第五章 发酵工艺条件的确定

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1、《发酵工程》第五章发酵工艺条件的确定主讲人：双宝第一节培养基的选择和确定第二节培养条件的确定第一节培养基的选择和确定一、培养基的营养成分二、培养基的用途三、发酵培养基的选择四、培养基成分的营养与作用五、培养基确定方法六、正交试验在培养基确定中的应用一、培养基的营养成分微生物的营养活动，是依靠向外界分泌大量的酶．将周围环境中大分子的蛋白质、糖类、脂肪等营养物质分解成小分子化合物，再借助细胞膜的渗透作用，吸收这些小分子营养来实现的。所有发酵培养基都必须提供微生物生长繁殖和产物合成所需的能源，包括碳源、氮源、无机元素、生长因子及水、氧气等。对于大规模发酵生产，除考虑

2、上述微生物的需要外，还必须重视培养基原料的价格和来源。微生物的营养来源（1）能源自养菌：光；氢，硫胺；亚硝酸盐，亚铁盐。异养菌：碳水化合物等有机物，石油天然气和石油化工产品，如醋酸。（2）碳源：碳酸气；淀粉水解糖，糖蜜、亚硫酸盐纸浆废液等石油、正构石蜡，天然气醋酸、甲醇、乙醇等石油化工产品（3）氮源豆饼或蚕蛹水解液，味精废液，玉米浆，酒糟水等有机氮尿素，硫酸铵，氨水，硝酸盐等无机氮气态氮(4)无机盐磷酸盐，钾盐，镁盐，钙盐等其他矿盐铁、锰、钴等微量元素其他（5）特殊生长因子硫胺素、生物素、对氨基苯甲酸、肌醇等二、培养基的用途及分类（一）培养基的用途筛选菌种保藏

3、菌种检验杂菌培养种子发酵生产（二）培养基的分类1按培养基组成物质的化学成分合成培养基、天然培养基、半合成培养基2按物理性质固体，液体3按用途选择性培养基、鉴别培养基、富集培养基等等1按培养基组成物质的化学成分（1）天然培养基是采用化学成分还不清楚或化学成分还不恒定的各种植物和动物组织或微生物的浸出物、水解液等物质(例如牛肉膏、酵母膏、麦芽汁、蛋白胨等)制成的。适合于各类异养微生物生长，而一般自养微生物都不能生长。（2）合成培养基是用化学成分和数量完全了解的物质配制而成的。成分精确，重复性强，可以减少不能控制的因素适用于在实验室范围作有关营养、代谢、分类鉴定、生

4、物测定及选育菌种、遗传分析等定量研究工作。但一般微生物在合成培养基上生长较慢，有些微生物营养要求复杂，在合成培养基上不能生长。（3）半合成培养基多数培养基配制是采用一部分天然有机物作碳源、氮源和生长因子的来源，再适当加入一些化学药品以补充无机盐成分，使其更能充分满足微生物对营养的需要。大多数微生物都能在此培养基上生长繁殖。因此，在微生物工业生产上和试验研究中被广泛使用。2按物理性质（1）液体培养基：常用于大规模的工业生产及生理代谢等基本理论研究工作。发酵工业多用作培养种子和发酵的培养基。根据微生物对氧的要求情况，分别作静止或通风搅拌培养。在菌种筛选工作和菌种培

5、养工作中，也常用液体培养基进行摇瓶培养微生物在液体培养基中生长的情况有时也可用作鉴定菌种的参考。生理代谢菌种筛选种子培养发酵培养（2）固体培养基分类：斜面试管、平板等是在液体培养基中加入凝固剂配成的，最常用的凝固剂是琼脂。作用：固体培养基在菌种的分离、保藏、菌落特征的观察、活菌计数和鉴定菌种方面是不可缺少的。在制曲、酶制剂、柠檬酸等生产中，用来培养霉菌等的固体种子和发酵培养基是由麸皮等农作物产物加无机元素等制成的。3按用途（1）增殖培养基：可以配制成适合某种微生物生长而不适合其他微生物生长，从而达到从自然界分离这种微生物的目的。（2）鉴别培养基：是根据微生物能

6、否利用培养基中某种营养成分，借助指示剂的显色反应，以鉴别不同种类的微生物。（3）选择培养基：是在培养基内加入某种化学物质以抑制不需要菌的生长，而促进某种需要菌的生长。（三）发酵生产中的培养基类型工业发酵中培养基往往是依据生产流程和作用分为：斜面培养基种子培养基发酵培养基摇瓶培养基1．斜面培养基作用：这是供微生物细胞生长繁殖用的，包括细菌，酵母等的斜面培养基以及霉菌、放线菌生孢子培养基或麸曲培养基等。这类培养基主要作用是供给细胞生长繁殖所需的各类营养物质。特点：1.富含有机氮源，少含或不含糖分。有机氮有利于菌体的生长繁殖，能获得更多的细胞。2.对于放线菌或霉菌的

7、产孢子培养基，则氮源和碳源均不宜太丰富，否则容易长菌丝而较少形成孢子。3.斜面培养基中宜加少量无机盐类，供给必要的生长因子和微量元素。2．种子培养基(包括摇瓶种子和小罐种子培养基)：培养种子的目的：1.扩大培养，增加细胞数量；2.同时也必须培养出强壮、健康、活性高的细胞。为了使细胞迅速进行分裂或菌丝快速生长。种子培养基特点：1.必须有较完全和丰富的营养物质，特别需要充足的氮源和生长因子。2.种子培养基中各种营养物质的浓度不必太高。供孢子发芽生长用的种子培养基，可添加一些易被吸收利用的碳源和氮源。3.种子培养基成分还应考虑与发酵培养基的主要成分相近。3．发酵培养

8、基发酵培养基是发酵生产中最主要的培养基