发酵培养基优化方法与策略

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。
? 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）
B 种子培养基
? 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。
? 玉米浆 Corn steep Liquor ? 玉米淀粉生产过程中的副产品 ? 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
2.2.1 有机氮源--- 花生饼粉、豆饼粉、棉子饼、玉 米浆、玉米蛋白粉、蛋白胨、酵母粉、鱼粉、蚕 蛹粉、尿素、废菌丝体和酒糟等。 Cl
2.2.2, 无机氮源 -- (NH 4) 2SO4 , NH4 Cl , NH4 NO3 , KNO 3, NaNO 3, NH 3
2.2.1 有机氮源
? 成分复杂 ：除了蛋白质、多肽、氨基酸外，还有 少量的糖、脂肪、无机盐、维生素等
淀粉液化液 DE 10-15
糖化Saccharification ， Glucoamylase (60°C, pH 4.0-4.5, 24-72 h)
葡萄糖 glucose DE95-96
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
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。
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。
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。
2.1.2 油与脂肪
? 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
CH 3COONa + O 2 ? 2CO 2 + H2O + NaOH
2.1.4 碳氢化合物
? 微生物能利用碳氢化合物， 如甲烷、乙烷、 烷烃。
? 各种微生物对各种碳源的利用情况不一样， 而且代谢途径也是不一样。
? 微生物多样性。
2.2 氮源
? 氮源主要用于构成细胞物质（氨基酸、蛋白质、 核酸等）和含氮代谢物。
C 发酵培养基
---发酵培养基是供菌体生长、繁殖和 合成产物 之用。
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可能的少。
? 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。
DEFra Baidu bibliotek
?
还原糖含量 % 干物质含量 %
*100%
淀粉酶法水解生产葡萄糖 —杰能科公司
玉米淀粉 (30-35%, pH 6.0-6.5, Ca2+ 50 ppm)
液化Liquefaction Thermostable a -Amylase (105 °C, 5 min)
液体培养基: 是发酵工业大规模常用的培养基。
（3）按用途分类
孢子培养基、种子培养基和发酵培养基 A 孢子培养基
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
? 生产上常用孢子培养基 ： 麸皮、大米、小米培养基； 由葡萄糖、蛋白胨、牛肉膏和食盐等配制的琼 脂斜面培养基。
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）
2.1.3 有机酸、醇
? 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。
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