发酵工程三章工业用培养基制备.pptVIP

第三章工业发酵培养基及其制备 本章内容 培养基的成分 能源物质 碳源物质 氮源物质 无机盐和微量元素 前体物质 促进剂和抑制剂 水分 淀粉水解糖的制备：酸解法、酶解法、酶酸结合法 营养物质的调节 不同碳源的利用速度 氮源利用及与碳源利用的关系 碳、氮比例的调节 前体的控制 补料 培养基的类型 第一节、培养基的成分 培养基(Culture medium)：选用各种营养物质，经配制成适合不同微生物生长繁殖或积累代谢产物的营养基质。 培养基的组成和配比合适与否，对微生物的生长发育、产品的产量、提炼工艺的选择和成品质量都会产生相当大的影响。 培养基的营养成分及其功能 1.碳源(Carbon source)【糖类、脂肪、有机酸】：能源物质，构成菌体和代谢产物 2.氮源(Nitrogen source)【无机氮源：氨水、硫酸铵、尿素、硝酸钠；有机氮源：豆饼粉、麦麸、玉米浆、蛋白胨；发酵菌丝体、酒糟】：构成菌体和代谢产物，硝化细菌的能源物质 3.无机盐类(Mineral nutrition)【 P、Mg、S、Fe、K、Na、Pb、Cl、Zn、Co、Mn等】：维持酶活力，调节渗透压、pH值、电位等 4.特殊生长因子【生物素、硫胺素、肌醇等】：构成辅酶的组成部分，促进生命活动 5.水：溶解营养物质和代谢产物 一、能源物质 光能自养微生物：光能 如：螺旋藻生产单细胞蛋白 化能自养微生物：氢、硫、氨、亚硝酸 盐、亚铁盐等无机物 如：细菌炼铜 异养微生物：碳水化合物、石油、天然 气及石化产品 二、碳源物质 碳源物质是培养基主要成分； 占细胞干物质的50％左右，提供能源、碳架、代谢产物。 碳源物质的易利用顺序： 葡萄糖（单）→蔗糖、麦芽糖、乳糖 （双）→糊精→淀粉 其他碳源物质： 脂类、有机酸、石油等也能作碳源。 糖蜜：蔗糖等的结晶母液，含糖50-70 ％，成分丰富， 物美价廉。 淀粉水解糖的制备 糖化(Saccharify)：在工业生产上将淀粉水解为葡萄糖的过程，得到的水解糖液叫淀粉糖。 糖化的原料：薯类淀粉、玉米淀粉、小麦淀粉、大米淀粉等。 水解糖液的质量直接关系到生产菌的生长速度与代谢产物的积累，其中的低聚糖类与复合糖类等杂质越低越好。 淀粉水解糖的制备 淀粉水解糖的制备 酸解法 反应原理：淀粉——————葡萄糖 优点：设备单一、时间短（几分钟） 缺点： 对设备要求高（高温、高压、高腐蚀） 副反应多，淀粉转化率低 对原料要求高，淀粉颗粒大小均匀 淀粉乳浓度不能太高 淀粉水解糖的制备 几种水解方法的比较 从时间上看：酸解法最快，酶解法最慢 从原料转化率和糖液质量上看：酶解法酸酶法酶酸法酸解法 淀粉水解糖的制备 三、氮源物质 氮源物质是培养基的主要成分之一。 提供菌体结构物质，能源（少），含氮代谢产物。 有机氮源：豆饼粉、花生饼粉、棉子饼粉、酵 母粉、麦麸、鱼粉、玉米浆、蛋白胨、尿素等。 成分复杂，除含蛋白质、多肽、氨基酸外，还含糖、脂、无机盐、维生素及其他生长因子，对菌体生长非常有利。 无机氮源：氨水、铵盐、硝酸盐 被吸收、利用快，但成分单一，常作辅助氮源。 四、无机盐和微量元素 无机盐：酶的激活剂，生理活性物质的组成，生理活性作用的调节剂。 主要包括：P、Mg、S、Fe、K、Na、 Pb、Cl、Zn、Co、Mn等。 较低浓度对细胞的生长和产物合成有促进作用，而高浓度有抑制作用。 不同菌种、不同生长阶段需求量不同。 小试常加P、 K 、S 、 Mg、Fe 五、前体物质 前体物质(Precursor)：最终所需的代谢产物的前身或其结构中的一部分。 在生物合成中直接结合到产物分子中，自身结构变化不大，能显著提高产量的小分子物质。 抗生素(Antibiotin)发酵中常用的前体物质： 五、前体物质 影响前体物质效力的因素 菌种的特性与菌龄(Cell age) 前体物质的投入量(Inoculation concentration) 前体物质的毒性(Toxicity) 六、 促进剂和抑制剂 促进剂Accelerator（刺激剂Stimulant） 并非前体