缺点： 缺点：
所需设备较多 反应时间较长（ 天 反应时间较长（2-3天）
淀粉水解糖的制备
淀粉水解糖的制备
酶酸结合法之一， 酶酸结合法之一，酸酶法 反应原理： 反应原理： 酸水解 糖化酶 糖化酶 淀粉———>糊精、低聚糖 ———>葡萄糖 糊精、 淀粉 糊精 葡萄糖 优点： 优点： 产品质量高，反应时间较短（ 产品质量高，反应时间较短（<2d） ） 对原料要求较低，淀粉乳浓度较高 对原料要求较低， 用酸量少
前体物质的毒性(Toxicity) 前体物质的毒性
六、 促进剂和抑制剂
促进剂Accelerator（刺激剂Stimulant） （刺激剂 促进剂 ） 并非前体或营养物， 并非前体或营养物，可影响正常代谢或中间代谢 物积累、或提高次级代谢物的产量的一类刺激因子。 物积累、或提高次级代谢物的产量的一类刺激因子。 作用原理： 作用原理： 改变细胞的渗透性， 改变细胞的渗透性，或“启动”微生物体内的生 启动” 产部位，否则这些部位是被阻遏的， 产部位，否则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。 加可以大大提高产量。 常用促进剂：各种表面活性剂 常用促进剂：各种表面活性剂Surfactant（洗涤剂、 （洗涤剂、 吐温80、 ）、大豆油提炼物 吐温 、 EDTA、植酸等）、大豆油提炼物、甲醇等 、植酸等）、大豆油提炼物、
一、不同碳源的利用速度
不同菌能利用的碳源不同， 不同菌能利用的碳源不同，同一菌种对 不同碳源利用速度不同。 不同碳源利用速度不同。
小时）， 如：青霉素产生菌利用葡萄糖快（30-40小时）， 青霉素产生菌利用葡萄糖快（ 小时 利用乳糖速度慢（ 天 利用乳糖速度慢（6天）。
一般情况：单糖比双糖快； 一般情况：单糖比双糖快；双糖比多糖 纯多糖比杂多糖快（淀粉最好）。 快；纯多糖比杂多糖快（淀粉最好）。 快者为速效碳源，慢者为迟效碳源。 快者为速效碳源，慢者为迟效碳源。
淀粉水解糖的制备
酶解法（双酶水解法） 酶解法（双酶水解法） 反应原理： 反应原理： 糖化酶 糖化酶 ——— 糊精、 淀粉 α淀粉酶> 糊精、低聚糖 ——— > 葡萄糖
液化 糖化
优点：副反应少，产品纯度高， 副反应少，产品纯度高，营养丰富 对原料要求较低， 对原料要求较低，淀粉乳浓度高
无机氮源：氨水、铵盐、 无机氮源：氨水、铵盐、硝酸盐
被吸收、利用快，但成分单一，常作辅助氮源。 被吸收、利用快，但成分单一，常作辅助氮源。
四、无机盐和微量元素
无机盐：酶的激活剂， 无机盐：酶的激活剂，生理活性物质的 组成，生理活性作用的调节剂。 组成，生理活性作用的调节剂。
主要包括： 、 、 、 、 、 、 主要包括：P、Mg、S、Fe、K、Na、 Pb、Cl、Zn、Co、Mn等。 、 、 、 、 等 较低浓度对细胞的生长和产物合成有促进 作用，而高浓度有抑制作用。 作用，而高浓度有抑制作用。 不同菌种、不同生长阶段需求量不同。 不同菌种、不同生长阶段需求量不同。
五、前体物质
影响前体物质效力的因素
菌种的特性与菌龄(Cell age) 菌种的特性与菌龄 前体物质的投入量(Inoculation concentration) 前体物质的投入量
苯乙酸用量（％） 苯乙酸用量（％） 0.1 0.2 0.3 0.4 青霉素产量（单位/ml) 青霉素产量（单位/ml) ７７５０ ８５１５ ９６３０ ９２００ 青霉素Ｇ比例（％） 青霉素Ｇ比例（％） 57.3 73.0 90.6 95.6
提供菌体结构物质，能源（ ），含氮代谢产物。 提供菌体结构物质，能源（少），含氮代谢产物。 含氮代谢产物
有机氮源：豆饼粉、花生饼粉、棉子饼粉、 有机氮源：豆饼粉、花生饼粉、棉子饼粉、酵
母粉、麦麸、鱼粉、玉米浆、蛋白胨、尿素等。 母粉、麦麸、鱼粉、玉米浆、蛋白胨、尿素等。
成分复杂，除含蛋白质、多肽、氨基酸外，还含糖、 成分复杂，除含蛋白质、多肽、氨基酸外，还含糖、脂、 无机盐、维生素及其他生长因子，对菌体生长非常有利。 无机盐、维生素及其他生长因子，对菌体生长非常有利。
占细胞干物质的50％左右，提供能源、碳架、代谢产物。 占细胞干物质的 ％左右，提供能源、碳架、代谢产物。
碳源物质的易利用顺序： 碳源物质的易利用顺序：
葡萄糖（ →蔗糖 麦芽糖、 蔗糖、 →糊精 糊精→淀粉 葡萄糖（单）→蔗糖、麦芽糖、乳糖 （双）→糊精→淀粉
其他碳源物质： 其他碳源物质：
脂类、有机酸、石油等也能作碳源。 脂类、有机酸、石油等也能作碳源。
小试常加P、 小试常加 、 K 、S 、 Mg、Fe 、
五、前体物质
前体物质(Precursor)：最终所需的代谢产 ： 前体物质
物的前身或其结构中的一部分。 物的前身或其结构中的一部分。 在生物合成中直接结合到产物分子中， 在生物合成中直接结合到产物分子中，自身结 构变化不大，能显著提高产量的小分子物质。 构变化不大，能显著提高产量的小分子物质。 抗生素(Antibiotin)发酵中常用的前体物质： 发酵中常用的前体物质： 抗生素 发酵中常用的前体物质 抗生素 青霉素Ｇ 青霉素Ｇ 链霉素 红霉素 前 体 物 质 苯乙酸（或在发酵中生成苯乙酸的物质） 苯乙酸（或在发酵中生成苯乙酸的物质） 肌醇、精氨酸、 肌醇、精氨酸、甲硫氨酸 丙酸、丙醇、丙酸盐、 丙酸、丙醇、丙酸盐、乙酸盐
淀粉水解糖的制备
酶酸结合法之二， 酶酸结合法之二，酶酸法 反应原理： 反应原理： α淀粉酶 酸水解 糊精、 淀粉 ———> 糊精、低聚糖 ———> 葡萄糖
30min 30min
优点： 优点：
反应时间短（ ），产品质量较好 反应时间短（<2hrs），产品质量较好 ）， 对原料要求较低， 对原料要求较低，淀粉乳浓度较高 对淀粉颗粒大小无严格要求
培养基的营养成分及其功能
1.碳源 碳源(Carbon source)【糖类、脂肪、有机酸】： 碳源 【糖类、脂肪、有机酸】 能源物质， 能源物质，构成菌体和代谢产物 2.氮源 氮源(Nitrogen source)【无机氮源：氨水、硫酸铵、尿素、 氮源 【无机氮源：氨水、硫酸铵、尿素、 硝酸钠；有机氮源：豆饼粉、麦麸、玉米浆、蛋白胨； 硝酸钠；有机氮源：豆饼粉、麦麸、玉米浆、蛋白胨； 发酵菌丝体、酒糟】 发酵菌丝体、酒糟】： 构成菌体和代谢产物， 构成菌体和代谢产物，硝化细菌的能源物质 3.无机盐类 无机盐类(Mineral nutrition)【 P、Mg、S、Fe、K、Na、 无机盐类 【 、 、 、 、 、 、 Pb、Cl、Zn、Co、Mn等】： 、 、 、 、 等 维持酶活力，调节渗透压、 值 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】： 特殊生长因子【生物素、硫胺素、肌醇等】： 特殊生长因子 构成辅酶的组成部分，促进生命活动 构成辅酶的组成部分， 5.水：溶解营养物质和代谢产物 水
淀粉水解糖的制备
淀粉水解糖的制备
酸解法
催化剂） 反应原理：淀粉 酸（催化剂） 葡萄糖 反应原理：淀粉——————>葡萄糖 高温高压 Starch Glucose
优点：设备单一、时间短（几分钟） 优点：设备单一、时间短（几分钟） 缺点：对设备要求高（高温、高压、高腐蚀） 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 副反应多， 对原料要求高， 对原料要求高，淀粉颗粒大小均匀 淀粉乳浓度不能太高
第六章 培养基及其制备
发酵的一般流程
培养基配制 种子扩大培养 培养基灭菌 空气除菌 发酵设备
发酵生产
下游处理
提纲
培养基的成分
能源物质 前体物质 碳源物质 氮源物质 促进剂和抑制剂 无机盐和微量元素 水分
淀粉水解糖的制备：酸解法、酶解法、酶酸结合法 淀粉水解糖的制备：酸解法、酶解法、
营养物质的调节
不同碳源的利用速度 碳、氮比例的调节 氮源利用及与碳源利用的关系 前体的控制 补料
培养基的类型
第一节、 第一节、培养基的成分
培养基(Culture medium)：选用各种营养 培养基 ： 物质， 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。 或积累代谢产物的营养基质。 培养基的组成和配比合适与否， 培养基的组成和配比合适与否，对微生物 的生长发育、产品的产量、 的生长发育、产品的产量、提炼工艺的选 择和成品质量都会产生相当大的影响。 择和成品质量都会产生相当大的影响。
二、氮源利用及与碳源利用的关系
不同氮源的利用速度也不同。 不同氮源的利用速度也不同。
如：铵盐比硝基氮更容易利用。 铵盐比硝基氮更容易利用。
七、水分
原生质的重要组分； 原生质的重要组分； 优良溶剂；（物质进出细胞） ；（物质进出细胞 优良溶剂；（物质进出细胞） 维持大分子结构的稳定； 维持大分子结构的稳定； 参与生化反应； 参与生化反应； 重要的物理性质： 重要的物理性质： 高比热；高汽化热； 如：高比热；高汽化热； 高沸点；冰的密度小于水等， 高沸点；冰的密度小于水等，保证 生命活动的正常进行。 生命活动的正常进行。 其质量对产品质量影响很大。 其质量对产品质量影响很大。
第二节、 第二节、营养物质的调节
培养基中各营养物的浓度和比例很严格。 培养基中各营养物的浓度和比例很严格。直接 影响菌体的繁殖和产物的积累。尤其是碳氮比。 影响菌体的繁殖和产物的积累。尤其是碳氮比。 （维持正常渗透压，节约原料也必需） 维持正常渗透压，节约原料也必需） 1.不同碳源的利用速度 不同碳源的利用速度 2.氮源利用及碳源利用的关系 氮源利用及碳源利用的关系 3.碳氮比例的调节 碳氮比例的调节 4.前体的控制 前体的控制 5.补料 补料
一、能源物质
光能自养微生物： 光能自养微生物：光能
如：螺旋藻生产单细胞蛋白
化能自养微生物：氢、硫、氨、亚硝酸 化能自养微生物： 盐、亚铁盐等无机物
如：细菌炼铜
异养微生物：碳水化合物、石油、 异养微生物：碳水化合物、石油、天然 气及石化产品