第三章 工業(yè)發(fā)酵培養(yǎng)基 2015-4

1、第三章第三章 工業(yè)發(fā)酵培養(yǎng)基工業(yè)發(fā)酵培養(yǎng)基 第一節(jié)第一節(jié) 工業(yè)發(fā)酵培養(yǎng)基的成分工業(yè)發(fā)酵培養(yǎng)基的成分 第二節(jié)第二節(jié) 工業(yè)發(fā)酵培養(yǎng)基的類型和配工業(yè)發(fā)酵培養(yǎng)基的類型和配 方設計方設計 第三節(jié)第三節(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 第四節(jié)第四節(jié) 原料轉(zhuǎn)換的意義原料轉(zhuǎn)換的意義 知識目標知識目標 1、了解工業(yè)發(fā)酵培養(yǎng)基原料轉(zhuǎn)換的意義、了解工業(yè)發(fā)酵培養(yǎng)基原料轉(zhuǎn)換的意義 2、了解工業(yè)發(fā)酵培養(yǎng)基配方設計的一般思路、了解工業(yè)發(fā)酵培養(yǎng)基配方設計的一般思路 3、理解影響工業(yè)發(fā)酵培養(yǎng)基質(zhì)量的因素、理解影響工業(yè)發(fā)酵培養(yǎng)基質(zhì)量的因素 4、掌握工業(yè)發(fā)酵培養(yǎng)基的主要成分及其作用、掌握工業(yè)發(fā)酵培養(yǎng)基的主要成分及其作用

2、5、掌握工業(yè)發(fā)酵培養(yǎng)基的主要類型及其特征、掌握工業(yè)發(fā)酵培養(yǎng)基的主要類型及其特征能力目標能力目標 1、能正確選擇工業(yè)發(fā)酵培養(yǎng)基的原料、能正確選擇工業(yè)發(fā)酵培養(yǎng)基的原料 2、能配制適合不同發(fā)酵階段需要的培養(yǎng)基、能配制適合不同發(fā)酵階段需要的培養(yǎng)基 培養(yǎng)基培養(yǎng)基（Medium） ：廣義上講培養(yǎng)基是指一切：廣義上講培養(yǎng)基是指一切可供微生物細胞生長可供微生物細胞生長 繁殖所需的一組營養(yǎng)物質(zhì)繁殖所需的一組營養(yǎng)物質(zhì)和原料。是人工配制的供微生物、植物和動物細和原料。是人工配制的供微生物、植物和動物細胞生長、繁殖和合成人們所需要產(chǎn)物的營養(yǎng)物質(zhì)胞生長、繁殖和合成人們所需要產(chǎn)物的營養(yǎng)物質(zhì)和原料，同時培養(yǎng)基也為微生物培養(yǎng)

3、提供除營養(yǎng)和原料，同時培養(yǎng)基也為微生物培養(yǎng)提供除營養(yǎng)外的其它生長所必須的環(huán)境條件。外的其它生長所必須的環(huán)境條件。發(fā)酵培養(yǎng)基的作用：發(fā)酵培養(yǎng)基的作用： 滿足菌體的生長滿足菌體的生長 促進產(chǎn)物的形成促進產(chǎn)物的形成概概 述述第一節(jié)第一節(jié) 工業(yè)發(fā)酵培養(yǎng)基的成分工業(yè)發(fā)酵培養(yǎng)基的成分 工業(yè)發(fā)酵培養(yǎng)工業(yè)發(fā)酵培養(yǎng)基與實驗室培養(yǎng)基的成分基基與實驗室培養(yǎng)基的成分基本相同，一般都含有碳源、氮源、無機鹽本相同，一般都含有碳源、氮源、無機鹽（包括微量元素）以及生長因子和水等。（包括微量元素）以及生長因子和水等。此外，為了合成特殊產(chǎn)物或工藝控制要求，此外，為了合成特殊產(chǎn)物或工藝控制要求，有的發(fā)酵培養(yǎng)基還需加入前體、抑制劑

4、、有的發(fā)酵培養(yǎng)基還需加入前體、抑制劑、促進劑或消沫劑等。促進劑或消沫劑等。 一、碳源：一、碳源： 凡是能為微生物提供生長繁殖所需碳元素的凡是能為微生物提供生長繁殖所需碳元素的營養(yǎng)物質(zhì)叫做碳源。包含速效碳，緩效碳。營養(yǎng)物質(zhì)叫做碳源。包含速效碳，緩效碳。 1.糖類：糖類： 2.油脂：油脂： 3.有機酸、醇、碳氫化合物有機酸、醇、碳氫化合物李江華，無錫輕工大學學報，2004(半纖維素酶)(1.5g麩皮)嗜堿芽胞桿菌(AC-2)中碳源對堿性纖維素酶分泌的影響結(jié)果：各種碳源相差不大推論：該菌種的堿性纖維素酶為組成型蘇勤，林業(yè)化學與工業(yè)，20041、糖、糖 類類 單糖：葡萄糖單糖：葡萄糖 所有的微生物都能

5、利用葡萄糖所有的微生物都能利用葡萄糖 但是會引起葡萄糖效應：菌體呼吸快、溶解但是會引起葡萄糖效應：菌體呼吸快、溶解氧不足，導致中間代謝產(chǎn)物積累，氧不足，導致中間代謝產(chǎn)物積累，pH下降，抑下降，抑制生長和產(chǎn)物形成。制生長和產(chǎn)物形成。 雙糖：蔗糖、乳糖、麥芽糖雙糖：蔗糖、乳糖、麥芽糖 糖蜜糖蜜糖糖 蜜蜜糖蜜是制糖生產(chǎn)時的結(jié)晶母液，它是制糖工業(yè)的副產(chǎn)物。糖蜜是制糖生產(chǎn)時的結(jié)晶母液，它是制糖工業(yè)的副產(chǎn)物。分甘蔗糖蜜和甜菜糖蜜分甘蔗糖蜜和甜菜糖蜜 糖蜜主要含有糖蜜主要含有蔗糖蔗糖，總糖可達，總糖可達50%75%。不同加工方法對甘蔗糖蜜的影響不同加工方法對甘蔗糖蜜的影響糖蜜使用的注意點：糖蜜使用的注意點：

6、除糖份外，含有較多的雜質(zhì)，其中有些是有用的，但除糖份外，含有較多的雜質(zhì)，其中有些是有用的，但是許多都會對發(fā)酵產(chǎn)生不利的影響，需要進行預處理是許多都會對發(fā)酵產(chǎn)生不利的影響，需要進行預處理。例：谷氨酸發(fā)酵例：谷氨酸發(fā)酵有害物資：膠體成分（起泡、結(jié)晶）、鈣鹽（結(jié)晶）有害物資：膠體成分（起泡、結(jié)晶）、鈣鹽（結(jié)晶） 生物素（發(fā)酵控制）生物素（發(fā)酵控制）預處理：澄清預處理：澄清脫鈣脫鈣脫除生物素脫除生物素例：檸檬酸發(fā)酵例：檸檬酸發(fā)酵有害物質(zhì)：鐵離子含量高（導致異檸檬酸的生成）有害物質(zhì)：鐵離子含量高（導致異檸檬酸的生成）預處理：預處理：黃血鹽黃血鹽多糖：多糖：淀粉、糊精淀粉、糊精使用條件：微生物必須能分泌水

7、解淀粉、糊精的酶類使用條件：微生物必須能分泌水解淀粉、糊精的酶類缺點：成分比較復雜，有直鏈淀粉和支鏈淀粉等缺點：成分比較復雜，有直鏈淀粉和支鏈淀粉等 難利用、發(fā)酵液比較稠、一般加入一定難利用、發(fā)酵液比較稠、一般加入一定 的的-淀粉酶。淀粉酶。優(yōu)點：來源廣泛、價格低，優(yōu)點：來源廣泛、價格低， 可以解除葡萄糖效應可以解除葡萄糖效應2.油脂油脂：霉菌和放線菌可以利用油脂作為碳源，：霉菌和放線菌可以利用油脂作為碳源，有消沫和補充碳源雙重作用，但必需提供充有消沫和補充碳源雙重作用，但必需提供充足氧氣，否則有機酸積累，足氧氣，否則有機酸積累，pH下降，同時儲下降，同時儲存過程酸敗作用產(chǎn)生毒副作用。存過程酸

8、敗作用產(chǎn)生毒副作用。3.有機酸有機酸、醇、碳氫化合物：某些有機酸、醇、醇、碳氫化合物：某些有機酸、醇在單細胞蛋白、氨基酸、維生素生產(chǎn)中作為在單細胞蛋白、氨基酸、維生素生產(chǎn)中作為碳源使用，而石油產(chǎn)品作為微生物發(fā)酵的主碳源使用，而石油產(chǎn)品作為微生物發(fā)酵的主要原料也在深入研究和推廣之中。要原料也在深入研究和推廣之中。二、氮二、氮 源源 氮源主要用于構(gòu)成菌體細胞物質(zhì)（氨基酸，蛋氮源主要用于構(gòu)成菌體細胞物質(zhì)（氨基酸，蛋白質(zhì)、核酸等）和含氮代謝物。白質(zhì)、核酸等）和含氮代謝物。常用的氮源可分為兩大類：常用的氮源可分為兩大類：有機氮源和有機氮源和無機氮源無機氮源。 1、無機氮源、無機氮源種類種類：氨鹽、硝酸鹽

9、和氨水：氨鹽、硝酸鹽和氨水特點：特點：微生物對它們的吸收快，所以也稱之為速效微生物對它們的吸收快，所以也稱之為速效氮，有利于微生物生長。但無機氮源的迅速利用常氮，有利于微生物生長。但無機氮源的迅速利用常會引起會引起pH的變化如：的變化如： (NH4)2SO4 2NH3 + 2H2SO4 NaNO3 + 4H2 NH3 + 2H2O + NaOH 無機氮源被菌體作為氮源利用后，培養(yǎng)液無機氮源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)，這種經(jīng)微生物生中就留下了酸性或堿性物質(zhì)，這種經(jīng)微生物生理作用（代謝）后能形成酸性物質(zhì)的無機氮源理作用（代謝）后能形成酸性物質(zhì)的無機氮源叫叫生理酸性物質(zhì)生理

10、酸性物質(zhì)，如硫酸胺，若菌體代謝后能，如硫酸胺，若菌體代謝后能產(chǎn)生堿性物質(zhì)的則此種無機氮源稱為產(chǎn)生堿性物質(zhì)的則此種無機氮源稱為生理堿性生理堿性物質(zhì)物質(zhì)，如硝酸鈉。正確使用生理酸堿性物質(zhì)，如硝酸鈉。正確使用生理酸堿性物質(zhì)，對穩(wěn)定和調(diào)節(jié)發(fā)酵過程的對穩(wěn)定和調(diào)節(jié)發(fā)酵過程的pH有積極作用。有積極作用。 所以選擇合適的無機氮源有兩層意義：所以選擇合適的無機氮源有兩層意義：q 滿足菌體生長滿足菌體生長q 穩(wěn)定和調(diào)節(jié)發(fā)酵過程中的穩(wěn)定和調(diào)節(jié)發(fā)酵過程中的pH無機氮源的影響：硫酸銨硝酸銨硝酸鈉尿素2、有機氮源、有機氮源來源來源：工業(yè)上常用的有機氮源都是一些廉價的原料，工業(yè)上常用的有機氮源都是一些廉價的原料，花生餅粉、

11、黃豆餅粉、棉子餅粉、玉米漿、玉米蛋白花生餅粉、黃豆餅粉、棉子餅粉、玉米漿、玉米蛋白粉、蛋白胨、酵母粉、魚粉、蠶蛹粉、尿素、廢菌絲粉、蛋白胨、酵母粉、魚粉、蠶蛹粉、尿素、廢菌絲體和酒糟體和酒糟。成分復雜成分復雜：除提供氮源外，有些有機氮源還：除提供氮源外，有些有機氮源還提供大量的無機鹽及生長因子。提供大量的無機鹽及生長因子。例玉米漿：例玉米漿： 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 有機氮源成分復雜可以從多有機氮源成分復雜可以從多個方面對發(fā)酵過程進行影響，而個方面對發(fā)酵過程進行影響，而另一方面有機

12、氮源的來源具有不另一方面有機氮源的來源具有不穩(wěn)定性。所以在有機氮源選取時穩(wěn)定性。所以在有機氮源選取時和使用過程中，必須考慮原料的和使用過程中，必須考慮原料的波動對發(fā)酵的影響波動對發(fā)酵的影響氮源使用的一些相關(guān)問題：q 有機氮源和無機氮源應當混合使用有機氮源和無機氮源應當混合使用早期：容易利用易同化的氮源早期：容易利用易同化的氮源無機氮源無機氮源中期：菌體的代謝酶系已形成、則利用蛋白質(zhì)中期：菌體的代謝酶系已形成、則利用蛋白質(zhì)q 有些產(chǎn)物會受氮源的誘導和阻遏有些產(chǎn)物會受氮源的誘導和阻遏例：例： 蛋白酶的生產(chǎn)蛋白酶的生產(chǎn)q 有機氮源選取時也要考慮微生物的同化能力有機氮源選取時也要考慮微生物的同化能力q

13、 開發(fā)效果好、有針對性的有機氮源仍然是令人感興趣開發(fā)效果好、有針對性的有機氮源仍然是令人感興趣 的課題的課題三、無機鹽及微量元素三、無機鹽及微量元素1、作用：各種不一樣、作用：各種不一樣2、來源：來源：C、N源，以鹽的形式補充源，以鹽的形式補充3、用量：根據(jù)具體的產(chǎn)品，以實驗決定用量：根據(jù)具體的產(chǎn)品，以實驗決定4、使用注意點使用注意點 對于其它渠道有可能帶入的過多的某種無機離子對于其它渠道有可能帶入的過多的某種無機離子和微量元素在發(fā)酵過程中必須加以考慮和微量元素在發(fā)酵過程中必須加以考慮例：鐵離子例：鐵離子 青霉素發(fā)酵中，鐵離子的濃度要小于青霉素發(fā)酵中，鐵離子的濃度要小于20g/ml 發(fā)酵罐必須

14、進行表面處理發(fā)酵罐必須進行表面處理B、使用時注意鹽的形式（、使用時注意鹽的形式（pH的變化）的變化）例例：黑曲酶黑曲酶NRRL-330,生產(chǎn)生產(chǎn)-淀粉酶，淀粉酶，P對酶活的影響對酶活的影響 pH 酶活酶活不加不加 4.25 120分鐘分鐘加加 K2HPO4 5.45 30分鐘分鐘加加 KH2PO4 4.62 75分鐘分鐘四、生長因子、前體和產(chǎn)物促進劑四、生長因子、前體和產(chǎn)物促進劑 從廣義上講，凡是微生物生長不可缺少的微量從廣義上講，凡是微生物生長不可缺少的微量的有機物質(zhì)，如氨基酸、嘌呤、嘧啶、維生素等均的有機物質(zhì)，如氨基酸、嘌呤、嘧啶、維生素等均稱生長因子。稱生長因子。 1、生長因子、生長因子

15、 如以糖質(zhì)原料為碳源的谷氨酸生產(chǎn)菌均為生如以糖質(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物素缺陷型，以生物素為生長因子, ,生長因子對生長因子對發(fā)酵的調(diào)控起到重要的作用發(fā)酵的調(diào)控起到重要的作用 。 有機氮源是這些生長因子的重要來源，多數(shù)有有機氮源是這些生長因子的重要來源，多數(shù)有機氮源含有較多的機氮源含有較多的B簇維生素和微量元素及一些微簇維生素和微量元素及一些微生物生長不可缺少的生長因子生物生長不可缺少的生長因子 前體指某些化合物加入到發(fā)酵培養(yǎng)基中，能直接前體指某些化合物加入到發(fā)酵培養(yǎng)基中，能直接微生物在生物合成過程中合成到微生物在生物合成過程中合成到產(chǎn)產(chǎn)物分子中去，而物分

16、子中去，而其自身的結(jié)構(gòu)并沒有多大變化，但是產(chǎn)物的產(chǎn)量卻其自身的結(jié)構(gòu)并沒有多大變化，但是產(chǎn)物的產(chǎn)量卻因加入前體而有較大的提高。因加入前體而有較大的提高。2、前體、前體青霉素：分子量青霉素：分子量356苯乙酸苯乙酸:分子量分子量136作用：前體有助于提高產(chǎn)量和組份作用：前體有助于提高產(chǎn)量和組份用量：前體的用量可以按分子量衡算，具體用量：前體的用量可以按分子量衡算，具體使用有個轉(zhuǎn)化率的問題使用有個轉(zhuǎn)化率的問題例：例：6000單位單位/ml的青霉素的青霉素G,需要多少苯乙酸需要多少苯乙酸 青霉素青霉素6000*0.6（微克）（微克）36mg/ml 苯乙酸（苯乙酸（36*136）/356=13.8mg/

17、ml=1.38%實際使用時的轉(zhuǎn)化率在實際使用時的轉(zhuǎn)化率在46-90%之間之間 例某廠單耗為：例某廠單耗為：0.337（kg/10億青霉素）億青霉素） 轉(zhuǎn)化率為：轉(zhuǎn)化率為：0.6/(0.337*36/13.8)=68%用法用法：前體使用時普遍采用流加的方法：前體使用時普遍采用流加的方法 前體一般都有毒性，濃度過大對菌體的前體一般都有毒性，濃度過大對菌體的生長不利生長不利 苯乙酸，一般基礎(chǔ)料中僅僅添加苯乙酸，一般基礎(chǔ)料中僅僅添加0.07% 前體相對價格較高，添加過多，容易引前體相對價格較高，添加過多，容易引起揮發(fā)和氧化，起揮發(fā)和氧化， 流加也有利于提高前提的轉(zhuǎn)化率流加也有利于提高前提的轉(zhuǎn)化率3、產(chǎn)

18、物促進劑、產(chǎn)物促進劑 所謂產(chǎn)物促進劑是指那些非細胞生長所必所謂產(chǎn)物促進劑是指那些非細胞生長所必須的營養(yǎng)物，又非前體，但加入后卻能提高須的營養(yǎng)物，又非前體，但加入后卻能提高產(chǎn)量的添加劑。產(chǎn)量的添加劑。 促進劑提高產(chǎn)量的機制還不完全清楚，促進劑提高產(chǎn)量的機制還不完全清楚，其原因是多方面的。其原因是多方面的。 有些促進劑本身是酶的誘導物；有些促進劑本身是酶的誘導物； 有些促進劑是表面活性劑，可改善細胞有些促進劑是表面活性劑，可改善細胞的透性，改善的透性，改善 細胞與氧的接觸從而促進酶細胞與氧的接觸從而促進酶的分泌與生產(chǎn)，的分泌與生產(chǎn)， 也有人認為表面活性劑對酶的表面失活也有人認為表面活性劑對酶的表面

19、失活有保護作用；有保護作用； 有些促進劑的作用是沉淀或螯合有害的有些促進劑的作用是沉淀或螯合有害的重金屬離子。重金屬離子。五、水五、水 對于發(fā)酵工廠來說，恒定的水源是至關(guān)重要的，對于發(fā)酵工廠來說，恒定的水源是至關(guān)重要的，因為在不同水源中存在的各種因素對微生物發(fā)酵代因為在不同水源中存在的各種因素對微生物發(fā)酵代謝影響甚大。謝影響甚大。 水源質(zhì)量的主要考慮參數(shù)包括水源質(zhì)量的主要考慮參數(shù)包括pH值、值、溶解氧、可溶性固體、污染程度以及礦物溶解氧、可溶性固體、污染程度以及礦物質(zhì)組成和含量。質(zhì)組成和含量。 對于釀造行業(yè)，水的重要性不言而喻對于釀造行業(yè)，水的重要性不言而喻對于常規(guī)發(fā)酵，可靠、持久，能提供大量

20、成對于常規(guī)發(fā)酵，可靠、持久，能提供大量成分一致清潔的水。分一致清潔的水。六、消沫劑六、消沫劑消沫劑消沫劑又稱泡敵、消泡劑，是一種化學合又稱泡敵、消泡劑，是一種化學合成制品。屬成制品。屬“非離子表面活劑非離子表面活劑”的一種，的一種，產(chǎn)品為無色或淡黃色粘稠液體。產(chǎn)品為無色或淡黃色粘稠液體。 用途：用途：可廣泛用于醫(yī)藥工業(yè)抗生素生產(chǎn)，味精食可廣泛用于醫(yī)藥工業(yè)抗生素生產(chǎn)，味精食品的生產(chǎn)以及其他發(fā)酵工業(yè)，有效強的消品的生產(chǎn)以及其他發(fā)酵工業(yè)，有效強的消泡效果。它的消泡率比泡效果。它的消泡率比食用豆油食用豆油的消泡率的消泡率高達幾十倍。也可供油田打井時泥漿材料高達幾十倍。也可供油田打井時泥漿材料的消泡。的

21、消泡。 （食用豆油：常用于食品類發(fā)酵食用豆油：常用于食品類發(fā)酵食品的食品的消泡）消泡）消沫劑消沫劑-聚醚消沫劑GPE 1、活性成份、活性成份: 聚氧丙烯聚氧乙烯有規(guī)二醇或三醇醚。聚氧丙烯聚氧乙烯有規(guī)二醇或三醇醚。 2、物理特性、物理特性: 外觀外觀:淺黃色至無色透明粘稠液體，羥淺黃色至無色透明粘稠液體，羥值值:45-56mgKOH/g，濁點，濁點:17-22(1%水溶液水溶液)，酸，酸值值:0.5mgKOH/g，分子量，分子量:3000-3800。 3、產(chǎn)品簡介、產(chǎn)品簡介: 本品主要針對發(fā)酵工業(yè)消泡而設計本品主要針對發(fā)酵工業(yè)消泡而設計，根據(jù)實，根據(jù)實踐使用作了多次重要改進，是一支特別成熟、競爭

22、力很強踐使用作了多次重要改進，是一支特別成熟、競爭力很強的產(chǎn)品，比一般的聚醚型消沫劑要節(jié)藥的產(chǎn)品，比一般的聚醚型消沫劑要節(jié)藥 10-20%使用量，使用量，主要應用于土霉素、青毒素、四環(huán)素、鏈霉素、潔霉素、主要應用于土霉素、青毒素、四環(huán)素、鏈霉素、潔霉素、紅霉素、利福平、阿維菌素、賴氨酸、酵母等發(fā)酵過程中紅霉素、利福平、阿維菌素、賴氨酸、酵母等發(fā)酵過程中消泡。也可以應用于合成纖維油劑、乳化劑、低泡清洗劑消泡。也可以應用于合成纖維油劑、乳化劑、低泡清洗劑等行業(yè)等行業(yè)。 4、使用方法、使用方法: 在制藥發(fā)酵中使用，在制藥發(fā)酵中使用，可以與基礎(chǔ)料一起配入，可以與基礎(chǔ)料一起配入，也可分消進罐，一般使用量

23、在也可分消進罐，一般使用量在0.3-0.5左右左右。 5、包裝貯運、包裝貯運: 本品采用本品采用200kg鍍鋅鐵桶包裝。常溫下貯存鍍鋅鐵桶包裝。常溫下貯存期一年內(nèi)有效。期一年內(nèi)有效。 第二節(jié)第二節(jié) 工業(yè)發(fā)酵培養(yǎng)基的類型和配方設計工業(yè)發(fā)酵培養(yǎng)基的類型和配方設計 目前還不能完全從生化反應的基本目前還不能完全從生化反應的基本原理來推斷和計算出適合某一菌種的培原理來推斷和計算出適合某一菌種的培養(yǎng)基配方，只能用生物化學、細胞生物養(yǎng)基配方，只能用生物化學、細胞生物學、微生物學等的基本理論，參照前人學、微生物學等的基本理論，參照前人所使用的較適合某一類菌種的經(jīng)驗配方，所使用的較適合某一類菌種的經(jīng)驗配方，再結(jié)

24、合所用菌種和產(chǎn)品的特性，采用搖再結(jié)合所用菌種和產(chǎn)品的特性，采用搖瓶、玻璃罐等小型發(fā)酵設備，按照一定瓶、玻璃罐等小型發(fā)酵設備，按照一定的實驗設計和實驗方法選擇出較為適合的實驗設計和實驗方法選擇出較為適合的培養(yǎng)基。的培養(yǎng)基。 一、培養(yǎng)基的類型一、培養(yǎng)基的類型一、按純度分一、按純度分合成培養(yǎng)基：合成培養(yǎng)基：是由化學成分完全了解是由化學成分完全了解的物質(zhì)配制而成的培養(yǎng)基。的物質(zhì)配制而成的培養(yǎng)基。半合成培養(yǎng)基：半合成培養(yǎng)基：既有天然有機物，既有天然有機物，又有化學試劑配制的培養(yǎng)基。又有化學試劑配制的培養(yǎng)基。 天然培養(yǎng)基：天然培養(yǎng)基：利用動、植物或微生物利用動、植物或微生物包括其提取物制成的培養(yǎng)基。如：麥

25、芽包括其提取物制成的培養(yǎng)基。如：麥芽汁培養(yǎng)基。汁培養(yǎng)基。2、按狀態(tài)固體培養(yǎng)基固體培養(yǎng)基 :適合于菌種和孢子的培養(yǎng)和保適合于菌種和孢子的培養(yǎng)和保存，也廣泛應用于有子實體的真菌類，如香存，也廣泛應用于有子實體的真菌類，如香菇、白木耳等的生產(chǎn)菇、白木耳等的生產(chǎn) 半固體培養(yǎng)基半固體培養(yǎng)基: :即在配好的液體培養(yǎng)基中加即在配好的液體培養(yǎng)基中加入少量的瓊脂，一般用量為入少量的瓊脂，一般用量為0.5%0.8% ,主要用于微生物的鑒定。主要用于微生物的鑒定。液體培養(yǎng)基液體培養(yǎng)基:80%90%是水，其中配有可溶是水，其中配有可溶性的或不溶性的營養(yǎng)成分，是發(fā)酵工業(yè)大規(guī)性的或不溶性的營養(yǎng)成分，是發(fā)酵工業(yè)大規(guī)模使用的

26、培養(yǎng)基。模使用的培養(yǎng)基。 3、按用途（從發(fā)酵生產(chǎn)應用考慮）、按用途（從發(fā)酵生產(chǎn)應用考慮）孢子（斜面）培養(yǎng)基：孢子（斜面）培養(yǎng)基：活化菌種、制備活化菌種、制備孢子用（斜面培養(yǎng)基）孢子用（斜面培養(yǎng)基）種子培養(yǎng)基：種子培養(yǎng)基：供孢子發(fā)芽和菌體繁殖用，供孢子發(fā)芽和菌體繁殖用，其質(zhì)量對發(fā)酵水平影響很大。其質(zhì)量對發(fā)酵水平影響很大。 發(fā)酵培養(yǎng)基：發(fā)酵培養(yǎng)基：供菌體生長繁殖和和合成供菌體生長繁殖和和合成大量代謝產(chǎn)物用，要求培養(yǎng)基的組成大量代謝產(chǎn)物用，要求培養(yǎng)基的組成豐富完整。豐富完整。 二、培養(yǎng)基的設計q 培養(yǎng)基成分的含量最終都是通過實驗獲得的q 合理的實驗方法多因子實驗：均勻設計、 正交實驗設計、 響應面分

27、析等。多因子實驗3 3）采用多因子實驗，包含均勻設計、正交實驗設計、）采用多因子實驗，包含均勻設計、正交實驗設計、響應面分析等方法在搖瓶水平優(yōu)化培養(yǎng)基的配方。響應面分析等方法在搖瓶水平優(yōu)化培養(yǎng)基的配方。4 4）小試、中試發(fā)酵罐規(guī)模進一步優(yōu)化配方；）小試、中試發(fā)酵罐規(guī)模進一步優(yōu)化配方；5 5）規(guī)?；a(chǎn)（工業(yè)生產(chǎn)）優(yōu)化培養(yǎng)基配方。）規(guī)?；a(chǎn)（工業(yè)生產(chǎn)）優(yōu)化培養(yǎng)基配方。培養(yǎng)基設計的思路1）根據(jù)前人的經(jīng)驗和培養(yǎng)基成分確定時一些必根據(jù)前人的經(jīng)驗和培養(yǎng)基成分確定時一些必須考慮的問題，初步確定可能的培養(yǎng)基成分；須考慮的問題，初步確定可能的培養(yǎng)基成分；2 2）通過單因子實驗最終確定出最為適宜的培養(yǎng)）通過單

28、因子實驗最終確定出最為適宜的培養(yǎng)基成分；基成分；類胡蘿卜素高產(chǎn)菌Y11的培養(yǎng)基的優(yōu)化郭秒郭秒, ,食品與工業(yè)發(fā)酵，食品與工業(yè)發(fā)酵，20042004類胡蘿卜素的作用：色素、營養(yǎng)保健原培養(yǎng)基: 初步確定可能的培養(yǎng)基成分(以碳源為例) 通過單因子實驗確定適宜的培養(yǎng)基成分(以碳源為例)考慮到成本：乙酸鈉是較為合適的碳源進一步：乙酸鈉的濃度2%比較好結(jié)果：碳源：乙酸鈉 0. 2%氮源：氯化銨 0.2% 酵母膏0.03%無機鹽: 復合無機鹽0.05% 正交設計確定優(yōu)化的配方改進后培養(yǎng)基原培養(yǎng)基改進培養(yǎng)基后的發(fā)酵結(jié)果 搖瓶水平到反應器水平的優(yōu)化配方搖瓶、反應器培養(yǎng)基研究的兩個層次q 搖瓶培養(yǎng)基設計的第一步q

29、 反應器最終的優(yōu)化的基礎(chǔ)配方例： 青霉素發(fā)酵發(fā)酵搖瓶：玉米漿4%，乳糖10%，(NH4)SO4 0.8% 輕質(zhì)碳酸鈣1%發(fā)酵罐:葡萄糖流加控制總量10-15%，玉米漿總量4-8% 補加硫酸、前體等搖瓶發(fā)酵培養(yǎng)基和罐的基礎(chǔ)培養(yǎng)差別很大搖瓶優(yōu)化配方：菌種篩選，反應器研究的基礎(chǔ)發(fā)酵罐：反應發(fā)酵罐：反應器水平器水平, ,可以得可以得出最終優(yōu)化的出最終優(yōu)化的基礎(chǔ)配方基礎(chǔ)配方pH控制搖床：反應器水平上的搖瓶研究考慮培養(yǎng)基總體要求時應注意的問題考慮培養(yǎng)基總體要求時應注意的問題1、營養(yǎng)豐富、有產(chǎn)物合成的潛力。、營養(yǎng)豐富、有產(chǎn)物合成的潛力。2、各原材料之間不反應，理化性質(zhì)相對穩(wěn)定。、各原材料之間不反應，理化性質(zhì)

30、相對穩(wěn)定。3、粘度適中，具有適當?shù)臐B透壓。、粘度適中，具有適當?shù)臐B透壓。4、利于產(chǎn)物的合成并能維持較長時間的最、利于產(chǎn)物的合成并能維持較長時間的最 高生產(chǎn)速率。高生產(chǎn)速率。5、生產(chǎn)過程不影響通氣與攪拌，又不影響產(chǎn)、生產(chǎn)過程不影響通氣與攪拌，又不影響產(chǎn) 物的精制和廢物處理。物的精制和廢物處理。6、原材料的選擇要因地制宜，質(zhì)優(yōu)價廉。、原材料的選擇要因地制宜，質(zhì)優(yōu)價廉。 成本低，來源充足。成本低，來源充足。7、要考慮速效與遲效碳、氮源的相互配合。、要考慮速效與遲效碳、氮源的相互配合。8、選用適當?shù)奶嫉?、選用適當?shù)奶嫉?、注意生理酸堿性鹽和、注意生理酸堿性鹽和pH緩沖劑的加入緩沖劑的加入和和 搭配

31、。搭配。10、培養(yǎng)基成分量的確定大部分根據(jù)經(jīng)驗、培養(yǎng)基成分量的確定大部分根據(jù)經(jīng)驗 而定，有些可以根據(jù)物料平衡計算加而定，有些可以根據(jù)物料平衡計算加 以確定。以確定。 第三節(jié)第三節(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 q 水質(zhì)的影響水質(zhì)的影響q 原材料的質(zhì)量原材料的質(zhì)量 q 滅菌的影響滅菌的影響 在工業(yè)發(fā)酵過程中，常出現(xiàn)生產(chǎn)水平大幅在工業(yè)發(fā)酵過程中，常出現(xiàn)生產(chǎn)水平大幅度波動或菌體代謝異常現(xiàn)象，產(chǎn)生這種現(xiàn)度波動或菌體代謝異常現(xiàn)象，產(chǎn)生這種現(xiàn)象的主要原因是種子質(zhì)量不穩(wěn)定、發(fā)酵工象的主要原因是種子質(zhì)量不穩(wěn)定、發(fā)酵工藝控制不嚴等，其中培養(yǎng)基質(zhì)量也是一個藝控制不嚴等，其中培養(yǎng)基質(zhì)量也是一個重要因素。

32、引起培養(yǎng)基質(zhì)變的因素主要有：重要因素。引起培養(yǎng)基質(zhì)變的因素主要有：一、原材料的影響一、原材料的影響有機氮源有機氮源的原材料質(zhì)量是引起生產(chǎn)水平波的原材料質(zhì)量是引起生產(chǎn)水平波動的主要因素之一。（原材料品種、產(chǎn)地、動的主要因素之一。（原材料品種、產(chǎn)地、加工方法、貯存條件等）加工方法、貯存條件等）碳源碳源影響不如氮源顯著，但也能較大幅度影響不如氮源顯著，但也能較大幅度引起發(fā)酵水平波動。引起發(fā)酵水平波動。無機鹽和前體無機鹽和前體等化學物質(zhì)組成明確，有一等化學物質(zhì)組成明確，有一定的質(zhì)量規(guī)格，較易控制。定的質(zhì)量規(guī)格，較易控制。原材料選擇原則原材料選擇原則原材料的質(zhì)量對培養(yǎng)基的質(zhì)量直接產(chǎn)生影原材料的質(zhì)量對培養(yǎng)

33、基的質(zhì)量直接產(chǎn)生影響，因此在工業(yè)生產(chǎn)中，為了穩(wěn)定生產(chǎn)水響，因此在工業(yè)生產(chǎn)中，為了穩(wěn)定生產(chǎn)水平和提高產(chǎn)量和質(zhì)量，對所采用的全部原平和提高產(chǎn)量和質(zhì)量，對所采用的全部原材料的質(zhì)量要嚴格控制，按質(zhì)量標準嚴格材料的質(zhì)量要嚴格控制，按質(zhì)量標準嚴格檢測，如果要改換原材料的品種時，必需檢測，如果要改換原材料的品種時，必需先進行小試、甚至中試，確信對生產(chǎn)沒有先進行小試、甚至中試，確信對生產(chǎn)沒有影響時，才能用于實際生產(chǎn)，對不符合質(zhì)影響時，才能用于實際生產(chǎn)，對不符合質(zhì)量標準和生產(chǎn)工藝要求的原材料不能隨意量標準和生產(chǎn)工藝要求的原材料不能隨意用于生產(chǎn)。用于生產(chǎn)。二、水質(zhì)的影響二、水質(zhì)的影響水是構(gòu)成培養(yǎng)基的主要原材料之一

34、，水的水是構(gòu)成培養(yǎng)基的主要原材料之一，水的質(zhì)量對許多產(chǎn)品直接產(chǎn)生影響。質(zhì)量對許多產(chǎn)品直接產(chǎn)生影響。大生產(chǎn)中常使用的水有深井水、自來水、大生產(chǎn)中常使用的水有深井水、自來水、地表水和純凈水。地表水和純凈水。不同來源的水的質(zhì)量與環(huán)境條件有關(guān)。不同來源的水的質(zhì)量與環(huán)境條件有關(guān)。生產(chǎn)中對水的質(zhì)量要定期檢測，地表水要生產(chǎn)中對水的質(zhì)量要定期檢測，地表水要適當處理方能使用。適當處理方能使用。三、三、 滅菌的影響滅菌的影響 在大規(guī)模發(fā)酵中應該盡可能的采取連續(xù)滅菌的操在大規(guī)模發(fā)酵中應該盡可能的采取連續(xù)滅菌的操作，而且保證滅菌條件的穩(wěn)定是保證發(fā)酵穩(wěn)定的前提作，而且保證滅菌條件的穩(wěn)定是保證發(fā)酵穩(wěn)定的前提 有時避免營養(yǎng)

35、物質(zhì)在加熱的條件下，相有時避免營養(yǎng)物質(zhì)在加熱的條件下，相互作用，可以將營養(yǎng)物質(zhì)分開消毒?；プ饔茫梢詫I養(yǎng)物質(zhì)分開消毒。 有些物質(zhì)由于揮發(fā)和對熱非常敏感，就不有些物質(zhì)由于揮發(fā)和對熱非常敏感，就不能采用濕熱的滅菌方法能采用濕熱的滅菌方法 Na2HPO4+CaCO3CaHPO4+Na2CO3第四節(jié) 原料轉(zhuǎn)換的意義 發(fā)酵培養(yǎng)基所用的原材料，大部分屬于糧食、油發(fā)酵培養(yǎng)基所用的原材料，大部分屬于糧食、油脂、蛋白質(zhì)和農(nóng)用肥料，其中山芋粉、玉米粉、脂、蛋白質(zhì)和農(nóng)用肥料，其中山芋粉、玉米粉、淀粉、糊精、麥芽糖、葡萄糖和豆油等都是可供淀粉、糊精、麥芽糖、葡萄糖和豆油等都是可供人畜食用的糧食、油料或以糧食為原料的產(chǎn)品；人畜食用的糧食、油料或以糧食為原料的產(chǎn)品；黃豆餅粉、花生餅粉、酵母粉、蛋白陳、氨基酸黃豆餅粉、花生餅粉、酵母粉、蛋白陳、氨基酸等也都是農(nóng)、副、畜、漁產(chǎn)品的加工產(chǎn)物