培养基综合介绍

生物培养基综合介绍
来源：添加时间：2010-2-1 10:42:00
1 概述
一培养基：是提供微生物生长繁殖盒合成代谢产物需要的按一定比例配制的多种营养物质的混合物：氮源、碳源、无机盐、微量元素、前体、诱导物。

二培养基组成影响细胞分化和产物形成
细胞分化：微生物细胞在一定条件下会发生细胞形态、生理功能和化学组成上彼此不同的变化。

培养基中各种成分如二价阳离子核阴离子聚合物、表面活性剂和固形物含量，以及各种成分的浓度，培养液的PH都会影响细胞的分化，进而影响产物的合成。

在青霉素丝状菌发酵过程中，控制菌丝形态使其保持适当的分支和长度，避免结球，是获得青霉素高产的关键。

二价阳离子易引起菌丝体呈球状体生长，如果有阴离子聚合物（阴离子交换树脂）同时存在可阻止二价阳离子的影响。

试验证明二价阳离子能与细胞表面的部分阴离子基团结合，通过盐桥或者克服细胞间阳电荷间的斥力，导致细胞间的相互作用，促进菌丝体呈球状体的形成。

三配制工业发酵培养基的一般要求
1 营养物质的成分比例合适，组成比较丰富，浓度恰当，能够满足菌种发芽和生长繁殖成有生理功能的菌丝体的需要，更重要的是能显示出产物合成的潜力。

2 在一定条件下，各组分彼此间不产生化学反反应，理化性质相对稳定。

3 粘度适中，具有适当的渗透压。

4 要考虑所选用的原材料的品种和浓度与代谢产物生物合成过程中的调节关系，要利于主要产物的生物合成并能维持较长时间的最高生产速率。

5 生产过程中既不影响通气和搅效果，又不影响产物的分离精制和废物处理。

6 大生长中选用的原材料尽量做到因地制宜、价廉、低成本。

2 培养基的成分
培养基的原材料归纳起来有碳源、氮源、无机盐、微量元素、水、生长因子、前体、诱导物等
一碳源
凡是构成微生物细胞和代谢产物碳素的物质来源，都可称为碳源。

生产中常用碳源的来源主要有：糖类、脂肪、有机酸、醇等
（一）糖类
单糖：葡萄糖双糖：蔗糖，麦芽糖多糖：淀粉糊精纤维素
玉米淀粉：呈小颗粒结构、难溶于水，在热水中膨胀成胶状物。

120－130℃淀粉被完全液化（酸性条件下），胶化和液化的淀粉可被微生物产生的胞外淀粉酶和糖化酶逐步分解成葡萄糖，被菌丝体利用。

（二）脂肪
一般的说在培养基中糖类缺乏或发酵至某一阶段，菌体利用油脂.发酵中添加油脂起消泡和补充谭源的双重作用。

菌体利用油脂的作碳源的时候好氧量增加，因此必须充分地供氧，否则易导致有机酸积累，发酵液PH降低。

（三）有机酸醇
（四）碳氢化合物
二氮源
氮源是指构成微生物细胞和代谢产物中的氮素来源的营养物质。

其主要功能是构成微生物细胞和含氮的代谢物，当培养基碳源不足时，可以作为补充碳源。

铵盐：硫酸铵NH4CL 硝酸盐：Na
NO3合成产物：尿素天然原料：植物蛋白：黄豆饼粉、花生饼粉动物蛋白：鱼粉、牛肉膏、蛋白胨微生物蛋白：酵母膏、干酵母植物浆水：玉米浆
（一）无机氮源的特点
（二）1。

成分单一，质量较稳定。

1 成分单一、质量稳定
2 易被菌丝体吸收微生物吸收利用铵盐和硝酸盐的能力强，NH4＋被细胞吸收以后直接被利用，因而硫酸铵等铵盐一般被称为速效氮源，而NO3－被吸收后需要进一步还原成NH4＋后再被微生物利用。

铵离子对多数产物合成有调节作用，应控制加入的浓度。

3 改变培养液的PH
以（NH4）2SO4等铵盐为氮源时，由于NH4＋被菌体吸收，会导致培养基PH下降，而以硝酸盐为氮源时，由于NO3被菌体吸收利用，会导致PH升高，因此无机氮源具有改变培养液PH的作用。

（三）有机氮源的特点
1 成分复杂
2 被菌体利用的速度不同。

玉米浆中的氮源物质主要以较易吸收的蛋白质降解产物形式存在，而降解产物特别是氨基酸可以通过转氨作用直接被利用，有利于菌体生长，为速效氮源;而黄豆饼粉和花生饼粉等中的氮主要以大分子蛋白形式存在，需要进一步降解成小分子的肽和氨基酸才能被微生物吸收，利用速度缓慢，有利于代谢产物的形成，为迟效氮源。

在生产中，控制速效和迟效氮源的比例，以控制菌体生长和产物形成期的协调，达到提高产量的目的。

3微生物对氨基酸的利用有选择性
4 是引起发酵水平波动的主要因素
三无机盐和和微量元素
磷是构成菌体核酸、核蛋白等细胞物质的组成成分，是许多辅酶和高能磷酸键的成分，又是氧化磷酸化反应的必须元素。

作为缓冲系统可以调节培养基PH，磷酸盐既能促进菌体的基础代谢，又能影响代谢的生物合成，因此磷酸盐是发酵生产中一种限制性的营养成分，如链霉菌、四环素等的发酵中，产物的合成速率是受到发酵液中磷酸盐浓度的调节。

硫是某些氨基酸、维生素的成分产量明显
铁是菌体的细胞色素、细胞色素氧化酶和过氧化物酶的组成元素，是菌体生命活动必须的元素之一。

在四环素、麦迪霉素等发酵中，高浓度的Fe2+都显示较强的抑制作用，抗生素的下降。

故此，铁制发酵罐在运行前，需要用稀硫酸铵或者稀硫酸溶液预处理几次，再用白料运转几批。

锌、镁、钴是某些酶的辅酶和激活剂。

锌：微量可以促进菌体生长。

镁除能激活一些酶活性外，能提高卡那霉素、新霉素、链霉素的产生菌对自身产物的耐受性。

钴组成V12的元素之一，如庆大霉素发酵培养基中加一定量的钴（0。

1－10ug/ml），能延长发酵周期，还能使抗生素产量成倍增加。

Na：维持细胞渗透压的功能K：影响细胞膜透性Ca：调节细胞透性，调节磷酸盐含量。

四水 1 起溶剂和运输介质 2 参与细胞内化学反应3 维持蛋白质核酸等生物大分子天然构象4 吸收代谢热量，稳定细胞内的温度 5 充足水分维持自身正常的形态 6 微生物通过水合作用和脱水作用控制由多亚基组成的结构，如：酶、微管、鞭毛的组装和解离。

五前体前体是指在产物的生物合成过程中，被菌体直接用于产物合成而自身结构无显著改变的物质。

前体分内源性前体和外源性前体。

内源性前体指菌体自身能合成的物质。

外源性前体是指菌体自身不能合成或少量合成，必须在发酵过程中加入的物质。

六消沫剂
七其他成分有时为了促进菌体生长或者产物合成，或者抑制不需要的代谢产物的合成，需要向培养基中加入某种促进剂或者抑制剂。

如在四环素发酵培养基中，加入溴化钠和M－促进剂，能够抑制金霉素（氯四环素）的生物合成。

3 培养基的种类和选择
一培养基的种类
合成培养基：由已知组分组成的各种营养物质组成的培养基
复合培养基：组成不明确的天然产物和无机盐等组成的培养基
1 孢子培养基一般一般的说，孢子培养基中基质浓度特别是有机氮源要低些，无机盐的浓度要适量，生长中常用的是麸皮培养基大/小米培养基等
2 种子培养基要求营养丰富，完整易于吸收，氮源和维生素的含量高一点，常用原料有葡萄糖、糊精、蛋白胨、玉米浆、酵母粉等。

3 发酵培养基组成丰富、营养成分浓度适中，产物合成时期PH波动小。

二培养基的设计
原则：满足菌体细胞生长繁殖和合成代谢产物的元素需要，还要提供维持生命活动和合成代谢产物所需要的能量，菌体对数生长期开始时，利于有生理功能的军体的迅速生长繁殖，对数生长期末期能迅速转入代谢产物合成的生成期，并使产物合成速率保持一定的线性关系，这种线性关系保持较长时间。

碳氮比例影响最大：碳氮比偏小，能导致菌体生长旺盛，易造成菌体提前衰老自溶，影响产物积累；碳氮比过大，菌体繁殖数量少，不利于产物的积累；碳氮比较合适，但是碳氮源浓度过高，仍能导致菌体的大量繁殖，增大发酵液浓度，影响溶解氧浓度，引起菌体代谢异常，影响产物合成。

碳氮比较合适，但是碳源、氮源浓度过低，会影响菌体的繁殖，同样不利于产物的积累。

三培养基的筛选
4 影响培养基质量的因素
一原材料质量的影响
有机氮源：品种、产地、加工方法、贮存方法。

东北黄豆饼粉含硫氨基酸高。

玉米浆是亚硫酸浸泡玉米的水经过浓缩加工制成，呈鲜黄至至暗褐色，玉米浆重的磷含量（0.11-0.4%之间）
碳源：若用蛋白质含量（0.6%）高的淀粉制备葡萄糖的结晶母液作碳源，会出现发酵前期泡沫增多，通气效果下降，导致异常发酵。

无机盐和前提物质要纯。

二水质的影响
三灭菌的影响
饱和蒸汽灭菌的方法：高温降解，时间越长，营养成分破坏越多，产生对微生物有毒的物质。

特别是还原糖、肽类、蛋白质等有机氮源一起加热时，更容易产生化学反应，形成5－羟甲基糠醛和棕色的类黑精，氨基酸能加速葡萄糖的降解反应。

赖氨酸与糖类易反应，形成棕色物质，糖类与磷酸盐络合形成棕色色素，以上反应易导致代谢途径改变合菌体繁殖不利，故采用糖与其他成分分别灭菌。

灭菌中磷酸盐合钙、镁、铁等阳离子结合形成沉淀。

培养基中加一点消泡剂，可以减少泡沫的形成，避免微生物的存在。

四PH的影响
PH偏高或者偏低过大，灭菌中加速营养的破坏，一般用K2HPO4和KH2PO4组成的混合物、CaC O3做Ph缓冲剂。

五其他因素的影响粘度氧化还原电位
制备淀粉的原料成分
玉米浆的成分g/100g液态玉米浆：干物：46－50 灰分：8－10 总氮3。

3－3。

7 总糖0。

8－4。

4 酸度：108－144乳酸：11。

6－19。

3PH 4。

0－4。

7 磷：1。

5－1。

9 钙：0。

02－0。

07 钾2。

0－2。

5 沉淀固体：38。

4－52。

0
消泡剂：SAG 硅消泡剂
GPE 泡敌（聚氧乙烯氧丙稀甘油）。