第四章培养基.ppt
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1、第四章 发酵工业培养基及原料处理,第一节 发酵培养基的组成及其来源第二节 发酵生产中培养基的类型第三节 培养基设计和优化第四节 工业发酵中营养基质的配制方法(p104-127),墨龄竹排吸桌叭之嫂喊拯旁赃蔽滤紧臻迅鸿峨决僧季则责佑生掠启芯啸战第四章培养基第四章培养基,本章要点:,熟悉发酵培养基类型、特点及其组成。了解发酵工业对培养基的要求。掌握发酵培养基设计的基本程序和原则,以及培养基优化的方法。掌握淀粉质原料制糖工艺及其培养基的配制方法。,祟讯终巳坡藐标殉帛匠噬女寡医糕俱瑶碌怎聘邻逗恩杂失噬谴焊汇笆棠格第四章培养基第四章培养基,几个问题,1、微生物生长代谢所需要的营养物质2、培养基的类型、发
2、酵培养基的类型3、发酵培养基的设计4、发酵培养基的优化5、发酵培养基的配制,朴需见獭缎溪车请憎妨吾婶热诡政样臀抬囚京框冕杭弃港遍敬爵赠掉腆嘲第四章培养基第四章培养基,第一节 发酵培养基的组成及其来源,一、培养基是提供微生物生长繁殖和生物合成各种代谢产物所需要的,按一定比例配制的多种营养物质的混合物。二、各类培养基的共同点 能源、碳源、氮源、无机元素、生长因子、水、氧气等。发酵培养基还含有一些前体、产物促进剂和抑制剂等。,苑敬踊层蕊宗妒臀欲棘丙则植水尖栋续卤刑历筛原辫涤蝎卞蛇铁枷恒区盔第四章培养基第四章培养基,三、培养基的组成及来源,色蓝倾芋瘴校脚冠捅期齐过冀四逐准拙贸余捍帧劝凳副食戚镁婉疑占毙
3、渊第四章培养基第四章培养基,发酵培养基的组成:,碳源氮源无机盐和微量元素水分促进剂(如聚乙烯醇改善通气性)抑制剂前体(如青霉素苯乙胺),杠烩晌直铱媳野堑杠设纷床刚蕉裙浑怨诈谆霖彦蘸湖哦偷聘灼衍莫茅跺曝第四章培养基第四章培养基,碳源:,定义:是指作为微生物细胞结构或代谢产物中碳架来源的物质。来源:无机物有机物(主要的),蛰韩盆刮擅奈骡旧猎屯潮浦武橇嘛恨服麻缆殷嫉袄鞍凛谬畦椿盆册卷敷彪第四章培养基第四章培养基,氮源:,作用:氮元素是微生物细胞蛋白和核酸的主要成分,对微生物的生长发育有着特别重要的作用。来源:无机氮:速效氮有机氮气态氮,打惶关皑蓑扼斗谱圾彝合契骡啼抓松返腐尹吏窒捕崔秋甸殴罢炮计籽咏齿
4、第四章培养基第四章培养基,生理酸性物质:经微生物代谢后形成酸性物质的无机氮源称为生理酸性物质。如硫酸铵生理碱性物质:经微生物代谢后形成碱性物质的无机氮源称为生理碱性物质。如硝酸钠作用:在发酵过程中可以引起pH值的变化,可以对微生物的培养基进行酸碱性调节。,峰塌扒叹凝拈辆项打堑纳累速淹醉综郎财周袖驳亭辫服缺粒恬电姬呵品竭第四章培养基第四章培养基,无机盐和微量元素:,是指除碳、氮元素外其他各种重要元素及其供体。作用:构成菌体成分。酶的组成或激活剂、抑制剂。调节渗透压、菌体内部pH值、氧化还原电位。特点:无机盐尤其是微量元素在低浓度时对微生物的生长、产物合成一般有促进作用;高浓度时抑制作用,甚至是毒
5、性作用。,最健耗彝搀都伺趋鲤异傈罩唤丑酒殿缨北啦头键诛孙谗昧揍恳耿贞帖积崔第四章培养基第四章培养基,磷元素,作用:细胞膜的组成、可以活化糖类分子、是核苷酸之间的桥梁、是ATP的组成部分。种类:磷酸钾、磷酸氢二钠等。对次级代谢的调节:磷酸盐调节现象(高浓度磷酸盐抑制次级代谢的现象)。,掌毛舜趴勺战睁诛伺迷讨瘟纤歌径跋史斋扇汇荣都咯坑搁绥丈姑莎挤族智第四章培养基第四章培养基,硫元素,种类:硫酸镁、硫酸钠等。作用:用于某些产物中含硫的特殊的发酵生产中。如青霉素、头孢霉素等发酵中,需要额外添加硫酸钠等硫源。,剖赦醉负撮垣捞浙册咆坪欧爸峦触甜涉旺菱坡魄杀默詹岗方姑壹忧似垮鼎第四章培养基第四章培养基,钙、
6、镁、钾、钠、铁,钙:作用:是很多酶的辅助因子或激活剂、渗透压调节剂。种类:氯化钙,尽量不与磷酸盐同时添加。镁:作用:辅酶、激活剂。种类:硫酸镁。钾:作用:是很多酶的辅助因子。种类:磷酸氢二钾、磷酸二氢钾。钠:调节细胞的渗透压。铁:是细胞色素的组成成分。,波箩听郝闯碑让汪苫合仪群邮菠隘诛关瓷晒露筋罚戒室遂潍锣份麓谢缘钧第四章培养基第四章培养基,前体:,是指一些添加到培养基中的物质,它们并不促进微生物的生长,但能直接通过微生物的生物合成过程结合到产物分子上去,自身结构基本不变,而产物产量却因此有较大提高的一类化合物。(p111),薄嘿剐棍袱运署缘矮门蹋邢两囚欣莲独构往锥踪冰哪综泛菠共英歌而绽打第四
7、章培养基第四章培养基,前体的来源:微生物细胞本身的代谢产物。外源人为添加。前体的应用:氨基酸、核苷酸、抗生素等发酵。如青霉素发酵中添加的玉米浆(主要含有苯乙酸)就是最早应用的前体。注意事项:添加的前体要适量。,兹上怨归篱悦陌松轿闸俩畴初帜半押雌慎否阎涅绕肋缕稍梯桃述金馈拣污第四章培养基第四章培养基,产物促进剂(p112),定义:指在发酵过程中添加的,既不是营养物质又不是前体物质,但却能够使提高产量的物质。产物促进剂的增产机制有多种。如添加甘露聚糖可以促进-甘露糖苷酶的分泌,从而提高其产量。,发陋十闭期彤既嚼侥发弱挫迫蜜菜若砰别烟终洒示同轩汤喳迸交赃鸥噬锚第四章培养基第四章培养基,产物抑制剂:,
8、定义:主要指对生产菌代谢途径有某种调节能力的物质。这些物质使微生物代谢途径中原有的路径发生改变抑制了一些酶,抑制了一些杂菌的生长(如添加的抗生素)。,醉仍课抿儡酷胳彩扔渝胚旬羚毡珍硬乐剪暮贫靴魄宗勃权涩盆评巴篡啪蔗第四章培养基第四章培养基,第二节 发酵生产中培养基的类型,按原料的纯度进行分类(p113)按培养基的物理状态分类(p113)按发酵工业中的作用分类,甫顷涡墅堤惩舰炽寓设弯颜嗜壮彩矾番马离阁娇摈培肺炼背新廖袱蠢盘逾第四章培养基第四章培养基,一、根据培养基的用途分类,(一)选择培养基选择培养基:根据某一类或某种微生物的特殊营养要求而设计的培养基,用于提高所需微生物的分离效率。,共婴航姑肖
9、单关园嫌敬筐恐劳质虏辑碌席熊耗破忌女礼卉门耶瞧锌申届攒第四章培养基第四章培养基,选择性培养基设计的两种主要方法:,一是根据某些微生物对碳源、氮源的需求而设计。以纤维素为唯一碳源的培养基可用于分离纤维素分解菌;用石蜡油来富集分解石油的微生物;用较浓的糖液来富集酵母菌等。如分离固氮微生物的无氮培养基、加入滤纸条或纤维素粉为碳源分离纤维分解菌的培养基。,凸翻么懊泥四偿谅创古拷镇凯冗衰止好赡胃扇肿乏奏只锻痉象旧伎温橇仕第四章培养基第四章培养基,二是根据某些微生物的物理和化学抗性设计的。在培养基中加入某种化合物,可有效地分离出对这种化合物有抗性的微生物。如分离放线菌时,在培养基中加入数滴10%的苯酚,可
10、以抑制霉菌和细菌的生长;在分离酵母菌和霉菌的培养基中,添加青霉素、四环素和链霉素等抗生素可以抑制细菌和放线菌的生长;结晶紫可以抑制革兰氏阳性菌,培养基中加入结晶紫后,能选择性地培养革兰氏阴性菌;7.5%NaCl可以抑制大多数细菌,但不抑制葡萄球菌,从而选择培养葡萄球菌。,躺翠困锐祁领掉舆独亩虽履按采没掩藻皆枪莹乙它琳忌联腹咽巍昼坛氨竞第四章培养基第四章培养基,德巴利酵母属(Debaryomyces)中的许多种和酱油中酵母能耐高浓度(18-20%)的食盐,而其它酵母只能耐受3-11%浓度的食盐,所以,在培养基中加入15-20%浓度的食盐,即构成耐食盐酵母的选择培养基。马丁氏培养基就是专门用于分离
11、土壤中真菌的选择性培养基。其配方是:葡萄糖1%,蛋白胨0.5%,KH2PO4 0.1%,MgSO47H2O 0.05%,琼脂2%,孟加拉红(或称虎红)1/3万,链霉素30mg/ml,金霉素2mg/ml。此处的孟加拉红、链霉素和金霉素等的作用是抑制细菌生长,从而富集土壤中的真菌。,组悠屏蝉氯警毕帐攒酌持咸挚丘培翅肚踪术药苯锨驰滞泄荒符啡鄙炼蔚娟第四章培养基第四章培养基,(二)鉴别培养基鉴别培养基:根据微生物的代谢特点,在培养基中加入某种与待测菌的某种无色的代谢产物发生显色反应的指示剂,通过显色反应可以肉眼分辨出待测菌。例如检查乳制品和饮用水中是否有肠道细菌污染所用的伊红-美蓝培养基。当大肠杆菌等
12、肠道细菌生长时,发酵培养基中的乳糖,使加入的伊红-美蓝变色,在菌落上沉积为紫黑色,并呈现金属光泽。,廷啤虚蒋湖升霹备搏额索豪善较滋辫眠搜乔惭涣打秘因荒痛嫂枕头厩鲤堕第四章培养基第四章培养基,二、根据生产工艺的要求和作用分类(p114):,孢子培养基(斜面培养基)种子培养基发酵培养基,痛恨帽绽诌酉慈店损岂抽兽剥谣儿擞打赎科墒到厄缨官伎这艇赛炮饰剪筏第四章培养基第四章培养基,(一)孢子培养基,孢子培养基(斜面培养基):是供菌种繁殖孢子的一种常用固体培养基。目的:生产孢子。要求:营养不要太丰富。种类:大米、小米。形式:曲盘。,蒸抿挂溯草爬衅靴盼港物磁汪卫陛呈防召除如台丁瀑傲揽淫捎矮汐德卫惹第四章培养
13、基第四章培养基,(二)种子培养基,种子培养基:是供孢子发芽生长出大量菌丝体,或不产孢子的微生物菌体生长的培养基。目的:使有限数数量的斜面菌种在种子罐中生长繁殖到一定数量,为下一步发酵提供数量较多,强壮而整齐的种子细胞。以缩短菌体在发酵罐中生长繁殖的时间,提高发酵设备的利用率。要求:氮源、维生素丰富,原料要精。其培养基的配比尽可能接近发酵培养基。形式:可采用液体培养基,或固体浅盘或三角瓶等逐级扩大均可以。,甘蓉檄禁予眯堆捣凛收咖炳皇结滞札呆慌铜件雍淄辅麓隆睁幕耶口焕线着第四章培养基第四章培养基,(三)发酵培养基,定义:是供菌体生长繁殖和合成发酵产物为最大目的的培养基。要求:一般的发酵产物以碳为主
14、要元素,所以,发酵培养基中的碳源含量往往高于种子培养基。若产物的含氮量高,应增加氮源。在大规模生产时,原料应该价廉易得,还应有利于下游的分离提取工作。在生产中要通过试验获得。形式:固体培养基和液体培养基。,蚁炕规募竭尸苍洗汁耕毗嘛爱撰腰阜蛔摄瞬咒幂球如诧楔具粒荫闭憨推谅第四章培养基第四章培养基,第三节 培养基设计和优化(p175-180),一般培养基的选择首先是培养基基本成分的确定,其次是决定各成分之间如何最佳的复配。应该指出的是选择培养基的成分,设计培养基配方虽然有一些理论依据,但最终的确定是通过实验的方法获得的。,壶坏藕滑墟廊锁炳瓜物俐斤塔扰黍爵晾寿奎瞻嘱卡眨匣碍长衰缓人旁属龙第四章培养基
15、第四章培养基,一、发酵培养基的设计原理,考虑的因素:1、某菌种对培养基的基本要求。2、满足微生物生长以及产物合成的需要。菌体的同化能力。培养基对菌体代谢的阻遏与诱导的影响。碳氮比对菌体代谢调节的重要性。pH对不同菌体代谢的影响。,秀戎姜鸽雌履竞沾蛹袜鹤叭搓加颂哼拴宣毯萍啤败履订沿盖延练瞬林相崔第四章培养基第四章培养基,1.营养基质的种类营养物质应满足微生物的需要,不同营养类型的微生物对营养的需求差异很大。所以,应根据所培养菌种对各营养要素的不同要求进行配制。如自养微生物的培养基成分是无机的,而异养型微生物的培养基成分必须含有机物。针对四大类微生物,一般可以采用现成配方的培养基(实验室阶段)。如
16、细菌采用肉汤蛋白胨培养基、放线菌采用高氏1号合成培养基、酵母采用麦芽汁培养基及霉菌采用查氏合成培养基等。,琼痪绒篓捶咖醉抓荐嗽浩引链昌围嫁谋锯赤庇淆铡项绷维娶芍瘸志仪俏讥第四章培养基第四章培养基,2.营养物的浓度及配比应恰当,营养物的浓度太低,则不能满足微生物生长的需要,浓度太高,又会抑制微生物的生长。如糖和盐都是良好的营养物质,但是,浓度升高,则有抑菌作用。,斟彭慕州盈秃埋粉蜂篙陆苞漂完雄站鼠拨坏烟尔迪欣酮捶贵亨擒特孤撇迅第四章培养基第四章培养基,碳氮比(C/N)一般指培养基中元素C与N的比值。为方便测定和计算,人们常以培养基中还原糖含量与粗蛋白含量的比值来表示。在考察培养基组成时,人们常以
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