第五章 发酵工艺条件的优化课件
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发酵过程控制与优化ppt课件
参数，使有利于生
产菌而不利于杂菌的生长，如降低发酵温度等。加人某些 抑制杂菌的化合物也不失为一种急办法，条件是这种化合 物对生产菌无害对生产影响不大和在下游精制阶段能被完 全去除。中后期染菌除非是噬菌体，通常后果不会那么严 重，这时发酵液中己产生一定浓度的抗生素，对杂菌已有 一定抑制作用。实际生产中常采用大接种量的原因之一是 即使不慎污染了极少量杂菌，生产菌也能很快占优势。
• 补料-分批发酵：是在
分批发酵过程中补入 新鲜料液，以克服由 于养分的不足，导致 发酵过早结束。
• 半连续发酵：在补料-
分批发酵的基础上加 上间歇放掉部分发酵 液便可称为半连续发 酵。
• 连续发酵： 是指发酵
过程中一面补入新鲜 的料液，一面以相同 的流速放料，维持发 酵液原来的体积。
5.2发酵条件的影响及其控制
生产方法
• 胰岛素的生产方法主要有两种，一种是从
动物脏器中生化提取的动物胰岛素，如猪 胰岛素、牛胰岛素等，动物脏器中生化提 取产量低、成本高（100公斤动物胰腺只 能提取4-5克胰岛素，一个病人所需胰岛 素要从40头牛或50头猪的胰腺中提取）、 纯度低，疗效差；一种是通过基因工程手 段的人胰岛素，基因重组人胰岛素纯度高、 疗效好.
5.4.发酵终点的判断与自溶的监测
• 5.4.1发酵终点的判断 • 发酵类型的不同，要求达到的目标也不同，因而
对发酵终点的判断标准也应有所不同。
• 判断放罐的指标主要有产物浓度、过滤速度、菌
丝形态、氨基氮、pH、DO、发酵液的粘度和外 观等。
• 对抗生素发酵，老品种抗生素发酵放罐时间一般
都按作业计划进行。但在发酵异常情况下，放罐 时间就需当机立断，以免倒罐。新品种发酵更需 探索合理的放罐时间。
产菌而不利于杂菌的生长，如降低发酵温度等。加人某些 抑制杂菌的化合物也不失为一种急办法，条件是这种化合 物对生产菌无害对生产影响不大和在下游精制阶段能被完 全去除。中后期染菌除非是噬菌体，通常后果不会那么严 重，这时发酵液中己产生一定浓度的抗生素，对杂菌已有 一定抑制作用。实际生产中常采用大接种量的原因之一是 即使不慎污染了极少量杂菌，生产菌也能很快占优势。
• 补料-分批发酵：是在
分批发酵过程中补入 新鲜料液，以克服由 于养分的不足，导致 发酵过早结束。
• 半连续发酵：在补料-
分批发酵的基础上加 上间歇放掉部分发酵 液便可称为半连续发 酵。
• 连续发酵： 是指发酵
过程中一面补入新鲜 的料液，一面以相同 的流速放料，维持发 酵液原来的体积。
5.2发酵条件的影响及其控制
生产方法
• 胰岛素的生产方法主要有两种，一种是从
动物脏器中生化提取的动物胰岛素，如猪 胰岛素、牛胰岛素等，动物脏器中生化提 取产量低、成本高（100公斤动物胰腺只 能提取4-5克胰岛素，一个病人所需胰岛 素要从40头牛或50头猪的胰腺中提取）、 纯度低，疗效差；一种是通过基因工程手 段的人胰岛素，基因重组人胰岛素纯度高、 疗效好.
5.4.发酵终点的判断与自溶的监测
• 5.4.1发酵终点的判断 • 发酵类型的不同，要求达到的目标也不同，因而
对发酵终点的判断标准也应有所不同。
• 判断放罐的指标主要有产物浓度、过滤速度、菌
丝形态、氨基氮、pH、DO、发酵液的粘度和外 观等。
• 对抗生素发酵，老品种抗生素发酵放罐时间一般
都按作业计划进行。但在发酵异常情况下，放罐 时间就需当机立断，以免倒罐。新品种发酵更需 探索合理的放罐时间。
发酵过程优化与控制PPT课件
菌种生产性能越高，其生产条件越难满足。
.
3
发酵过程技术原理
分批发酵 补料-分批发酵 半连续发酵 连续发酵
.
4
分批发酵
几个重要参数：
为比生长速率,h-1； -qs 为比基质消耗速率,(g/g)/h； qp 为比产物形成速率,(g/g)/h 。
uX dX dt
q xX d S dt
补充养分，同时解除/消弱代谢产物的抑制。
不足：
丢失了未利用的养分和处于生长旺盛期的菌体；送去提炼 的发酵液体积更大；丢失代谢产生的前体物；利于非产生 菌突变株的生长。
实施：海洋微藻合成藻红素和EPA。
需要摸索最佳的培养基更新速率。
.
10
连续发酵
发酵过程中一面补入新鲜的料液，一面以相同的流速 放料，维持发酵液原来的体积。（恒化培养）
.
1
发酵过程优化与控制
发酵
狭义——厌氧条件下葡萄糖通过酵解途径生成 乳酸或乙醇等的分解代谢过程。
广义——微生物把一些原料养分在合适的发酵 条件下经特定的代谢途径转变成所需产物的过 程。
.
2
发酵是一个很复杂的生化过程，其好坏涉及诸多因素： 菌种性能、培养基组成、原料质量、灭菌条件、种子 质量、发酵条件和过程控制等
pH变化会影响酶活，菌对基质的利用效率和细
胞结构，从而影响菌的生长和产物的合成。
.
23
选择最适发酵pH的原则是获得最大比生产速率和
适当的菌量。
分阶段pH控制策略
如何控制发酵液pH？
基础培养基的配方；通过加酸碱或中间补料 例如，青霉素发酵，通过调节加糖速率来控制pH；链 霉素的生产，补充NH3来控制pH，同时为产物合成提 供氮源。
培养液pH可反映菌的生理状况：pH上升超过最适值，意 味着菌处于饥饿状态，可加糖调节；糖的过量又使pH下 降；用氨水中和有机酸需防止微生物中毒，可通过监测 培养液种溶氧浓度的变化来控制。
.
3
发酵过程技术原理
分批发酵 补料-分批发酵 半连续发酵 连续发酵
.
4
分批发酵
几个重要参数：
为比生长速率,h-1； -qs 为比基质消耗速率,(g/g)/h； qp 为比产物形成速率,(g/g)/h 。
uX dX dt
q xX d S dt
补充养分，同时解除/消弱代谢产物的抑制。
不足：
丢失了未利用的养分和处于生长旺盛期的菌体；送去提炼 的发酵液体积更大；丢失代谢产生的前体物；利于非产生 菌突变株的生长。
实施：海洋微藻合成藻红素和EPA。
需要摸索最佳的培养基更新速率。
.
10
连续发酵
发酵过程中一面补入新鲜的料液，一面以相同的流速 放料，维持发酵液原来的体积。（恒化培养）
.
1
发酵过程优化与控制
发酵
狭义——厌氧条件下葡萄糖通过酵解途径生成 乳酸或乙醇等的分解代谢过程。
广义——微生物把一些原料养分在合适的发酵 条件下经特定的代谢途径转变成所需产物的过 程。
.
2
发酵是一个很复杂的生化过程，其好坏涉及诸多因素： 菌种性能、培养基组成、原料质量、灭菌条件、种子 质量、发酵条件和过程控制等
pH变化会影响酶活，菌对基质的利用效率和细
胞结构，从而影响菌的生长和产物的合成。
.
23
选择最适发酵pH的原则是获得最大比生产速率和
适当的菌量。
分阶段pH控制策略
如何控制发酵液pH？
基础培养基的配方；通过加酸碱或中间补料 例如，青霉素发酵，通过调节加糖速率来控制pH；链 霉素的生产，补充NH3来控制pH，同时为产物合成提 供氮源。
培养液pH可反映菌的生理状况：pH上升超过最适值，意 味着菌处于饥饿状态，可加糖调节；糖的过量又使pH下 降；用氨水中和有机酸需防止微生物中毒，可通过监测 培养液种溶氧浓度的变化来控制。
发酵过程优化与控制(第五章、丙酮酸发酵)ppt课件
二、蛋白胨浓度对丙酮酸发酵的影响 实验结果（图5-3）表明：初始葡萄糖浓度为80g/L，当培养 基中蛋白胨浓度为15g/L时，丙酮酸产量较高，低于15g/L时，葡 萄糖消耗速度较慢，细胞干重和丙酮酸产量也较低；而高于 15g/L时，丙酮酸产量明显下降。
三、豆饼水解液和无机氮源对丙酮酸发酵的影响
1、豆饼水解液对丙酮酸发酵的影响 实验结果（图5-4）表明：豆饼水解液浓度为5g/L时，发酵
用微生物中某一具有特定功能的酶完成由底物（如乳酸）
向丙酮酸的转化。 具体包括如下4种方法：
1、酵母直接发酵生产丙酮酸 常用的酵母有球拟酵母、嗜盐酵母、假丝酵母、得巴利酵 母等，其中球拟酵母属菌株，特别是烟酸、硫胺素、吡哆醇和 生物素4种维生素的营养缺陷型T.glabrata IFO 0005是发酵法生 产丙酮酸的首选菌株。
T.glabrata IFO 0005在只有聚蛋白胨而不添加维生素的种子培养
基上照样生长良好的实验结果表明聚蛋白胨中所含有的维生素 足以满足多重维生素营养缺陷途径中的作用显然无法得
出明确的结论，也不可能使丙酮酸产率达到很高的水平。
2、由于培养基中四种维生素的水平直接影响PDC
（丙酮酸脱羧酶）、PHD（丙酮酸脱氢酶系）、PC（丙 酮酸羧化酶）和PT（转氨酶）的活性，仅仅通过单因素
实验很难分析出烟酸、硫胺素、吡哆醇和生物素各自在丙
酮酸过量合成中的作用，也就谈不上合理优化策略的确定。 3、已有报道认为较高的溶氧有利于丙酮酸的积累， 但溶氧要高到什么程度，应当怎样控制等具体问题并没有 定论。此外，如果把生物素作为主要因素，溶氧作为次要 因素，这两种因素组合起来会对丙酮酸发酵过程产生什么 影响也未有报道。
葡萄糖 乙醇 Ⅰ 硫胺素 Ⅰ：丙酮酸脱羧酶（PDC） Ⅱ：转氨酶（PT） Ⅲ：丙酮酸羧化酶（PC） Ⅳ：丙酮酸脱氢酶系（PDH） 丙酮酸 Ⅳ Ⅱ 吡哆醇 氨基酸 硫胺素 烟酸 生物素
第五章-发酵过程控制ppt课件(全)
第一节 发酵方式
一、概述
发酵：指在厌氧条件下葡萄糖通过酵解途径生成乳酸或乙醇 等的分解代谢过程。
广义发酵：微生物把一些原料养分在合适的发酵条件下经过 特定的代谢转变成所需产物的过程。
微生物培养：亦称微生物发酵，发酵生产按微生物培养工艺 不同可以分为固态发酵和液态发酵两种类型。两者在工艺过 程上大体相同，主要工艺过程为： 斜面菌种培养～菌体或孢子悬浮液制备～种子扩大培养～ 发酵培养～发酵产物与发酵基质分离～提纯与精制～成品。
分批培养的特点是操作简单，易于掌握，是最常见的操作方 式。
分批发酵过程一般可粗分为四期：即适应期（也有称停滞期 或延滞期的）、对数（指数）生长期、生长稳定期和死亡期；
也可细分为六期：即停滞期、加速期、对数期、减速期、静 止期和死亡（衰亡）期
分批培养中的微生物的典型生长曲线
停滞期（Ⅰ）
停滞期（Ⅰ）： 刚接种后的一段时间内，细胞不生长，细胞 数目和菌量基本不变。
第五章 发酵过程及控制
学习目标
知识目标 能陈述发酵过程的影响因素（温度、溶氧、pH等）； 能陈述不同发酵方式的理论及异同及优劣； 掌握发酵动力学的有关原理、发酵器的分类及发展趋势。 能力目标 能够找出发酵最适宜条件，并采取相应控制措施； 能够进行发酵终点判断； 能够进行发酵过程重要检测；
三、产物形成动力学
产物形成与生长的关系 细胞生长与代谢产物形成之间的动力学关系决定
于细胞代谢中间产物所起的作用。描述这种关系的 模式有三种，即生长联系型模式、非生长联系型模 式和复合型模式。 （1）生长联系型模式 （2）非生长联系型模式 （3）复合模式
四、生长得率与产物得率
1.生长得率和产物得率的定义 生长得率：消耗每单位数量的基质所得到的菌体，
发酵过程控制与优化
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11
2. 补料分批发酵的优缺点
优点 使发酵系统中维持很低的基质浓度； 不会产生菌种老化和变异等问题。
缺点 存在一定的非生产时间； 和分批发酵比，中途要流加新鲜培养基，增加 了染菌的危险。
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12
3.补料分批发酵的类型
补料方式 连续流加 不连续流加 多周期流加
补料成分 单一组分流加 多组分流加
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3
5.1 发酵过程技术原理
代谢变化: 就是反映发酵过程中菌体的生长，发酵 参数（培养基，培养条件等）和产物形成速率三者间 的关系。
目的：了解生产菌种在具有合适的培养基、pH、 温度和通气搅拌等环境条件下对基质的利用、细胞的 生长以及产物合成的代谢变化，有利于人们对生产的 控制。
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4
发酵过程按进行过程有三种方式：
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3 最适温度的确定
最适发酵温度与菌种，培养基成分，培养条件和 菌体生长阶段有关。
最适发酵温度的选择 在发酵的整个周期内仅选一个最适培养温度不一定好。 温度的选择要参考其它发酵条件。 温度的选择还应考虑培养基成分和浓度
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4 温度的控制
发酵罐：夹套（10 M3以下） 盘管（蛇管） （10 M3以上）
1. 影响发酵温度的因素
产热因素：生物热，搅拌热。 散热因素：蒸发热，辐射热。
发酵热：发酵过程中释放出来的净热量。 Q发酵=Q生物+Q搅拌-Q蒸发-Q辐射
整理课件
19
生物热：生物热是生产菌在生长繁殖时产生的大量热量。 培养基中碳水化合物，脂肪，蛋白质等物质被分解为 CO2,NH3时释放出的大量能量。 用途：合成高能化合物，
《有机酸发酵》课件
代谢工程
通过代谢工程手段，对菌种的代 谢途径进行改造，优化菌种的有 机酸发酵能力。
发酵条件的优化
01
温度控制
根据菌种的生长和发酵特性，优 化发酵温度，提高有机酸的产量 和产率。
pH调节
02
03
溶氧控制
通过实时监测和调节发酵液的 pH值，为菌种提供适宜的发酵 环境，提高发酵效率。
通过控制发酵过程中的溶氧水平 ，促进菌种的生长和代谢，提高 有机酸发酵的产量。
新菌种的发现与应用
发现新的有机酸发酵菌种，具有更强 的发酵能力和更高的产物浓度，能够 更有效地进行有机酸发酵。
对新菌种进行基因改造和优化，提高 其发酵效率和产物品质，以满足不断 变化的市场需求。
新型发酵工艺的开发
开发新型的有机酸发酵工艺，如分批 发酵、连续发酵和固定化细胞发酵等 ，以提高发酵效率和产物提取率。
03
有机酸发酵的工艺流程
菌种选择与培养
菌种选择
根据发酵需求选择具有高发酵活性和稳定性能的菌种，如乳酸菌、醋酸菌等。
菌种培养
在无菌条件下，将选定的菌种接种至培养基中，进行扩大培养，获得足够的菌 体量。
原料选择与处理
原料选择
选择来源丰富、价格低廉、质量稳定的原料，如葡萄糖、果糖等。
原料处理
对原料进行除杂、清洗、破碎等预处理，以便后续发酵过程顺利进行。
醋酸菌在酿醋、制醋等工业中广泛应用，同时也 可用于制作泡菜、酸菜等发酵食品。
醋酸具有一定的抗菌、防腐作用，对人体健康也 有益处。
酵母菌
酵母菌是有机酸发酵中常见的 微生物之一，能够利用糖类物 质产生乙醇和二氧化碳。
酵母菌在酿酒、面包制作等工 业中广泛应用，同时也可用于 制作馒头、包子等中国传统面 食。
发酵过程优化与控制技术研究 ppt课件
我国是世界最大的维生素C生产国和出口国，2009年生产10万吨 左右，产值45亿，占世界市场90％
关键科学问题：维生素C发酵微生物的功能关系
L-山梨糖
2-酮基-L-古龙酸
小菌(氧化葡萄糖 杆菌G. oxydans )
+
大菌(巨大芽孢杆 菌B. megaterium )
现况：维生素C两步发酵工艺 小菌单独培养生长、产酸困难 大菌本身不产酸，促进小菌生长和产酸
基于细胞内部分析进行优化
d (DCW) / (g/L)
r (Glucose) / (g/L)
16
12
8
A
4
0
140
120
t /h
100
80
60
B
40
20
0
80 t /h
60
40
C
20
0 0 10 20 30 40 50 60 70 80 t /h
优化策略
高产量
高底 物转 化率
高生 产强
度
r (Pyruvate) / (g/L)
对发酵过程 自适应最优
进行在线状 化控制系统
态预测和模 的开发、计
式识别
算机模拟和
实际应用
15
发酵优 化技术
4 基于代谢通量分析的过程优化技术
研究思想
参考已知的生化反应计量关系、 代谢途径、生理、特征，构建、
合成不同产物的代谢网络。
利用代谢通量分析方法，计算得
出胞内各条代谢途径的通量变化。
16
目的
研究思想
分 析
发酵过程的动力学参数(μ， qp，qs) 流变学参数的变化特性
不同T、pH、 RPM、DO
关键科学问题：维生素C发酵微生物的功能关系
L-山梨糖
2-酮基-L-古龙酸
小菌(氧化葡萄糖 杆菌G. oxydans )
+
大菌(巨大芽孢杆 菌B. megaterium )
现况：维生素C两步发酵工艺 小菌单独培养生长、产酸困难 大菌本身不产酸，促进小菌生长和产酸
基于细胞内部分析进行优化
d (DCW) / (g/L)
r (Glucose) / (g/L)
16
12
8
A
4
0
140
120
t /h
100
80
60
B
40
20
0
80 t /h
60
40
C
20
0 0 10 20 30 40 50 60 70 80 t /h
优化策略
高产量
高底 物转 化率
高生 产强
度
r (Pyruvate) / (g/L)
对发酵过程 自适应最优
进行在线状 化控制系统
态预测和模 的开发、计
式识别
算机模拟和
实际应用
15
发酵优 化技术
4 基于代谢通量分析的过程优化技术
研究思想
参考已知的生化反应计量关系、 代谢途径、生理、特征，构建、
合成不同产物的代谢网络。
利用代谢通量分析方法，计算得
出胞内各条代谢途径的通量变化。
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目的
研究思想
分 析
发酵过程的动力学参数(μ， qp，qs) 流变学参数的变化特性
不同T、pH、 RPM、DO
发酵工艺条件的优化
微生物的营养活动，是依靠向外界分泌大量的酶．将周围环境中大分子的蛋白质、糖类、脂肪等营养物质分解成小分子化合物，再借助细胞膜的渗透作用，吸收这些小分子营养来实现的。
01
所有发酵培养基都必须提供微生物生长繁殖和产物合成所需的能源，包括碳源、氮源、无机元素、生长因子及水、氧气等。对于大规模发酵生产，除考虑上述微生物的需要外，还必须重视培养基原料的价格和来源。
03
水的比热高，能有效地吸收代谢过程中所放出的热，使细胞内温度不致骤然上升。
有机酸如糖酸、柠檬酸、反丁烯二酸、琥珀酸、苹果酸、丙酮酸、酒石酸等。
碳源种类
醇类中甘露醇、甘油、低浓度的乙醇。
01
脂肪酸如甲酸、乙酸、丙酸、丁酸等低级脂肪酸都可用作碳源。油酸和亚油酸等高级脂肪酸可被不少放线菌和真菌作为碳源和能源利用，低浓度的高级脂肪酸可刺激细菌生长，但浓度较高时往往有毒害作用。
多数培养基配制是采用一部分天然有机物作碳源、氮源和生长因子的来源，再适当加入一些化学药品以补充无机盐成分，使其更能充分满足微生物对营养的需要。
大多数微生物都能在此培养基上生长繁殖。因此，在微生物工业生产上和试验研究中被广泛使用。
液体培养基：常用于大规模的工业生产及生理代谢等基本理论研究工作。
发酵工业多用作培养种子和发酵的培养基。
02
尿素，硫酸铵，氨水，硝酸盐等无机氮
03
气态氮
04
无机盐
磷酸盐，钾盐，镁盐，钙盐等其他矿盐
铁、锰、钴等微量元素
硫胺素、生物素、对氨基苯甲酸、肌醇等
特殊生长因子
其他
01
02
03
04
05
06
培养基的分类
发酵生产中的培养基类型 筛选菌种 保藏菌种 检验杂菌 培养种子 发酵生产
01
所有发酵培养基都必须提供微生物生长繁殖和产物合成所需的能源，包括碳源、氮源、无机元素、生长因子及水、氧气等。对于大规模发酵生产，除考虑上述微生物的需要外，还必须重视培养基原料的价格和来源。
03
水的比热高，能有效地吸收代谢过程中所放出的热，使细胞内温度不致骤然上升。
有机酸如糖酸、柠檬酸、反丁烯二酸、琥珀酸、苹果酸、丙酮酸、酒石酸等。
碳源种类
醇类中甘露醇、甘油、低浓度的乙醇。
01
脂肪酸如甲酸、乙酸、丙酸、丁酸等低级脂肪酸都可用作碳源。油酸和亚油酸等高级脂肪酸可被不少放线菌和真菌作为碳源和能源利用，低浓度的高级脂肪酸可刺激细菌生长，但浓度较高时往往有毒害作用。
多数培养基配制是采用一部分天然有机物作碳源、氮源和生长因子的来源，再适当加入一些化学药品以补充无机盐成分，使其更能充分满足微生物对营养的需要。
大多数微生物都能在此培养基上生长繁殖。因此，在微生物工业生产上和试验研究中被广泛使用。
液体培养基：常用于大规模的工业生产及生理代谢等基本理论研究工作。
发酵工业多用作培养种子和发酵的培养基。
02
尿素，硫酸铵，氨水，硝酸盐等无机氮
03
气态氮
04
无机盐
磷酸盐，钾盐，镁盐，钙盐等其他矿盐
铁、锰、钴等微量元素
硫胺素、生物素、对氨基苯甲酸、肌醇等
特殊生长因子
其他
01
02
03
04
05
06
培养基的分类
发酵生产中的培养基类型 筛选菌种 保藏菌种 检验杂菌 培养种子 发酵生产
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（3）半合成培养基
• 多数培养基配制是采用一部分天然有机物作碳 源、氮源和生长因子的来源，再适当加入一些 化学药品以补充无机盐成分，使其更能充分满 足微生物对营养的需要。 • 大多数微生物都能在此培养基上生长繁殖。因 此，在微生物工业生产上和试验研究中被广泛 使用。
• （1） 液体培养基：常用于大规模的工业 生产及生理代谢等基本理论研究工作。 • 发酵工业多用作培养种子和发酵的培养基。 • 根据微生物对氧的要求情况，分别作静止 或通风搅拌培养。 • 在菌种筛选工作和菌种培养工作中，也常 用液体培养基进行摇瓶培养 • 微生物在液体培养基中生长的情况有时也 可用作鉴定菌种的参考。
（2）发酵培养基的各种营养物质的浓度应 尽可能高些，这样在同等或相近的转化 率条件下有利于提高单位容积发酵罐的 利用率，增加经济效益。 • （3）发酵培养基需耗用大量原料，因此， 原料来源、原材料的质量以及价格等必 须予以重视。
第五章 发酵工艺条件的确定
• 主讲人：刘萍
第三章 发酵工艺条件的确定
• 第一节 培养基的选择和确定 • 第二节 培养条件的确定
第一节 培养基的选择和确定
• • • • • • 一、培养基的营养成分 二、培养基的用途 三、发酵培养基的选择 四、培养基成分的营养与作用 五、培养基确定方法 六、正交试验在培养基确定中的应用
• • • • • • （1）按培养基组成物质的化学成分 合成培养基、天然培养基。 （2）按物理性质 固体，液体 （3）按用途 选择性培养基、鉴别培养基、富集培养 基等
• （1）天然培养基 • 是采用化学成分还不清楚或化 学成分还不恒定的各种植物和动物 组织或微生物的浸出物、水解液等 物质(例如牛肉膏、酵母膏、麦芽汁、 蛋白胨等)制成的。 • 适合于各类异养微生物生长， 而一般自养微生物都不能生长。
• 增殖培养基：可以配制成适合某种微生 物生长而不适合其他微生物生长，从而 达到从自然界分离这种微生物的目的。 • 鉴别培养基：是根据微生物能否利用培 养基中某种营养成分，借助指示剂的显 色反应，以鉴别不同种类的微生物。 • 选择培养基：是在培养基内加入某种化 学物质以抑制不需要菌的生长，而促进 某种需要菌的生长。
微生物的营养来源
• （1）能源 • 自养菌：光；氢，硫胺；亚硝酸盐，亚 铁盐。 • 异养菌：碳水化合物等有机物，石油 天然气和石油化工产品，如醋酸。
• （2）碳源： • 碳酸气； • 淀粉水解糖，糖蜜、亚硫酸盐纸浆废液 等 • 石油、正构石蜡，天然气 • 醋酸、甲醇、乙醇等石油化工产品
• （3）氮源 • 豆饼或蚕蛹水解液，味精废液，玉米浆， 酒糟水等有机氮 • 尿素，硫酸铵，氨水，硝酸盐等无机氮 • 气态氮
（二）、发酵生产中的培养基 类型
• 工业发酵中培养基往往是依据生产 流程和作用分为： • 斜面培养基 • 种子培养基 • 发酵培养基 • 摇瓶培养基
1．斜面培养基
• 作用：这是供微生物细胞生长繁殖用 的，包括细菌，酵母等的斜面培养基 以及霉菌、放线菌生孢子培养基或麸 曲培养基等。这类培养基主要作用是 供给细胞生长繁殖所需的各类营养物 质。
一、培养基的营养成分
• 微生物的营养活动，是依靠向外界分泌大量的 酶．将周围环境中大分子的蛋白质、糖类、脂 肪等营养物质分解成小分子化合物，再借助细 胞膜的渗透作用，吸收这些小分子营养来实现 的。 • 所有发酵培养基都必须提供微生物生长繁殖和 产物合成所需的能源，包括碳源、氮源、无机 元素、生长因子及水、氧气等。对于大规模发 酵生产，除考虑上述微生物的需要外，还必须 重视培养基原料的价化学成分和数量完全了解的物质配制而成 的。成分精 确，重复性强，可以减少不能控制 的因素 • 适用于在实验室范围作有关营养、代谢、 分类鉴定、生物测定及选育菌种、遗传分析等 定量研究工作。 • 但一般微生物在合成培养基上生长较慢， 有些微生物营养要求复杂，在合成培养基上不 能生长。
• 培养种子的目的： • 1.扩大培养，增加细胞数量； • 同时也必须培养出强壮、健康、活性高 的细胞。为了使细胞迅速进行分裂或菌 丝快速生长。
• 种子培养基特点： • 1. 必须有较完全和丰富的营养物质，特别需要 充足的氮源和生长因子。 • 2. 种子培养基中各种营养物质的浓度不必太高。 供孢子发芽生长用的种子培养基，可添加一些 易被吸收利用的碳源和氮源。 • 3. 种子培养基成分还应考虑与发酵培养基的主 要成分相近。
生理代谢
菌种筛选
种子培养
发酵培养
• （2） 固体培养基 • 分类：斜面试管、平板等 • 是在液体培养基中加入凝固剂配 成的，最常用的凝固剂是琼脂。
• 作用： • 固体培养基在菌种的分 离、保藏、菌落特征的观察、 活菌计数和鉴定菌种方面是 不可缺少的。 • 在制曲、酶制剂、柠檬 酸等生产中，用来培养霉菌 等的固体种子和发酵培养基 是由麸皮等农作物加无机元 素等制成的。
• 特点： • 1. 富含有机氮源，少含或不含糖分。有机氮有 利于菌体的生长繁殖，能获得更多的细胞。 • 2. 对于放线菌或霉菌的产孢子培养基，则氮源 和碳源均不宜太丰富，否则容易长菌丝而较少 形成孢子。 • 3. 斜面培养基中宜加少量无机盐类，供给必要 的生长因子和微量元素。
2．种子培养基(包括摇瓶种子和小罐 种子培养基)：
3．发酵培养基
• 发酵培养基是发酵生产中最主要的培养基，它 不仅耗用大量的原材料，而且也是决定发酵生 产成功与否的重要因素。 • （1）根据产物合成的特点来设计培养基： 对菌体生长与产物相偶联的发酵类型，充 分满足细胞生长繁殖的培养基就能获得最大的 产物。 对于生产氨基酸等含氮的化合物时，它的 发酵培养基除供给充足的碳源物质外，还应该 添加足够的铵盐或尿素等氮素化合物。
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(4)无机盐 磷酸盐，钾盐，镁盐，钙盐等其他矿盐 铁、锰、钴等微量元素 其他 （5）特殊生长因子 硫胺素、生物素、对氨基苯甲酸、肌醇 等
二、培养基的用途
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（一）、培养基的分类
（二）、发酵生产中的 培养基类型
（一）、培养基的分类