工业发酵培养基及制备讲稿.ppt

工业发酵培养基及制备第一页，讲稿共二十八页哦 概述概述 培养基培养基是人们提供微生物生长繁殖是人们提供微生物生长繁殖和生物合成各种代谢产物所需要的按和生物合成各种代谢产物所需要的按一定比例配制的多种营养物质的混合一定比例配制的多种营养物质的混合物。物。返回第二页，讲稿共二十八页哦 谷氨酸生产培养基（谷氨酸生产培养基（%）:水解糖水解糖12 玉米浆玉米浆0.3 尿素尿素0.5 磷酸氢二钾磷酸氢二钾0.1 硫酸镁硫酸镁0.04 青霉素青霉素0.01g/L 返回第三页，讲稿共二十八页哦 青霉素发酵培养基（青霉素发酵培养基（%）:葡萄糖葡萄糖10 硫酸铁硫酸铁0.01，玉米浆玉米浆4 硫酸锰硫酸锰0.01 苯乙酸苯乙酸0.5 硫酸锌硫酸锌0.01。猪油猪油0.5 返回第四页，讲稿共二十八页哦1.营养比较丰富，浓度要恰当营养比较丰富，浓度要恰当：太营养菌体：太营养菌体生长过盛，否则生长太差生长过盛，否则生长太差.2.原料彼此不能产生化学反应：如柠檬酸，原料彼此不能产生化学反应：如柠檬酸，CaCO3。返回 配制工业发酵培养基的一般要求配制工业发酵培养基的一般要求第五页，讲稿共二十八页哦3.原料成本低原料成本低，蛋白胨可用玉米浆，蛋白胨可用玉米浆，大豆粉代替。大豆粉代替。4.不影响通气搅拌的效果，如蛋白质不影响通气搅拌的效果，如蛋白质的含量高，泡沫多，通气差。的含量高，泡沫多，通气差。配制工业发酵培养基的一般要求配制工业发酵培养基的一般要求第六页，讲稿共二十八页哦常用的碳源有：糖类、油脂、有机酸、低碳常用的碳源有：糖类、油脂、有机酸、低碳醇和碳氢化合物。醇和碳氢化合物。一、一、碳源：碳源：（一）糖类（一）糖类：单、双、多糖。淀粉的水解是在：单、双、多糖。淀粉的水解是在热水中膨胀，然后用酶或酸水解。热水中膨胀，然后用酶或酸水解。葡萄糖葡萄糖是碳源中最易利用的糖，常作为培养是碳源中最易利用的糖，常作为培养基的主要成分。基的主要成分。第一节第一节 培养基的成分培养基的成分第七页，讲稿共二十八页哦（二）油脂（二）油脂：一般在糖类缺乏时，菌体可利：一般在糖类缺乏时，菌体可利用脂肪。脂肪酸用脂肪。脂肪酸乙酰乙酰CoA三羧酸循环三羧酸循环产生大量能量产生大量能量耗氧耗氧丙酮酸丙酮酸乳酸。乳酸。霉菌和放线菌可以用油脂作碳源。霉菌和放线菌可以用油脂作碳源。第八页，讲稿共二十八页哦l（三）有机酸，醇，柠檬酸，甲醇。（三）有机酸，醇，柠檬酸，甲醇。l（四）碳氢化合物：（四）碳氢化合物：石油产品，如谷氨酸石油产品，如谷氨酸生产菌，用正十六烷作碳源，当发酵到生产菌，用正十六烷作碳源，当发酵到100小时加适量青霉素，谷氨酸产量达小时加适量青霉素，谷氨酸产量达84 g/L。l碳源可分为碳源可分为速效碳和缓效碳速效碳和缓效碳，要配合使用。，要配合使用。第二节第二节 培养基的成分培养基的成分第九页，讲稿共二十八页哦1.有机氮源：黄豆粉，黄豆饼粉，有机氮源：黄豆粉，黄豆饼粉，玉米浆玉米浆，（干，（干态、液态），还有酵母粉，鱼粉，蛋白胨，态、液态），还有酵母粉，鱼粉，蛋白胨，尿素尿素等等2.无机氮源：如硫酸铵和硝酸钠。无机氮源：如硫酸铵和硝酸钠。生理酸性生理酸性物质物质：（：（NH4)2SO42NH3+H2SO4 pH下降。下降。生理碱性生理碱性物质：物质：KNO3+4H2NH3+2H2O+KOH，pH 上升。上升。二、二、氮源氮源第十页，讲稿共二十八页哦三、无机盐和微量元素、生长因子三、无机盐和微量元素、生长因子：P：核酸；：核酸；S：蛋白胨，铁，：蛋白胨，铁，镁、锌、钴以镁、锌、钴以及维生素等及维生素等。四、四、水：量要加足。水：量要加足。第十一页，讲稿共二十八页哦 在产物的生物合成过程中，被菌体直接用于产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称前体。物合成而自身结构无显著改变的物质称前体。用法用法：前体使用时普遍采用流加的方法：前体使用时普遍采用流加的方法 前体一般都有毒性，浓度过大对菌体的生长前体一般都有毒性，浓度过大对菌体的生长不利。不利。苯乙胺苯乙胺，一般基础料中仅仅添加，一般基础料中仅仅添加0.07%，前体相对价格较高，添加过多，容易引起，前体相对价格较高，添加过多，容易引起挥发和氧化，流加也有利于提高前提的转化挥发和氧化，流加也有利于提高前提的转化率。率。五、五、前体前体第十二页，讲稿共二十八页哦六、促进剂：六、促进剂：促进产物合成的化学物质。例促进产物合成的化学物质。例如如添加添加0.5%的柠檬酸盐对的柠檬酸盐对虾青素虾青素含量可提高含量可提高36.2%促进剂提高产量的机制：1）有些促进剂本身是酶的诱导物；2）有些促进剂是表面活性剂，可改善细胞的透性，改善细胞与氧的接触从而促进酶的分泌与生产；3）也有人认为表面活性剂对酶的表面失活有保护作用；4）有些促进剂的作用是沉淀或螯合有害的重金属离子。第十三页，讲稿共二十八页哦七、消沫剂l工业发酵中常用一些消沫剂消除发酵中产生的泡沫，防止逃液和染菌，保证生产的正常进行。l 消沫剂一般采用表面活性物质，当泡沫的表面存在有极性表面活性物质形成的双电层时，加入另一种极性相反的表面活性物质，可以中和电性，破坏泡沫的稳定性，使泡沫破碎；或者加入更强极性的物质与发泡剂争夺泡沫表面上的空间，引起力的不平衡，促使泡沫破碎。l常用的消沫剂：天然油脂、聚醚类、高级醇、脂肪酸等第十四页，讲稿共二十八页哦第三节第三节 培养基的种类和配方设计培养基的种类和配方设计按纯度分：天然培养基、合成培养基按状态分：固体培养基、半固体培养基、液体培养基按用途分：孢子培养基、种子培养基和发酵培养基第十五页，讲稿共二十八页哦q成分明确、稳定、重复性强，可以减少不能控制的因素q一般微生物在合成培养基上生长较慢，有些微生物营养要求复杂，在合成培养基上不能生长q适合于研究菌种基本代谢过程的物质变化规律以及在实验室范围作有关营养、代谢、分类鉴定、生物测定及选育菌种、遗传分析等定量研究工作。q培养基营养单一，价格较高，不适合用于大规模工业生产 返回合成培养基：是用化学成分和数量完全了解的各种营养物质组成第十六页，讲稿共二十八页哦l液体培养基：常用于大规模的工业生产l固体培养基：用于菌种的培养和保存。是在液体培养基中加入凝固剂配成的，最常用的凝固剂是琼脂。l半固体培养基：用于菌种鉴定、细菌运动观察和噬菌体效价滴定。l分类：斜面试管、平板等l固体培养基在菌种的分离、保藏、菌落特征的观察、活菌计数和鉴定菌种方面是不可缺少的。第十七页，讲稿共二十八页哦孢子培养基孢子培养基l用途：供制备孢子用。l要求：能使孢子迅速发芽和生长，能形成大量的优质孢子，但不能引起菌种变异。l注意事项：基质浓度（特别是有机氮源）要低些，无机盐浓度要适量。l 孢子培养基成分因菌不同而异，常用的有麸皮培养基、大（小）米培养基、琼脂斜面培养基等。第十八页，讲稿共二十八页哦种子培养基种子培养基种子培养基特点：种子培养基特点：l1.必须有较完全和丰富的营养物质，特别需要充足的氮源和生长因子。l2.种子培养基中各种营养物质的浓度不必太高。供孢子发芽生长用的种子培养基，可添加一些易被吸收利用的碳源和氮源。l3.种子培养基成分还应考虑与发酵培养基的主要成分相近。第十九页，讲稿共二十八页哦发酵培养基发酵培养基l用途：供菌体生长繁殖和合成大量代谢产物用的。l要求：营养成分和粘度适中，同时考虑各种生化代谢过程，产物合成期pH值等条件不易发生大的变动，也不能影响产物的分离提纯。第二十页，讲稿共二十八页哦孢子培养基（孢子培养基（%）：）：淀粉淀粉 0.8 K2HPO4 0.05 天冬氨酸天冬氨酸 0.002 CaCO3 0.1 麸皮麸皮 2 KNO3 0.1 琼脂琼脂 1.8 MgSO4 0.05pH 7.5 NaCl 0.05庆大霉素生产庆大霉素生产第二十一页，讲稿共二十八页哦摇瓶培养基摇瓶培养基（%）：淀粉淀粉 5.5 （NH4）2SO4 0.05 葡萄糖葡萄糖 0.5 CaCO3 0.5 黄豆粉黄豆粉 4 KN03 0.05 蛋白胨蛋白胨 0.3 油少量油少量 庆大霉素生产庆大霉素生产第二十二页，讲稿共二十八页哦发酵培养基发酵培养基（%）：）：淀粉淀粉 1.5 （NH4)2S04 0.05 蛋白胨蛋白胨 0.5 CaCO3 0.5 黄豆粉黄豆粉 3 KNO3 0.05 玉米粉玉米粉 1庆大霉素生产庆大霉素生产第二十三页，讲稿共二十八页哦二、培养基的设计二、培养基的设计 （一（一）培养基的设计一般思路：）培养基的设计一般思路：1.单因子试验法单因子试验法 2.正交试验法。正交试验法。3.中试发酵规模进一步优化配方。中试发酵规模进一步优化配方。第二十四页，讲稿共二十八页哦 第三节第三节 影响培养基质量的因素影响培养基质量的因素 工业上常出现菌体代谢异常从而引起产工业上常出现菌体代谢异常从而引起产量大幅度波动，产生的原因很多，主要量大幅度波动，产生的原因很多，主要有：有：第二十五页，讲稿共二十八页哦 第四节第四节 影响培养基质量的因素影响培养基质量的因素 一、一、原材料质量的影响原材料质量的影响有机氮源：有机氮源：加工用的原材料品种、产地、加工方法加工用的原材料品种、产地、加工方法和储存条件。（和储存条件。（黄豆饼粉、玉米浆、蛋白胨等）黄豆饼粉、玉米浆、蛋白胨等）质量控制：监测各种有机氮源中的蛋白质、磷、脂质量控制：监测各种有机氮源中的蛋白质、磷、脂肪和水分的含量，注意酸价变化；重视储藏温度和肪和水分的含量，注意酸价变化；重视储藏温度和时间时间碳源：碳源：淀粉、葡萄糖和乳糖淀粉、葡萄糖和乳糖-不同的原料、产地、加不同的原料、产地、加工方法工方法第二十六页，讲稿共二十八页哦l油脂：原料（豆油、玉米油、米糠油、杂鱼油）以及储藏条件和时间的影响l无机盐和前体物第二十七页，讲稿共二十八页哦二、二、水质的影响水质的影响。水质对许多产品的生产有较大的水质对许多产品的生产有较大的影响。如含影响。如含Ca、Mg离子的硬水，可离子的硬水，可能对菌种的生长不利。柠檬酸生产中能对菌种的生长不利。柠檬酸生产中，硬水对黑曲霉孢子的产生有不利的，硬水对黑曲霉孢子的产生有不利的影响。影响。第二十八页，讲稿共二十八页哦