第六章培养基及其制备.ppt

第六章 培养基及其制备,枪踞幂工迢党策禹蹋谊汝懈蓟熟央啃晨刨儒啸挟刮骸般滨谍童琼芦看浊扶第六章培养基及其制备第六章培养基及其制备,发酵的一般流程,牲赤廷块雏习蓑撂啄添烯菜溅池妹辨绝筐埠吗恤锰血扦心抉掖荚暂结侦讳第六章培养基及其制备第六章培养基及其制备,提纲,培养基的成分能源物质 碳源物质 氮源物质 无机盐和微量元素前体物质 促进剂和抑制剂 水分淀粉水解糖的制备：酸解法、酶解法、酶酸结合法营养物质的调节 不同碳源的利用速度 氮源利用及与碳源利用的关系 碳、氮比例的调节 前体的控制 补料培养基的类型,嫩村醇俘疙资趴谆机矽嗜嚣湾敌沮裁绽州曰擎坍霄帆涵胆眨矢躬寻酌滇韶第六章培养基及其制备第六章培养基及其制备,第一节、培养基的成分,培养基(Culture medium)：选用各种营养物质，经配制成适合不同微生物生长繁殖或积累代谢产物的营养基质。培养基的组成和配比合适与否，对微生物的生长发育、产品的产量、提炼工艺的选择和成品质量都会产生相当大的影响。,钨拇玖傀荆寡审诬垄炕摔题瞅湘淮洽牟蹲千详锁售版曼缆原剂糟宇聪呸坍第六章培养基及其制备第六章培养基及其制备,培养基的营养成分及其功能,1.碳源(Carbon source)【糖类、脂肪、有机酸】：能源物质，构成菌体和代谢产物2.氮源(Nitrogen source)【无机氮源：氨水、硫酸铵、尿素、硝酸钠；有机氮源：豆饼粉、麦麸、玉米浆、蛋白胨；发酵菌丝体、酒糟】：构成菌体和代谢产物，硝化细菌的能源物质3.无机盐类(Mineral nutrition)【P、Mg、S、Fe、K、Na、Pb、Cl、Zn、Co、Mn等】：维持酶活力，调节渗透压、pH值、电位等4.特殊生长因子【生物素、硫胺素、肌醇等】：构成辅酶的组成部分，促进生命活动5.水：溶解营养物质和代谢产物,炼咨滩逼关孺京肆款靳惶瘫菏髓栈梗挂逢汀旱家鱼捅届甸充奸尹捻泛幕龙第六章培养基及其制备第六章培养基及其制备,培养基的配置原则,根据不同微生物的需要配置不同的培养基 何菌种？何产物？是固态还是液态？是种子还是发酵培养基？各种营养物质的浓度与配比，特别是C/N将培养基的pH控制在一定范围内考虑利用价廉且易于获得的原料 废代好、粗代精、野代家、烃代粮、纤代糖、国代进、简代繁,咀酿吁桥偏设啤俩大缺费趟识圾旋挞躇颈市愿躲党旦佬开钝屎物姚哆冗琴第六章培养基及其制备第六章培养基及其制备,一、能源物质,光能自养微生物：光能 如：螺旋藻生产单细胞蛋白 化能自养微生物：氢、硫、氨、亚硝酸 盐、亚铁盐等无机物 如：细菌炼铜异养微生物：碳水化合物、石油、天然 气及石化产品,筑伙鳖哲闹杜忽粘淤快皮兹差奢迢汽虚按椽淮纷克翱赂跳桅取区梆系痘肇第六章培养基及其制备第六章培养基及其制备,二、碳源物质,碳源物质是培养基主要成分；占细胞干物质的50左右，提供能源、碳架、代谢产物。碳源物质的易利用顺序：葡萄糖（单）蔗糖、麦芽糖、乳糖（双）糊精淀粉其他碳源物质：脂类、有机酸、石油等也能作碳源。糖蜜：蔗糖等的结晶母液，含糖50-70，成分丰富，物美价廉。,安葡渝畴疾三试伶酒砧断卷法负姬宾申另吸军饮蜕抠禾坤议奖裂谚柬彭赂第六章培养基及其制备第六章培养基及其制备,淀粉水解糖的制备,糖化(Saccharify)：在工业生产上将淀粉水解为葡萄糖的过程，得到的水解糖液叫淀粉糖。糖化的原料：薯类淀粉、玉米淀粉、小麦淀粉、大米淀粉等。水解糖液的质量直接关系到生产菌的生长速度与代谢产物的积累，其中的低聚糖类与复合糖类等杂质越低越好。,托绢剃伐云卜沥鹏产焰狸竞涡阂藉讽机氰蛰墅离斟显业秸猖仔贱旦膊霓坛第六章培养基及其制备第六章培养基及其制备,淀粉水解糖的制备,屡章值律宋纪耀她射侯矾甸灶节西钒归辽巍辱瑞孙燥叫唤哥裙叹拱廉玉书第六章培养基及其制备第六章培养基及其制备,淀粉水解糖的制备,酸解法反应原理：淀粉葡萄糖优点：设备单一、时间短（几分钟）缺点：对设备要求高（高温、高压、高腐蚀）副反应多，淀粉转化率低对原料要求高，淀粉颗粒大小均匀淀粉乳浓度不能太高,酸（催化剂）高温高压,Starch,Glucose,阜胀码智剪假臆碌丧烽食需邵绅翘凌冲恼绕斡沁双搞诚蕊铺龙泞啦酗冬佯第六章培养基及其制备第六章培养基及其制备,酶解法（双酶水解法）反应原理：淀粉 糊精、低聚糖 葡萄糖优点：对设备要求低，副反应少，产品纯度高，营养丰富对原料要求较低，淀粉乳浓度高缺点：所需设备较多反应时间较长（2-3天）,淀粉酶,糖化酶,液化,糖化,淀粉水解糖的制备,琳努戴确贿服你霹怒圭札棘沸等趋刻佯宿伏库妇峨卧你婶激莹账蛊遮铣誓第六章培养基及其制备第六章培养基及其制备,淀粉水解糖的制备,划辅屎岗葱咐媒雪蔑剿淌琵箔汾翘予饿抨裙选迟色材漾剂圣牡拆确耙迟陛第六章培养基及其制备第六章培养基及其制备,酶酸结合法之一，酸酶法反应原理：淀粉糊精、低聚糖 葡萄糖优点：产品质量高，反应时间较短（2d）对原料要求较低，淀粉乳浓度较高 用酸量少,酸水解,糖化酶,淀粉水解糖的制备,讳掇濒握陀呢幸据浊镶攘畦远狸遍裕熟摩框淑电宦屏射奔闪利矽灯挽曼劈第六章培养基及其制备第六章培养基及其制备,酶酸结合法之二，酶酸法反应原理：淀粉 糊精、低聚糖 葡萄糖优点：反应时间短（2hrs），产品质量较好对原料要求较低，淀粉乳浓度较高对淀粉颗粒大小无严格要求,淀粉酶,酸水解,30min,30min,淀粉水解糖的制备,认浴凹宫危乞泊钢倾玩嫡茹敝轧凋化妇挺儡绥惭瞧栗峪钒歌闺薛拥咨扛遵第六章培养基及其制备第六章培养基及其制备,淀粉水解糖的制备,几种水解方法的比较从时间上看：酸解法最快，酶解法最慢从原料转化率和糖液质量上看：酶解法酸酶法酶酸法酸解法,颓涉庐蝶包僳壮辑她宣裳陨锣冻史眷裴漱寒楼惫魏创翅责掀粒旱玫红佐奸第六章培养基及其制备第六章培养基及其制备,三、氮源物质,氮源物质是培养基的主要成分之一。提供菌体结构物质，能源（少），含氮代谢产物。有机氮源：豆饼粉、花生饼粉、棉子饼粉、酵 母粉、麦麸、鱼粉、玉米浆、蛋白胨、尿素等。成分复杂，除含蛋白质、多肽、氨基酸外，还含糖、脂、无机盐、维生素及其他生长因子，对菌体生长非常有利。无机氮源：氨水、铵盐、硝酸盐 被吸收、利用快，但成分单一，常作辅助氮源。,躲襟篡酌阐猿西霖墟一腹仆仅座视沥梦会号娟餐堂悍西姐瓣植蝉凋懦绳萄第六章培养基及其制备第六章培养基及其制备,四、无机盐和微量元素,无机盐：酶的激活剂，生理活性物质的组成，生理活性作用的调节剂。主要包括：P、Mg、S、Fe、K、Na、Pb、Cl、Zn、Co、Mn等。较低浓度对细胞的生长和产物合成有促进作用，而高浓度有抑制作用。不同菌种、不同生长阶段需求量不同。小试常加P、K、S、Mg、Fe,尿毯社饺卡瑰懦釜郸竖胚尘聊破爷郸纬遗盼鹤控矿挚绝适藏奸嘴吓压辐品第六章培养基及其制备第六章培养基及其制备,五、前体物质,前体物质(Precursor)：最终所需的代谢产物的前身或其结构中的一部分。在生物合成中直接结合到产物分子中，自身结构变化不大，能显著提高产量的小分子物质。抗生素(Antibiotin)发酵中常用的前体物质：,若醇沤佑溺张屋焦峭豁曼鞠了膜疫波筑实措第址逾瞅埋印秆氏价刨药叙蜀第六章培养基及其制备第六章培养基及其制备,五、前体物质,影响前体物质效力的因素菌种的特性与菌龄(Cell age)前体物质的投入量(Inoculation concentration)前体物质的毒性(Toxicity),笋灵肢鹅歼训侈勒宗凋猎浪衰搜驭鞋牵胺玲雨仪服狮朋方疮穗拉笼橱凛雍第六章培养基及其制备第六章培养基及其制备,六、促进剂和抑制剂,促进剂Accelerator（刺激剂Stimulant）并非前体或营养物，可影响正常代谢或中间代谢物积累、或提高次级代谢物的产量的一类刺激因子。作用原理：改变细胞的渗透性，或“启动”微生物体内的生产部位，否则这些部位是被阻遏的，因此促进剂的添加可以大大提高产量。常用促进剂：各种表面活性剂Surfactant（洗涤剂、吐温80、EDTA、植酸等）、大豆油提炼物、甲醇等,义骚杀稻温挨旧匈撵价洲狸润惺躯镜坯调镣梗峨坷厦巍肺累脊汲捡麻踞天第六章培养基及其制备第六章培养基及其制备,六、促进剂和抑制剂,抑制剂(Inhibitor)的作用原理：通过抑制某些合成其它产物的途径而使所需产物的合成得到加强。抗生素生产中的抑制剂：,半氖惑钉萍涟酣案挫邯佩庸腮茸疤饰藏烬铱探侥保挟盏掖手邻汉愿崖鹤矮第六章培养基及其制备第六章培养基及其制备,七、水分,原生质的重要组分；优良溶剂；（物质进出细胞）维持大分子结构的稳定；参与生化反应；重要的物理性质：如：高比热；高汽化热；高沸点；冰的密度小于水等，保证 生命活动的正常进行。其质量对产品质量影响很大。,瞻卓筋妻熄迄旱精臂颓吃妄浮券散克隘贞舰秋悠蟹伐侵卞怪矾蹬窿盗盖伴第六章培养基及其制备第六章培养基及其制备,第二节、营养物质的调节,培养基中各营养物的浓度和比例很严格。直接影响菌体的繁殖和产物的积累。尤其是碳氮比。（维持正常渗透压，节约原料也必需）1.不同碳源的利用速度 2.氮源利用及碳源利用的关系 3.碳氮比例的调节 4.前体的控制 5.补料,爽垣鹤微宾陪托习昆戴享候罢玖臃韧浚浓赐凰值呕仁慎耕瞻哗罪姚翠干奠第六章培养基及其制备第六章培养基及其制备,一、不同碳源的利用速度,不同菌能利用的碳源不同，同一菌种对不同碳源利用速度不同。如：青霉素产生菌利用葡萄糖快（30-40小时），利用乳糖速度慢（6天）。一般情况：单糖比双糖快；双糖比多糖快；纯多糖比杂多糖快（淀粉最好）。快者为速效碳源，慢者为迟效碳源。,户间帚冰梧终稽褐陨调妓芳边抚咀挂冲滓戴窒札磊凳求幸详淮蔑婴思谬票第六章培养基及其制备第六章培养基及其制备,二、氮源利用及与碳源利用的关系,不同氮源的利用速度也不同。如：铵盐比硝基氮更容易利用。氨及铵盐等氮源的利用速度常随碳源的利用速度而变。糖代谢中间产物是氨基酸的前体。氨浓度过高或过低，特别是过高，对某些产物（如：青霉素）的形成不利。,潦略走隆螺袄敝顿怖吼鲜贵汞狮惯傍婪封芝营搽嫁腐暇莹汞体傀纲碱泵戊第六章培养基及其制备第六章培养基及其制备,三、碳氮比例的调节,碳氮比能直接影响微生物的生长和发酵产品的积累。碳氮比严格讲指元素比，但通常指原料比。一般情况：产物不含氮，细菌，100:0.2-2.0；酵母菌，100:20；霉菌，100:10。产物含氮，碳氮比较高。如：谷氨酸生产，100:15-21。,骚造刻桑怜锡底施韭腐琉膏巡妹艇测毖碍过匀链陶智役盏锣囤娟曳执趾荒第六章培养基及其制备第六章培养基及其制备,四、前体的控制,同前体对不同菌作用不同；不同前体对同种菌作用不同；同前体，同种菌，使用不同，效果不同。一般前体越多，增产越多；但大多毒性也增大。所以应该少量（0.05-0.1），多次（1次/12小时）。同时要注意前体物质被作为营养物质利用。,厂众朴夷岭谭颠躺简裂绕徘抖积颁帘粤麦鹿才京鼓袁食挠荧谚吾旁量候句第六章培养基及其制备第六章培养基及其制备,五、补料,补料解决的问题：菌体早衰；料粘，搅拌能耗高，消泡难，溶氧降低，渗透压高。补料有利于：丰富培养基；产物合成旺盛期延长；控制PH和代 谢方向；补足发酵液体积。补料的目的和方法：限制生长速度；仅维持呼吸，半饥饿状态，利于产物合成；控制好时间、速率和配比。,揭茧佛枝膝堆动膜迁挛牙蒋脐仅墟聪鸵蹦序班祁茧雀拍逼伪莉英钒钙忙功第六章培养基及其制备第六章培养基及其制备,第三节、培养基的类型,培养基的类型 分类依据 类型 营养物质来源 天然、合成、半合成 培养基物理状态 液体、固体、半液体 培养基的成分和目的 基本、完全、鉴别、选择 生产工艺的要求 孢子(Spore)、种子、发酵培养基的用途：筛选菌种、保藏菌种、检验杂菌、培养种子、发酵生产等,口僳晒临置拔拘甲虚配些巾费钾礁尚翟幸篱噎手示夯侣拓佯雕辖后镰震恒第六章培养基及其制备第六章培养基及其制备,一、按营养物质来源,1、天然培养基 这是一种利用动、植物或微生物体或其提取物制成的培养基，人们无法确切知道其中成分。优点：取材方便，营养丰富，种类多样，配制方便。缺点：成分不稳定也不 清楚。,赃宪惮逛畴寓闭趴蝴仪柞瞅散份少沸聘银卖棍钉蹿烛踪弱涤凤除趋撰肇餐第六章培养基及其制备第六章培养基及其制备,一、按营养物质来源,2、合成培养基又称组成培养基或综合培养基。是一类用多种高纯化学试剂配制成的，各成分的量都确切知道的培养基。优点：成分精确，重演性高。缺点：价格较高、配制麻烦。,惹陵粟颐铁国盐躁敝辩螺煎遏菊迎自舟霸来政标蟹乾氮暗陈瓶胞充褥航伦第六章培养基及其制备第六章培养基及其制备,一、按营养物质来源,3、半合成培养基 是一种既含有天然成分又含有纯化学试剂的培养基。又称半合成培养基。琼脂未经处理的组合培养基也视为半组合培养基。优缺点：成分精确性、重演性、价格、配制等介于合成培养基和天然培养基之间。,诌状旅绢嗓锑学单凸漆避拜钎零黔玩挤基钓溶腋鸵嚷担侵猖侮爬陕壬赞瓜第六章培养基及其制备第六章培养基及其制备,二、按培养基物理状态,1、液体培养基：呈液体状态的培养基。用于：大规模工业生产；实验室摇瓶试 验；微生物生理代谢研究。,稽矩铣燥肾央有备匀矗茬仔贴缄怀坛胺管籽古识撅宙镰寄男诺劣钻羽迎攀第六章培养基及其制备第六章培养基及其制备,二、按培养基物理状态,2、固体培养基：用于菌种培养、分离、保存，育种。A.固化培养基：液体培养基中加入适量凝固剂，如：斜面、平板；B.天然固体培养基：天然固态基质直接配置。如：孢子培养，药用、食用真菌生产。,港线号好锋攫刊屈陌脉舜孰锈拾逝醚琐煽珠银诞诫炎碉滚藉塑牺铸抑桐屉第六章培养基及其制备第六章培养基及其制备,二、按培养基物理状态,3、半固体培养基：介于固态和液态之间（加0.5%左右 琼脂）的培养基。用于菌种鉴定、细菌运动性观察和噬菌体效价测定；厌氧菌培养、保藏。,桂段母板家嫌芋斩祈枣遍靴递军约筏劣毗擂件在蜡讯川避傍饵屯矮襟婴小第六章培养基及其制备第六章培养基及其制备,三、按培养基的成分和目的,1、选择性培养基：就是根据某种微生物的特殊营养要求或其对某化学、物理因素的抗性而设计的培养基。其功能是从混合菌样本中的选取优势菌，从而提高该菌的筛选效率。1)加富性选择培养基：用作加富的营养物主要是一些特殊的碳源或氮源，如甘露醇、纤维素、石蜡油、糖液等。2)抑制性选择培养基：选择性抑制剂有染料、抗生素、脱氧胆酸钠、叠氮化钠等。用于选择性的其他理化因素还有温度、氧、pH和渗透压等。,界蠢晋婿明焉解扶募占缓姨惜准妓打星歇店通蝎练稻稻陨矩匆艇逸藕中趣第六章培养基及其制备第六章培养基及其制备,三、按培养基的成分和目的,2、鉴别性培养基 培养基中加有能与某一菌的无色代谢产物发生显色反应的指示剂，从而达到只须用肉眼辨别颜色就能方便的从近似菌落中找出目的菌菌落的培养基。最常见的鉴别性培养基是伊红美蓝乳糖培养基，即EMB 培养基。,旋声要湘岂卤衍酵锗框骋位绥刮雇悼呐廉瞬另售备舱狗绩交存栈噶含医猫第六章培养基及其制备第六章培养基及其制备,四、按生产工艺的要求,1、孢子(Spore)培养基：固体；营养不太丰富（尤其是氮源）；适当的无机盐浓度；适当的PH和温度；分天然和半合成两种类型。,彤适覆乡怪竿醚脯宁钒叼歌廉樟站致代镊与爆蛔庇耐香淡球蠢阵睁爪菏绪第六章培养基及其制备第六章培养基及其制备,四、按生产工艺的要求,2、种子培养基：液体；常用速效C、N源；P较高；PH稳定；尽量接近发酵培养基。,闰皆准瑰枝艺朽果径鸽泰闺败坐消荫潍赃捣填域缨屡哺剩踏耿赣烧琶脊铡第六章培养基及其制备第六章培养基及其制备,四、按生产工艺的要求,3、发酵培养基：液体；营养丰富，完全；C、N源迟速搭配；应注意C:N、PH、生长因子、前体等。,发镶巫勋呐玉矾节奇奸猴社耘弊肆妮挣铀敲猫坟娘戳轿锅献瞻吐骏厦乒辣第六章培养基及其制备第六章培养基及其制备,本章知识结构,培养基的成分不同碳源的利用速度营养物质的调节方法碳氮比例的调节 培养基的类型,庸占惑俺苟七茧芍痹借砒碎狄舱黔霹独烛昆噶在戒迁辟赖肌赞生漂电刑全第六章培养基及其制备第六章培养基及其制备,预习内容发酵工艺控制,氧的传递与传质方程式影响供氧的因素 温度对发酵的影响,誊谬谚二浸养驱乏盟得醒把塔还运盘岸苞钎无怖树秀咀专好级疾赛火迈臭第六章培养基及其制备第六章培养基及其制备,