发酵工程 第三章培养基的制备和灭菌.pptVIP

第五讲 第三章 培养基的制备和灭菌 第一节 培养基的制备 培养基是将各种营养物按比例、种类、浓度配制的培养微生物的营养环境 培养基选用是否合适，对微生物的生长、发育有很大的影响 掌握微生物细胞的化学组成，营养物的功能，菌种的营养需要，发酵产物的分子结构，原料的质量，配制和灭菌的要求等是获得优良培养基的前提 一. 微生物的营养物质及其功能 二. 培养基的类型及其制备要点 1. 固体培养基 适合于菌种培养和保存，一级或二级种子的培养，孢子培养 2. 半固体培养基：主要用于菌种鉴定 3. 液体培养基 发酵生产中大规模使用的培养基，有利于培养物在均一的环境中生长 4. 合成培养基和天然培养基 5. 菌种培养基和发酵培养基 6. 选择培养基和鉴别培养基 7. 基础培养基 发酵生产培养基主要是液体培养基，其制备过程主要包括： 预料预处理 原料混溶 调节酸碱度 灭菌等步骤 1. 原料预处理 淀粉质原料：液化处理 鱼粉和酵母等：加工成可溶物含量高的原料 糖蜜：硫酸高压水解，调节pH，去除铁离子 豆饼、玉米、花生饼等粉碎 琼脂含无机杂质 水质 应注意各种不利影响 2. 原料混溶 原料准确称量，充分混溶，无团块残留，防止原料沉淀、营养成分损失破坏和堵塞输送管路 方法：加底水 边搅拌边加原料和水 先加缓冲物质，防止原料因pH波动而沉淀，加主要元素的原料，加微量元素、生长素等 3. 调节酸碱度 对于大量培养基应先用小样试验，确定适宜的加酸或加碱的量 灭菌对培养基pH的影响，应使灭菌后的pH达到预定的 pH值 温度对培养基pH的影响，在培养基冷却后进行，以免热溶液的游离氢离子过多，影响pH 有时还需要过滤、离心等 三. 最佳培养基组成的确定 根据所用菌种和发酵目的的特性，参照某培养基配方，用摇瓶分别对碳源、氮源、无机盐、生长素等营养物质和诱导物、前体、促进剂等添加物逐个进行单因子试验 或综合考虑进行正交试验 由此确定培养基原料的种类和浓度 得到基本适合的发酵生产用培养基配比 通过微生物生长和产物生成动力学原理，寻找与最高比生长速率和最高比产物生成率相应的营养物种类及其浓度、比例 再从这些最佳条件出发，考虑各种相关因素，最后确定最佳培养基配比 对代谢途径清楚的发酵，可通过物料平衡计算某种营养物的理论浓度 确定了化学组成后，还需要进一步确定原料的组成，经济效益 1. 根据原料产地和成分变动培养基 2. 根据原料的物理特性，如可溶性、粘性和粉碎程度等变动培养基 3. 根据原料来源 4. 根据生产设备要求变动 5. 根据生产工艺 6. 根据菌种特性变动 7. 根据非营养作用的特殊要求变动 第二节 培养基和发酵设备的灭菌 一. 灭菌原理 为什么要进行灭菌？？？？？ 发酵工业是利用特定微生物的活动获得产品 与特定微生物接触的培养基、发酵罐、管路、通过的空气等均需严格灭菌 灭菌方法： 化学药剂、辐射灭菌：无菌室、培养室、发酵车间等处的空气灭菌 加热灭菌：湿热灭菌和干热灭菌 湿热灭菌：巴氏灭菌、间歇灭菌、高压蒸汽灭菌 高压蒸汽灭菌能有效地杀灭杂菌，但高温也破坏培养基的营养成分 一. 湿热灭菌原理 直接用蒸汽灭菌，蒸汽在冷凝时能释放出大量潜热，蒸汽具有强大的穿透力，破坏菌体蛋白和核酸的化学键，使酶失活，微生物因代谢障碍而死亡 湿热灭菌的效果取决于两个主要的因素？？ 致死温度是杀灭微生物的极限温度 致死时间是在致死温度下杀灭微生物所需时间 “热死时间”：在规定温度下杀死一定比例的所存在的微生物菌体需要的持续时间 热阻：微生物对热抵抗力，指在某一特定条件下（温度、加热方式）的致死时间 相对热阻是指相同条件下两种微生物的热阻的比值 大肠杆菌规定为1 ，相同条件下其它微生物的热阻为 营养细胞和酵母菌：1 病毒：1-5 霉菌孢子：2-10 细菌 芽孢：3?106 热阻大说明？热阻小说明？？ 在实际生产中以相对热阻较大的芽孢的死亡作为灭菌的依据 微生物经热的作用后不可能绝对杀灭（无活菌残留），所以又以杂菌减少至不影响发酵为限，作为发酵的依据 在微生物被热死的同时，培养基中的营养成分也受到一定的破坏，特别是氨基酸和维生素，赖氨酸、精氨酸、蛋氨酸、色氨酸，VB1，糖也受到一定破坏 在热的作用下，某些营养成分还可能由于受热而相互发生反应，如磷酸盐与碳酸钙反应形成不溶于水的磷酸盐，使可溶性磷酸盐的浓度大为降低 某些成分还会相互作用，产生一些对发酵有毒的物质 还原糖与氨基酸、肽、蛋白质等发生化学反应，形成5-羟甲基糠醛和类黑精 糖与磷酸盐之间发生络合反应，形成棕色的固体色素 湿热灭菌必须严格控制灭菌温度和