微生物发酵培养基课件.ppt

关于微生物发酵培养基第1页，此课件共75页哦一、培养基的营养成分一、培养基的营养成分l微生物的营养活动，是依靠向外界分泌大量的酶将微生物的营养活动，是依靠向外界分泌大量的酶将周围环境中大分子的蛋白质、糖类、脂肪等营养物质周围环境中大分子的蛋白质、糖类、脂肪等营养物质分解成小分子化合物，再借助细胞膜的渗透作用，吸分解成小分子化合物，再借助细胞膜的渗透作用，吸收这些小分子营养来实现的。收这些小分子营养来实现的。l所有发酵培养基都必须提供微生物生长繁殖和产物所有发酵培养基都必须提供微生物生长繁殖和产物合成所需的能源，包括碳源、氮源、无机元素、生合成所需的能源，包括碳源、氮源、无机元素、生长因子及水、氧气等。对于大规模发酵生产，除考长因子及水、氧气等。对于大规模发酵生产，除考虑上述微生物的需要外，还必须重视培养基原料的虑上述微生物的需要外，还必须重视培养基原料的价格和来源。价格和来源。第2页，此课件共75页哦微生物的营养来源微生物的营养来源l自养菌：光；氢，硫胺；亚硝酸盐，亚铁盐。自养菌：光；氢，硫胺；亚硝酸盐，亚铁盐。l异养菌：碳水化合物等有机物，石油天然气和异养菌：碳水化合物等有机物，石油天然气和 石油化工产品，如醋酸石油化工产品，如醋酸。（1）能源）能源第3页，此课件共75页哦l碳酸气；碳酸气；l淀粉水解糖，糖蜜、亚硫酸盐纸浆废液等淀粉水解糖，糖蜜、亚硫酸盐纸浆废液等l石油、正构石蜡，天然气石油、正构石蜡，天然气l醋酸、甲醇、乙醇等石油化工产品醋酸、甲醇、乙醇等石油化工产品（2）碳源：）碳源：第4页，此课件共75页哦l豆饼或蚕蛹水解液，味精废液，玉米浆，酒糟水豆饼或蚕蛹水解液，味精废液，玉米浆，酒糟水等有机氮等有机氮l尿素，硫酸铵，氨水，硝酸盐等无机氮尿素，硫酸铵，氨水，硝酸盐等无机氮l气态氮气态氮（3 3）氮源）氮源第5页，此课件共75页哦(4)(4)无机盐无机盐l磷酸盐，钾盐，镁盐，钙盐等其他矿盐磷酸盐，钾盐，镁盐，钙盐等其他矿盐l铁、锰、钴等微量元素铁、锰、钴等微量元素l其他其他（5 5）特殊生长因子）特殊生长因子 硫胺素、生物素、对氨基苯甲酸、肌醇等硫胺素、生物素、对氨基苯甲酸、肌醇等第6页，此课件共75页哦二、培养基的分类二、培养基的分类l筛选菌种筛选菌种l保藏菌种保藏菌种l检验杂菌检验杂菌l培养种子培养种子l发酵发酵生产生产（一）、培养基的用途（一）、培养基的用途（一）、培养基的用途（一）、培养基的用途第7页，此课件共75页哦（二）、培养基的分类（二）、培养基的分类（1 1）按培养基组成物质的化学成分）按培养基组成物质的化学成分 合成培养基、半合成培养基、天然培养基。合成培养基、半合成培养基、天然培养基。（2 2）按物理性质）按物理性质 固体培养基，液体培养基固体培养基，液体培养基（3 3）按用途）按用途 选择性培养基、鉴别培养基、富集培养基等选择性培养基、鉴别培养基、富集培养基等第8页，此课件共75页哦（1 1）天然培养基）天然培养基 采采用用化化学学成成分分还还不不清清楚楚或或化化学学成成分分还还不不恒恒定定的的各各种种植植物物和和动动物物组组织织或或微微生生物物的的浸浸出出物物、水水解解液液等等物物质质(例例如如牛牛肉肉膏膏、酵酵母母膏膏、麦麦芽芽汁汁、蛋蛋白白胨等胨等)制成的。制成的。适适合合于于各各类类异异养养微微生生物物生生长长，而而一一般般自自养养微微生生物都不能生长。物都不能生长。第9页，此课件共75页哦（2 2 2 2）合成培养基）合成培养基）合成培养基）合成培养基 用化学成分和数量完全了解的物质配制而成用化学成分和数量完全了解的物质配制而成的。成分精确，重复性强，可以减少不能控制的的。成分精确，重复性强，可以减少不能控制的因素因素 适用于在实验室范围作有关营养、代谢、分适用于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、遗传分析等定量类鉴定、生物测定及选育菌种、遗传分析等定量研究工作。研究工作。但一般微生物在合成培养基上生长较慢，有但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些微生物营养要求复杂，在合成培养基上不能生长。长。第10页，此课件共75页哦（3 3 3 3）半合成培养基）半合成培养基）半合成培养基）半合成培养基多数培养基配制是采用一部分天然有机物作多数培养基配制是采用一部分天然有机物作碳源、氮源和生长因子的来源，再适当加入一些碳源、氮源和生长因子的来源，再适当加入一些化学药品以补充无机盐成分，使其更能充分满足化学药品以补充无机盐成分，使其更能充分满足微生物对营养的需要。微生物对营养的需要。大多数微生物都能在此培养基上生长繁殖。大多数微生物都能在此培养基上生长繁殖。因此，在微生物工业生产上和试验研究中被广泛因此，在微生物工业生产上和试验研究中被广泛使用。使用。第11页，此课件共75页哦（4 4）液体培养基：液体培养基：l 常用于大规模的工业生产及生理代谢等基常用于大规模的工业生产及生理代谢等基 本理论研究工作。本理论研究工作。l 发酵工业多用作培养种子和发酵的培养基。发酵工业多用作培养种子和发酵的培养基。l 根据微生物对氧的要求情况，分别作静止根据微生物对氧的要求情况，分别作静止 或通风搅拌培养。或通风搅拌培养。l 在菌种筛选工作和菌种培养工作中，也常在菌种筛选工作和菌种培养工作中，也常 用液体培养基进行摇瓶培养用液体培养基进行摇瓶培养l 微生物在液体培养基中生长的情况有时也微生物在液体培养基中生长的情况有时也 可用作鉴定菌种的参考。可用作鉴定菌种的参考。第12页，此课件共75页哦生理代谢生理代谢菌种筛选菌种筛选种子培养种子培养发酵培养发酵培养第13页，此课件共75页哦（5 5）固体培养基固体培养基是在液体培养基中加入凝固剂配成的，最常用的凝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。可分为：斜面试管、平板等固剂是琼脂。可分为：斜面试管、平板等第14页，此课件共75页哦作用：作用：l固固体体培培养养基基在在菌菌种种的的分分离离、保保藏藏、菌菌落落特特征征的的观观察察、活活菌菌计计数数和和鉴鉴定定菌菌种种方方面面是是不不可可缺缺少少的。的。l在在制制曲曲、酶酶制制剂剂、柠柠檬檬酸酸等等生生产产中中，用用来来培培养养霉霉菌菌等等的的固固体体种种子子和和发发酵酵培培养养基基是是由由麸麸皮皮等等农作物加无机元素等制成的。农作物加无机元素等制成的。第15页，此课件共75页哦（6 6）增殖培养基：）增殖培养基：可可以以配配制制成成适适合合某某种种微微生生物物生生长长而而不不适适合合其其他他微微生生物物生生长长，从从而而达达到到从从自自然然界界分分离离这这种种微微生生物物的目的。的目的。（7 7）鉴别培养基：）鉴别培养基：是是根根据据微微生生物物能能否否利利用用培培养养基基中中某某种种营营养养成成分分，借借助助指指示示剂剂的的显显色色反反应应，以以鉴鉴别别不不同同种种类类的的微微生生物。物。（8 8）选择培养基：）选择培养基：是是在在培培养养基基内内加加入入某某种种化化学学物物质质以以抑抑制制不不需需要要菌的生长，而促进某种需要菌的生长。菌的生长，而促进某种需要菌的生长。第16页，此课件共75页哦（三）、发酵生产中的培养基类型（三）、发酵生产中的培养基类型工业发酵中培养基往往是依据生产流程和作用工业发酵中培养基往往是依据生产流程和作用分为：分为：l斜面培养基斜面培养基l种子培养基种子培养基l发酵培养基发酵培养基l摇瓶培养基摇瓶培养基第17页，此课件共75页哦1 1、斜面培养基、斜面培养基作用：作用：供供微微生生物物细细胞胞生生长长繁繁殖殖用用的的，包包括括细细菌菌，酵酵母母等等的的斜斜面面培培养养基基以以及及霉霉菌菌、放放线线菌菌生生孢孢子子培培养养基基或或麸麸曲曲培培养养基基等等。这这类类培培养养基基主主要要作作用用是是供供给给细细胞胞生生长长繁繁殖殖所需的各类营养物质。所需的各类营养物质。第18页，此课件共75页哦特点：特点：l富富含含有有机机氮氮源源，少少含含或或不不含含糖糖分分。有有机机氮氮有有利利于于菌体的生长繁殖，能获得更多的细胞。菌体的生长繁殖，能获得更多的细胞。l对对于于放放线线菌菌或或霉霉菌菌的的产产孢孢子子培培养养基基，则则氮氮源源和和碳碳源源均不宜太丰富，否则容易长菌丝而较少形成孢子。均不宜太丰富，否则容易长菌丝而较少形成孢子。l斜斜面面培培养养基基中中宜宜加加少少量量无无机机盐盐类类，供供给给必必要要的的生生长因子和微量元素。长因子和微量元素。第19页，此课件共75页哦2 2、种子培养基、种子培养基(包括摇瓶种子和小罐种子培养基包括摇瓶种子和小罐种子培养基)培养种子的目的：培养种子的目的：l 扩大培养，增加细胞数量；扩大培养，增加细胞数量；l 同时也必须培养出强壮、健康、活性高的细同时也必须培养出强壮、健康、活性高的细 胞。为了使细胞迅速进行分裂或菌丝快速生长。胞。为了使细胞迅速进行分裂或菌丝快速生长。第20页，此课件共75页哦l必必须须有有较较完完全全和和丰丰富富的的营营养养物物质质，特特别别需需要要充充足足的氮源和生长因子。的氮源和生长因子。l种种子子培培养养基基中中各各种种营营养养物物质质的的浓浓度度不不必必太太高高。供供孢孢子子发发芽芽生生长长用用的的种种子子培培养养基基，可可添添加加一一些些易易被被吸吸收收利用的碳源和氮源。利用的碳源和氮源。l种种子子培培养养基基成成分分还还应应考考虑虑与与发发酵酵培培养养基基的的主主要要成成分分相相近。近。种子培养基特点：种子培养基特点：第21页，此课件共75页哦3 3、发酵培养基、发酵培养基 发酵培养基是发酵生产中最主要的培养基，发酵培养基是发酵生产中最主要的培养基，它不仅耗用大量的原材料，而且也是决定发酵生它不仅耗用大量的原材料，而且也是决定发酵生产成功与否的重要因素。产成功与否的重要因素。发酵培养基的选择考虑的因素：发酵培养基的选择考虑的因素：第22页，此课件共75页哦（1）根据产物合成的特点来设计培养基：）根据产物合成的特点来设计培养基：对菌体生长与产物相偶联的发酵类型，充分对菌体生长与产物相偶联的发酵类型，充分满足细胞生长繁殖的培养基就能获得最大的产物。满足细胞生长繁殖的培养基就能获得最大的产物。对于生产氨基酸等含氮的化合物时，它的发对于生产氨基酸等含氮的化合物时，它的发酵培养基除供给充足的碳源物质外，还应该添加酵培养基除供给充足的碳源物质外，还应该添加足够的铵盐或尿素等氮素化合物。足够的铵盐或尿素等氮素化合物。第23页，此课件共75页哦（2 2）发酵培养基的各种营养物质的浓度应尽可）发酵培养基的各种营养物质的浓度应尽可 能高些，这样在同等或相近的转化率条件能高些，这样在同等或相近的转化率条件 下有利于提高单位容积发酵罐的利用率，下有利于提高单位容积发酵罐的利用率，增加经济效益。增加经济效益。（3 3）发酵培养基需耗用大量原料，因此，原料）发酵培养基需耗用大量原料，因此，原料 来源、原材料的质量以及价格等必须予以来源、原材料的质量以及价格等必须予以 重视。重视。第24页，此课件共75页哦三、发酵培养基选择的要求三、发酵培养基选择的要求(1)(1)必须提供合成微生物细胞和发酵产物的基本成分。必须提供合成微生物细胞和发酵产物的基本成分。(2)(2)有利于减少培养基原料的单耗，即提高单位营养有利于减少培养基原料的单耗，即提高单位营养 物质所合成产物数量或最大产率。物质所合成产物数量或最大产率。(3)(3)有利于提高培养基和产物的浓度，以提高单位容有利于提高培养基和产物的浓度，以提高单位容 积发酵罐的生产能力。积发酵罐的生产能力。(4)(4)有利于提高产物的合成速度，缩短发酵周期有利于提高产物的合成速度，缩短发酵周期。第25页，此课件共75页哦(5)(5)尽量减少副产物的形成，便于产物的分离纯化。尽量减少副产物的形成，便于产物的分离纯化。(6)(6)原料价格低廉，质量稳定，取材容易。原料价格低廉，质量稳定，取材容易。(7)(7)所用原料尽可能减少对发酵过程中通气搅拌的所用原料尽可能减少对发酵过程中通气搅拌的 影响，利于提高氧的利用率，降低能耗。影响，利于提高氧的利用率，降低能耗。(8)(8)有有利利于于产产品品的的分分离离纯纯化化，并并尽尽可可能能减减少少产产生生“三三废废”的物质。的物质。第26页，此课件共75页哦发酵培养基的设计和注意事项发酵培养基的设计和注意事项1 1、提提供供必必要要的的营营养养成成分分：培培养养基基成成分分必必须须满满足足细细胞胞生生长，代谢活动和合成产物所需的基本要求。长，代谢活动和合成产物所需的基本要求。2 2、配配制制合合适适的的浓浓度度：可可以以从从发发酵酵动动力力学学有有关关生生长长、产产物物合合成成和和基基质质利利用用物物料料平平衡衡的的关关系系中中大大致致推推算算所所需需原料或大致计算出所需主要原料的需要量。原料或大致计算出所需主要原料的需要量。第27页，此课件共75页哦3 3、主成分与其他成分的配比。、主成分与其他成分的配比。4 4、控控制制合合适适的的pHpH：微微生生物物的的生生长长繁繁殖殖或或产产物物的的合合成成往往往往需需要要定定的的pHpH环环境境，在在最最适适pHpH值值下下有有利利于于加加快快各各种种酶酶的的反反应应。因因此此在在整整个个发发酵酵过过程程中中应应使使培培养养基基的的pHpH适合于微生物生长或产物合成所需。适合于微生物生长或产物合成所需。第28页，此课件共75页哦pHpH的具体控制方法的具体控制方法l可可以以在在微微生生物物培培养养过过程程中中加加入入酸酸或或碱碱或或流流加加某某些些营营养养物物质质调调节节培培养养基基的的pHpH，但但更更应应在在配配制制培培养养基基时时考考虑虑所所用用营营养养物物质质的的组组成成成成分分，使使其其pHpH值值适适合合该该微微生生物物生生长长或合成代谢产物的需要。或合成代谢产物的需要。l还还要要注注意意有有些些营营养养物物质质被被利利用用后后培培养养基基的的pHpH变变化化情情况况.第29页，此课件共75页哦l控控制制pHpH最最常常用用的的方方法法是是在在培培养养基基中中添添加加具具有有一一定定缓缓冲冲能能力力的的物物质质作作为为营营养养物物，如如以以磷磷酸酸盐盐作作为为磷磷的的成成分分；或或者者避避免免使使用用容容易易产产生生生生理理酸酸性性或或碱碱性性使使培培养养基基pHpH波波动太大的物质。动太大的物质。第30页，此课件共75页哦5 5、避免产生微生物不能利用的物质或形成沉淀、避免产生微生物不能利用的物质或形成沉淀l葡葡萄萄糖糖与与铵铵盐盐或或氨氨基基酸酸的的氨氨基基在在灭灭菌菌高高温温下下作作用用形形成成深深褐褐色色物物质质。这这种种物物质质不不被被微微生生物物利利用用。因因此此这这两两类类营营养养物物不不宜宜直直接接配配在在一一起起进进行行灭灭菌菌，而而应应采采用用分开灭菌后再加入发酵罐内。分开灭菌后再加入发酵罐内。l硫硫酸酸铵铵中中的的SOSO4 42-2-与与钙钙盐盐易易形形成成难难溶溶的的硫硫酸酸钙钙，因因此此二二者也不宜直接配成培养基。者也不宜直接配成培养基。第31页，此课件共75页哦6 6、注意代谢调节物的影响：、注意代谢调节物的影响：有些物质存在于培养基中往往能明显地促进、有些物质存在于培养基中往往能明显地促进、或抑制发酵产物的形成。或抑制发酵产物的形成。l前体物质前体物质l诱导剂诱导剂l阻遏物阻遏物l抑制剂抑制剂l金属离子金属离子第32页，此课件共75页哦(1)(1)(1)(1)添加有关前体物质：添加有关前体物质：添加有关前体物质：添加有关前体物质：l前前作作物物质质：是是指指当当添添加加到到发发酵酵培培养养基基中中的的某某些些化化学学物物质质基基本本上上不不改改变变其其分分子子结结构构而而直直接接进进入入产产物物中中的的小小分分子子物物质质，从从而而在在一一定定条条件件下下控控制制产产物物的的合合成成方方向和提高产量。向和提高产量。l在在发发酵酵中中添添加加前前体体物物质质将将有有利利于于产产物物的的合合成成和和显显著著提提高高产产量量，如如苯苯乙乙酸酸及及其其衍衍生生物物被被认认为为是是青青霉霉素的前体物质素的前体物质。第33页，此课件共75页哦(2)(2)(2)(2)添加诱导物：添加诱导物：添加诱导物：添加诱导物：l目前工业用微生物酶多数为诱导酶，如蛋白酶、目前工业用微生物酶多数为诱导酶，如蛋白酶、淀粉酶、纤维素酶等。淀粉酶、纤维素酶等。l诱导物的存在能大大强化诱导酶的生物合成。诱导物的存在能大大强化诱导酶的生物合成。l酶的正常底物或底物的类似物都可作为诱导物。酶的正常底物或底物的类似物都可作为诱导物。l在在各各种种微微生生物物酶酶的的发发酵酵培培养养基基中中必必须须加加入入诱诱 导导物物，例例如如淀淀粉粉、糊糊精精或或麦麦芽芽糖糖是是淀淀粉粉酶酶或或 糖糖化化酶酶的诱导物。只有添加这些物质的培养基，的诱导物。只有添加这些物质的培养基，才能获得高产。才能获得高产。第34页，此课件共75页哦(3)(3)(3)(3)注意阻遏物或抑制剂的影响注意阻遏物或抑制剂的影响注意阻遏物或抑制剂的影响注意阻遏物或抑制剂的影响l培培养养基基中中存存在在反反馈馈阻阻遏遏物物或或分分解解阻阻遏遏物物均均能能影影响响酶的合成，降低发酵产量。酶的合成，降低发酵产量。l有有些些酶酶的的抑抑制制剂剂却却能能提提高高某某些些代代谢谢产产物物的的产产量量，最最早早利利用用抑抑制制剂剂提提高高中中间间代代谢谢物物产产量量的的例例子子是是甘甘油发酵中加入亚硫酸钠。油发酵中加入亚硫酸钠。l在在培培养养基基配配制制时时必必须须注注意意加加入入有有益益的的抑抑制制剂剂，而而避避免免混入有害的抑制物。混入有害的抑制物。第35页，此课件共75页哦7 7、金属离子的影响：、金属离子的影响：l有些种类的发酵生产对金属离子相当敏感，因有些种类的发酵生产对金属离子相当敏感，因为有些金属离子是中间代谢酶的抑制剂或激活为有些金属离子是中间代谢酶的抑制剂或激活剂。剂。l因此对于有重大影响的金属离子必须严格控制。因此对于有重大影响的金属离子必须严格控制。如柠檬酸发酵中铁、锰和锌离子都能明显影响如柠檬酸发酵中铁、锰和锌离子都能明显影响产量；钙离子对细菌淀粉酶的生产有促进作产量；钙离子对细菌淀粉酶的生产有促进作用；钴离子对葡萄糖异构酶的发酵是必需的。用；钴离子对葡萄糖异构酶的发酵是必需的。这些在培养基配制时都必须予以注意。这些在培养基配制时都必须予以注意。第36页，此课件共75页哦四、培养基组成物质的营养与作用四、培养基组成物质的营养与作用l碳素化合物碳素化合物l氮素化合物氮素化合物 l水水 l微量元素微量元素(无机盐类无机盐类)l生长因子生长因子 第37页，此课件共75页哦(1)(1)(1)(1)碳素化合物碳素化合物碳素化合物碳素化合物(a)(a)碳素化合物的作用碳素化合物的作用:l构成菌体成分的重要元素，构成菌体成分的重要元素，l产生各种代谢产物和细胞内贮藏物质的主要原料，产生各种代谢产物和细胞内贮藏物质的主要原料，l同时又是化能异养型微生物的能量来源。同时又是化能异养型微生物的能量来源。第38页，此课件共75页哦l糖糖：单单糖糖中中的的己己糖糖，寡寡糖糖中中的的蔗蔗糖糖、麦麦芽芽糖糖、棉棉子子糖糖，多多糖糖中中的的淀淀粉粉、纤纤维维素素、半半纤纤维维素素、甲甲壳壳质质和和果果胶胶质质等，其中淀粉是大多数微生物都能利用的碳源。等，其中淀粉是大多数微生物都能利用的碳源。l有有机机酸酸：如如糖糖酸酸、柠柠檬檬酸酸、反反丁丁烯烯二二酸酸、琥琥珀珀酸酸、苹果酸、丙酮酸、酒石酸等。苹果酸、丙酮酸、酒石酸等。注意引起注意引起pHpH变化变化（b b）碳源种类）碳源种类第39页，此课件共75页哦葡萄糖：葡萄糖：l是最易利用的糖，并且作为加速微生物生长的一种有是最易利用的糖，并且作为加速微生物生长的一种有效的糖。效的糖。l葡萄糖效应：葡萄糖效应：培养基中含有过多的葡萄糖会抑制微生物的生长培养基中含有过多的葡萄糖会抑制微生物的生长原因：原因：1、过多的葡萄糖会过分加速菌体的呼吸，以致培、过多的葡萄糖会过分加速菌体的呼吸，以致培养基中的溶解氧不能满足需要。养基中的溶解氧不能满足需要。2、葡萄糖代谢产物会产生反馈抑制、葡萄糖代谢产物会产生反馈抑制第40页，此课件共75页哦l糖蜜：是制糖厂生产糖时的结晶母液，是蔗糖厂的副糖蜜：是制糖厂生产糖时的结晶母液，是蔗糖厂的副产物。含有较丰富的糖、氨素化合物和无机维生素等，产物。含有较丰富的糖、氨素化合物和无机维生素等，是微生物工业的价廉物美的原料。是微生物工业的价廉物美的原料。注意：注意：不同产地、气候、收获季节、制糖工艺不同，糖蜜不同产地、气候、收获季节、制糖工艺不同，糖蜜的组分也不同的组分也不同l糖蜜的性质糖蜜的性质一般为黄褐色或黑褐色，一般为黄褐色或黑褐色，pH5-7.5，略带甜味，有，略带甜味，有硫磺火焦糖味，粘稠状硫磺火焦糖味，粘稠状糖蜜糖蜜第41页，此课件共75页哦糖蜜的预处理：糖蜜的预处理：l澄清处理：澄清处理：除灰分（影响纯度）和蛋白（容易产生泡沫）除灰分（影响纯度）和蛋白（容易产生泡沫）硫酸和石灰处理法：硫酸和石灰处理法：稀释（稀释（1：1）调调pH（酸或中性）（酸或中性）加热加热中和中和沉淀过滤沉淀过滤澄清液澄清液l脱钙：脱钙：Na2CO4沉淀过滤沉淀过滤l除生物素除生物素影响营养缺陷型菌株的生长影响营养缺陷型菌株的生长第42页，此课件共75页哦l淀粉：一般要经菌体产生的胞外酶水解成单糖后淀粉：一般要经菌体产生的胞外酶水解成单糖后再被吸收利用。可克服葡萄代谢过快的弊病。来再被吸收利用。可克服葡萄代谢过快的弊病。来源丰富，价格比较低廉。常用的为玉米淀粉、小源丰富，价格比较低廉。常用的为玉米淀粉、小麦淀粉和甘薯淀。麦淀粉和甘薯淀。第43页，此课件共75页哦l醇类中甘露醇、甘油、低浓度的乙醇。醇类中甘露醇、甘油、低浓度的乙醇。l脂脂肪肪酸酸如如甲甲酸酸、乙乙酸酸、丙丙酸酸、丁丁酸酸等等低低级级脂脂肪肪酸酸都都可可用用作作碳碳源源。油油酸酸和和亚亚油油酸酸等等高高级级脂脂肪肪酸酸可可被被不不少少放放线线菌菌和和真真菌菌作作为为碳碳源源和和能能源源利利用用，低低浓浓度度的的高高级级脂脂肪肪酸酸可可刺刺激激细细菌菌生生长长，但但浓浓度度较较高高时时往往往有毒害作用。往有毒害作用。l正正烷烷烃烃：一一般般是是指指从从石石油油裂裂得得到到的的14C14C至至18C18C的的直直链链烷烃混合物。烷烃混合物。第44页，此课件共75页哦l糖蜜：是制糖厂生产糖时的结晶母液，是蔗糖厂糖蜜：是制糖厂生产糖时的结晶母液，是蔗糖厂的副产物。含有较丰富的糖、氨素化合物和无机的副产物。含有较丰富的糖、氨素化合物和无机维生素等，是微生物工业的价廉物美的原料。维生素等，是微生物工业的价廉物美的原料。l淀粉：一般要经菌体产生的胞外酶水解成单糖后再淀粉：一般要经菌体产生的胞外酶水解成单糖后再被吸收利用。可克服葡萄代谢过快的弊病。来源丰被吸收利用。可克服葡萄代谢过快的弊病。来源丰富，价格比较低廉。常用的为玉米淀粉、小麦淀粉富，价格比较低廉。常用的为玉米淀粉、小麦淀粉和甘薯淀。和甘薯淀。第45页，此课件共75页哦l油和脂肪：在微生物分泌的脂肪酶作用下水解为油和脂肪：在微生物分泌的脂肪酶作用下水解为甘油和脂肪酸，在溶解氧的参与下，氧化成水和甘油和脂肪酸，在溶解氧的参与下，氧化成水和COCO2 2。因此用脂肪作碳源时需比糖代谢供给更多的氧。因此用脂肪作碳源时需比糖代谢供给更多的氧。第46页，此课件共75页哦(2)(2)(2)(2)氮素化合物氮素化合物氮素化合物氮素化合物l氮氮是是构构成成微微生生物物细细胞胞蛋蛋白白质质和和核核酸酸的的主主要要元元素素，而而蛋蛋白白质质和和核核酸酸是是微微生生物物原原生生质质的的主主要要组组成成部部分分。氮氮素素一一般般不不提提供供能能量量，但但硝硝化化细细菌菌却却能能利利用用氨氨作作为氮源和能源。为氮源和能源。l就某一类微生物而言，由于其合成能力的差异，对就某一类微生物而言，由于其合成能力的差异，对氮营养的需要也有很大区别。氮营养的需要也有很大区别。第47页，此课件共75页哦氮的来源可分为无机氮和有机氮：氮的来源可分为无机氮和有机氮：l有机氮源：有机氮源：花生饼粉、黄豆饼粉、棉子饼粉、玉米浆、玉米蛋白花生饼粉、黄豆饼粉、棉子饼粉、玉米浆、玉米蛋白粉、蛋白胨、酵母膏、鱼粉、蚕蛹粉、尿素、废菌丝粉、蛋白胨、酵母膏、鱼粉、蚕蛹粉、尿素、废菌丝体和酒糟等。体和酒糟等。它们在微生物分泌的蛋白酶作用下，水解成氨基它们在微生物分泌的蛋白酶作用下，水解成氨基酸，被菌体进一步分解代谢。酸，被菌体进一步分解代谢。第48页，此课件共75页哦含有丰富的蛋白质、多肽和游离的氨基酸含有丰富的蛋白质、多肽和游离的氨基酸还含有少量的糖类、脂肪、无机盐、维生素及生长还含有少量的糖类、脂肪、无机盐、维生素及生长因子。因子。有机氮源特点：有机氮源特点：第49页，此课件共75页哦铵盐、硝酸盐、氨水等。铵盐、硝酸盐、氨水等。u无机氮源：无机氮源：无机氮的特点：无机氮的特点：微生物对其吸收利用比有机物快，所以也称微生物对其吸收利用比有机物快，所以也称速速效氮。效氮。利用无机氮时应注意引起的利用无机氮时应注意引起的pH变化。变化。第50页，此课件共75页哦 实验室中常用蛋白胨、牛肉膏、酵母膏等作为有机实验室中常用蛋白胨、牛肉膏、酵母膏等作为有机氮源；氮源；工业生产上常用硫酸铵、尿素、氨水、豆饼粉、花生工业生产上常用硫酸铵、尿素、氨水、豆饼粉、花生饼粉、麸皮等原料作氮源。饼粉、麸皮等原料作氮源。第51页，此课件共75页哦(3)(3)(3)(3)水水水水l水水是是良良好好的的溶溶剂剂，菌菌体体所所需需要要的的营营养养物物质质都都是是溶溶解解于于水中被吸收的。水中被吸收的。l渗透、分泌、排泄等作用都是以水为媒介的；渗透、分泌、排泄等作用都是以水为媒介的；l水水直直接接参参与与代代谢谢作作用用中中的的许许多多反反应应。所所以以，水水在在生生物化学反应中占有极为重要的地位。物化学反应中占有极为重要的地位。l水水的的比比热热高高，能能有有效效地地吸吸收收代代谢谢过过程程中中所所放放出出的的热，使细胞内温度不致骤然上升。热，使细胞内温度不致骤然上升。l水水是是热热的的良良导导体体，有有利利于于放放热热，可可调调节节细细胞胞的的温温度。度。第52页，此课件共75页哦(4)(4)(4)(4)微量元素微量元素微量元素微量元素(无机盐类无机盐类无机盐类无机盐类)无机盐类是微生物生命活动所不可缺少的物质。无机盐类是微生物生命活动所不可缺少的物质。主要功用是：主要功用是：构成菌体成分；构成菌体成分；作为酶活性基的组成部分或维持酶的活性；作为酶活性基的组成部分或维持酶的活性；调节渗透压、调节渗透压、pHpH值、氧化还原电位等；值、氧化还原电位等；作为自养菌的能源。作为自养菌的能源。第53页，此课件共75页哦 无机元素包括主要元素无机元素包括主要元素(又称大量元素又称大量元素)和微和微量元素两类，这是依据微生物对它们需要量的大量元素两类，这是依据微生物对它们需要量的大小划分的小划分的。主要元素有主要元素有P、S、Mg、K、Ca等；等；微量元素有微量元素有Fe、Cu、Mn、Zn、Mo、Co、B等。等。当盐浓度太高时，对微生物生长有抑制作用，当盐浓度太高时，对微生物生长有抑制作用，而在较低浓度时却能刺激生长。而在较低浓度时却能刺激生长。一般在复合培养基中由于加入许多动植物原料一般在复合培养基中由于加入许多动植物原料等都含有微量元素。等都含有微量元素。第54页，此课件共75页哦磷：磷：l是核酸和蛋白质的必要成分，也是是核酸和蛋白质的必要成分，也是ATPATP的成分。的成分。l在代谢途径调节方面，起着重要作用。促进微生物生在代谢途径调节方面，起着重要作用。促进微生物生长，但过量时，许多产物的合成受抑制。长，但过量时，许多产物的合成受抑制。第55页，此课件共75页哦l钙：钙：培养基中钙盐过多时，会形成磷酸钙沉淀。可分培养基中钙盐过多时，会形成磷酸钙沉淀。可分别消毒或逐步补加。别消毒或逐步补加。l镁：镁：处于离子状态时，是许多酶的辅酶的激活剂，不处于离子状态时，是许多酶的辅酶的激活剂，不但影响基质的氧化，也影响蛋白质的合成。以硫但影响基质的氧化，也影响蛋白质的合成。以硫酸镁加入，但在碱性溶液中会形成沉淀。酸镁加入，但在碱性溶液中会形成沉淀。第56页，此课件共75页哦元 素人为提供形式生 理 功 能大 量 元 素PKH2PO4 磷酸二氢钾K2HPO4 磷酸氢二钾核酸、磷酸和辅酶的成分SMgSO4 硫酸铵含硫氨基酸（半胱氨酸、甲硫氨酸等）和含硫维生素（生物素、硫胺素等）的成分KKH2PO4 磷酸二氢钾K2HPO4 磷酸氢二钾某些酶（果糖激酶、磷酸丙酮酸转磷酸酶等）的辅因子；维持电位差和渗透压NaNaCl氯化钠维持渗透压；某些细菌和蓝细菌所需CaCa(NO3)2 硝酸钙CaCl2 氯化钙某些胞外酶的稳定剂、蛋白酶等的辅因子；细菌形成芽孢和某些真菌形成孢子所需MgMgSO4 硫酸镁固氮酶等的辅因子；叶绿素等的成分FeFeSO4 硫酸铁细胞色素的成分；合成叶绿素、白喉毒素和氧高铁血红素所需第57页，此课件共75页哦元 素人为提供形式生 理 功 能微量元素MnMnSO4 硫酸锰超氧化物歧化酶、氨肽酶和L-阿拉伯糖异构酶等的辅因子CuCuSO4 硫酸铜氧化酶、酪氨酸酶的辅因子CoCoSO4 硫酸钴维生素B12复合物的成分；肽酶的辅因子ZnZnSO4 硫酸锌碱性磷酸酶以及多种脱氢酶、肽酶和脱羧酶的辅因子Mo(NH4)6Mo7O24 钼酸铵固氮酶和同化型及异化型硝酸盐还原酶的成分第58页，此课件共75页哦(5)(5)(5)(5)生长因子生长因子生长因子生长因子l广广义义说说，凡凡是是微微生生物物生生长长不不可可缺缺少少的的微微量量有有机机物物质质都都称称为为生生长长因因子子(又又称称生生长长素素)，包包括括氨氨基基酸酸、嘌嘌呤呤、嘧啶、维生素等；狭义说，生长素仅指维生素。嘧啶、维生素等；狭义说，生长素仅指维生素。l与与微微生生物物有有关关的的维维生生素素主主要要是是B B族族维维生生素素，这这些些维维生生素素是是各各种种酶酶的的活活性性基基的的组组成成部部分分，没没有有它它们们，酶酶就不能活动。就不能活动。l凡凡是是缺缺少少合合成成生生长长素素类类物物质质的的微微生生物物(即即缺缺少少了了合合成生长素过程中的某种酶成生长素过程中的某种酶)，统称为，统称为营养缺陷型。营养缺陷型。第59页，此课件共75页哦五、培养基确定方法五、培养基确定方法（1 1）首先必须做好调查研究工作，了解菌种的）首先必须做好调查研究工作，了解菌种的 来源、生活习惯、生理生化特性和一般的来源、生活习惯、生理生化特性和一般的 营养要求。营养要求。工工业业生生产产主主要要应应用用细细菌菌、放放线线菌菌、酵酵母母菌菌和和霉霉菌菌四四大大类类微微生生物物。它它们们对对营营养养的的要要求求既既有有共共性性，也也有有各各自自的的特特性性，应应根根据据不不同同类类型型微微生生物物的的生生理理特性考虑培养基的组成。特性考虑培养基的组成。第60页，此课件共75页哦第61页，此课件共75页哦（2 2）其次，对生产菌种的培养条件，生物合成）其次，对生产菌种的培养条件，生物合成 的代谢途径，代谢产物的化学性质、分子结的代谢途径，代谢产物的化学性质、分子结 构、一般提炼方法和产品质量要求等也需要构、一般提炼方法和产品质量要求等也需要 有所了解，以便在选择培养基时做到心中有有所了解，以便在选择培养基时做到心中有 数。数。第62页，此课件共75页哦（3 3）最好先选择一种较好的化学合成培养基做）最好先选择一种较好的化学合成培养基做 基础，开始时先做一些摇瓶试验基础，开始时先做一些摇瓶试验;然然后后进进一一步步做做小小型型发发酵酵罐罐培培养养，摸摸索索菌菌种种对对各各种种主主要要有有机机碳碳源源和和氮氮源源的的利利用用情情况况和和产产生生代代谢谢产产物的能力。物的能力。注注意意培培养养过过程程中中的的pHpH变变化化，观观察察适适合合于于菌菌种种生生长长繁繁殖殖和和适适合合于于代代谢谢产产物物形形成成的的两两种种不不同同pHpH，不断调整配比来适应上述各种情况。不断调整配比来适应上述各种情况。第63页，此课件共75页哦（4 4）注意每次只限一个变动条件。有了初步结果以）注意每次只限一个变动条件。有了初步结果以 后，先确定一个培养基配比。后，先确定一个培养基配比。其其次次再再确确定定各各种种重重要要的的金金属属和和非非金金属属离离子子对对发发酵酵的的影影响响，即即对对各各种种无无机机元元素素的的营营养养要要求求，试试验验其其最最高高、最低和最适用量。最低和最适用量。在在合合成成培培养养基基上上得得出出一一定定结结果果后后，再再做做复复合合培培养养基基试验。试验。最最后后试试验验各各种种发发酵酵条条件件和和培培养养基基的的关关系系。培培养养基基内内pHpH可可由由添添加加碳碳酸酸钙钙来来调调节节，其其他他如如硝硝酸酸钠钠、硫硫酸铵也可用来调节。酸铵也可用来调节。第64页，此课件共75页哦（5 5）有些发酵产物，如抗生素等，除了配制培）有些发酵产物，如抗生素等，除了配制培 养基以外，还要通过中间补料法，一面对养基以外，还要通过中间补料法，一面对 碳及氮的代谢予以适当的控制，一面间歇碳及氮的代谢予以适当的控制，一面间歇 添加各种养料和前体类物质，引导发酵走添加各种养料和前体类物质，引导发酵走 向合成产物的途径。向合成产物的途径。第65页，此课件共75页哦（6 6）根据生产和科学研究的需要选择培养基）根据生产和科学研究的需要选择培养基 工工业业上上，液液体体深深层层培培养养具具有有占占地地面面积积小小、发发酵酵效效率率高高、操操作作方方便便、易易于于机机械械化化相相自自动动化化生生产产、降降低低劳劳动动强强度度等等优优点点。所所以以，发发酵酵工工业业中中大大多多采采用用液液体体培培养养基基培培养养种种子子和和进进行行液液体体发发酵酵，并并根根据据微微生生物物对对氧氧气气的的要求，分别作表面静止培养或深层通气培养。要求，分别作表面静止培养或深层通气培养。第66页，此课件共75页哦l实实验验室室或或制制种种车车间间进进行行固固体体培培养养常常采采用用试试管管、扁扁瓶瓶和和培培养养皿皿。工工业业生生产产中中也也常常采采用用固固体体原原料料，如如小小米米、大大米米、铁铁皮皮、马马铃铃署署等等直直接接制制作作斜斜面面，或或在茄子瓶表面培养霉菌、放线菌。在茄子瓶表面培养霉菌、放线菌。l具有设备简单、投资少、易推广等优点。具有设备简单、投资少、易推广等优点。l大大规规模模生生产产中中，固固体体培培养养的的缺缺点点是是占占地地面面积积多多，劳劳动强度大，生产稳定性差。动强度大，生产稳定性差。第67页，此课件共75页哦(7)根据经济效益选择培养基原料根据经济效益选择培养基原料考考虑虑经经济济节节约约，尽尽量量少少用用或或不不用用主主粮粮，努努力力节节约约用用粮粮，或以其他原料代粮。或以其他原料代粮。l糖糖类类是是主主要要的的碳碳源源。碳碳源源的的代代用用方方向向主主要要是是寻寻找找植植物物淀淀粉粉、纤纤维维水水解解物物，以以废废糖糖蜜蜜代代替替淀淀粉粉、糊糊精精和和葡葡萄萄糖糖，以以工工业业葡葡萄萄糖糖代代替替食食用用葡葡萄萄糖糖。同同时时，使使用用稀稀薄薄的培养基，适当减少碳氮配比的培养基，适当减少碳氮配比第68页，此课件共75页哦l有有机机氮氮源源的的节节约约和和代代替替主主要要为为减减少少或或代代替替黄黄豆豆饼饼粉粉、花花生生饼饼粉粉、食食用用蛋蛋白白胨胨和和酵酵母母粉粉等等含含有有丰丰富富蛋蛋白白质质的原料。的原料。代代用用的的原原料料可可以以是是棉棉籽籽饼饼粉粉、玉玉米米浆浆、蚕蚕蛹蛹粉粉、杂杂鱼鱼粉粉、黄黄浆浆水水或或麸麸汁汁、饲饲料料酵酵母母、石石油油酵酵母母、骨骨胶胶、菌菌体体、酒酒糟糟，以以及及各各种种食食品品工工业业下下脚脚料料等等。这这些些代代