第四培養(yǎng)基已

1、1第四章第四章 培養(yǎng)基培養(yǎng)基n第一節(jié)第一節(jié) 概述概述n第二節(jié)第二節(jié) 培養(yǎng)基的成分及來(lái)源培養(yǎng)基的成分及來(lái)源n第三節(jié)第三節(jié) 培養(yǎng)基的設(shè)計(jì)與優(yōu)化培養(yǎng)基的設(shè)計(jì)與優(yōu)化n第四節(jié)第四節(jié) 影響培養(yǎng)基質(zhì)量的因素影響培養(yǎng)基質(zhì)量的因素2第一節(jié)第一節(jié) 概述概述 一、培養(yǎng)基的概念一、培養(yǎng)基的概念1、培養(yǎng)基、培養(yǎng)基n 是指人們提供微生物生長(zhǎng)繁殖和生物合成各種是指人們提供微生物生長(zhǎng)繁殖和生物合成各種代謝產(chǎn)物所需要的按一定比例配制的多種營(yíng)養(yǎng)代謝產(chǎn)物所需要的按一定比例配制的多種營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)的混合物。物質(zhì)的混合物。n 廣義上講培養(yǎng)基是一切可供微生物細(xì)胞生長(zhǎng)繁廣義上講培養(yǎng)基是一切可供微生物細(xì)胞生長(zhǎng)繁殖所需的一組營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)和原料。殖所需的

2、一組營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)和原料。n 同時(shí)培養(yǎng)基也為微生物提供除營(yíng)養(yǎng)外的其它所同時(shí)培養(yǎng)基也為微生物提供除營(yíng)養(yǎng)外的其它所必需的條件，工業(yè)生產(chǎn)上選擇的培養(yǎng)基俗稱必需的條件，工業(yè)生產(chǎn)上選擇的培養(yǎng)基俗稱發(fā)發(fā)酵培養(yǎng)基酵培養(yǎng)基，還應(yīng)包括能夠促進(jìn)微生物合成產(chǎn)物，還應(yīng)包括能夠促進(jìn)微生物合成產(chǎn)物所必須的成分。所必須的成分。 32 2、培養(yǎng)基條件培養(yǎng)基條件與微生物生理學(xué)和形態(tài)學(xué)的相關(guān)性與微生物生理學(xué)和形態(tài)學(xué)的相關(guān)性n培養(yǎng)基的組成還可改善細(xì)胞的通透性。培養(yǎng)基的組成還可改善細(xì)胞的通透性。谷氨酸谷氨酸發(fā)酵中，發(fā)酵中，生物素生物素的用量影響谷氨酸產(chǎn)量，如果的用量影響谷氨酸產(chǎn)量，如果控制了生物素濃度在亞適量，就可以增加產(chǎn)生控制了生物素濃

3、度在亞適量，就可以增加產(chǎn)生菌的細(xì)胞膜通透性，使谷氨酸連續(xù)分泌到細(xì)胞菌的細(xì)胞膜通透性，使谷氨酸連續(xù)分泌到細(xì)胞外，這就解除了谷氨酸對(duì)谷氨酸脫氫酶的反饋外，這就解除了谷氨酸對(duì)谷氨酸脫氫酶的反饋抑制作用，提高了谷氨酸的產(chǎn)量。抑制作用，提高了谷氨酸的產(chǎn)量。青霉素青霉素能抑能抑制革蘭氏陽(yáng)性菌細(xì)胞壁合成過(guò)程中肽聚糖交聯(lián)，制革蘭氏陽(yáng)性菌細(xì)胞壁合成過(guò)程中肽聚糖交聯(lián)，導(dǎo)致菌體細(xì)胞膨脹，亦可使谷氨酸易于泄漏到導(dǎo)致菌體細(xì)胞膨脹，亦可使谷氨酸易于泄漏到培養(yǎng)基中，提高谷氨酸產(chǎn)量。培養(yǎng)基中，提高谷氨酸產(chǎn)量。 4培養(yǎng)基條件：培養(yǎng)基條件：n是指培養(yǎng)基組成、是指培養(yǎng)基組成、pH值、二價(jià)陽(yáng)離子、值、二價(jià)陽(yáng)離子、陰離子聚合物、表面活

4、性劑和固形物含陰離子聚合物、表面活性劑和固形物含量等。量等。5 3、配制工業(yè)發(fā)酵培養(yǎng)基時(shí)的一般要求、配制工業(yè)發(fā)酵培養(yǎng)基時(shí)的一般要求營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)的的組成比較豐富，濃度恰當(dāng)組成比較豐富，濃度恰當(dāng)，能滿足菌種發(fā)芽和生，能滿足菌種發(fā)芽和生長(zhǎng)繁殖成大量的有生理功能的菌絲體之需要，更重要的是能長(zhǎng)繁殖成大量的有生理功能的菌絲體之需要，更重要的是能顯示出產(chǎn)物合成的潛力顯示出產(chǎn)物合成的潛力在一定條件下，所采用的各種在一定條件下，所采用的各種原材料原材料彼此之間不能產(chǎn)生化學(xué)彼此之間不能產(chǎn)生化學(xué)反應(yīng)，反應(yīng)，理化性質(zhì)相對(duì)穩(wěn)定理化性質(zhì)相對(duì)穩(wěn)定；粘度適中粘度適中，具有適當(dāng)?shù)模哂羞m當(dāng)?shù)臐B透壓滲透壓；要考慮所選用的要考

5、慮所選用的原材料的品種和濃度原材料的品種和濃度與代謝產(chǎn)物生物合成過(guò)與代謝產(chǎn)物生物合成過(guò)程中的調(diào)節(jié)關(guān)系，要利于主要產(chǎn)物的生物合成并能維持較長(zhǎng)程中的調(diào)節(jié)關(guān)系，要利于主要產(chǎn)物的生物合成并能維持較長(zhǎng)時(shí)間的最高生產(chǎn)速率，不需要的產(chǎn)物的合成速率降至最低時(shí)間的最高生產(chǎn)速率，不需要的產(chǎn)物的合成速率降至最低生產(chǎn)過(guò)程中，既不影響生產(chǎn)過(guò)程中，既不影響通氣與攪拌通氣與攪拌的效果，又不影響或稍影的效果，又不影響或稍影響產(chǎn)物的響產(chǎn)物的分離精制和廢物處理分離精制和廢物處理選用的選用的原材料原材料盡量做到因地制宜，質(zhì)優(yōu)價(jià)廉，成本低。盡量做到因地制宜，質(zhì)優(yōu)價(jià)廉，成本低。6二二. 培養(yǎng)基的類型及功能培養(yǎng)基的類型及功能1. 按組成

6、成分分類，分為按組成成分分類，分為合成培養(yǎng)基和天然培養(yǎng)基合成培養(yǎng)基和天然培養(yǎng)基(復(fù)合培養(yǎng)基復(fù)合培養(yǎng)基)。n合成培養(yǎng)基：合成培養(yǎng)基：由已知組成成分的各種營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)組合由已知組成成分的各種營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)組合的培養(yǎng)基，主要用于科學(xué)研究。的培養(yǎng)基，主要用于科學(xué)研究。所用的原料其化學(xué)所用的原料其化學(xué)成分明確、穩(wěn)定，比如藥用葡萄糖、硫酸銨、磷酸成分明確、穩(wěn)定，比如藥用葡萄糖、硫酸銨、磷酸二氫鉀等。二氫鉀等。n天然培養(yǎng)基：天然培養(yǎng)基：由一些組成成分不完全明確的天然產(chǎn)由一些組成成分不完全明確的天然產(chǎn)物如黃豆粉、蛋白胨等，與一些無(wú)機(jī)鹽組合的培養(yǎng)物如黃豆粉、蛋白胨等，與一些無(wú)機(jī)鹽組合的培養(yǎng)基叫天然培養(yǎng)基基叫天然培養(yǎng)基（復(fù)

7、合培養(yǎng)基或復(fù)合培養(yǎng)基或半合成培養(yǎng)基），半合成培養(yǎng)基），常用于發(fā)酵生產(chǎn)。其特點(diǎn)是營(yíng)養(yǎng)豐富、適于微生物常用于發(fā)酵生產(chǎn)。其特點(diǎn)是營(yíng)養(yǎng)豐富、適于微生物的生長(zhǎng)。的生長(zhǎng)。7 2. 按狀態(tài)分類按狀態(tài)分類n固體培養(yǎng)基固體培養(yǎng)基比較適合于菌種和孢子的培養(yǎng)和保比較適合于菌種和孢子的培養(yǎng)和保存，也廣泛應(yīng)用于有子實(shí)體的真菌類，如香菇、存，也廣泛應(yīng)用于有子實(shí)體的真菌類，如香菇、白木耳等的生產(chǎn)。白木耳等的生產(chǎn)。n半固體培養(yǎng)基半固體培養(yǎng)基是在配好的液體培養(yǎng)基中加入少是在配好的液體培養(yǎng)基中加入少量的瓊脂，一般用量為量的瓊脂，一般用量為0.5%0.8%，培養(yǎng)基呈，培養(yǎng)基呈半固體狀態(tài)，主要用于鑒定細(xì)菌、觀察細(xì)菌運(yùn)半固體狀態(tài)，主要

8、用于鑒定細(xì)菌、觀察細(xì)菌運(yùn)動(dòng)特征等。動(dòng)特征等。n液體培養(yǎng)基液體培養(yǎng)基80%90%是水，其中含有可溶性是水，其中含有可溶性的或不溶性的營(yíng)養(yǎng)成分，是發(fā)酵工業(yè)大規(guī)模使的或不溶性的營(yíng)養(yǎng)成分，是發(fā)酵工業(yè)大規(guī)模使用的培養(yǎng)基。用的培養(yǎng)基。8 3. 按生產(chǎn)中的用途分類按生產(chǎn)中的用途分類n孢子培養(yǎng)基孢子培養(yǎng)基是供菌種繁殖孢子的一種常用固體培養(yǎng)基，是供菌種繁殖孢子的一種常用固體培養(yǎng)基，對(duì)這種培養(yǎng)基的要求是能使菌體迅速生長(zhǎng)，產(chǎn)生較多優(yōu)對(duì)這種培養(yǎng)基的要求是能使菌體迅速生長(zhǎng)，產(chǎn)生較多優(yōu)質(zhì)的孢子，并且不易引起菌種發(fā)生變異。質(zhì)的孢子，并且不易引起菌種發(fā)生變異。n種子培養(yǎng)基種子培養(yǎng)基是供孢子發(fā)芽、生長(zhǎng)和大量繁殖菌絲體，是供孢子

9、發(fā)芽、生長(zhǎng)和大量繁殖菌絲體，并使菌絲體長(zhǎng)得粗壯，成為活力強(qiáng)的并使菌絲體長(zhǎng)得粗壯，成為活力強(qiáng)的“種子種子”。營(yíng)養(yǎng)成營(yíng)養(yǎng)成分應(yīng)是易被菌體吸收利用的，同時(shí)要比較豐富與完整，分應(yīng)是易被菌體吸收利用的，同時(shí)要比較豐富與完整，其中氮源和維生素的含量應(yīng)略高些，但總濃度以略稀薄其中氮源和維生素的含量應(yīng)略高些，但總濃度以略稀薄為宜，以便菌體的生長(zhǎng)繁殖。為宜，以便菌體的生長(zhǎng)繁殖。n發(fā)酵培養(yǎng)基發(fā)酵培養(yǎng)基是供菌體生長(zhǎng)、繁殖和合成產(chǎn)物之用。它是供菌體生長(zhǎng)、繁殖和合成產(chǎn)物之用。它既要使種子接種后能迅速生長(zhǎng)，達(dá)到一定的菌絲濃度，既要使種子接種后能迅速生長(zhǎng)，達(dá)到一定的菌絲濃度，又要使長(zhǎng)好的菌體能迅速合成所需產(chǎn)物。又要使長(zhǎng)好的

10、菌體能迅速合成所需產(chǎn)物。9發(fā)酵培養(yǎng)基例子發(fā)酵培養(yǎng)基例子代謝產(chǎn)物代謝產(chǎn)物衣康酸衣康酸赤霉素赤霉素核黃素核黃素青霉素青霉素培培養(yǎng)養(yǎng)基基甘蔗糖蜜，甘蔗糖蜜，150g/LZnSO41.0g/LMgSO43.0g/LCuSO40.01g/L葡萄糖，葡萄糖，20g/L；MgSO4，1.0g/L；NH4NO3，1.0g/L；KH2PO4，5.0g/L；FeSO47H2O，0.01g/L；MnSO44H2O，0.01g/L； ZnSO47H20， 0.01g/L；CuSO45H2O， 0.01g/L；玉米漿（干固形物），玉米漿（干固形物），7.5g/L大豆油，大豆油，20mL/L；甘油，甘油，20mL/L；葡

11、萄糖，葡萄糖，20g/L；玉米漿，玉米漿，12mL/L；酪蛋白，酪蛋白，12g/L；KH2PO4，1.0g/L葡萄糖或糖蜜，總葡萄糖或糖蜜，總量的量的10；玉米漿，總量的玉米漿，總量的45；苯乙酸，總量的苯乙酸，總量的0.50.8；豬油或植物油；豬油或植物油；消泡劑，總量的消泡劑，總量的0.510第二節(jié)第二節(jié) 培養(yǎng)基的成分及來(lái)源培養(yǎng)基的成分及來(lái)源碳源、氮源、無(wú)機(jī)鹽及微量元素、水、其它碳源、氮源、無(wú)機(jī)鹽及微量元素、水、其它成分成分1. 碳源碳源n凡是用于構(gòu)成微生物細(xì)胞和代謝產(chǎn)物中凡是用于構(gòu)成微生物細(xì)胞和代謝產(chǎn)物中碳素的營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)均稱為碳源。碳素的營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)均稱為碳源。生產(chǎn)中常生產(chǎn)中常用的碳源有糖類、

12、油脂、有機(jī)酸、低碳用的碳源有糖類、油脂、有機(jī)酸、低碳醇和其它碳?xì)浠衔锏取４己推渌細(xì)浠衔锏取?1(1) 糖類糖類主要有葡萄糖、蔗糖、糖蜜、淀粉糊精等。主要有葡萄糖、蔗糖、糖蜜、淀粉糊精等。(2) 油和脂肪油和脂肪也能被許多含有比較活躍的脂肪酶的微生也能被許多含有比較活躍的脂肪酶的微生物（如許多霉菌和放線菌）作為碳源和能源。物（如許多霉菌和放線菌）作為碳源和能源。 (3) 有機(jī)酸及其鹽類，有機(jī)酸及其鹽類，一些微生物對(duì)許多有機(jī)酸一些微生物對(duì)許多有機(jī)酸(如乳如乳酸、檸檬酸、乙酸等酸、檸檬酸、乙酸等)及其鹽類有很強(qiáng)的氧化能力，因及其鹽類有很強(qiáng)的氧化能力，因此有機(jī)酸和它們的鹽也能作為微生物的碳源。此

13、有機(jī)酸和它們的鹽也能作為微生物的碳源。 (4) 烴和醇類烴和醇類n近年來(lái)隨著石油工業(yè)的發(fā)展，烷烴近年來(lái)隨著石油工業(yè)的發(fā)展，烷烴(石油裂解而得石油裂解而得)用于用于有機(jī)酸、氨基酸、維生素、抗生素和酶制劑的工業(yè)發(fā)有機(jī)酸、氨基酸、維生素、抗生素和酶制劑的工業(yè)發(fā)酵中。酵中。n甘油、甲醇、乙醇、山梨醇等也用于發(fā)酵碳源或生產(chǎn)甘油、甲醇、乙醇、山梨醇等也用于發(fā)酵碳源或生產(chǎn)某些單細(xì)胞蛋白。某些單細(xì)胞蛋白。 12碳源碳源來(lái)源來(lái)源葡萄糖葡萄糖純葡萄糖，水解淀粉純葡萄糖，水解淀粉乳糖乳糖純?nèi)樘?，乳清粉純?nèi)樘牵榍宸鄣矸鄣矸鄞篼?，玉米粉，燕麥粉，黑麥粉，土豆大麥，玉米粉，燕麥粉，黑麥粉，土豆淀粉等淀粉等蔗糖蔗糖甜菜?/p>

14、蜜，甘蔗糖蜜，粗紅糖，精白糖甜菜糖蜜，甘蔗糖蜜，粗紅糖，精白糖等等13n酒精、簡(jiǎn)單的有機(jī)酸、烷烴等含碳物質(zhì)酒精、簡(jiǎn)單的有機(jī)酸、烷烴等含碳物質(zhì)也可作為碳源。也可作為碳源。甲醇可作為底物生產(chǎn)單細(xì)胞蛋白（甲醇可作為底物生產(chǎn)單細(xì)胞蛋白（SCP）用烷烴可進(jìn)行有機(jī)酸、維生素等的生產(chǎn)用烷烴可進(jìn)行有機(jī)酸、維生素等的生產(chǎn)142. 2. 氮源氮源n氮源氮源是是指構(gòu)成微生物細(xì)胞和代謝產(chǎn)物中的氮素指構(gòu)成微生物細(xì)胞和代謝產(chǎn)物中的氮素的營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)。的營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)。n它是微生物發(fā)酵中使用的主要原料之一。其主它是微生物發(fā)酵中使用的主要原料之一。其主要功能是構(gòu)成微生物細(xì)胞和含氮的代謝產(chǎn)物，要功能是構(gòu)成微生物細(xì)胞和含氮的代謝產(chǎn)物，當(dāng)培

15、養(yǎng)基中碳源不足時(shí)，可作為補(bǔ)充碳源。當(dāng)培養(yǎng)基中碳源不足時(shí)，可作為補(bǔ)充碳源。n分為分為有機(jī)氮源有機(jī)氮源和和無(wú)機(jī)氮源無(wú)機(jī)氮源。無(wú)機(jī)氮源：無(wú)機(jī)氮源：氨水，銨鹽，硝酸鹽等氨水，銨鹽，硝酸鹽等有機(jī)氮源：有機(jī)氮源：玉米漿，豆餅粉，花生餅粉，棉籽粉，魚(yú)粉，玉米漿，豆餅粉，花生餅粉，棉籽粉，魚(yú)粉，酵母浸出液等酵母浸出液等15（1）有機(jī)氮源）有機(jī)氮源n有機(jī)氮源有有機(jī)氮源有花生餅粉、黃豆餅粉（全脂、低脂花生餅粉、黃豆餅粉（全脂、低脂和脫脂）、棉籽餅粉（低溫榨取和高溫榨?。⒑兔撝?、棉籽餅粉（低溫榨取和高溫榨?。?、玉米漿（玉米淀粉的副產(chǎn)物，有干玉米漿和液玉米漿（玉米淀粉的副產(chǎn)物，有干玉米漿和液態(tài)玉米漿）、玉米蛋白粉

16、、蛋白胨、酵母粉、態(tài)玉米漿）、玉米蛋白粉、蛋白胨、酵母粉、魚(yú)粉、蠶蛹粉、尿素、廢菌絲體和酒糟等，它魚(yú)粉、蠶蛹粉、尿素、廢菌絲體和酒糟等，它們?cè)谖⑸锓置诘膫冊(cè)谖⑸锓置诘牡鞍酌傅鞍酌缸饔孟?，水解成作用下，水解成氨基氨基酸酸，被菌體吸收后再進(jìn)一步分解代謝。，被菌體吸收后再進(jìn)一步分解代謝。16n微生物在有機(jī)氮源的培養(yǎng)基中，可以微生物在有機(jī)氮源的培養(yǎng)基中，可以直接利用直接利用游離氨基游離氨基酸或其他有機(jī)化合物的碳架，合成用于構(gòu)成細(xì)胞的蛋白酸或其他有機(jī)化合物的碳架，合成用于構(gòu)成細(xì)胞的蛋白質(zhì)和其他細(xì)胞物質(zhì)。質(zhì)和其他細(xì)胞物質(zhì)。n微生物對(duì)氨基酸的利用是有選擇性的，微生物對(duì)氨基酸的利用是有選擇性的，如如纈氨酸

17、纈氨酸既可既可用于紅霉素鏈霉菌的生長(zhǎng)，又可以氮源的形式參加紅霉用于紅霉素鏈霉菌的生長(zhǎng)，又可以氮源的形式參加紅霉素的生物合成。素的生物合成。在螺旋霉素發(fā)酵中，發(fā)酵培養(yǎng)基里加在螺旋霉素發(fā)酵中，發(fā)酵培養(yǎng)基里加入入L-L-色氨酸色氨酸可使螺旋霉素的產(chǎn)量顯著提高，但可使螺旋霉素的產(chǎn)量顯著提高，但L-L-賴氨酸賴氨酸則完全抑制螺旋霉素的生物合成。則完全抑制螺旋霉素的生物合成。另外，有機(jī)氮源中另外，有機(jī)氮源中含有的某些氨基酸是菌體合成次級(jí)代謝產(chǎn)物的含有的某些氨基酸是菌體合成次級(jí)代謝產(chǎn)物的前體前體。如。如- -氨基己二酸、半胱氨酸和纈氨酸是合成青霉素和頭孢氨基己二酸、半胱氨酸和纈氨酸是合成青霉素和頭孢菌素的直

18、接前體，玉米漿中含有的苯乙胺和苯丙氨酸有菌素的直接前體，玉米漿中含有的苯乙胺和苯丙氨酸有合成青霉素合成青霉素G G的前體作用。色氨酸是合成硝吡咯菌素和麥的前體作用。色氨酸是合成硝吡咯菌素和麥角堿的前體。角堿的前體。17工業(yè)上常用的有機(jī)氮源及含氮量工業(yè)上常用的有機(jī)氮源及含氮量（質(zhì)量分?jǐn)?shù)（質(zhì)量分?jǐn)?shù)/%）氮源氮源含氮量含氮量氮源氮源含氮量含氮量大麥大麥1.52.0花生粉花生粉8.0甜菜糖蜜甜菜糖蜜1.52.0燕麥粉燕麥粉1.52.0甘蔗糖蜜甘蔗糖蜜1.52.0大豆粉大豆粉8.0玉米漿玉米漿4.5乳清粉乳清粉4.518（2）無(wú)機(jī)氮源）無(wú)機(jī)氮源n常用的無(wú)機(jī)氮源有銨鹽、硝酸鹽和氨水等，因常用的無(wú)機(jī)氮源有銨

19、鹽、硝酸鹽和氨水等，因?yàn)槲⑸飳?duì)它們的吸收利用一般比有機(jī)氮源快，為微生物對(duì)它們的吸收利用一般比有機(jī)氮源快，所以也稱為所以也稱為迅速利用的氮源迅速利用的氮源。(NH4 )2 SO4 2NH3 + H2SO4NaNO3 + 4H2 NH3 + 2H2O + NaOHn經(jīng)微生物生理作用經(jīng)微生物生理作用(代謝代謝)后能形成酸性物質(zhì)的后能形成酸性物質(zhì)的無(wú)機(jī)氮源無(wú)機(jī)氮源叫叫生理酸性物質(zhì)生理酸性物質(zhì)；代謝后能產(chǎn)生堿性；代謝后能產(chǎn)生堿性物質(zhì)的物質(zhì)的無(wú)機(jī)氮源無(wú)機(jī)氮源叫叫生理堿性物質(zhì)生理堿性物質(zhì)。19n氨水除了作為氮源之外，還可以調(diào)節(jié)氨水除了作為氮源之外，還可以調(diào)節(jié)pH，在許多抗生素的生產(chǎn)中普遍使用，例如在許多抗

20、生素的生產(chǎn)中普遍使用，例如鏈霉素和紅霉素的生產(chǎn)中。氨水添加時(shí)鏈霉素和紅霉素的生產(chǎn)中。氨水添加時(shí)要加強(qiáng)要加強(qiáng)攪拌攪拌，少量多次少量多次。在氨水中還含。在氨水中還含有多種嗜堿微生物，因此在使用前應(yīng)用有多種嗜堿微生物，因此在使用前應(yīng)用石棉等過(guò)濾介質(zhì)進(jìn)行石棉等過(guò)濾介質(zhì)進(jìn)行除菌過(guò)濾除菌過(guò)濾。20 3. 無(wú)機(jī)鹽及微量元素?zé)o機(jī)鹽及微量元素n微生物在生長(zhǎng)繁殖和產(chǎn)物合成中都需要無(wú)機(jī)鹽和微生物在生長(zhǎng)繁殖和產(chǎn)物合成中都需要無(wú)機(jī)鹽和微量元素，如磷、硫、鐵、鎂、鈣、鋅、鈷、鉀、微量元素，如磷、硫、鐵、鎂、鈣、鋅、鈷、鉀、鈉、錳、氯等。其中鈉、錳、氯等。其中許多金屬離子對(duì)微生物生理許多金屬離子對(duì)微生物生理活性的作用與其濃

21、度相關(guān)，低濃度時(shí)往往呈現(xiàn)刺活性的作用與其濃度相關(guān)，低濃度時(shí)往往呈現(xiàn)刺激作用，高濃度則表現(xiàn)出抑制作用。激作用，高濃度則表現(xiàn)出抑制作用。n在培養(yǎng)基中，磷、硫、鎂、鈣、鉀、鈉、氯等常在培養(yǎng)基中，磷、硫、鎂、鈣、鉀、鈉、氯等常以以鹽的形式加入鹽的形式加入，而鈷、銅、鐵、錳、鋅、鉬等，而鈷、銅、鐵、錳、鋅、鉬等因需要量很少，除了合成培養(yǎng)基，一般復(fù)合培養(yǎng)因需要量很少，除了合成培養(yǎng)基，一般復(fù)合培養(yǎng)基中基中不另外單獨(dú)加入不另外單獨(dú)加入。213. 無(wú)機(jī)鹽及微量元素?zé)o機(jī)鹽及微量元素?zé)o機(jī)鹽是微生物活動(dòng)無(wú)機(jī)鹽是微生物活動(dòng)不可缺少不可缺少的物質(zhì)。的物質(zhì)。其其主要功能主要功能是構(gòu)成菌體成分、作為酶的組成部分、是構(gòu)成菌體成

22、分、作為酶的組成部分、酶的激活劑或抑制劑、調(diào)節(jié)培養(yǎng)滲透壓、調(diào)節(jié)酶的激活劑或抑制劑、調(diào)節(jié)培養(yǎng)滲透壓、調(diào)節(jié)pH值值和和Eh等。等。微生物對(duì)無(wú)機(jī)鹽的微生物對(duì)無(wú)機(jī)鹽的需要量很少需要量很少，但無(wú)機(jī)鹽含量對(duì)菌，但無(wú)機(jī)鹽含量對(duì)菌體生長(zhǎng)和產(chǎn)物的生成體生長(zhǎng)和產(chǎn)物的生成影響很大影響很大。磷酸鹽磷酸鹽 磷是某些蛋白質(zhì)和核酸的組成成分。磷是某些蛋白質(zhì)和核酸的組成成分。 磷酸鹽在培養(yǎng)基中還具有緩沖作用。磷酸鹽在培養(yǎng)基中還具有緩沖作用。 工業(yè)上常用工業(yè)上常用K3PO43H2O、K3PO4和和Na2HPO412H2O、NaH2PO42H2O等磷酸鹽，也等磷酸鹽，也可用磷酸?？捎昧姿帷?2n硫酸鎂硫酸鎂n 除了組成某些細(xì)胞的

23、葉綠素成分外，并除了組成某些細(xì)胞的葉綠素成分外，并不參與任何細(xì)胞物質(zhì)的合成；不參與任何細(xì)胞物質(zhì)的合成；n 處于離子狀態(tài)時(shí)，是許多重要的酶（己處于離子狀態(tài)時(shí)，是許多重要的酶（己糖磷酸化酶，檸檬酸脫氫酶、羧化酶等）糖磷酸化酶，檸檬酸脫氫酶、羧化酶等）的激活劑；的激活劑；n 不但影響基質(zhì)的氧化，還影響蛋白質(zhì)的不但影響基質(zhì)的氧化，還影響蛋白質(zhì)的合成合成23n鉀鹽鉀鹽n 鉀離子與細(xì)胞滲透壓和透性有關(guān)；鉀離子與細(xì)胞滲透壓和透性有關(guān)；n 是許多酶的激活劑；是許多酶的激活劑；n微量元素微量元素n Zn、Co、Mn、Cu等元素大部分作為酶的等元素大部分作為酶的輔基和激活劑；輔基和激活劑；n 一般作為碳、氮源的農(nóng)

24、副產(chǎn)品天然原料中，一般作為碳、氮源的農(nóng)副產(chǎn)品天然原料中，本身就含有某些微量元素，不必另加；本身就含有某些微量元素，不必另加；n 特例：特例：VB12的生產(chǎn)，由于鈷是其組成成分，的生產(chǎn)，由于鈷是其組成成分，Co的需要量隨產(chǎn)物的增加而增加，因此在培養(yǎng)的需要量隨產(chǎn)物的增加而增加，因此在培養(yǎng)基中需加入氯化鈷以補(bǔ)充鈷基中需加入氯化鈷以補(bǔ)充鈷24n鐵鐵是菌體的是菌體的細(xì)胞色素、細(xì)胞色素氧化酶和過(guò)氧細(xì)胞色素、細(xì)胞色素氧化酶和過(guò)氧化物酶化物酶的組成元素，是菌體生命活動(dòng)必需的元的組成元素，是菌體生命活動(dòng)必需的元素之一。但在發(fā)酵培養(yǎng)基中鐵離子的含量對(duì)多素之一。但在發(fā)酵培養(yǎng)基中鐵離子的含量對(duì)多種代謝產(chǎn)物的生物合成有

25、較大的影響。在青霉種代謝產(chǎn)物的生物合成有較大的影響。在青霉素、四環(huán)素、麥迪霉素等發(fā)酵中，素、四環(huán)素、麥迪霉素等發(fā)酵中，F(xiàn)e2+含量高含量高都顯示較強(qiáng)的抑制作用，抗生素產(chǎn)量顯著下降。都顯示較強(qiáng)的抑制作用，抗生素產(chǎn)量顯著下降。因此，因此，鐵制發(fā)酵罐鐵制發(fā)酵罐在正式投產(chǎn)之前，需用稀硫在正式投產(chǎn)之前，需用稀硫酸銨或稀硫酸溶液預(yù)處理幾次，再用未接種的酸銨或稀硫酸溶液預(yù)處理幾次，再用未接種的培養(yǎng)基運(yùn)轉(zhuǎn)幾批，進(jìn)一步去除罐壁上鐵離子，培養(yǎng)基運(yùn)轉(zhuǎn)幾批，進(jìn)一步去除罐壁上鐵離子，然后才能正式投入生產(chǎn)。然后才能正式投入生產(chǎn)。 254. 水水n水是所有培養(yǎng)基的主要組成成分，也是水是所有培養(yǎng)基的主要組成成分，也是微生物機(jī)

26、體的重要組成成分。微生物機(jī)體的重要組成成分。水源質(zhì)量水源質(zhì)量的主要考慮參數(shù)包括：的主要考慮參數(shù)包括：pH值、溶解氧、值、溶解氧、可溶性固體、污染程度以及礦物質(zhì)組成可溶性固體、污染程度以及礦物質(zhì)組成和含量。生產(chǎn)中使用的水有和含量。生產(chǎn)中使用的水有深井水、自深井水、自來(lái)水、地表水來(lái)水、地表水。也可以通過(guò)物理和化學(xué)。也可以通過(guò)物理和化學(xué)的方法得到的方法得到去離子或脫鹽的工業(yè)用水去離子或脫鹽的工業(yè)用水。26275. 其它成分其它成分(1) 生長(zhǎng)因子生長(zhǎng)因子n生長(zhǎng)因子生長(zhǎng)因子:多種微生物除了需要碳源、氮多種微生物除了需要碳源、氮源、無(wú)機(jī)鹽和水以外，還必須補(bǔ)充微量的源、無(wú)機(jī)鹽和水以外，還必須補(bǔ)充微量的有機(jī)

27、物才能生長(zhǎng)或生長(zhǎng)良好。這些有機(jī)物才能生長(zhǎng)或生長(zhǎng)良好。這些微生物微生物生長(zhǎng)所不可缺少并且不能用簡(jiǎn)單的碳源和生長(zhǎng)所不可缺少并且不能用簡(jiǎn)單的碳源和氮源合成的微量有機(jī)物就是氮源合成的微量有機(jī)物就是生長(zhǎng)因子生長(zhǎng)因子。生。生長(zhǎng)因子包括長(zhǎng)因子包括維生素、氨基酸、堿基（嘌呤維生素、氨基酸、堿基（嘌呤堿、堿、 嘧啶堿）、固醇、胺類等。嘧啶堿）、固醇、胺類等。 28n含生長(zhǎng)因子的天然物質(zhì)有酵母膏、蛋白胨、含生長(zhǎng)因子的天然物質(zhì)有酵母膏、蛋白胨、麥芽汁、玉米漿、動(dòng)植物組織或細(xì)胞的浸麥芽汁、玉米漿、動(dòng)植物組織或細(xì)胞的浸出液等。出液等。有機(jī)氮源是生長(zhǎng)因子的重要有機(jī)氮源是生長(zhǎng)因子的重要來(lái)源來(lái)源，多數(shù)有機(jī)氮源含有較多的多數(shù)有

28、機(jī)氮源含有較多的B族維生素和微族維生素和微量元素以及一些微生物生長(zhǎng)不可缺少的生量元素以及一些微生物生長(zhǎng)不可缺少的生長(zhǎng)因子，比如玉米漿。長(zhǎng)因子，比如玉米漿。n絕大多數(shù)生長(zhǎng)因子以輔酶或輔基的形式參絕大多數(shù)生長(zhǎng)因子以輔酶或輔基的形式參與代謝過(guò)程中的酶促反應(yīng)，與代謝過(guò)程中的酶促反應(yīng)，少數(shù)還具有少數(shù)還具有其其他功能他功能（見(jiàn)下表）。（見(jiàn)下表）。 29表表 幾種生長(zhǎng)因子的主要功能幾種生長(zhǎng)因子的主要功能生長(zhǎng)因子生長(zhǎng)因子主要功能主要功能維生素維生素B1脫羧酶、轉(zhuǎn)醛酶、轉(zhuǎn)酮酶的輔基脫羧酶、轉(zhuǎn)醛酶、轉(zhuǎn)酮酶的輔基維生素維生素B2黃素蛋白的輔基，與氫的轉(zhuǎn)移有關(guān)黃素蛋白的輔基，與氫的轉(zhuǎn)移有關(guān)維生素維生素B6輔基，與氨基

29、酸的脫羧、轉(zhuǎn)氨基有關(guān)輔基，與氨基酸的脫羧、轉(zhuǎn)氨基有關(guān)生物素生物素各種羧化酶的輔基各種羧化酶的輔基維生素維生素B12鈷酰胺的輔酶，與甲硫氨酸和胸腺嘧啶核苷鈷酰胺的輔酶，與甲硫氨酸和胸腺嘧啶核苷酸的合成和異構(gòu)化有關(guān)酸的合成和異構(gòu)化有關(guān)葉葉 酸酸輔酶輔酶F，與核酸的合成有關(guān)，與核酸的合成有關(guān)泛泛 酸酸乙酰載體的輔基，與?；D(zhuǎn)移有關(guān)乙酰載體的輔基，與?；D(zhuǎn)移有關(guān)維生素維生素K電子傳遞電子傳遞尼克酸尼克酸脫氫酶的輔基脫氫酶的輔基30315. 其它成分其它成分(2) 前體前體n 前體前體是指是指某些化合物加入到發(fā)酵培養(yǎng)基中，能某些化合物加入到發(fā)酵培養(yǎng)基中，能直接被微生物在生物合成過(guò)程中結(jié)合到產(chǎn)物分直接被微

30、生物在生物合成過(guò)程中結(jié)合到產(chǎn)物分子中去，而其自身的結(jié)構(gòu)并沒(méi)有多大變化的物子中去，而其自身的結(jié)構(gòu)并沒(méi)有多大變化的物質(zhì)，但是產(chǎn)物的產(chǎn)量卻因此有較大的提高。質(zhì)，但是產(chǎn)物的產(chǎn)量卻因此有較大的提高。（第二章已講過(guò)）第二章已講過(guò)）n 在實(shí)際生產(chǎn)中前體的加入在實(shí)際生產(chǎn)中前體的加入還可以顯著提高產(chǎn)物還可以顯著提高產(chǎn)物中中目的成分目的成分的比重的比重，比如在青霉素生產(chǎn)中加入，比如在青霉素生產(chǎn)中加入苯乙酸苯乙酸可生產(chǎn)青可生產(chǎn)青霉素霉素G，而用，而用苯氧乙酸苯氧乙酸作為前作為前體則可生產(chǎn)青霉素體則可生產(chǎn)青霉素V。 32n有些氨基酸、核苷酸和抗生素發(fā)酵必須有些氨基酸、核苷酸和抗生素發(fā)酵必須添加前體物質(zhì)才能獲得較高的產(chǎn)

31、率。添加前體物質(zhì)才能獲得較高的產(chǎn)率。33抗生素發(fā)酵常用的前體物質(zhì)抗生素發(fā)酵常用的前體物質(zhì)抗生素抗生素前體物質(zhì)前體物質(zhì)抗生素抗生素前體物質(zhì)前體物質(zhì)青霉素青霉素G苯乙酸苯乙酸或在發(fā)酵中能或在發(fā)酵中能形成苯乙酸的物質(zhì)，形成苯乙酸的物質(zhì)，如苯乙基酰胺等如苯乙基酰胺等金霉素金霉素氯化物氯化物青霉素青霉素O烯丙基硫基乙酸烯丙基硫基乙酸溴四環(huán)素溴四環(huán)素溴化物溴化物青霉素青霉素V苯氧乙酸苯氧乙酸紅霉素紅霉素丙酸、丙醇、丙丙酸、丙醇、丙酸鹽、乙酸鹽酸鹽、乙酸鹽放線菌素放線菌素C3肌氨酸肌氨酸灰黃霉素灰黃霉素氯化物氯化物鏈霉素鏈霉素肌醇、精氨酸、甲硫肌醇、精氨酸、甲硫氨酸氨酸34氨基酸發(fā)酵的前體物質(zhì)氨基酸發(fā)酵的前

32、體物質(zhì)氨基酸氨基酸菌體菌體前體物質(zhì)前體物質(zhì)產(chǎn)量產(chǎn)量/%絲氨酸絲氨酸嗜甘油棒狀桿菌嗜甘油棒狀桿菌 甘氨酸甘氨酸1.6色氨酸色氨酸異常漢遜酵母異常漢遜酵母氨茴酸氨茴酸0.8色氨酸色氨酸麥角菌麥角菌吲哚吲哚1.3蛋氨酸蛋氨酸脫氫極毛桿菌脫氫極毛桿菌2-羥基羥基4-甲基硫代丁醇甲基硫代丁醇1.1異亮氨酸異亮氨酸粘質(zhì)賽桿菌粘質(zhì)賽桿菌-氨基丁酸氨基丁酸0.8異亮氨酸異亮氨酸阿氏棒狀桿菌阿氏棒狀桿菌D-蘇氨酸蘇氨酸1.5蘇氨酸蘇氨酸谷氨酸小球菌谷氨酸小球菌高絲氨酸高絲氨酸2.0355. 其它成分其它成分(3) 抑制劑和產(chǎn)物促進(jìn)劑抑制劑和產(chǎn)物促進(jìn)劑n發(fā)酵中有時(shí)為了發(fā)酵中有時(shí)為了促進(jìn)菌體生長(zhǎng)或產(chǎn)物合促進(jìn)菌體生長(zhǎng)

33、或產(chǎn)物合成，成，或或抑制不需要的代謝產(chǎn)物的合成，抑制不需要的代謝產(chǎn)物的合成，須要向培養(yǎng)基中加入某種須要向培養(yǎng)基中加入某種促進(jìn)劑或抑制促進(jìn)劑或抑制劑劑。如在四環(huán)素發(fā)酵中，發(fā)酵培養(yǎng)基中。如在四環(huán)素發(fā)酵中，發(fā)酵培養(yǎng)基中加入的溴化鈉和加入的溴化鈉和M-促進(jìn)劑促進(jìn)劑(2-巰基苯駢噻巰基苯駢噻唑唑)，能抑制金霉素，能抑制金霉素(即氯四環(huán)素即氯四環(huán)素)的生物的生物合成，同時(shí)增加四環(huán)素產(chǎn)量。合成，同時(shí)增加四環(huán)素產(chǎn)量。36促進(jìn)劑能促進(jìn)產(chǎn)量增加的原因：促進(jìn)劑能促進(jìn)產(chǎn)量增加的原因：n主要是改進(jìn)了細(xì)胞的滲透性，增強(qiáng)了氧的傳遞主要是改進(jìn)了細(xì)胞的滲透性，增強(qiáng)了氧的傳遞速度，改善了菌體對(duì)氧的有效利用。速度，改善了菌體對(duì)氧的

34、有效利用。常用促進(jìn)劑常用促進(jìn)劑n表面活性劑表面活性劑洗凈劑（脂肪酰胺磺酸鈉）、洗凈劑（脂肪酰胺磺酸鈉）、吐溫吐溫80、植酸等、植酸等n二乙胺四乙酸二乙胺四乙酸n大豆油抽提物大豆油抽提物n黃血鹽黃血鹽n甲醇甲醇37抗生素工業(yè)在發(fā)酵過(guò)程中加入某些促進(jìn)劑或抑制劑，抗生素工業(yè)在發(fā)酵過(guò)程中加入某些促進(jìn)劑或抑制劑，?？纱龠M(jìn)抗生素的生物合成。?？纱龠M(jìn)抗生素的生物合成?？股氐囊种苿┛股氐囊种苿┛股乜股乇灰种频漠a(chǎn)物被抑制的產(chǎn)物抑制劑抑制劑鏈霉素鏈霉素甘露糖鏈霉素甘露糖鏈霉素甘露聚糖甘露聚糖去甲基鏈霉素去甲基鏈霉素鏈霉素鏈霉素乙硫氨酸乙硫氨酸四環(huán)素四環(huán)素金霉素金霉素溴化物、巰基苯并噻唑、溴化物、巰基苯并噻

35、唑、硫脲嘧啶、硫脲硫脲嘧啶、硫脲去甲基金霉素去甲基金霉素金霉素金霉素磺胺化合物、乙硫氨酸磺胺化合物、乙硫氨酸頭孢菌素頭孢菌素C頭孢菌素頭孢菌素NL-蛋氨酸蛋氨酸利福霉素利福霉素B其他利福霉素其他利福霉素巴比妥藥物巴比妥藥物385. 其它成分其它成分(4) 消泡劑消泡劑n工業(yè)發(fā)酵中常用一些消泡劑消除發(fā)酵中工業(yè)發(fā)酵中常用一些消泡劑消除發(fā)酵中產(chǎn)生的泡沫，防止逃液和染菌，保證生產(chǎn)生的泡沫，防止逃液和染菌，保證生產(chǎn)的正常運(yùn)轉(zhuǎn)。產(chǎn)的正常運(yùn)轉(zhuǎn)。常用的消泡劑常用的消泡劑有有植物油植物油脂、動(dòng)物油脂和一些化學(xué)合成的高分子脂、動(dòng)物油脂和一些化學(xué)合成的高分子化合物?；衔?。(見(jiàn)第八章見(jiàn)第八章)39第三節(jié)第三節(jié) 培養(yǎng)

36、基的設(shè)計(jì)與優(yōu)化培養(yǎng)基的設(shè)計(jì)與優(yōu)化一一. 培養(yǎng)基成分選擇的原則培養(yǎng)基成分選擇的原則1.菌體的同化能力2.代謝的阻遏和誘導(dǎo)3.合適的C，N比4.pH的要求二二. 培養(yǎng)基的設(shè)計(jì)培養(yǎng)基的設(shè)計(jì)1. 理論轉(zhuǎn)化率的計(jì)算2. 實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)3. 培養(yǎng)基設(shè)計(jì)在發(fā)酵過(guò)程優(yōu)化控制中的作用和地位40一一. 培養(yǎng)基成分選擇的原則培養(yǎng)基成分選擇的原則1.菌體的同化能力菌體的同化能力n 一般只有小分子能夠通過(guò)細(xì)胞膜一般只有小分子能夠通過(guò)細(xì)胞膜進(jìn)入細(xì)胞體內(nèi)進(jìn)入細(xì)胞體內(nèi)進(jìn)行代謝，微生物能夠利用復(fù)雜的大分子是由進(jìn)行代謝，微生物能夠利用復(fù)雜的大分子是由于微生物能夠分泌各種各樣的水解酶類，在體于微生物能夠分泌各種各樣的水解酶類，在體外將大

37、分子水解為微生物能夠直接利用的小分外將大分子水解為微生物能夠直接利用的小分子物質(zhì)。子物質(zhì)。由于微生物種類的不同，他們對(duì)較為由于微生物種類的不同，他們對(duì)較為復(fù)雜的大分子物質(zhì)的利用能力是不同的。復(fù)雜的大分子物質(zhì)的利用能力是不同的。這一這一點(diǎn)在碳源和氮源的選取時(shí)特別要注意，點(diǎn)在碳源和氮源的選取時(shí)特別要注意，許多碳許多碳源和氮源都是復(fù)雜的有機(jī)大分子，比如淀粉、源和氮源都是復(fù)雜的有機(jī)大分子，比如淀粉、黃豆餅粉等。黃豆餅粉等。41n有些微生物，如大多數(shù)氨基酸產(chǎn)生菌，有些微生物，如大多數(shù)氨基酸產(chǎn)生菌，缺乏蛋白質(zhì)分解酶，不能直接分解蛋白缺乏蛋白質(zhì)分解酶，不能直接分解蛋白質(zhì)，必須將有機(jī)氮源水解后才能被利用。質(zhì)，

38、必須將有機(jī)氮源水解后才能被利用。對(duì)于氮源，常用的有大豆餅粉、花生餅對(duì)于氮源，常用的有大豆餅粉、花生餅粉和毛發(fā)的水解液。粉和毛發(fā)的水解液。422. 代謝的阻遏和誘導(dǎo)代謝的阻遏和誘導(dǎo)n對(duì)于快速利用的碳源葡萄糖，可以促進(jìn)菌體生對(duì)于快速利用的碳源葡萄糖，可以促進(jìn)菌體生長(zhǎng)，但可能發(fā)生長(zhǎng)，但可能發(fā)生葡萄糖效應(yīng)葡萄糖效應(yīng)，抑制產(chǎn)物的合成。，抑制產(chǎn)物的合成。微生物利用氮源的能力因菌種、菌齡的不同而微生物利用氮源的能力因菌種、菌齡的不同而有差異。有些產(chǎn)物受到氮源的誘導(dǎo)與阻遏，通有差異。有些產(chǎn)物受到氮源的誘導(dǎo)與阻遏，通常常蛋白酶的生產(chǎn)受培養(yǎng)基中蛋白質(zhì)或多肽的誘蛋白酶的生產(chǎn)受培養(yǎng)基中蛋白質(zhì)或多肽的誘導(dǎo)，而受銨鹽、硝

39、酸鹽、氨基酸的阻遏。導(dǎo)，而受銨鹽、硝酸鹽、氨基酸的阻遏。43n一般種子培養(yǎng)基中的快速利用的碳源和一般種子培養(yǎng)基中的快速利用的碳源和氮源比發(fā)酵培養(yǎng)基中多，而孢子培養(yǎng)基氮源比發(fā)酵培養(yǎng)基中多，而孢子培養(yǎng)基的的營(yíng)養(yǎng)不能太豐富營(yíng)養(yǎng)不能太豐富(特別是有機(jī)氮源特別是有機(jī)氮源)，否則只長(zhǎng)營(yíng)養(yǎng)菌絲而不產(chǎn)孢子。否則只長(zhǎng)營(yíng)養(yǎng)菌絲而不產(chǎn)孢子。n應(yīng)根據(jù)微生物的特性和培養(yǎng)的目的，注應(yīng)根據(jù)微生物的特性和培養(yǎng)的目的，注意意快速利用的碳源氮源和慢速利用的碳快速利用的碳源氮源和慢速利用的碳源氮源的相互配合。源氮源的相互配合。443. 合適的合適的C，N比比n 注意速效碳、氮源和緩效碳、氮源的相互配注意速效碳、氮源和緩效碳、氮源的

40、相互配合，并且選用適當(dāng)?shù)暮?，并且選用適當(dāng)?shù)腃/N。 C/N不當(dāng)影響菌不當(dāng)影響菌體按比例吸收營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)，直接影響菌體生長(zhǎng)體按比例吸收營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)，直接影響菌體生長(zhǎng)和產(chǎn)物形成。和產(chǎn)物形成。n 氮源：過(guò)多，菌體繁殖旺盛，氮源：過(guò)多，菌體繁殖旺盛，pH值偏高，不值偏高，不利于代謝產(chǎn)物的積累；不足，菌體繁殖量少，利于代謝產(chǎn)物的積累；不足，菌體繁殖量少，影響產(chǎn)量。影響產(chǎn)量。n 碳源：過(guò)多，容易形成較低的碳源：過(guò)多，容易形成較低的pH值；不足，值；不足，菌體衰老和自溶。菌體衰老和自溶。45n 一般發(fā)酵工業(yè)中一般發(fā)酵工業(yè)中C/N為為100:（0.22.0）n 但對(duì)于氨基酸生產(chǎn)，由于產(chǎn)物中含氮較但對(duì)于氨基酸生產(chǎn)，由于

41、產(chǎn)物中含氮較多，因此多，因此C/N就要適當(dāng)調(diào)整，如就要適當(dāng)調(diào)整，如谷氨酸谷氨酸發(fā)酵中發(fā)酵中100:（1521）464. pH的要求的要求n微生物在利用營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)后，由于酸堿物質(zhì)的積累微生物在利用營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)后，由于酸堿物質(zhì)的積累和代謝酸堿物質(zhì)的形成，會(huì)造成培養(yǎng)體系和代謝酸堿物質(zhì)的形成，會(huì)造成培養(yǎng)體系pH的的波動(dòng)。波動(dòng)。發(fā)酵過(guò)程中調(diào)解發(fā)酵過(guò)程中調(diào)解pH的方式一般不主張直的方式一般不主張直接用酸堿來(lái)調(diào)節(jié)。接用酸堿來(lái)調(diào)節(jié)。n要保證在發(fā)酵過(guò)程中要保證在發(fā)酵過(guò)程中pH值滿足工業(yè)的要求，值滿足工業(yè)的要求，合合理配制培養(yǎng)基是決定因素理配制培養(yǎng)基是決定因素，因而在，因而在配制培養(yǎng)基時(shí)，配制培養(yǎng)基時(shí)，要考慮代謝后對(duì)培

42、養(yǎng)體系要考慮代謝后對(duì)培養(yǎng)體系pH的貢獻(xiàn)，的貢獻(xiàn)，從而保證從而保證整個(gè)發(fā)酵過(guò)程中整個(gè)發(fā)酵過(guò)程中pH值處于較為適宜的狀態(tài)。值處于較為適宜的狀態(tài)。47二二. 培養(yǎng)基的設(shè)計(jì)培養(yǎng)基的設(shè)計(jì)n已知組成微生物細(xì)胞的元素包括已知組成微生物細(xì)胞的元素包括C、H、O、N、S、P、Fe、Mg、K等，在設(shè)計(jì)各種培養(yǎng)基等，在設(shè)計(jì)各種培養(yǎng)基（孢子培養(yǎng)基、種子培養(yǎng)基、發(fā)酵培養(yǎng)基）時(shí)，（孢子培養(yǎng)基、種子培養(yǎng)基、發(fā)酵培養(yǎng)基）時(shí)，要充分考慮要充分考慮細(xì)胞的元素組成細(xì)胞的元素組成狀況。同時(shí)要考慮狀況。同時(shí)要考慮微生物對(duì)某些生長(zhǎng)因子的特殊需求微生物對(duì)某些生長(zhǎng)因子的特殊需求，以滿足菌，以滿足菌體的正常生長(zhǎng)繁殖。還要認(rèn)真分析組成體的正常生

43、長(zhǎng)繁殖。還要認(rèn)真分析組成代謝產(chǎn)代謝產(chǎn)物的元素種類和數(shù)量物的元素種類和數(shù)量，同時(shí)分析，同時(shí)分析各種營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)各種營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)與代謝產(chǎn)物合成的內(nèi)在聯(lián)系。與代謝產(chǎn)物合成的內(nèi)在聯(lián)系。48培養(yǎng)基設(shè)計(jì)的過(guò)程一般經(jīng)過(guò)以下幾個(gè)步驟：培養(yǎng)基設(shè)計(jì)的過(guò)程一般經(jīng)過(guò)以下幾個(gè)步驟：根據(jù)前人的經(jīng)驗(yàn)和培養(yǎng)基成分決定時(shí)一些必須根據(jù)前人的經(jīng)驗(yàn)和培養(yǎng)基成分決定時(shí)一些必須考慮的問(wèn)題，考慮的問(wèn)題，初步確定可能的培養(yǎng)基成分初步確定可能的培養(yǎng)基成分；通過(guò)通過(guò)單因子單因子實(shí)驗(yàn)最終確定出實(shí)驗(yàn)最終確定出最為適宜的培養(yǎng)基最為適宜的培養(yǎng)基成分；成分；當(dāng)培養(yǎng)基成分確定后，采用合理的實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)方當(dāng)培養(yǎng)基成分確定后，采用合理的實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)方法（正交實(shí)驗(yàn)法、響應(yīng)面法或

44、均勻設(shè)計(jì)法等），法（正交實(shí)驗(yàn)法、響應(yīng)面法或均勻設(shè)計(jì)法等），確定各成分的最適濃度。確定各成分的最適濃度。491. 理論轉(zhuǎn)化率的計(jì)算理論轉(zhuǎn)化率的計(jì)算n理論轉(zhuǎn)化率理論轉(zhuǎn)化率是指理想狀態(tài)下是指理想狀態(tài)下根據(jù)微生物根據(jù)微生物的代謝途徑進(jìn)行物料平衡算，所得出的的代謝途徑進(jìn)行物料平衡算，所得出的轉(zhuǎn)化率的大小；轉(zhuǎn)化率的大??；實(shí)際轉(zhuǎn)化率實(shí)際轉(zhuǎn)化率是指實(shí)際發(fā)是指實(shí)際發(fā)酵過(guò)程中轉(zhuǎn)化率的大小。酵過(guò)程中轉(zhuǎn)化率的大小。n理論轉(zhuǎn)化率可以通過(guò)反應(yīng)方程式的物料理論轉(zhuǎn)化率可以通過(guò)反應(yīng)方程式的物料衡算得出，衡算得出，例如青霉素生產(chǎn)中的代謝總例如青霉素生產(chǎn)中的代謝總反應(yīng)方程式如下：反應(yīng)方程式如下：5051 2. 實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)n最

45、終培養(yǎng)基成分和濃度的決定都是最終培養(yǎng)基成分和濃度的決定都是通過(guò)實(shí)驗(yàn)通過(guò)實(shí)驗(yàn)獲獲得的，一般首先是通過(guò)得的，一般首先是通過(guò)單因子實(shí)驗(yàn)單因子實(shí)驗(yàn)確定培養(yǎng)基確定培養(yǎng)基的成分，然后通過(guò)的成分，然后通過(guò)多因子實(shí)驗(yàn)多因子實(shí)驗(yàn)決定各成分對(duì)培決定各成分對(duì)培養(yǎng)基影響的大小及適宜的濃度，有時(shí)候?yàn)榱司B(yǎng)基影響的大小及適宜的濃度，有時(shí)候?yàn)榱司_確定主要影響因子的適宜濃度，也可以進(jìn)行確確定主要影響因子的適宜濃度，也可以進(jìn)行進(jìn)一步的單因子實(shí)驗(yàn)。進(jìn)一步的單因子實(shí)驗(yàn)。n多因子實(shí)驗(yàn)，多因子實(shí)驗(yàn)，為了通過(guò)較少的試驗(yàn)次數(shù)獲得所為了通過(guò)較少的試驗(yàn)次數(shù)獲得所需的結(jié)果，常采用一些合理的實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)方法，需的結(jié)果，常采用一些合理的實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)方法，

46、如正交實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)、均勻?qū)嶒?yàn)設(shè)計(jì)法等如正交實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)、均勻?qū)嶒?yàn)設(shè)計(jì)法等 523. 培養(yǎng)基設(shè)計(jì)在發(fā)酵過(guò)程優(yōu)化控制中的作用和培養(yǎng)基設(shè)計(jì)在發(fā)酵過(guò)程優(yōu)化控制中的作用和地位地位n 對(duì)于一個(gè)分批發(fā)酵過(guò)程的研究的重點(diǎn)和控制的對(duì)于一個(gè)分批發(fā)酵過(guò)程的研究的重點(diǎn)和控制的目的應(yīng)當(dāng)是：目的應(yīng)當(dāng)是：在菌體生長(zhǎng)階段在菌體生長(zhǎng)階段找出找出影響分泌產(chǎn)影響分泌產(chǎn)物酶系的主要因素物酶系的主要因素，并加以控制使菌體長(zhǎng)好后，并加以控制使菌體長(zhǎng)好后處于最佳的產(chǎn)物合成階段；處于最佳的產(chǎn)物合成階段；在產(chǎn)物形成階段在產(chǎn)物形成階段找找出出影響反應(yīng)速度變化的主要因素并加以控制影響反應(yīng)速度變化的主要因素并加以控制使使產(chǎn)物的形成速度處于最佳或底物的消耗最

47、經(jīng)濟(jì)。產(chǎn)物的形成速度處于最佳或底物的消耗最經(jīng)濟(jì)。53第四節(jié)第四節(jié) 影響培養(yǎng)基質(zhì)量的因素影響培養(yǎng)基質(zhì)量的因素 n原料及設(shè)備的預(yù)處理原料及設(shè)備的預(yù)處理n原材料的質(zhì)量原材料的質(zhì)量n發(fā)酵特性的影響發(fā)酵特性的影響n滅菌滅菌n其它影響因素其它影響因素54一一. 原料及設(shè)備的預(yù)處理原料及設(shè)備的預(yù)處理n農(nóng)產(chǎn)品農(nóng)產(chǎn)品使用前要去雜、過(guò)篩、去皮等；使用前要去雜、過(guò)篩、去皮等；n糖蜜糖蜜要經(jīng)過(guò)除鐵、稀釋、酸化、滅菌、要經(jīng)過(guò)除鐵、稀釋、酸化、滅菌、澄清和添加營(yíng)養(yǎng)鹽等處理后才能被使用；澄清和添加營(yíng)養(yǎng)鹽等處理后才能被使用；n工業(yè)使用工業(yè)使用鐵制的發(fā)酵罐鐵制的發(fā)酵罐，要除去罐壁上，要除去罐壁上的鐵離子或防止鐵離子的脫落再使用。的鐵離子或防止鐵離子的脫落再使用。55二二. 原材料的質(zhì)量原材料的質(zhì)量n影響發(fā)酵的影響發(fā)酵的調(diào)控因子常常是一些微量的物質(zhì)，調(diào)控因子常常是一些微量的物質(zhì)，它們包含在碳源、氮源等，特別是有機(jī)氮源中，它們包含在碳源、氮源等，特別是有機(jī)氮源中，被添加到培養(yǎng)基中，因而這些物質(zhì)被添加到培養(yǎng)基中，因而這些物質(zhì)(碳源、氮源碳源、氮源等等)的質(zhì)量的質(zhì)量(包括成分、含量包括成分、含量)