4第四章培养基研究.ppt

第四章 培养基 本章主要内容 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 几种常用的发酵原料 第一节 培养基选择和配制的原则 培养基是提供微生物生长繁殖和生物合成观众代谢产物所需要的、按一定比例配制的多种营养物质的混合物。 培养基选择和配制的原则 根据不同的培养阶段的需要选择不同的培养基 根据不同的微生物生长条件的需要选择不同的培养基成分 查阅文献资料，选择几种关键因素进行单因素实验和正交实验，获得最佳培养基配方 按照简单的物料恒算计算原料的量 补料也是一种很好的方法 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 无机氮源包括氨水、铵盐或硝酸盐等 有机氮源包括玉米浆、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 ⒉ 硫酸镁 镁离子是许多重要酶的激活剂。一般革兰阳性菌对Mg 2+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 钾离子是许多酶的激活剂。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 微生物需要量十分微小，但又不可缺少的称为微量元素。 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。 如Mn2+、Fe2+等。 各种微生物按生长因子需求分类 生长因子自养型微生物：多数真菌、放线菌和不少细菌（E.coli） 生长因子异养型微生物：它们需要多种生长因子，如：乳酸菌（需维生素）；各种动物致病菌、微生物的营养缺陷型突变株（需嘌呤、嘧啶） 生长因子过量合成的微生物：有些微生物在其代谢过程中会分泌大量的维生素等生长因子，因此可以作为维生素等的生产菌，如：灰色链霉菌。 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。 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酸，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。常用的促进剂有各种表面活性剂、二乙胺四乙酸、大豆油抽提物等。 一般促进剂的专一性较强，往往不能互相套用。 在发酵过程中为了抑制不需要的代谢产物合成，须要向培养基中加入某种抑制剂。 例如：在四环素发酵中，发酵培养基中加入溴 化钠和M－促进剂（2-疏基苯骈噻唑）， 能抑制金霉素的生物合成，同时增加四环素产 量。 水是培养基的主要组成部分。它既是构成菌体细胞的主要成分，又是一切营养物质传递的介质。 第三节 常用的发酵原料 淀粉水解糖 糖蜜 其他发酵原料 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 hydrolysis method ⒊ 酸酶结合法 acid-enzyme hydrolysis method ⑴ 酸酶法； ⑵ 酶酸法 淀粉糖化液过程考察指标 葡萄糖值——DE值 所测得的还原糖以葡萄糖计算 DX值 糖化液中葡萄糖含量占干物质的百分率为DX值。 糖蜜原料 一、糖蜜原料的分类 生物发酵工业所用的糖蜜，主要是指制糖工业上的废糖蜜 waste molasses ，它是甘蔗糖厂或甜菜糖厂的一种副产品。糖蜜是一非结晶糖分，本身含有相当数量的发酵性糖 根据来源不同，糖蜜分为甘蔗糖蜜 cane molasses 、甜菜糖蜜 beet molasses 和高级糖蜜 high test molasses 等 二、糖蜜原料的性质和组成 糖蜜的外观是一种黏稠、黑褐色、呈半流动状的物体，相对密度约1.43。 各种糖蜜中的糖类的组成也不相同。除含有发酵性的糖分外，还含有胶体物质、灰分、维生素、氨基酸。 甘蔗糖蜜pH6.2，甜菜糖蜜pH7.4 甜菜糖蜜中的总氮量比甘蔗糖蜜丰富。 糖蜜的用途 燃烧，作为一种燃料提供热源，生产蒸汽 应用于饮料、味精和醋业等行业 糖蜜发酵制酒精 生产饲料 应用于建筑业，作为混凝土外加剂——缓凝剂 利用糖蜜酒精废液培养厌氧微生物产生甲烷及钾