微生物工程-03培养基.ppt

第三章 培养基及其制备Culture Medium and its Preparation发酵的一般流程种子扩大培养种子扩大培养培养基配制培养基配制空气除菌空气除菌培养基灭菌培养基灭菌发酵生产发酵生产下游处理下游处理发酵设备发酵设备提纲培养基的原材料l培养基的营养成分、功能及配置原则l培养基的类型与用途淀粉水解糖的制备：酸解法、酶解法、酶酸结合法前体物质及促进剂l前体物质l促进剂和抑制剂一、培养基的原材料培养基(Culture medium)：选用各种营养物质，经配制成适合不同微生物生长繁殖或积累代谢产物的营养基质一、培养基的原材料培养基的营养成分及其功能1.碳源(Carbon source)【糖类、脂肪、有机酸】：能源物质，构成菌体和代谢产物2.氮源(Nitrogen source)【无机氮源：氨水、硫酸铵、尿素、硝酸钠；有机氮源：发酵菌丝体、酒糟】：构成菌体和代谢产物，硝化细菌的能源物质3.无机盐类(Mineral nutrition)【Pb、Mg、S、P、Fe、Co、Zn等】：维持酶活力，调节渗透压、pH值、电位等4.特殊生长因子【生物素、硫胺素、肌醇等】：构成辅酶的组成部分，促进生命活动5.水：溶解营养物质和代谢产物一、培养基的原材料培养基的配置原则1.根据不同微生物的需要配置不同的培养基2.各种营养物质的浓度与配比，特别是C/N3.将培养基的pH控制在一定范围内4.考虑利用价廉且易于获得的原料一、培养基的原材料培养基的类型 分类依据 类型营养物质来源 天然、合成、半合成培养基形式 液体、固体、半液体培养基的成分和目的 基本、完全、鉴别、选择生产工艺的要求 孢子(Spore)、种子、发酵培养基的用途：筛选菌种、保藏菌种、检验杂菌、培养种子、发酵生产等二、淀粉水解糖的制备糖化(Saccharify)：在工业生产上将淀粉水解为葡萄糖的过程，得到的水解糖液叫淀粉糖。糖化的原料：薯类淀粉、玉米淀粉、小麦淀粉、大米淀粉等。水解糖液的质量直接关系到生产菌的生长速度与代谢产物的积累，其中的低聚糖类与复合糖类等杂质越低越好。二、淀粉水解糖的制备酸解法l反应原理：淀粉葡萄糖l优点：设备单一、时间短（几分钟）l缺点：对设备要求高（高温、高压、高腐蚀）副反应多，淀粉转化率低对原料要求高，淀粉颗粒大小均匀淀粉乳浓度不能太高酸（催化剂）高温高压StarchGlucose二、淀粉水解糖的制备酶解法（双酶水解法）反应原理：淀粉糊精、低聚糖 葡萄糖优点：对设备要求低，副反应少，产品纯度高，营养丰富对原料要求较低，淀粉乳浓度高缺点：所需设备较多反应时间较长（2-3天）淀粉酶糖化酶液化糖化二、淀粉水解糖的制备酶酸结合法之一，酸酶法反应原理：淀粉糊精、低聚糖 葡萄糖优点：产品质量高，反应时间较短（糊精、低聚糖 葡萄糖优点：反应时间短（酸酶法酶酸法酸解法三、前体物质及促进剂三、前体物质及促进剂前体物质前体物质(Precursor)：某些化合物加入培养某些化合物加入培养基后，能够直接在生物合成过程中结合到产物分基后，能够直接在生物合成过程中结合到产物分子中去，而自身的结构并未发生太大变化，却能子中去，而自身的结构并未发生太大变化，却能提高产物的产量。这类小分子物质被称为前体。提高产物的产量。这类小分子物质被称为前体。抗生素抗生素(Antibiotin)发酵中常用的前体物发酵中常用的前体物质：质：抗生素前 体 物 质青霉素苯乙酸（或在发酵中生成苯乙酸的物质）链霉素肌醇、精氨酸、甲硫氨酸红霉素丙酸、丙醇、丙酸盐、乙酸盐三、前体物质及促进剂三、前体物质及促进剂影响前体物质效力的因素影响前体物质效力的因素l菌种的特性与菌龄菌种的特性与菌龄(Cell age)l前体物质的投入量前体物质的投入量(Inoculation concentration)l前体物质的毒性前体物质的毒性(Toxicity)苯乙酸用量（）青霉素产量（单位/ml)青霉素比例（）0.157.30.273.00.390.60.495.6三、前体物质及促进剂三、前体物质及促进剂促进剂促进剂Accelerator（刺激剂（刺激剂Stimulant）的作用原理：）的作用原理：改变细胞的渗透改变细胞的渗透性，或性，或“启动启动”微生物体内的生产部位，否则微生物体内的生产部位，否则这些部位是被阻遏的，因此促进剂的添加可以这些部位是被阻遏的，因此促进剂的添加可以大大提高产量。大大提高产量。常用促进剂：常用促进剂：各种表面活性剂各种表面活性剂Surfactant（洗涤剂、吐温（洗涤剂、吐温80、EDTA、植酸等）、大豆、植酸等）、大豆油提炼物、甲醇等油提炼物、甲醇等三、前体物质及促进剂抑制剂抑制剂(Inhibitor)的作用原理：的作用原理：通过抑通过抑制某些合成其它产物的途径而使所需产物的合制某些合成其它产物的途径而使所需产物的合成得到加强成得到加强抗生素生产中的抑制剂：抗生素被抑制的产物抑制剂链霉素甘露糖链霉素甘露聚糖四环素金霉素溴化物、硫脲等头孢霉素C头孢霉素NL-蛋氨酸利福霉素B其它利福霉素巴比妥药物本章知识结构培养基的原料培养基的营养成分与功能培养基的配置原则培养基的类型与用途淀粉水解糖的制备酸解法、酶解法、酸酶法、酶酸法及其比较前体物质与促进剂前体物质,促进剂,抑制剂作用原理影响前体物质效力的因素常用前体物质、促进剂及抑制剂预习内容培养基灭菌与空气除菌培养基灭菌原理分批灭菌与连续灭菌空气过滤除菌流程与设备过滤介质与过滤除菌原理