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第一篇 工业微生物和发酵工业原料 第三章 发酵工业原料及其处理 第一节 发酵工业原料的种类和成分 第二节 淀粉水解糖的制备 第三节 发酵培养基灭菌 第1节 发酵工业原料的种类和成分 1.碳源: 在发酵培养基中的含量远大于其在种子培养基中的含量。 （1）作用 提供合成细胞物质所需碳素； 提供目的产物中的碳； 合成产物的能源。 （2）种类 淀粉、淀粉水解糖、糖蜜、有机酸、低碳醇、脂质、烃类。 2.氮源: 在发酵培养基中的含量因发酵目的产物不同而不同。 目的产物是否含有氮元素。 （1）分类： 有机氮源： 豆粉、花生饼粉、棉子粉、玉米浆、蛋白胨、酵母粉、 鱼粉等 无机氮源 氨水（液氨）、硝酸盐、铵盐。 3.无机盐: 发酵培养基的必需成分之一 主要有磷、硫、铁、Mg、Zn、Co、Cu、Mn等。 4.生长因子: 为发酵培养基必不可少的组分 对量的控制要适当，如生物素亚适量法的谷氨酸发酵。 5.前体: 概念：有些化合物被加入培养基后，能够直接在生物合成过程中结合到产物分子中去，而自身的结构并未发生太大变化，却能提高产物的产量，这类小分子物质被称为前体。 前体使用浓度要适当，浓度过高对菌体有毒害作用，一般采用 流加方式，减少一次加入量。 二、工业上常用作碳源的淀粉质原料 淀粉质原料含淀粉量高，而且来源广泛、价格便宜。 淀粉质原料及其水解液是发酵工业常用的碳源； 使用最广泛的淀粉质原料是工业淀粉、谷类、薯类； 工业淀粉有玉米淀粉、小麦淀粉、甘薯淀粉、马铃薯淀粉。 三、工业上常用作氮源的蛋白质类原料 发酵工业上常用的蛋白质原料主要有豆粉、花生饼粉、棉子粉、玉米浆、蛋白胨、酵母粉、鱼粉等。 黄豆粉可分为：全脂黄豆粉、低脂黄豆粉和脱脂黄豆粉。 玉米浆是用亚硫酸浸泡玉米所得的浸泡液的浓缩物（固形物含量在50%以上） 蛋白胨由各种动物组织和植物水解制备；有血胨、肉胨、鱼胨、骨胨等。 酵母粉由水解啤酒酵母和面包酵母制得。 以上各种蛋白质原料均是由天然原料加工而成，成分复杂；因原料产地、加工方法、原料品种等不同，营养物质的含量也随之变化，因此对发酵有较大影响。 四、发酵培养基中的无机盐和生长因子 1.磷酸盐是某些蛋白质和核酸的组成部分； 磷酸盐有缓冲作用。 2.硫酸镁镁是许多酶的激活剂，硫为含硫蛋白提供硫源。 3.钾盐、钠盐一般以磷酸盐的形式供给 4. 微量元素以有机碳氮源时可不单独添加 5.生长因子发酵工业一般以农副产品原料提供 常用的有玉米浆、麸皮水解液、糖蜜、酵母水 解液等。 五、发酵生产的前体物质和促进剂、抑制剂 1.前体多在氨基酸、抗生素、核苷酸发酵中添加使用 2. 促进剂 作用是改善细胞环境：增加渗透性、增强氧的传递速度等。 如表面活性剂、甲醇、EDTA。 3.抑制剂 作用是抑制某些途径而使代谢向所需要产物的途径转化。 第2节 淀粉水解糖的制备 第3节 发酵培养基灭菌 纯种培养的必要性 杂菌污染所致的危害/不良后果（p73） 消耗营养成分； 分泌代谢产物，或改变培养液的某些理化性质，影响产物的提取分离； 大量繁殖的杂菌改变反应介质的pH，使生物反应发生异常； 杂菌有可能分解产物； 染菌严重者造成“倒罐”（“颗粒无收”）或污染噬菌体，导致细胞裂解，使生产失败。 二、培养基和设备的灭菌 以湿热灭菌最为普遍，效果最好。 例题 三、发酵培养基灭菌工艺 四、培养基和设备、管路灭菌的条件 参考内容 自学、了解 思考题 湿热灭菌有哪些优点？ 写出微生物的热阻和培养基湿热灭菌的对数残留定律； 并解释在相同温度下，为什么某菌的k值越小说明它越耐热？ 3. 培养基灭菌温度的选择： 随温度上升，微生物的死亡速率常数增加倍数要大 于培养基成分的破坏速率的增加倍数； 即杀死微生物速率的提高超过培养基成分破坏速率 的增加。 灭菌过程中，微生物被杀灭的过程中也伴随着培养基成分破坏。 达到相同灭菌效果时，温度T越高，所需的灭菌时 间t越短。因此可通过提高灭菌温度，缩短灭菌的时间。 k=Ae -(E/RT) 4. 影响培养基灭菌效果的因素： 除灭菌时间和灭菌温度外，还有： 培养基成分； 培养基的物理状态； 培养基的pH； 培养基中的微生物数量； 微生物细胞中的水分含量； 微生物细胞的菌龄； 微生物的耐热性； 空气排除情况； 搅拌； 泡沫。 实罐灭菌 空罐灭菌 连续灭菌 间歇灭菌 将培养基装入发酵罐内直接通入蒸汽进行灭菌。 1、实罐灭菌 特点：不需另外的设备，操作简便， 灭菌效果可靠，工业上广泛应用。 不足：升温和降温的时间较长。 工艺流程 装料 高压蒸汽加