培养基及原料的处理

•第五章

培养基及原料处理

•提纲

•培养基的成分及来源

–培养基的营养成分

–前体物质、促进剂

•培养基的类型与配制原则

•原料的选择及处理

•其他原料的处理

•第一节培养基的成分及来源

•培养基(Culture medium)：选用各种营养物质，经配制成适合不同微生物生长繁殖或积累代谢产物的营养基质。

–培养基的原材料

–前体物质及促进剂

•一、培养基的原材料

•培养基的营养成分及其功能

–能源（enegy）为微生物提供能量来源

微生物一切生长繁殖、合成、分解运动等等微生物的一切行为都需要能源。

光能光能自养型：以光能为能量来源，二氧化碳为碳源小球藻、螺旋藻----scp

光能异养型：以有机物为C源，以光能为能量来源来合成有机物的生物，这类比较少见。化能异养型：以有机物为能量来源，碳水化合物、石油等烷烃。

化能自养型：以无机物为能量来源，硝酸细菌、亚硝酸细菌、硫化菌。

•二、前体物质及促进剂

•1、前体物质(Precursor)：指某些化合物加入到发酵培养基中，能直接被微生物在生物合成过程中结合到产物分子中去，而其自身的结构没有多大的变化，但是产物的产量却因加入前体而有较大的提高。

•前体往往是发酵合成代谢产物所必须的，前体物质的添加可以显著提高代谢产物的产量。

•影响前体物质效力的因素

–菌种的特性与菌龄(Cell age)

–前体物质的投入量(Inoculation concentration)

–前体物质的毒性(Toxicity)

在生产中为了减少毒性和提高前体的利用率，常采用少量多次。

•2、促进剂：指那些既不是营养物又不是前体，这类物质的加入或可以影响微生物的正常代谢，或促进中间代谢产物的积累，或提高次级代谢产物的产量。

•当在微生物主酵过程中添加这些物质后，能够使那些缺乏这些物质而不能合成其目的产物的阻断突变株恢复其生产能力，或添加这些物质后，生产菌株能大幅提高生产能力。

•作用原理：改变细胞的渗透性，或“启动”微生物体内的生产部位，否则这些部位是被阻遏的，因此促进剂的添加可以大大提高产量。

•3、抑制剂：在发酵过程中加入抑制剂会抑制某些代谢途径的进行，同时会使另外一些代谢途径活跃，从而获得人们所需的某种产物或使正常代谢的某一代谢中间物积累起来。

•抗生素生产中的抑制剂：

•4、消泡剂

工业发酵中常用一些消泡剂消除发酵中产生的泡沫，防止逃液和染菌，保证生产的正常运转。常用的消泡剂有植物油、动物油脂和一些化学合成的高分子化合物。

•第二节培养基的类型及设计

•培养基配方非常多，每种微生物都对应一种合适的培养基、同一种微生物在不同生理时期培养基也可能不同。

1、培养基的种类

培养基的种类繁多。因考虑的角度不同，可将培养基分成不同的类型。

（3）半合成培养基(semi-defined medium)

由部分天然材料和部分已知的纯化学药品组成的培养基。

培养真菌用的马铃薯蔗糖培养基。严格地讲，凡含有未经特殊处理的任何合成培养基，实际上都只是一种半合成培养基。特点是配制方便，成本低，微生物生长良好。发酵生产和实验室中应用的大多数培养基都属于半合成培养基。

•第三节原料的选择及处理

•一、选择合适原料的标准

•⑴原料中有机物质的可利用率高。

•⑵发酵产率高，并进可能使发酵残余物少。

•⑶质量好，成分稳定，污染变质少，易于操作。

•⑷价廉、来源广泛。

•二、淀粉质原料糖化

•淀粉在酸或淀粉酶的作用下发生水解反应，工业上称为“糖化”。

酸解条件下-----葡萄糖

酶解条件下-----产物不同（糊精、麦芽糖、葡萄糖）

•（一）、糖化方法

1、曲法曲作为糖化剂兼发酵剂酿酒

A、大曲：以大麦、小麦、豌豆为原料，曲块较大，2-3kg，自然培养而成，含霉菌、酵母、细菌等复杂微生物群

高温曲：制品最高温度60-65℃；茅香型、泸香型

中温曲：制品最高温度45-59℃；泸香型、汾香型

大曲糖化力、发酵力较低

B、小曲：米粉、米糠、小麦为原料，有时候加一些药材，南方较多使用，自主添加菌种，糖化菌主要为根霉，毛霉，发酵菌为酵母。白酒、甜酒、药酒

C、麸曲：麸皮为主要原料，加菌种制成糖化剂（黄曲霉、黑曲霉），酵母为发酵剂，白酒生产、黄酒、酒精生产。

D、液体曲：曲霉培养在液体基质，并通空气使它生长和产酶，和发酵培养相关。

2、植物酶法：

发芽大麦芽→β-淀粉酶-发芽后增加2-3倍，并且在赤霉酸作用下大量形成α- 淀粉酶，同时麦芽糖、异淀粉酶等→糖化→啤酒酿造中

3、酸法：

以酸为催化剂，在高温、高压下将淀粉水解为葡萄糖的方法。

5、酸酶结合法

•三、糖蜜处理

•1、糖蜜稀释：加水量1：1

•2、糖蜜澄清：加酸、加热加酸、加絮凝剂

•3、脱钙调节pH：pH:6.0-7.2

•4、调节金属离子：黄血盐或EDTA、活性炭、离子交换树脂。