发酵工业培养基设计PPT课件
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❖ 淀粉糊精：需经胞外酶水解后才能利用，可克 服葡萄糖代谢过快的弊端，价格低廉，常用玉 米淀粉、小麦淀粉、甘薯淀粉
10
糖蜜
糖蜜：制糖工业的副产物。将提纯的甘蔗汁或甜菜汁蒸浓至带有 晶体的糖膏，用离心机分出结晶糖后所余的母液，叫“蜜糖”。 这种第一糖蜜中还含有多量蔗糖，可重复上法而得是第二、第三 糖蜜等。最后得到一种母液，无法再蒸浓结晶，称废糖蜜，即糖 蜜。
第三章 发酵工业培养基P41
1
发酵工业培养基的要求 P41
❖ 1、单位培养基能产生最大量的目的产物 ❖ 2、能使目的产物的合成速率最大 ❖ 3、副产物合成的量最少 ❖ 4、质量稳定、价格低廉、易于长期获得 ❖ 5、尽量不影响后处理
2
一、培养基的类型和用途p48
天然培养基
1. 根据来源分： 合成培养基
27
发酵过程中常用的一些前体物质
❖ 4、烃和醇类 ❖ 正烷烃（C14～18)、乙醇
15
(二)、氮源
❖ 功能： ❖ 构成菌体细胞物质和含氮代谢物
16
氮源种类
❖ 1、有机氮源 ❖ 种类：花Baidu Nhomakorabea饼粉、黄豆饼粉、棉籽饼粉、
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、酒糟等 ❖ ※特点：菌体生长旺盛、菌丝浓度增长迅 速
① 除了组成某些细胞的叶绿素成分外，并不参与任何细胞物质的合成；
3②. 钾处于盐离子状态时，是许多重要的酶（己糖磷酸化酶，柠檬酸脱氢酶、羧
化①酶等钾）离的子激与活细剂胞；渗透压和透性有关；
4③. ②微不是但量许影元多响素酶基的质激的活氧剂化；，还影响蛋白质的合成
① ②
一Zn般、③作C促为o、进碳M糖、n代氮、谢源Cu的等农元副素产大品部天分然作原为料酶中的，辅本基身和就激含活有剂某；些微量元素，不必
机物质都称为生长因子(又称生长素)，包括 氨基酸、嘌呤、嘧啶、维生素等；狭义说， 生长素仅指维生素。
23
不是所有微生物都必需的，只是对于某些自己不能合成 这些成分的微生物才是必不可少的营养物质。 如以糖质原料为碳源的谷氨酸生产菌均为生物素缺陷型， 以生物素为生长因子。
有机氮源是生长因子的重要来源，最具 代表性的是玉米浆。
11
12
❖ 2、油和脂肪
油、脂肪 脂肪酶 甘油＋脂肪酸 氧气
CO2＋H2O ATP
※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
13
❖ 3、有机酸 ❖ 会使pH上升 ❖ CH3COONa＋O2→CO2+H2O+NaOH ❖ 常用：乳酸、柠檬酸、乙酸
14
除含有菌体生长所必须的营养物外，还要有产物所需的
特定元素、前体物质和促进剂等
3
生理代谢 菌种筛选 种子培养
发酵培养
4
谷氨酸发酵种子培养基和发酵培养基配方
培养基成分 淀粉水解糖(%)
玉米浆(% K2HPO4(%) MgSO4(%)
尿素 Fe2+,Mn2+
种子培养基
2.5 2.5-3.5
0.15 0.04 0.4 各2ppm
生产疫苗时通常用牛血清蛋白、牛肉汁等蛋白质作为碳源。
酒精、简单的有机酸、烷烃等含碳物质也可作为碳源。
甲醇作为底物生产单细胞蛋白（SCP） 用烷烃进行有机酸、维生素等的生产
9
❖ 葡萄糖：最容易利用，但过多会加快呼吸，导 致溶氧不足、pH下降，抑制生长与产物合成
❖ 糖蜜：含糖（蔗糖）、氮类化合物、无机盐、 维生素等，常用于丙酮丁醇生产
24
25
❖ 2、前体 P47 ❖ ※是指加到发酵培养基中，能直接被微生物
在生物合成过程中结合到产物分子中去， 而其自身的结构并没有多大变化， 但是产 物的产量却因其加入而有较大的提高的一 类化合物。
26
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。
19
(三)、无机盐及微量元素
❖ 功能： ❖ 生理活性物质的组成或生理活性作用的调
节物
20
1. 磷酸盐
▪磷是某些蛋白质和核酸的组成成分。磷酸盐在培养基中还具有缓冲作用。
2.▪盐工硫，业也酸上可常镁用用磷K酸3P。O4•3H2O、K3PO4和Na2HPO4•12H2O、NaH2PO4•2H2O等磷酸
另加；
③ 特例：VB12的生产，由于钴是其组成成分，Co的需要量随产物的增加而增加， 因此在培养基中需加入氯化钴以补充钴
21
（四）、水
❖ 发酵工厂要求恒定水源
地下水
地表水
地下水中分布最广的是钾、钠、镁、钙、氯、硫酸根和碳酸氢根 7 种离子
22
（五）、生长调节物质
❖ 1、生长因子 ❖ 广义说，凡是微生物生长不可缺少的微量有
花生饼粉
酒糟
17
玉米浆（ corn steep liquor, CSL）
◇ 用亚硫酸浸泡玉米而得的浸泡液 的浓缩液，也是玉米淀粉生产的副 产品
◇ 虽然主要用作氮源，但它含有丰 富的氨基酸、核酸、维生素、无机 盐等，常用作为提供生长因子的物 质。
18
❖ 2、无机氮源 ❖ 种类：铵盐、硝酸盐、氨水等 ❖ 可引起pH变化
发酵培养基
12.5 0.5-0.8
0.15 0.06
3 各2ppm
5
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
6
※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
7
(一)、碳源
❖ 碳源功能： ❖ 为微生物菌种的生长繁殖提供能源和合
成菌体所必需的碳成分 ❖ 为合成目的产物提供所需的碳成分
8
在微生物发酵过程中，普遍以碳水化合物作为碳源。
碳源 葡萄糖 乳糖 淀粉 蔗糖
来源 纯葡萄糖，水解淀粉 纯乳糖，乳清粉 大麦，花生粉，燕麦粉，黑麦粉，大豆粉等 甜菜糖蜜，甘蔗糖蜜，粗红糖，精白糖等
半合成培养基
基础培养基
加富培养基
2.
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
3. 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
10
糖蜜
糖蜜：制糖工业的副产物。将提纯的甘蔗汁或甜菜汁蒸浓至带有 晶体的糖膏，用离心机分出结晶糖后所余的母液，叫“蜜糖”。 这种第一糖蜜中还含有多量蔗糖，可重复上法而得是第二、第三 糖蜜等。最后得到一种母液，无法再蒸浓结晶，称废糖蜜，即糖 蜜。
第三章 发酵工业培养基P41
1
发酵工业培养基的要求 P41
❖ 1、单位培养基能产生最大量的目的产物 ❖ 2、能使目的产物的合成速率最大 ❖ 3、副产物合成的量最少 ❖ 4、质量稳定、价格低廉、易于长期获得 ❖ 5、尽量不影响后处理
2
一、培养基的类型和用途p48
天然培养基
1. 根据来源分： 合成培养基
27
发酵过程中常用的一些前体物质
❖ 4、烃和醇类 ❖ 正烷烃（C14～18)、乙醇
15
(二)、氮源
❖ 功能： ❖ 构成菌体细胞物质和含氮代谢物
16
氮源种类
❖ 1、有机氮源 ❖ 种类：花Baidu Nhomakorabea饼粉、黄豆饼粉、棉籽饼粉、
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、酒糟等 ❖ ※特点：菌体生长旺盛、菌丝浓度增长迅 速
① 除了组成某些细胞的叶绿素成分外，并不参与任何细胞物质的合成；
3②. 钾处于盐离子状态时，是许多重要的酶（己糖磷酸化酶，柠檬酸脱氢酶、羧
化①酶等钾）离的子激与活细剂胞；渗透压和透性有关；
4③. ②微不是但量许影元多响素酶基的质激的活氧剂化；，还影响蛋白质的合成
① ②
一Zn般、③作C促为o、进碳M糖、n代氮、谢源Cu的等农元副素产大品部天分然作原为料酶中的，辅本基身和就激含活有剂某；些微量元素，不必
机物质都称为生长因子(又称生长素)，包括 氨基酸、嘌呤、嘧啶、维生素等；狭义说， 生长素仅指维生素。
23
不是所有微生物都必需的，只是对于某些自己不能合成 这些成分的微生物才是必不可少的营养物质。 如以糖质原料为碳源的谷氨酸生产菌均为生物素缺陷型， 以生物素为生长因子。
有机氮源是生长因子的重要来源，最具 代表性的是玉米浆。
11
12
❖ 2、油和脂肪
油、脂肪 脂肪酶 甘油＋脂肪酸 氧气
CO2＋H2O ATP
※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
13
❖ 3、有机酸 ❖ 会使pH上升 ❖ CH3COONa＋O2→CO2+H2O+NaOH ❖ 常用：乳酸、柠檬酸、乙酸
14
除含有菌体生长所必须的营养物外，还要有产物所需的
特定元素、前体物质和促进剂等
3
生理代谢 菌种筛选 种子培养
发酵培养
4
谷氨酸发酵种子培养基和发酵培养基配方
培养基成分 淀粉水解糖(%)
玉米浆(% K2HPO4(%) MgSO4(%)
尿素 Fe2+,Mn2+
种子培养基
2.5 2.5-3.5
0.15 0.04 0.4 各2ppm
生产疫苗时通常用牛血清蛋白、牛肉汁等蛋白质作为碳源。
酒精、简单的有机酸、烷烃等含碳物质也可作为碳源。
甲醇作为底物生产单细胞蛋白（SCP） 用烷烃进行有机酸、维生素等的生产
9
❖ 葡萄糖：最容易利用，但过多会加快呼吸，导 致溶氧不足、pH下降，抑制生长与产物合成
❖ 糖蜜：含糖（蔗糖）、氮类化合物、无机盐、 维生素等，常用于丙酮丁醇生产
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25
❖ 2、前体 P47 ❖ ※是指加到发酵培养基中，能直接被微生物
在生物合成过程中结合到产物分子中去， 而其自身的结构并没有多大变化， 但是产 物的产量却因其加入而有较大的提高的一 类化合物。
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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。
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(三)、无机盐及微量元素
❖ 功能： ❖ 生理活性物质的组成或生理活性作用的调
节物
20
1. 磷酸盐
▪磷是某些蛋白质和核酸的组成成分。磷酸盐在培养基中还具有缓冲作用。
2.▪盐工硫，业也酸上可常镁用用磷K酸3P。O4•3H2O、K3PO4和Na2HPO4•12H2O、NaH2PO4•2H2O等磷酸
另加；
③ 特例：VB12的生产，由于钴是其组成成分，Co的需要量随产物的增加而增加， 因此在培养基中需加入氯化钴以补充钴
21
（四）、水
❖ 发酵工厂要求恒定水源
地下水
地表水
地下水中分布最广的是钾、钠、镁、钙、氯、硫酸根和碳酸氢根 7 种离子
22
（五）、生长调节物质
❖ 1、生长因子 ❖ 广义说，凡是微生物生长不可缺少的微量有
花生饼粉
酒糟
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玉米浆（ corn steep liquor, CSL）
◇ 用亚硫酸浸泡玉米而得的浸泡液 的浓缩液，也是玉米淀粉生产的副 产品
◇ 虽然主要用作氮源，但它含有丰 富的氨基酸、核酸、维生素、无机 盐等，常用作为提供生长因子的物 质。
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❖ 2、无机氮源 ❖ 种类：铵盐、硝酸盐、氨水等 ❖ 可引起pH变化
发酵培养基
12.5 0.5-0.8
0.15 0.06
3 各2ppm
5
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
6
※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
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(一)、碳源
❖ 碳源功能： ❖ 为微生物菌种的生长繁殖提供能源和合
成菌体所必需的碳成分 ❖ 为合成目的产物提供所需的碳成分
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在微生物发酵过程中，普遍以碳水化合物作为碳源。
碳源 葡萄糖 乳糖 淀粉 蔗糖
来源 纯葡萄糖，水解淀粉 纯乳糖，乳清粉 大麦，花生粉，燕麦粉，黑麦粉，大豆粉等 甜菜糖蜜，甘蔗糖蜜，粗红糖，精白糖等
半合成培养基
基础培养基
加富培养基
2.
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
3. 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