微生物培养基及其制备

第二节
• 颗粒状态
淀粉水解糖的制备
一、淀粉的性质：
• 来源，纯度
• 淀粉转化为葡萄糖：增重11%，还原基团
甜味
呈味物质
色泽
二、淀粉水解糖的制备方法
1.酸解法
2.酶解法
3.酸酶结合法
①酸酶法 ②酶酸法
不同的制糖工艺生产的糖液质量差别很大
双酶水解法制葡萄糖的优点 ：
（1）淀粉水解是在酶的作用下进行的，酶解的反应条件 比较温和。
㈠淀粉的水解反应
1.淀粉水解过程
H+ H + 3O 进攻糖苷键的OΔ-形成共轭酸 糖苷键断裂
2.淀粉酸水解反应动力学
3.影响酸水解的因素
主要因素 酸的种类 浓度 水解温度
㈡葡萄糖的复合反应及其影响因素
复合反应：在淀粉的酸糖化过程中，水解生成的葡萄糖受 酸和热的影响，葡萄糖分子之间通过糖苷键相聚合，生成二糖、 三糖及其他低聚糖。
不同加工方法对甘蔗糖蜜的影响
糖蜜前处理的一般方法
1.加酸通风沉淀法（冷酸通风处理法） 通风，沉淀，提高N、O2含量 2.加热加酸沉淀法（热酸通风沉淀法） 效果比方法1好，但是费时费设备，不适于大规模生产 3.添加絮凝剂澄清处理法 澄清效果较好 目的：通过稀释，酸化，灭菌，澄清，使之更适于发酵
谷氨酸发酵的糖蜜前处理
培养基）
2.依培养基制成的形式分：
①液体培养基； ②固体培养基；
3.依培养基主要成分和使用目的来分
①基础培养基 ②完全培养基 ③鉴别培养基 ④选择培养基
4.根据生产工艺来分
①孢子培养基 ②种子培养基 ③发酵培养基
附：培养基配方举例
三、发酵培养基的选择
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；
（2）微生物作用的专一性强，淀粉的水解副反应少，因 而水解糖液纯度高，淀粉的转化率高。
（3）可在较高淀粉乳浓度下水解。 （4）由于微生物酶制剂中菌体细胞的自溶，糖液的营养 物质较丰富，这就使发酵培养基的组成可加以简化。
（5）用酶法制得的糖液颜色浅、较纯净、无苦味、质量 高，有利于糖液的精制。
二、淀粉酸水解理论基础
第二章
培养基及其制备
本章内容简介：
• 培养基原材料
• 淀粉水解糖的制备
• 糖蜜前处理
• 石油代粮发酵微生物工程的特征
第一节 培养基的原材料
一、培养基的营养成分及用途
光 光能自养 氢、硫、氨 自养菌 亚硝酸盐、亚铁盐 化能自养 碳水化合物等有机物 异养菌 石油天然气和石油化工产品
Ⅰ.能源
Fra Baidu bibliotek
功能：生长、繁殖需要；
石油代粮发酵的原料：
• 各种石油馏分：正烷烃，轻油，灯油等 • 各种石化产品：甲醇，乙醇，醋酸（for 谷氨酸、赖氨酸），乙二醇，丙二醇等
• 石油酵母菌体：为维生素B2和酶的生产提 供C、N源（间接石油发酵）
常用：醋酸，乙醇
第五节
前体物质、促进剂
一、前体物质：前体指某些化合物加入到发酵培养基中， 能直接彼微生物在生物合成过程中合成到产物物分子中去， 而其自身的结构并没有多大变化，但是产物的产量却因加入 前体而有较大的提高。
• 影响复合反应的因素：
1.淀粉浓度的影响（用DE值表示葡萄糖纯度）： 2.酸的影响：
㈢葡萄糖的分解反应及其影响因素
葡萄糖→ 5'-羟甲基糠醛→乙酰丙酸、蚁酸、色素物质； 影响因素：浓度、温度、pH值；
第三节
糖蜜前处理
一、糖蜜的来源与特点
二、糖蜜前处理的方法
三、谷氨酸发酵糖蜜前处理
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。 糖蜜除含糖份外，还含有较多的杂质，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。
四、原料转换及意义
发酵培养基中所用原材料，大部分属于粮食、油脂、 蛋白质和农用肥料，其中山芋粉、玉米粉、淀粉、糊精、 麦芽糖等都是可供人畜食用的粮食、油料或以粮食为原 料的产品；我国人口众多，发酵产品品种和产量与日俱 增，每年都消耗大量粮食、油料和蛋白质原料。 随着原料的转换，不仅要选育与原料转换相适应的 菌种，同时发酵的控制方法也不相同。
Ⅳ.无机盐
铁、锰、钴等微量元素 功能：构成菌体，参与酶的组成，维持酶活性，调节渗 透压，调节pH值，维持氧化还原电位； Ⅴ.特殊生长因子：硫胺素、生物素、对氨基苯甲酸、肌 醇等 功能：酶的辅助部分，维持生命活动； Ⅵ.水分 功能：生化反应均在水溶液中进行
二、培养基的类型 1.依营养物质的来源分类
①天然培养基；（麦芽汁、玉米粉、麸皮、锯末等） ②合成培养基； （高氏培养基、察氏培养基等 ） ③半合成培养基； （牛肉膏蛋白胨、土豆葡萄糖
Ⅱ.碳源
碳酸气 淀粉水解糖、糖蜜、亚硫酸盐纸浆废液等 石油、正构石蜡、天然气 醋酸、甲醇、乙醇等石油化工产品
功能：提供能量、构成菌体、代谢产物的物质基础；
Ⅲ.氮源
豆饼或蚕蛹水解液、味精废液 玉米浆、酒糟水等有机氮 尿素、硫酸铵、氨水、硝酸盐等无机氮、气态氮
功能：构成菌体、含氮代谢物；
磷酸盐、钾盐、钙盐等矿物盐
淀粉水解成葡萄糖的反应过程中同时发生：水解 反应、复合反应、分解反应；其中水解反应是主要的。 在淀粉糖化过程中，这三种化学反应的关系如下：
淀粉 盐酸 葡萄糖 复合二糖
5‘-羟甲基糖醛
复合低聚糖
有机酸、有色物质等
复合反应：葡萄糖分子间经1-6糖苷键结合成龙胆二 糖（有苦味）、异麦芽糖和其他低聚糖（合称复合低聚 糖）。 分解反应：葡萄糖→羟甲基糠醛→有机酸、色素等。
①添加青霉素法 ②添加表面活性剂 ③添加抗氧剂法
2.追加糖蜜法 原理：当谷氨酸酶系统成熟时过量生物素不影响发酵，可 在此时添加未处理的糖蜜进去继续正常生产。 3.采用营养缺陷变异株 原理：诱变生物素缺陷型菌株为油酸缺陷型等，是生物素 不再影响谷氨酸的积累
第四节
石油代粮发酵原料
石油代粮发酵： 微生物利用石油化工产品，得到蛋白，氨基酸， 抗生素，酶，柠檬酸，维生素等产品。 石油代粮发酵的特点： 不耗粮食； 反应不需高温高压耐腐蚀的设备； 耗氧产热，因此要求菌种耐高温； 需保证产物安全无毒；
待处理物质：胶体成分（起泡、结晶）、钙盐（结晶） 生物素（发酵控制） 处理目的：澄清→脱钙→脱除生物素
糖蜜预处理方法
①活性炭处理法 稀释，漂白粉，活性炭，过滤 ②树脂处理法 ③亚硝酸处理法 原理：破坏生物素
原理：吸附
还可以采用以下三种方法脱除生物素：
1.添加化学药剂处理法 原理：增加细胞膜对谷氨酸的渗透性