素材工业发酵培养基的替代原则 高二下学期生物人教版选择性必修3.docx

工业发酵培养基的替代原则 工业发酵时，往往以天然材料代替精准的化学原料。有时以野生植物代替栽培植物、秸秆代替淀粉、非蛋白氮代替蛋白氮。这是为什么？培养基中必须具备微生物生长所必须的碳源、氮源、能源、无机盐、水、生长因子六大营养要素以及合适的pH、渗透压、及氧化还原电势等条件，这样微生物才能较好的生长繁殖。1.培养基设计的基本步骤（1）根据前人的经验和培养基成分确定一些必须添加的成分，初步确定可能的培养基成分。（2）通过单因子实验最终确定出最为适宜的培养基成分。（3）当培养基成分确定后，剩下的问题就是各成分最适的浓度，由于培养基成分很多，为减少实验次数常采用一些合理的实验设计方法。这些实验往往基于多因子实验，包含均匀设计、正交实验设计、响应面分析等。2.工业化生产发酵产品培养基原料选择遵循节约原则在配制培养基时，应尽量利用廉价且易于获得的原料作为培养基成分，特别是在发酵工程，以尽量降低生产成本。以粗代精：对微生物来说，各种粗原料营养更加齐全，效果更好，而且在经济上也节约。以“野”代“家”：以野生植物原料代替栽培植物原料，如木薯、橡子、薯芋等都是富含淀粉质的天然野生植物，可以部分取代粮食用于工业发酵的碳源。以烃代粮：以石油或天然气副产品代替糖质原料来培养微生物生产石油蛋白；将石油产品转化成一些产值更高的高级醇、脂肪酸、环烷酸等化工产品和若干合成物；对石油产品的品质进行改良，如脱硫、脱蜡等。以废代好：以工农业生产污染环境的废弃物作为培养微生物的原料，如制糖工业中含有蔗糖的废液、乳制品工业中含有乳糖的废液、豆制品工作中的废水、造纸工业中含有戊糖和己糖亚硫酸纸浆等都可作为培养基的原料。工业上的甲烷发酵主要是利用废水、废渣作为原料，在我国农村已经推广粪便和禾草作为原料，生产甲烷作为燃料。另外，大量的农副产品或制品，如麸皮、米糠、玉米浆、酵母浸膏、酒糟、豆饼、蛋白胨等都是常用的发酵原料。以简代繁：某制药企业改进链霉素发酵液中原有的配方，设法减去3050%的黄豆饼粉、25%的葡萄糖和20%的硫酸铵，结果反而提高了产量。以无机氮代蛋白：以大气氮、铵盐、硝酸盐或尿素等一些非蛋白质或非氨基酸廉价原料作发酵培养基的原料，让微生物转化成菌体蛋白质或含氮的发酵产物供人们利用。以纤代糖：开发利用纤维素这种纤维素农副产品转变为优质饲料、工业发酵原料、燃料及人类的食品及饮料。当然，除了考虑上述节约原则以外，还需要对培养基优化。培养基优化是指面对特定的微生物，通过实验手段配比和筛选找到一种最适合其生长及发酵的培养基，在原来的基础上提高发酵产物的产量，以期达到生产最大发酵产物的目的。发酵培养基的优化在微生物产业化生产中举足轻重，是从实验室到工业生产的必要环节。能否设计出一个好的发酵培养基，是一个发酵产品工业化成功中非常重要的一步。例1、农作物秸秆的回收利用方式很多，其中之一是将秸秆碎化后作为食用菌的栽培基质。碎化秸秆中纤维所起的作用，相当于植物组织培养中固体培养基的（   ）A.琼脂+蔗糖        B.蔗糖+激素    C.激素+无机盐      D.无机盐+琼脂解析：该试题考查植物组织培养知识。题干“秸秆碎化后作为食用菌的栽培基质”，秸秆中的纤维素在食用菌的作用下大量分解，提供碳源和能源，相当于植物组织培养的蔗糖，秸秆中的纤维素是固体，可以作为培养基的支持物，使培养基呈固体状态，这相当于植物组织培养中添加的琼脂。故答案为A。例2、生产实践中配制微生物发酵所需要的培养基时，一般遵循“经济节约”的原则。如“以野(野生植物)代家(栽培植物)”、“以纤(秸秆)代糖(淀粉)”、“以氮(非蛋白氮) 代朊(蛋白氮)”、“以烃代粮”等。下列表述错误的是（   ）A.“以野代家”培养微生物时，需要加入更多的生长因子B.“以纤代糖”能为某些微生物的生长提供碳源和能源C.“以氮代朊”是因为铵盐、硝酸盐等是微生物常用的氮源D.“以烃代粮”培养的微生物可以用于净化被石油污染的海域解析：野生植物属于天然的培养基，含有微生物生长的各种成分，包括生长因子，所以不需要加入更多的生长因子，A错误。