第三章 发酵培养基

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二、按状态
固体培养基: 适合于菌种和孢子的培养和保存，也广泛 用于有子实体的真菌类，如香菇、白木耳等的生产
半固体培养基: 即在配好的液体培养基中加入少量的琼 脂，一般用量为0.5%～0.8% ,主要用于微生物的鉴定。
液体培养基: 80%～90%是水，其中配有可溶性的或不溶 性的营养成分，是发酵工业大规模使用的培养基。
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不同的制糖工艺生产的糖液质量差别很大
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② 糖蜜
糖蜜是制糖生产时的结晶母液，它是制糖工业的副产物。 糖蜜主要含有蔗糖，总糖可达50%～75%。一般糖蜜 分甘蔗糖蜜和甜菜糖蜜葡萄糖蜜。
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不用加工方法对甘蔗糖蜜的影响
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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 许多都会对发酵产生不利的影响，需进行预处理。 例：谷氨酸发酵 有害物资：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
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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
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李江华，无锡轻工大学学报，2004
(1.5 g 麸皮)
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二、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。
第三章 发酵培养基
◆ 发酵培养基的基本要求 ◆ 发酵培养基的类型及功能 ◆ 发酵培养基的成分及来源 ◆ 发酵培养基的优化 ◆ 重组产品培养基的介绍
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第三章 发酵培养基
培养基：广义上讲培养基是指一切可供微生物细胞生 长所需的一组营养物质和原料。同时培养基也为微生 物培养提供除营养外的其它所必须的条件。
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第一节 培养基的类型及功能
培养基按其组成物质的纯度、状态、用途可分为三大类型
一、按纯度
合成培养基 : 原料其化学成分明确、稳定 适合于研究菌种基本代谢和过程的物质变化规律
培养基营养单一，价格较高，不适合用于大规模 工业生产
天然培养基: 采用天然原料
原料来源丰富(大多为农副产品)、价格低廉、适于 工业化生产
工业上常用淀粉水解糖，但是糖液必须达到一定 的质量指标
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葡萄糖效应:
分解代谢产物阻遏某些诱导酶体系编码的基因转 录的现象。
如大肠杆菌在含葡萄糖和乳糖的培养基上，葡萄 糖未被利用完之前，乳糖操纵子就一直被阻遏，乳糖 不能被利用。
原因：葡萄糖的分解物引起细胞内cAMP含量降低， 启动子释放cAMP-CAP（catabolic gene activator protein）蛋白，RNA聚合酶不能与乳糖的启动基因 结合，导致转录不能进行，直到葡萄糖被利用完后， 乳糖操纵子才进行转录，形成利用乳糖的酶。
所以选择合适的无机氮源有两层意义：
满足菌体生长
稳定和调节发酵过程中的pH
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毛霉产蛋白酶的研究
陈涛，中国酿造，2004
初始pH的影响: pH偏酸比较好，中性蛋白酶影响大
无机氮源的影响： 硫酸铵>硝酸铵>硝酸钠>尿素
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2、有机氮源 来源：工业上常用的有机氮源都是一些廉价的原料， 花生饼粉、黄豆饼粉、棉子饼粉、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。 成分复杂：除提供氮源外，有些有机氮源还提供大 量的无机盐及生长因子。
三、按用途（从发酵生产应用考虑） 培养基按其用途可分为孢子（斜面）培养基、种子
培养基和发酵培养基三种
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ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
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第二节 发酵培养基的成分及来源 一、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 糖类、油脂、有机酸、低碳醇
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3、工业上常用的糖类 ① 葡萄糖 ➢ 所有的微生物都能利用葡萄糖 ➢ 但是会引起葡萄糖效应
1、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
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无机氮源被菌体作为氮源利用后，培养液中就留下 了酸性或碱性物质，这种经微生物生理作用（代谢）后 能形成酸性物质的无机氮源叫生理酸性物质，如硫酸胺； 若菌体代谢后能产生碱性物质的则此种无机氮源称为生 理碱性物质，如硝酸钠。正确使用生理酸碱性物质，对 稳定和调节发酵过程的pH有积极作用。
例 玉米浆：
①可溶性蛋白、生长因子（生物素）、苯乙酸
②较多的乳酸
③硫、磷、微量元素等
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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！
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氮源使用的一些相关问题：
有机氮源和无机氮源应当混合使用 早期：容易利用易同化的氮源—无机氮源 中期：菌体的代谢酶系已形成、则利用蛋白质
发酵培养基的作用：
➢ 满足菌体的生长 ➢ 促进产物的形成
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发酵培养基的要求
① 满足产物最经济的合成。
② 发酵后所形成的副产物尽可能的少。
③ 培养基的原料应因地制宜，价格低廉；且性能稳定， 资源丰富，便于采购运输，适合大规模储藏，能保证 生产上的供应。
④ 所选用的培养基应能满足总体工艺的要求，如不影 响通气、提取、纯化及废物处理等。
有害物质：铁离子含量高（导致异柠檬酸的生成） 预处理：→黄血盐 K4Fe(CN)6·3H2O
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③ 淀粉、糊精 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、一般>2.0%时加入一定 的α-淀粉酶成分比较复杂，有直链淀粉和支链淀粉等等。
优点： 来源广泛、价格底 可以解除葡萄糖效应
原料质量等方面不加控制会影响生产稳定性
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培养大肠杆菌常用两种培养基
M培养基(1L)： Na2HPO4 6 g，KH2PO4 3 g， NaCl 0.5 g， NH4Cl 1 g， MgSO4·7H2O 0.5 g， CaCl2 0.011 g，葡萄糖 2-10, pH 7.0
YPS培养基：酪蛋白胨10 g，酵母提取物5 g, NaCl 10 g，PH 7.2