第三章微生物的营养生长及培养基制备讲课.ppt

第三章 微生物的营养生长及培养基制备 第一节 培养基选择和配制的原则第二节 工业发酵培养基第三节 淀粉水解糖的制备第四节 糖蜜原料 第一节 培养基选择和配制的原则 一、培养基的类型和用途 复习：CM、SM、MM ⒈ 根据来源，可分为天然、合成和半合成培养基 ⒉ 根据主要成分或使用目的，可分为基础、增殖、鉴别和选择培养基 ⒊ 根据生产工艺的要求，可分为孢子、种子和发酵培养基 二、培养基的选择 ⒈ 根据微生物的特点选择培养基 用于大规模培养的微生物主要有细菌、酵母菌、霉菌和放线菌等四大类。依据其不同特性，来考虑培养基的组成 ⒉ 根据发酵方式选择培养基 种子培养基和发酵培养基 ⒊ 从生产实践和科学试验的不同要求选择 ⒋ 从经济效益方面考虑选择生产原料 三、培养基的配制原则 ⒈ 根据不同微生物的营养需要配制不同的培养基 ⒉ 营养成分的恰当配比 培养基中的碳氮的比例(C／N)在发酵工业中尤其重要 ⒊ 渗透压 ⒋ pH值 一般霉菌和酵母菌比较适于微酸性环境，放线菌和细菌适于中性或微碱性环境 ⒌ 氧化还原电位 四、培养基成分配比的选择 基础培养基 有时考虑用中间补料来控制pH值 生理酸性物质，如硫酸铵 生理碱性物质，如硝酸盐、乙酸钠等 有些初级代谢产物因为它们的代谢途径较清楚，所以根据物料平衡计算来加以确定。 如酒精发酵，100 kg淀粉理论上可以产酒精的数量为： 第二节 工业发酵培养基 一、工业上常用的碳源 使用最广的碳水化合物是玉米淀粉，也使用其他谷物，如马铃薯、木薯淀粉 麦芽是啤酒生产的主要原料或唯一原料 发酵培养基中常用的甜菜或甘蔗糖蜜 生产疫苗的动物细胞培养基，通常是用牛血清蛋白、牛肉汁等蛋白质作为碳源 二、工业上常用的氮源 无机氮源包括氨水、铵盐或硝酸盐等 有机氮源包括玉米浆(corn steep liquor，CSL)、豆饼粉、花生饼粉、棉籽粉、鱼粉、酵母浸出液等 玉米浆、豆饼粉等既能作氮源又能作碳源 其功能是构成菌体成分，作为酶的组成分或维持酶的活性，调节渗透压、pH值、氧化还原电位等 三、无机盐 微生物对无机盐的需要量很少，但无机盐含量对菌体生长和产物的生成影响很大。 ⒈ 磷酸盐 磷酸盐在培养基中还具有缓冲作用。微生物对磷的需要量一般为0.005～0.01 mol／L。 玉米浆、糖蜜、淀粉水解糖等原料中还有少量的磷。 磷含量对谷氨酸发酵影响很大 ⒉ 硫酸镁 一般革兰阳性菌对Mg2+的最低要求量是25 mg／L，革兰阴性菌为4～5 mg／L。培养基中的硫已在硫酸镁中供给，不必另加。 ⒊ 钾盐 谷氨酸发酵产物生成所需要的钾盐比菌体生长需要量高。钾盐少长菌体，钾盐足够产谷氨酸。 ⒋ 微量元素 一般作为碳、氮源的农副产品天然原料中，本身就含有某些微量元素，不必另加。 四、生长因子 生物素缺陷型(biotin auxotroph)，以生物素为生长因子 ⒈ 生物素 主要影响谷氨酸产生菌细胞膜的通透性，同时也影响菌体的代谢途径。 大量合成谷氨酸所需要的生物素浓度比菌体生长的需要量低，即为菌体生长需要的“亚适量” ⒉ 维生素B1(硫胺素) 维生素B1对某些谷氨酸菌种的发酵有促进作用。 ⒊ 提供生长因子的农副产品原料 ⑴ 玉米浆 玉米浆主要用作氮源，但它含有乳酸、少量还原糖和多糖，含有丰富的氨基酸、核酸、维生素、无机盐等，常用作为提供生长因子的物质。 ⑵ 麸皮水解液 可以代替玉米浆，但蛋白质、氨基酸等营养成分比玉米浆少。 ⑶ 糖蜜 甘蔗糖蜜和甜菜糖蜜均可代替玉米浆，但氨基酸等有机氮含量较低。 ⑷ 酵母 可用酵母膏、酵母浸出液或直接用酵母粉。 五、前体物质和促进剂 ⒈ 前体物质 某些化合物加到发酵培养基中，能直接被微生物在生物合成过程结合到产物分子中去，而其自身的结构并没有多大变化，但产物的量却因加入而有较大的提高，这类化合物称为前体物质。 如玉米浆中含有苯乙胺，可使生产青霉素的单位提高 ⒉ 发酵过程中的促进剂和抑制剂 在氨基酸、抗生素和酶制剂发酵生产过程中，可以在发酵培养基中加入某些对发酵起一定促进作用的物质，称为促进剂或刺激剂。 例如在酶制剂发酵过程中，加入某些诱导物，可以大大增加菌体的产酶量。 第三节 淀粉水解糖的制备 作为谷氨酸发酵工业原料的水解糖液，必须具备以下条件： ① 糖液中还原糖的含量要达到发酵用糖浓度的要求。 ② 糖液洁净，是杏黄色或黄绿色，有一定的透光度。 ③ 糖液中不含糊精。 ④ 糖液不能变质。 一、淀粉水解糖的制备方法 原料主要有薯类、玉米、小麦、大米等含淀粉原料。 根据原料淀粉的性质及采用的水解催化剂的不同，淀粉水解为葡萄糖的方法有三种： ⒈ 酸解法(acid hydrolysis method) ⒉ 酶解法(enzyme hydrol