发酵工程与设备第三章发酵培养基设计
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油和脂肪也能被许多微生物作为碳源和能源
这些微生物都具有比较活跃的脂肪酶,在脂肪酶的 作用下,油或脂肪被水解为甘油和脂肪酸,在溶解氧 的参与下,进一步氧化成CO2和H2O,并释放出大量的 能量。
当微生物利用脂肪作为碳源时,要供给比糖代谢更 多的氧,不然大量的脂肪酸和代谢中的有机酸会积累, 从而引起pH的下降,并影响微生物酶系统的作用。
第三章 发酵工业培养 基设计
一、培养基的营养成分及来源 二、培养基的类型 三、培养基的设计
发酵工程与设备第三章发酵培养基 设计
一、发酵培养基的营养成分及 来源
发酵工程与设备第三章发酵培养基 设计
1、碳源
主要功能:
1)为菌体的生长繁殖提供能源和合成菌体所 必需的成分; 2)为合成目的产物提供所需的碳素成分
例:谷氨酸发酵
有害物资:胶体成分(起泡、结晶)、钙盐(结晶) 生物素(发酵控制)
预处理:澄清→脱钙→脱除生物素 例:柠檬酸发酵
有害物质:铁离子含量高(导致异柠檬酸的生成) 预处理:→黄血盐
发酵工程与设备第三章发酵培养基 设计
淀粉糊精
多糖,也是常用的碳源;
需经胞外酶水解成单糖后再被吸收利用;
使用淀粉可克服葡萄糖代谢过快的弊病, 价格也比较低廉,在发酵工业中被普遍使 用。
工业上常用的糖类及来源
糖类
来源
葡萄糖 乳糖 淀粉 蔗糖
纯葡萄糖、水解淀粉 纯乳糖、乳清粉 大麦、花生粉、燕麦粉、黑麦粉等 甜菜糖蜜、甘蔗糖蜜、粗红糖、精白糖等
发酵工程与设备第三章发酵培养基 设计
葡萄糖
最易利用,几乎所有微生物都能利用
葡萄糖常作为培养基的一种主要成分,并 且作为加速微生物生长的一种有效糖。
石油工业的发展促使乙醇产量的增加,乙醇代粮发 酵的工艺发展也十分迅速,自然界中能同化乙醇的微 生物和能同化糖质的微生物一样普遍,种类也相当多, 乙醇作碳源其菌体得率比葡萄糖作碳源还高,因而乙 醇已成功地应用于发酵工业的许多领域中,如利用乙 醇生产单细胞蛋白发酵工程与设备第三章发酵培养基
设计
2、氮源
44
48.4
74.6
-
1Βιβλιοθήκη Baidu7
83.6
-
-
19.4
-
-
0.88
2440 1670
629
3.3
4.6
0.4
1.0
0.7
0.5
2.4
3
1.1
0.9
1
0.3
1.5
2
0.9
2.2
3.1
0.1
发酵1.工6 程与设备1.第3 三章发酵0培.2养基
0.5
0设.6计
黄豆饼 粉
棉籽饼 粉
花生饼 粉
玉米浆
鱼粉
51.0 1 3 5.7 92 3.06 2.4 14.5 21 2750 3.2 0.6 2.4 1.1 2.5 3.4 2.9 0.6
41
45
24
28
23
5.8
1.5
5
1
13
12
1
6.5
5.5
8.8
90
90.5
50
4.4
5.3
5.73
14.3
7.3
0.88
如以醋酸盐为碳源时,反应如下:
CH3COONa + 2O2 2CO2 + H2O + NaOH
发酵工程与设备第三章发酵培养基 设计
(4)、烃和醇类
随着石油工业的发展,微生物工业的碳源也有所扩 大。
正烷烃(一般指从石油裂解中得到的14-18碳的直 链烷烃混合物)已用于有机酸、氨基酸、维生素、抗 生素和酶制剂的工业发酵中。
常用的淀粉为玉米、甘薯、马铃薯、木 薯淀粉。
发酵工程与设备第三章发酵培养基 设计
例:地衣牙孢杆菌生产α-淀粉酶
碳源对生长和产酶的影响
碳源 葡萄糖 蔗糖 糊精 淀粉
细胞量 4.2 4.02 3.06 3.09
α-淀粉酶 0 0 38.2 40.2
发酵工程与设备第三章发酵培养基 设计
(2)、油和脂肪
有机氮源
豆饼(粕)粉、花生饼粉、鱼粉、蚕蛹粉、 酵母粉、玉米浆、尿素等 无机氮源
铵盐、硝酸盐等
(由于细胞内的含氮物质都以氨基或亚氨基的形式存在,故 铵态氮可以直接用于合成细胞物质;而硝态氮需还原成氨后 才能被利用)
发酵工程与设备第三章发酵培养基 设计
成分
蛋白质/% 碳水化合物/% 脂肪/% 纤维/% 灰分/% 干物/% 核黄素/(mg/kg) 硫胺素/(mg/kg) 泛酸/(mg/kg) 尼克酸/(mg/kg) 吡哆 醇/(mg/kg) 生物素/(mg/kg) 胆碱/(mg/kg) 精氨酸/% 胱氨酸/% 甘氨酸/% 异亮氨酸/% 亮氨酸/% 赖氨酸/% 甲硫氨酸/% 苯丙氨酸/%
设计
糖蜜是制糖生产时的结晶母液,它是制糖工业的副产物。 糖蜜主要含有蔗糖,总糖可达50%~75%。一般糖蜜分 甘蔗糖蜜和甜菜糖蜜葡萄糖蜜。
发酵工程与设备第三章发酵培养基 设计
不用加工方法对甘蔗糖蜜的影响
发酵工程与设备第三章发酵培养基 设计
糖蜜使用的注意点:
除糖份外,含有较多的杂质,其中有些是有用的,但是 许多都会对发酵产生不利的影响,需要进行预处理。
常用豆油、菜油、葵花籽油、猪油、鱼油、棉籽油 等
发酵工程与设备第三章发酵培养基 设计
(3)、有机酸
一些微生物对多种有机酸(如乳酸、柠檬 酸、乙酸等)有很强的氧化能力,可以有机酸 或有机酸盐作为碳源。
有机酸的利用常会使pH上升,尤其是有机 酸盐氧化时,常伴随着碱性物质的产生,使pH 进一步上升。
但过多的葡萄糖会过分加速菌体的呼吸, 以至培养基中的溶解氧不能满足需要,使一 些中间代谢物(如丙酮酸、乳酸、乙酸等) 不能完全氧化而积累在菌体或培养基中,导 致pH下降,影响某些酶的活性,从而抑制微 生物的生长和产物的合成。
发酵工程与设备第三章发酵培养基 设计
糖蜜
制糖的结晶母液,它是制糖工业的副产物;
发酵工程与设备第三章发酵培养基 设计
常用的碳源:
糖类 油脂 有机酸 低碳醇等
特殊情况下(如碳源贫乏时),蛋白质水 解物或氨基酸等也可被微生物作为碳源使 用。
发酵工程与设备第三章发酵培养基 设计
(1)、糖类
淀粉水解糖的制备
是发酵生产的一项
发酵培养基中使用最广泛的碳重源要工; 艺,将在后
面介绍
主要有葡萄糖、糖蜜和淀粉糊精等
含有丰富的糖、氮类化合物、无机盐和维 生素等,是微生物发酵培养基价廉物美的碳 源;
糖蜜主要含有蔗糖,总糖可达50%-75%。
糖蜜分甘蔗糖蜜和甜菜糖蜜,二者在糖的 含量和无机盐的含量上有所不同,即使同一 种糖蜜由于加工方法不同其成分也存在差异, 因此使用时要注意。 发酵工程与设备第三章发酵培养基
这些微生物都具有比较活跃的脂肪酶,在脂肪酶的 作用下,油或脂肪被水解为甘油和脂肪酸,在溶解氧 的参与下,进一步氧化成CO2和H2O,并释放出大量的 能量。
当微生物利用脂肪作为碳源时,要供给比糖代谢更 多的氧,不然大量的脂肪酸和代谢中的有机酸会积累, 从而引起pH的下降,并影响微生物酶系统的作用。
第三章 发酵工业培养 基设计
一、培养基的营养成分及来源 二、培养基的类型 三、培养基的设计
发酵工程与设备第三章发酵培养基 设计
一、发酵培养基的营养成分及 来源
发酵工程与设备第三章发酵培养基 设计
1、碳源
主要功能:
1)为菌体的生长繁殖提供能源和合成菌体所 必需的成分; 2)为合成目的产物提供所需的碳素成分
例:谷氨酸发酵
有害物资:胶体成分(起泡、结晶)、钙盐(结晶) 生物素(发酵控制)
预处理:澄清→脱钙→脱除生物素 例:柠檬酸发酵
有害物质:铁离子含量高(导致异柠檬酸的生成) 预处理:→黄血盐
发酵工程与设备第三章发酵培养基 设计
淀粉糊精
多糖,也是常用的碳源;
需经胞外酶水解成单糖后再被吸收利用;
使用淀粉可克服葡萄糖代谢过快的弊病, 价格也比较低廉,在发酵工业中被普遍使 用。
工业上常用的糖类及来源
糖类
来源
葡萄糖 乳糖 淀粉 蔗糖
纯葡萄糖、水解淀粉 纯乳糖、乳清粉 大麦、花生粉、燕麦粉、黑麦粉等 甜菜糖蜜、甘蔗糖蜜、粗红糖、精白糖等
发酵工程与设备第三章发酵培养基 设计
葡萄糖
最易利用,几乎所有微生物都能利用
葡萄糖常作为培养基的一种主要成分,并 且作为加速微生物生长的一种有效糖。
石油工业的发展促使乙醇产量的增加,乙醇代粮发 酵的工艺发展也十分迅速,自然界中能同化乙醇的微 生物和能同化糖质的微生物一样普遍,种类也相当多, 乙醇作碳源其菌体得率比葡萄糖作碳源还高,因而乙 醇已成功地应用于发酵工业的许多领域中,如利用乙 醇生产单细胞蛋白发酵工程与设备第三章发酵培养基
设计
2、氮源
44
48.4
74.6
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1Βιβλιοθήκη Baidu7
83.6
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19.4
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0.88
2440 1670
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0.1
发酵1.工6 程与设备1.第3 三章发酵0培.2养基
0.5
0设.6计
黄豆饼 粉
棉籽饼 粉
花生饼 粉
玉米浆
鱼粉
51.0 1 3 5.7 92 3.06 2.4 14.5 21 2750 3.2 0.6 2.4 1.1 2.5 3.4 2.9 0.6
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14.3
7.3
0.88
如以醋酸盐为碳源时,反应如下:
CH3COONa + 2O2 2CO2 + H2O + NaOH
发酵工程与设备第三章发酵培养基 设计
(4)、烃和醇类
随着石油工业的发展,微生物工业的碳源也有所扩 大。
正烷烃(一般指从石油裂解中得到的14-18碳的直 链烷烃混合物)已用于有机酸、氨基酸、维生素、抗 生素和酶制剂的工业发酵中。
常用的淀粉为玉米、甘薯、马铃薯、木 薯淀粉。
发酵工程与设备第三章发酵培养基 设计
例:地衣牙孢杆菌生产α-淀粉酶
碳源对生长和产酶的影响
碳源 葡萄糖 蔗糖 糊精 淀粉
细胞量 4.2 4.02 3.06 3.09
α-淀粉酶 0 0 38.2 40.2
发酵工程与设备第三章发酵培养基 设计
(2)、油和脂肪
有机氮源
豆饼(粕)粉、花生饼粉、鱼粉、蚕蛹粉、 酵母粉、玉米浆、尿素等 无机氮源
铵盐、硝酸盐等
(由于细胞内的含氮物质都以氨基或亚氨基的形式存在,故 铵态氮可以直接用于合成细胞物质;而硝态氮需还原成氨后 才能被利用)
发酵工程与设备第三章发酵培养基 设计
成分
蛋白质/% 碳水化合物/% 脂肪/% 纤维/% 灰分/% 干物/% 核黄素/(mg/kg) 硫胺素/(mg/kg) 泛酸/(mg/kg) 尼克酸/(mg/kg) 吡哆 醇/(mg/kg) 生物素/(mg/kg) 胆碱/(mg/kg) 精氨酸/% 胱氨酸/% 甘氨酸/% 异亮氨酸/% 亮氨酸/% 赖氨酸/% 甲硫氨酸/% 苯丙氨酸/%
设计
糖蜜是制糖生产时的结晶母液,它是制糖工业的副产物。 糖蜜主要含有蔗糖,总糖可达50%~75%。一般糖蜜分 甘蔗糖蜜和甜菜糖蜜葡萄糖蜜。
发酵工程与设备第三章发酵培养基 设计
不用加工方法对甘蔗糖蜜的影响
发酵工程与设备第三章发酵培养基 设计
糖蜜使用的注意点:
除糖份外,含有较多的杂质,其中有些是有用的,但是 许多都会对发酵产生不利的影响,需要进行预处理。
常用豆油、菜油、葵花籽油、猪油、鱼油、棉籽油 等
发酵工程与设备第三章发酵培养基 设计
(3)、有机酸
一些微生物对多种有机酸(如乳酸、柠檬 酸、乙酸等)有很强的氧化能力,可以有机酸 或有机酸盐作为碳源。
有机酸的利用常会使pH上升,尤其是有机 酸盐氧化时,常伴随着碱性物质的产生,使pH 进一步上升。
但过多的葡萄糖会过分加速菌体的呼吸, 以至培养基中的溶解氧不能满足需要,使一 些中间代谢物(如丙酮酸、乳酸、乙酸等) 不能完全氧化而积累在菌体或培养基中,导 致pH下降,影响某些酶的活性,从而抑制微 生物的生长和产物的合成。
发酵工程与设备第三章发酵培养基 设计
糖蜜
制糖的结晶母液,它是制糖工业的副产物;
发酵工程与设备第三章发酵培养基 设计
常用的碳源:
糖类 油脂 有机酸 低碳醇等
特殊情况下(如碳源贫乏时),蛋白质水 解物或氨基酸等也可被微生物作为碳源使 用。
发酵工程与设备第三章发酵培养基 设计
(1)、糖类
淀粉水解糖的制备
是发酵生产的一项
发酵培养基中使用最广泛的碳重源要工; 艺,将在后
面介绍
主要有葡萄糖、糖蜜和淀粉糊精等
含有丰富的糖、氮类化合物、无机盐和维 生素等,是微生物发酵培养基价廉物美的碳 源;
糖蜜主要含有蔗糖,总糖可达50%-75%。
糖蜜分甘蔗糖蜜和甜菜糖蜜,二者在糖的 含量和无机盐的含量上有所不同,即使同一 种糖蜜由于加工方法不同其成分也存在差异, 因此使用时要注意。 发酵工程与设备第三章发酵培养基