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1、第三章发酵工业培养基设计精品本章内容常用培养基的基本要求培养基的成分及来源培养基的类型与区别发酵培养基的设计原理与优化方法精品培养基：广义上讲培养基是指一切可供微生物细胞生长繁殖所需的一组营养物质和原料。发酵培养基的作用：满足菌体的生长促进产物的形成精品培养基的共性①单位培养基能够产生最大量的目的产物；②能够使目的产物的合成速率最大；③能够使副产物合成的量最少；④所采用的培养基应该质量稳定、价格低廉、长期易于获得；⑤所采用的培养基尽量不影响工业好氧发酵中的通气搅拌性能以及发酵产物的后处理等。精品一、发酵工业培养基的基本要求发酵工业培养基：是提供微生物生长繁殖和生物合成各种代谢

2、产物所需要的，按一定比例配制的多种营养物质的混合物。精品一般设计适宜于工业大规模发酵的培养基应遵循以下原则：（1）必须提供合成微生物细胞和发酵产物的基本成分；（2）有利于减少培养基原料的单耗，即提高单位营养物质的转化率；（3）有利于提高产物的浓度，以提高单位容积发酵罐的生产能力；（4）有利于提高产物的合成速度，缩短发酵周期；（5）尽量减少副产物的形成，便于产物的分离纯化；（6）原料价格低廉，质量稳定，取材容易；（7）所用原料尽可能减少对发酵过程中通气搅拌的影响，利于提高氧的利用率，降低能耗；精品二、培养基的成分及来源组成：碳源、氮源、水、无机盐、生长因子、能源。精品碳源主要功

3、能：一是提供微生物菌体生长繁殖所需的能源以及合成菌体所需的碳骨架；二是提供菌体合成目的产物的原料。常用：糖类、油脂、有机酸和低碳醇等。精品1糖类：发酵培养基中使用最广泛的碳源。纯糖天然原料木糖单糖：葡萄糖双糖：蔗糖、麦芽糖、乳糖多糖：淀粉、糊精及其水解液糖蜜类：甘蔗糖蜜、甜菜糖蜜糖类：麦芽汁淀粉质类：山芋粉、马铃薯粉、玉米粉、燕麦粉、木薯粉其它：纤维素水解液、乳清碳源物质的易利用顺序：(单)葡萄糖→(双)蔗糖、麦芽糖、乳糖→(多)糊精→淀粉精品1.1葡萄糖常作为培养基的一种主要成份，并且作为加速微生物生长的一种速效碳源。但要注意葡萄糖效应。精品“葡萄糖效应”是研究大肠杆菌利用

4、各种不同混合碳源的时发现的碳分解产物的阻抑作用。当大肠杆菌培养于含有葡萄糖和乳糖的培养基中，菌体出现两次生长旺盛期。葡萄糖效应精品1.2糖蜜是制糖生产时的结晶母液，它是制糖工业的副产物。糖蜜常用在酵母发酵和抗生素生产过程中作为碳源。在酒精生产工业中若用糖蜜代替甘薯粉，则可省去蒸煮、糖化等过程，简化了酒精生产工艺。精品糖蜜使用的注意点：除糖份外，含有较多的杂质，其中有些是有用的，但是许多都会对发酵产生不利的影响，需要进行预处理。例：谷氨酸发酵有害物质：胶体成分（起泡、结晶）、钙盐（结晶）生物素（发酵控制）预处理：澄清→脱钙→脱除生物素例：柠檬酸发酵有害物质：铁离子含量高（导致异

5、柠檬酸的生成）精品1.3淀粉等多糖也是常用的碳源，它们一般都要经过菌体产生的胞外酶水解成单糖后再被吸收利用，但通常也有将其经过液化和糖化后再作为培养基的碳源使用。精品使用条件：微生物必须能分泌水解淀粉、糊精的酶类。缺点：难利用、发酵液比较稠、成分比较复杂，有直链淀粉和支链淀粉等等。优点：来源广泛、价格低、可以解除葡萄糖效应。精品2油和脂肪脂肪酶作用水解成甘油和脂肪酸进一步氧化成CO2和H2O，并释放出比糖类碳源代谢多得多的能量。缺点：比糖类代谢需要更多的氧。精品3有机酸有机酸的利用常会使发酵体系pH上升。CH3COONa+2O22CO2+H2O+NaOH4烃和醇类近年来随着

6、石油工业的发展，烷烃(一般是从石油裂解中得到的14～18碳的直链烷烃混合物，以及甲烷、乙烷、丁烷等)用于有机酸、氨基酸、维生素、抗生素和酶制剂的工业发酵中。精品精品氮源的种类无机氮源有机氮源氨基氮：NH4OH(NH4)2SO4NH4NO3NH4Cl硝态氮：NaNO3KNO3合成产物：尿素天然原料：植物蛋白：黄豆饼粉、花生饼粉、棉籽饼粉、菜籽饼粉、麦麸、玉米浆、玉米麸质粉动物蛋白：蛋白胨、鱼粉、蚕蛹粉、牛肉膏微生物蛋白：酵母粉/浸膏、废菌丝粉其它：酒糟等工业上常用的有机氮源都是一些廉价的原料或副产品。精品氮源氮源主要用于构成菌体细胞物质和合成含氮代谢物。常用的氮源可分为两大类：

7、有机氮源和无机氮源。1有机氮源由于有机氮源营养丰富，因而微生物在含有机氮源的培养基中常表现出生长旺盛、菌丝浓度增长迅速等特点。精品1.1玉米浆是玉米淀粉生产中的副产物，是一种很容易被微生物利用的良好氮源。pH在4.0左右。1.2尿素成分单一，主要用于青霉素和谷氨酸生产。精品有机氮源成分复杂可以从多个方面对发酵过程进行影响，而另一方面有机氮源的来源具有不稳定性。所以在有机氮源选取时和使用过程中，必须考虑原料的波动对发酵的影响精品2无机氮源常用的无机氮源有铵盐、硝酸盐和氨水等。微生物对它们的吸收利用一般较快