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Lecture 4. Culture media 培养基 定义：是提供微生物生长繁殖和生物合成各种代谢产物的所需要的，按一定比例配制的多种营养物质的混合物，提供微生物所需能量，包括碳源、氮源、无机元素、生长因子及水、氧气等。 培养基的类型 按营养物质来源划分 天然：是采用化学成分还不清楚或化学成分还不恒定的各种动植物和动物组织或微生物的浸出物、水解液等物质制成的 合成：用化学成分和数量完全了解的物质配制的 半合成培养基：采用一部分天然有机物作碳源、氮源和生长因子的来源，再适当加入一些化学药品以补充无机盐成分，使其更能充分满足微生物对营养的需要 培养基的类型 按物理性状划分： 固体培养基：适合于菌种和孢子的培养和保存，也用于有子实体的真菌类（香菇、白木耳）的生产 培养基的类型 按物理性状划分： 半固体：在液体培养基中加入0.5－0.8%的琼脂，用于鉴定细菌、观察细菌运动特征及噬菌体的效价滴度 培养基的类型 按用途划分： 孢子培养基：是供菌种繁殖孢子的一种常用固体培养基，要求能使菌体迅速生长，产生较多优质的孢子，营养不太丰富，常用的有麸皮培养基、小米培养基、大米培养基、玉米碎屑培养基、琼脂斜面培养基 种子培养基：是供孢子发芽、生长和大量繁殖菌丝体，并使菌丝体长得粗壮，成为活力强壮的“种子”，一般采用营养丰富且完全的培养基 发酵培养基：供菌体生长、繁殖和合成产物之用，组成除有菌体生长所必需的元素和化合物之外，还要有合成产物所需的特定元素、前体和促进剂等 发酵培养基选择的基本原则 基本原则： 必须提供合成微生物细胞和发酵产物的基本成分 有利于减少培养基原料的单耗，即提高单位营养物质所合成产物数量或最大产率 有利于提高培养基和产物的浓度，以提高单位容积发酵罐的生产能力 有利于提高产物的合成速度，缩短发酵周期 尽量减少副产物的形成，便于产物的分离纯化 原料价格低廉，质量稳定，取材容易 所用原料尽可能减少对发酵过程中通气搅拌的影响，利于提高氧的利用率，降低能耗 有利于产品的分离纯化，尽可能减少产生“三废”的物质 发酵培养基的成分及来源 碳源 氮源 无机盐及微量元素 水 生长因子、前体、产物促进剂和抑制剂 碳源 为微生物菌种的生长繁殖提供能源和合成菌体所必需的碳成分 为合成目的产物提供所需的碳成分 分为：糖类、油和脂肪、有机酸、烃和醇类 糖类 葡萄糖：最容易利用的碳源 糖类 木糖：？ 糖蜜：甘蔗糖蜜、甜菜糖蜜 淀粉糊精 玉米、小麦、甘薯、木薯、菊芋、纤维素 油和脂肪 油或脂肪被脂肪酶作用，水解为甘油和脂肪酸 豆油、菜油、葵花子油、猪油、鱼油、棉子油 有机酸 乳酸 柠檬酸 乙酸 烃和醇类 正烷烃 甲醇 乙醇 氮源 用于构成菌体细胞物质和含氮代谢物 有机氮源 无机氮源，又称快速氮源 有机氮源 在微生物分泌的蛋白酶作用下，消解成氨基酸，被菌体吸收后再进一步分解代谢 有机氮源营养丰富，还含有少量的维生素和生长因子 花生饼粉、黄豆饼粉、棉子饼粉、玉米浆、玉米蛋白粉、蛋白胨、酵母粉、鱼粉、蚕蛹粉、尿素、废菌丝体和酒糟 玉米浆（CSL） 价廉、玉米淀粉生产中的副产物 营养丰富，固含量在50%，pH为4左右 注意来源与质量 无机氮源 铵盐、硝酸盐和氨水等 生理酸性物质与生物碱性物质 (NH4)2SO4、NaNO3 无机盐及微量元素 镁、磷、钠、钾、硫、钙和氯 钴、铜、铁、锰、锌、钼 MgSO4、NaCl 、NaH2PO4、K2HPO4 TMS：trace metal solution 无机盐成分一般所用的浓度范围 P ATP，磷酸化酶，能促进糖代谢。 许多次级代谢过程对磷酸盐浓度的承受限度比生长繁殖过程低，故必须严格控制。 S 硫存在于细胞的蛋白质中， 是含硫氨基酸的组分和某些辅酶的活性基，如辅酶 A (coenzyme A), 谷胱甘肽等。 硫是某些产物如青霉素、头孢菌素等分子的组成部分，在培养基中加入Na2SO4等含硫化合物作硫源。 Fe 铁(iron)是细胞色素、细胞色素氧化酶和过氧化氢酶的成分，因此铁是菌体有氧氧化必不可少的元素。 Cl 一些产含氯代谢物如金霉素和灰黄霉素等的发酵中，除天然含有外，通常还需加入0.1%氯化钾。 在啤酒生产中，20－60mg/ml 的氯对酶和酵母有一定的促进作用。 K，Na，Ca 钠、钾离子与维持细胞的渗透压有关。钾离子是许多酶的激活剂，能促进糖代谢。 钙是某些酶(如蛋白酶)的激活剂，还参与细胞膜通透性的调节。 培养基中钙盐过多时，容易形成磷酸钙沉淀。 Zn，Mg，Co，Mn 锌、镁、钴、锰等是某些酶的辅基或激活剂。镁离子还可提高抗生素生产菌对自己所产生抗生素的耐性；钴既