发酵工业培养基设计.ppt

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1、第三章 发酵工业培养基P41,1、单位培养基能产生最大量的目的产物2、能使目的产物的合成速率最大3、副产物合成的量最少4、质量稳定、价格低廉、易于长期获得5、尽量不影响后处理,发酵工业培养基的要求 P41,一、培养基的类型和用途p48,根据来源分：根据主要成分或使用目的分：根据用途分：,营养不能太丰富，尤其是有机氮源；无机盐浓度要适量，否则会影响孢子量和孢子颜色；注意pH和湿度,营养要求比较丰富和完全，氮源和维生素含量也要高一些,除含有菌体生长所必须的营养物外，还要有产物所需的特定元素、前体物质和促进剂等,生理代谢菌种筛选,种子培养,发酵培养,谷氨酸发酵种子培养基和发酵培养基配方,白酒 发酵：

2、固体发酵培养基；,果酒发酵：果汁,啤酒发酵：麦芽汁,不同的发酵产物，不同的菌种所选择的发酵培养基是不同的。,二、发酵培养基的成分及来源 P42,碳源氮源无机盐和微量元素水生长调节物质,(一)、碳源,碳源功能：为微生物菌种的生长繁殖提供能源和合成菌体所必需的碳成分为合成目的产物提供所需的碳成分,在微生物发酵过程中，普遍以碳水化合物作为碳源。,生产疫苗时通常用牛血清蛋白、牛肉汁等蛋白质作为碳源。,酒精、简单的有机酸、烷烃等含碳物质也可作为碳源。,甲醇作为底物生产单细胞蛋白（SCP）用烷烃进行有机酸、维生素等的生产,葡萄糖：最容易利用，但过多会加快呼吸，导致溶氧不足、pH下降，抑制生长与产物合成糖蜜

3、：含糖（蔗糖）、氮类化合物、无机盐、维生素等，常用于丙酮丁醇生产淀粉糊精：需经胞外酶水解后才能利用，可克服葡萄糖代谢过快的弊端，价格低廉，常用玉米淀粉、小麦淀粉、甘薯淀粉,糖蜜：制糖工业的副产物。将提纯的甘蔗汁或甜菜汁蒸浓至带有晶体的糖膏，用离心机分出结晶糖后所余的母液，叫“蜜糖”。这种第一糖蜜中还含有多量蔗糖，可重复上法而得是第二、第三糖蜜等。最后得到一种母液，无法再蒸浓结晶，称废糖蜜，即糖蜜。,糖蜜,2、油和脂肪,油、脂肪,甘油脂肪酸,CO2H2O,ATP,脂肪酶,氧气,供氧要充足，否则会使有机酸积累，引起pH下降,常用豆油、菜油、葵花籽油、猪油、鱼油、棉籽油,3、有机酸会使pH上升CH3

4、COONaO2CO2+H2O+NaOH常用：乳酸、柠檬酸、乙酸,4、烃和醇类正烷烃（C1418)、乙醇,(二)、氮源,功能：构成菌体细胞物质和含氮代谢物,氮源种类,1、有机氮源种类：花生饼粉、黄豆饼粉、棉籽饼粉、玉米浆、玉米蛋白粉、蛋白胨、酵母粉、鱼粉、蚕蛹粉、尿素、废菌丝体、酒糟等特点：菌体生长旺盛、菌丝浓度增长迅速,花生饼粉,酒糟,玉米浆（corn steep liquor,CSL）,用亚硫酸浸泡玉米而得的浸泡液的浓缩液，也是玉米淀粉生产的副产品,虽然主要用作氮源，但它含有丰富的氨基酸、核酸、维生素、无机盐等，常用作为提供生长因子的物质。,2、无机氮源种类：铵盐、硝酸盐、氨水等可引起pH变

5、化,功能：生理活性物质的组成或生理活性作用的调节物,(三)、无机盐及微量元素,磷酸盐硫酸镁钾盐微量元素,磷是某些蛋白质和核酸的组成成分。磷酸盐在培养基中还具有缓冲作用。工业上常用K3PO43H2O、K3PO4和Na2HPO412H2O、NaH2PO42H2O等磷酸盐，也可用磷酸。,除了组成某些细胞的叶绿素成分外，并不参与任何细胞物质的合成；处于离子状态时，是许多重要的酶（己糖磷酸化酶，柠檬酸脱氢酶、羧化酶等）的激活剂；不但影响基质的氧化，还影响蛋白质的合成,钾离子与细胞渗透压和透性有关；是许多酶的激活剂；促进糖代谢,Zn、Co、Mn、Cu等元素大部分作为酶的辅基和激活剂；一般作为碳、氮源的农副

6、产品天然原料中，本身就含有某些微量元素，不必另加；特例：VB12的生产，由于钴是其组成成分，Co的需要量随产物的增加而增加，因此在培养基中需加入氯化钴以补充钴,（四）、水,发酵工厂要求恒定水源,地表水,地下水,地下水中分布最广的是钾、钠、镁、钙、氯、硫酸根和碳酸氢根7 种离子,（五）、生长调节物质,1、生长因子广义说，凡是微生物生长不可缺少的微量有机物质都称为生长因子(又称生长素)，包括氨基酸、嘌呤、嘧啶、维生素等；狭义说，生长素仅指维生素。,如以糖质原料为碳源的谷氨酸生产菌均为生物素缺陷型，以生物素为生长因子。,不是所有微生物都必需的，只是对于某些自己不能合成这些成分的微生物才是必不可少的营

7、养物质。,有机氮源是生长因子的重要来源，最具代表性的是玉米浆。,2、前体 P47是指加到发酵培养基中，能直接被微生物在生物合成过程中结合到产物分子中去，而其自身的结构并没有多大变化，但是产物的产量却因其加入而有较大的提高的一类化合物。,发现：最早是从青霉素的生产中被发现的。加入玉米浆后，青霉素单位可从20U/ml增加到100U/ml；玉米浆中含有苯乙胺，它能被优先合成到青霉素分子中，从而提高青霉素G的产量。,发酵过程中常用的一些前体物质,3、产物合成促进剂促进剂：细胞生长非必需，但加入后却能提高产量的添加剂,称为促进剂。,常用促进剂,表面活性剂洗净剂（脂肪酰胺磺酸钠）、吐温80（聚氧乙烯山梨醇

8、酐脂肪酸酯）、植酸等二乙胺四乙酸（EDTA）大豆油抽提物黄血盐（三水亚铁氰化钾，K4Fe(CN)6.3H2O）甲醇,促进剂能促进产量增加的原因：主要是改进了细胞的渗透性，增强了氧的传递速度，改善了菌体对氧的有效利用。,（1）在酶制剂发酵过程中，加入某些诱导物、表面活性剂及其他一些产酶促进剂，可以大大增加菌体的产酶量。,（2）抗生素工业在发酵过程中加入某些促进剂或抑制剂，常可促进抗生素的生物合成。,（2）抗生素工业在发酵过程中加入某些促进剂或抑制剂，常可促进抗生素的生物合成。,如：巴比妥能够增加链霉素产生菌的抗自溶能力，达到推迟菌体自溶的目的。聚乙烯醇可以改变发酵液的物理条件，达到改善通气效果、增加细胞渗透性的目的。酵母厌氧发酵中加入亚硫酸盐或碱类，可以促进酒精发酵转入甘油发酵。,1、前体2、培养基成分在进行选择时应遵循什么原则？3、孢子培养基、种子培养基、发酵培养基有何不同？,作 业,