培养基设计与优化
培养基优化设计
课程设计说明书课程名称：新编生物工艺学设计题目: 培养基优化设计院系：生物与食品工程学院学生姓名：学号：2专业班级：08生物技术指导教师：关现军2011 年6月3 日课程设计任务书目录1.摘要················································页码2.关键字··············································页码3.设计背景············································页码3.1培养基简介···········································页码3.2培养基优化设计的重用意义····························页码4 设计方案·················································页码 4.1原材料制备···········································页码 4.2菌种的选择···········································页码 4.3营养因子的比例设·····································页码4.4理化条件控制············································页码4.5总工艺流程列叙········································页码5 预期结果················································页码6 方案实施时可能出现的问题与对策·······························页码7 设计感受·················································页码7.1 关于本方案···················································页码 7.2 关于自我·····················································页码8参考文献··················································页码.1 摘要以改良ＭＲＳ发酵培养基为墓础，选择玉米浆、牛肉膏、乳糖、番茄汁、际蛋白陈等７个营养因子增菌培养乳酸菌进行优化。
酵母菌发酵培养基优化要点
❖ 本实验以菌体生物量为指标，用四因素三水 平的正交试验确定酵母菌的最优培养基。
实验步骤
一、培养基的配制
1.将葡萄糖、蔗糖、酵母提取粉、KH2PO4作为培养基的主要 影响因素，每一因素设定3个水平，进行四因素三水平的正交 试验，试验设计如表1
因素水平 A葡萄糖 /%
1
1.0
2
2.0
3
3.0
表1 正交试验表设计
(X1+X2+X3)/3 (X4+X5+X6)/3 (X7+X8+X9)/3
K最大- K最小
B
1 2 3 1 2 3 1 2 3
(X1+X4+X7)/3 (X2+X5+X8)/3 (X3+X6+X9)/3
K最大- K最小
C
1 2 3 3 1 2 2 3 1
(X1+X5+X9)/3 (X2+X6+X7)/3 (X3+X4+X8)/3
1(1.0)
1(0)
1(1.0)
2(1)
1(1.0)
3(2)
2(2.0)
1(0)
2(2.0)
2(1)
2(2.0)
3(2)
3(3.0)
1(0)
3(3.0)
2(1)
3(3.0)
3(2)
C酵母提 取粉/%
1(0.5) 2(1) 3(1.5) 2(1) 3(1.5) 1(0.5) 3(1.5) 1(0.5) 2(1)
C酵母提取 D KH2PO4
粉/%
/%
1(0.5)
1(0.5)
2(1)
2(1)
3(1.5)
植物乳杆菌培养基的优化
植物乳杆菌培养基的优化李达发酵剂是影响发酵产品质量的关键因素, 它的制备需要有良好的增菌培养基, 使植物乳杆菌得以大量增殖, 从而使其在经过喷雾干燥、冷冻、冻干等处理后有足够的活菌数存活。
因此优化植物乳杆菌增菌培养基是一项十分重要的基础研究工作。
植物乳杆菌是泡菜、发酵谷物、发酵肉制品等重要发酵剂的组成菌之一。
植物乳杆菌K25分离于西藏灵菇中, 在对其进行研究时发现, 用MRS培养基培养该菌时, 菌落总数仅能达到6.7×107cfu·mL- 1 左右。
菌液中活菌数的增加, 可以通过培养基的优化设计来实现, 因此需要对培养基进行优化, 提高菌液中活菌数的含量。
本文旨在通过对植物乳杆菌的培养基进行优化, 从而获得活菌数较高的菌液, 为研制高活力的冷冻干燥发酵剂及其产品的开发奠定基础。
1 材料与方法1.1 试验菌种L. plantarum K25, 分离于西藏灵菇。
1.2 材料与设备胰蛋白胨、大豆蛋白胨、酵母膏、牛肉膏为生化试剂; K2HPO4、KH2PO4、Na2HPO4、NaH2PO4和各种糖类均为分析纯。
722 型分光光度计、立式压力蒸汽灭菌器、超净工作台、分析天平、DNG- 9240 型恒温鼓风干燥箱。
1.3 培养基及培养条件活化和计数培养采用MRS 培养基, 蛋白胨10 g、牛肉膏10 g、酵母膏5 g、KH2PO4 2 g、柠檬酸三钠2 g、乙酸钠2 g、葡萄糖20 g、Tween 80 1 mL、MgSO4·7H2O 0.58 g、MnSO4·4H2O 0.25 g, 用蒸馏水定容至1 L, 调pH 6.2~6.4, 121 ℃灭菌15min。
以MRS 培养基为基础, 按照试验设计添加不同生长因子, 接种量0.5%接入150 mL 液体培养基中, 37 ℃静置培养24 h1.4 方法1.4.1 不同碳源、氮源、磷源的选择在MRS 液体培养基的基础上, 分别添加2%(w/v) 乳糖、蔗糖、葡萄糖、果糖作为不同碳源; 选择胰蛋白胨、大豆蛋白胨、酵母膏、牛肉膏, 分别加入2.5%( w/v) 作为的不同氮源; 分别加入0.2%( w/v) K2HPO4、KH2PO4、Na2HPO4、NaH2PO4 作为不同磷源, 其他组分均相同。
微生物发酵培养基的优化方法
工业发酵进展微生物发酵培养基的优化微生物发酵培养基的优化方法对于微生物的生长及发酵，其培养基成份非常复杂，特别是有关微生物发酵的培养基，各营养物质和生长因子之间的配比，以及它们之间的相互作用是非常微妙的。
面对特定的微生物，人们希望找到一种最适合其生长及发酵的培养基，在原来的基础上提高发酵产物的产量，以期到达生产最大发酵产物的目的。
发酵培养基的优化在微生物产业化生产中举足轻重，是从实验室到工业生产的必要环节。
能否设计出一个好的发酵培养基，是一个发酵产品工业化成功中非常重要的一步。
以工业微生物为例，选育或构建一株优良菌株仅仅是一个开始，要使优良菌株的潜力充分发挥出来，还必须优化其发酵过程，以获得较高的产物浓度〔便于下游处理〕，较高的底物转化率〔降低原料成本〕和较高的生产强度〔缩短发酵周期〕。
设计发酵培养基时还应时刻把工业应用的目的留在脑海里。
一.发酵培养基的成分现代别离的微生物绝大部分是异养型微生物，它需要碳水化合物、蛋白质和前体等物质提供能量和构成特定产物的需要。
其营养物质一般包括碳源、氮源〔有机氮源、无机氮源〕、无机盐及微量元素、生长因子、前体、产物促进和抑制剂等。
另外，在设计培养基时还必须把经济问题和原材料的供给问题等因素一起考虑在内。
此外，还要考虑所筛选的菌种来源的地点环境，比方本实验室长期从事红树林微生物的别离及其研究工作，红树林的环境处于海洋与陆地之间，所以配制培养基所用的水除了一般的去离子水外还包括陈海水。
如果在知道产物结构或者产物合成途径的情况下，我们可以有意识地加入构成产物和合成途径中所需的特定结构物质。
我们也可以结合某一菌株的特定代谢途径，加入阻遏或者促进物质，使目的产物过量合成。
例如青霉素的合成会受到赖氨酸的强烈抑制，而赖氨酸合成的前体α-氨基已二酸可以缓解赖氨酸的抑制作用，并能刺激赖氨酸的合成。
这是因为α-氨基已二酸是合成青霉素和赖氨酸的共同前体。
如果赖氨酸过量，它就会抑制这个反应途径中的第一个酶，减少α-氨基已二酸的产量，从而进一步影响青霉素的合成。
培养基优化方法
方法一：LB培养基、平板保存的工程菌HB101/pJJ－rhIFNα2B、Amp、酵母提取物、蛋白胨、10×SAE、100×MgCl2、100×TES、Tris、HCl10×SAE配方(1L)：KH2PO410g、K2HPO4·3H2O52.4g、NH4Cl10g、K2SO426g100L【步骤】种子制备：1、取100mLLB培养基加入到一无菌的500ml三角形中，同时加入100μl100mg/ml的Amp。
2、接种甘油管保存的工程菌HB101/pJJ/rhIFNα-2b100μl，使工程菌分散于培养液中。
3、盖好试管，在摇床上以220rpm的速度，于37℃培养至对数中期（约5小时）上罐准备：1、配置500ml10×SAE2、配置发酵培养基(3L)称取胰蛋白胨30g，酵母提取物90g，加入2.64L去离子水，搅拌溶解后加入300ml 10×SAE、30ml100×MgCl2、30ml100×TES。
3、将培养基加入到5L发酵罐，插入pH、溶氧电极和温度探头，装上空气过滤膜，包扎好后放入灭菌锅中，同时放入一瓶250ml30%磷酸（调pH用），于1.05kg/cm2高压下蒸汽灭菌30min。
4、待灭菌结束后，将发酵罐放在冷却底座上，开启发酵罐控制系统，联接好冷凝水、空气线路。
5、控制pH=7.4，在转速650r/m、通气量3L/min 定D.O.为100％于自动控制发酵罐上37℃发酵22小时。
6、当培养基温度冷却到37℃后，接入制备好的种子7、从接种完时刻起，每两小时取适当量样品，其中取1ml用于测菌体浓度（A600nm）；另取1ml加入到一称过重ep管中，12000rpm离心，小心取出900μl上清用作测菌体浓度的空白，甩干后再次称重，计算菌体湿重，按每8.3mg菌体湿重加入300μL水重悬菌体，冻于-20℃备用。
Box—Benhnken设计优化植物乳杆菌培养基
摘 要 ：通过 单因素试 验筛 选 出植 物乳杆 菌 的最 适碳源 、氮 源以及各 缓 冲盐 、无机 盐等物 质 的种类 及优化 浓度 。再通 过 Ｐ ｌ ａ ｃ ｋ ｅ ｔ ｔ — Ｂ ｕ ｒ ｍａ ｎ试 验设计筛 选出显著影响 因子 。然后用最陡爬坡试验逼近关键 因素 的最 大响应 区域 。最后在此基础上 ， 采用 Ｂ ｏ ｘ — Ｂ ｅ ｎ ｈ ｎ ｋ ｅ ｎ 试验设计法对 培养基 组分进行进一步优化 ， 得 出其最佳浓度 。 结果表 明， 优 化得 到 ３种显著 因子糖蜜 、 Ｍ ｇ Ｓ Ｏ 、 吐
（ １ ． Ｃ ｏ ｌ ｌ ｅ ｇ ｅ ｏ ｆ Ｃ ｈ ｅ ｍｉ ｓ ｔ ｒ ｙ ａ ｎ ｄ Ｂ ｉ ｏ ｌ ｏ ｇ ｙ ， Ｃ ｈ ｉ ｎ ａ Ｔ ｈ ｒ ｅ ｅ Ｇ ｏ ｒ ｇ ｅ ｓ Ｕ ｎ ｉ ｖ ｅ ｒ ｓ ｉ ｔ ｙ ，Ｙｉ ｃ ｈ ａ ｎ ｇ ，Ｈｕ ｂ ｅ ｉ ４ ４ ３ ０ ０ ３ ， Ｃ ｈ ｉ ｎ ａ ； ２ ． Ａ ｎ ｇ ｅ ｌ Ｙ ｅ ａ ｓ ｔ Ｃ ｏ ｍｐ ａ ｎ ｙ Ｌ ｉ ｍｉ ｔ ｅ ｄ ， Ｙｉ ｃ ｈ ａ ｎ ｇ ，
Ｍｅ ｄ ｉ ａ Ｏｐ ｔ ｉ ｍｉ ｚ ａ ｔ ｉ ｏ ｎ ｏ ｆ Ｃｕ ｌ ｔ ｕ ｒ ｉ ｎ ｇ Ｌ ａ ｃ ｔ ｏ ｂ ａ ｃ Ｕ ｌ ｕ ｓ ｐ ｌ ａ ｎ ｔ ａ ｒ ｕ ｍ ｂ ｙ Ｂｏ ｘ — － Ｂｅ ｎ ｈ ｎ ｋ ｅ ｎ Ｄｅ ｓ ｉ ｇ ｎ
【doc】枯草芽孢杆菌发酵培养基优化培养实验
枯草芽孢杆菌发酵培养基优化培养实验枯草芽孢杆菌发酵培养基优化培养实验吴俊罡张秉胜刘吉华秦贵江王梅雪张红霞庚涛(大连翔大生物技术研究中心有限公司)摘要本文从生产实际出发,针对生产用菌种,通过对培养基碳源,氮源等的选择及配比的正交实验,得出最适培养基.关键词:枯草芽孢杆菌芽孢率活菌数培养基前言枯草芽孢杆菌(Bacillussubtilis)是我国农业部允许作为饲料添加剂的两种芽孢杆菌之一.其已被越来越多地研制成饲用微生态制剂.因其制剂是无毒,无残留,无污染的"绿色"添加剂,故具有广阔的发展前景,并已在畜牧业,饲料行业广泛应用,显示了巨大的社会效益和生态效益.枯草芽孢杆菌具有很强的蛋白酶,脂肪酶,淀粉酶等活性,能产生抗菌素,在动物肠道内具有较强生物夺氧能力.这些特性对促进动物营养的消化吸收,提高动物的饲料转化率和防病促进生长起到重要作用.现阶段的工业化生产中,常存在着发酵周期长,芽孢形成率低,成本高等问题,对此我们对发酵培养基进行了优化实验,以提高枯草芽孢杆菌的产量并降低生产成本.材料与方法材料菌种枯草芽孢杆菌(Bacillussubtilis),翔大生物技术研究中心有限公司保存.主要试剂牛肉膏,蛋白胨,氯化钠,葡萄糖,淀粉,硫酸锰,葡萄糖等.主要设备P270普通摇床,303AB一3隔水式培养箱,1600倍微生物显微镜,PHS一25G型酸度计,50升高级发酵罐,电热干燥箱等.检测方法活菌计数采用平皿活菌计数法,芽孢率采用芽孢染色后显微镜下计数比较.检测培养基:牛肉膏0.3%,蛋白胨1%,葡萄糖1%,氯化钠0.5%,琼脂2%菌种处理安培管菌种活化:用无菌吸管吸取0.3--0.5毫升无菌水滴入安培管,轻轻震荡使冻干菌体溶解成悬浮状,取0.1--0.2毫升菌悬液涂于上肉汤培养基平皿上,37℃培养36小时.菌种筛选:挑取少许活化后菌落划线于促芽孢形成培养基(土壤浸出液1000毫升,牛肉膏6可克, 蛋白胨5克,琼脂20克,pH7.0～7.2)平皿上,37℃培养20小时左右取出,选大菌落挑到装有4.5毫升无菌水的试管中,震荡均匀后置120oC干燥箱中加热20分钟,再涂布于促芽孢形成培养基的平皿上培养,反复多次.最后选取平皿上的大菌落转接到促芽孢培养基的试管斜面上,37℃培养箱培养l3～15 小时拿出放入4~C冰箱保存备用.筛选前后种子作对比:从冰箱中拿出筛选前后的种子斜面各1支,分别接入装有肉汤培养基的三角瓶中,在37℃,每分钟195转的摇床上振动培养,每3小时涂片观察一次,培养36小时记录活菌数和芽孢率. 此过程重复3次.培养基选择首先选择四种不同培养基进行摇瓶培养比较,观察菌数和芽孢形成情况.培养基的配制:①号培养基:淀粉0.15%+葡萄糖0.5%+尿素0.1%+磷酸氢二钾0.3%+磷酸二氢钾0.15%+硫酸镁0.05%+酵母膏0.02%+氯化铁0.01%+碳酸钙0.01%+大豆粕1%;②号培养基:淀粉0.15%+葡萄糖0.5%+尿素0.1%+磷酸氢二钾0.3%+磷酸二氢钾0.15%+硫酸镁0.05%+酵母膏0.02%+氯化铁0.01%国外畜牧学——猪与禽第23卷第3期2003年5月?31'+碳酸钙0.01%+大豆粕1%+淀粉0.3%+3.08%浓度的硫酸锰溶液0.1%.③号培养基:牛肉膏0.3%+蛋白胨1%+葡萄糖1%+氯化钠0.5%;④号培养基:牛肉膏0.3%+蛋白胨1%+葡萄糖1%+氯化钠0.5%+淀粉0.3%+3.08%浓度的硫酸锰溶液0.1%;以上所有各种培养基的pH均调为7.0～7.2.以上每种培基各做三瓶,装液量100毫升/500毫升三角瓶,用四层纱布和牛皮纸包扎置立式压力蒸汽消毒器中于121℃灭菌20分钟,取出备用.摇瓶种子制备:将在冰箱保存的种子在无菌室内接入肉汤培养基中,在37℃,每分钟195转的摇床上振荡培养12小时.接种和培养:培养好的种子液以10%接种量分别接入四种不同培养基中37℃振荡培养,每隔12小时检测一次,36小时结束培养.此过程重复3 次.正交实验:我们将上述摇瓶结果相对较好的②号培养基作为基本培养基,设计了四个因素,三个水平的正交实验,以进一步优化培养基配比(培养36 小时测活菌数).正交实验设计见表1(所用培养基中其它营养成分不变).表1正交实验设计简表发酵罐实验以摇床正交实验得出的最佳培养基进行50升发酵罐培养,并与肉汤培养基进行对比.发酵罐培养的有关条件如下:定容30升,加消泡剂3‰,用NaOH溶液调pH值到7.5～8.0(注:因为灭菌后pH约下降0.5～1.0),培养121'112灭菌20分钟,培养温度37'112,搅拌转速200转/分钟,起始气流量比1:0.5.当芽孢率达到80%以上时,发酵结束.此实验重复两次.结果和讨论菌种处理结果从菌种优化的三次结果看:经优化后在相同的培养时间内(36小时)芽孢形成率由原先的约38% 提高到约96%,活菌数也由17.7亿/毫升提高到28.6亿/毫升.菌种处理结果见图1.处理前芽孢形成率(%)菌种处理结果处理后臼活菌数(亿/毫升)摇床实验的结果摇床实验所确定的四种培养配方依据是:①号培养基为普遍应用于培养细菌的培养基配方,③号培养基为经验配方,②号和④号培养基配方是在①,③号培养基的基础上分别添加0.3%的淀粉和添加30.8ppm浓度的硫酸锰而成.通过本试验证明锰离子,淀粉对芽孢形成有促进作用.②号培养基配比要明显优于其它三种培养基配比,培养到36小时芽孢率可达到95%以上,活菌数可达到27亿/毫升,故我们选择②号培养基作为基本培养基进行正交实验.摇床实验的结果见表2.表2摇床实验的结果培养基和检测项目培养时间(小时)122436培养基①芽孢率(%)活菌数(亿魔升)培养基②芽孢率(%)活菌数(亿魔升)培养基③芽孢率(%)活菌数(亿魔升)培养基④芽孢率(%)活菌数(亿魔升)个别芽孢约40约8026.2518.615.4个别芽孢约50约10027.1528.4526.2个别芽孢约50约8015.7519.112.25个别芽孢个别芽孢约2514.3619.2511.75正交实验结果表3显示了正交实验的结果.由表可见,影响因素为:MnSO4>豆粕>淀粉>葡萄糖;适宜条件为:葡萄糖1.5%,淀粉0.2%,豆粕3%,Mn-SO40.1%,磷酸氢二钾0.3%,磷酸二氢钾0.15%,.32.国外畜牧学——猪与禽第23卷第3期2003年5月∞∞∞∞加0目硫酸镁0.05%,酵母膏0.02%,氯化铁0.01%,碳酸钙0.01%.表3正交实验的结果发酵罐实验结果以摇床正交实验得出的最佳培养基进行50升发酵罐培养,与肉汤培养基培养的两次比较实验,结果基本稳定.采用优化培养基的培养结果比肉汤培养基有很大提高,主要体现在:①发酵周期缩短了24～26小时,在发酵生产中降低了能耗,且可提高年产量;②最终活菌数提高了约54.7%.芽孢形成比率高,菌体死亡率较优化前低24.7%.图2显示了两种培养基两次培养结果的对比.结论适合该菌株发酵的培养基配比为:葡萄糖1.5%,淀粉0.2%,豆粕3%,MnS040.1%,磷酸氢二钾0.3%,磷酸二氢钾0.15%,硫酸镁0.05%,酵母膏0.02%,氯化铁0.01%,碳酸钙0.01%.(参考文献7篇略)一◆l:了||I::||l:||.一-.一一./'一■——一一'———◆..-,一t一▲v..一.一二'.一一一.～.?:::!::,6l014182226303438424648培养时间,时)注:芽孢率1,活茵数1,芽孢率2,活茵数2代表两次肉汤培养基配方发酵培养结果;芽孢率3,活茵数3,芽孢率4,活茵数4代表优化的培养基配方发酵培养结果.图2两种培养基培养结果的对比代邮:257000鲁东营IZl区河滨路东营力大王农畜产公司于勇510000广州天河广汕路高唐科技产业园廖益平我们已将你们买的书寄出,但被邮局退回了,原因是"原写地址不详",希望你们见此通知后速与《国外畜牧学——猪与禽》编辑部联系.谢谢!国外畜牧学——猪与禽第23卷第3期2003年5月?33?∞舳∞∞∞∞加m0晕。
发酵培养基的优化方法与策略
用法：前体普遍采用流加的方法， 流加有利于提高前体的转化率。
前体一般都有毒性，浓度过大对菌体的生长不利 如苯乙酸，一般基础料中仅仅添加0.07%
前体添加过多，容易引起挥发和氧化，分解等。
因此，前体在使用过程中，常采用流加方法。
(3) 产物促进剂
产物促进剂是指那些非细胞生长所必须的营养物，又非前 体，但加入后却能提高产量的添加剂。
--天然培养基
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。（1.62.0%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。
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@
Tel: 13958116050 Add: 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
④杂质少，发酵后所形成的副产物尽可能的少。
2 发酵培养基的成分及来源
2.1、碳源 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 发酵培养基的成分及来源
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 常用的碳源有糖类、油脂、有机酸和低碳醇。
最后一级的种子培养基的成分比较接近发酵培养 基。
香菇液体菌种培养基及摇瓶培养条件优化
Edible and medicinal mushrooms2021，29（3）：242～249香菇液体菌种培养基及摇瓶培养条件优化谢婷1何娟1张顺凯2焦海涛2边银丙1肖扬1*（1.华中农业大学应用真菌研究所，武汉430070；2.湖北森源生态股份有限公司，湖北宜昌444200）摘要建立液体菌种优质高效生产技术体系是香菇工厂化生产的重要保障。
以香菇‘森源16’为试验菌株，选择菌丝生物量、菌丝球密度和直径为主要评价指标，采用单因素和正交试验L9(34)优化香菇摇瓶液体发酵工艺。
结果：棉秆粉为最佳碳源，麸皮为最佳氮源；优化培养基配方为葡萄糖3g/100mL，棉秆粉1.5g/100mL，木屑粉1.5g/100mL，麸皮0.6g/100mL，KH2PO40.1g/100mL，MgSO4·7H2O0.05g/100mL；最优摇瓶发酵条件为装液量100mL/250mL，摇床转速170r/min，初始pH5.5，羧甲基纤维素钠0.20g/100mL，漆酶0.05g/100mL。
关键词香菇；液体菌种；培养基优化；摇瓶发酵；条件优化中图分类号：S646文献标识码：B文章编码：2095-0934（2021）03-242-08 Optimization of liquid spawn media and shake flask culture conditionsof Lentinula edodesXie Ting1He Juan1Zhang ShunKai2Jiao Haitao2Bian Yinbing1Xiao Yang1*(1.Institute of Applied Mycology,Huazhong Agricultural University,Wuhan,Hubei430070,China;2.Hubei SenyuanEcological Co.,Ltd.,Yichang,Hubei444200,China)Abstract The establishment of a high-quality and high-efficiency production technology system for liquid spawn is an important guarantee for the factory production of Lentinula edode s.In this study,Senyuan No.16was used as the test strain,and the mycelial biomass,mycelial ball density and diameter were used as the main evaluation indicators.Single factor test and orthogonal test L9(34)were used to optimize the liquid culture process of L.edodes in shaking flasks. Results showed that cotton stalk powder is the best carbon source and wheat bran is the best nitrogen source.The optimized medium formula is glucose3g/100mL,cotton stalk powder1.5g/100mL,wood chip powder1.5g/100mL, wheat bran0.6g/100mL,KH2PO40.1g/100mL and MgSO4·7H2O0.05g/100mL.The optimal culture conditions for shake flasks are100mL/250mL of liquid volume,170r/min of shaker speed,initial pH of5.5,sodium carboxymethyl cellulose0.25g/100mL,laccase0.05g/100mL.Key words Lentinula edode s;liquid spawn;medium optimization;shake flask culture香菇（Lentinula edodes）营养丰富，味道鲜美，被誉为“山珍之上品”，且具有抗病毒、免疫调节、健胃、助消化、抗炎症、抗菌和抗肿瘤等活性[1,2]。
第三章 发酵培养基
米糠
13 45 13 14 16 91 2.64 22 23.2 297 1250 0.5 0.1 0.9 0.2 0.4 0.6 0.5 0.4
酵母 膏
50 0 3 10 95 3.3 1.4 1.6 5.5 6.2 6.5 2.1
无机氮源和尿素、玉米浆等可被迅速利用，为速效氮；
蛋白质氮则需先水解成肽和氨基酸后才能被吸收利用， 属迟效氮
二、氮源
有机氮源 豆饼（粕）粉、花生饼粉、鱼粉、蚕蛹粉、酵母粉、玉米 浆、尿素等
无机氮源 铵盐、硝酸盐等 （由于细胞内的含氮物质都以氨基或亚氨基的形式存在，故
铵态氮可以直接用于合成细胞物质；而硝态氮需还原成氨后 才能被利用）
成分
蛋白质/% 碳水化合物/% 脂肪/% 纤维/% 灰分/% 干物/% 核黄素/（mg/kg） 硫胺素/（mg/kg） 泛酸/（mg/kg） 尼克酸/（mg/kg） 吡哆 醇/（mg/kg） 生物素/（mg/kg） 胆碱/（mg/kg） 精氨酸/% 胱氨酸/% 甘氨酸/% 异亮氨酸/% 亮氨酸/% 赖氨酸/% 甲硫氨酸/% 苯丙氨酸/%
糖蜜主要含有蔗糖，总糖可达50%-75%。
糖蜜分甘蔗糖蜜和甜菜糖蜜，二者在糖的含量和无机盐 的含量上有所不同，即使同一种糖蜜由于加工方法不同其成 分也存在差异，因此使用时要注意。
淀粉糊精 多糖，也是常用的碳源; 需经胞外酶水解成单糖后再被吸收利用; 使用淀粉可克服葡萄糖代谢过快的弊病，价格也比较低廉， 在发酵工业中被普遍使用。 常用的淀粉为玉米、甘薯、马铃薯、木薯淀粉。
5）其他 牛肉膏、蛋白胨、动物心、肝等组织浸液等都含 有丰富的生长因子
五、水
生理功能：
1）是微生物机体的重要组成部分 2）进行代谢反应的介质 3）营养物、代谢物、氧气等必须溶解于水后才能通过细胞表 面进行正常的活动；
《氨基酸工艺学》6 氨基酸发酵过程控制
（六）响应面分析法
➢发酵培养基优化的步骤： ①所有影响因子的确认； ②影响因子的筛选，以确定各个因子的影响程度； ③根据影响因子和优化的要求，选择优化策略； ④实验结果的数学或统计分析，确定其最佳条件； ⑤最佳条件的验证。
（六）响应面分析法
钾盐比菌体生长需要的钾盐高。
➢菌体生长需要钾盐量约为0.1 g/L，氨基酸生产需 要钾盐量为0.2~1.0 g/L。
（三）无机盐
（4）微量元素： ➢微生物需要量非常少但又不可完全没有的元素称
为微量元素。
➢如锰是某些酶的激活剂，羧化反应需要锰，一般 配比为2 mg/L。铁是细胞色素氧化酶、过氧化 氢酶的组成部分，也是一些酶的激活剂，配比为 2 mg/L。
（六）相容性溶质
➢相容性溶质概念： 微生物通过在胞内积累有限的几种小分子溶质，如 糖醇、有机碱和氨基酸等以提高细胞内水活度，使 细胞的体积和膨压达到正常水平，并避免细胞内所 有物质浓度的升高，这类溶质的高浓度积累可使细 胞内外渗透压达到平衡，并且不妨碍细胞正常的代 谢活动，因而被称为“相容性溶质”。
（三）无机盐
元素 磷
硫 镁 钙 钠 钾
化合物形成（常用）
生理功能
KH2PO4，K2HPO4
核酸、核蛋白、磷酸、辅酶及ATP等高 能分子的成分，作为缓冲系统调节培养
基pH
含硫氨基酸（半胱氨酸、甲硫氨酸等）、 (NH4)2SO4，MgSO4 维生素的成分，谷胱甘肽可调节胞内氧
化还原电位
MgSO4
己糖磷酸化酶、异柠檬酸脱氢酶、核酸 聚合酶等活性中心组分
（六）相容性溶质
➢甜菜碱是在甜菜糖蜜中发现的季铵型生物碱，具 有维持和调节细胞渗透压、保护酶以及参与甲基 化反应等重要功能。
均匀设计法优化L-丝氨酸发酵培养基
１ ２ 方法 ．
１ ２ １ 发酵 方法 ．．
每株 菌取 一 满 环 接 入 到 １ｍ ５ Ｌ发 酵 培 养 液 中
甘 氨酸 浓度 （／） ｇ Ｌ
（５ｍ ２０ Ｌ三角瓶 ） ，摇床培养 １ｈ ２ ，然后各取 ２ Ｌ ｍ
种子 液 加 入 ３个 发 酵 瓶 中 ，３ ℃ 摇 床 培 养 ７ ｈ Ｏ ２。
史垦 Ｃ ｉａ ｆ ：＝ 堡 ｈｎＦ ｆ 整墅 ： ｏＡ ｉ ． ！ ｏ ｄ １ ， 上 ＝ ＿
率 ，理论上 ，２ ｏ 的甘氨 酸转化 为 ２ ｌ 三一丝 ｏ ｔｌ ｍｏ 的 氨酸 ；而且 甲醇 比甘 氨 酸 便宜 ，所 以 甲基 营养 型 丙 酮 中 ，洗脱 液 为体积 比 ２ ８的 ０ １ ｕ Ｏ 和 ：３ ． ％Ｃ Ｓ ７ ％ 乙醇 ，在 波长 ５６ ｍ下测 定其 吸光 值 Ｊ ５ ０ｎ 。 ３ 菌 浓 测 定 吸 取 ０２ Ｌ 菌 液 至 ５ ） ．ｍ ｍＬ
结果 见 图 １ 。
～
甘 氨酸 为 上 海 生 化 技 术 公 司产 品 ； （ Ｈ ） Ｎ
Ｓ Ｈ Ｐ ４ Ｃ Ｃ ， 中国 医药 （ 团 ） 上海 Ｏ 、Ｋ ２Ｏ 和 ａ Ｏ 为 集 试 剂公 司产 品 ；乙 醇 和 丙 酮 为 中 国 金 山 化 工 厂 （ 上海 ） 产 品 。
２ 结果与讨 论
１ 材 料 与 方 法
１ １ 材料 ．
２ １ 甘氨 酸浓度 对发 酵产 酸的 影响 ．
甘氨 酸是 发 酵生 产 一丝 氨 酸 的前 体 物 。但 高浓 度 的甘氨 酸会 抑 制 菌 体 的生 长 ，导致 菌 株 生
１ １ １ 出发 菌株 ．． 假 单胞 菌 （ ｓｕ ｏ ｏａ ） Ｎ一１ ：由本 实 验 Ｐ ｅｄ ｍ ｎｓ ３ 室保 存 。
培养基优化方法
方法一：LB培养基、平板保存的工程菌HB101/pJJ－rhIFNα2B、Amp、酵母提取物、蛋白胨、10×SAE、100×MgCl2、100×TES、Tris、HCl10×SAE配方(1L)：KH2PO410g、K2HPO4·3H2O52.4g、NH4Cl10g、K2SO426g100L【步骤】种子制备：1、取100mLLB培养基加入到一无菌的500ml三角形中，同时加入100μl100mg/ml的Amp。
2、接种甘油管保存的工程菌HB101/pJJ/rhIFNα-2b100μl，使工程菌分散于培养液中。
3、盖好试管，在摇床上以220rpm的速度，于37℃培养至对数中期（约5小时）上罐准备：1、配置500ml10×SAE2、配置发酵培养基(3L)称取胰蛋白胨30g，酵母提取物90g，加入2.64L去离子水，搅拌溶解后加入300ml 10×SAE、30ml100×MgCl2、30ml100×TES。
3、将培养基加入到5L发酵罐，插入pH、溶氧电极和温度探头，装上空气过滤膜，包扎好后放入灭菌锅中，同时放入一瓶250ml30%磷酸（调pH用），于1.05kg/cm2高压下蒸汽灭菌30min。
4、待灭菌结束后，将发酵罐放在冷却底座上，开启发酵罐控制系统，联接好冷凝水、空气线路。
5、控制pH=7.4，在转速650r/m、通气量3L/min 定D.O.为100％于自动控制发酵罐上37℃发酵22小时。
6、当培养基温度冷却到37℃后，接入制备好的种子7、从接种完时刻起，每两小时取适当量样品，其中取1ml用于测菌体浓度（A600nm）；另取1ml加入到一称过重ep管中，12000rpm离心，小心取出900μl上清用作测菌体浓度的空白，甩干后再次称重，计算菌体湿重，按每8.3mg菌体湿重加入300μL水重悬菌体，冻于-20℃备用。
《发酵工艺》项目3：培养基配制与优化
例：地衣牙孢杆菌生产α-淀粉酶
碳源对生长和产酶的影响
碳源 葡萄糖 蔗糖 糊精 淀粉
细胞量 4.2 4.02 3.06 3.09
α-淀粉酶 0 0
38.2 40.2
油和脂肪
油和脂肪也能被许多微生物作为碳源和能源
在脂肪酶的作用下，油或脂肪被水解为甘油和脂 肪酸，在溶解氧的参与下，进一步氧化成CO2和H2O， 并释放出大量的能量。
绳状青霉QM424 产气杆菌QMB1591
米曲霉 泡盛曲霉
酶活力增加倍数 20 16 10 4 4 6 20 1.5
2.87 2.50
曲霉、橘青霉、枯草杆菌、假丝 酵母
2～4
筋状拟内胞霉
1.2
真菌
4.4
绿色毛霉
2
二、培养基类型及选择
• 根据营养物质的不同来源分 • 根据培养基的物理形状 • 发酵生产中的培养基类型
2、氮源
氮源主要用于构成菌体细胞物质（氨基酸，蛋 白质、核酸等）和含氮代谢物。常用的氮源可分为 两大类：有机氮源和无机氮源。
无机氮源
种类：氨盐、硝酸盐和氨水
特点：微生物对它们的吸收快，所以也称之谓迅速利 用的氮源。但无机氮源的迅速利用常会引起pH的变 化如：
(NH4)2SO4 → 2NH3 + 2H2SO4 NaNO3 + 4H2 → NH3 + 2H2O + NaOH
大豆酒精提取物（2%） 植酸质（0.01%～0.3%）
聚乙烯醇 苯乙醇（0.05%）
醋酸+纤维素
一些酶生产的促进剂
酶 纤维素酶
蔗糖酶 β-葡聚糖酶 木聚糖酶
淀粉酶 脂酶 右旋糖酐酶 普鲁兰酶 蛋白酶 脂肪酶
蛋白酶
论述工业生产用培养基在设计和优化过程中的注意事项
1.论述工业生产用培养基在设计和优化过程中的注意事项首先，在发酵培养基的选择时的几点原则：（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所合成产物数量或最大产率。
（3）有利于提高培养基和产物的浓度，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。
（8）利于产品的分离纯化，并尽可能减少产生“三废“的物质。
培养基几点注意：(1)提供必须的营养成分：培养基成分必须满足细胞生长，代谢活动和合成产物所需的基本要求。
(2)配制合适的浓度：可以从发酵动力学有关生长、产物合成和基质利用物料平衡的关系中大致推算所需原料或大致计算出所需主要原料的需要量。
(3)主成分与其他成分的配比。
(4)控制合适的PH：微生物的生长繁殖或产物的合成往往需要一定的PH环境，在最适PH环境，在最适PH值下有利于加快各种酶的反应。
因此在整个发酵过程中应使培养基的PH适合于微生物的生长或产物合成所需。
其中，PH的具体控制方法：①.可以在微生物培养过程中加入酸或碱或流加某些营养物质调剂培养基的PH，但更应在配制培养基时考虑所用营养物质的组成成分，使其PH值适合该微生物生长或合成代谢产物的需要。
②还要注意有些营养物质被利用后培养基的PH的变化情况。
③最常用的方法是再培养基中流加具有一定缓冲能力的物质作为营养物质如以磷酸盐最为磷的成分；或者避免使用容易产生生理酸性或碱性培养基PH波动太大的物质。
④避免产生微生物不能利用的物质或形成沉淀。
如葡萄糖与铵盐或氨基酸的安吉在灭菌高温下作用形成深褐色的物质。
这种物质不被微生物利用，因此这两类营养物不宜直接配在一起进行灭菌，而应采用分开灭菌后再加入发酵罐内。
青霉素培养基优化
碳源PK：乳糖比葡萄糖更优越
青霉素的生物合成，受糖分解代谢产物 的阻遏，如合成青霉素的酰基转移酶就 会被阻遏。 在青霉素发酵过程中，被青霉素迅速利 用的葡萄糖有利于菌体生长，但抑制青 霉素的合成。 被缓慢利用的乳糖，水解成单糖的速度 正好符合青霉素生产期合成青霉素的需 要，而又不会产生高浓度的分解产物来 抑制青霉素的合成，是生产青霉素的优 越碳源。
1.95 1.9 1.85 1.8 1.75 1.7 1.65 1.6 1.55 1.5 1 2 乳糖/葡萄糖 3
系列1
醋酸铵k1、k2、k3分析
1.95 1.9 1.85 1.8 1.75 1.7 1.65 1 2 醋酸铵 3 系列1
苯乙酸k1、k2、k3分析
1.95 1.9 1.85 1.8 1.75 1.7 1.65 1.6 1.55 1 2 苯乙酸 3 系列1
• 但是，由于乳糖价格 较贵，成本较高，故 在生产实践中常通过 间隙或滴加葡萄糖的 方法控制培养液中糖 的含量，以符合菌体 生长和青霉素生物合 成的需要。 • 这样，在青霉素的生 产中，降低了生产成 本的同时，又提高了 青霉素的产量。
青霉素培养室
培养基优化步骤：
• 1、发酵培养基的配制:按照正交表配制50ml。(三 组:每组配制一种培养基,各接种一瓶,250ml 三角 瓶装液量为50ml) • 2、摇瓶培养:从一级斜面菌株接种到三角瓶液体 培养基, 25℃200rpm 培养6-7 天,可进行青霉素 的效价测定。 • 3、金黄色葡萄球菌菌悬液的制备:将37℃培养1618h 的斜面菌种,用0.9%生理盐水洗下，菌悬液稀 释至波长650nm 透光率为20%的溶液,需要12ml。
• 4、生测平板的制备:生测培养基400ml,加入适当 稀释的金黄色葡萄球菌后,制成3*6+2 个平板。 • 5、青霉素发酵液效价的测定: 发酵结束后 5000rpm 离心5min．每个被测样品用3 套平皿进 行测定；37℃培养18-24h 后,量取抑菌圈直径的 大小。 • 6、填正交实验表格,确定最优培养基配方。
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培养基的设计与优化
原料：碳源,氮源
十大元素: 碳, 氢, 氧, 氮, 磷, 钾, 硫, 钙, 镁
微量元素: 硼, 锰, 锌, 钼, 钴, 碘, 铜, 等
生长因子、前体和产物促进剂
生长因子
从广义上讲，凡是微生物生长不可缺少的微量的有机物质，如氨基酸、嘌呤、嘧啶、维生素等均称生长因子。
如以糖质原料为碳源的谷氨酸生产菌均为生物素缺陷型，以生物素为生长因子，生长因子对发酵的调控起到重要的作用。
有机氮源是这些生长因子的重要来源，多数有机氮源含有较多的B簇维生素和微量元素及一些微生物生长不可缺少的生长因子。
前体
前体指某些化合物加入到发酵培养基中，能直接为微生物在生物合成过程中合成到产物物分子中去，而其自身的结构并没有多大变化，但是产物的产量却因加入前体而有较大的提高。
产物促进剂
指那些非细胞生长所必须的营养物，又非前体，但加入后却能提高产量的添加剂。
其提高产量的机制还不完全清楚，其原因可能是多方面的，主要包括：有些促进剂本身是酶的诱导物；有些促进剂是表面活性剂，可改善细胞的透性，改善细胞与氧的接触从而促进酶的分泌与生产，也有人认为表面活性剂对酶的表面失活有保护作用；有些促进剂的作用是沉淀或螯合有害的重金属离子。
水
对于发酵工厂来说，恒定的水源是至关重要的，因为在不同水源中存在的各种因素对微生物发酵代谢影响甚大。
水源质量的主要考虑参数包括pH值、溶解氧、可溶性固体、污染程度以及矿物质组成和含量。
培养基的设计与优化
目前还不能完全从生化反应的基本原理来推断和计算出适合某一菌种的培养基配方，只能用生物化学、细胞生物学、微生物学等的基本理论，参照前人所使用的较适合某一类菌种的经验配方，再结合所用菌种和产品的特性，采用摇瓶、玻璃罐等小型发酵设备，按照一定的实验设计和实验方法选择出较为适合的培养基。
培养基设计的基本步骤是：
1.根据前人的经验和培养基成分确定时一些必须考虑的问题，初步确定可能的培养基成分.
2.通过单因子实验最终确定出最为适宜的培养基成分。
3.当培养基成分确定后，剩下的问题就是各成分最适的浓度，由于培养基成分很多，为减少实验次数常采用一些合理的实验设计方法。
这些实验往往基于多因子实验，包含均匀设计、正交实验设计、响应面分析等。