培养条件对发酵的影响

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1、第4章培养条件对发酵的影响4.1培养基4.2接种和菌种扩大培养4.3培养基灭菌4.4温度4.5供氧和二氧化碳4.6空气除菌4.7pH4.8消泡4.9防止杂菌污染4.10植物细胞培养4.11动物细胞培养4.1微生物培养基(Culturemedium)4.1.1培养基成分4.1.2培养基的种类4.1.3培养基的优化4.1.4影响培养基质量的因素4.1.5培养基灭菌技术4.1.1培养基成分(Mediumproposition)培养基定义：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。培养基的重要性：微生物的生

2、长；产物的合成；工艺路线及工艺设备的选择；产品的质量和产量；影响生产成本；发酵培养基的组成(composition)碳源：糖类、脂肪、某些有机酸、醇或碳氢化合物。氮源：花生饼粉、黄豆饼粉、玉米浆、玉米蛋白粉、蛋白胨、酵母粉、鱼粉、蚕蛹粉、尿素、废菌丝体和酒糟等。常用的无机氮源有氨水、硫酸铵、氯化铵、硝酸盐等。无机盐类：镁、硫、磷、铁、钾、钙、钠、氯、锌、钴、锰等生长因子(growthfactors)：维生素，如生物素，前体物(precursors)：被菌体直接用于药物合成而自身结构无显著改变的物质称为前体。（1）碳源(Carbonsour

3、ce)碳源是组成培养基的主要成分之一。碳源的主要作用：供给菌种生命活动所需要的能量；构成菌体细胞成分；用于合成代谢产物；碳源的其它作用：客观上也是调节维持pH的成分。调节渗透压。碳源如何影响pH微生物利用糖份作碳源时，如果供氧不足，造成有机酸积累。pH下降。微生物利用脂肪作碳源时，需要更多的氧，如果供氧不足，造成有机酸积累。如果醋酸钠作为碳源，引起pH上升。CH3COONa+2O2⇒2CO2+H2O+NaOH糖类葡萄糖、麦芽糖、乳糖、蔗糖和淀粉等是药物发酵生产中常用的碳源。发酵过程中过多的葡萄糖会加速菌体的呼吸，如果此时通风不足，致使培养

4、基中溶解氧不能满足菌体的需要，会使一些酸性中间代谢物如乳酸、丙酮酸、乙酸等积累，使培养基pH降低，从而抑制微生物的生长和产物的合成。细菌，酵母菌一般都只能利用简单的单糖。淀粉是霉菌和放线菌容易利用的碳源。淀粉(Starch)淀粉分玉米淀粉、甘薯淀粉、土豆淀粉和小麦淀粉等；价格比较低廉，来源也较丰富；微生物需有淀粉水解酶方可直接利用淀粉；大多数霉菌可直接利用碳源。可利用水解制糖工艺将淀粉转化为糖类，供细菌酵母菌利用。淀粉水解(hydrolase)工艺酸水解：酸-酶法：双酶法：高温淀粉酶，糖化酶。双酶法制糖主要过程：玉米淀粉原料出发，经配料，

5、糊化，液化和糖化，脱色过滤，制备成淀粉水解糖。酶法(Enzymatic)制糖糊化：淀粉乳加热，淀粉颗粒膨胀，晶体结构消失，变成糊状液体，淀粉不再沉淀。液化：利用淀粉酶(amylase)使糊化淀粉水解到一定的糊精和低聚糖程度，粘度大大降低，流动性增加。糖化：（C6H10O5）n+nH2O=nC6H12O6淀粉(glucoamylase)水162181801000X=DE值:用DE值表示淀粉水解的程度或糖化程度。糖化液中还原性糖以葡萄糖计，占干物质的百分比称为DE值。DE值计算：DE=还原糖浓度（C2）×100%干物质浓度（W1）×糖液比重（

6、d）还原糖用裴林氏法等法测定，浓度表示：葡萄糖g/100ml糖液；干物质用阿贝折光仪测定，浓度表示：干物质g/100g糖液。淀粉糖制备(酸化法）1.调粉。在调粉桶内先加部分水（可使用离交或滤机洗水），在搅拌情况下加入淀粉原料，投料完毕，继续加水使淀粉乳达到规定浓度（40%），然后加入盐酸调节至规定pH值。2.糖化。调好的淀粉乳，用耐酸泵送入糖化罐，进料完毕打开蒸气阀升压力至2.8kg/cm2左右，保持该压力3～5min。取样，用20%碘液检查糖化终点。糖化液遇碘呈酱红色即可放料中和。3中和。糖化液转入中和桶进行中和，开始搅拌时加入定量废炭

7、作助滤剂，逐步加入10%碳酸钠溶液中和，要掌握混和均匀，达到所需的pH值后，打开出料阀，用泵将糖液送入过滤机。滤出的清糖液随即送至冷却塔，冷却后糖液进行脱色。4．脱色。清糖液放入脱色桶内，加入定量活性炭随加随拌，脱色搅拌时间不得少于5分钟（指糖液放满桶后），然后再送至过滤机，滤出清液盛放在贮桶内备用。5．离子交换。将第一次脱色滤清液送至离子交换滤床进行脱盐、提纯及脱色。糖液通过阳-阴-阳-阴4个树脂滤床后，在贮糖桶内调整pH值至3.8～4.2。6．第一次蒸发。离子交换后，准确调好pH值的糖液，利用泵送至蒸发罐，保持真空度在500毫米汞柱以

8、上，加热蒸气压力不得超过1公斤/厘米2，控制蒸发浓缩的中转化糖浆浓度在42～50%左右。可出料进行第二次脱色。7．二次脱色过滤。经第一次蒸发后的中转化糖浆送至脱色桶，再加入定量新鲜活性炭，操作