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第三章 发酵培养基


米糠
13 45 13 14 16 91 2.64 22 23.2 297 1250 0.5 0.1 0.9 0.2 0.4 0.6 0.5 0.4
酵母 膏
50 0 3 10 95 3.3 1.4 1.6 5.5 6.2 6.5 2.1
无机氮源和尿素、玉米浆等可被迅速利用,为速效氮;
蛋白质氮则需先水解成肽和氨基酸后才能被吸收利用, 属迟效氮
二、氮源
有机氮源 豆饼(粕)粉、花生饼粉、鱼粉、蚕蛹粉、酵母粉、玉米 浆、尿素等
无机氮源 铵盐、硝酸盐等 (由于细胞内的含氮物质都以氨基或亚氨基的形式存在,故
铵态氮可以直接用于合成细胞物质;而硝态氮需还原成氨后 才能被利用)
成分
蛋白质/% 碳水化合物/% 脂肪/% 纤维/% 灰分/% 干物/% 核黄素/(mg/kg) 硫胺素/(mg/kg) 泛酸/(mg/kg) 尼克酸/(mg/kg) 吡哆 醇/(mg/kg) 生物素/(mg/kg) 胆碱/(mg/kg) 精氨酸/% 胱氨酸/% 甘氨酸/% 异亮氨酸/% 亮氨酸/% 赖氨酸/% 甲硫氨酸/% 苯丙氨酸/%
糖蜜主要含有蔗糖,总糖可达50%-75%。
糖蜜分甘蔗糖蜜和甜菜糖蜜,二者在糖的含量和无机盐 的含量上有所不同,即使同一种糖蜜由于加工方法不同其成 分也存在差异,因此使用时要注意。
淀粉糊精 多糖,也是常用的碳源; 需经胞外酶水解成单糖后再被吸收利用; 使用淀粉可克服葡萄糖代谢过快的弊病,价格也比较低廉, 在发酵工业中被普遍使用。 常用的淀粉为玉米、甘薯、马铃薯、木薯淀粉。
5)其他 牛肉膏、蛋白胨、动物心、肝等组织浸液等都含 有丰富的生长因子
五、水
生理功能:
1)是微生物机体的重要组成部分 2)进行代谢反应的介质 3)营养物、代谢物、氧气等必须溶解于水后才能通过细胞表 面进行正常的活动;
4)水的比热高,能有效吸收代谢过程中放出的热,使细胞内 温度不致骤然上升;同时水又是热的良导体,有利于散热,可 调节细胞温度。
一般不需要另加微量元素、维生素等物质
由于成分复杂,不易重复,如对原料质量等方面不加 控制会影响生产稳定性
2、按物理状态分
1)固体
适于菌种和孢子的培养与保存,也广泛应用于有子实 2)体半的固真体菌类,如香菇、白木耳等的生产; 3)应琼液用近脂体固年0.体来5%培由-养0于.8基机%进械行化大程规度模的生提产高,,其在组发分酵常工用业麸上皮又、开大始 米主、用小于米鉴、定木细屑菌、、禾观壳察等细。菌运动特征及噬菌体的效价测 定等
第二节 发酵培养基的成分及来源
一、碳源
主要功能: 1)为菌体的生长繁殖提供能源和合成菌体所必需的成分; 2)为合成目的产物提供所需的碳素成分
常用的碳源:
糖类 油脂 有机酸 低碳醇等
特殊情况下(如碳源贫乏时),蛋白质水解物或氨基酸等 也可被微生物作为碳源使用。
1、糖类
发酵培养基中使用最广泛的碳源; 主要有葡萄糖、糖蜜和淀粉糊精等
既要使种子接入后能迅速生长,达到一定的菌体浓度,又 要使长好的菌体能迅速合成所需产物。因此,发酵培养基的 组成除有菌体生长所必需的元素和化合物外,还要有合成产 物所需的特定元素、前体和促进剂等。
但若因生长和合成产物所需的总的碳源、氮源和其他营养 物质总的浓度太高,或生长和合成产物两个阶段各需的最佳 条件有求不同时,则可考虑培养基用分批补料工艺来加以满 足。
如灰色链霉菌在葡萄糖-硝酸盐-其他盐的培养基上都能很好地生长和产 生孢子,但若加入0.5%酵母膏或酪蛋白后,就只长菌体而不产孢子
B)所用无机盐的浓度要适量,否则会影响孢子量和孢子颜 色。
C)注意pH和培养基的湿度。
常用孢子培养基:
◆ 麸皮培养基
◆ 小米培养基
◆ 大米培养基
◆ 玉米碎屑培养基
◆ 用葡萄糖、蛋白胨、牛肉膏和食盐等配制的琼Leabharlann 斜面培养基6293.2
3.3
4.6
0.4
0.6
1.0
0.7
0.5
2.4
2.4
3
1.1
1.1
0.9
1
0.3
2.5
1.5
2
0.9
3.4
2.2
3.1
0.1
2.9
1.6
1.3
0.2
0.6
0.5
0.6
0.5
72 5.0 1.5 2 18.1 93.6 10.1 1.1 9 31.4 14.7 3560 4.9 0.8 3.5 2.0 4.5 6.8 6.8 2.5
大米和小米常用作霉菌孢子培养基,因为它们含氮量少、 疏松、表面积大,是良好的孢子培养基。
2)种子培养基
供孢子发芽、生长和菌体繁殖的培养基。
营养要求比较丰富和完全,氮源和维生素的含量也要高 些,但总浓度以略稀薄为好,这样可达较高的溶解氧,供大 量菌体生长和繁殖。
种子培养基的成分要考虑在代谢过程中能维持稳定的pH, 其成分还要根据不同菌种的主要特征而定。
0.07~0.08MPa表压加热水解70~80min。 b) 以干麸皮:水=1:20,用盐酸调pH值1.0,以0.25MPa表
压加热水解20min。然后过滤取滤液。
3)糖蜜(molasses)
◇ 甘蔗糖蜜、甜菜糖蜜均可代替玉米浆,但氨基酸等 有机氮含量较低 ◇ 甘蔗糖蜜用量为0.1%~0.4%
4) 酵母 酵母膏、酵母浸出液、酵母粉
但过多的葡萄糖会过分加速菌体的呼吸,以至培养基中 的溶解氧不能满足需要,使一些中间代谢物(如丙酮酸、乳 酸、乙酸等)不能完全氧化而积累在菌体或培养基中,导致 pH下降,影响某些酶的活性,从而抑制微生物的生长和产物 的合成。
糖蜜
制糖的结晶母液,它是制糖工业的副产物;
含有丰富的糖、氮类化合物、无机盐和维生素等,是微 生物发酵培养基价廉物美的碳源;
◆ 钾盐 链钾霉常不素用参、K与新3P细生O胞霉4、结素Na构等2H物产P质O生4的菌、组N。a成H2PO4
是许多酶的激活剂 ◆ 微量元素硫成菌存成需一体在分量般生于微作长细少为所胞,碳需的但、钾蛋又氮量白不源约质可的为中缺农0,.1少副是g/产L含(物以硫天K氨2然S基O原酸4计料的)中组,
硫是本构身成含一有些,酶不的必活另性加基
氮源物质常对培养液pH产生影响
(NH4)SO4 2NH3 + H2SO4 NaNO3 + 4H2 NH3 + 2H2O + NaOH 反应中所产生的NH3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。
在常用的无机氮中,硫酸铵被菌体利用后会使培养液的pH 下降,为生理酸性物质; 硝酸钠被同化时则引起培养液pH上升,为生理碱性物质
发酵工业大规模使用的培养基
3、按用途分
基础培养基 富集培养基 选择培养基 鉴别培养基
孢子培养基 种子培养基 发酵培养基
1)孢子培养基
供菌种繁殖孢子的培养基,常用固体培养基。
孢子培养基基本要求:
基本要求是能使菌体迅速生长,产生较多优质孢子,且不 易引起菌种发生变异。
配制时需注意: A)营养不要太丰富(特别是有机氮源),否则不易产孢子。
三、无机盐和微量元素

磷酸盐
Mg 磷2+是是许某多些重蛋要白酶质(和如核己酸糖的磷组酸成化成酶分、异柠檬 酸脱磷氢酸酶盐、在羧培化养酶基等中)还的具激有活缓剂冲作用
◆ 硫酸镁 镁离微子生能物提对高磷一的些需氨要基量糖一苷般类为抗0生.00素5~产0生.0菌1m对ol/L 自身所产的抗生素的耐受能力,如卡那霉素、
2、油和脂肪
油和脂肪也能被许多微生物作为碳源和能源
这些微生物都具有比较活跃的脂肪酶,在脂肪酶的作用下, 油或脂肪被水解为甘油和脂肪酸,在溶解氧的参与下,进一步 氧化成CO2和H2O,并释放出大量的能量。
当微生物利用脂肪作为碳源时,要供给比糖代谢更多的氧, 不然大量的脂肪酸和代谢中的有机酸会积累,从而引起pH的下 降,并影响微生物酶系统的作用。
◇ 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 产品
◇ 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 盐等,常用作为提供生长因子的物 质。
2)麸皮水解液
可代替玉米浆,蛋白质、氨基酸等营养成分比玉米浆少。
用量一般为1%(以干麸皮计)左右
水解条件: a) 以干麸皮:水:HCl=4.6:26:1配比混合,装入水解锅中以
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,特别是水 中的矿物质组成对酿酒工业和淀粉糖化影响甚大。
水源质量的主要参数包括pH值、溶解氧、可溶性固体、污染 程度以及矿物质组成和含量。
六、前体 (precursor)
概念: ——指某些化合物加入到发酵培养基中,能直接被微生物在 生物合成过程中结合到产物分子中去,而其自身的结构并没 有多大变化,但是产物的产量却因加入前体而又较大的提高。
淀粉水解糖的制备 是发酵生产的一项 重要工艺,将在第
三节中介绍
糖类
葡萄糖 乳糖 淀粉 蔗糖
工业上常用的糖类及来源
来源
纯葡萄糖、水解淀粉 纯乳糖、乳清粉 大麦、花生粉、燕麦粉、黑麦粉等 甜菜糖蜜、甘蔗糖蜜、粗红糖、精白糖等
葡萄糖
最易利用,几乎所有微生物都能利用
葡萄糖常作为培养基的一种主要成分,并且作为加速微生 物生长的一种有效糖。
硫酸某镁些加金入属培离养子基,中特,别在是碱汞性离条子件和下铜会离形子成,氢具 氧化有镁明沉显淀的,毒配性料时要注意。
四、生长因子
概念: 微生物生长不可缺少的微量有机物质。
类别: 维生素、氨基酸、嘌呤嘧啶及其衍生物
不是所有微生物都必需的,只是对于某些自己不能合成 这些成分的微生物才是必不可少的营养物质。
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。
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