發(fā)酵工藝條件的優(yōu)化1

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1、第三章發(fā)酵工藝條件的確定主講人：劉萍第三章發(fā)酵工藝條件的確定第一節(jié)培養(yǎng)基的選擇和確定第二節(jié)培養(yǎng)條件的確定第一節(jié)培養(yǎng)基的選擇和確定一、培養(yǎng)基的營養(yǎng)成分二、培養(yǎng)基的用途三、發(fā)酵培養(yǎng)基的選擇四、培養(yǎng)基成分的營養(yǎng)與作用五、培養(yǎng)基確定方法六、正交試驗(yàn)在培養(yǎng)基確定中的應(yīng)用一、培養(yǎng)基的營養(yǎng)成分微生物的營養(yǎng)活動(dòng)，是依靠向外界分泌大量的酶．將周圍環(huán)境中大分子的蛋白質(zhì)、糖類、脂肪等營養(yǎng)物質(zhì)分解成小分子化合物，再借助細(xì)胞膜的滲透作用，吸收這些小分子營養(yǎng)來實(shí)現(xiàn)的。所有發(fā)酵培養(yǎng)基都必須提供微生物生長繁殖和產(chǎn)物合成所需的能源，包括碳源、氮源、無機(jī)元素、生

2、長因子及水、氧氣等。對(duì)于大規(guī)模發(fā)酵生產(chǎn)，除考慮上述微生物的需要外，還必須重視培養(yǎng)基原料的價(jià)格和來源。微生物的營養(yǎng)來源（1）能源自養(yǎng)菌：光；氫，硫胺；亞硝酸鹽，亞鐵鹽。異養(yǎng)菌：碳水化合物等有機(jī)物，石油天然氣和石油化工產(chǎn)品，如醋酸。（2）碳源：碳酸氣；淀粉水解糖，糖蜜、亞硫酸鹽紙漿廢液等石油、正構(gòu)石蠟，天然氣醋酸、甲醇、乙醇等石油化工產(chǎn)品（3）氮源豆餅或蠶蛹水解液，味精廢液，玉米漿，酒糟水等有機(jī)氮尿素，硫酸銨，氨水，硝酸鹽等無機(jī)氮?dú)鈶B(tài)氮(4)無機(jī)鹽磷酸鹽，鉀鹽，鎂鹽，鈣鹽等其他礦鹽鐵、錳、鈷等微量元素其他（5）特殊生長因子硫胺素、

3、生物素、對(duì)氨基苯甲酸、肌醇等二、培養(yǎng)基的用途篩選菌種保藏菌種檢驗(yàn)雜菌培養(yǎng)種子發(fā)酵生產(chǎn)（一）、培養(yǎng)基的分類（二）、發(fā)酵生產(chǎn)中的培養(yǎng)基類型（一）、培養(yǎng)基的分類（1）按培養(yǎng)基組成物質(zhì)的化學(xué)成分合成培養(yǎng)基、天然培養(yǎng)基。（2）按物理性質(zhì)固體，液體（3）按用途選擇性培養(yǎng)基、鑒別培養(yǎng)基、富集培養(yǎng)基等（1）天然培養(yǎng)基是采用化學(xué)成分還不清楚或化學(xué)成分還不恒定的各種植物和動(dòng)物組織或微生物的浸出物、水解液等物質(zhì)(例如牛肉膏、酵母膏、麥芽汁、蛋白胨等)制成的。適合于各類異養(yǎng)微生物生長，而一般自養(yǎng)微生物都不能生長。（2）合成培養(yǎng)基是用化學(xué)成分和數(shù)量完全

4、了解的物質(zhì)配制而成的。成分精確，重復(fù)性強(qiáng)，可以減少不能控制的因素適用于在實(shí)驗(yàn)室范圍作有關(guān)營養(yǎng)、代謝、分類鑒定、生物測定及選育菌種、遺傳分析等定量研究工作。但一般微生物在合成培養(yǎng)基上生長較慢，有些微生物營養(yǎng)要求復(fù)雜，在合成培養(yǎng)基上不能生長。（3）半合成培養(yǎng)基多數(shù)培養(yǎng)基配制是采用一部分天然有機(jī)物作碳源、氮源和生長因子的來源，再適當(dāng)加入一些化學(xué)藥品以補(bǔ)充無機(jī)鹽成分，使其更能充分滿足微生物對(duì)營養(yǎng)的需要。大多數(shù)微生物都能在此培養(yǎng)基上生長繁殖。因此，在微生物工業(yè)生產(chǎn)上和試驗(yàn)研究中被廣泛使用。（1）液體培養(yǎng)基：常用于大規(guī)模的工業(yè)生產(chǎn)及生理代

5、謝等基本理論研究工作。發(fā)酵工業(yè)多用作培養(yǎng)種子和發(fā)酵的培養(yǎng)基。根據(jù)微生物對(duì)氧的要求情況，分別作靜止或通風(fēng)攪拌培養(yǎng)。在菌種篩選工作和菌種培養(yǎng)工作中，也常用液體培養(yǎng)基進(jìn)行搖瓶培養(yǎng)微生物在液體培養(yǎng)基中生長的情況有時(shí)也可用作鑒定菌種的參考。生理代謝菌種篩選種子培養(yǎng)發(fā)酵培養(yǎng)（2）固體培養(yǎng)基分類：斜面試管、平板等是在液體培養(yǎng)基中加入凝固劑配成的，最常用的凝固劑是瓊脂。作用：固體培養(yǎng)基在菌種的分離、保藏、菌落特征的觀察、活菌計(jì)數(shù)和鑒定菌種方面是不可缺少的。在制曲、酶制劑、檸檬酸等生產(chǎn)中，用來培養(yǎng)霉菌等的固體種子和發(fā)酵培養(yǎng)基是由麩皮等農(nóng)作物加無

6、機(jī)元素等制成的。增殖培養(yǎng)基：可以配制成適合某種微生物生長而不適合其他微生物生長，從而達(dá)到從自然界分離這種微生物的目的。鑒別培養(yǎng)基：是根據(jù)微生物能否利用培養(yǎng)基中某種營養(yǎng)成分，借助指示劑的顯色反應(yīng)，以鑒別不同種類的微生物。選擇培養(yǎng)基：是在培養(yǎng)基內(nèi)加入某種化學(xué)物質(zhì)以抑制不需要菌的生長，而促進(jìn)某種需要菌的生長。（二）、發(fā)酵生產(chǎn)中的培養(yǎng)基類型工業(yè)發(fā)酵中培養(yǎng)基往往是依據(jù)生產(chǎn)流程和作用分為：斜面培養(yǎng)基種子培養(yǎng)基發(fā)酵培養(yǎng)基搖瓶培養(yǎng)基1．斜面培養(yǎng)基作用：這是供微生物細(xì)胞生長繁殖用的，包括細(xì)菌，酵母等的斜面培養(yǎng)基以及霉菌、放線菌生孢子培養(yǎng)基或麩曲

7、培養(yǎng)基等。這類培養(yǎng)基主要作用是供給細(xì)胞生長繁殖所需的各類營養(yǎng)物質(zhì)。特點(diǎn)：1.富含有機(jī)氮源，少含或不含糖分。有機(jī)氮有利于菌體的生長繁殖，能獲得更多的細(xì)胞。2.對(duì)于放線菌或霉菌的產(chǎn)孢子培養(yǎng)基，則氮源和碳源均不宜太豐富，否則容易長菌絲而較少形成孢子。3.斜面培養(yǎng)基中宜加少量無機(jī)鹽類，供給必要的生長因子和微量元素。2．種子培養(yǎng)基(包括搖瓶種子和小罐種子培養(yǎng)基)：培養(yǎng)種子的目的：1.擴(kuò)大培養(yǎng)，增加細(xì)胞數(shù)量；同時(shí)也必須培養(yǎng)出強(qiáng)壯、健康、活性高的細(xì)胞。為了使細(xì)胞迅速進(jìn)行分裂或菌絲快速生長。種子培養(yǎng)基特點(diǎn)：1.必須有較完全和豐富的營養(yǎng)物質(zhì)，特

8、別需要充足的氮源和生長因子。2.種子培養(yǎng)基中各種營養(yǎng)物質(zhì)的濃度不必太高。供孢子發(fā)芽生長用的種子培養(yǎng)基，可添加一些易被吸收利用的碳源和氮源。3.種子培養(yǎng)基成分還應(yīng)考慮與發(fā)酵培養(yǎng)基的主要成分相近。3．發(fā)酵培養(yǎng)基發(fā)酵培養(yǎng)基是發(fā)酵生產(chǎn)中最主要的培養(yǎng)基，它不僅耗用大量的原材料，而且也是