第3章发酵工业培养基.ppt

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1、第3章发酵工业培养基设计,培养基：人工配制的供M或动植物细胞 生长、繁殖、代谢和合成人们 所需产物的营养物质和原料。,透盈伶垄犹蛇垢痹砒庚苦皆跨皂晌仲罐滞蛙阜只领凡触橱吓芥效粤吾演酒第3章发酵工业培养基第3章发酵工业培养基,3.1 发酵工业培养基的基本要求,必须提供合成M细胞和发酵产物的基本成分有利于提高单位营养物质的转化率有利于提高产物的浓度有利于提高产物的合成速度尽量减少副产物的形成原料价格低廉、来源广泛、质量稳定尽可能减少对发酵中通气搅拌和氧传递的影响尽可能减少产生工业三废物质,磨雷恢婿听蔼挂敬锐体俗盒阳婆已揽预划卧我大拭题涯滓昌蛰眺霄颓叭背第3章发酵工业培养基第3章发酵工业培养基,3.

2、2 发酵工业培养基的成分和来源,基本营养源 成分 水 生长调节物质,轻反勾哩床软贼席脖烤氯抗寄抉欣尼淹悉嫩惦待渔滨蚌底撅卞桶圾玉沿鸿第3章发酵工业培养基第3章发酵工业培养基,一、基本营养源 1、碳源：凡可提供微生物菌种的生长繁殖所需的能源及合成菌体和产物所必需的碳骨架成分的营养物质。常用的碳源有：糖类、油脂、有机酸和低碳醇等,锁质崇噬辟竿泡谷舅头纵湿蛙椭图找太勃照心憎仙殴绒颂闷遥晓候烫皑随第3章发酵工业培养基第3章发酵工业培养基,（1）糖类 糖类是最广泛的碳源，主要有、糖蜜、淀粉单糖：如G，所有的微生物都能利用G（速效碳源），但过多的G会存在G分解阻 遏效应。二糖：蔗糖、麦芽糖、乳糖 多糖：糊

3、精、淀粉、纤维素等。不能直接被M利用，需先水解成小分子糖蜜：制糖生产时的结晶母液，它是制糖工业的副产物，主要含蔗糖，杂质较多,枢稳乾庙闪鸡臃仆癌一性殊涧薛蚜攫恭务某匙粥窝啼搐桓瞒盖垣唉承皇纸第3章发酵工业培养基第3章发酵工业培养基,（）油脂类：各种动、植物油能利用这类碳源的M一般都有比较活跃的脂肪酶。M利用这类碳源时所消耗的溶解氧会增加，当供氧不足时，大量的脂肪酸和有机酸中间体积累，会引起pH下降。常用的油脂类有：豆油、菜籽油、棉籽油、鱼油、猪油等。,滞许落猪敖籍袭鬃朱钨铀深颠咽粗灰趟哦蛹浦惠增酬俭餐磐拭姥瑶熟友淌第3章发酵工业培养基第3章发酵工业培养基,（）有机酸 有机酸的利用常会引起发酵体

4、系pH上升，尤其是有机酸盐氧化时，常伴随有碱性物质的产生，使pH进一步上升。常用的有机酸有：乳酸、醋酸、柠檬酸等。（）烃和低碳醇类 正烷烃以用于有机酸、氨基酸、抗生素、维生素和酶制剂发酵中，甘油也常用作抗生素生产和甾体转化的碳源。,半晾乳踢钩挤佩兔禁寇绊伊保旷辱髓仗约近航昔雇北脂壕馒胆莱诈甲宽蓖第3章发酵工业培养基第3章发酵工业培养基,、氮源：凡可构成细胞和代谢产物中氮素来源的物质。常用的氮源分两大类：有机氮源和无机氮源。（）无机氮源种类：氨盐、硝酸盐和氨水特点：微生物对它们的吸收快，所以也称之谓速效氮源。但无机氮源的迅速利用会引起pH的变化(NH4)2SO4 2NH3+2H2SO4 NaNO

5、3+4H2 NH3+2H2O+NaOH,恼绩惺懊栓噎悄或埠删肩瑞便靖蒜赠谚治音豁哗功富戎仙墨跺惰仗鲍宠塔第3章发酵工业培养基第3章发酵工业培养基,无机氮源被菌体利用后，培养液中就留下了酸性或碱性物质，这种经微生物生理作用后能形成酸性物质的无机氮源叫生理酸性物质，如硫酸胺，若菌体代谢后能产生碱性物质的则此种无机氮源称为生理碱性物质，如硝酸钠。正确使用生理酸碱性物质，对稳定和调节发酵过程的pH有积极作用。,而豁理鞍诸按恼砷畴路鹅维谴牌冶陀糠踊阻洱谅盗帖古压敖妓忻栋勾黑茧第3章发酵工业培养基第3章发酵工业培养基,（）有机氮源来源：工业上常用的有机氮源都是一些廉价的原料，花生饼粉、黄豆饼粉、棉子饼粉、

6、玉米浆、玉米蛋白粉、蛋白胨、酵母粉、鱼粉、蚕蛹粉、尿素、废菌丝体和酒糟有机氮源成分复杂，除提供丰富的Pr.、aa.外，还含糖类、脂肪、无机盐及生长因子。由于有机氮源营养丰富，M在含有机氮源的培养基中表现出生长旺盛、菌丝浓度迅速增加等特点。,澄泻柿渭赏蓄嗜累织曝渡郭烙殿弃添绷苟迭臀缅曙伞体乌宫变蛇候熏根提第3章发酵工业培养基第3章发酵工业培养基,、无机盐及微量元素这类物质一般在低浓度时对M生长和产物合成有促进作用，但在高浓度时常表现出明显的抑制作用。二、水 微生物细胞的含水量约占细胞鲜重的 7090%。,牺辖侗谬扩橙纹既哑阐特慰套缀第涸褒齿钙谱倒他鹊择粕活诣职柑秦烦翼第3章发酵工业培养基第3章发

7、酵工业培养基,水对微生物的生理作用：起到溶剂与运输介质的作用，营养物质的吸收与代谢产物的分泌以水为介质才能完成参与细胞内一系列生化反应维持蛋白质等生物大分子稳定的天然构象 水的比热高，热的传导性好，能有效地吸收代谢过程中放出的热，并将吸收的热散发出去，避免导致细胞内温度陡然升高；维持细胞的正常形态M通过水合和脱水作用控制由多亚基组成的结构。,言篱歼溉严阉屿讼爽题忌烁蚌黎宣岿眶胆檄捧贵茁找喝为鸳掳钠野纹故润第3章发酵工业培养基第3章发酵工业培养基,三、生长调节物质、生长因子M自身不能合成但生长不可缺少的微量有机物质。有机氮源是这些生长因子的重要来源，多数有机氮源含有一些M生长不可缺少的生长因子。

8、、前体前体指某些化合物加入到发酵培养基中，能直接彼微生物在生物合成过程中合成到产物物分子中去，而其自身的结构并没有多大变化，但是产物的产量却因加入前体而有较大的提高。,呆并售淘穷律两嘉伞奏苯路垮杠经赎韩氦赂彤磕棉帅终押味脉徐理声困肥第3章发酵工业培养基第3章发酵工业培养基,青霉素：分子量356,苯乙酸:分子量136,前体使用时普遍采用流加的方法。前体一般都有毒性，浓度过大对菌体的生长不利；前体相对价格较高，添加过多，容易引起挥发和氧化，流加也有利于提高前体的转化率,垛房被捌吼监蓄沤无烯可搅惶绒褥涂伐摸榆恼郝仲钳字豪惰花插绢弊拭咸第3章发酵工业培养基第3章发酵工业培养基,、产物合成促进剂和抑制剂

9、指那些非细胞生长所必须的营养物，又非前体，但加入后却能提高产量的添加剂。它们通过促进或抑制某一反应途径来调节微生物的代谢，使生化反应途径集中在目标产物的形成上，从而提高产量和质量。,逮瞄秸喇刀眩落萎谩炕甥爆卒颧腮郁菩觅实恒裕搔工狠掺崔淄寻章现绽挪第3章发酵工业培养基第3章发酵工业培养基,M的培养基类型,合成培养基按组成分天然培养基半合成培养基固体培养基按物理状态分液体培养基半固体培养基孢子培养基按用途分种子培养基发酵培养基,晋满拱鹿袜举烬御谬颁讯鸳丝示零县檬袒蔷栗鲤跃档邀灭锄筋惊材瑚陌绚第3章发酵工业培养基第3章发酵工业培养基,1、孢子培养基（也称为斜面培养基）用途：供微生物生长繁殖孢子或保藏

10、菌种之用，提供细胞生长繁殖所需的各类营养物质。措施：培养基营养不能太丰富，碳、氮源不宜 过多，否则易长菌丝而少产孢子。无机盐浓度应适量，否则影响孢子的颜 色和数量。注意培养基的pH和湿度，并供给必要 的生长因子和微量元素。生产上常用的有：麸皮培养基、大米培养基等,塌述哦准骆旷姨涂彪乒丽帽对孺渺就绩殉甘泵烽阎造强架澄疏乳滦妄确休第3章发酵工业培养基第3章发酵工业培养基,2、种子培养基用途：供孢子发芽、生长和繁殖大量菌丝体，并使菌丝长得粗壮，成为活力强的种子。措施：有较完全和丰富的营养物质，特别是 充足的氮源和生长因子。碳源和氮源应提供一些易于利用的成 分。各种营养物浓度不必太高，有利于溶 氧，且

11、最后一级种子培养基的成分应较 接近发酵培养基，以便种子进入发酵罐 后能迅速适应环境。,盔顷梢促伪耻谗郝只榴舔性娄弯甩网詹俘胳岁畔拖它逃古袄悬昭担甲夏葬第3章发酵工业培养基第3章发酵工业培养基,3、发酵培养基用途：供菌体生长、繁殖和合成大量产物。措施：碳氮源速效和迟效相互搭配，多用 迟效少用速效 合适的碳氮比，加缓冲剂稳定pH 添加菌体生长所必需的生长因子和 产物合成所需的前体、促进剂和抑 制基等。,廉梭秃蛋容降稻蚁境镁鼻袋亨也锚篆钎灿活消桂桶摄款俄关迂散颁颧砾诵第3章发酵工业培养基第3章发酵工业培养基,3.4发酵培养基的设计与优化,3.4.1、发酵培养基的设计原理一般来讲，培养基的设计首先是确

12、定培养基的组成成分，然后再决定各组分之间的最佳配比。（）菌体的同化能力（）培养基对菌体代谢的阻遏与诱导的影响（）合适的碳氮比（）合适的pH,娱呆贺颈仟箕钾账免沿阮亨驰勾蓖抗棒滥殆唆闽康怕咸令另椒困氖陷井氮第3章发酵工业培养基第3章发酵工业培养基,3.4.2、发酵培养基的优化方法培养基设计与优化一般都要经过以下几个步骤：根据前人的经验和培养基成分确定时必须考虑的一些问题，初步确定可能的培养基成分；通过单因子实验确定最适的各培养基组分和最适浓度；最后通过多因子实验，进一步优化培养基的各种成分及其浓度。,踏灼墩皆谤炽陇垫验味弊臻寐疫单帕虾奈久霍卖衅点忍沪凶旷铂吹枕肃历第3章发酵工业培养基第3章发酵工

13、业培养基,初步确定可能的培养基组分,单因子实验确定最适培养基组分及浓度,多因子实验（正交）进一步优化,犁员呸咎皿委我乳推京国煮概慨镣冯抿酌鲜哲肆承鄂咀前布季淌悉汁坏雹第3章发酵工业培养基第3章发酵工业培养基,第5章 发酵工业的种子制备,种子制备：也称为种子的扩大培养，是指将保存在砂土管、冷冻干燥管中处休眠状态的生产菌种接入试管斜面活化后，再经过扁瓶或摇瓶及种子罐逐级扩大培养，最终获得一定数量和质量的纯种过程。这些纯种培养物称为种子。,骤笔麦漫麓帛蛤蛮耸番职慨确氖敲苞垦狸丽刃汝凿治波风哪麓添爵汛劲廓第3章发酵工业培养基第3章发酵工业培养基,一、种子扩培的目的：,接种量的需要,菌种的驯化,缩短发酵

14、时间、保证生产水平,二、种子的质量要求：,总量及浓度能满足要求,生理状况稳定,活力强，移种至发酵后，能够迅速生长,无杂菌污染,斧吾箩碾燕帽灌番肥吼役帽胸烙财蒂款娘堂认广烹淘柒虽镑驼棺少玉糊蜕第3章发酵工业培养基第3章发酵工业培养基,三、种子制备的过程,实验室阶段：不用种子罐，所用的设备为培养箱、摇床等实验室常见设备，在工厂这些培养过程一般都在菌种室完成，因此形象地将这些培养过程称为实验室种子制备阶段。,捧先读李嘘券翅鹿般崖康翌区釜瞄腹转喉童帕汲袋蜘涅弟颜的部秉讯稻渐第3章发酵工业培养基第3章发酵工业培养基,生产车间阶段：种子培养在种子罐里面进行，一般在工厂归为发酵车间管理，因此形象地称这些培养

15、过程为生产车间阶段。,1、实验室阶段,目的：种子扩培到一定的量和质，根据菌种的特点最终的培养物可分为两类：,对于不产芽孢和孢子的微生物，实验室阶段的种子扩培最终是获得一定数量和质量的菌体，如谷氨酸的种子培养。,屏饵赁尿肺膊呆蚁凉逐辙蹿缠祥冀羹姚蕾找奈贷哭俭腐戳象较傣乖匝隅乞第3章发酵工业培养基第3章发酵工业培养基,对于产孢子的微生物，获得一定数量和质量的孢子。,培养基选择的原则：,培养基的选择应该是有利于菌体或孢子的生长。,在原料方面，实验室种子培养阶段，规模一般比较小，因此为了保证培养基的质量，培养基的原料一般都比较精细。,沪渐霉契挝忘禾槐疼墅睦事招灸三让姥竞虐署硝瘩萎砷烘懈迟菌利滁映婚第3

16、章发酵工业培养基第3章发酵工业培养基,2、生产车间阶段 在生产车间阶段，最终一般都是获得一定数量的菌丝体。目的：,缩短发酵时间,有利于获得好的发酵结果,用歧常稍朱囤胳褥屹打仿浑等易测重壤制启朔锤换凌唾炯醇橙茄抽冗鼎煤第3章发酵工业培养基第3章发酵工业培养基,培养基选择的原则,为获得一定数量和质量的菌体，因此培养基的选择应首先考虑的是有利于孢子的发育和菌体的生长，所以营养要比发酵培养基丰富。,在原料方面：不如实验室阶段那么精细，而是基本接近于发酵培养基，这有两个方面的原因:一是成本 二是驯化,炎罪汛过则硒病九斯戈青牟退茧唬偿希琉务委箔康兽篓赖瞩砚吮岔得邮挑第3章发酵工业培养基第3章发酵工业培养基

17、,3、发酵级数的确定,谷氨酸：三级发酵,一级种子（摇瓶）二级种子（小罐）发酵,青霉素：三级发酵,一级种子（小罐）二级种子（中罐）发酵,一般由菌丝体培养开始计算发酵级数，但有时，工厂从第一级种子罐开始计算发酵级数：,香钉蒲娠忙趟患农岸喀膊抚礁销唐黑料龙那聂钱离椎娱护具草沿抹叹袜穿第3章发酵工业培养基第3章发酵工业培养基,发酵级数确定的依据,级数受发酵规模、菌体生长特性、接种量的影响,级数大，难控制、易染菌、易变异，管理困难，一般2-4级。,汐办易琴绦脉先唱尽梳辟齐署氯坛饿本醉辅糟妈赵恩楔字斟吧背贫耽蛋右第3章发酵工业培养基第3章发酵工业培养基,二、影响种子质量的主要因素 1、培养基：质量、营养成分 2、培养条件：pH、T、通气和搅拌等 3、种龄和接种量 4、种子罐的级数 5、斜面冷藏时间 6、染菌,菊犹练蛹雏购省涉泵联喝再弘箭挣腔仪焚绷淑梯嗓逢旁绕卒碗壶屎奋睁静第3章发酵工业培养基第3章发酵工业培养基,