本章內(nèi)容培訓(xùn)課件.ppt

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1、第三章發(fā)酵工業(yè)培養(yǎng)基設(shè)計精品本章內(nèi)容常用培養(yǎng)基的基本要求培養(yǎng)基的成分及來源培養(yǎng)基的類型與區(qū)別發(fā)酵培養(yǎng)基的設(shè)計原理與優(yōu)化方法精品培養(yǎng)基：廣義上講培養(yǎng)基是指一切可供微生物細胞生長繁殖所需的一組營養(yǎng)物質(zhì)和原料。發(fā)酵培養(yǎng)基的作用：滿足菌體的生長促進產(chǎn)物的形成精品培養(yǎng)基的共性①單位培養(yǎng)基能夠產(chǎn)生最大量的目的產(chǎn)物；②能夠使目的產(chǎn)物的合成速率最大；③能夠使副產(chǎn)物合成的量最少；④所采用的培養(yǎng)基應(yīng)該質(zhì)量穩(wěn)定、價格低廉、長期易于獲得；⑤所采用的培養(yǎng)基盡量不影響工業(yè)好氧發(fā)酵中的通氣攪拌性能以及發(fā)酵產(chǎn)物的后處理等。精品一、發(fā)酵工業(yè)培養(yǎng)基的基本要求發(fā)酵工業(yè)培養(yǎng)基：是提供微生物生長繁殖和生物合成各種代謝

2、產(chǎn)物所需要的，按一定比例配制的多種營養(yǎng)物質(zhì)的混合物。精品一般設(shè)計適宜于工業(yè)大規(guī)模發(fā)酵的培養(yǎng)基應(yīng)遵循以下原則：（1）必須提供合成微生物細胞和發(fā)酵產(chǎn)物的基本成分；（2）有利于減少培養(yǎng)基原料的單耗，即提高單位營養(yǎng)物質(zhì)的轉(zhuǎn)化率；（3）有利于提高產(chǎn)物的濃度，以提高單位容積發(fā)酵罐的生產(chǎn)能力；（4）有利于提高產(chǎn)物的合成速度，縮短發(fā)酵周期；（5）盡量減少副產(chǎn)物的形成，便于產(chǎn)物的分離純化；（6）原料價格低廉，質(zhì)量穩(wěn)定，取材容易；（7）所用原料盡可能減少對發(fā)酵過程中通氣攪拌的影響，利于提高氧的利用率，降低能耗；精品二、培養(yǎng)基的成分及來源組成：碳源、氮源、水、無機鹽、生長因子、能源。精品碳源主要功

3、能：一是提供微生物菌體生長繁殖所需的能源以及合成菌體所需的碳骨架；二是提供菌體合成目的產(chǎn)物的原料。常用：糖類、油脂、有機酸和低碳醇等。精品1糖類：發(fā)酵培養(yǎng)基中使用最廣泛的碳源。純糖天然原料木糖單糖：葡萄糖雙糖：蔗糖、麥芽糖、乳糖多糖：淀粉、糊精及其水解液糖蜜類：甘蔗糖蜜、甜菜糖蜜糖類：麥芽汁淀粉質(zhì)類：山芋粉、馬鈴薯粉、玉米粉、燕麥粉、木薯粉其它：纖維素水解液、乳清碳源物質(zhì)的易利用順序：(單)葡萄糖→(雙)蔗糖、麥芽糖、乳糖→(多)糊精→淀粉精品1.1葡萄糖常作為培養(yǎng)基的一種主要成份，并且作為加速微生物生長的一種速效碳源。但要注意葡萄糖效應(yīng)。精品“葡萄糖效應(yīng)”是研究大腸桿菌利用

4、各種不同混合碳源的時發(fā)現(xiàn)的碳分解產(chǎn)物的阻抑作用。當(dāng)大腸桿菌培養(yǎng)于含有葡萄糖和乳糖的培養(yǎng)基中，菌體出現(xiàn)兩次生長旺盛期。葡萄糖效應(yīng)精品1.2糖蜜是制糖生產(chǎn)時的結(jié)晶母液，它是制糖工業(yè)的副產(chǎn)物。糖蜜常用在酵母發(fā)酵和抗生素生產(chǎn)過程中作為碳源。在酒精生產(chǎn)工業(yè)中若用糖蜜代替甘薯粉，則可省去蒸煮、糖化等過程，簡化了酒精生產(chǎn)工藝。精品糖蜜使用的注意點：除糖份外，含有較多的雜質(zhì)，其中有些是有用的，但是許多都會對發(fā)酵產(chǎn)生不利的影響，需要進行預(yù)處理。例：谷氨酸發(fā)酵有害物質(zhì)：膠體成分（起泡、結(jié)晶）、鈣鹽（結(jié)晶）生物素（發(fā)酵控制）預(yù)處理：澄清→脫鈣→脫除生物素例：檸檬酸發(fā)酵有害物質(zhì)：鐵離子含量高（導(dǎo)致異

5、檸檬酸的生成）精品1.3淀粉等多糖也是常用的碳源，它們一般都要經(jīng)過菌體產(chǎn)生的胞外酶水解成單糖后再被吸收利用，但通常也有將其經(jīng)過液化和糖化后再作為培養(yǎng)基的碳源使用。精品使用條件：微生物必須能分泌水解淀粉、糊精的酶類。缺點：難利用、發(fā)酵液比較稠、成分比較復(fù)雜，有直鏈淀粉和支鏈淀粉等等。優(yōu)點：來源廣泛、價格低、可以解除葡萄糖效應(yīng)。精品2油和脂肪脂肪酶作用水解成甘油和脂肪酸進一步氧化成CO2和H2O，并釋放出比糖類碳源代謝多得多的能量。缺點：比糖類代謝需要更多的氧。精品3有機酸有機酸的利用常會使發(fā)酵體系pH上升。CH3COONa+2O2?2CO2+H2O+NaOH4烴和醇類近年來隨著

6、石油工業(yè)的發(fā)展，烷烴(一般是從石油裂解中得到的14～18碳的直鏈烷烴混合物，以及甲烷、乙烷、丁烷等)用于有機酸、氨基酸、維生素、抗生素和酶制劑的工業(yè)發(fā)酵中。精品精品氮源的種類無機氮源有機氮源氨基氮：NH4OH(NH4)2SO4NH4NO3NH4Cl硝態(tài)氮：NaNO3KNO3合成產(chǎn)物：尿素天然原料：植物蛋白：黃豆餅粉、花生餅粉、棉籽餅粉、菜籽餅粉、麥麩、玉米漿、玉米麩質(zhì)粉動物蛋白：蛋白胨、魚粉、蠶蛹粉、牛肉膏微生物蛋白：酵母粉/浸膏、廢菌絲粉其它：酒糟等工業(yè)上常用的有機氮源都是一些廉價的原料或副產(chǎn)品。精品氮源氮源主要用于構(gòu)成菌體細胞物質(zhì)和合成含氮代謝物。常用的氮源可分為兩大類：

7、有機氮源和無機氮源。1有機氮源由于有機氮源營養(yǎng)豐富，因而微生物在含有機氮源的培養(yǎng)基中常表現(xiàn)出生長旺盛、菌絲濃度增長迅速等特點。精品1.1玉米漿是玉米淀粉生產(chǎn)中的副產(chǎn)物，是一種很容易被微生物利用的良好氮源。pH在4.0左右。1.2尿素成分單一，主要用于青霉素和谷氨酸生產(chǎn)。精品有機氮源成分復(fù)雜可以從多個方面對發(fā)酵過程進行影響，而另一方面有機氮源的來源具有不穩(wěn)定性。所以在有機氮源選取時和使用過程中，必須考慮原料的波動對發(fā)酵的影響精品2無機氮源常用的無機氮源有銨鹽、硝酸鹽和氨水等。微生物對它們的吸收利用一般較快