于能产生多种抗生素（在于能产生多种抗生素（antibiotics）。从微生物）。从微生物中发现的抗生素，有中发现的抗生素，有60%以上是放线菌产生的，以上是放线菌产生的，如链霉素、红霉素、金霉素、庆大霉素等。如链霉素、红霉素、金霉素、庆大霉素等。常用的放线菌主要来自以下几个属：链常用的放线菌主要来自以下几个属：链霉菌属、小单孢菌属和诺卡氏菌属等。霉菌属、小单孢菌属和诺卡氏菌属等。现在学习的是第
13、10页，共40页 5、担子菌（担子菌（Basidiomycetes）：所）：所谓谓的担子菌的担子菌就是人就是人们们通常所通常所说说的菇的菇类类(mushroom)生物。担子菌生物。担子菌资资源的利用正愈来愈引起人源的利用正愈来愈引起人们们的重的重视视，如多糖，如多糖(polysaccharide)、抗癌、抗癌(anticancer)药药物的开物的开发发。近几年来，日本、美国的一些科学家近几年来，日本、美国的一些科学家对对香菇的抗香菇的抗癌作用癌作用进进行了深入的研究，行了深入的研究，发现发现香菇中的香菇中的“1，2-葡葡萄糖苷萄糖苷酶酶”及两种糖及两种糖类类物物质质具有抗癌作用。具有抗癌作用。
14、现在学习的是第11页，共40页 6、藻、藻类类（alga）：）：培养螺旋藻，按干重培养螺旋藻，按干重计计算每公算每公顷顷可收可收获获60吨，而种植大豆每公吨，而种植大豆每公顷顷才可才可获获4吨；从蛋白吨；从蛋白质产质产率来看，螺旋藻是大豆率来看，螺旋藻是大豆28倍。倍。培养珊列藻，从蛋白培养珊列藻，从蛋白质产质产率率计计算，每公算，每公顷顷珊列藻所得蛋白珊列藻所得蛋白质质是小是小麦的麦的20-35倍。此外，倍。此外，还还可通可通过过藻藻类类将将CO转变为转变为石油，培养石油，培养单单胞藻或胞藻或其他藻其他藻类类而而获获得的石油，可占得的石油，可占细细胞干重得胞干重得5%-50%,合成的油与重油
15、相同，合成的油与重油相同，加工后可加工后可转变转变汽油、煤油、和其他汽油、煤油、和其他产产品。品。有的国家已建立培植有的国家已建立培植单单胞藻的胞藻的农场农场，每年每公，每年每公顷顷地培植的地培植的单单胞藻暗胞藻暗5%干物干物质为质为碳水化合物（石油）碳水化合物（石油）计计算，可得算，可得60吨石油燃料。此吨石油燃料。此项项技技术术的的应应用，用，还还可减可减轻轻因工因工业业生生产产而大量排放而大量排放CO造成的温室效造成的温室效应应。国外国外还还有人从有人从“藻藻类农场类农场”获获取取氢氢能的能的报报道，大量培养藻道，大量培养藻类类，利用其光，利用其光合放合放氢氢作用来取得作用来取得氢氢能。
16、能。现在学习的是第12页，共40页第二第二节节 菌种的衰退、复壮与保藏菌种的衰退、复壮与保藏 一、微生物菌种衰退的原因一、微生物菌种衰退的原因 1、原因、原因 一是菌种保藏不妥一是菌种保藏不妥;二是菌种生二是菌种生长长的要求没有得到的要求没有得到满满足，或是遇到不利的条足，或是遇到不利的条件，或是失去某些需要的条件；件，或是失去某些需要的条件；三是三是经诱变获经诱变获得的新菌株得的新菌株发发生回复突生回复突变变，从而，从而丧丧失新失新的特征的情况。的特征的情况。连续传连续传代是菌种退化的直接原因。代是菌种退化的直接原因。衰退菌株的特点：个体或群体特征衰退菌株的特点：个体或群体特征发发生生变变化
17、；生化；生产产能力降能力降低；代低；代谢谢能力降低；能力降低；发发酵周期延酵周期延长长；抗不良；抗不良环环境能力降低。境能力降低。现在学习的是第13页，共40页 2、防止菌种衰退的措施、防止菌种衰退的措施 菌种的分离菌种的分离:。对于已衰退的菌株采用单细胞菌株分离的措对于已衰退的菌株采用单细胞菌株分离的措施，即用稀释平板法或用平板划线法，以取得单施，即用稀释平板法或用平板划线法，以取得单细胞所长成的菌落（细胞所长成的菌落（colony），再通过菌落和菌），再通过菌落和菌体的特征分析和性能测定，就可获得具有原来体的特征分析和性能测定，就可获得具有原来形状的菌株，甚至性能更好的菌株（形状的菌株，甚
18、至性能更好的菌株（strain）。）。如果菌种已如果菌种已经发经发生退化，生退化，产产量下降，量下降，则则要要进进行分离复壮。行分离复壮。现在学习的是第14页，共40页 如对芽孢杆菌如对芽孢杆菌(Bacillus)，可先将菌液用沸水处可先将菌液用沸水处理几分钟，再用平板进行分离，从所剩下的孢子中理几分钟，再用平板进行分离，从所剩下的孢子中挑选出最优的菌体。挑选出最优的菌体。某些菌株即使进行单细胞分离，仍不能达某些菌株即使进行单细胞分离，仍不能达到复壮的效果，则可改变培养条件，达到复壮到复壮的效果，则可改变培养条件，达到复壮的目的。的目的。如如AT3.942栖土曲霉栖土曲霉(Aspergillu
19、s terricola)的产的产孢子能力下降，可适当提高培养温度，恢复其能力。孢子能力下降，可适当提高培养温度，恢复其能力。同时通过实验选择一种有利于高产菌株而不同时通过实验选择一种有利于高产菌株而不利于低产菌株的培养条件。利于低产菌株的培养条件。现在学习的是第15页，共40页二二 菌种的复壮菌种的复壮通过分离达到复壮通过分离达到复壮:在琼脂平板划线、涂布或与琼脂培在琼脂平板划线、涂布或与琼脂培养基混合培养再分离，达到菌落纯养基混合培养再分离，达到菌落纯 采用单细胞或单孢子分离法达到细采用单细胞或单孢子分离法达到细胞纯胞纯通过寄主体达到复壮通过寄主体达到复壮:将菌株接种到寄主细胞进行繁殖将菌株
20、接种到寄主细胞进行繁殖达到复壮。达到复壮。现在学习的是第16页，共40页 三三 菌种保藏（菌种保藏（strain preservation）基本原理：根据菌种的生理、生化特点，人工地创造条基本原理：根据菌种的生理、生化特点，人工地创造条件，使菌种的代谢活动处于不活波状态。件，使菌种的代谢活动处于不活波状态。要求：维持菌种的存活和减少菌种的变异，尽量要求：维持菌种的存活和减少菌种的变异，尽量使菌种保持原来优良的生产性能。使菌种保持原来优良的生产性能。保藏时首先选择优良纯菌种，最好是它们的休眠体如保藏时首先选择优良纯菌种，最好是它们的休眠体如孢子（孢子（spore）、芽孢）、芽孢(gemma)等；
21、其次是要创造一个有等；其次是要创造一个有利于休眠的环境条件，如低温、干燥、缺氧和缺乏营养利于休眠的环境条件，如低温、干燥、缺氧和缺乏营养物质的，即可达到降低其代谢活动，延长其保存期的目物质的，即可达到降低其代谢活动，延长其保存期的目的。的。现在学习的是第17页，共40页 保存方法：保存方法：应应能能较长较长期地保存原有菌种的期地保存原有菌种的优优良性能，使菌种良性能，使菌种稳稳定，同定，同时时也也要考要考虑虑到方法本身的到方法本身的经济简经济简便。不同的菌种有不同的保存方法，以便。不同的菌种有不同的保存方法，以便便长长期保藏。期保藏。酵母菌：定期移植斜面低温保藏法。也可采用石蜡油封保藏酵母菌：
22、定期移植斜面低温保藏法。也可采用石蜡油封保藏法。法。霉菌：沙土管保藏法。霉菌：沙土管保藏法。细细菌菌和和放放线线菌菌：一一般般细细菌菌以以采采用用冷冷冻冻干干燥燥保保藏藏法法为为佳佳。放放线线菌可用沙土或冷菌可用沙土或冷冻冻保藏法保藏。保藏法保藏。保藏保藏应应注意的注意的问题问题：菌体状菌体状态态：休眠体：休眠体 基基质质：营营养养贫贫乏乏 操作操作过过程：不程：不应对细应对细胞造成胞造成伤伤害害现在学习的是第18页，共40页第三第三节节 菌株菌株选选育育目的目的q 提高生提高生产产能力能力q 提高提高产产品品质质量量q 开开发发新新产产品品q 解决生解决生产实际问题产实际问题q 防止菌种退化
23、防止菌种退化现在学习的是第19页，共40页方法方法基因突基因突变变：自然自然选选育、育、诱变诱变育种育种基因重基因重组组：杂杂交、原生交、原生质质体融合、基因工程体融合、基因工程现在学习的是第20页，共40页自然状自然状态态下，下，发发生自然突生自然突变变的机率的机率为为10-8-10-9自然突自然突变变有两种情况：有两种情况：一一种种是是我我们们生生产产上上所所不不希希望望看看到到的的，表表现现为为菌菌株株的的衰衰退退和和生生产质产质量的下降，量的下降，这这种突种突变变成成为负为负突突变变。另另一一种种是是我我们们生生产产上上希希望望看看到到的的，对对生生产产有有利利，这这种种突突变变成成为
24、为正突正突变变。一、自然一、自然选选育育现在学习的是第21页，共40页自然自然选选育操作步育操作步骤骤：一般一般习惯习惯上将自然上将自然选选育称育称为为菌种的分离菌种的分离纯纯化。化。单细单细胞胞(孢孢子子)悬悬液的制液的制备备平板分离平板分离挑挑选单选单菌落菌落(注意形注意形态态的的观观察察)发发酵酵试验试验现在学习的是第22页，共40页二、二、诱变诱变育种育种用各种物理、化学的因素人工用各种物理、化学的因素人工诱发诱发基因突基因突变进变进行的行的筛选筛选，称，称为诱变为诱变育种育种诱变剂诱变剂：能：能够够提高生物体突提高生物体突变频变频率的物率的物质质称称为诱变剂为诱变剂诱变剂诱变剂物理：
25、紫外，快中子物理：紫外，快中子化学：硫酸二乙化学：硫酸二乙酯酯，亚亚硝基胍硝基胍现在学习的是第23页，共40页原种（出原种（出发发菌株）菌株）纯纯化化斜面培养斜面培养完全培养基同完全培养基同步培养步培养离心洗离心洗涤涤玻璃珠震玻璃珠震荡荡分散分散过滤过滤单细单细胞或胞或孢孢子子悬悬浮液浮液 自然分离（自然分离（对对照液）活菌照液）活菌计计数数诱变处诱变处理理 诱变处诱变处理理预备实验预备实验 处处理液活菌理液活菌计计数数平板分离平板分离 形形态变态变异并异并计计算其算其变变异率异率斜面培养斜面培养 初初筛筛、复、复筛筛 自然分离和再复自然分离和再复筛筛 保藏及保藏及扩扩大大试验试验诱诱变变育育
26、种种现在学习的是第24页，共40页 第四第四节节种子种子扩扩大培养大培养 一、一、种子种子扩扩大培养的任大培养的任务务1、提供相当数量的代、提供相当数量的代谢谢旺盛的种子。接种量大，旺盛的种子。接种量大，发发酵酵时间则时间则短。短。2、得到、得到纯纯而壮的培养物，而壮的培养物，还还要要获获得活力旺盛的、接种数量足得活力旺盛的、接种数量足够够的培养物的培养物。不同不同产产品的品的发发酵，决定种子酵，决定种子扩扩大培养的大培养的级级数。数。现在学习的是第25页，共40页 第五第五节节 培养基及其制培养基及其制备备培养基是提供微生物生培养基是提供微生物生长长繁殖和生物合成各种代繁殖和生物合成各种代谢
27、产谢产物所需要的、按一定比例配制的的多种物所需要的、按一定比例配制的的多种营营养物养物质质的混合物。的混合物。培养基培养基组组成成对对菌体生菌体生长长繁殖、繁殖、产产物的生物合成、物的生物合成、产产品的分离精致、品的分离精致、产产品的品的质质量和量和产产量都有重要的影响。量都有重要的影响。微生物的微生物的营营养活养活动动，是依靠向外界分泌大量的，是依靠向外界分泌大量的酶酶，将周将周围环围环境中大分子的蛋白境中大分子的蛋白质质、糖、糖类类、脂肪等、脂肪等营营养物养物质质分解成小分子化合物，在借助于分解成小分子化合物，在借助于细细胞膜的渗透作用，吸胞膜的渗透作用，吸收收这这些小分子些小分子营营养来
28、养来实现实现的。的。现在学习的是第26页，共40页 一、培养基的类型和用途一、培养基的类型和用途 天然培养基天然培养基 化学成分不清楚或化学成分不恒定的各种植物和动物组织或化学成分不清楚或化学成分不恒定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、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）蛋白胨等）合成培养基合成培养基:使用化学成分和数量完全了解的物质配制而成的。使用化学成分和数量完全了解的物质配制而成的。使用于实验室范围作有关营养、代谢、分类鉴定、使用于实验室范围作有关营养、代谢、分类鉴定、生物测定及选生物测定及选育菌种、遗传分析定
29、量研究工作。育菌种、遗传分析定量研究工作。半合成培养基：既含有天然成分又含有半合成培养基：既含有天然成分又含有纯纯化学化学试剂试剂的的培养基。培养基。现在学习的是第27页，共40页（生物）（生物）鉴别鉴别培养基培养基：培养基中加入能与某一菌的无色代：培养基中加入能与某一菌的无色代谢谢物物发发生生显显色反色反应应的指示的指示剂剂，从而用肉眼区，从而用肉眼区别别于于该该菌与其他菌。菌与其他菌。选择选择培养基培养基：根据某种微生物的特殊：根据某种微生物的特殊营营养要求或其养要求或其对对某化某化学、物理因素的抗性而学、物理因素的抗性而设计设计的培养基的培养基。固体培养基：外固体培养基：外观观呈固体的培
30、养基。呈固体的培养基。半固体培养基：凝固半固体培养基：凝固剂剂量低于正常量量低于正常量液体培养基：呈液体状液体培养基：呈液体状态态的培养基。的培养基。现在学习的是第28页，共40页 孢孢子培养基子培养基：供制供制备孢备孢子用的培养基。基子用的培养基。基质浓质浓度（有机氮）要低度（有机氮）要低些，否些，否则则影响影响孢孢子的的形成。无机子的的形成。无机盐盐要适量，否要适量，否则则影响影响孢孢子的数量和子的数量和质质量。量。常用的有麸皮、大（小）米，无机常用的有麸皮、大（小）米，无机盐盐、蛋白、蛋白胨胨等配制等配制的的琼琼脂脂 斜面培养基。斜面培养基。种子培养基种子培养基：供供孢孢子子发发芽和菌体
31、生芽和菌体生长长用的培养基。用的培养基。为为使培养的使培养的种子能种子能较较快适快适应发应发酵罐内的酵罐内的环环境，在境，在设计设计种子培养基种子培养基时时要考要考虑虑与与发发酵培养基酵培养基组组成的内在成的内在联联系。系。现在学习的是第29页，共40页发发酵培养基：酵培养基：供供菌体生菌体生长长和合成大量代和合成大量代谢产谢产物用的培养基。物用的培养基。不同的菌体，不同的不同的菌体，不同的产产品，品，对对培养基的要求是不同的。不同的培养基的要求是不同的。不同的发发酵酵产产品，培养基的状品，培养基的状态态、粘度、各成分的含量也是不同的。但是，、粘度、各成分的含量也是不同的。但是，基本的基本的营
32、营养需求是一致。因此，养需求是一致。因此，应应根据不同的情况根据不同的情况选择发选择发酵培养基。酵培养基。现在学习的是第30页，共40页二、二、发发酵培养基酵培养基选择选择的的应应遵循的原遵循的原则则：1、提供合成微生物、提供合成微生物细细胞和胞和发发酵酵产产物的基本物的基本成分成分.2、有利于提高培养基中、有利于提高培养基中产产物的物的浓浓度，以提高度，以提高单单位容位容积发积发酵罐的生酵罐的生产产能力。能力。3、有利于提高、有利于提高产产物的合成速度，物的合成速度，缩缩短短发发酵酵周期周期.现在学习的是第31页，共40页 4、尽量减少副产物的形成，便于产物的分、尽量减少副产物的形成，便于产
33、物的分离纯化离纯化 5、原料价格低廉，质量稳定，取材容易。、原料价格低廉，质量稳定，取材容易。6、所用原料尽可能减少对发酵过程中通气、所用原料尽可能减少对发酵过程中通气搅拌的影响，利于提高氧的利用率降低能耗搅拌的影响，利于提高氧的利用率降低能耗。有利于产品的分离和纯化，并尽可能减有利于产品的分离和纯化，并尽可能减少产生少产生“三废三废”的物质。的物质。另外，要考虑配比、渗透压、另外，要考虑配比、渗透压、PH、氧化还、氧化还原等因素。原等因素。现在学习的是第32页，共40页 碳源：供碳源：供给给菌体生命活菌体生命活动动所需的能量和构成菌所需的能量和构成菌体体细细胞以及代胞以及代谢产谢产物的基物的
34、基础础。有糖。有糖类类、脂肪、某些、脂肪、某些有机酸等等。有机酸等等。氮源：主要构成菌体氮源：主要构成菌体细细胞物胞物质质和代和代谢产谢产物，可分物，可分为为有机氮源和无机氮源。功能：构成菌体成分；作有机氮源和无机氮源。功能：构成菌体成分；作为为酶酶的的组组成分或成分或维维持持酶酶的活性；的活性；调节调节渗透渗透压压、PH值值、氧化氧化还还原原电电位等。位等。第二节第二节 工业发酵培养基工业发酵培养基现在学习的是第33页，共40页无机盐：钙、镁、硫、磷、钾、钠、氯、锌、无机盐：钙、镁、硫、磷、钾、钠、氯、锌、钴、锰。钴、锰。特殊生长因子：其功能是构成辅酶的组成特殊生长因子：其功能是构成辅酶的组
35、成分，促进生命活动的进行。如生物素、硫胺分，促进生命活动的进行。如生物素、硫胺素、肌醇等，但需要量是极少的。素、肌醇等，但需要量是极少的。水：体内各种生化作用必须在水溶液中进水：体内各种生化作用必须在水溶液中进行。营养物质必须溶解于水中，才能透过细行。营养物质必须溶解于水中，才能透过细胞膜被微生物利用。胞膜被微生物利用。诱导剂、前体和促进剂：胞外酶合成需要诱导剂、前体和促进剂：胞外酶合成需要诱导物。诱导物。现在学习的是第34页，共40页不同的不同的发发酵酵产产物，不同的菌种所物，不同的菌种所选择选择的的发发酵培养基是不同的。酵培养基是不同的。白酒白酒(chinese spirit)发发酵：固体
36、酵：固体发发酵培养基；酵培养基；果酒果酒(fruit spirit)发发酵：酵：fruit juice or fruit sauce ；啤酒啤酒(beer)发发酵：麦芽汁酵：麦芽汁(wort)液体培养基；液体培养基；酒精酒精(alcohol)发发酵：淀粉糖化醪酵：淀粉糖化醪(starch mash)；氨基酸氨基酸(amino acid)发发酵：水解糖液加其他酵：水解糖液加其他营营养成分；养成分；柠柠檬酸檬酸(citric acid)发发酵：淀粉液化醪酵：淀粉液化醪(starch dextrinizate mash)；乳酸乳酸(lactic acid)发发酵：淀粉糖化醪酵：淀粉糖化醪(starc
37、h mash)；甲甲烷烷(methane)发发酵：复酵：复杂杂的有机的有机废废物物发发酵；酵；抗生素抗生素(antibiotic)发发酵：淀粉糖化醪酵：淀粉糖化醪(starch mash)+豆豆饼饼粉粉+麸皮粉；麸皮粉；现在学习的是第35页，共40页一、工业常用的碳源一、工业常用的碳源葡萄糖：纯葡萄糖、水解淀粉葡萄糖：纯葡萄糖、水解淀粉乳糖：乳糖：纯乳糖、乳清粉纯乳糖、乳清粉淀粉：大麦、花生粉、燕麦粉、黑麦淀粉：大麦、花生粉、燕麦粉、黑麦 粉粉蔗糖：甜菜糖蜜、甘蔗糖蜜、粗红糖、蔗糖：甜菜糖蜜、甘蔗糖蜜、粗红糖、精白糖精白糖 醋酸、乙醇、亚硫酸纸浆废液、食品工厂的下脚醋酸、乙醇、亚硫酸纸浆废液、
38、食品工厂的下脚等等。等等。现在学习的是第36页，共40页 糖蜜中主要含有蔗糖，糖蜜中主要含有蔗糖，总总糖含量可达糖含量可达50%70%。糖蜜分糖蜜分为为甘蔗糖蜜甘蔗糖蜜(cane molasses)和甜菜糖蜜和甜菜糖蜜(beet molasses)，二者在糖的含量和无机，二者在糖的含量和无机盐盐的含的含量都有所不同，使用量都有所不同，使用时应时应注意。注意。糖蜜常用在酵母和丙糖蜜常用在酵母和丙酮酮丁醇的生丁醇的生产产中，抗生中，抗生素等微生物工素等微生物工业业也常用它作也常用它作为为碳源。碳源。酒精工酒精工业业中若用糖蜜代甘薯粉，中若用糖蜜代甘薯粉，则则可省去蒸可省去蒸煮、制曲、糖化等煮、制曲
39、、糖化等过过程，程，简简化了酒精生化了酒精生产产工工艺艺。现在学习的是第37页，共40页 工工业业生生产产中常用有机氮源豆中常用有机氮源豆饼饼粉粉(soybean cake powder)、花生、花生饼饼粉粉(peanut powder)、麸皮或麸皮水解液、麸皮或麸皮水解液(bran hydrolysis liquid)、玉米、玉米浆浆(corn steep liquor)等。等。根据：根据：现现有的工有的工艺艺条件条件 菌种生菌种生长长和合成和合成产产物物时时pH的的变变化化 最适最适pH的控制范的控制范围围 综综合考合考虑选虑选用生理酸、碱性物用生理酸、碱性物质质及用量，从而保及用量，从而
40、保证证在整在整个个发发酵酵过过程中程中pH都能都能维维持在最佳状持在最佳状态态。培养基成分用量的多少大部分根据培养基成分用量的多少大部分根据经验经验而来。但而来。但对对于主于主产产物代物代谢谢途径清楚的物途径清楚的物质质如酒精，可通如酒精，可通过过物料平衡物料平衡计计算加以确定。算加以确定。现在学习的是第38页，共40页 前体物前体物质质、促、促进剂进剂、抑制、抑制剂剂前体：能直接被微生物在生物合成前体：能直接被微生物在生物合成过过程中程中结结合到合到产产物中物中去，而其自身的去，而其自身的结结构并没有多大构并没有多大变变化，但是化，但是产产物的物的产产量有量有较较大的提高。大的提高。e.g.
41、青霉素青霉素发发酵中加玉米酵中加玉米浆浆，发发酵酵单单位位由由20 g/ml提高提高到到100 g/ml。玉米玉米浆浆中含有苯乙胺，它被中含有苯乙胺，它被优优先先结结合到青霉素分子中去，合到青霉素分子中去，从而提高从而提高产产量。量。在生在生产产中常采用少量多次地加入前体。中常采用少量多次地加入前体。总总的加入量可按一个的加入量可按一个产产物分子，物分子，进进入几个前体分子，按等摩入几个前体分子，按等摩尔尔计计算前体加入量，在算前体加入量，在总总的加入量中，的加入量中，还应还应考考虑虑菌体氧化、分解菌体氧化、分解的那部分前体。的那部分前体。现在学习的是第39页，共40页发酵生产中常用的前体发酵生产中常用的前体 产物产物 前体前体 产物产物 前体前体青霉素苯乙酸及衍生物青霉素苯乙酸及衍生物 青霉素苯氧乙酸青霉素苯氧乙酸金霉素氯化物金霉素氯化物链霉素链霉素 肌醇、精氨酸肌醇、精氨酸红霉素红霉素 丙酸、丙醇丙酸、丙醇VB12 钴化物钴化物葫萝卜素葫萝卜素 -紫罗兰酮紫罗兰酮L-异亮氨酸异亮氨酸 -氨基酸氨基酸L-色氨酸色氨酸 邻氨基苯甲酸邻氨基苯甲酸L-丝氨酸丝氨酸 甘氨酸甘氨酸现在学习的是第40页，共40页