发酵培养基的优化方法与策略

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1、发酵培养基的优化方法与策略胡忠策副教授浙江工业大学生物工程研究所Email：zhongce@zjut.edu.cnTel:13958116050Add:杭州市潮王路18号，310032主要内容1微生物培养的类型与功能（分类)2发酵培养基的成分及来源3培养基优化策略4实例1培养基类型与功能微生物培养基：是指可供微生物细胞生长、繁殖所需的一组营养物质和原料、以及其它所必须的条件。发酵培养基作用（1）满足菌体的生长、繁殖（2）促进产物的形成1培养基的类型及功能（1）按纯度分类：--合成培养基原料的化学成分明确、稳定。营养单一，质量稳定；适合于研究菌种基本代谢和过程的物质变化--天然培

2、养基原料来源丰富(大多为农副产品)、价格低廉成分复杂、原料质量不稳定性，生产过程易波动（2）按状态分类固体培养基:适合于菌种和孢子的培养和保存，也广泛应用于食用菌类生产，如香菇、白木耳等的生产。（1.6-2.0%的琼脂）半固体培养基(软琼脂):琼脂用量为0.5%～0.8%,主要用于微生物的鉴定、观察细菌运动特征。液体培养基:是发酵工业大规模常用的培养基。孢子培养基、种子培养基和发酵培养基要求：使菌体茁壮生长，产生较多的优质孢子基本配制要求：⑴营养成分不能太丰富，尤其是有机氮。⑵合适的水分、pH和盐浓度（3）按用途分类A孢子培养基生产上常用孢子培养基：麸皮、大米、小米培养基；由葡

3、萄糖、蛋白胨、牛肉膏和食盐等配制的琼脂斜面培养基。大米和小米常用作霉菌孢子培养基，因它们含氮少、疏松、表面积大，是较好的孢子培养基。水分控制在21％－25％。（手捏法）种子培养基是供（孢子萌发）、菌体生长和大量繁殖的培养基。在种子扩培过程中，各级种子培养基的成分往往不一样。（种子培养基营养相对比较丰富）最后一级的种子培养基的成分比较接近发酵培养基。B种子培养基要求①培养基能够满足产物合成的需要。②培养基的原料应因地制宜，价格低廉；质量稳定，资源丰富，便于运输、仓藏。③所选用的培养基应能满足总体工艺的要求，如不应该影响通气、提取、纯化及废物处理等。④杂质少，发酵后所形成的副产物尽

4、可能的少。---发酵培养基是供菌体生长、繁殖和合成产物之用。C发酵培养基2.1、碳源2发酵培养基的成分及来源2.2、氮源2.3、无机盐及微量元素2.4、生长因子、前体、产物促进剂2.1、碳源1、作用提供微生物菌种的生长繁殖所需的能源和合成菌体所必需的碳成分。提供合成目的产物所必须的碳成分2、来源2发酵培养基的成分及来源常用的碳源有糖类、油脂、有机酸和低碳醇。2.1.1糖类A淀粉：常用的淀粉有玉米淀粉、甘薯淀粉、小麦淀粉等，微生物是不直接吸收淀粉的，一些微生物能要产生胞外淀粉水解酶，把淀粉分解成葡萄糖，再进行利用。因此淀粉被利用的速度相对较缓慢，A淀粉膨胀：淀粉是一种亲水胶体，遇

5、水加热后，水分子渗入淀粉颗粒的内部，使淀粉分子的体积和重量增加，这种现象称为膨胀。糊化：在温水中，当淀粉颗粒无限膨胀形成均一的粘稠液体的现象，称为淀粉的糊化。此时的温度称为糊化温度。老化：糊化了的淀粉在室温或低于室温的条件下慢慢冷却，经过一段时间，变得不透明，甚至凝结沉淀，这种现象称为淀粉的老化。B葡萄糖能被微生物快速利用，淀粉水解制备（酶法）得到的。DE值，是英文（dextrose  equivalent）的缩写，是葡萄糖当量或葡萄糖值的意思，糖化液中还原糖含量（以葡萄糖计）占干物质的百分率。是表示，淀粉的水解程度。葡萄糖glucoseDE95-96玉米淀粉(30-35%,p

6、H6.0-6.5,Ca2+50ppm)淀粉酶法水解生产葡萄糖—杰能科公司液化LiquefactionThermostablea-Amylase(105°C,5min)淀粉液化液DE10-15糖化Saccharification，Glucoamylase(60°C,pH4.0-4.5,24-72h)C糖蜜糖蜜：生产蔗糖时的结晶母液,糖蜜主要含有蔗糖，总糖可达50%～75%。还含有氮化合物、无机盐、维生素、是一种价廉物美的原料。因含有大量的胶质成分（起泡、结晶）、钙盐（结晶）、生物素（发酵控制），在使用时，常要进行预处理。不少微生物能产生脂肪酶，在脂肪酶的作用下：油与脂肪甘油+脂

7、肪酸CO2+H2O常用油脂有：豆油、菜油、猪油、鱼油、棉子油等。脂肪代谢需要更多的氧气，因此发酵时要供给比糖代谢更多的氧，否则脂肪酸的积累及有机酸的积累，会引起pH下降。油脂类比较粘稠微生物采用脂肪作为碳源时，发酵液易变粘稠。（油脂有消泡作用）2.1.2油与脂肪常用的有机酸有；乳酸、柠檬酸、乙酸等有机酸有利用常会使pH上升,尤其是有机酸盐氧化时，常伴随着碱性物质的产生，使pH进一步上升。CH3COONa+O22CO2+H2O+NaOH2.1.3有机酸、醇微生物能利用碳氢化合物，如甲烷、乙