培養(yǎng)基的制備

1、培養(yǎng)基的制備培養(yǎng)基的制備培養(yǎng)基的制備第二章第二章 培養(yǎng)基的制備培養(yǎng)基的制備培養(yǎng)基的制備培養(yǎng)基的制備培養(yǎng)基的制備 一、培養(yǎng)基：培養(yǎng)基： 是指供產(chǎn)生菌生長、繁殖、代謝和合成產(chǎn)是指供產(chǎn)生菌生長、繁殖、代謝和合成產(chǎn)品所需的，按一定比例配制的多種營養(yǎng)物質(zhì)的品所需的，按一定比例配制的多種營養(yǎng)物質(zhì)的混合物。混合物。 培養(yǎng)基的必備條件？培養(yǎng)基的必備條件？第一節(jié)第一節(jié) 基本概念基本概念培養(yǎng)基的制備培養(yǎng)基的制備培養(yǎng)基的制備1. 營養(yǎng)比較豐富，濃度要恰當：太營養(yǎng)營養(yǎng)比較豐富，濃度要恰當：太營養(yǎng)菌體生長過盛，否則生長太差菌體生長過盛，否則生長太差.2. 原料彼此不能產(chǎn)生化學反應：如檸檬原料彼此不能產(chǎn)生化學反應：如檸檬

2、酸，酸，CaCO3 。返回 二、配制工業(yè)發(fā)酵培養(yǎng)基的一般要求二、配制工業(yè)發(fā)酵培養(yǎng)基的一般要求培養(yǎng)基的制備培養(yǎng)基的制備培養(yǎng)基的制備3. 原料成本低，蛋白胨可用玉米漿，原料成本低，蛋白胨可用玉米漿，大豆粉代替。大豆粉代替。4. 不影響通氣攪拌的效果，如蛋白不影響通氣攪拌的效果，如蛋白質(zhì)的含量高，泡沫多，通氣差。質(zhì)的含量高，泡沫多，通氣差。 二、配制工業(yè)發(fā)酵培養(yǎng)基的一般要求配制工業(yè)發(fā)酵培養(yǎng)基的一般要求培養(yǎng)基的制備培養(yǎng)基的制備培養(yǎng)基的制備第二節(jié)第二節(jié) 培養(yǎng)基的制備過程培養(yǎng)基的制備過程 一、培養(yǎng)基成分一、培養(yǎng)基成分 （一）碳源碳源 功能：功能： 為微生物菌種的生長繁殖提供能源和為微生物菌種的生長繁殖提供

3、能源和合成菌體細胞成分所必需的碳成分合成菌體細胞成分所必需的碳成分 為合成目的產(chǎn)物提供所需的碳成分為合成目的產(chǎn)物提供所需的碳成分培養(yǎng)基的制備培養(yǎng)基的制備培養(yǎng)基的制備 1 1、糖類：單、雙、多糖。、糖類：單、雙、多糖。 葡萄糖葡萄糖、蔗糖、麥芽糖、乳糖、糊精、淀粉等糖類物質(zhì)，是細、蔗糖、麥芽糖、乳糖、糊精、淀粉等糖類物質(zhì)，是細菌、放線菌、霉菌、酵母利用的碳源。其中，葡萄糖是碳源中最菌、放線菌、霉菌、酵母利用的碳源。其中，葡萄糖是碳源中最容易利用的單糖，幾乎所有微生物都能利用葡萄糖。（葡糖效應容易利用的單糖，幾乎所有微生物都能利用葡萄糖。（葡糖效應和中期溶氧不足）和中期溶氧不足） 其他糖類：蔗糖、

4、麥芽糖、乳糖等雙糖也是常用的碳源。多糖其他糖類：蔗糖、麥芽糖、乳糖等雙糖也是常用的碳源。多糖如淀粉和纖維素。淀粉還可以克服葡萄糖代謝過快的弊病，并且如淀粉和纖維素。淀粉還可以克服葡萄糖代謝過快的弊病，并且價格低廉，來源豐富。蔗糖、麥芽糖、乳糖等雙糖常用于抗生素、價格低廉，來源豐富。蔗糖、麥芽糖、乳糖等雙糖常用于抗生素、氨基酸、酶類的發(fā)酵。氨基酸、酶類的發(fā)酵。 2 2、脂類：一般在糖類缺乏時，菌利用脂類。如植物油，動物油等、脂類：一般在糖類缺乏時，菌利用脂類。如植物油，動物油等脂類，具備較活躍的脂肪酶的微生物可利用脂類為碳源，但是耗脂類，具備較活躍的脂肪酶的微生物可利用脂類為碳源，但是耗氧量會增

5、加，因此要提供更多的氧。常用脂類有：氧量會增加，因此要提供更多的氧。常用脂類有：豆油豆油、菜油、菜油、葵花籽油、棉籽油、玉米油、豬油等葵花籽油、棉籽油、玉米油、豬油等培養(yǎng)基的制備培養(yǎng)基的制備培養(yǎng)基的制備 3、有機酸，醇：檸檬酸，甲醇。、有機酸，醇：檸檬酸，甲醇。 碳氫化合物：石油產(chǎn)品，如谷氨酸生產(chǎn)菌，碳氫化合物：石油產(chǎn)品，如谷氨酸生產(chǎn)菌，用正十六烷作碳源，當發(fā)酵到用正十六烷作碳源，當發(fā)酵到100小時加適量小時加適量青霉素，谷氨酸產(chǎn)量達青霉素，谷氨酸產(chǎn)量達84 g/L。 碳源可分為速效碳和緩效碳，要配合使用。碳源可分為速效碳和緩效碳，要配合使用。培養(yǎng)基的制備培養(yǎng)基的制備培養(yǎng)基的制備（二）氮源 功

6、能：功能：氮源物質(zhì)構成菌體細胞結(jié)構物質(zhì)（氨基酸、蛋白質(zhì)、核酸）；為微生物提供能源；合成含氮的代謝產(chǎn)物。 常用的氮源分為兩類：無機氮源和有機氮源。魚粉酒糟培養(yǎng)基的制備培養(yǎng)基的制備培養(yǎng)基的制備1. 無機氮源無機氮源l主要包括氨水、銨鹽、硝酸鹽、亞硝酸鹽等。主要包括氨水、銨鹽、硝酸鹽、亞硝酸鹽等。其被利用速度及吸收速度均快于有機氮源，也其被利用速度及吸收速度均快于有機氮源，也被稱為被稱為速效氮源速效氮源。一般情況下作為輔佐氮源。一般情況下作為輔佐氮源。l生理酸性氮源生理酸性氮源和和生理堿性氮源生理堿性氮源常被用來做發(fā)酵常被用來做發(fā)酵過程中培養(yǎng)基過程中培養(yǎng)基pH調(diào)節(jié)的一種有效手段。調(diào)節(jié)的一種有效手段。

7、培養(yǎng)基的制備培養(yǎng)基的制備培養(yǎng)基的制備2. 有機氮源有機氮源 l主要成分復雜的工農(nóng)業(yè)下腳料，包括豆粉、玉米粉、主要成分復雜的工農(nóng)業(yè)下腳料，包括豆粉、玉米粉、豆餅、魚粉、蠶蛹粉、釀酒工業(yè)的酒糟等。含有機氮豆餅、魚粉、蠶蛹粉、釀酒工業(yè)的酒糟等。含有機氮源的培養(yǎng)集中，菌體生長速度快，菌絲較多。源的培養(yǎng)集中，菌體生長速度快，菌絲較多。 l玉米漿玉米漿：一般含：一般含10%左右的乳酸，左右的乳酸，pH值在值在4左右，一左右，一般用于抗生素發(fā)酵。般用于抗生素發(fā)酵。l尿素（脲）尿素（脲） ：抗生素和氨基酸發(fā)酵，尤其是谷氨酸：抗生素和氨基酸發(fā)酵，尤其是谷氨酸的生產(chǎn)。能分泌脲酶的微生物才能利用。氮含量高達的生產(chǎn)。

8、能分泌脲酶的微生物才能利用。氮含量高達50%，但是營養(yǎng)成分單一。，但是營養(yǎng)成分單一。l蛋白胨（動物組織和植物水解制備）：實驗室用有機蛋白胨（動物組織和植物水解制備）：實驗室用有機氮源氮源培養(yǎng)基的制備培養(yǎng)基的制備培養(yǎng)基的制備（三）生長因子 功能：功能：生長因子為微生物必不可少的物質(zhì)，一般為小分子有機物，需求量很小。l包括：維生素、堿基等。維生素中需求量最大的為B族維生素，多為生化代謝中的輔酶。l一般不需要單獨添加。天然原料（玉米漿、糖蜜、豆餅水）及實驗室培養(yǎng)基（酵母膏）等都已經(jīng)含有。l應用實例：生物素合成生物質(zhì)膜的重要輔酶，不足會造成細胞膜不完整，細胞內(nèi)容物的滲漏。添加亞適量（5mg/L），可即

9、使菌體生長少受抑制也可以使過多的谷氨酸因外泄而源源不斷地合成。培養(yǎng)基的制備培養(yǎng)基的制備培養(yǎng)基的制備（四）無機鹽及微量元素 功能：功能：構成菌體的成分；酶的組成部分或其激活劑、抑制劑；調(diào)節(jié)滲透壓、菌體內(nèi)部pH以及氧化還原電位等等。l大量元素（0.11mM），包括P、S、K、Mg 、Ca、Na、Fe，常常以鹽的形式加入培養(yǎng)基。如：磷酸鹽，鉀鹽，鎂鹽，鈣鹽等。l微量元素（0.01 1mM），包括Cu、Zn、Mn、Mo和Co等，Co是發(fā)酵微生物 B12 的激活劑。lK,Na,Ca等離子雖然不是細胞的組成成分，但是與維持細胞的一定滲透壓和細胞透性相關，并且是許多酶的激活劑。 培養(yǎng)基的制備培養(yǎng)基的制備培養(yǎng)

10、基的制備（五）前體 在產(chǎn)物的生物合成過程中，被菌體直接用在產(chǎn)物的生物合成過程中，被菌體直接用于產(chǎn)物合成而自身結(jié)構無顯著改變的物質(zhì)稱前于產(chǎn)物合成而自身結(jié)構無顯著改變的物質(zhì)稱前體。體。 最早是從青霉素的生產(chǎn)中被發(fā)現(xiàn)的。最早是從青霉素的生產(chǎn)中被發(fā)現(xiàn)的。 加入玉米漿后，青霉素單位可從加入玉米漿后，青霉素單位可從20U/ml增增加到加到100U/ml； 玉米漿中含有苯乙胺，它能被優(yōu)先合成到玉米漿中含有苯乙胺，它能被優(yōu)先合成到青霉素分子中，從而提高青霉素青霉素分子中，從而提高青霉素G的產(chǎn)量。的產(chǎn)量。培養(yǎng)基的制備培養(yǎng)基的制備培養(yǎng)基的制備發(fā)酵過程中所用的一些前體物質(zhì)發(fā)酵過程中所用的一些前體物質(zhì)產(chǎn)物產(chǎn)物前體前體

11、產(chǎn)物產(chǎn)物前體前體青霉素青霉素G G青霉素青霉素V V金霉素金霉素灰黃霉素灰黃霉素紅霉素紅霉素苯乙酸及其衍生物苯乙酸及其衍生物苯氧乙酸苯氧乙酸氯化物氯化物氯化物氯化物正丙醇正丙醇核黃素核黃素類胡蘿卜素類胡蘿卜素L-L-異亮氨酸異亮氨酸L-L-色氨酸色氨酸L L絲氨酸絲氨酸丙酸鹽丙酸鹽紫羅酮紫羅酮氨基丁酸氨基丁酸鄰氨基苯甲酸鄰氨基苯甲酸甘氨酸甘氨酸培養(yǎng)基的制備培養(yǎng)基的制備培養(yǎng)基的制備（六）促進劑和抑制劑1、促進劑：并不是前體或營養(yǎng)物質(zhì)，但卻能提高產(chǎn)量的物質(zhì)。 作用方式： 或影響微生物正常代謝；或促進中間產(chǎn)物的累積；或提高次級代謝產(chǎn)物量。 如：巴比妥鹽能增加生產(chǎn)菌菌絲的抗自溶能力，達到推遲菌體自溶目

12、的，增加鏈霉素和利福霉素等抗生素的累積。l如：谷氨酸棒狀桿菌生產(chǎn)賴氨酸的時候，加入紅霉素可以提高產(chǎn)量25%以上，加入表面活性劑可以增加產(chǎn)量30%以上。l促進劑能促進產(chǎn)量增加的原因：促進劑能促進產(chǎn)量增加的原因：l主要是改進了細胞的滲透性，增強了氧的傳遞速度，改善了菌體對主要是改進了細胞的滲透性，增強了氧的傳遞速度，改善了菌體對氧的有效利用。氧的有效利用。 培養(yǎng)基的制備培養(yǎng)基的制備培養(yǎng)基的制備2、抑制劑：一些對生產(chǎn)菌代謝途徑有某種調(diào)節(jié)能力的物質(zhì)。抑制某些代謝途徑的進行，同時刺激另 一個代謝途徑，之一改變代謝途徑，如：酵母厭氧發(fā)酵中加入亞硫酸鹽或堿類，可以促 進酒精發(fā)酵轉(zhuǎn)入甘油發(fā)酵。 淘汰雜菌的抑制

13、劑，如：真菌發(fā)酵中加入抗生素； 帶抗生素抗性的工程菌發(fā)酵中加入該抗生素， 淘汰非重組細胞或突變細胞。 培養(yǎng)基的制備培養(yǎng)基的制備培養(yǎng)基的制備（七）水份（1） 水是良好的溶劑水是良好的溶劑，菌體所需要的營養(yǎng)物質(zhì)都是溶解于水中被吸收的。（2） 滲透、分泌、排泄等作用都是以水為媒介的（運（運輸）；輸）；（3） 水直接參與參與代謝作用中的許多反應反應。所以，水在生物化學反應中占有極為重要的地位。（4） 水的比熱高，能有效地吸收代謝過程中所放出的熱，使細胞內(nèi)溫度不致驟然上升。（5） 水是熱的良導體，有利于放熱，可調(diào)節(jié)調(diào)節(jié)細胞的溫度溫度。培養(yǎng)基的制備培養(yǎng)基的制備培養(yǎng)基的制備（八）消泡（沫）劑 消沫劑：消沫劑

14、：工業(yè)發(fā)酵中常用一些消沫劑消除發(fā)工業(yè)發(fā)酵中常用一些消沫劑消除發(fā)酵中產(chǎn)生的泡沫。有植物油脂和一些高分子化酵中產(chǎn)生的泡沫。有植物油脂和一些高分子化合物。合物。 有機消泡劑有機消泡劑 有機硅消泡劑有機硅消泡劑 聚醚型消泡劑聚醚型消泡劑 培養(yǎng)基的制備培養(yǎng)基的制備培養(yǎng)基的制備二、培養(yǎng)基類型二、培養(yǎng)基類型（一）按組成分 合成培養(yǎng)基：用于研究、育種 天然培養(yǎng)基：用于工業(yè)生產(chǎn) 半合成培養(yǎng)基：牛肉膏蛋白胨培養(yǎng)基（二）按狀態(tài)分 固體 液體 半固體培養(yǎng)基的制備培養(yǎng)基的制備培養(yǎng)基的制備（三）按用途分l1、孢子培養(yǎng)基l2、種子培養(yǎng)機l3、發(fā)酵培養(yǎng)基培養(yǎng)基的制備培養(yǎng)基的制備培養(yǎng)基的制備l孢子培養(yǎng)基：供菌種繁殖孢子，常采用

15、固體培養(yǎng)基，目的是在使發(fā)酵菌種不發(fā)生變異的前體下盡可能多的產(chǎn)生孢子。 基本要求：營養(yǎng)不要太豐富（特別是有機氮源）。無機鹽濃度要適當。 生產(chǎn)上常用的有：麩皮培養(yǎng)基、小米培養(yǎng)基、大米培養(yǎng)基、玉米培養(yǎng)基等。 培養(yǎng)基的制備培養(yǎng)基的制備培養(yǎng)基的制備l種子培養(yǎng)基：供孢子發(fā)芽生長出大量的菌絲體。 要求： 豐富的營養(yǎng)物質(zhì)，特別需要充足的氮源和生長因子； 碳源和氮源應易于利用，磷酸鹽、維生素含量稍高。 與發(fā)酵培養(yǎng)基的主要成分相近，使種子盡快適應發(fā)酵培養(yǎng)基，縮短周期。培養(yǎng)基的制備培養(yǎng)基的制備培養(yǎng)基的制備l發(fā)酵培養(yǎng)基：供菌種生長繁殖和合成發(fā)酵產(chǎn)物的培養(yǎng)基。l要求：l 組成豐富，多遲效營養(yǎng)，少速效營養(yǎng)；l 適當?shù)奶嫉?/p>

16、比、緩沖劑、前體、促進劑；l 便于發(fā)酵控制及產(chǎn)物提取純化。 培養(yǎng)基的制備培養(yǎng)基的制備培養(yǎng)基的制備孢子培養(yǎng)基（孢子培養(yǎng)基（% ）：淀粉淀粉 0.8 K2HPO4 0.05 天冬氨酸天冬氨酸 0.002 CaCO3 0.1 麩皮麩皮 2 KNO3 0.1 瓊脂瓊脂 1.8 MgSO4 0.05pH 7.5 NaCl 0.05慶大霉素生產(chǎn)慶大霉素生產(chǎn)培養(yǎng)基的制備培養(yǎng)基的制備培養(yǎng)基的制備搖瓶培養(yǎng)基搖瓶培養(yǎng)基（% ）： 淀粉淀粉 5.5 （NH4）2SO4 0.05 葡萄糖葡萄糖 0.5 CaCO3 0.5 黃豆粉黃豆粉 4 KN03 0.05 蛋白胨蛋白胨 0.3 油少量油少量 慶大霉素生產(chǎn)慶大霉素生

17、產(chǎn)培養(yǎng)基的制備培養(yǎng)基的制備培養(yǎng)基的制備發(fā)酵培養(yǎng)基發(fā)酵培養(yǎng)基（% ）：淀粉淀粉 1.5 （NH4)2S04 0.05 蛋白胨蛋白胨 0.5 CaCO3 0.5 黃豆粉黃豆粉 3 KNO3 0.05 玉米粉玉米粉 1慶大霉素生產(chǎn)慶大霉素生產(chǎn)培養(yǎng)基的制備培養(yǎng)基的制備培養(yǎng)基的制備三、培養(yǎng)基的選擇三、培養(yǎng)基的選擇（一）原則1、根據(jù)微生物特點選擇組成2、根據(jù)培養(yǎng)基用途選擇狀態(tài)3、根據(jù)培養(yǎng)目的選擇成分配比4、根據(jù)經(jīng)濟效益選擇原料培養(yǎng)基的制備培養(yǎng)基的制備培養(yǎng)基的制備（二）大規(guī)模生產(chǎn)用培養(yǎng)基應符合的要求：（二）大規(guī)模生產(chǎn)用培養(yǎng)基應符合的要求： P24培養(yǎng)基的制備培養(yǎng)基的制備培養(yǎng)基的制備四、工業(yè)發(fā)酵培養(yǎng)基的制備工

18、藝及生四、工業(yè)發(fā)酵培養(yǎng)基的制備工藝及生產(chǎn)操作過程產(chǎn)操作過程（一）培養(yǎng)基設計原則（一）培養(yǎng)基設計原則1、營養(yǎng)物質(zhì)滿足微生物生長需要。、營養(yǎng)物質(zhì)滿足微生物生長需要。2、營養(yǎng)物質(zhì)濃度及配比適當。、營養(yǎng)物質(zhì)濃度及配比適當。3、PH、滲透壓等理化條件適宜。、滲透壓等理化條件適宜。4、根據(jù)培養(yǎng)目的設計配制。、根據(jù)培養(yǎng)目的設計配制。5、原料來源廣泛、價格合理。、原料來源廣泛、價格合理。提倡就地取材，以粗代精，以廢代好。培養(yǎng)基的制備培養(yǎng)基的制備培養(yǎng)基的制備二、液體培養(yǎng)及制備工藝二、液體培養(yǎng)及制備工藝1、淀粉的組成和特性（1）淀粉顆粒的外觀 淀粉顆粒呈白色，不溶于冷水和有機溶劑，其內(nèi)部呈復雜的結(jié)晶組織。隨原料品

19、種和種類的不同，淀粉顆粒具有不同的形狀和大小。形狀不規(guī)則，大致上可分為圓形、橢圓形和多角形。 偏光顯微鏡下淀粉顆粒的偏偏光十字光十字(400倍) 顯微鏡下淀粉顆粒結(jié)構板栗淀粉粒（一）淀粉質(zhì)水解糖的制備方法秈米淀粉粒偏光顯微鏡下淀粉顆粒的偏偏光十字光十字(400倍) 顯微鏡下淀粉顆粒結(jié)構薏米淀粉粒培養(yǎng)基的制備培養(yǎng)基的制備培養(yǎng)基的制備（2）淀粉分子的組成 淀粉的本質(zhì)是由葡萄糖脫水聚合而成的，可以表示為（C6H10O5）n。可分為直連淀粉和支鏈淀粉，直鏈淀粉通過-1，4鍵連接。支鏈淀粉的直鏈部分通過-1，4鍵連接，分支點則有-1，6鍵連接。 支鏈淀粉淀粉分子顆淀粉分子顆粒構成過程：粒構成過程：淀粉分

20、子鏈淀粉分子鏈針狀晶體針狀晶體淀粉顆粒淀粉顆粒氫鍵氫鍵聚集聚集培養(yǎng)基的制備培養(yǎng)基的制備培養(yǎng)基的制備（3）淀粉的理化性質(zhì)淀粉一般呈白色粉末狀，在熱水中能溶脹。純支鏈淀粉能溶于冷水中，而直鏈淀粉不能，直鏈淀粉能溶于熱水。淀粉沒有還原性，也沒有甜味，不溶于冷水、也不溶于酒精、乙醚等有機溶劑。糊化糊化：淀粉在熱水中能吸收水分而膨脹，最后淀粉顆粒破裂，淀粉分子溶于水中形成一種均一的糊狀膠體溶液，這就是糊化。溶解或液化溶解或液化：淀粉糊化后，如果提高溫度至 130，由于支鏈淀粉的全部（幾乎）溶解，網(wǎng)狀結(jié)構徹底破壞，淀粉溶液的粘度迅速下降，變?yōu)榱鲃有暂^好的醪液，這種現(xiàn)象稱為淀粉的溶解或液化。 培養(yǎng)基的制備培

21、養(yǎng)基的制備培養(yǎng)基的制備2、淀粉水解的原理（1）淀粉的水解反應 淀粉糖化中的主要反應，本質(zhì)是-1，4鍵和-1，6鍵被打開，分子量逐漸減小，糖苷鍵的斷裂是隨機的。反應趨勢是：淀粉糊精低聚糖葡萄糖。 糊精：糊精：淀粉經(jīng)酶法或化學方法水解得到的降解產(chǎn)物，為數(shù)個至數(shù)十個葡萄糖單位的寡糖和聚糖的混合物。 麥芽糖麥芽糖 (maltose )：兩個葡萄糖分子以-1，4-糖苷鍵連接構成的二糖。為淀粉經(jīng)淀粉酶作用下得到的產(chǎn)物。 培養(yǎng)基的制備培養(yǎng)基的制備培養(yǎng)基的制備（2）葡萄糖的復合反應 葡糖在熱和酸的情況下發(fā)生聚合反應，生成異麥芽糖、龍膽二糖等等，反應可逆，可經(jīng)過再加酸水解一次來減少。（3）葡萄糖的分解反應 葡糖

22、發(fā)生的較弱的脫水反應，生成5-羥甲基糠醛，又進一步分解為乙酰丙酸、甲酸等，這些物質(zhì)相互聚合，或與氨基酸聚合，生成有色物質(zhì)。淀粉淀粉水解反應糊精水解反應麥芽糖葡萄糖復合反應分解反應復合二糖5-羥甲基糠醛低聚糖有機酸、有色物質(zhì)圖 淀粉水解過程中發(fā)生的化學反應培養(yǎng)基的制備培養(yǎng)基的制備培養(yǎng)基的制備3、淀粉水解糖制備方法概述、淀粉水解糖制備方法概述（1）酸解法（）酸解法（acid hydrolysis method）是淀粉水解糖制備的傳統(tǒng)方法，它是以無機酸（現(xiàn)在也用有機酸）為催化劑，在高溫高壓下將淀粉水解為葡萄糖的方法。 優(yōu)點：工藝簡單、水解時間短、設備生產(chǎn)能力大。目前廣泛采用此法。 缺點：高溫高壓以及

23、酸的腐蝕對設備有一定要求；副反應多，影響水解液質(zhì)量；對原料要求嚴格，原料淀粉顆粒必須大小均勻，否則造成水解不均一不徹底；廢水難處理。培養(yǎng)基的制備培養(yǎng)基的制備培養(yǎng)基的制備（2）酶解法（）酶解法（enzyme hydrolysis method ）是用專一性很強的淀粉酶將原料淀粉水解為糊精和低聚糖，在用糖化酶繼續(xù)水解為葡糖的制糖工藝。酶解法一般分為兩步進行：液化（liquification）和糖化（saccharification），因為都用到酶，所以又稱雙酶水解法（double-enzyme hydrolysis method ）。 優(yōu)點：條件溫和，設備要求低；酶專一性強，副反應少；淀粉液初始濃

24、度較高，要求較低（顆粒大小可以不均一）；糖液顏色淺，較純凈。 缺點：生產(chǎn)周期長（常需要數(shù)十個小時），需要專門設備（如培養(yǎng)酶的設備），過濾困難（酶是蛋白質(zhì)）。但隨著酶制劑工業(yè)的發(fā)展，酶法取代酸法是淀粉水解糖技術發(fā)張的必然趨勢。培養(yǎng)基的制備培養(yǎng)基的制備培養(yǎng)基的制備（3）酸酶結(jié)合法：）酸酶結(jié)合法：是結(jié)合了酸法和酶法的水解糖制備工藝，兼具兩者特點。又可分為酸酶法和酶酸法兩種。u酸酶法：先將淀粉用酸水解成低聚糖和糊精，在用糖化酶將其水解為葡萄糖的工藝。有些原料的淀粉，如玉米、小麥的淀粉顆粒堅實，用-淀粉酶短時間內(nèi)往往作用不徹底，因此有些工廠就先用酸將淀粉水解到一定程度（DE值約為15），再用糖化酶糖化，

25、解決了這一問題。培養(yǎng)基的制備培養(yǎng)基的制備培養(yǎng)基的制備u酶酸法：是先用-淀粉酶將原料淀粉水解到一定程度，過濾除去雜志后，再用酸完全水解的工藝。該法適用于較粗的原料，如大米淀粉，可以彌補酸法對原料要求較高的缺點，提高原料利用率。培養(yǎng)基的制備培養(yǎng)基的制備培養(yǎng)基的制備表表 酸法和酶法制糖工藝比較酸法和酶法制糖工藝比較比較項目酸 法酶 法葡萄糖值（DE值）9198淀粉原料濃度18%21%34%40%葡萄糖含量（干重）86%97%灰分1.6%0.1%蛋白質(zhì)0.08%0.1%5-羥甲基糠醛0.3%0.003%色度10.00.2淀粉轉(zhuǎn)化率90%98%工藝條件高溫高壓較溫和過程能耗高低副產(chǎn)物多少生產(chǎn)周期短長設備

26、規(guī)模小大設備生產(chǎn)能力大小設備要求耐高溫高壓，耐腐蝕不需耐高溫高壓，耐腐蝕葡萄糖收率較低較酸法高約10%培養(yǎng)基的制備培養(yǎng)基的制備培養(yǎng)基的制備4、淀粉酸水解法工藝流程、淀粉酸水解法工藝流程（1）淀粉酸解法工藝流程：淀粉調(diào)漿過篩加酸進料糖化放料冷卻中和脫色過濾糖液u中和：從糖化鍋出來的糖化液是酸性的，淀粉漿的pH一般1.5左右，所以必須先中和，且中和可以通過等電點將蛋白質(zhì)和氨基酸雜質(zhì)去掉。一次中和pH：4.85.0，二次中和pH：6.77.0。用純堿和燒堿中和，前者要避免產(chǎn)生泡沫，后者要邊攪邊加避免局部過堿產(chǎn)生焦糖。從糖化鍋出來的糖化液溫度很高（140150），需先通過緩沖桶降溫至70 80。培養(yǎng)基

27、的制備培養(yǎng)基的制備培養(yǎng)基的制備u脫色：除去對發(fā)酵過程和發(fā)酵產(chǎn)品不利的雜質(zhì)和有色物質(zhì)。有活性炭法、離子交換樹脂法和新型磺化煤法。u壓濾：溫度適宜：過高使蛋白質(zhì)等雜質(zhì)沉淀不完全，過低糖液粘度過大，一般控制在60 70 ；壓濾機要定時出渣，防止濾布堵塞；濾布保持清潔，經(jīng)常清洗。培養(yǎng)基的制備培養(yǎng)基的制備培養(yǎng)基的制備（2）酸水解技術條件一般選擇和原因：淀粉乳濃度18%21%：濃度低，水解容易，糖液DE值高，質(zhì)量高，但是原料的糖化速度低；反之糖化質(zhì)量下降但速度較快。一般精制淀粉乳的濃度可比粗制淀粉乳濃度選擇高些。鹽酸用量為干淀粉的0.5% 0.8%，使淀粉乳pH達到1.5左右：酸提供H+，是反應的催化劑，

28、酸用量大，水解快，但副反應也強。進料壓力0.02 0.03MPa；水解壓力0.28 0.32MPa：淀粉水解的加熱介質(zhì)是水蒸氣，由于糖化鍋有專門管道不斷排出不凝性氣體，因此鍋內(nèi)充滿水蒸氣，其溫度和壓力是正相關的。工業(yè)上一般控制壓力，壓力低水解慢，壓力高雖然水解快，但副反應也快，并且鍋體腐蝕也快。培養(yǎng)基的制備培養(yǎng)基的制備培養(yǎng)基的制備水解時間一般15min左右：糖化鍋容積不能太大，保證進料放料迅速，保證在有效的時間內(nèi)蒸汽能均勻地作用于底物，避免水解不徹底，且盡量避免副反應；糖化鍋附屬管道設計也應盡量保證縮短輔助時間。水解終點檢查，一般用無無水酒精檢查無白色反應水酒精檢查無白色反應為止為止。圖 典型

29、糖化鍋構造1、原料淀粉進口1；2、熱水進口；3、攪拌器；4、加熱蒸汽管道進口；5、蒸汽冷凝水出口；6、糖化液放料口；7、不凝性氣體排出口；8耳架；9、原料淀粉進料口2；10、環(huán)形槽；11、污水排出口；12、風門培養(yǎng)基的制備培養(yǎng)基的制備培養(yǎng)基的制備（3）淀粉酸水解過程中的一些因素淀粉乳濃度：濃度低，水解容易，糖液DE值高，質(zhì)量高，但是原料的糖化速度低；反之糖化質(zhì)量下降但速度較快。一般精制淀粉乳的濃度可比粗制淀粉乳濃度選擇高些。酸的種類和濃度的影響：酸提供H+，是反應的催化劑，酸用量大，水解快，但副反應也強。l鹽酸：高效，但中和后產(chǎn)生氯化物，增加糖液灰分，對葡萄糖的結(jié)晶，分離及收率會有影響。培養(yǎng)基

30、的制備培養(yǎng)基的制備培養(yǎng)基的制備l硫酸：能力僅次于鹽酸，用碳酸鈣中和，經(jīng)脫色，離子交換可除去。l草酸：能力低，用石灰中和生成草酸鈣，脫色過濾易除去，非強酸，減少了復合反應。糖化溫度和時間：淀粉水解的加熱介質(zhì)是水蒸氣，由于糖化鍋有專門管道不斷排出不凝性氣體，因此鍋內(nèi)充滿水蒸氣，其溫度和壓力是正相關的。工業(yè)上一般控制壓力，壓力低水解慢，壓力高雖然水解快，但副反應也快，并且鍋體腐蝕也快。培養(yǎng)基的制備培養(yǎng)基的制備培養(yǎng)基的制備5、淀粉酶水解法工藝流程、淀粉酶水解法工藝流程 酶法主要用到-淀粉酶和糖化酶兩種酶，因此又叫雙酶水解法。 淀粉酶解法工藝流程：液化糖化滅酶過濾貯糖計量發(fā)酵 （1）液化：u定義：定義：

31、雙酶水解法的第一個步驟，使用-淀粉酶的催化作用水解原料淀粉，使淀粉液黏度不斷下降，流動性增強的過程。國內(nèi)一般使用的-淀粉酶來源于枯草芽孢桿菌（Bacillus subtilis），作用于-1,4糖苷鍵，可越過-1,6糖苷鍵作用于直連淀粉和支鏈淀粉，主要產(chǎn)物是麥芽糖和葡萄糖。培養(yǎng)基的制備培養(yǎng)基的制備培養(yǎng)基的制備u工藝要點：工藝要點： 淀粉狀態(tài)淀粉狀態(tài)：淀粉在液化前必須先糊化，破壞其晶體結(jié)構，使淀粉分子浸出，再加入-淀粉酶。酶只在淀粉顆粒表面反應，淀粉顆粒的水解速度和淀粉糊化液的水解速度之比為1:20000。 溫度溫度： 目前-淀粉酶的最適作用溫度為40。但生產(chǎn)上為盡快完成液化，一般溫度為8090，并加入鈣離子作為保護劑。研究耐高溫的-淀粉酶是雙酶水解法的熱點問題。 培養(yǎng)基的制備培養(yǎng)基的制備培養(yǎng)基的制備pH值值： -淀粉酶在pH6.0 7.0穩(wěn)定，最適pH為6.27.4 。但也與溫度有關系。 其他因素其他因素：淀粉乳中的淀粉和糊精本身對酶有保護作用； -淀粉酶是金屬酶，活性依賴鈣離子；酶的用量，這依淀粉酶的活力和原料而定。 液化程度的控制液化程度的控制：酶法液化雖然副產(chǎn)物少，但時間較長以后也會使產(chǎn)物重新結(jié)合成大分子（類似淀粉糊化時間過長引起的淀粉老化現(xiàn)