微生物工程第二章_培养基及其制备.ppt

第二章：培养基及其制备 ;发酵培养基的要求;第一节 培养基的类型及功能 ;M培养基(1L)： Na2HPO4 6g，KH2PO4 3g， NaCl 0.5g， NH4Cl 1g， MgSO4.7H2O 0.5g， CaCl2 0.011g，葡萄糖 2-10, pH 7.0 ;2、按状态;;二、发酵培养基的选择 1、选择培养基的基本原则 必需提供合成微生物细胞和发酵产物的基本成分。 有利于减少培养原料的单耗，提高单位营养物质所合成产物的数量或最大产率。 有利于提高培养基和产物浓度，以提高单位容积发酵罐的生产能力。 有利于提高产物的合成速度，缩短发酵周期。 尽量减少副产物的形成，便于产物的分离纯化。 原料价格低廉，质量稳定，取材容易。 所利于提高氧的利用率，降低能耗。 有利于产品的分离纯化，并尽可能减少产生“三废”物质。用原料尽可能减少对发酵过程中通气搅拌的影响，;三、原料转换及意义 1、方法 （1）碳源的节约和代用 使用稀薄培养基，适当降低碳氮比，严格控制放罐时残糖浓度； 改用废糖蜜、废葡萄糖母液和工业用葡萄糖来代替淀粉、糊精和食用葡萄糖等； 改革工艺，改进代谢控制方法； 提高生产菌种的发酵单位。 开拓新的原料资源和微生物资源，主要是野生植物纤维、木屑水解物、石蜡、醋酸、乙醇等代粮发酵资源。 （2）进展：乙醇、醋酸代粮发酵（作业：同学们自己查找相关资料） 2、意义;2、选择培养基的方法 了解生产菌种的来源、生活习惯、生理生化特性和一般的营养要求； 了解生产菌种的培养条件、产物形成、一般提炼方法、产品质量要求等。 摇瓶试验和小型发酵罐培养，摸索有机碳源和氮源的利用情况和产生代谢产物的能力。 确立一个培养基配比，再做各种重要的金属和非金属离子的影响试验。 复合培养。 试验各种发酵条件和培养基的关系 中间补料方法的研究：调节碳氮；添加中间体 ;第二节 淀粉水解糖的制备 ;; 所有的微生物都能利用葡萄糖 但是会引起葡萄糖效应;（一）、有关的概念 糖化：在工业生产上将淀粉水解为葡萄糖的过程称为淀粉的糖化。 淀粉糖：由淀粉制得的水解糖液，其主要成分是葡萄糖、少量麦芽糖和其他二糖、低聚糖、复合糖类、原料带来的杂质（如蛋白质、脂肪等）及其分解产物。 易被利用的淀粉水解产物：葡萄糖、麦芽糖及蛋白质、脂肪分解产物即氨基酸、脂肪酸等是微生物生长的营养物 不能被利用的淀粉水解产物：一些低聚糖类及复合糖类等杂质。 ;（二）、淀粉水解糖的制备方法 ? 1、酸解法（酸糖化法） （1）原理：它是以酸（无机酸或有机酸）为催化剂，在高温高压下将淀粉水解转化为葡萄糖的方法。 （2）优点： 生产简易，由淀粉逐步水解为葡萄糖的整个化学反应过程，仅仅在一个高压容器里进行，对设备要求简单； 水解时间短（如采用10°Be′浓度淀粉，在0.294MPa（表压）压力下需20min左右；在0.343MPa（表压）下仅需7－10min即可将淀粉转化为葡萄糖）； 设备生产能力大。;（3）缺点 由于水解作用是在高温、高压及一定酸浓度条件下进行的，因此，酸解法要求有耐腐蚀、耐高温、高压的设备； 淀粉在酸水解过程中所发生的化学变化是很复杂的，除了淀粉的水解反应外，尚有副反应的发生，这将造成葡萄糖损失而使淀粉转化率降低； 对淀粉原料要求严格，淀粉颗粒不宜过大，大小要均匀，颗粒大，易造成水解不透彻；淀粉乳浓度也不宜过高，浓度高，淀粉转化率低。;2、酶解法 （1）原理：用淀粉酶将淀粉水解为葡萄糖。“液化”和“糖化”都是在微生物酶的作用下进行的，故也称为双酶水解法。 （2）步骤： 液化：利用α-淀粉酶将淀粉转化为糊精及低聚糖，使淀粉的可溶性增加； 糖化：利用糖化酶将糊精或低聚糖进一步水解，转变为葡萄糖的过程。;（3）优点： 条件较温和，因此不需耐高温、高压、耐酸的设备，便于就地取材，容易上马。 专一性强，副反应少，因而水解糖液纯度高，淀粉的转化率（出糖率）高。 可在较高淀粉乳浓度下水解。 酸解法一般作用10－12°Be′（含淀粉18％-20％）； 酶解法用20－23°Be′（含淀粉34％－40％），而且可采用粗原料。 由于微生物酶制剂中菌体细胞的自溶，糖液的营养物质较丰富，这就使发酵培养基的组成可加以简化。 用酶法制得的糖液颜色浅、较纯净、无苦味、质量高，有利于糖液的精制。;（4）缺点： 反应时间较长（从投料到糖化完毕需2－3天），要求的设备较多； 需要具备有专门培养酶的条件； 由于酶本身是蛋白质，易造成糖液过滤困难。 3、酸酶结合法 （1）酸酶法 原理：事先将淀粉酸水解成糊精或低聚糖，然后再用糖化酶将其水解为葡萄糖的工艺。 适用范围：颗粒较紧密的原料（如谷物淀粉）。 优点：酸液化速度快，且糖化是由酶来进行的，对液化液要求不高，可采用较高的淀粉乳浓度，提高生产效率。;（2）酶酸法 原