培养基的制备.

《生物制药工艺技术》课程教学方案教师：巩健
授课专业生物技术及应用、生物制药技
术
上课地点授课时间第周
学习
内容
项目2工业发酵培养基培养基的制备课时
教学目标知识目标
能陈述工业发酵培养基的主要类型及其特征。

能说出工业发酵培养基配方设计的一般思路。

技能目标
能根据培养基的配方，计算、配制工业发酵培养基。

能按照操作要求配制适合不同发酵阶段需要的培养基。

素质目标认真、细致规范操作、有安全意识、节约意识、环保意识。

教学重点难点重点：
1、培养基的制备。

2、影响培养基质量的因素及控制措施难点：发酵培养基的设计和配制
影响培养基质量的因素及控制
目标群体学生在前面学习了《应用微生物基础》，《生物化学》的具备了微生物生理特点及代谢的基础知识。

教学
环境
教室、实训室
教学
方法
1、理论讲授
2、实训课：讲授、演示与学生操作，教学做一体化时间
安排
教学过程设计
[ 课型] 理论课：多媒体辅助讲授
[组织教学]
课前5分钟演讲或安全教育。

考勤，核实未到同学的原因。

[教授新课]
任务2 培养基的制备
一、培养基的类型
1.依营养物质的来源分类
天然培养基；
特点：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。

缺点：组分复杂，不容易重复。

合成培养基：也称组合培养基（多用于定量研究）；
特点：化学成分明确、稳定，价格较高，不适合于大规模工业生产。

半合成培养基：（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：
1）固体培养基
A、凝固培养基：即遇热可融化，冷却后则凝固的固体培养基
B、天然固体培养基：由天然固体状基质直接制成的培养基，如麸皮，米糠，木屑等
2）半固体培养基
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。

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
3）液体培养基；
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) 发酵培养基
4）补料培养基
5）加富培养基
6）选择培养基
7）鉴别培养基
8）增殖和保存培养基
9）富集培养基
10）测定培养基
1）孢子培养基
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。

配制要求：
营养不要太丰富特别是有机氮，否则不易产生孢子；
无机盐浓度适量，否则影响孢子量和孢子颜色；
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%。

2）种子培养基
供孢子发芽、生长和大量繁殖菌丝体，并使菌体站的粗壮，成为活力强的“种子”。

配制要求：
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。

配制要求：
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
培养及的组成直接影响到微生物的生长、繁殖、代谢以及代谢产物的合成。

（一）配制培养基的原则
1、根据不同微生物的营养需要配制不同的培养基
2、注意各营养物质的浓度和配比
3、调节适宜的物理化学条件（黏度、C/N等）
4、根据培养微生物的目的配制
5、尽量使用廉价易得的原料
（二）设计培养基的一般思路：
（1）根据前人的经验、菌种特性、发酵工艺要求，后提取工艺要求和经济可行的培养基成分来源，初步确定可能的培养基成分。

（2）通过单因子实验摇瓶确定最适的培养基成分。

（3）采用正交设计、均匀设计等方法在摇瓶水平优化培养基配方。

（4）中、小试发酵罐规模进一步优化配方。

（5）生产规模优化培养基配方。

（三）培养基配制注意的一些问题：
⏹营养物质的组成丰富，浓度恰当。

能满足孢子发芽和生长繁殖成大量的有生
理功能的菌丝体需要，更重要的是能显示出产物合成的潜力。

⏹在一定条件下所采用的各种原材料彼此之间不能产生化学反应，理化性质相
对稳定。

⏹粘度适中，具有适当的渗透压。

⏹要考虑所选用的原材料的品种和浓度与代谢产物生物合成过程中的调节关
系。

⏹生产过程中，既不影响通气与搅拌的效果，又尽可能不影响产物的分离精制
和废物处理。

⏹大生产中选用的原材料尽量做到因地制宜，质优价廉，成本低，质量稳定，
非粮代用品。

⏹考虑碳源和氮源的相互配合，扬长避短。

⏹选用适当的碳氮比（C/N物质的量)。

（四）选择、设计培养基的方法
1、查阅文献
2、借助优选法或正交试验法精心设计培养基配方
3、实验比较
实验的规模一般由定性到定量，由小到大。

发酵培养基的用途与要求、成分、配比经实验确定，配制时兼顾原料来源、成本
及工艺管理；
如：
⏹液体培养基的制备基本流程如下：
⏹原料称量、溶解
⏹酸碱度（pH值）的调整
⏹培养基的过滤和澄清
⏹培养基的分装
⏹塞棉塞和包扎
⏹培养基灭菌
⏹培养基的贮存
三、影响培养基质量的因素
1、原材料质量的影响
有机氮源的原材料质量是引起生产水平波动的主要因素之一。

主要是加工用的原材料品种、产地、加工方法和贮存条件等造成的。

碳源、油脂等原材料的产地、加工方法、贮存条件和时间等会直接影响培养基的质量。

使用注意：严格控制全部原材料的质量，按照质量标准严格检测。

如果更换原材料，必须进行小试、甚至中试，确定对生产没
有影响时，才能用于实际生产。

2、水质的影响
深井水因地质结构、井的深度、采水季节而不同。

地表水水质受污染程度、季节影响。

自来水
纯净水
3、灭菌的影响
工业发酵中，都采用高压蒸汽灭菌方法。

产生的变化：营养成分的降解，产生某些其他化学反应。

影响:菌体生长和代谢途径变化或产物的合成
解决办法：改进培养基灭菌工艺
如，糖类在高温条件下容易被破坏，青霉素发酵时，将发酵培养基中的糖和其他成分分别灭菌。

4、其他因素的影响
微生物生长和产物合成的最适pH。

●大多数细菌生长的最适pH6.3～7.5
●霉菌最适生长pH3～6
●放线菌生长最适pH7～8
◇选择合适pH值的准则是有利于菌的生长和产物的合成，以获得较高的产量注意：生长期和生产期的pH不一定相同。

例如：利福霉素B发酵的最佳pH方案是：生长期pH保持在6.5，生产期pH为7.0。

PH 配制培养基时技术要求：可以改变营养物质的浓度配比，特别是以生理酸、碱性物质为主，以酸碱调节为辅。

粘度：培养基的适度液化，是保证培养基灭菌质量，
提高生产水平的有效途径之一。

小结：
根据发酵目的不同，借鉴经验配方，按照一定的实验设计和实验方法制备合适的培养基。

学生自己看书：
交流答疑：
作业1、培养基的组成除了考虑菌体生长和产物的形成外，还需要考虑那些因素？
2、设计培养应注意哪些问题?
3、影响培养基质量的因素有哪些？如何控制？
4、思考：用酵母菌发酵生产酒精时为什么用玉米粉而不用大豆粉?
教学反馈学生兴趣高，效果良好，课堂秩序较好。