《培养基及其制备》PPT课件.ppt
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1、第六章第六章 培养基及其制备培养基及其制备6 Medium and its preparation提纲提纲培养基的成分培养基的成分能源物能源物质碳源物碳源物质氮源物氮源物质无机无机盐微量元微量元素和生素和生长因子因子水水前体物前体物质促促进剂和抑制和抑制剂淀粉水解糖的制淀粉水解糖的制备:酸解法、酸解法、酶解法、解法、酶酸酸结合法合法营养物养物质的的调节不同碳源的利用速度不同碳源的利用速度氮源利用及与碳源利用的关系氮源利用及与碳源利用的关系碳、氮比例的碳、氮比例的调节前体的控制前体的控制补料料培养基的培养基的类型型培养基的培养基的优化化举例例第一节、培养基的成分第一节、培养基的成分天然培养基天然
2、培养基 这是一种利用是一种利用动、植物或微生物体或其提取物制成的培、植物或微生物体或其提取物制成的培养基,人养基,人们无法确切知道其中成分。无法确切知道其中成分。M培养基培养基(1L):Na2HPO4 6g,KH2PO4 3g,NH4Cl 1g,MgSO4.7H2,CaCl2,葡萄糖,葡萄糖 2-10g,pH 7.0 培养大肠杆菌常用培养基培养大肠杆菌常用培养基合成培合成培养基养基按培养基的成分和目的按培养基的成分和目的 1、选择性培养基性培养基:就是根据某种微生物的特殊就是根据某种微生物的特殊营养要求或其养要求或其对某化某化学、物理因素的抗性而学、物理因素的抗性而设计的培养基。的培养基。其功
3、能是从混合菌其功能是从混合菌样本中的本中的选取取优势菌,从而提高菌,从而提高该菌的菌的筛选效率。效率。1)加富性加富性选择培养基:培养基:用作加富的用作加富的营养物主要是一些特殊的碳源或氮源,如甘露醇、养物主要是一些特殊的碳源或氮源,如甘露醇、纤维素、石蜡油、糖液等。素、石蜡油、糖液等。2)抑制性抑制性选择培养基:培养基:选择性抑制性抑制剂有染料、抗生素、脱氧胆酸有染料、抗生素、脱氧胆酸钠、叠氮化、叠氮化钠等。等。用于用于选择性的其他理化因素性的其他理化因素还有温度、氧、有温度、氧、pH和渗透和渗透压等。等。三、按培养基的成分和目的三、按培养基的成分和目的2、鉴别性培养基性培养基 培养基中加有
4、能与某一菌的无色代培养基中加有能与某一菌的无色代谢产物物发生生显色反色反应的指示的指示剂,从而达到只,从而达到只须用肉眼辨用肉眼辨别颜色就能方便的从近似菌落中色就能方便的从近似菌落中找出目的菌菌落的培养基。找出目的菌菌落的培养基。最常最常见的的鉴别性培养基是性培养基是伊伊红美美蓝乳糖乳糖培养基培养基,即,即EMB 培养基。培养基。培养基的成分培养基的成分 一、能源物质一、能源物质微生物的一切行微生物的一切行为都需要能源都需要能源光能自养微生物:光能光能自养微生物:光能 如:螺旋藻生如:螺旋藻生产单细胞蛋白胞蛋白 化能自养微生物:化能自养微生物:氢、硫、氨、硫、氨、亚硝酸硝酸 盐、亚铁盐等无机物
5、等无机物 如:如:细菌菌炼铜,铁硫杆菌硫杆菌异养微生物:碳水化合物、石油、天然异养微生物:碳水化合物、石油、天然 气及石化气及石化产品品工业菌种绝大多数为化能异养型工业菌种绝大多数为化能异养型二、碳源物质二、碳源物质碳源物碳源物质是培养基主要成分;是培养基主要成分;占占细胞干物胞干物质的的50左右,提供能源、碳架、代左右,提供能源、碳架、代谢产物。物。碳源物碳源物质 葡萄糖(葡萄糖(单):淀粉加工制):淀粉加工制备 蔗糖、麦芽糖、乳糖蔗糖、麦芽糖、乳糖(双):(双):糖蜜、乳清糖蜜、乳清 糊精、淀粉:糊精、淀粉:其他碳源物其他碳源物质:脂脂类(霉菌、放(霉菌、放线菌):充分通氧菌):充分通氧
6、有机酸、醇、石油有机酸、醇、石油产品:品:谷谷 氨氨 酸酸 和和 味味 精精 生生 产产 工工艺艺 就目前的状况而言,发酵工业所用的原料作以淀粉或糖质为主,而许多微生物并不能直接利用淀粉。例如,在以糖质为原料发酵生产氨基酸过程中,几乎所有的氨基酸生产菌都不能直接利用(或只能微弱地利用)淀粉和糊精。同样在酒精发酵过程中,酵母菌也不能直接利用淀粉或糊精,这些淀粉或糊精必须经过水解制成淀粉糖以后才能被酵母菌所利用。此外,在抗生素、有机酸、有机溶剂以及酶制剂发酵过程中,大都也要求对淀粉进行加工处理以提供给微生物可利用的碳源。当然有些微生物能够直接利用淀粉作原料,但这一过程必须在微生物分解出胞外淀粉酶类
7、以后才能进行,过程非常缓慢,致使发酵过程周期过长,实际生产上无法被采用。玉米淀粉、谷物、马铃薯、木薯淀粉淀粉蓝糊精红糊精无色糊精麦芽糖葡萄糖(C6H10O5)n+nH2O n C6H12O6酸或酶淀粉水解糖的制备淀粉水解糖的制备一、淀粉水解糖的制备方法 葡萄糖值葡萄糖值-DE值值 工业上用DE值(也称葡萄糖值)表示淀粉糖的糖组成。糖化液中的还原糖含量(以葡萄糖计算)占干物质的百分率 还原糖含量DE值 =100%干物质含量 用于制备淀粉的原料主要有薯类、玉米、小麦、大米等富含淀粉的农产品。根据原料淀粉的性质及采用的催化剂不同,淀粉水解为葡萄糖的方法有酸解法、酶解法以及酸酶结合法等三种。1、酸水解
8、法原理、酸水解法原理 淀粉蓝糊精红糊精无色糊精麦芽糖葡萄糖水解过程:水解过程中存在三大化学反应:复合二糖 复合低聚糖 水解淀粉 葡萄糖 5-羟甲基糖醛 有机酸、有色物质132酶解法是利用专一性很强的淀粉酶及糖化酶将淀粉水解为葡萄糖的方法。酶解法可分为两步:第一步,利用-淀粉酶将淀粉液化;第二步,利用糖化酶将糊精或低聚糖进一步水解转化为葡萄糖。生产上这两步分别称为液化和糖化。由于在该过程中淀粉的液化和糖化都是在酶的作用下进行的。因此酶解法又称为双酶法或多酶法。2、酶解法、酶解法 缺点酶解法是在酶的作用下进行的,反应条件较温和,不需要耐高温高压或 而酸腐蚀的设备;酶作为催化剂的特点是专一性强,副反
9、应少,故水解糖液纯度高,淀粉转化率高;可在较高的淀粉乳浓度下水解。如酸解法一般使用10-12Bx(含18%-20%淀粉)的淀粉乳,而酶解法可用2023Bx(含34%-40%淀粉)的淀粉乳,并且可以采用粗原料。用酶解法制得的糖液较纯净、颜色浅、无苦味、质量高,有利于糖液的充分利用。酶解法反应时间较长,设备要求较多,且酶是蛋白质,易引起糖液过滤困难。当然,随着酶制剂生产及应用技术的提高,酶解法制糖将逐渐取代酸解法制糖。优点3、酸酶结合法、酸酶结合法 酸酶结合法是集中了酸解法和酶解法制糖的优点而采用的生产方法,它又可分为:酸酶法 酶酸法酶酸酸结合法之一,酸合法之一,酸酶法法反反应原理:原理:淀粉淀粉
10、糊精、低聚糖糊精、低聚糖 葡萄糖葡萄糖优点:点:产品品质量高,反量高,反应时间较短(短(糊精、低聚糖糊精、低聚糖 葡萄糖葡萄糖优点:点:反反应时间短(短(2hrs),),产品品质量量较好好对原料要求原料要求较低,淀粉乳低,淀粉乳浓度度较高。高。淀粉酶淀粉酶酸水解酸水解30min30min淀粉水解糖的制备淀粉水解糖的制备三、氮源物质三、氮源物质氮源物氮源物质是培养基的主要成分之一。是培养基的主要成分之一。提供菌体提供菌体结构物构物质,能源(少),含氮代,能源(少),含氮代谢产物,物,补充碳源。充碳源。有机氮源:有机氮源:豆豆饼粉、花生粉、花生饼粉、棉子粉、棉子饼粉、酵粉、酵 母粉、麦麸、母粉、麦
11、麸、鱼粉、玉米粉、玉米浆、蛋白、蛋白胨、尿素等。、尿素等。成分复成分复杂,除含蛋白,除含蛋白质、多、多肽、氨基酸外,、氨基酸外,还含糖、脂、无含糖、脂、无机机盐、维生素及其他生生素及其他生长因子,因子,对菌体生菌体生长非常有利。非常有利。无机氮源:无机氮源:氨水、氨水、铵盐、硝酸、硝酸盐 被吸收、利用快,但成分被吸收、利用快,但成分单一,常作一,常作辅助氮源。助氮源。品种、产地、加工方法对有机氮源质量的品种、产地、加工方法对有机氮源质量的影响影响黄豆粉:全脂黄豆粉(含油脂黄豆粉:全脂黄豆粉(含油脂18%)、低)、低脂黄豆粉(脂黄豆粉(9%以下)、脱脂黄豆粉(以下)、脱脂黄豆粉(2%以以下)下)
12、棉籽粉:低温提取油脂后加工品棉籽粉:低温提取油脂后加工品(pharmamedia)、高温()、高温(proflo)玉米浆:玉米淀粉副产物,干玉米浆、液玉米浆:玉米淀粉副产物,干玉米浆、液态玉米浆、(国际知名品牌态玉米浆、(国际知名品牌solulys L)三、氮源物质三、氮源物质三、氮源物质三、氮源物质质量不稳定,引起发酵水平波动质量不稳定,引起发酵水平波动无机氮源:铵盐、硝酸盐无机氮源:铵盐、硝酸盐(NH4)SO4 2NH3+H2SO4NaNO3+4H2 NH3+H2O+NaOH代谢后产生酸性物质的营养成分叫生理酸代谢后产生酸性物质的营养成分叫生理酸性物质,反之叫生理碱性物质。性物质,反之叫生
13、理碱性物质。注意溶液注意溶液PH变化。变化。三、氮源物质三、氮源物质四、无机盐和微量元素四、无机盐和微量元素1)无机无机盐 成成为菌体的菌体的组分或菌体内分或菌体内酶的的调节剂、维持培养基一定的离子持培养基一定的离子强度。度。对微生物的作用呈微生物的作用呈浓度相关度相关无机磷:无机磷:菌体、核酸菌体、核酸组成成分成成分AMP,ADP,以及,以及ATP合成合成酶或中或中间代代谢产物的修物的修饰剂某些某些酶的的调节剂有利于糖代有利于糖代谢,菌体生,菌体生长,但不利于代,但不利于代谢产物合成物合成铁离子离子为细胞色素、胞色素、细胞色素氧化胞色素氧化酶和和过氧化氧化氢酶的的组成成分。成成分。一般不必加
14、入。一般不必加入。在有些品种的在有些品种的发酵中有害,如青霉素、四酵中有害,如青霉素、四环素、麦迪霉素、素、麦迪霉素、柠檬酸、啤酒等。檬酸、啤酒等。钙离子离子作作为微生物体内微生物体内酶的激活的激活剂,碳酸,碳酸钙还可以作可以作为控制控制发酵液酵液pH的的缓冲冲剂。镁离子离子作作为微生物体内微生物体内酶的激活的激活剂。硫硫为蛋白蛋白质的的组成成分,有成成分,有时为某些代某些代谢产物的物的组成成成成分。分。钠、钾离子离子调节渗透渗透压和微生物和微生物细胞的通透性,胞的通透性,调节某些某些酶的催的催化活性。化活性。2)微量元素微量元素锌、钴、锰、铜、硼等、硼等作作为酶的的辅基或基或调节剂一般而言不
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