微生物化学组成及胞外代谢

4） 胞外水解酶类 许多微生物可产生胞外水解酶类。这类水解酶包括淀粉酶、蛋白酶、脂肪 酶、果胶酶、纤维素酶、葡萄糖氧化酶、葡萄糖异构酶等。可用于食品、酿造、 纺织、制革、医药和生化试剂等各个领域。
问题
初级代谢产物和次级代谢产物包括哪些物质？
二、微生物的营养物质和营养类型 微生物六大营养要素 碳源、氮源、能源、生长因子、无机盐、水
END
Thank you！ you！
每克消耗的底物将产生最大的菌体得率或产物得率； 能产生最高的产品或菌体的浓度； 能得到产物形成的最大速率； 副产品的得率最小； 价廉并具有稳定的质量； 来源丰富且供应充足； 在通气和搅拌、提取、纯化、废物处理及生产工艺过程都比较容易。
1
1、工业上经常使用的碳源
在微生物发酵过程中，普遍以碳水化合物作为碳源。使用最广的碳水化合物是玉 米淀粉，也可使用来自其他谷物、马铃薯、木薯的淀粉。淀粉可用稀酸和酶快速水解 产生不同的葡萄糖制备物。
3、培养基配制中各成分的定量方法
理论计算法 统计法 连续培养法
1、理论计算法
碳源和能源＋氮源＋其它所需物质 细胞＋产物＋CO2＋H2O＋热量
名词 什么叫细胞产率系数？
结论：P36 消耗1克碳源底物产生的干微生物细胞克数。
2、统计法
赖氨酸发酵试验水平和因素表
因子
水平 1 2 3
A 葡萄糖 % 10 12.5 15
什么叫增殖培养基？ 什么叫选择培养基？ 什么叫鉴别培养基？
四、培养基的选择 和配制原则
1、培养基的选择 、
从微生物的特点来选择培养基 液体和固体培养基的选择 从生产实践和科学试验的不同要求选择 从经济效益选择生产原料
阅读课本 5分钟 分钟
2、培养基的配制原则 、
根据不同微生物的营养需要配制不同的培养基 营养成分的恰当配比 渗透压 PH值 值 氧化还原电位
物细胞含有80% 物细胞含有 左右的水分和 20%左右的干 左右的干 物质， 物质，它主要 是由C、 、 是由 、H、O 和N等元素组 等元素组 成，约占全部 干物质的90% 干物质的 至97%，此外 ， 还含有各种无 机矿物质， 机矿物质，依 次为： 次为：P K Mg Ca S Na及微量 及微量 元素。 元素。
问题1
生长因子包括哪些物质？什么营养物质中含有丰富的生长因子？ P31
微生物四大营养类型 光能自养型 化能自养型
光能异养型 化能异养型
问题2
化能异养型微生物有哪些？ 化能异养型微生物又可分哪几类？
源自文库
问题3
根据微生物对氧的要求，微生物可分为哪几类？ 根据微生物对氧的要求，微生物可分为哪几类？
专性好气微生物。这类微生物只能在有空气或有氧 的条件下才能生长，包括了全部的霉菌、大部分的放线 菌及部分的细菌。 专性厌气微生物。这类微生物只能在没有空气或无 氧的条件下才能生长，包括了部分细菌、放线菌。 兼性微生物。这类微生物既生物既在空气或有氧 的条件下生长，又能在没有空气或无氧的条件下生长， 包括了酵母菌及部分细菌。
玉米浆 4%-5% 猪油或植物油、消泡剂
0.5%
六、最佳培养基组成的确定
一旦确定了培养基的化学组成后，还需要根据各种情况确定原料的组成 ，使确定的培养基能符合经济效益要求。这些情况主要有：
根据原料成分调整培养基配比； 根据原料的的物理特性调整培养基配比； 根据原料的来源、储运、取材、价格等调整培养基配比； 根据生产设备要求调整培养基配比； 根据生产工艺需要调整培养基配比； 根据所要培养的微生物细胞特性调整培养基配比； 根据非营养作用的特殊要求调整培养基配比。
B 豆饼水 解液% 解液% 2 3 4
C D 玉米 硫酸氨 浆 % % 1 5 2 4 3 3
结论：P37
3、连续培养法 、
光密度
培养时间 P38
总结：P38
五、用于工业发酵的培养基
生产青 葡萄糖或糖蜜 总量的10% 0011霉素工 0010 1010 1101 0001 0100 1011 苯乙酸 0.5%-0.8% 其余水 艺培养 基
2）中间代谢产物
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。不少中间代谢产物也是重要的食品和化工原料。
三、培养基的分类
根据营养物质的来源不同，培养基可分为： 天然培养基、合成培养基和半合成培养基
优缺点、用途
问题1
发酵生产中的培养基属于哪一类培养基？
根据培养基状态不同，可将培养基分成： 固体、液体和半固体培养基
特点、用途
问题2
固体培养基与半固体培养基是如何界定的？
问题3
根据培养基的用途不同，可将培养基分成： 增殖、选择和鉴别培养基
3、常用的无机元素
工业生产上，常使用合成培养基，因此需要添加诸如镁、磷、钾、硫、钙、钴、 铜等无机元素。 常用无机盐：KH2PO4 MgSO4 ·7H2O KCl CaCO3 CuSO4·5H2O等
4、添加前体物质和代谢调节物质 、
工业发酵过程中通常要添加一些有助于产物的形成，而对菌体生长影响不大的 前体物质、抑制剂或诱导剂等代谢调节物质。
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。 如：CO2、H2、CH4等气体和乙醇、丙酮、丁醇、丙酸、乳酸等低分子量的醇类、 脂肪酸类和酮类，其中许多物质是重要的化工原料。
产物名称 甲烷 乙醇、异丙醇 异丙醇、丙酮、丁醇 丙酮、丁醇、甘油 甘油、甘露醇 甘露醇、乙酸 乙酸 草酸 乳酸 用途 能源 医药、化工原料、饮料等 防冻剂、火胶溶剂、树胶等 重要的有机溶剂 溶剂、润滑剂、化妆吕、硝化甘油炸药 合成树脂、增韧剂等 食醋、化工原料 印染、漂洗皮革、制造塑料和染料 食品乳酸医药和化工原料 主要生产菌 奥式甲烷杆菌 酵母菌 丁酸梭菌 丙酮丁醇梭菌 醇母菌 曲霉菌 产醋酸杆菌 曲霉菌和青霉菌 乳酸菌
(甘蔗或甜菜糖厂生 产后的副产物，桔 水）
葡萄糖或糖蜜 总量的10% 苯乙酸 0.5%-0.8% 其余水
玉米浆 4%-5% 猪油或植物油、消泡剂
0.5%
一、微生物细胞的化学组成及胞外代谢产物 1、微生物细胞的化学组成 、
营养物质的确定，主要依据细胞的化学组成及所代谢物的化学 营养物质的确定， 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。 由表可知，微 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。
重点内容
玉米浆 4%-5% 猪油或植物油、消泡剂
0.5%
从微生物的营养要求来看，所有的微生物都需要水、能源、碳源、无机元素及生长辅助物质， 如果是好氧微生物则还需要氧气。在实验室规模上配制含有纯化合物的培养基是相当简单的， 虽然它能满足微生物的生长要求，但在大规模生产上往往是不适合的。
在发酵工业中，必须使用廉价的原料来配制培养基，尽可能地满足下列条件：
产物名称 延胡索酸 琥珀酸 苹果酸 柠檬酸 核黄素 谷氨酸 肌苷酸
用途 抗氧剂、合成树脂、染料 制漆、染料 食品 饮料、化工原料 医药 味精 调味品
主要产生菌 黑根霉 根霉菌 黑曲霉 黑曲霉 棉病囊霉 谷氨酸棒杆菌 产氨短杆菌
谷氨酸的产生过程
3）次级代谢产物
这类代谢产物是指由微生物细胞合成的，分子比较复杂的一些化合物，它既不参与细 胞的组成，又不是酶的活性基团，也不是细胞的储存物质，它们中的大多数分泌于微生 物的体外。 如抗生素、毒素、激素和色素等几类
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，且因微生物的种类而异。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的主要包括下面四 个部分。
1）代谢副产物
微生物 成分 水分 蛋白质 碳水化合物 脂肪 核酸 无机元素
细菌（%） 75-85 50-80（干重） 12-28 5-20 10-20 2-30
酵母菌（%） 70-80 72-75 27-63 2-15 6-8 3.8-7
霉菌（%） 85-90 14-15 7-40 4-40 1 6-12
2、微生物胞外代谢产物 、微生物胞外代谢产物
链接表格 问题
1、在青霉素生产培养基中，加入苯乙酸有何作用？ 2、在谷氨酸生产中，一般加入何种抑制剂？有何作用？ 3、工业生产淀粉酶和纤维素酶分别加入何种诱导物？
4、以青霉素培养基为例，说说各成分的作 用？ 、以青霉素培养基为例，
生产青霉素 工艺培养基
葡萄糖或糖蜜 总量的10% 苯乙酸 0.5%-0.8% 其余水
第 三 章
教 学 内
培养基
容
1、微生物细胞的化学组成及胞外代谢产物 、 2、 2、微生物的营养物质和营养类型 3、培养基的分类 、 4、培养基的选择和配制原则 、 5、用于工业发酵的培养基 、 6、最佳培养基组成的确定 、
培养基的定义 人工配制的供微生物或动植物细胞生长、繁殖、 代谢和合成所需产物的营养物质和原料。 生产青霉 素工艺培 养基
玉米浆是玉米提取玉米淀 粉后留下的副产品。
2、工业上经常使用的氮源
工业生产上所用的微生物都能利用无机或有机氮源，无机氮源包括了氮气、铵盐 或硝酸盐等。有机氮源包括了玉米浆、豆饼粉、花生饼粉、棉籽粉、酒精干燥可溶 物、酪蛋白水解液、屠场废物、鱼粉、酵母浸出液等。一般来讲，有机氮源更有利 于微生物生长。