發(fā)酵工業(yè)原料及其處理

1、第四章第四章 發(fā)酵工業(yè)原料及其處理發(fā)酵工業(yè)原料及其處理 培養(yǎng)基及其制備培養(yǎng)基及其制備 發(fā)酵工程的流程發(fā)酵工程的流程 空氣空氣 空氣凈化處理空氣凈化處理 保藏菌種保藏菌種 斜面活化斜面活化 擴(kuò)大培養(yǎng)擴(kuò)大培養(yǎng) 種子罐種子罐 發(fā)酵罐發(fā)酵罐 培養(yǎng)基制備滅菌培養(yǎng)基制備滅菌 滅菌滅菌 產(chǎn)物分離純化產(chǎn)物分離純化 成品成品 原料預(yù)處理原料預(yù)處理 1) 1)都必須含有作為合成細(xì)胞組成的原料。都必須含有作為合成細(xì)胞組成的原料。 2)2)滿足一般生化反應(yīng)的基本條件，如碳源、氮源、滿足一般生化反應(yīng)的基本條件，如碳源、氮源、 無機(jī)鹽、生長因子；無機(jī)鹽、生長因子； 3)3)一定的一定的pHpH等條件。等條件。 4 4）工

2、業(yè)生產(chǎn)培養(yǎng)基所用的原材料必須來源豐富、價(jià)）工業(yè)生產(chǎn)培養(yǎng)基所用的原材料必須來源豐富、價(jià) 格低廉、質(zhì)量穩(wěn)定。格低廉、質(zhì)量穩(wěn)定。 培養(yǎng)基基本要求：培養(yǎng)基基本要求： 第一節(jié)第一節(jié) 培養(yǎng)基的成分及來源培養(yǎng)基的成分及來源 p第一節(jié)第一節(jié) 培養(yǎng)基的成分及來源培養(yǎng)基的成分及來源 p第二節(jié)第二節(jié) 培養(yǎng)基的類型及選擇培養(yǎng)基的類型及選擇 p第三節(jié)第三節(jié) 淀粉水解糖的制備淀粉水解糖的制備 p第四節(jié)第四節(jié) 發(fā)酵培養(yǎng)基滅菌發(fā)酵培養(yǎng)基滅菌 第一節(jié)第一節(jié) 培養(yǎng)基的成分及來源培養(yǎng)基的成分及來源 一、碳源一、碳源 二、二、 氮源氮源 三、三、 無機(jī)鹽及微量元素?zé)o機(jī)鹽及微量元素 四、四、生長因子生長因子 四、四、前體、促進(jìn)劑和抑制

3、劑前體、促進(jìn)劑和抑制劑 工業(yè)微生物絕大部分都是異養(yǎng)型微生物，工業(yè)微生物絕大部分都是異養(yǎng)型微生物， 它需要碳水化合物、蛋白質(zhì)和前體等物質(zhì)提供它需要碳水化合物、蛋白質(zhì)和前體等物質(zhì)提供 能量和構(gòu)成特定產(chǎn)物的需要。能量和構(gòu)成特定產(chǎn)物的需要。 一、碳源一、碳源 常用碳源：常用碳源：糖類、油脂、有機(jī)酸和低碳醇。糖類、油脂、有機(jī)酸和低碳醇。 各種菌種對(duì)不同碳源的利用速率和效率不一各種菌種對(duì)不同碳源的利用速率和效率不一 樣。樣。 葡萄糖：葡萄糖： 最易利用，是加速生長的有效的糖。最易利用，是加速生長的有效的糖。 但過多會(huì)過分加速菌體呼吸，以致溶解氧不能但過多會(huì)過分加速菌體呼吸，以致溶解氧不能 滿足需要，使一些

4、中間代謝物積累，滿足需要，使一些中間代謝物積累，pHpH下降，影下降，影 響微生物生長和產(chǎn)物合成。響微生物生長和產(chǎn)物合成。 一、碳源一、碳源 糖蜜：糖蜜： l又稱糖漿，俗稱糖稀又稱糖漿，俗稱糖稀 l生物發(fā)酵工業(yè)所用的糖蜜，主要是指制糖工業(yè)上生物發(fā)酵工業(yè)所用的糖蜜，主要是指制糖工業(yè)上 的廢糖蜜，它是的廢糖蜜，它是甘蔗糖廠甘蔗糖廠或或甜菜糖廠甜菜糖廠的一種副產(chǎn)品。的一種副產(chǎn)品。 l含豐富的糖、氮、無機(jī)鹽、維生素等。主要含含豐富的糖、氮、無機(jī)鹽、維生素等。主要含蔗蔗 糖糖，總糖可達(dá)，總糖可達(dá)5050一一75%75%。 l甘蔗糖蜜和甜菜糖蜜的成分有所不同甘蔗糖蜜和甜菜糖蜜的成分有所不同 一、碳源一、碳

5、源 一、碳源一、碳源 糖蜜糖蜜： p甘蔗糖蜜是以甘蔗為原料，經(jīng)過壓榨，其蔗汁甘蔗糖蜜是以甘蔗為原料，經(jīng)過壓榨，其蔗汁 在經(jīng)過澄清、凈化、過濾處理后，蒸發(fā)濃縮、在經(jīng)過澄清、凈化、過濾處理后，蒸發(fā)濃縮、 結(jié)晶及助晶、離心分離出來的褐色濃稠的液體，結(jié)晶及助晶、離心分離出來的褐色濃稠的液體， 其中含有較大量的蔗糖和轉(zhuǎn)化糖。其中含有較大量的蔗糖和轉(zhuǎn)化糖。 p糖蜜常用在酵母和丙酮丁醇的生產(chǎn)中，抗生素糖蜜常用在酵母和丙酮丁醇的生產(chǎn)中，抗生素 等微生物工業(yè)也常用它作碳源。等微生物工業(yè)也常用它作碳源。 p酒精生產(chǎn)中若用糖蜜代甘薯粉，可省去蒸煮、酒精生產(chǎn)中若用糖蜜代甘薯粉，可省去蒸煮、 制曲、糖化等過程，簡化了工

6、藝。制曲、糖化等過程，簡化了工藝。 淀粉、糊精：淀粉、糊精： 淀粉在發(fā)酵工業(yè)中被普通使用，它可克服葡萄糖淀粉在發(fā)酵工業(yè)中被普通使用，它可克服葡萄糖 代謝過快的弊病，同時(shí)淀粉來源豐富，價(jià)格也比較代謝過快的弊病，同時(shí)淀粉來源豐富，價(jià)格也比較 低廉。低廉。 有些微生物可直接利用玉米粉、土豆粉作碳源。有些微生物可直接利用玉米粉、土豆粉作碳源。 纖維素和含淀粉較多的野生植物也是今后開發(fā)碳纖維素和含淀粉較多的野生植物也是今后開發(fā)碳 源的廣闊天地。源的廣闊天地。 一、碳源一、碳源 需經(jīng)胞外酶水解成單糖后再被吸收利用需經(jīng)胞外酶水解成單糖后再被吸收利用; ; 常用的淀粉常用的淀粉為玉米、小麥為玉米、小麥、甘薯、

7、馬鈴薯、木薯淀甘薯、馬鈴薯、木薯淀 粉。粉。 油和脂肪：油和脂肪： u脂肪作碳源時(shí)需供給比糖代謝更多的氧，否則，脂肪作碳源時(shí)需供給比糖代謝更多的氧，否則， 大量脂肪酸和代謝中的有機(jī)酸積累，大量脂肪酸和代謝中的有機(jī)酸積累，pHpH下降，影下降，影 響酶作用。響酶作用。 u 常用的油：常用的油：豆油、菜油、葵花子油、豬油、魚豆油、菜油、葵花子油、豬油、魚 油、棉子油等。油、棉子油等。 一、碳源一、碳源 有機(jī)酸：有機(jī)酸： p 乳酸、檸檬酸、乙酸等有機(jī)酸或它的鹽也能作乳酸、檸檬酸、乙酸等有機(jī)酸或它的鹽也能作 碳源。碳源。 p 有機(jī)酸的利用常會(huì)使有機(jī)酸的利用常會(huì)使pHpH上升，尤其是有機(jī)酸上升，尤其是有

8、機(jī)酸 鹽氧化時(shí)，常伴隨著堿性物質(zhì)的產(chǎn)生。鹽氧化時(shí)，常伴隨著堿性物質(zhì)的產(chǎn)生。 p 不同碳源在氧化時(shí)，對(duì)不同碳源在氧化時(shí)，對(duì)pHpH的影響各不相同。的影響各不相同。 一、碳源一、碳源 正烷烴：正烷烴： 已用于有機(jī)酸、氨基酸、維生素、抗生素和已用于有機(jī)酸、氨基酸、維生素、抗生素和 酶制劑的發(fā)酵。酶制劑的發(fā)酵。 甲醇、乙醇：甲醇、乙醇： 已作為生產(chǎn)已作為生產(chǎn)SCPSCP的碳源。的碳源。 近年來國外用乙醇代糧發(fā)酵的工藝發(fā)展也十近年來國外用乙醇代糧發(fā)酵的工藝發(fā)展也十 分迅速，菌體得率比葡萄糖等還高。分迅速，菌體得率比葡萄糖等還高。 一、碳源一、碳源 二、二、 氮源氮源 p有機(jī)氮源有機(jī)氮源 p無機(jī)氮源無機(jī)氮

9、源 q 有機(jī)氮源和無機(jī)氮源應(yīng)當(dāng)混合使用有機(jī)氮源和無機(jī)氮源應(yīng)當(dāng)混合使用 早期：容易利用易同化的氮源早期：容易利用易同化的氮源無機(jī)氮源無機(jī)氮源 中期：菌體的代謝酶系已形成、則利用蛋白中期：菌體的代謝酶系已形成、則利用蛋白 質(zhì)質(zhì) 常用常用：花生餅粉、黃豆餅粉、棉子餅粉、玉米漿、：花生餅粉、黃豆餅粉、棉子餅粉、玉米漿、 玉米蛋白粉、蛋白陳、酵母粉、魚粉、蠶蛹粉、尿玉米蛋白粉、蛋白陳、酵母粉、魚粉、蠶蛹粉、尿 素、廢菌絲體和酒糟等。素、廢菌絲體和酒糟等。 它們?cè)谖⑸锓置诘牡鞍酌缸饔孟?，水解成氨它們?cè)谖⑸锓置诘牡鞍酌缸饔孟?，水解成?基酸，被吸收后再進(jìn)一步分解代謝。基酸，被吸收后再進(jìn)一步分解代謝。 有

10、機(jī)氮源有機(jī)氮源 有機(jī)氮源有機(jī)氮源 成分復(fù)雜成分復(fù)雜：除提供氮源外，有些有機(jī)氮源還提供大：除提供氮源外，有些有機(jī)氮源還提供大 量的無機(jī)鹽及生長因子。量的無機(jī)鹽及生長因子。 例例 玉米漿玉米漿： 可溶性蛋白、生長因子（生物素）、苯乙酸可溶性蛋白、生長因子（生物素）、苯乙酸 較多的乳酸較多的乳酸 硫、磷、微量元素等硫、磷、微量元素等 磷酸肌醇磷酸肌醇 玉米漿：玉米漿： 易被利用的氮源，對(duì)促進(jìn)紅霉素、鏈霉素、青易被利用的氮源，對(duì)促進(jìn)紅霉素、鏈霉素、青 霉素和土霉素的生產(chǎn)有作用。霉素和土霉素的生產(chǎn)有作用。 是玉米淀粉的副產(chǎn)物，固形物含量是玉米淀粉的副產(chǎn)物，固形物含量50%50%左右，左右， 還含有較多的

11、有機(jī)酸，如乳酸，還含有較多的有機(jī)酸，如乳酸，pHpH在在4 4左右。左右。 玉米來源不同，加工條件不同，玉米漿的成分玉米來源不同，加工條件不同，玉米漿的成分 常有較大波動(dòng)，在通用時(shí)應(yīng)注意適當(dāng)調(diào)配。常有較大波動(dòng)，在通用時(shí)應(yīng)注意適當(dāng)調(diào)配。 有機(jī)氮源有機(jī)氮源 尿素：尿素： 常用有機(jī)氮源，但它成分單一，不具有上述有常用有機(jī)氮源，但它成分單一，不具有上述有 機(jī)氮源的特點(diǎn)。機(jī)氮源的特點(diǎn)。 在青霉素、谷氨酸等生產(chǎn)中也常被采用。尤其在青霉素、谷氨酸等生產(chǎn)中也常被采用。尤其 是在谷氨酸生產(chǎn)中，尿素可提高谷氨酸的生產(chǎn)。是在谷氨酸生產(chǎn)中，尿素可提高谷氨酸的生產(chǎn)。 有機(jī)氮源有的還是產(chǎn)物的前體。有機(jī)氮源有的還是產(chǎn)物的前

12、體。 有機(jī)氮源有機(jī)氮源 n 常用的有：常用的有：銨鹽、硝酸鹽和氨水等。銨鹽、硝酸鹽和氨水等。 n 無機(jī)氮源的迅速利用會(huì)引起無機(jī)氮源的迅速利用會(huì)引起pHpH的變化。的變化。 n生理酸性物質(zhì)：硫酸銨。生理酸性物質(zhì)：硫酸銨。 n生理堿性物質(zhì)：如硝酸鈉。生理堿性物質(zhì)：如硝酸鈉。 n 正確使用生理酸堿性物質(zhì)，對(duì)穩(wěn)定和調(diào)節(jié)發(fā)正確使用生理酸堿性物質(zhì)，對(duì)穩(wěn)定和調(diào)節(jié)發(fā) 酵過程的酵過程的pHpH有積極作用。有積極作用。 無機(jī)氮源無機(jī)氮源 無機(jī)氮源和尿素、玉米漿等可被迅速利用，無機(jī)氮源和尿素、玉米漿等可被迅速利用， 為為速效氮源速效氮源； 蛋白質(zhì)氮?jiǎng)t需先水解成肽和氨基酸后才能被蛋白質(zhì)氮?jiǎng)t需先水解成肽和氨基酸后才能被

13、 吸收利用，屬吸收利用，屬遲效氮源。遲效氮源。 速效氮源常對(duì)培養(yǎng)液速效氮源常對(duì)培養(yǎng)液pHpH產(chǎn)生影響產(chǎn)生影響 (NH4)SO4 2NH3 + H2SO4 NaNO3 + 4H2 NH3 + 2H2O + NaOH 反應(yīng)中所產(chǎn)生的反應(yīng)中所產(chǎn)生的NH3被菌體作為氮源利用后，培養(yǎng)液被菌體作為氮源利用后，培養(yǎng)液 中就留下了酸性或堿性物質(zhì)。中就留下了酸性或堿性物質(zhì)。 在常用的無機(jī)氮中，硫酸銨被菌體利用后會(huì)使培養(yǎng)液在常用的無機(jī)氮中，硫酸銨被菌體利用后會(huì)使培養(yǎng)液 的的pH下降，為下降，為生理酸性物質(zhì)生理酸性物質(zhì)； 硝酸鈉被同化時(shí)則引起培養(yǎng)液硝酸鈉被同化時(shí)則引起培養(yǎng)液pH上升，為上升，為生理堿性生理堿性 物質(zhì)

14、。物質(zhì)。 氨水：氨水： p在發(fā)酵中除可以調(diào)節(jié)在發(fā)酵中除可以調(diào)節(jié)pHpH外，它也是一種容易被利外，它也是一種容易被利 用的氮源，在許多抗生素的生產(chǎn)中得到普遍使用。用的氮源，在許多抗生素的生產(chǎn)中得到普遍使用。 p氨水因堿性較強(qiáng)，因此使用時(shí)要防止局部過堿，氨水因堿性較強(qiáng)，因此使用時(shí)要防止局部過堿， 加強(qiáng)攪拌，并少量多次地加入。加強(qiáng)攪拌，并少量多次地加入。 p另外在氨水中還含有多種嗜堿性微生物，因此在另外在氨水中還含有多種嗜堿性微生物，因此在 使用前應(yīng)用石棉等過濾介質(zhì)進(jìn)行除菌過濾。使用前應(yīng)用石棉等過濾介質(zhì)進(jìn)行除菌過濾。 無機(jī)氮源無機(jī)氮源 9作為生物活性物質(zhì)的組成或生理活性作用的調(diào)節(jié)作為生物活性物質(zhì)的組

15、成或生理活性作用的調(diào)節(jié) 物。物。 9低濃度時(shí)對(duì)生長和產(chǎn)物合成有促進(jìn)作用，高濃度低濃度時(shí)對(duì)生長和產(chǎn)物合成有促進(jìn)作用，高濃度 時(shí)常表現(xiàn)出明顯的抑制作用。時(shí)常表現(xiàn)出明顯的抑制作用。 9不同微生物及不同的生長階段對(duì)這些物質(zhì)的最適不同微生物及不同的生長階段對(duì)這些物質(zhì)的最適 濃度要求均不相同。濃度要求均不相同。 三、三、 無機(jī)鹽及微量元素?zé)o機(jī)鹽及微量元素 三、三、 無機(jī)鹽及微量元素?zé)o機(jī)鹽及微量元素 鎂、磷、鉀、硫、鈣和氯等常以鹽的形鎂、磷、鉀、硫、鈣和氯等常以鹽的形 式加入式加入: : 例如：例如： 硫酸鎂、磷酸二氫鉀、磷酸二鉀、碳硫酸鎂、磷酸二氫鉀、磷酸二鉀、碳 酸鈣、氯化鉀等。酸鈣、氯化鉀等。 三、三

16、、 無機(jī)鹽及微量元素?zé)o機(jī)鹽及微量元素 鈷、銅、鐵、錳、鋅、銅鈷、銅、鐵、錳、鋅、銅等微量元素，除了合等微量元素，除了合 成培養(yǎng)基外，一般不再另外單獨(dú)加入。成培養(yǎng)基外，一般不再另外單獨(dú)加入。 但有些發(fā)酵上業(yè)中也有單獨(dú)加入微量元素：但有些發(fā)酵上業(yè)中也有單獨(dú)加入微量元素： 例如：例如：生產(chǎn)維生素生產(chǎn)維生素B B12 12，因鈷是組成成分， ，因鈷是組成成分， 因此需要加入氯化鈷。因此需要加入氯化鈷。 三、三、 無機(jī)鹽及微量元素?zé)o機(jī)鹽及微量元素 磷磷 p 具有重要代謝調(diào)節(jié)作用，有利于糖代謝，能促具有重要代謝調(diào)節(jié)作用，有利于糖代謝，能促 進(jìn)微生物的生長，但磷若過多時(shí)，許多產(chǎn)物的合進(jìn)微生物的生長，但磷若過

17、多時(shí)，許多產(chǎn)物的合 成受抑制。成受抑制。 例例1 1、在谷氨酸的合成中，磷濃度過高就會(huì)抑在谷氨酸的合成中，磷濃度過高就會(huì)抑 制制6-6-磷酸葡萄糖脫氫酶的活性，使菌體生長旺磷酸葡萄糖脫氫酶的活性，使菌體生長旺 盛，而谷氨酸的產(chǎn)量卻很低，代謝向纈氨酸方盛，而谷氨酸的產(chǎn)量卻很低，代謝向纈氨酸方 向轉(zhuǎn)化。向轉(zhuǎn)化。 三、三、 無機(jī)鹽及微量元素?zé)o機(jī)鹽及微量元素 例例2 2、鏈霉素、土霉素、新生霉素、檸檬酸鏈霉素、土霉素、新生霉素、檸檬酸 等都受到磷濃度的影響。許多次級(jí)代謝過程對(duì)等都受到磷濃度的影響。許多次級(jí)代謝過程對(duì) 磷酸鹽的承受限度比生長繁殖過程低，必須嚴(yán)磷酸鹽的承受限度比生長繁殖過程低，必須嚴(yán) 格控

18、制。格控制。 但也有一些產(chǎn)物要求磷酸鹽濃度高些。但也有一些產(chǎn)物要求磷酸鹽濃度高些。 例如：例如：淀粉酶，添加超過菌體生長所需要的淀粉酶，添加超過菌體生長所需要的 磷酸鹽濃度，則能顯著增加產(chǎn)量。磷酸鹽濃度，則能顯著增加產(chǎn)量。 三、三、 無機(jī)鹽及微量元素?zé)o機(jī)鹽及微量元素 鈣：鈣： u能控制細(xì)胞透性。能控制細(xì)胞透性。 u常用碳酸鈣，能與代謝產(chǎn)生的酸起反應(yīng)，對(duì)常用碳酸鈣，能與代謝產(chǎn)生的酸起反應(yīng)，對(duì) pHpH有一定的調(diào)節(jié)作用。有一定的調(diào)節(jié)作用。 u配制培養(yǎng)基時(shí)，要先將培養(yǎng)基用堿調(diào)到中性，配制培養(yǎng)基時(shí)，要先將培養(yǎng)基用堿調(diào)到中性， 才能將碳酸鈣加入。才能將碳酸鈣加入。 三、三、 無機(jī)鹽及微量元素?zé)o機(jī)鹽及微量

19、元素 三、三、 無機(jī)鹽及微量元素?zé)o機(jī)鹽及微量元素 鈣：鈣： 培養(yǎng)基中鈣鹽過多時(shí)，會(huì)形成磷酸鈣沉淀，培養(yǎng)基中鈣鹽過多時(shí)，會(huì)形成磷酸鈣沉淀， 降低了培養(yǎng)基中可溶性磷的含量。因此，當(dāng)培降低了培養(yǎng)基中可溶性磷的含量。因此，當(dāng)培 養(yǎng)基中磷和鈣均要求較高濃度時(shí)，可將二者分養(yǎng)基中磷和鈣均要求較高濃度時(shí)，可將二者分 別消毒或逐漸補(bǔ)加。別消毒或逐漸補(bǔ)加。 鎂：鎂： u 除葉綠素，不參與細(xì)胞的組成。除葉綠素，不參與細(xì)胞的組成。 u 酶激活劑，影響基質(zhì)氧化與蛋白質(zhì)合成。酶激活劑，影響基質(zhì)氧化與蛋白質(zhì)合成。 u 常以常以硫酸鎂硫酸鎂加入，堿性溶液中會(huì)生成氫氧化鎂加入，堿性溶液中會(huì)生成氫氧化鎂 沉淀，配料時(shí)要注意。沉淀

20、，配料時(shí)要注意。 三、三、 無機(jī)鹽及微量元素?zé)o機(jī)鹽及微量元素 硫：硫： u硫硫是含硫氨基酸的成分和某些輔酶的活性基，是含硫氨基酸的成分和某些輔酶的活性基， 如輔酶如輔酶 A A、硫辛酸和谷胱甘肽等。、硫辛酸和谷胱甘肽等。 u在某些產(chǎn)物中在某些產(chǎn)物中硫硫是組成元素。在其生產(chǎn)培養(yǎng)基是組成元素。在其生產(chǎn)培養(yǎng)基 中，需要加入中，需要加入硫酸鈉硫酸鈉或或硫代硫酸鈉硫代硫酸鈉等含硫化合物等含硫化合物 作硫源。作硫源。 三、三、 無機(jī)鹽及微量元素?zé)o機(jī)鹽及微量元素 鐵：鐵： u 是細(xì)胞色素、細(xì)胞色素氧化酶和過氧化氫酶的是細(xì)胞色素、細(xì)胞色素氧化酶和過氧化氫酶的 成分，是菌體有氧氧化必不可少的元素。成分，是菌體有

21、氧氧化必不可少的元素。 u 鐵制發(fā)酵罐內(nèi)的溶液即使不加任何含鐵化合物，鐵制發(fā)酵罐內(nèi)的溶液即使不加任何含鐵化合物， 其鐵離子濃度已達(dá)其鐵離子濃度已達(dá)30 ug/ml30 ug/ml。 u一些天然培養(yǎng)基的原料中也含有鐵，所以在一一些天然培養(yǎng)基的原料中也含有鐵，所以在一 般發(fā)酵培養(yǎng)基中不再加入含鐵化合物。般發(fā)酵培養(yǎng)基中不再加入含鐵化合物。 三、三、 無機(jī)鹽及微量元素?zé)o機(jī)鹽及微量元素 鐵：鐵： 有些產(chǎn)品對(duì)鐵很敏感：有些產(chǎn)品對(duì)鐵很敏感： 例例1 1：青霉素要求最適鐵含量在青霉素要求最適鐵含量在20 ug/ml20 ug/ml以下。以下。 例例2 2：檸檬酸生產(chǎn)中，鐵離子會(huì)激活順烏頭酸酶，檸檬酸生產(chǎn)中，鐵

22、離子會(huì)激活順烏頭酸酶， 使檸檬酸進(jìn)一步代謝為異檸檬酸，據(jù)報(bào)導(dǎo)在無鐵使檸檬酸進(jìn)一步代謝為異檸檬酸，據(jù)報(bào)導(dǎo)在無鐵 培養(yǎng)基中產(chǎn)酸率可比含鐵培養(yǎng)基提高近培養(yǎng)基中產(chǎn)酸率可比含鐵培養(yǎng)基提高近3 3倍。倍。 例例3 3：生產(chǎn)啤酒時(shí)，糖化用水若鐵離子濃度高，生產(chǎn)啤酒時(shí)，糖化用水若鐵離子濃度高， 就會(huì)降低酵母發(fā)酵活力。就會(huì)降低酵母發(fā)酵活力。 三、三、 無機(jī)鹽及微量元素?zé)o機(jī)鹽及微量元素 鐵：鐵： 新發(fā)酵罐往往會(huì)造成培養(yǎng)基鐵離子濃度過高，新發(fā)酵罐往往會(huì)造成培養(yǎng)基鐵離子濃度過高， 所以要加以處理。所以要加以處理。 處理方法：處理方法：罐內(nèi)壁涂生漆或耐熱環(huán)氧樹脂，罐內(nèi)壁涂生漆或耐熱環(huán)氧樹脂， 以防止鐵離子脫落。以防止鐵

23、離子脫落。 三、三、 無機(jī)鹽及微量元素?zé)o機(jī)鹽及微量元素 氯：氯： u一般不具營養(yǎng)作用，但嗜鹽菌除外。一般不具營養(yǎng)作用，但嗜鹽菌除外。 u在含氯產(chǎn)物發(fā)酵中，除從原料和水中帶入的氯外，在含氯產(chǎn)物發(fā)酵中，除從原料和水中帶入的氯外， 還需加入約還需加入約0.1%0.1%氯化鉀以補(bǔ)充氯離子。氯化鉀以補(bǔ)充氯離子。 u啤酒糖化時(shí)，氯離子在啤酒糖化時(shí)，氯離子在20-60 mg/l20-60 mg/l內(nèi)，能賦于啤內(nèi)，能賦于啤 酒口味柔和，并對(duì)酶和酵母的活性有促進(jìn)作用。但酒口味柔和，并對(duì)酶和酵母的活性有促進(jìn)作用。但 氯含量過高會(huì)引起酵母早衰，使啤酒帶有咸味。氯含量過高會(huì)引起酵母早衰，使啤酒帶有咸味。 三、三、 無

24、機(jī)鹽及微量元素?zé)o機(jī)鹽及微量元素 鈉：鈉： 與維持細(xì)胞滲透壓有關(guān)，故在培養(yǎng)基中常加與維持細(xì)胞滲透壓有關(guān)，故在培養(yǎng)基中常加 入少量鈉鹽，但用量不能過；否則會(huì)影響生長。入少量鈉鹽，但用量不能過；否則會(huì)影響生長。 三、三、 無機(jī)鹽及微量元素?zé)o機(jī)鹽及微量元素 鉀：鉀： 與細(xì)胞滲透壓和透性有關(guān)，是許多酶的激活劑，與細(xì)胞滲透壓和透性有關(guān)，是許多酶的激活劑， 能促進(jìn)糖代謝。能促進(jìn)糖代謝。 在谷氨酸發(fā)酵中，菌體生長時(shí)需要鉀離子約在谷氨酸發(fā)酵中，菌體生長時(shí)需要鉀離子約 0.01%0.01%，生產(chǎn)谷氨酸時(shí)需要約為，生產(chǎn)谷氨酸時(shí)需要約為0.02-0.1%(0.02-0.1%(以硫以硫 酸鉀計(jì)酸鉀計(jì)) )。 三、三、

25、無機(jī)鹽及微量元素?zé)o機(jī)鹽及微量元素 四、生長因子四、生長因子 p概念：微生物生長不可缺少的微量有機(jī)微生物生長不可缺少的微量有機(jī) 物質(zhì)。物質(zhì)。 p類別：維生素、氨基酸、嘌呤嘧啶及其類別：維生素、氨基酸、嘌呤嘧啶及其 衍生物衍生物 不是所有微生物都必需的，只是對(duì)于某些自己不能不是所有微生物都必需的，只是對(duì)于某些自己不能 合成這些成分的微生物才是必不可少的營養(yǎng)物質(zhì)。合成這些成分的微生物才是必不可少的營養(yǎng)物質(zhì)。 如以糖質(zhì)原料為碳源的谷氨酸生產(chǎn)菌均為生物素如以糖質(zhì)原料為碳源的谷氨酸生產(chǎn)菌均為生物素 缺陷型，以生物素為生長因子。缺陷型，以生物素為生長因子。 又如目前所使用的賴氨酸產(chǎn)生菌幾乎都是谷氨酸又如目前

26、所使用的賴氨酸產(chǎn)生菌幾乎都是谷氨酸 產(chǎn)生菌的各種突變株，均為生物素缺陷型，同時(shí)也產(chǎn)生菌的各種突變株，均為生物素缺陷型，同時(shí)也 是某些氨基酸如高絲氨酸的缺陷型，需要生物素和是某些氨基酸如高絲氨酸的缺陷型，需要生物素和 某些氨基酸作為生長因子。某些氨基酸作為生長因子。 四、生長因子四、生長因子 提供生長因子的農(nóng)副產(chǎn)品原料 1 1）玉米漿）玉米漿 用亞硫酸浸泡玉米而得的浸用亞硫酸浸泡玉米而得的浸 泡液的濃縮液，也是玉米淀粉泡液的濃縮液，也是玉米淀粉 生產(chǎn)的副產(chǎn)品生產(chǎn)的副產(chǎn)品 雖然主要用作氮源，但它雖然主要用作氮源，但它 含有豐富的氨基酸、核酸、維含有豐富的氨基酸、核酸、維 生素、無機(jī)鹽等，常用作為提

27、生素、無機(jī)鹽等，常用作為提 供生長因子的物質(zhì)。供生長因子的物質(zhì)。 2 2）麩皮水解液）麩皮水解液 可代替玉米漿，蛋白質(zhì)、氨基酸等營養(yǎng)成分比玉可代替玉米漿，蛋白質(zhì)、氨基酸等營養(yǎng)成分比玉 米漿少。米漿少。 用量一般為用量一般為1%（以干麩皮計(jì)）左右（以干麩皮計(jì)）左右 水解條件： 以干麩皮：水：以干麩皮：水：HCl=4.6:26:1配比混合，裝入水配比混合，裝入水 解鍋中以解鍋中以0.070.08MPa表壓加熱水解表壓加熱水解7080min。 a) 以干麩皮：水以干麩皮：水=1：20，用鹽酸調(diào)，用鹽酸調(diào)pH值值1.0，以，以 0.25MPa表壓加熱水解表壓加熱水解20min。然后過濾取濾液。然后過濾

28、取濾液。 3 3）糖蜜）糖蜜 甘蔗糖蜜、甜菜糖蜜均可代替玉米漿，但氨甘蔗糖蜜、甜菜糖蜜均可代替玉米漿，但氨 基酸等有機(jī)氮含量較低基酸等有機(jī)氮含量較低 甘蔗糖蜜用量為甘蔗糖蜜用量為0.1%0.4% 4) 酵母酵母:酵母膏、酵母浸出液、酵母粉酵母膏、酵母浸出液、酵母粉 5）其他）其他;牛肉膏、蛋白胨、動(dòng)物心、肝等組織牛肉膏、蛋白胨、動(dòng)物心、肝等組織 浸液等都含有豐富的生長因子浸液等都含有豐富的生長因子 五、前體、促進(jìn)劑和抑制劑五、前體、促進(jìn)劑和抑制劑 前體前體 青霉素：分子量青霉素：分子量356356苯乙酸苯乙酸: :分子量分子量136136 五、前體、促進(jìn)劑和抑制劑五、前體、促進(jìn)劑和抑制劑 前體

29、前體 p青霉素生產(chǎn)中，加入玉米漿，產(chǎn)量增加，原因是玉青霉素生產(chǎn)中，加入玉米漿，產(chǎn)量增加，原因是玉 米漿含有苯乙胺，被優(yōu)先結(jié)合到青霉素分子中去。米漿含有苯乙胺，被優(yōu)先結(jié)合到青霉素分子中去。 p有些前體濃度過高時(shí)對(duì)菌體有毒性。此外，菌體還有些前體濃度過高時(shí)對(duì)菌體有毒性。此外，菌體還 能分解前體，且能分解前體，且前體相對(duì)價(jià)格較高，添加過多，容前體相對(duì)價(jià)格較高，添加過多，容 易引起揮發(fā)和氧化，易引起揮發(fā)和氧化，因此常采用因此常采用少量多次地加入少量多次地加入。 五、前體、促進(jìn)劑和抑制劑五、前體、促進(jìn)劑和抑制劑 前體前體 產(chǎn)品產(chǎn)品前體前體 青霉素青霉素G G 青霉素青霉素V V 金霉素金霉素 灰黃霉素灰

30、黃霉素 紅霉素紅霉素 核黃素核黃素 類胡蘿卜素類胡蘿卜素 L-L-異亮氨酸異亮氨酸 L-L-色氨酸色氨酸 L-L-絲氨酸絲氨酸 苯乙酸及其衍生物苯乙酸及其衍生物 苯氧乙酸苯氧乙酸 氯化物氯化物 氯化物氯化物 正丙醇正丙醇 丙酸鹽丙酸鹽 - -紫羅酮紫羅酮 - -氨基丁酸氨基丁酸 鄰氨基苯甲酸鄰氨基苯甲酸 甘氨酸甘氨酸 抑制劑：抑制劑： 會(huì)會(huì)抑制某些代謝途徑抑制某些代謝途徑的進(jìn)行，同時(shí)會(huì)使的進(jìn)行，同時(shí)會(huì)使 另一代謝途徑活躍另一代謝途徑活躍，從而獲得人們所需的，從而獲得人們所需的 某種產(chǎn)物，或使正常代謝的某一代謝中間某種產(chǎn)物，或使正常代謝的某一代謝中間 物積累起來。物積累起來。 五、前體、促進(jìn)劑和

31、抑制劑五、前體、促進(jìn)劑和抑制劑 u舉例：舉例： 微生物發(fā)酵生產(chǎn)甘油。在發(fā)酵液中加入微生物發(fā)酵生產(chǎn)甘油。在發(fā)酵液中加入 亞硫酸氫鈉亞硫酸氫鈉，它與代謝中產(chǎn)生的乙醛生成加成，它與代謝中產(chǎn)生的乙醛生成加成 物，使乙醇的產(chǎn)生受阻物，使乙醇的產(chǎn)生受阻 CHCH3 3CHO+NaHSOCHO+NaHSO3 3 CH CH3 3CHOH - OSOCHOH - OSO3 3Na Na 乙醛不能成受氫體，而使乙醛不能成受氫體，而使NADHNADH在細(xì)胞中積累在細(xì)胞中積累 五、前體、促進(jìn)劑和抑制劑五、前體、促進(jìn)劑和抑制劑 抑制劑抑制劑 G ATP ADP 6-P-G 6-P-F 1，6-二磷酸二磷酸-果糖果糖

32、2*3-磷酸磷酸-甘油醛甘油醛 2*NAD+ 2*乙醇乙醇（CH3CH2OH） 2*NADH+H+ 2*1，3-二磷酸二磷酸-甘油酸甘油酸 2*ADP （CH3CHO） 2*ATP 2*3-P-甘油酸甘油酸 2*丙酮酸丙酮酸 2*ATP 2*2-P-甘油酸甘油酸 2*磷酸烯醇式丙酮酸磷酸烯醇式丙酮酸 2*ADP EMP EMP途徑途徑 乙醇發(fā)酵乙醇發(fā)酵 Pi ATP ADP CO2 乙醇脫氫酶乙醇脫氫酶 NADHNADH在細(xì)胞中積累，激活在細(xì)胞中積累，激活 - -磷酸甘油脫氫酶的活磷酸甘油脫氫酶的活 性，使磷酸二羥基丙酮作為性，使磷酸二羥基丙酮作為NADH NADH 的受氫體，而還的受氫體，而

33、還 原為原為 - - 磷酸甘油酸，再甘油激酶催化形成甘油。磷酸甘油酸，再甘油激酶催化形成甘油。 產(chǎn)物產(chǎn)物被抑制的產(chǎn)物被抑制的產(chǎn)物抑制劑抑制劑 鏈霉素鏈霉素 去甲鏈霉素去甲鏈霉素 四環(huán)素四環(huán)素 去甲金霉素去甲金霉素 頭孢霉素頭孢霉素C C 利福霉素利福霉素B B 甘露糖鏈霉素甘露糖鏈霉素 鏈霉素鏈霉素 金霉素金霉素 金霉素金霉素 頭孢霉素頭孢霉素N N 其他利福霉素其他利福霉素 甘露聚糖甘露聚糖 乙硫氨酸乙硫氨酸 溴化物、硫脲溴化物、硫脲 硫磺化合物、乙硫氨酸硫磺化合物、乙硫氨酸 L-L-蛋氨酸蛋氨酸 巴比妥藥物巴比妥藥物 某些代謝產(chǎn)物的抑制劑 五、前體、促進(jìn)劑和抑制劑五、前體、促進(jìn)劑和抑制劑

34、u亞硫酸氫納亞硫酸氫納是是乙醇代謝乙醇代謝的抑制劑，促使甘油形的抑制劑，促使甘油形 成。成。 u亞硫酸鈉亞硫酸鈉也是也是乙醇代謝乙醇代謝的抑制劑的抑制劑 u溴化劑溴化劑能抑制能抑制金霉素金霉素形成的代謝途徑，促使形成的代謝途徑，促使四四 環(huán)素環(huán)素的生成。的生成。 抑制劑抑制劑 促進(jìn)劑促進(jìn)劑 指那些既不是營養(yǎng)物又不是前體，指那些既不是營養(yǎng)物又不是前體， 但卻能提高產(chǎn)量的添加劑。但卻能提高產(chǎn)量的添加劑。 五、前體、促進(jìn)劑和抑制劑五、前體、促進(jìn)劑和抑制劑 u加加巴比妥鹽巴比妥鹽能使能使利福霉素利福霉素單位增加，并能使鏈單位增加，并能使鏈 霉菌推遲自溶，延長分泌期。霉菌推遲自溶，延長分泌期。 u加加酵

35、母甘露聚糖酵母甘露聚糖可誘導(dǎo)甘露糖苷酶的產(chǎn)生，促可誘導(dǎo)甘露糖苷酶的產(chǎn)生，促 使甘露糖鏈霉素轉(zhuǎn)化為使甘露糖鏈霉素轉(zhuǎn)化為鏈霉素鏈霉素。 u控制控制生物素生物素的加入量，可以促進(jìn)的加入量，可以促進(jìn)谷氨酸谷氨酸從細(xì)胞從細(xì)胞 內(nèi)分泌到細(xì)胞外。內(nèi)分泌到細(xì)胞外。 u加加聚乙烯醇衍生物聚乙烯醇衍生物可防止菌絲結(jié)球，提高可防止菌絲結(jié)球，提高糖化糖化 酶酶的產(chǎn)量。的產(chǎn)量。 舉例：舉例： 五、前體、促進(jìn)劑和抑制劑五、前體、促進(jìn)劑和抑制劑 促進(jìn)劑促進(jìn)劑 添加劑添加劑酶酶微生物微生物酶活力增加倍數(shù)酶活力增加倍數(shù) Tween (0.1%)Tween (0.1%) 大豆酒精提取物（大豆酒精提取物（2%2%） 植酸質(zhì)（植酸質(zhì)

36、（0.01%-0.3%)0.01%-0.3%) 洗凈劑洗凈劑LS (0.1%)LS (0.1%) 聚乙烯醇聚乙烯醇 苯乙醇苯乙醇(0.05%)(0.05%) 醋酸醋酸+ + 維生素維生素 纖維素酶纖維素酶 蔗糖酶蔗糖酶 - -葡聚糖酶葡聚糖酶 木聚糖酶木聚糖酶 淀粉酶淀粉酶 脂酶脂酶 右旋糖酐酶右旋糖酐酶 普魯蘭酶普魯蘭酶 蛋白酶蛋白酶 脂肪酶脂肪酶 蛋白酶蛋白酶 蛋白酶蛋白酶 糖化酶糖化酶 纖維素酶纖維素酶 纖維素酶纖維素酶 許多真菌許多真菌 許多真菌許多真菌 許多真菌許多真菌 許多真菌許多真菌 許多真菌許多真菌 許多真菌許多真菌 繩狀青霉繩狀青霉 產(chǎn)氣桿菌產(chǎn)氣桿菌 米曲霉米曲霉 泡盛曲霉泡

37、盛曲霉 曲霉、桔青霉等曲霉、桔青霉等 棲土曲霉棲土曲霉 筋狀擬內(nèi)胞霉筋狀擬內(nèi)胞霉 真菌真菌 綠色毛霉綠色毛霉 2020 1616 1010 4 4 4 4 6 6 2020 1.51.5 2.872.87 2.502.50 2-42-4 1.61.6 1.21.2 4.44.4 2 2 各種促進(jìn)劑對(duì)產(chǎn)酶的促進(jìn)作用 促進(jìn)劑提高產(chǎn)量的機(jī)制還不完全清楚，其原因是促進(jìn)劑提高產(chǎn)量的機(jī)制還不完全清楚，其原因是 多方面的。多方面的。 各種促進(jìn)劑的效果除受菌種、菌齡的影響外，還與各種促進(jìn)劑的效果除受菌種、菌齡的影響外，還與 所用的培養(yǎng)基組成有關(guān)，即使是同一種促進(jìn)劑，用同所用的培養(yǎng)基組成有關(guān)，即使是同一種促進(jìn)劑

38、，用同 一菌株，生產(chǎn)同一產(chǎn)物，在使用不同的培養(yǎng)基時(shí)效果一菌株，生產(chǎn)同一產(chǎn)物，在使用不同的培養(yǎng)基時(shí)效果 也會(huì)不一樣。也會(huì)不一樣。 如在酶制劑生產(chǎn)中，有些促進(jìn)劑本身是酶的誘導(dǎo)物；如在酶制劑生產(chǎn)中，有些促進(jìn)劑本身是酶的誘導(dǎo)物； 有些促進(jìn)劑是表面活性劑，可改善細(xì)胞的透性，改善有些促進(jìn)劑是表面活性劑，可改善細(xì)胞的透性，改善 細(xì)胞與氧的接觸從而促進(jìn)酶的分泌與生產(chǎn)，也有人認(rèn)細(xì)胞與氧的接觸從而促進(jìn)酶的分泌與生產(chǎn)，也有人認(rèn) 為表面活性劑對(duì)酶的表面失活有保護(hù)作用；有些促進(jìn)為表面活性劑對(duì)酶的表面失活有保護(hù)作用；有些促進(jìn) 劑的作用是沉淀或鰲合有害的金屬離子。劑的作用是沉淀或鰲合有害的金屬離子。 第二節(jié)第二節(jié) 培養(yǎng)基的

39、類型及選擇培養(yǎng)基的類型及選擇 p一、一、培養(yǎng)基的類型培養(yǎng)基的類型 p二、二、 培養(yǎng)基成分和配比的選擇培養(yǎng)基成分和配比的選擇 一、培養(yǎng)基的類型一、培養(yǎng)基的類型 （一）按成分（一）按成分 合成培養(yǎng)基合成培養(yǎng)基 : : 原料其化學(xué)成分明確、穩(wěn)定原料其化學(xué)成分明確、穩(wěn)定 q 適合于研究菌種基本代謝和過程的物質(zhì)變化規(guī)律適合于研究菌種基本代謝和過程的物質(zhì)變化規(guī)律 q 培養(yǎng)基營養(yǎng)單一，價(jià)格較高，不適合用于大規(guī)模培養(yǎng)基營養(yǎng)單一，價(jià)格較高，不適合用于大規(guī)模 工業(yè)工業(yè) 生產(chǎn)生產(chǎn) 天然培養(yǎng)基天然培養(yǎng)基: : 采用天然原料采用天然原料 q 原料來源豐富原料來源豐富( (大多為農(nóng)副產(chǎn)品大多為農(nóng)副產(chǎn)品) )、營養(yǎng)豐富，價(jià)

40、、營養(yǎng)豐富，價(jià) 格低廉、適于工業(yè)化生產(chǎn)格低廉、適于工業(yè)化生產(chǎn) q組分復(fù)雜，不易重復(fù)，不加控制會(huì)影響生產(chǎn)穩(wěn)定性組分復(fù)雜，不易重復(fù)，不加控制會(huì)影響生產(chǎn)穩(wěn)定性 MM培養(yǎng)基培養(yǎng)基(1L)(1L)： NaNa2 2HPOHPO4 4 6g 6g，KHKH2 2POPO4 4 3g 3g， NaCl 0.5gNaCl 0.5g， NHNH4 4Cl 1gCl 1g， MgSOMgSO4 4.7H2O 0.5g.7H2O 0.5g， CaClCaCl2 2 0.011g 0.011g，葡萄糖，葡萄糖 2-10, pH 7.0 2-10, pH 7.0 YPSYPS培養(yǎng)基培養(yǎng)基：酪蛋白胨（日本大五營養(yǎng)）：酪蛋

41、白胨（日本大五營養(yǎng)）10g10g， 酵母提取物（英國酵母提取物（英國OxoidOxoid）5g, NaCl 10g5g, NaCl 10g，PH PH 7.2 7.2 培養(yǎng)大腸桿菌常用兩種培養(yǎng)基培養(yǎng)大腸桿菌常用兩種培養(yǎng)基 （二）按狀態(tài)（二）按狀態(tài) 1 1、固體培養(yǎng)基：、固體培養(yǎng)基： 適于菌種和孢子培養(yǎng)和保存，也廣泛應(yīng)用于有適于菌種和孢子培養(yǎng)和保存，也廣泛應(yīng)用于有 子實(shí)體的真菌類。子實(shí)體的真菌類。 近年來由于機(jī)械化程度的提高，在發(fā)酵工業(yè)上又開近年來由于機(jī)械化程度的提高，在發(fā)酵工業(yè)上又開 始應(yīng)用固體培養(yǎng)基進(jìn)行大規(guī)模生產(chǎn)，其組分常用麩始應(yīng)用固體培養(yǎng)基進(jìn)行大規(guī)模生產(chǎn)，其組分常用麩 皮、大米、小米、木屑

42、、禾殼等，有的還另加其他皮、大米、小米、木屑、禾殼等，有的還另加其他 營養(yǎng)成分。營養(yǎng)成分。 一、培養(yǎng)基的類型一、培養(yǎng)基的類型 （二）按狀態(tài)（二）按狀態(tài) 2 2、半固體培養(yǎng)基：、半固體培養(yǎng)基： 即在配好的液體培養(yǎng)基中加入少量瓊脂，一即在配好的液體培養(yǎng)基中加入少量瓊脂，一 般用量為般用量為0.5-0.8%0.5-0.8%，培養(yǎng)基即呈半固體狀態(tài)。，培養(yǎng)基即呈半固體狀態(tài)。 主要用于：鑒定菌種，觀察細(xì)菌運(yùn)動(dòng)特征及主要用于：鑒定菌種，觀察細(xì)菌運(yùn)動(dòng)特征及 噬菌體的效價(jià)滴定等。噬菌體的效價(jià)滴定等。 一、培養(yǎng)基的類型一、培養(yǎng)基的類型 （二）按狀態(tài)（二）按狀態(tài) 3 3、液體培養(yǎng)基：、液體培養(yǎng)基： 80-90%80

43、-90%是水，內(nèi)含可溶或不溶營養(yǎng)成分，是是水，內(nèi)含可溶或不溶營養(yǎng)成分，是 發(fā)酵工業(yè)大規(guī)模使用的培養(yǎng)基，它有利于氧和物發(fā)酵工業(yè)大規(guī)模使用的培養(yǎng)基，它有利于氧和物 質(zhì)傳遞。質(zhì)傳遞。 一、培養(yǎng)基的類型一、培養(yǎng)基的類型 一、培養(yǎng)基的類型一、培養(yǎng)基的類型 （三）按用途（三）按用途 1 1、 孢子培養(yǎng)基孢子培養(yǎng)基 2 2、種子培養(yǎng)基、種子培養(yǎng)基 3 3、發(fā)酵培養(yǎng)基、發(fā)酵培養(yǎng)基 供菌種繁殖孢子用，供菌種繁殖孢子用，常用固體培養(yǎng)基。常用固體培養(yǎng)基。 要求：要求：能使菌體迅速生長，產(chǎn)生較多優(yōu)質(zhì)的孢能使菌體迅速生長，產(chǎn)生較多優(yōu)質(zhì)的孢 子，不易引起菌種發(fā)生變異。子，不易引起菌種發(fā)生變異。 1 1、孢子培養(yǎng)基、孢子培

44、養(yǎng)基 基本配制要求基本配制要求： 第一，營養(yǎng)不要太豐富第一，營養(yǎng)不要太豐富( (特別是有機(jī)氮源特別是有機(jī)氮源) )， 否則不易產(chǎn)孢子。否則不易產(chǎn)孢子。 第二，所用無機(jī)鹽的濃度要適量，不然也會(huì)第二，所用無機(jī)鹽的濃度要適量，不然也會(huì) 影響孢子產(chǎn)量和顏色。影響孢子產(chǎn)量和顏色。 第三，要注意孢子培養(yǎng)基的第三，要注意孢子培養(yǎng)基的pHpH和濕度。和濕度。 1 1、孢子培養(yǎng)基、孢子培養(yǎng)基 常用的孢子培養(yǎng)基有：常用的孢子培養(yǎng)基有： 麩皮培養(yǎng)基、小米培養(yǎng)基、大米培養(yǎng)基、麩皮培養(yǎng)基、小米培養(yǎng)基、大米培養(yǎng)基、 玉米碎屑培養(yǎng)基和用葡萄糠、蛋白陳、牛肉膏、玉米碎屑培養(yǎng)基和用葡萄糠、蛋白陳、牛肉膏、 食鹽等配制成的瓊脂斜

45、面培養(yǎng)基。食鹽等配制成的瓊脂斜面培養(yǎng)基。 大米和小米常用作霉菌孢子培養(yǎng)基，因?yàn)榇竺缀托∶壮Ｓ米髅咕咦优囵B(yǎng)基，因?yàn)?它們含氮少，疏松、表面積大，所以是較好孢它們含氮少，疏松、表面積大，所以是較好孢 子培養(yǎng)基。子培養(yǎng)基。 1 1、孢子培養(yǎng)基、孢子培養(yǎng)基 供孢子發(fā)芽、生長和繁殖菌絲體。供孢子發(fā)芽、生長和繁殖菌絲體。 要求：要求：營養(yǎng)豐富完全，氮源和維生素的含營養(yǎng)豐富完全，氮源和維生素的含 量高些，總濃度略稀薄，以達(dá)到較高溶解氧。量高些，總濃度略稀薄，以達(dá)到較高溶解氧。 2 2、種子培養(yǎng)基、種子培養(yǎng)基 2 2、種子培養(yǎng)基、種子培養(yǎng)基 p一般要天然有機(jī)氮源，因?yàn)橛行┌被崮艽碳ひ话阋烊挥袡C(jī)氮源，因?yàn)?/p>

46、有些氨基酸能刺激 孢子發(fā)芽。但無機(jī)氮源容易利用，有利于菌體孢子發(fā)芽。但無機(jī)氮源容易利用，有利于菌體 迅速生長，所以常包括有機(jī)及無機(jī)氮源。迅速生長，所以常包括有機(jī)及無機(jī)氮源。 p最后一級(jí)的種子培養(yǎng)基最好能較接近發(fā)酵培養(yǎng)最后一級(jí)的種子培養(yǎng)基最好能較接近發(fā)酵培養(yǎng) 基，這樣可使種子迅速適應(yīng)，快速生長。基，這樣可使種子迅速適應(yīng)，快速生長。 u是供菌種生長、繁殖和合成產(chǎn)物之用。是供菌種生長、繁殖和合成產(chǎn)物之用。 u既要迅速生長、又要能迅速合成產(chǎn)物。既要迅速生長、又要能迅速合成產(chǎn)物。 u除有生長所必需的元素和化合物外，還要除有生長所必需的元素和化合物外，還要 有產(chǎn)物所需元素、前體和促進(jìn)劑。有產(chǎn)物所需元素、前

47、體和促進(jìn)劑。 3 3、發(fā)酵培養(yǎng)基、發(fā)酵培養(yǎng)基 1 1、提供合成微生物細(xì)胞和發(fā)酵產(chǎn)物的基本成分、提供合成微生物細(xì)胞和發(fā)酵產(chǎn)物的基本成分. . 2 2、有利于提高培養(yǎng)基中產(chǎn)物的濃度，以提高單、有利于提高培養(yǎng)基中產(chǎn)物的濃度，以提高單 位容積發(fā)酵罐的生產(chǎn)能力。位容積發(fā)酵罐的生產(chǎn)能力。 3 3、有利于提高產(chǎn)物的合成速度，縮短發(fā)酵周期、有利于提高產(chǎn)物的合成速度，縮短發(fā)酵周期. . 3 3、發(fā)酵培養(yǎng)基、發(fā)酵培養(yǎng)基 4 4、盡量減少副產(chǎn)物的形成，便于產(chǎn)物的分離純化、盡量減少副產(chǎn)物的形成，便于產(chǎn)物的分離純化 5 5、原料價(jià)格低廉，質(zhì)量穩(wěn)定，取材容易。、原料價(jià)格低廉，質(zhì)量穩(wěn)定，取材容易。 6 6、所用原料盡可能減

48、少對(duì)發(fā)酵過程中通氣攪拌的影、所用原料盡可能減少對(duì)發(fā)酵過程中通氣攪拌的影 響，利于提高氧的利用率降低能耗。響，利于提高氧的利用率降低能耗。 有利于產(chǎn)品的分有利于產(chǎn)品的分 離和純化，并盡可能減少產(chǎn)生離和純化，并盡可能減少產(chǎn)生“三廢三廢”的物質(zhì)。的物質(zhì)。 3 3、發(fā)酵培養(yǎng)基、發(fā)酵培養(yǎng)基 3 3、發(fā)酵培養(yǎng)基、發(fā)酵培養(yǎng)基 7 7、生長和合成產(chǎn)物需要的總的碳源、氮源、磷、生長和合成產(chǎn)物需要的總的碳源、氮源、磷 源等的濃度太高，或兩階段各需的最佳條件不源等的濃度太高，或兩階段各需的最佳條件不 同時(shí)，則考慮同時(shí)，則考慮分批撲料分批撲料。 還要考慮配比、滲透壓、還要考慮配比、滲透壓、PHPH、氧化還原等因素。、

49、氧化還原等因素。 二、二、 培養(yǎng)基成分和配比的選擇培養(yǎng)基成分和配比的選擇 培養(yǎng)基的組分、來源、加工方法、配比，緩沖培養(yǎng)基的組分、來源、加工方法、配比，緩沖 能力，粘度，消毒是否易徹底，消毒對(duì)營養(yǎng)破壞能力，粘度，消毒是否易徹底，消毒對(duì)營養(yǎng)破壞 程度、雜質(zhì)的含量都對(duì)菌體生長和產(chǎn)物形成有影程度、雜質(zhì)的含量都對(duì)菌體生長和產(chǎn)物形成有影 響。響。 注意事項(xiàng)：注意事項(xiàng)： 1 1、要注意快速利用的碳、要注意快速利用的碳( (氮氮) )源和慢速利用的碳源和慢速利用的碳 ( (氮氮) )源的相互配比。源的相互配比。 2 2、選用適當(dāng)?shù)奶嫉取?、選用適當(dāng)?shù)奶嫉取?3 3、要注意生理酸、堿性鹽和、要注意生理酸、堿性

50、鹽和pHpH緩沖劑的加入緩沖劑的加入 和搭配。和搭配。 確定最佳成分組成確定最佳成分組成 確定各成分的最佳配比確定各成分的最佳配比 確定最佳確定最佳pHpH 確定最佳配制工藝確定最佳配制工藝 培養(yǎng)基設(shè)計(jì)與優(yōu)化的任務(wù)培養(yǎng)基設(shè)計(jì)與優(yōu)化的任務(wù) 培養(yǎng)基組成（包括原料來源與加工方法）培養(yǎng)基組成（包括原料來源與加工方法） 配比配比 緩沖能力緩沖能力 黏度黏度 消毒是否徹底消毒是否徹底 消毒對(duì)營養(yǎng)的破壞程度消毒對(duì)營養(yǎng)的破壞程度 原料的雜質(zhì)原料的雜質(zhì) 培養(yǎng)基中影響菌體生長和產(chǎn)物形成的因素：培養(yǎng)基中影響菌體生長和產(chǎn)物形成的因素： 第三節(jié)第三節(jié) 淀粉水解糖的制備淀粉水解糖的制備 p淀粉水解制糖的意義淀粉水解制糖的

51、意義 p淀粉水解糖的制備方法及原理淀粉水解糖的制備方法及原理 p 大多數(shù)微生物不能直接利用淀粉（所有的氨基酸大多數(shù)微生物不能直接利用淀粉（所有的氨基酸 生產(chǎn)菌不能直接利用）生產(chǎn)菌不能直接利用） p 有些微生物能夠直接利用淀粉作原料，但必須在有些微生物能夠直接利用淀粉作原料，但必須在 微生物產(chǎn)生淀粉酶后才能進(jìn)行，過程緩慢，發(fā)酵微生物產(chǎn)生淀粉酶后才能進(jìn)行，過程緩慢，發(fā)酵 周期延長。周期延長。 p 若直接利用淀粉作原料，滅菌過程的高溫會(huì)導(dǎo)致若直接利用淀粉作原料，滅菌過程的高溫會(huì)導(dǎo)致 淀粉結(jié)塊，發(fā)酵液粘度劇增。淀粉結(jié)塊，發(fā)酵液粘度劇增。 淀粉水解制糖的意義淀粉水解制糖的意義 淀粉水解制糖的意義淀粉水解

52、制糖的意義 p因此，在發(fā)酵生產(chǎn)之前，必須將淀粉水解為葡因此，在發(fā)酵生產(chǎn)之前，必須將淀粉水解為葡 萄糖，才能供發(fā)酵使用。萄糖，才能供發(fā)酵使用。 在工業(yè)生產(chǎn)中，將淀粉水解為葡萄糖的過程稱在工業(yè)生產(chǎn)中，將淀粉水解為葡萄糖的過程稱 淀粉的淀粉的，制得的溶液叫制得的溶液叫。 淀粉通常以顆粒狀態(tài)存在，顆粒大小隨不同淀粉而異淀粉通常以顆粒狀態(tài)存在，顆粒大小隨不同淀粉而異 谷類淀粉顆粒較小，如大米淀粉顆粒直徑谷類淀粉顆粒較小，如大米淀粉顆粒直徑3-8um 薯類淀粉顆粒較大，如木薯淀粉薯類淀粉顆粒較大，如木薯淀粉5-35um Potato starchWheat starch 直鏈淀粉 100-60 000 -

53、1，4糖苷鍵 -1，4糖苷鍵-1，6糖苷鍵 支鏈淀粉 1 000-3 000 000 普通谷物和薯類淀粉含直鏈淀粉普通谷物和薯類淀粉含直鏈淀粉17%-27%17%-27%，其，其 余為支鏈淀粉；粘玉米、糯米全部為支鏈淀粉余為支鏈淀粉；粘玉米、糯米全部為支鏈淀粉 淀粉水解糖的制備方法及原理淀粉水解糖的制備方法及原理 淀粉水解的過程淀粉水解的過程 淀粉淀粉吸水膨脹吸水膨脹 糊化糊化 （無化學(xué)反應(yīng)無化學(xué)反應(yīng)）-淀粉酶淀粉酶 或酸或酸 液化液化 糊精糊精 糖化酶或酸糖化酶或酸低聚糖低聚糖 麥芽糖麥芽糖 葡萄糖葡萄糖 （由（由7-127-12個(gè)葡萄糖殘基組成）個(gè)葡萄糖殘基組成） 3-63-6個(gè)個(gè) 2 2

54、個(gè)個(gè) 1 1 淀粉水解糖的制備方法及原理淀粉水解糖的制備方法及原理 酸解法酸解法 酶解法酶解法 酸酶結(jié)合法酸酶結(jié)合法 p原料：原料： 薯類、玉米、小麥、大米等薯類、玉米、小麥、大米等 p原料淀粉的性質(zhì)和水解使用的催化劑的不同原料淀粉的性質(zhì)和水解使用的催化劑的不同 定義：定義：以酸為催化劑，在高溫高壓下使淀以酸為催化劑，在高溫高壓下使淀 粉水解生成葡萄糖的方法。粉水解生成葡萄糖的方法。 酸解法酸解法 酸解法酸解法 酸解中淀粉糖苷鍵斷裂過程： 酸催化劑的氫離子先酸催化劑的氫離子先 與水分子結(jié)合生成與水分子結(jié)合生成H H3 3O O+ + H H3 3O O+ +能與糖苷能與糖苷 鍵的氧原子結(jié)合生鍵

55、的氧原子結(jié)合生 成不穩(wěn)定化合物成不穩(wěn)定化合物 ( (稱共軛酸稱共軛酸) ) 隨后隨后C C1 1-O-O鍵斷裂鍵斷裂 生成生成C C1 1正碳離子正碳離子 (II)(II) 水分子與具有正電水分子與具有正電 荷的荷的C C1 1結(jié)合，再使結(jié)合，再使C C1 1 失去失去H H+ +，完成糖苷鍵，完成糖苷鍵 的水解過程的水解過程 HOH 淀粉分子糖苷鍵的斷裂是逐步進(jìn)行的，隨著糖苷鍵淀粉分子糖苷鍵的斷裂是逐步進(jìn)行的，隨著糖苷鍵 的斷開，其相對(duì)分子質(zhì)量逐漸變小，先變?yōu)楹⒌偷臄嚅_，其相對(duì)分子質(zhì)量逐漸變小，先變?yōu)楹?、?聚糖、麥芽糖，最后生成葡萄糖。聚糖、麥芽糖，最后生成葡萄糖。 淀粉水解程度的增

56、加，糖化液的還原性不斷增加，淀粉水解程度的增加，糖化液的還原性不斷增加， 這是由于生成的葡萄糖、麥芽糖及低聚糖等具有還原這是由于生成的葡萄糖、麥芽糖及低聚糖等具有還原 性基團(tuán)。性基團(tuán)。 當(dāng)葡萄糖的當(dāng)葡萄糖的超過超過6060以上，由于葡萄糖的復(fù)合以上，由于葡萄糖的復(fù)合 分解反應(yīng)，產(chǎn)生其他有味物質(zhì)（如龍膽二糖有苦味）分解反應(yīng)，產(chǎn)生其他有味物質(zhì)（如龍膽二糖有苦味） 及色澤加深。及色澤加深。 副反應(yīng)副反應(yīng) 酸解法酸解法 復(fù)合反應(yīng)復(fù)合反應(yīng)分解反應(yīng) 水解反應(yīng)水解反應(yīng) 葡萄糖的復(fù)合反應(yīng) 在淀粉的酸糖化過程中，水解生成的葡萄糖受酸在淀粉的酸糖化過程中，水解生成的葡萄糖受酸 和熱的催化影響能通過糖苷鍵相聚合，失

57、掉水分子，和熱的催化影響能通過糖苷鍵相聚合，失掉水分子， 生成二糖、三糖和其他較高的低聚糖等，這種反應(yīng)生成二糖、三糖和其他較高的低聚糖等，這種反應(yīng) 稱為復(fù)合反應(yīng)。稱為復(fù)合反應(yīng)。 葡萄葡萄 糖糖 葡萄葡萄 糖糖 異麥芽糖 -1，6 糖苷鍵 龍膽二糖 -1，6糖苷鍵 麥芽糖 -1，4糖苷鍵糖苷鍵 葡萄糖的分解反應(yīng) 葡萄糖受酸和熱的影響發(fā)生分解反應(yīng)，生成葡萄糖受酸和熱的影響發(fā)生分解反應(yīng)，生成5-羥羥 甲基糠醛，甲基糠醛， 5-羥甲基糠醛性質(zhì)不穩(wěn)定，又進(jìn)一步分羥甲基糠醛性質(zhì)不穩(wěn)定，又進(jìn)一步分 解成乙酰丙酸、蟻酸和有色物質(zhì)等，這些分解物又解成乙酰丙酸、蟻酸和有色物質(zhì)等，這些分解物又 能聚合成其他物質(zhì)，反

58、應(yīng)是很復(fù)雜的。能聚合成其他物質(zhì)，反應(yīng)是很復(fù)雜的。 在淀粉的酸糖化過程中，葡萄糖因分解反應(yīng)而損在淀粉的酸糖化過程中，葡萄糖因分解反應(yīng)而損 失的量并不多，約失的量并不多，約1%1%，但所生成的，但所生成的5-5-羥甲基糠醛是羥甲基糠醛是 產(chǎn)生色素的前體，有色物質(zhì)的存在將增加糖化液精制產(chǎn)生色素的前體，有色物質(zhì)的存在將增加糖化液精制 的困難。的困難。 葡萄糖的分解反應(yīng)與濃度、溫度、酸度有關(guān)。葡萄糖的分解反應(yīng)與濃度、溫度、酸度有關(guān)。 不利影響：不利影響： 復(fù)合反應(yīng)復(fù)合反應(yīng)：生成的多數(shù)復(fù)合糖不能被微生物利用，使生成的多數(shù)復(fù)合糖不能被微生物利用，使 發(fā)酵結(jié)束時(shí)殘?zhí)歉摺０l(fā)酵結(jié)束時(shí)殘?zhí)歉摺?分解反應(yīng)分解反應(yīng)：生

59、成的生成的55羥甲基糠醛是產(chǎn)生色素的根源，羥甲基糠醛是產(chǎn)生色素的根源， 增加了糖化液精制脫色的困難。增加了糖化液精制脫色的困難。 總：總： p降低了葡萄糖的收率。降低了葡萄糖的收率。 p給產(chǎn)物的提取和糖化液的精制帶來困難。給產(chǎn)物的提取和糖化液的精制帶來困難。 酸解法酸解法 如何控制分解反應(yīng)和復(fù)合反應(yīng)的發(fā)生？如何控制分解反應(yīng)和復(fù)合反應(yīng)的發(fā)生？ 淀粉乳濃度淀粉乳濃度 酸濃度酸濃度 不能過高見不能過高見P P61-63 61-63 溫度溫度 酸解法酸解法 酸解法酸解法 p工藝流程工藝流程 原料（淀粉、水、鹽酸）原料（淀粉、水、鹽酸） 調(diào)漿調(diào)漿通蒸汽通蒸汽糖糖 化化冷卻冷卻 中和（中和（NaNa2 2

60、COCO3 3) ) 、脫色（活性碳）、脫色（活性碳） 過濾除雜過濾除雜糖液糖液 評(píng)價(jià)評(píng)價(jià) 優(yōu)點(diǎn)：優(yōu)點(diǎn)：工藝簡單，水解時(shí)間短，生產(chǎn)效率高，工藝簡單，水解時(shí)間短，生產(chǎn)效率高， 設(shè)備周轉(zhuǎn)快。設(shè)備周轉(zhuǎn)快。 缺點(diǎn)：缺點(diǎn)： 副產(chǎn)物多，影響糖液純度，一般副產(chǎn)物多，影響糖液純度，一般DEDE值值只有只有 9090左右。左右。 對(duì)淀粉原料要求嚴(yán)格，不能用粗淀粉，只能對(duì)淀粉原料要求嚴(yán)格，不能用粗淀粉，只能 用純度較高的精制淀粉。用純度較高的精制淀粉。 酸解法酸解法 定義：定義： 用專一性很強(qiáng)的用專一性很強(qiáng)的淀粉酶淀粉酶及及糖化酶糖化酶將淀粉水解將淀粉水解 為葡萄糖的工藝。為葡萄糖的工藝。 酶解法酶解法 酶解法酶