第四章 发酵培养基的设计
发酵培养基ppt课件
培养基成分选择的原则 菌体的同化能力(一般只有小分子能够通过细胞膜进入细胞体内进行
代谢;许多碳源和氮源都是复杂的有机物大分子,如淀粉与黄豆饼粉等;对 于酵母,一般仅能利用2-3糖;对于氮源一样,常用的有大豆饼、花生饼粉 和毛发的水解液)
代谢的阻遏和诱导（应根据微生物的特性和培养的目的，注意快速
经营者提供商品或者服务有欺诈行为 的，应 当按照 消费者 的要求 增加赔 偿其受 到的损 失，增 加赔偿 的金额 为消费 者购买 商品的 价款或 接受服 务的费 用
广义上讲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.同时培养基也为微生物提供除营养外的其他 生长所必需条件.
1.都必须含有合成细胞组成所必需的原料; 2.满足 一般生化反应的基本条件; 3.一定的PH条件等; 4.工业生产上选择的培养基俗称发酵培养基,还 应包括能够促进微生物合成产物所必需的成分.
合适的C、N比（氮源过多，生长过于旺盛，PH偏高，不利于代谢
产物的积累；氮源不足，则菌体繁殖量少，从而影响产量；碳源过多 则容易形成较低的PH；碳源不足则容易引起菌体的衰老和自溶；一般 工业发酵培养基的碳氮比为 100︰（0.2-2.0)
PH的要求(要保证发酵过程中PH满足工艺的要求,合理配制培养基是
灭菌（葡萄糖与含氨基的物质反应形成→5－羟甲基糖醛和棕色的类黑
精（焦化）对微生物有一定的毒性。磷酸盐与Ca2+、Mg2+、NH4＋等反 应形成沉淀或络合物。 ）
培养基粘度的影响
粘度是培养基物性的重要指标之一，它直接影响氧的传递、 营养成分、无机盐、生长因子等的扩散，从而影响细胞的 呼吸、营养成分的吸收，最终导致影响目标产物的形成。
经营者提供商品或者服务有欺诈行为 的，应 当按照 消费者 的要求 增加赔 偿其受 到的损 失，增 加赔偿 的金额 为消费 者购买 商品的 价款或 接受服 务的费 用
《发酵工程实验》教案：发酵培养基的制备和实罐灭菌
一、教案基本信息教案名称：《发酵工程实验》教案：发酵培养基的制备和实罐灭菌课时安排：2课时（90分钟）教学目标：1. 了解发酵培养基的制备方法和步骤。
2. 掌握实罐灭菌的原理和操作技巧。
3. 能够独立完成发酵培养基的制备和实罐灭菌实验。
教学重点：1. 发酵培养基的制备方法。
2. 实罐灭菌的原理和操作技巧。
教学难点：1. 发酵培养基的配比和制备过程。
2. 实罐灭菌的注意事项。
二、教学内容和步骤第一课时：发酵培养基的制备1. 课堂导入（5分钟）介绍发酵培养基的概念和作用，引导学生了解发酵培养基的制备方法和步骤。
2. 讲解发酵培养基的制备方法（15分钟）讲解培养基的配比、称量、溶解和调节pH等步骤。
3. 学生实验操作（45分钟）学生分组，按照发酵培养基的配比和制备方法进行实验操作，教师巡回指导。
4. 实验结果讨论（20分钟）学生展示实验结果，讨论发酵培养基制备过程中的问题和解决方法。
第二课时：实罐灭菌1. 课堂导入（5分钟）介绍实罐灭菌的概念和作用，引导学生了解实罐灭菌的原理和操作技巧。
2. 讲解实罐灭菌原理和操作技巧（15分钟）讲解高压蒸汽灭菌的原理、实罐灭菌的操作步骤和注意事项。
3. 学生实验操作（45分钟）学生分组，按照实罐灭菌的操作步骤进行实验操作，教师巡回指导。
4. 实验结果讨论（20分钟）学生展示实验结果，讨论实罐灭菌过程中的问题和解决方法。
三、教学评价1. 学生实验操作的准确性和熟练度。
2. 学生对发酵培养基制备和实罐灭菌原理的理解程度。
3. 学生在实验过程中解决问题的能力。
四、教学资源1. 实验材料：发酵培养基原料、实验用具、实罐等。
2. 实验仪器：天平、量筒、PH计、高压蒸汽灭菌器等。
五、教学建议1. 提前为学生讲解实验原理和操作步骤，确保学生明白实验目的和意义。
2. 在实验过程中，教师要密切关注学生的操作，及时纠正错误，确保实验安全。
3. 实验结束后，引导学生积极讨论实验结果，提高学生的实验分析和解决问题的能力。
发酵工业培养基设计课件
发现：
最早是从青霉素的生产中被发现的。
加入玉米浆后，青霉素单位可从20U/ml增加 到100U/ml；
玉米浆中含有苯乙胺，它能被优先合成到青霉 素分子中，从而提高青霉素G的产量。
发酵过程中常用的一些前体物质
产物
青霉素G 青霉素V 金霉素 灰黄霉素 红霉素
前体
产物
苯乙酸及其衍生物 核黄素
苯氧乙酸
•
根据主要成分或使用目的分：
营养不能太丰富，尤其是有机氮源；
鉴别培养基
• 根据无用机盐途浓分度：要适量，否则会影响孢子量选和择孢培子养颜基色；
注意pH和湿度
孢子培养基营—养—要供求制备比孢较子丰用富；和完全，氮源和维生素含量也要高一些
种子培养基——满足菌种生长；
发酵培养基——满足大生产中大量菌体生长和繁殖以及代谢产物积累
发酵培养基
12.5 0.5-0.8
0.15 0.06
3 各2ppm
不同的发酵产物，不同的菌种所选择的发酵培养基是不同的。
白酒 发酵：固体发酵培养基；
果酒发酵：果汁
啤酒发酵：麦芽汁
※二、发酵培养基的成分及来源 P42
❖ 碳源 ❖ 氮源 ❖ 无机盐和微量元素 ❖水 ❖ 生长调节物质
(一)、碳源
❖ 碳源功能： ❖ 为微生物菌种的生长繁殖提供能源和合
※供氧要充足，否则会使有机酸积累，引起pH下降
常用豆油、菜油、葵花籽油、猪油、鱼油、棉籽油
❖ 3、有机酸 ❖ 会使pH上升 ❖ CH3COONa＋O2→CO2+H2O+NaOH ❖ 常用：乳酸、柠檬酸、乙酸
❖ 4、烃和醇类 ❖ 正烷烃（C14～18)、乙醇
(二)、氮源
❖ 功能： ❖ 构成菌体细胞物质和含氮代谢物
3.2 工业发酵培养基的类型与设计
工业发酵培养基的类型和设计一、培养基的类型1、依纯度或者营养物质的来源分天然培养基合成培养基半合成培养基原料是天然动植物产品。
营养丰富、适合于微生物生长，一般不需要另外加微量元素和维生素；来源广泛、价格低廉。
组分复杂，不容易重复也称组合培养基（多用于定量研究）化学成分明确、稳定，价格较高，不适合于大规模工业生产。
用的最多，在部分天然有机碳源、氮源、生长因子的基础上，适当加入一些化学药品。
2、依培养基的物理状态来分A、凝固培养基金融保险l即遇热可融化，冷却后则凝固的固体培养基。
l比较适合用于菌种和芽孢的保存和培养。
B、天然固体培养基金融保险l由天然固体状基质直接制成的培养基，如麸皮，米糠，木屑等l加入0.5%左右的琼脂作为凝固剂，形成的培养基称之半固体培养基。
l主要用于菌种鉴定，观察细菌运动特征及噬菌体的效价测定等。
l培养基中80～90%是水。
发酵工业大规模使用的培养基，它有利于氧和物质传递。
3、依培养基的用途来分①孢子培养基②种子培养基③补料培养基④鉴别培养基…………是提供菌种繁殖孢子的一种常用固态培养基，要求是使菌体迅速生长产生较多优质孢子，不易引起菌种变异。
配置要求金融保险l营养不要太丰富特别是有机氮，否则不易产生孢子l无机盐浓度适量，否则影响孢子量和孢子颜色l PH和湿度适宜如：大米和小米常用做霉菌孢子培养基，含氮量少，疏松、表面积大，水分控制在21-26%。
金融保险生产上常用麸皮培养基小米培养基大米培养基玉米碎屑培养基等供孢子发芽、生长和大量繁殖菌丝体，并使菌体长的粗壮，成为活力强的“种子”。
配置要求金融保险l营养成分全面、丰富，氮、维生素含量高些、稀薄，还要维持稳定的PH（3）发酵培养基供菌种生长、繁殖和合成产物之用。
使菌种迅速生长，迅速合成所需要的产物。
配置要求金融保险l菌体生长必须的元素、化合物，特定元素、前体、促进剂等二、发酵培养基的设计和配制培养基的组成、配比、缓冲能力、黏度、消毒灭菌是否彻底、灭菌后营养物质破坏的程度、及原料中杂质的含量等等直接影响到微生物的生长、繁殖、代谢以及代谢产物的合成。
发酵工程培养基的设计流程与原则
发酵工程培养基的设计流程与原则下载提示：该文档是本店铺精心编制而成的，希望大家下载后，能够帮助大家解决实际问题。
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《发酵工程实验》教案：发酵培养基的制备和实罐灭菌
发酵培养基的制备和实罐灭菌一、实验目的要求学生掌握通风发酵的基本原理及过程，掌握上罐操作技术，掌握流加补料控制技术。
（1）发酵罐及管路、空气过滤器灭菌操作及发酵罐系统管路的熟悉（2）实罐灭菌—培养基灭菌实验二、实验原理2.1 培养基组分的种类和作用：人工按一定比例配制的供微生物生长繁殖和合成各种代谢产物的营养物质。
主要包括：碳源、氮源、无机盐、生长因子、前体2.2 实罐灭菌原理保温温度（℃）加热保温冷却温度（℃）时间（min）三、实验仪器、设备和材料10升发酵罐（PH仪，培养液及酸碱液流加装置，蠕动泵），1台；淀粉水解糖液、尿素等原料。
四、实验内容与方法：酵母菌经扩大培养后，接入10升机械搅拌通风发酵罐培养，根据实际情况选用分批培养或分批补料培养，测定酵母浓度。
主要内容有：试管斜面培养基的配制、面包酵母种子扩大培养基配制、流加用培养基的配制及灭菌。
总流程：斜面培养基配制与灭菌所需仪器物品：灭菌锅、试管、棉塞、培养基原料、培养箱300毫升种子液、500ml三角瓶三只、装液100ml、培养基、培养摇瓶、纱布。
发酵培养基制备，灭菌。
面包酵母菌的培养基组成：酵母斜面培养基：10º麦芽汁固体斜面，PH5.0酵母摇瓶培养基：10º麦芽汁，PH5.0或葡萄糖10%，玉米浆1%，尿素0.2%，PH5.0酵母分批发酵培养基：玉米淀粉经液化、糖化，折合葡萄糖浓度为10%、玉米浆1%，尿素0.2%，PH5.5。
五、实验报告内容和数据处理实验设计原理；发酵系统的结构与操作方法；实罐灭菌工艺。
附：机械搅拌发酵系统介绍：1 技术指标1.1 概述具有温度、转速、氧气流量、空气流量、pH 、DO 、补料、消泡显示及控制功能，并配有机械消泡浆。
1.2指标1.2.1温度：自动控制范围：自来水温+5℃～ 50℃﹙±0.2 ℃﹚显示范围：0 ～150 ℃1.2.2搅拌转速：调速范围50 ～1000±5rpm1.2.3空气流量：显示控制范围0 ～ 10L/min1.2.4pH显示控制：2 ～12pH±0.05﹙酸碱双向﹚1.2.5溶解氧：0 ～150±2℅1.2.6补料、消泡蠕动泵各一台1.2.7 罐体总容积10L,设计压力2.0kg/c㎡、最高工作压力2.0kg/c ㎡,设计工作温度131 ℃1.2.8 灭菌方法:手动控制蒸汽消毒灭菌1.2.9 功率：主机：3kw, 单相220v1.2.10 气源：2 ～4kg/c㎡1.2.11 蒸汽： 2 ～4kg/c㎡2 管路说明该流程图中空气管路阀门的标号为“AXX”,蒸汽管路阀门的标号为“SXX”，冷却水管路阀门标号为“WXX”，冷凝水管路阀门标号为“VXX”，电磁阀标号为“CXX”，物料管路阀门标号为“PXX”,冷冻水管路标号为“CWX”，其它气体管路标号为“NXX”。
发酵工程培养基的设计流程
发酵工程培养基的设计流程英文回答：Microorganism Cultivation and Medium Design.1. Background.Microorganisms are widely used in the production of antibiotics, enzymes, hormones, vitamins, and other valuable compounds. The growth and metabolism of microorganisms depend on the composition of the culture medium, which provides the necessary nutrients for their survival and proliferation. Therefore, the design of a suitable culture medium is crucial for successful fermentation processes.2. Principles of Medium Design.The design of a culture medium involves the following principles:Nutritional requirements: The medium must contain all the essential nutrients required by the microorganism for growth, including carbon, nitrogen, phosphorus, sulfur, and vitamins.pH and temperature: The medium must maintain an optimal pH and temperature range for the growth of the microorganism.Oxygen requirements: Aerobic microorganisms require oxygen for growth, while anaerobic microorganisms require an oxygen-free environment.Sterility: The medium must be sterile to prevent contamination by other microorganisms.3. Types of Culture Media.There are two main types of culture media:Defined media: These media contain known quantities ofspecific nutrients, allowing for precise control of the composition.Complex media: These media contain a mixture of nutrients from natural sources, such as yeast extract or tryptone, and provide a rich source of growth factors.4. Medium Development Process.The development of a culture medium involves the following steps:Selection of carbon and nitrogen sources: The carbon source provides energy, while the nitrogen source provides amino acids and nucleic acids.Optimization of pH and temperature: The pH and temperature of the medium are adjusted to optimal values for microbial growth.Addition of trace elements and growth factors: Trace elements and growth factors are added to the medium tosupport specific metabolic pathways.Sterilization: The medium is sterilized by autoclaving or filtration to eliminate contaminating microorganisms.5. Applications of Microbial Cultivation.Microbial cultivation has numerous applications in biotechnology and industry, including:Production of pharmaceuticals: Antibiotics, vaccines, enzymes, and hormones are produced using microbial fermentation.Bioremediation: Microorganisms are used to degrade pollutants and clean up contaminated environments.Food production: Microorganisms are used in the production of fermented foods, such as bread, yogurt, and cheese.中文回答：发酵工程培养基设计。
发酵工程原理与技术_江南大学-陈坚-4-推荐下载
第四章培养基及其制备第一节原料一、原料的定义及选择（一）原料的定义从工艺角度来看，凡是能被生物细胞利用并转化成所需的代谢产物或菌体的物料，都可作为发酵工业生产的原料。
（二）选择原料的依据1，原料选择的原则选择淀粉质原料生产酒精时，从工艺的角度着眼，凡任何含有可发酵性糖或可变为发酵糖的原料，都可作为酒精生产的原料。
对于工业上大规模投入生产的原料，除了要提出工艺上的要求外，还要提出生产管理和经济上的要求，因此，在选择工业上大规模生产酒精的原料时，应考虑到下列诸条件：（1）因地制宜，就地取材，原料产地离工厂要近，便于运输，节省费用。
（2）要求原料内碳水化合物含量较多，蛋白质含量要适当，适合与微生物的需要和吸收利用。
（3）原料资源要丰富，容易收集。
由于酒精生产需要大量原料，要保证一定的库存量。
（4）原料要容易贮藏。
应考虑到新鲜原料内含水量多，不耐久藏，最好选择经，干燥后，含水极少的干原料，易与保藏，不宜霉烂。
（5）对人民的身体无寻损害，影响发酵过程的杂质含量因应当极少，或者几乎不含。
（6）原料价格低廉，可降低产品成本。
此外，还应当考虑到大力节约粮食原料，尽量少用或不用粮食原料，充分利用当地的非粮食原料，广泛利用野生植物原料，同时利用农林副产物和植物纤维原料，以及亚硫酸盐纸浆废液等，对于节约粮食原料有着重要意义。
另外，利用石油原料化学合成制造酒精，也是发展酒精的主要途径。
2，在确定原料选择原则时需注意的问题（1）所选用的培养基与所使用的发酵器的结构有关。
例如ICI公司因指定用甲醇和氨生产单细胞蛋白质而另行设计新的发酵罐。
同样的理由，在一个巳设定的发酵罐中，发酵必然会受到培养基组份改变的影响。
（2）从实验室规模放大到实验工厂规模，以至于放大到工业生产规模，都要考虑培养基的组份的变化。
（3）培养基的组成，除了考虑到菌体生长和产物的形成的需要外，还要考虑到培养基的pH变化、泡沫的形成、氧化还原电位和微生物的形态等，而且还有前体和代谢抑制剂的需要。
第四章 发酵培养基的设计
二、促进剂
3、抗生素生产 原理
起生长因素作用 推迟菌体自溶 抑制了某些合成其它产物途径而使之向所需产物途径转化 降低了产生菌的呼吸 改变发酵液的物理性质，改善通气效果 与产物结合，防止反馈抑制
三、抑制剂
促进剂促进了产物的生成，那么， 抑制剂是抑制产物的生成吗？
按 培 养 目 的 不 同 划 分
为种子扩大培养设计的培养基， 营养较丰富，氮源比例较高。 与发酵培养基接近。
种子培养基 孢子培养基 用于孢子萌发，营养充足， 容易吸收利用，抑制因子在 许可范围内（如辛酸）
发酵培养基
用于发酵工业，碳源含量较高。 价廉易得，有利于下游的分离 提取。
第二节
发酵培养基的设计
不断完善
在生产实践过程中不断调整改进。
第二节
发酵培养基的设计
三、发酵原料转换及意义
节约用粮或以其它原材料代替粮食是当前微生物发酵工业值
得研究的主要课题。
一方面可以从抓发酵的稳定和高产来节粮。
另一个不可忽视的方面是原料的转换，开拓新的原料资源和
微生物资源：野生植物淀粉、野生植物纤维、木屑水解物、石油原料与
脱水培养基 含有除水外一切成分的干燥培养基
加入特殊营养物，有利于所需微生物 生长或抑制不需要微生物的培养基
加富性、抑制性选择培养基
按 功 能 不 同 划 分
选择培养基
用来将某种或某类微生物从混杂的 微生物群体中分离出来 加有能与目的菌无色代谢产物发生显 色反应的指示剂，只需用肉眼辨别颜 色就能从近似菌落中找出目的菌
温故知新
?
菌种选育指按照生产要求，根据微生物遗传变异理论，利
用
、
、
或
菌种生产一种产物的发酵培养基设计方案
菌种生产一种产物的发酵培养基设计方案
菌种生产常采用液态发酵技术进行，发酵培养基的设计是该过程中至关重要的一步，下面给出一种基本的方案：
1. 确定所需菌株：根据所需要生产的产物的特性和用途，选择合适的菌株，并了解该菌株的基本生长特性、代谢途径和需求营养物质。
2. 营养物质成分的确定：在了解菌株生长特性的基础上，根据菌株的需求进行培养基配方设计。
通常包括碳源、氮源、矿质盐等。
常用碳源有葡萄糖、麦芽糖、乳糖等，氮源有氨基酸、蛋白胨、尿素等。
3. pH值的调节：不同菌株的最适生长pH值不同，一般在培养基设计时应注意优化pH值，最好保持在7左右。
4. 消泡剂的应用：在菌种生产过程中，可能会出现泡沫过度的问题，需要加入适量的消泡剂，以保证发酵过程的正常进行。
5. 温度、通气和搅拌的控制：菌株的生长需要一定的温度、气体和搅拌条件，在发酵过程中需要根据菌株的需求进行控制和调整。
注意事项：
在设置菌种生产的发酵培养基设计方案时，应考虑到该产物后续的提取治疗等因素，尽量使产物符合生产的要求，达到生产成本的最佳化，提升产品质量。
《发酵培养基》课件
05
参考文献
参考文献
1 2 3
发酵培养基PPT课件概述
介绍发酵培养基PPT课件的基本概念、特点和作 用，以及其在发酵工程领域的应用价值和发展趋 势。
发酵培养基PPT课件内容
详细介绍发酵培养基PPT课件的内容，包括发酵 培养基的组成、制备方法、影响因素以及优化策 略等方面的知识。
发酵培养基PPT课件制作技巧
未来发酵培养基的研究重点与展望
未来发酵培养基的研究重点将主要集中在以下几个方面：提高发酵效率、产物产量和降低生产成本； 研发新型微生物资源；利用合成生物学技术构建高效、环保的新型发酵培养基；研究培养基的营养组 分和代谢调控机制等。
展望未来，随着生物技术的不断进步和环保意识的提高，发酵培养基的研究将更加注重绿色、高效、 可持续发展的理念。同时，随着大数据、人工智能等新技术的应用，发酵培养基的研究将更加精准和 智能化，为行业发展带来新的机遇和挑战。
01
02
03
根据用途
生产菌体培养基、产物合 成培养基、分离培养基等 。
根据物理状态
固体培养基、液体培养基 。
根据成分
天然培养基、合成培养基 。
02
发酵培养基的选择与优化
发酵培养基的选择原则
适宜性原则
选择的培养基应能满足微 生物生长和产物合成的需 要，同时要易于工业化操 作。
经济性原则
在满足适宜性的前提下， 应尽量降低培养基的成本 ，提高经济效益。
介绍如何制作高质量的发酵培养基PPT课件，包 括设计思路、排版技巧、图表制作等方面的技巧 。
感谢观看
THANKS
发酵培养基的配制与灭菌
配制
按照选定的配方，将各种原料准 确称量后混合均匀，制成所需的
《发酵工程实验》教案：发酵培养基的制备和实罐灭菌
一、教案基本信息教案名称：《发酵工程实验》教案：发酵培养基的制备和实罐灭菌课时安排：2课时教学目标：1. 了解发酵培养基的制备方法和步骤。
2. 学会进行实罐灭菌的技巧和注意事项。
3. 掌握发酵培养基制备和实罐灭菌的操作技能。
教学重点：1. 发酵培养基的制备方法和步骤。
2. 实罐灭菌的技巧和注意事项。
教学难点：1. 发酵培养基的制备方法和步骤。
2. 实罐灭菌的技巧和注意事项。
二、教学准备1. 实验室设备：发酵罐、灭菌器、天平、量筒、玻璃棒等。
2. 实验材料：玉米粉、酵母、硫酸、氢氧化钠等。
3. 实验试剂：无菌水、酒精、甘油等。
三、教学过程Step 1：引入新课通过介绍发酵工程的概念和应用，引导学生了解发酵培养基的制备和实罐灭菌的重要性。
Step 2：讲解发酵培养基的制备方法和步骤1. 讲解玉米粉的配制方法和注意事项。
2. 讲解酵母的活化方法和步骤。
3. 讲解硫酸和氢氧化钠的添加方法和注意事项。
4. 讲解发酵培养基的灭菌方法和步骤。
Step 3：讲解实罐灭菌的技巧和注意事项1. 讲解实罐的清洗和消毒方法。
2. 讲解灭菌器的使用方法和注意事项。
3. 讲解实罐灭菌过程中的安全操作注意事项。
Step 4：学生实验操作1. 学生分组，每组准备一份发酵培养基。
2. 学生在老师的指导下，按照讲解的方法和步骤进行发酵培养基的制备。
3. 学生在老师的指导下，进行实罐灭菌操作。
Step 5：实验结果分析1. 学生观察实验结果，分析发酵培养基的制备和实罐灭菌的效果。
2. 学生汇报实验结果，进行交流和讨论。
四、课后作业1. 复习发酵培养基的制备方法和步骤。
2. 复习实罐灭菌的技巧和注意事项。
3. 思考发酵培养基制备和实罐灭菌在发酵工程中的应用。
五、教学反思通过本节课的教学，学生应掌握发酵培养基的制备方法和步骤，以及实罐灭菌的技巧和注意事项。
在实验操作过程中，教师应注重学生的安全操作，及时引导学生纠正错误操作。
在实验结果分析环节，教师应引导学生积极思考和交流，提高学生的实验操作技能和理论知识水平。
实验四大肠杆菌发酵培养基的优化
基本工具——正交表 记号：Ln（tm） L：正交表的符号 n：表的行数（可安排试验的次数） t：表中的字码数（水平数） m：表的列数（最多可安排因素个数） L8(27) L9(34) L16(45)
A
试验点分布均匀、整齐可比
B
任何一列中各字码（水平）都出现，且出现的次数相等
X1 X2 X3 X4 X5 X6 X7 X8 X9
k1 k2 k3
(X1+X2+X3)/3 (X4+X5+X6)/3 (X7+X8+X9)/3
(X1+X4+X7)/3 (X2+X5+X8)/3 (X3+X6+X9)/3
(X1+X5+X9)/3 (X2+X6+X7)/3 (X3+X4+X8)/3
极差
对照两者的结果，若试验1结果值大于试验2，则试验1条件即为最优化条件。若试验2结果值大于试验1，则应再改变因素C的水平，继续做对照实验，直至达最佳结果。
06
试验2： A2 B2 C4
04
若某一因素k3或者k1 最大，则说明所选择的该因素的水平范围不合适， 如：对于因素C，k3最大，说明因素水平表中所设计的最高水平0.6% 不一定为最佳。如果该因素的R值较大，影响较显著，则必须进行重复实验或对照实验。
单因素法
01
正交试验法
01
均匀试验设计 培养基优化方法（原材料种类和浓度配比优化）
01
概念
利用已经设计好的表格--正交表--来安排试验并进行数据分析的一种方法。
它是从全面试验中挑选出部分有代表性的点进行试验，这些有代表性的点具备了“均匀分散，齐整可比”的特点，是一种高效率、快速、经济的实验设计方法。
发酵工程第四章培养基PPT精品文档29页
•锰能改变黑曲霉菌细胞壁的成份。 柠檬酸发酵中（黑曲霉菌）和衣康酸发酵中（土曲霉菌），球 状体的菌丝体产酸最高，而产黄青霉菌发酵青霉素时，丝状体的 产量最高。
•生物素改变细胞膜的通透性，减少反馈抑制。（谷氨酸发酵） •青霉素抑制G＋菌细胞壁形成，而改变细胞的通透性。 •t表hem面egall活ery 性剂改变细胞的通透性。（酶制剂发酵）
五、水
•
水占了细胞重量的绝大部分，也是一切化学反应
和营养物质传递的介质，所以水的质量对微生物的生
长繁殖和产物合成极为重要，因此注意水质对发酵的
影响。
六• 、消水沫的剂硬度太大，往往会引起某些营养成分的沉淀。
工业主发要酵考中虑常参用数一包些括消pH沫值剂、消溶除解发氧酵、中可产溶生性的固泡体沫、， 防止污逃染液程和度染以菌及，物保质证组生成产和的含正量常。进行。
三、无机盐和微量元素
磷、硫、铁、镁、钙、锌、钴、钾、钠、锰、氯等，低浓度时 常呈刺激作用，而高浓度时常表现抑制作用。
主要功能： ①构成菌体成分； ②作为酶活性基团的组成部分或维持酶的活性； ③调节渗透压、pH值、氧化还原电位等； ④作为自养菌的能源。
通常他们在各种培养基中已经足够： • 但不同菌种需求不同 • 同一微生物在不同生长阶段对这些物质的最适需求量也不
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第四章 发酵工业培养基与原料处理
第四章发酵工业培养基与原料处理培养基就是人工配制的供微生物细胞生长、繁殖、代谢和合成所需产物的营养物质和原料，除此之外，培养基也为微生物提供合适的生长环境条件。
优良的培养基可以充分发挥微生物细胞的生物合成能力，产生最好的效果。
认识各种不同类型的微生物的营养特性和共性，研究并配制适合各种微生物生长和代谢的工业培养基，将大大有助于微生物菌体的培养及提高发酵产物的质量和产量。
因此，设计和改进培养基，使之与其他培养条件相适应，是保证微生物的发酵和产物的生成的关键步骤第一节微生物细胞的化学组成和胞外代谢产物第二节微生物的营养物质和类型第三节微生物培养基的分类、选择和配制原则第四节工业发酵的培养基及配比原则第五节工业发酵培养基的原料处理第六节培养基的灭菌第一节微生物细胞的化学组成和胞外代谢产物一、微生物细胞的化学组成微生物营养物质的确定，主要依据细胞的化学组成及其所代谢产物的化学组成。
因此，分析微生物细胞的化学组成是了解微生物营养的基础。
见下表。
二、微生物细胞的胞外代谢产物微生物在生长过程中，除利用外源营养物质合成新的细胞外，还会产生一些有机化合物分泌到微生物的体外，这些胞外代谢产物的种类繁多，且因微生物的种类各异，因此，了解这些代谢产物的化学组成，极有助于微生物培养时的营养物质的选择和代谢产物的积累。
一般来说，微生物的胞外代谢产物主要包括下面四个部分。
1、代谢副产物这类产物主要是指伴随微生物细胞正常代谢作用所产生的一些小分子化合物，通常是指嫌气培养过程的产物。
这类物质包括①、CO2、H2、CH4等气体②、乙醇、丙酮、丁醇、丙酸、乳酸等低分子量的醇类③、脂肪酸类和酮类其中许多物质是重要的化工原料。
见下表2、中间代谢产物中间代谢产物是指细胞在代谢途径中产生的用于合成蛋白质、核酸、类脂和多糖等细胞物质的一些小分子物质，如氨基酸、核苷酸、有机酸和单糖的衍生物。
中间代谢产物一般不必分泌到微生物体外，而只有当微生物细胞生物合成受阻或外源碳源浓度较高的情况下，才会有大量的积累和外流。
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一、设计目标
营养丰富而完备
pH适当而稳定
发酵单位高
成本、单耗低
周期短 产品质量高
第二节
发酵培养基的设计
一、设计原则
“投其所好” 明确目的 是实验室用还是工业大生产用，是种子扩大培养还是生产 发酵产物？要求获得菌体还是积累代谢产物，是正常代谢产物 还是异常代谢产物，是为异养菌设计的还是为自养菌设计的？
☆用于培养菌体种子的培养基营养应丰富，氮源含量较高；
☆用于生产代谢产物的发酵培养基氮源一般应比种子培养基低，
若代谢产物是次级代谢产物，要考虑是否加入特殊物质；
☆工业生产发酵培养基，应选择来源广泛、价格低廉的原料。
第二节
发酵培养基的设计
二、设计基本步骤 调查研究
菌种来源、生理特性、生物合成途径 , 产物化学性质、提炼
按 培 养 目 的 不 同 划 分
为种子扩大培养设计的培养基， 营养较丰富，氮源比例较高。 与发酵培养基接近。
种子培养基 孢子培养基 用于孢子萌发，营养充足， 容易吸收利用，抑制因子在 许可范围内（如辛酸）
发酵培养基
用于发酵工业，碳源含量较高。 价廉易得，有利于下游的分离 提取。
第二节
发酵培养基的设计
第一节 培养基的种类 第二节 第三节 发酵培养基的设计
前体物质、促进剂、抑制剂
第一节
一、定义
培养基的种类
选用各种营养物质，经配制用来培养微生物的基质。
二、种类
由天然物质配制、成分不清楚、不稳定 天然培养基 麦芽汁培养基 主要由天然物质组成，加有某 些化学试剂，最常用 马铃薯葡萄糖培养基（PDA） 组合培养基 由化学试剂配制、成分精确、稳定 高氏1号、查氏培养基
温故知新
?
菌种选育指按照生产要求，根据微生物遗传变异理论，利
用
、
、
或
等方
法得到优良菌种的工作。
?
微生物菌种保藏的常用方法有 干燥保藏法、 、硅胶保藏法和
、
、冷冻 等。
?
高丝氨酸缺陷型菌株由于缺乏高丝氨酸脱氢酶，不能合成 ，从而走另一代谢途径，使 大量积累。
温故知新
三级发酵流程
第四章 发酵培养基的设计
鉴别培养基
伊红美兰乳糖培养基（EMB）
选择培养基举例
在缺乏氮源的培养基上大部分微生物无法生长；
在培养基中加入青霉素可以抑制细菌和放线菌； 在培养基中加入10％酚可以抑制细菌和霉菌。
Left: Escherichia coli cells. Right: E. coli colonies on EMB Agar.
按 成 分 不 同 划 分
半组合培养基
液体培养基加入1.5-2.0%琼脂，成 为固体状态(或大米、麸皮等组成）
按 物 理 状 态 不 同 划 分
固体培养基
常用来进行菌种分离、鉴定、保藏 和活菌计数等 琼脂含量一般为0.5%
半固体培养基
液体培养基
观察微生物运动、菌种保藏，厌 氧菌培养、分离、计数 不加任何凝固剂 大规模工业生产、实验室微生物 基础理论和应用研究
抑制剂抑制了某些合成其 它产物的途径而使之向所 需产物途径转化
抑制剂实质也是一种促进剂！
课后思考题
培养基种类 发酵培养基设计的原则 发酵培养基设计的基本步骤 代粮发酵主要原料 前体物质、促进剂的概念 促进剂作用原理（以抗生素生产为例）
方法、质量要求等，以便“投其所好”。
二、设计基本步骤
培养基成分的确定
C/N比、重要金属非金属等、复合培养试验
发酵条件的确定
温度、起始pH值、溶解氧、氧化还原电位、渗透压等
查阅文献，借鉴经验，借助单因子试验与复合因子试验（如 正交试验法）等对培养基成分与发酵条件进行优化。
二、设计基本步骤
补料
对碳及氮的代谢予以适当控制，或添加各种养料和前体物质。
产品（如石蜡、醋酸、乙醇等）、空气原料（碳酸气）
第三节
前体物质、促进剂、抑制剂
1、自学，概括前体物质的概念 (p33)
在有些氨基酸、核苷酸、抗生素等发酵中添加一些特殊
物质能获得较高的产率，它们在发酵中主要起避免反馈抑制、 作为产物的前身等作用，这些特殊物质称为前体物质。
核酸视频
一、前体物质
二、使用原则
菌体对氧的有效利用。
二、促进剂
3、抗生素生产 原理
起生长因素作用 推迟菌体自溶 抑制了某些合成其它产物途径而使之向所需产物途径转化 降低了产生菌的呼吸 改变发酵液的物理性质，改善通气效果 与产物结合，防止反馈抑制
三、抑制剂
促进剂促进了产物的生成，那么， 抑制剂是抑制产物的生成吗？
脱水培养基 含有除水外一切成分的干燥培养基
加入特殊营养物，有利于所需微生物 生长或抑制不需要微生物的培养基
加富性、抑制性选择培养基
按 功 能 不 同 划 分
选择培养基
用来将某种或某类微生物从混杂的 微生物群体中分离出来 加有能与目的菌无色代谢产物发生显 色反应的指示剂，只需用肉眼辨别颜 色就能从近似菌落中找出目的菌
不断完善
在计
三、发酵原料转换及意义
节约用粮或以其它原材料代替粮食是当前微生物发酵工业值
得研究的主要课题。
一方面可以从抓发酵的稳定和高产来节粮。
另一个不可忽视的方面是原料的转换，开拓新的原料资源和
微生物资源：野生植物淀粉、野生植物纤维、木屑水解物、石油原料与
加入应适量
可采用间歇分批添加或连续滴加的方法加入
P34 表2-15
二、促进剂
1、概念
在氨基酸、抗生素和酶制剂发酵过程中，可以在发酵培养基 中加进某些对发酵起一定促进作用的物质，称为促进剂。
二、促进剂
2、酶制剂生产
某些诱导物、表面活性剂及其它一些产酶促进剂，可以大大增 加菌体的产酶量。
原理
启动微生物体内的产酶机构。 改进了细胞的渗透性，同时增强了氧的传递速度，改善了