工业发酵培养基.ppt

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1、 College of Life Sciences,Qufu Normal University 工业培养基工业培养基 生物工程教研室生物工程教研室 College of Life Sciences,Qufu Normal University 培养基的分类培养基的分类培养基的分类培养基的分类v微生物培养基微生物培养基v动物细胞培养基动物细胞培养基v植物细胞培养基植物细胞培养基 College of Life Sciences,Qufu Normal University 培养基培养基(Medium)：广义上讲培养基是指一切可供微生物细胞广义上讲培养基是指一切可供微生物细胞生长生长 繁殖所需的

2、一组营养物质和原料。同时培养基也为微生繁殖所需的一组营养物质和原料。同时培养基也为微生物培养提供除营养外的其它所必须的条件。物培养提供除营养外的其它所必须的条件。发酵培养基的作用：发酵培养基的作用：满足菌体的生长满足菌体的生长 促进产物的形成促进产物的形成发酵培养基发酵培养基 College of Life Sciences,Qufu Normal University 发酵培养基的要求发酵培养基的要求 培养基能够满足产物最经济的合成。培养基能够满足产物最经济的合成。发酵后所形成的副产物尽可能的少。发酵后所形成的副产物尽可能的少。培养基的原料应因地制宜，价格低廉；且性能稳定，资源培养基的原料应

3、因地制宜，价格低廉；且性能稳定，资源 丰富，便于采购运输，适合大规模储藏，能保证生产上的丰富，便于采购运输，适合大规模储藏，能保证生产上的 供应。供应。所选用的培养基应能满足总体工艺的要求，如不应该影响所选用的培养基应能满足总体工艺的要求，如不应该影响 通气、提取、纯化及废物处理等。通气、提取、纯化及废物处理等。发酵培养基发酵培养基 College of Life Sciences,Qufu Normal University 第一节 培养基的类型及功能培养基按其组成物质的纯度、状态、用途可分为三大类型培养基按其组成物质的纯度、状态、用途可分为三大类型 一、按纯度一、按纯度 合成培养基合成培养

4、基:原料其化学成分明确、稳定原料其化学成分明确、稳定 q 适合于研究菌种基本代谢和过程的物质变化规律适合于研究菌种基本代谢和过程的物质变化规律 q 培养基营养单一，价格较高，不适合用于大规模工业培养基营养单一，价格较高，不适合用于大规模工业 生产生产 天然培养基天然培养基:采用天然原料采用天然原料 q 原料来源丰富原料来源丰富(大多为农副产品大多为农副产品)、价格低廉、适于工业、价格低廉、适于工业 化生产化生产 q 原料质量等方面不加控制会影响生产稳定性原料质量等方面不加控制会影响生产稳定性 发酵培养基发酵培养基v培养基的类型及功能培养基的类型及功能 College of Life Scien

5、ces,Qufu Normal University 二、按状态固体培养基固体培养基:适合于菌种和孢子的培养和保存，也广泛应适合于菌种和孢子的培养和保存，也广泛应用于有子实体的真菌类，如香菇、白木耳等的生产用于有子实体的真菌类，如香菇、白木耳等的生产 半固体培养基半固体培养基:即在配好的液体培养基中加入少量的琼即在配好的液体培养基中加入少量的琼脂，一般用量为脂，一般用量为0.5%0.8%,主要用于微生物的鉴定。主要用于微生物的鉴定。液体培养基液体培养基:80%90%是水，其中配有可溶性的或不是水，其中配有可溶性的或不溶性的营养成分，是发酵工业大规模使用的培养基。溶性的营养成分，是发酵工业大规模

6、使用的培养基。三、按用途（从发酵生产应用考虑）三、按用途（从发酵生产应用考虑）发酵培养基发酵培养基v培养基的类型及功能培养基的类型及功能培养基按其用途可分为培养基按其用途可分为孢子（斜面）孢子（斜面）培养基、培养基、种子种子培养基培养基 和和发酵发酵培养基三种培养基三种 College of Life Sciences,Qufu Normal University 按照培养基的用途分类按照培养基的用途分类v孢子培养基孢子培养基营养不要太丰富，有机氮要低、糖含量低营养不要太丰富，有机氮要低、糖含量低无机盐适当无机盐适当pHpH值、湿度值、湿度种类种类v种子培养基种子培养基供孢子发芽、生长、菌体大

7、量繁殖，要求速效培养基，同时使用有供孢子发芽、生长、菌体大量繁殖，要求速效培养基，同时使用有机、无机氮源，磷酸盐高，固容物低。机、无机氮源，磷酸盐高，固容物低。v发酵培养基发酵培养基既要有利于生长繁殖，又要防止菌体过早死亡，又要利于产物大量既要有利于生长繁殖，又要防止菌体过早死亡，又要利于产物大量合成。合成。组成丰富，速效、迟效互相搭配，少用速效营养，合适的碳氮比，组成丰富，速效、迟效互相搭配，少用速效营养，合适的碳氮比，发酵培养基碳源含量往往高于种子培养基，发酵培养基碳源含量往往高于种子培养基，小试、中试、投产实验来确定小试、中试、投产实验来确定 College of Life Scienc

8、es,Qufu Normal University 第二节第二节 发酵培养基的成分及来源发酵培养基的成分及来源 一、碳源一、碳源1、作用、作用提供微生物菌种的生长繁殖所需的能源和合成菌体所必需提供微生物菌种的生长繁殖所需的能源和合成菌体所必需的碳成分的碳成分 提供合成目的产物所必须的碳成分提供合成目的产物所必须的碳成分2、来源、来源糖类、油脂、有机酸、正烷烃糖类、油脂、有机酸、正烷烃发酵培养基发酵培养基 College of Life Sciences,Qufu Normal University 3、工业上常用的糖类、工业上常用的糖类 葡萄糖葡萄糖 所有的微生物都能利用葡萄糖所有的微生物都能

9、利用葡萄糖 但是会引起葡萄糖效应但是会引起葡萄糖效应q 工业上常用淀粉水解糖工业上常用淀粉水解糖,但是糖液必须达到一定的质但是糖液必须达到一定的质 量指标量指标发酵培养基发酵培养基v发酵培养基的成分及来源发酵培养基的成分及来源 College of Life Sciences,Qufu Normal University 不同的制糖工艺生产的糖液质量差别很大不同的制糖工艺生产的糖液质量差别很大发酵培养基发酵培养基v发酵培养基的成分及来源发酵培养基的成分及来源 College of Life Sciences,Qufu Normal University DEDE值：值：dextrose equ

10、ivalent valuedextrose equivalent value （葡萄糖当量值）（葡萄糖当量值）表示淀粉糖的含糖量。表示淀粉糖的含糖量。还原糖含量（）还原糖含量（）DEDE值值 100 100 干物质含量（）干物质含量（）College of Life Sciences,Qufu Normal University（二）酶解法（二）酶解法（enzyme hydrolysis methodenzyme hydrolysis method）用专一性很强的淀粉酶及糖化酶将淀粉用专一性很强的淀粉酶及糖化酶将淀粉水解为葡萄糖的工艺。水解为葡萄糖的工艺。College of Life Sci

11、ences,Qufu Normal University 分两步：分两步：（1 1）液化：液化：用用-淀粉酶将淀粉转化为糊精和低聚糖淀粉酶将淀粉转化为糊精和低聚糖（2 2）糖化：用糖化酶（又称葡萄糖淀粉酶）将糊精）糖化：用糖化酶（又称葡萄糖淀粉酶）将糊精 和低聚糖转化为葡萄糖。和低聚糖转化为葡萄糖。所以，淀粉的液化和糖化均在酶作用下进行，又所以，淀粉的液化和糖化均在酶作用下进行，又称双酶法称双酶法(double enzyme hydrolysis method)(double enzyme hydrolysis method)。College of Life Sciences,Qufu Nor

12、mal University 糖蜜糖蜜糖蜜是制糖生产时的结晶母液，它是制糖工业的副产物糖蜜是制糖生产时的结晶母液，它是制糖工业的副产物。糖蜜主要含有蔗糖，总糖可达糖蜜主要含有蔗糖，总糖可达50%75%。一般糖蜜分。一般糖蜜分甘蔗糖蜜和甜菜糖蜜葡萄糖蜜甘蔗糖蜜和甜菜糖蜜葡萄糖蜜。发酵培养基发酵培养基v发酵培养基的成分及来源发酵培养基的成分及来源 College of Life Sciences,Qufu Normal University 不用加工方法对甘蔗糖蜜的影响不用加工方法对甘蔗糖蜜的影响发酵培养基发酵培养基v发酵培养基的成分及来源发酵培养基的成分及来源 College of Life S

13、ciences,Qufu Normal University 糖蜜使用的注意点：糖蜜使用的注意点：除糖份外，含有较多的杂质，其中有些是有用的，但是除糖份外，含有较多的杂质，其中有些是有用的，但是许多都会对发酵产生不利的影响，需要进行预处理。许多都会对发酵产生不利的影响，需要进行预处理。例：谷氨酸发酵例：谷氨酸发酵有害物资：胶体成分（起泡、结晶）、钙盐（结晶）有害物资：胶体成分（起泡、结晶）、钙盐（结晶）生物素（发酵控制）生物素（发酵控制）预处理：澄清预处理：澄清脱钙脱钙脱除生物素脱除生物素例：柠檬酸发酵例：柠檬酸发酵有害物质：铁离子含量高（导致异柠檬酸的生成）有害物质：铁离子含量高（导致异柠檬

14、酸的生成）预处理：预处理：黄血盐黄血盐发酵培养基发酵培养基v发酵培养基的成分及来源发酵培养基的成分及来源 College of Life Sciences,Qufu Normal University 淀粉、糊精淀粉、糊精使用条件：微生物必须能分泌水解淀粉、糊精的酶类使用条件：微生物必须能分泌水解淀粉、糊精的酶类缺点：难利用、缺点：难利用、发酵液比较稠、一般发酵液比较稠、一般2.0%时加入一定的时加入一定的-淀粉酶淀粉酶 成分比较复杂，有直链淀粉和支链淀粉等等。成分比较复杂，有直链淀粉和支链淀粉等等。优点：来源广泛、价格低优点：来源广泛、价格低 难利用，可以解除葡萄糖效应难利用，可以解除葡萄糖

15、效应发酵培养基发酵培养基v发酵培养基的成分及来源发酵培养基的成分及来源玉米淀粉、小麦淀粉、甘薯淀粉玉米淀粉、小麦淀粉、甘薯淀粉 College of Life Sciences,Qufu Normal University v脂类：植物油、动物油、矿物油脂类：植物油、动物油、矿物油发酵培养基发酵培养基 College of Life Sciences,Qufu Normal University 嗜碱芽胞杆菌(AC-2)中碳源对碱性纤维素酶分泌的影响推论：该菌种的碱性纤维素酶为组成型推论：该菌种的碱性纤维素酶为组成型苏勤，林业化学与工业，2004发酵培养基发酵培养基v发酵培养基的成分及来源发酵

16、培养基的成分及来源 College of Life Sciences,Qufu Normal University 二、氮源二、氮源 氮源主要用于构成菌体细胞物质（氨基酸，蛋白质、氮源主要用于构成菌体细胞物质（氨基酸，蛋白质、核酸等）和含氮代谢物。常用的氮源可分为两大类：有机核酸等）和含氮代谢物。常用的氮源可分为两大类：有机氮源和无机氮源。氮源和无机氮源。1、无机氮源、无机氮源种类：种类：铵盐、硝酸盐和氨水铵盐、硝酸盐和氨水特点：特点：微生物对它们的吸收快，所以也称之谓迅速利微生物对它们的吸收快，所以也称之谓迅速利用的氮源。但无机氮源的迅速利用常会引起用的氮源。但无机氮源的迅速利用常会引起pH

17、的变的变化如：化如：(NH4)2SO4 2NH3+2H2SO4 NaNO3+4H2 NH3+2H2O+NaOH 发酵培养基发酵培养基v发酵培养基的成分及来源发酵培养基的成分及来源 College of Life Sciences,Qufu Normal University 无机氮源被菌体作为氮源利用后，培养液中就留下了酸无机氮源被菌体作为氮源利用后，培养液中就留下了酸性或碱性物质，这种经微生物生理作用（代谢）后能形成酸性或碱性物质，这种经微生物生理作用（代谢）后能形成酸性物质的无机氮源叫性物质的无机氮源叫生理酸性物质生理酸性物质，如硫酸铵，若菌体代谢，如硫酸铵，若菌体代谢后能产生碱性物质的则

18、此种无机氮源称为后能产生碱性物质的则此种无机氮源称为生理碱性物质生理碱性物质，如，如硝酸钠。正确使用生理酸碱性物质，对稳定和调节发酵过程硝酸钠。正确使用生理酸碱性物质，对稳定和调节发酵过程的的pH有积极作用。有积极作用。所以选择合适的无机氮源有两层意义：所以选择合适的无机氮源有两层意义：q 满足菌体生长满足菌体生长q 稳定和调节发酵过程中的稳定和调节发酵过程中的pH发酵培养基发酵培养基v发酵培养基的成分及来源发酵培养基的成分及来源 College of Life Sciences,Qufu Normal University 2、有机氮源、有机氮源来源：来源：工业上常用的有机氮源都是一些廉价的

19、原料，工业上常用的有机氮源都是一些廉价的原料，花生饼花生饼 粉、黄豆饼粉、棉子饼粉、玉米浆、玉米蛋白粉、蛋粉、黄豆饼粉、棉子饼粉、玉米浆、玉米蛋白粉、蛋 白胨、酵母粉、鱼粉、蚕蛹粉、尿素、废菌丝体和酒白胨、酵母粉、鱼粉、蚕蛹粉、尿素、废菌丝体和酒 糟糟。成分复杂成分复杂：除提供氮源外，有些有机氮源还提供大量的无机：除提供氮源外，有些有机氮源还提供大量的无机 盐及生长因子。盐及生长因子。例玉米浆：例玉米浆：可溶性蛋白、生长因子（生物素）、苯乙酸可溶性蛋白、生长因子（生物素）、苯乙酸 较多的乳酸较多的乳酸 硫、磷、微量元素等硫、磷、微量元素等发酵培养基发酵培养基v发酵培养基的成分及来源发酵培养基的

20、成分及来源1 1）玉米浆）玉米浆(corn steep liquor,CSL)(corn steep liquor,CSL)用亚硫酸浸泡玉米而得的浸泡液用亚硫酸浸泡玉米而得的浸泡液的浓缩液，也是玉米淀粉生产的副的浓缩液，也是玉米淀粉生产的副产品产品 虽然主要用作氮源，但它含有丰虽然主要用作氮源，但它含有丰富的氨基酸、核酸、维生素、无机盐富的氨基酸、核酸、维生素、无机盐等，常用作为提供生长因子的物质。等，常用作为提供生长因子的物质。College of Life Sciences,Qufu Normal University 不同有机氮源对红霉素效价的影响不同有机氮源对红霉素效价的影响A A：黄

21、豆饼粉：黄豆饼粉3%3%；B B：棉籽饼粉：棉籽饼粉2.37%2.37%C C：酵母粉：酵母粉2.74%2.74%；D D：玉米浆（固体）：玉米浆（固体）2.8%2.8%College of Life Sciences,Qufu Normal University n设计了设计了ANAN种氮源组合（蛋白质含量相同）：种氮源组合（蛋白质含量相同）：nA A：黄豆饼粉：黄豆饼粉3%3%；B B：黄豆饼粉：黄豆饼粉1.5%+1.5%+棉籽饼粉棉籽饼粉1.18%1.18%；C C：黄豆饼粉：黄豆饼粉1.5%+1.5%+酵母抽提液酵母抽提液0.96%0.96%；D D：黄豆饼粉：黄豆饼粉1.5%+1.5

22、%+蛋白胨（进口）蛋白胨（进口）0.78%0.78%；E E：酵母粉：酵母粉2.74%2.74%；F F：棉籽饼粉：棉籽饼粉2.37%2.37%；G G：蛋白胨（国产）：蛋白胨（国产）1.47%1.47%；H H：蛋白胨（进口）蛋白胨（进口）1.57%1.57%；I I：酵母抽提液：酵母抽提液1.91%1.91%；J J：棉籽饼粉：棉籽饼粉1.18%+1.18%+酵酵母粉母粉1.37%1.37%；K K：棉籽饼粉：棉籽饼粉1.18%+1.18%+蛋白胨（国产）蛋白胨（国产）0.74%0.74%；L L：棉籽饼粉：棉籽饼粉1.18%+1.18%+蛋白胨（进口）蛋白胨（进口）0.78%0.78%；

23、M M：酵母粉：酵母粉1.37%+1.37%+酵母抽提液酵母抽提液0.96%0.96%；N N：蛋白胨（国产）：蛋白胨（国产）0.74%+0.74%+蛋白胨（进口）蛋白胨（进口）0.78%0.78%。发酵培养基发酵培养基 College of Life Sciences,Qufu Normal University 发酵培养基发酵培养基钾钾(mg/100ml)(mg/100ml)镁镁(mg/100ml(mg/100ml）锌锌(mg/100ml)(mg/100ml)铁铁(mg/100ml)(mg/100ml)铜铜(mg/100ml)(mg/100ml)磷磷(mg/100ml)(mg/100ml)

24、效价效价（g/mlg/ml）A AB BC C48.55148.55141.55341.55352.20652.2067.3137.3130.13190.13190.78820.78820.03300.033018.61118.611709970999.9449.9446.8746.8740.15530.15530.12730.12730.53980.53980.56490.56490.03880.03880.01740.017422.93922.93931.95231.9526355635528832883D D24.41124.4114.5384.5380.08960.08960.4215

25、0.42150.01730.017315.39715.39758065806E EF F47.66847.6685.6105.6100.13430.13430.46090.46090.02110.021137.92437.9242136213634.70034.70012.62912.6290.17940.17940.29270.29270.04490.044927.38227.38253235323G G23.75323.7530.0350.0350.00950.00950.02660.02660.00150.00157.1597.15961706170H H0.2730.2731.7751

26、.7750.04770.04770.05520.05520.00160.001612.26112.26121002100I I55.56955.5696.4026.4020.12200.12200.33980.33980.00190.001945.05645.05630363036J J41.11141.1119.0939.0930.15650.15650.37620.37620.03290.032932.59532.59542744274K K29.23429.2346.3056.3050.09410.09410.15910.15910.02310.023117.23717.23746074

27、607L L17.41317.4137.1707.1700.11300.11300.17320.17320.02310.023119.72519.72548534853M M51.76451.7646.0226.0220.12850.12850.40120.40120.01150.011541.60841.60818901890N N12.09312.0930.8990.8990.02850.02850.04080.04080.00150.00159.6959.69537663766不同有机氮源培养基中无机盐含量及对应红霉素效价不同有机氮源培养基中无机盐含量及对应红霉素效价 College o

28、f Life Sciences,Qufu Normal University College of Life Sciences,Qufu Normal University 玉米浆含量对最大菌丝浓度的影响玉米浆含量对最大菌丝浓度的影响玉米浆含量对最大菌丝浓度的影响玉米浆含量对最大菌丝浓度的影响 College of Life Sciences,Qufu Normal University 玉米浆加量对氨氮代谢的影响玉米浆加量对氨氮代谢的影响玉米浆加量对氨氮代谢的影响玉米浆加量对氨氮代谢的影响 College of Life Sciences,Qufu Normal University 玉米浆

29、含量对葡萄糖单耗的影响玉米浆含量对葡萄糖单耗的影响玉米浆含量对葡萄糖单耗的影响玉米浆含量对葡萄糖单耗的影响 College of Life Sciences,Qufu Normal University 玉米浆含量对发酵周期的影响玉米浆含量对发酵周期的影响玉米浆含量对发酵周期的影响玉米浆含量对发酵周期的影响 College of Life Sciences,Qufu Normal University 玉米浆含量对发酵效价的影响玉米浆含量对发酵效价的影响玉米浆含量对发酵效价的影响玉米浆含量对发酵效价的影响 College of Life Sciences,Qufu Normal Univers

30、ity 有机氮源成分复杂可以从多个方面对发酵过程进行影响，而另一方面有机氮源的来源具有不稳定性。所以在有机氮源选取时和使用过程中，必须考虑原料的波动对发酵的影响发酵培养基发酵培养基v发酵培养基的成分及来源发酵培养基的成分及来源 College of Life Sciences,Qufu Normal University 氮源使用的一些相关问题：q 有机氮源和无机氮源应当混合使用有机氮源和无机氮源应当混合使用早期：容易利用易同化的氮源早期：容易利用易同化的氮源无机氮源无机氮源中期：菌体的代谢酶系已形成、则利用蛋白质中期：菌体的代谢酶系已形成、则利用蛋白质q 有些产物会受氮源的诱导和阻遏有些产物

31、会受氮源的诱导和阻遏例：例：蛋白酶的生产蛋白酶的生产q 有机氮源选取时也要考虑微生物的同化能力有机氮源选取时也要考虑微生物的同化能力q 开发效果好开发效果好、有、有针对性的有机氮源仍然是令人感兴趣针对性的有机氮源仍然是令人感兴趣 的课题的课题发酵培养基发酵培养基v发酵培养基的成分及来源发酵培养基的成分及来源 College of Life Sciences,Qufu Normal University 不同生长阶段，对碳氮比的最适要求可能不同。一般来讲，不同生长阶段，对碳氮比的最适要求可能不同。一般来讲，因为碳源既作为碳架参与菌体和产物的合成，又作为生命过因为碳源既作为碳架参与菌体和产物的合成

32、，又作为生命过程中的能源，故比例要求比氮源高。程中的能源，故比例要求比氮源高。一般工业发酵培养基的碳氮比为一般工业发酵培养基的碳氮比为100:100:）;但在谷氨酸发酵中因但在谷氨酸发酵中因产物含氮量较高，所以氮源比例相对高些，一般取产物含氮量较高，所以氮源比例相对高些，一般取100:100:(15-(15-2020）。如碳氮比为）。如碳氮比为100:100:），则只长菌体而不合成谷氨酸。），则只长菌体而不合成谷氨酸。合适的碳氮比合适的碳氮比 碳氮比对生长繁殖以及产物合成的影响极其显著碳氮比对生长繁殖以及产物合成的影响极其显著 氮源过多，会使菌体生长过旺，氮源过多，会使菌体生长过旺，pHpH偏

33、高，不利代谢产偏高，不利代谢产物的积累；氮源不足，则菌体繁殖量少，从而影响产量；物的积累；氮源不足，则菌体繁殖量少，从而影响产量；碳源过多则易形成较低的碳源过多则易形成较低的pHpH；碳源不足则容易引起菌；碳源不足则容易引起菌体的衰老和自溶。体的衰老和自溶。College of Life Sciences,Qufu Normal University 三、无机盐的微量元素三、无机盐的微量元素1、作用：各种不一样、作用：各种不一样2、来源：来源：C、N源，以盐的形式补充源，以盐的形式补充3、用量：根据具体的产品，以实验决定用量：根据具体的产品，以实验决定4、使用注意点使用注意点A.对于其它渠道有

34、可能带入的过多的某种无机离子和对于其它渠道有可能带入的过多的某种无机离子和 微量元素在发酵过程中必须加以考虑微量元素在发酵过程中必须加以考虑发酵培养基发酵培养基v发酵培养基的成分及来源发酵培养基的成分及来源 College of Life Sciences,Qufu Normal University 无 机 盐v在在培培养养基基中中，镁镁、磷磷、钾钾、硫硫、钙钙和和氯氯被被视视为为主主要要组组份份，而而其其他他如如钴钴、铜铜、铁铁、锰锰、钼钼和和锌锌等等，也也是是必必要要的的。但但通通常被视为微量元素。常被视为微量元素。v在在合合成成培培养养基基中中选选用用微微量量元元素素要要谨谨慎慎。常常

35、用用的的微微量量元元素素及及其其浓浓度度有有一一定定范范围围。随随着着对对代代谢谢物物成成份份的的深深入入了了解解，在在设设计计培培养养基基时时要要考考虑虑到到特特种种无无机机盐的需要盐的需要 College of Life Sciences,Qufu Normal University 例：铁离子例：铁离子 青霉素发酵中，铁离子的浓度要小于青霉素发酵中，铁离子的浓度要小于20g/ml 发酵罐必须进行表面处理发酵罐必须进行表面处理发酵培养基发酵培养基v发酵培养基的成分及来源发酵培养基的成分及来源 College of Life Sciences,Qufu Normal University 四

36、、生长因子、前体和产物促进剂四、生长因子、前体和产物促进剂 从广义上讲，凡是微生物生长不可缺少的微量的有机从广义上讲，凡是微生物生长不可缺少的微量的有机物质，如氨基酸、嘌呤、嘧啶、维生素等均称生长因子。物质，如氨基酸、嘌呤、嘧啶、维生素等均称生长因子。1、生长因子、生长因子 如以糖质原料为碳源的谷氨酸生产菌均为生物素缺陷如以糖质原料为碳源的谷氨酸生产菌均为生物素缺陷型，以生物素为生长因子型，以生物素为生长因子,生长因子对发酵的调控起到重生长因子对发酵的调控起到重要的作用要的作用。有机氮源是这些生长因子的重要来源，多数有机氮源有机氮源是这些生长因子的重要来源，多数有机氮源含有较多的含有较多的B簇

37、维生素和微量元素及一些微生物生长不可缺簇维生素和微量元素及一些微生物生长不可缺少的生长因子少的生长因子 发酵培养基发酵培养基v发酵培养基的成分及来源发酵培养基的成分及来源 College of Life Sciences,Qufu Normal University 前前体体指指某某些些化化合合物物加加入入到到发发酵酵培培养养基基中中，能能直直接接彼彼微微生生物物在在生生物物合合成成过过程程中中合合成成到到产产物物物物分分子子中中去去，而而其其自自身身的的结结构构并并没没有有多多大大变变化化，但但是是产产物物的的产产量量却却因因加加入入前前体体而而有有较较大大的提高。的提高。2、前体、前体青霉

38、素：分子量青霉素：分子量356苯乙酸苯乙酸:分子量分子量136发酵培养基发酵培养基 College of Life Sciences,Qufu Normal University 作用作用：前体有助于提高产量和组份：前体有助于提高产量和组份用量用量：前体的用量可以按分子量换算，具体使用有个转化：前体的用量可以按分子量换算，具体使用有个转化 率的问题率的问题发酵培养基发酵培养基2 2、前体、前体 College of Life Sciences,Qufu Normal University 青霉素类抗生素 青霉素青霉素G G 青霉素青霉素X X 青霉素青霉素V V 来源：霉菌属的青霉菌发酵液中提

39、取，天然青霉素有5种G、V、N、K、X、其中G的活性最高、产量最高。青霉素青霉素N N 青霉素青霉素K K College of Life Sciences,Qufu Normal University 产品产品前体前体青霉素G青霉素V金霉素灰黄霉素红霉素核黄素类胡萝卜素L-异亮氨酸L-L-色氨酸色氨酸L-L-丝氨酸丝氨酸苯乙酸及其衍生物苯氧乙酸氯化物氯化物正丙醇丙酸盐-紫罗酮-氨基丁酸邻氨基苯甲酸甘氨酸 College of Life Sciences,Qufu Normal University 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

40、大对菌体的生长不利前体一般都有毒性，浓度过大对菌体的生长不利 苯乙酸，一般基础料中仅仅添加苯乙酸，一般基础料中仅仅添加0.07%前体相对价格较高，添加过多，容易引起挥发和氧化，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体的转化率流加也有利于提高前体的转化率发酵培养基发酵培养基v发酵培养基的成分及来源发酵培养基的成分及来源 College of Life Sciences,Qufu Normal University 3、产物促进剂、产物促进剂 发酵培养基发酵培养基所谓产物促进剂是指那些非细胞生长所必须的营所谓产物促进剂是指那些非细胞生长所必须的营养物，又非前体；养物，又

41、非前体；可影响正常代谢，或促进中间代谢产物的积可影响正常代谢，或促进中间代谢产物的积累，或提高次级代谢产物的产量累，或提高次级代谢产物的产量例如例如 巴比妥可增加链霉素产生菌的抗自溶能力，推迟自溶时间，巴比妥可增加链霉素产生菌的抗自溶能力，推迟自溶时间，增加链霉素积累。增加链霉素积累。谷氨酸棒杆菌生产赖氨酸时，加入红霉素可提高产量谷氨酸棒杆菌生产赖氨酸时，加入红霉素可提高产量25%以上。以上。College of Life Sciences,Qufu Normal University 添加剂添加剂酶酶微生物微生物酶活力增加倍数酶活力增加倍数Tween(0.1%)Tween(0.1%)大豆酒精

42、提取物（大豆酒精提取物（2%2%）植酸质（植酸质（0.01%-0.3%)0.01%-0.3%)洗净剂洗净剂LS(0.1%)LS(0.1%)聚乙烯醇聚乙烯醇苯乙醇苯乙醇(0.05%)(0.05%)醋酸醋酸+维生素维生素纤维素酶纤维素酶蔗糖酶蔗糖酶-葡聚糖酶葡聚糖酶木聚糖酶木聚糖酶淀粉酶淀粉酶脂酶脂酶右旋糖酐酶右旋糖酐酶普鲁兰酶普鲁兰酶蛋白酶蛋白酶脂肪酶脂肪酶蛋白酶蛋白酶蛋白酶蛋白酶糖化酶糖化酶纤维素酶纤维素酶纤维素酶纤维素酶许多真菌许多真菌许多真菌许多真菌许多真菌许多真菌许多真菌许多真菌许多真菌许多真菌许多真菌许多真菌绳状青霉绳状青霉产气杆菌产气杆菌米曲霉米曲霉泡盛曲霉泡盛曲霉曲霉、桔青霉等曲霉

43、、桔青霉等栖土曲霉栖土曲霉筋状拟内胞霉筋状拟内胞霉真菌真菌绿色毛霉绿色毛霉202016 1610 104 44 46 620201.51.52.872.872.502.502-42-41.61.61.21.24.44.42 2各种促进剂对产酶的促进作用 College of Life Sciences,Qufu Normal University 促进剂提高产量的机制还不完全清楚，其原因是多方促进剂提高产量的机制还不完全清楚，其原因是多方面的。面的。有些促进剂本身是酶的诱导物；有些促进剂本身是酶的诱导物；有些促进剂是表面活性剂，可改善细胞的透性，改善有些促进剂是表面活性剂，可改善细胞的透性，改

44、善 细胞与氧的接触从而促进酶的分泌与生产，细胞与氧的接触从而促进酶的分泌与生产，也有人认为表面活性剂对酶的表面失活有保护作用；也有人认为表面活性剂对酶的表面失活有保护作用；有些促进剂的作用是沉淀或螯合有害的重金属离子。有些促进剂的作用是沉淀或螯合有害的重金属离子。发酵培养基发酵培养基v产物促进剂产物促进剂 College of Life Sciences,Qufu Normal University 各种促进剂的效果除受菌种、菌龄的影响外，还与所用的培各种促进剂的效果除受菌种、菌龄的影响外，还与所用的培养基组成有关，即使是同一种促进剂，用同一菌株，生产同一养基组成有关，即使是同一种促进剂，用同

45、一菌株，生产同一产物，在使用不同的培养基时效果也会不一样。产物，在使用不同的培养基时效果也会不一样。College of Life Sciences,Qufu Normal University 对于发酵工厂来说，恒定的水源是至关重要的，因为在对于发酵工厂来说，恒定的水源是至关重要的，因为在不同水源中存在的各种因素对微生物发酵代谢影响甚大。不同水源中存在的各种因素对微生物发酵代谢影响甚大。水源质量的主要考虑参数包括水源质量的主要考虑参数包括pH值、溶解氧、可溶值、溶解氧、可溶性固体、污染程度以及矿物质组成和含量。性固体、污染程度以及矿物质组成和含量。对于酿造行业，水的重要性不言而喻对于酿造行业

46、，水的重要性不言而喻对于常规发酵，可靠、持久，能提供大量成分一致清洁的对于常规发酵，可靠、持久，能提供大量成分一致清洁的水。水。发酵培养基发酵培养基v五、水五、水 College of Life Sciences,Qufu Normal University 第三节 发酵培养基的设计和优化 目前还不能完全从生化反应的基本原理来推断和计算目前还不能完全从生化反应的基本原理来推断和计算出适合某一菌种的培养基配方，只能用生物化学、细胞生出适合某一菌种的培养基配方，只能用生物化学、细胞生物学、微生物学等的基本理论，参照前人所使用的较适合物学、微生物学等的基本理论，参照前人所使用的较适合某一类菌种的经验

47、配方，再结合所用菌种和产品的特性，某一类菌种的经验配方，再结合所用菌种和产品的特性，采用摇瓶、玻璃罐等小型发酵设备，按照一定的实验设计采用摇瓶、玻璃罐等小型发酵设备，按照一定的实验设计和实验方法选择出较为适合的培养基。和实验方法选择出较为适合的培养基。发酵培养基发酵培养基v发酵培养基的设计和优化发酵培养基的设计和优化 College of Life Sciences,Qufu Normal University 二、培养基的优化二、培养基的优化 选择培养基成分，设计培养基配方，虽然有一些理论依据，选择培养基成分，设计培养基配方，虽然有一些理论依据，但最终的确定是通过实验的方法获得的。但最终的确

48、定是通过实验的方法获得的。培养基设计与优化的大致步骤：培养基设计与优化的大致步骤：1 1）根据前人的经验和培养基配制的基本理论，初步确定）根据前人的经验和培养基配制的基本理论，初步确定可能的成分；可能的成分；2 2）通过单因子实验确定最为适宜的培养基成分；）通过单因子实验确定最为适宜的培养基成分；3 3）通过多因子实验确定各成分的最适浓度）通过多因子实验确定各成分的最适浓度 College of Life Sciences,Qufu Normal University 单因子实验比较简单。单因子实验比较简单。对于多因子实验，为了通过较少的实验次数获得所对于多因子实验，为了通过较少的实验次数获得

49、所需的结果，常采用一些合理的实验设计方法，常用需的结果，常采用一些合理的实验设计方法，常用的有的有正交实验设计、响应面分析等。等。College of Life Sciences,Qufu Normal University 一、培养基成分选择的原则 l 菌种的同化能力菌种的同化能力l 代谢的阻遏和诱导代谢的阻遏和诱导 l 合适的合适的C、N比比100 0.22.0l pH的要求的要求 发酵培养基发酵培养基v发酵培养基的设计和优化发酵培养基的设计和优化 College of Life Sciences,Qufu Normal University（一）、（一）、理论转化率与实际转化率理论转化率

50、与实际转化率 理论转化率是指理想状态下根据微生物的代谢途理论转化率是指理想状态下根据微生物的代谢途径进行物料衡算，所得出的转化率的大小。径进行物料衡算，所得出的转化率的大小。实际转化率是指实际发酵过程中转化率的大小实际转化率是指实际发酵过程中转化率的大小 如何使实际转化率接近于理论转化是发酵控制的一个如何使实际转化率接近于理论转化是发酵控制的一个目标目标 二、成分含量的确定二、成分含量的确定发酵培养基发酵培养基v发酵培养基的设计和优化发酵培养基的设计和优化 College of Life Sciences,Qufu Normal University 例例:如在酒精生产中葡萄糖转化为酒精的理论