發(fā)酵工業(yè)培養(yǎng)基設(shè)計(jì)

1、優(yōu)選發(fā)酵工業(yè)培養(yǎng)基設(shè)計(jì)優(yōu)選發(fā)酵工業(yè)培養(yǎng)基設(shè)計(jì)發(fā)酵培養(yǎng)基的要求：發(fā)酵培養(yǎng)基的要求： 培養(yǎng)基能夠滿足產(chǎn)物最經(jīng)濟(jì)的合成。培養(yǎng)基能夠滿足產(chǎn)物最經(jīng)濟(jì)的合成。 發(fā)酵后所形成的副產(chǎn)物盡可能的少。發(fā)酵后所形成的副產(chǎn)物盡可能的少。 培養(yǎng)基的原料應(yīng)因地制宜，價(jià)格低廉；且性能穩(wěn)定，資源培養(yǎng)基的原料應(yīng)因地制宜，價(jià)格低廉；且性能穩(wěn)定，資源 豐富，便于采購運(yùn)輸，適合大規(guī)模儲(chǔ)藏，能保證生產(chǎn)上的豐富，便于采購運(yùn)輸，適合大規(guī)模儲(chǔ)藏，能保證生產(chǎn)上的 供應(yīng)。供應(yīng)。 所選用的培養(yǎng)基應(yīng)能滿足總體工藝的要求，如不應(yīng)該影響所選用的培養(yǎng)基應(yīng)能滿足總體工藝的要求，如不應(yīng)該影響 通氣、提取、純化及廢物處理等。通氣、提取、純化及廢物處理等。第一節(jié)

2、第一節(jié) 培養(yǎng)基的類型及功能培養(yǎng)基的類型及功能培養(yǎng)基按其組成物質(zhì)的純度、狀態(tài)、用途可分為三大類型培養(yǎng)基按其組成物質(zhì)的純度、狀態(tài)、用途可分為三大類型 一、按營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)來源分為一、按營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)來源分為 合成培養(yǎng)基合成培養(yǎng)基 ：原料其化學(xué)成分明確、穩(wěn)定原料其化學(xué)成分明確、穩(wěn)定 q 適合于研究菌種基本代謝和過程的物質(zhì)變化規(guī)律適合于研究菌種基本代謝和過程的物質(zhì)變化規(guī)律 q 培養(yǎng)基營(yíng)養(yǎng)單一，價(jià)格較高，不適合用于大規(guī)模工業(yè)培養(yǎng)基營(yíng)養(yǎng)單一，價(jià)格較高，不適合用于大規(guī)模工業(yè) 生產(chǎn)生產(chǎn) 天然培養(yǎng)基天然培養(yǎng)基：采用天然原料：采用天然原料 q 原料來源豐富原料來源豐富（大多為農(nóng)副產(chǎn)品大多為農(nóng)副產(chǎn)品）、價(jià)格低廉、適于工業(yè)化生產(chǎn)

3、、價(jià)格低廉、適于工業(yè)化生產(chǎn) q 原料質(zhì)量等方面不加控制會(huì)影響生產(chǎn)穩(wěn)定性原料質(zhì)量等方面不加控制會(huì)影響生產(chǎn)穩(wěn)定性 半合成培養(yǎng)基半合成培養(yǎng)基：在天然培養(yǎng)基中加入一些化學(xué)藥品補(bǔ)充無機(jī)鹽：在天然培養(yǎng)基中加入一些化學(xué)藥品補(bǔ)充無機(jī)鹽成分成分二、按物理狀態(tài)分為二、按物理狀態(tài)分為固體培養(yǎng)基固體培養(yǎng)基 ：適合于菌種和孢子的培養(yǎng)和保存，也廣泛應(yīng)用于有適合于菌種和孢子的培養(yǎng)和保存，也廣泛應(yīng)用于有子實(shí)體的真菌類，如香菇、白木耳等的生產(chǎn)。子實(shí)體的真菌類，如香菇、白木耳等的生產(chǎn)。 半固體培養(yǎng)基半固體培養(yǎng)基：即在配好的液體培養(yǎng)基中加入少量的瓊脂，一般用量：即在配好的液體培養(yǎng)基中加入少量的瓊脂，一般用量為為0.5%0.8%，主

4、要用于微生物的鑒定。，主要用于微生物的鑒定。液體培養(yǎng)基液體培養(yǎng)基：80%90%是水，其中配有可溶性的或不溶性的營(yíng)養(yǎng)成是水，其中配有可溶性的或不溶性的營(yíng)養(yǎng)成分，是發(fā)酵工業(yè)大規(guī)模使用的培養(yǎng)基。分，是發(fā)酵工業(yè)大規(guī)模使用的培養(yǎng)基。 四、按生產(chǎn)用途（從發(fā)酵生產(chǎn)應(yīng)用考慮）四、按生產(chǎn)用途（從發(fā)酵生產(chǎn)應(yīng)用考慮） 培養(yǎng)基按其用途可分為培養(yǎng)基按其用途可分為孢子（斜面）孢子（斜面）培養(yǎng)基、培養(yǎng)基、種子種子培養(yǎng)基和培養(yǎng)基和發(fā)發(fā)酵酵培養(yǎng)基三種。培養(yǎng)基三種。 三、按培養(yǎng)基用途分為：三、按培養(yǎng)基用途分為：基礎(chǔ)培養(yǎng)基、選擇性培養(yǎng)基、基礎(chǔ)培養(yǎng)基、選擇性培養(yǎng)基、 加富培養(yǎng)基、鑒別培養(yǎng)基加富培養(yǎng)基、鑒別培養(yǎng)基 孢子培養(yǎng)基要求：能使

5、菌體生長(zhǎng)快，產(chǎn)生孢子數(shù)量大、質(zhì)量好，且不會(huì)引起菌種變異。特點(diǎn)C、N源不宜多，否則只長(zhǎng)菌絲，少長(zhǎng)或不長(zhǎng)孢子； 無機(jī)鹽濃度要適當(dāng)控制，否則會(huì)影響孢子的顏色和孢子量。種子培養(yǎng)基要求營(yíng)養(yǎng)豐富、完全，氮和維生素的含量高些；培養(yǎng)基中加入一些易于吸收利用的快C、N源，便于孢子發(fā)芽生長(zhǎng)，保證球形；pH要穩(wěn)定；最后一級(jí)盡可能接近發(fā)酵培養(yǎng)基，常加入少量發(fā)酵合成期才大量需要的物質(zhì)。發(fā)酵培養(yǎng)基目的：使接種菌絲生長(zhǎng)并能高效表達(dá)，獲得高的發(fā)酵產(chǎn)量，同時(shí)組分盡可能單一，以保證高的得率。要求營(yíng)養(yǎng)豐富完全，有利于產(chǎn)物合成；不能大量加入快C、快N源，應(yīng)和慢C、N源相結(jié)合；在產(chǎn)物分泌期間，pH 穩(wěn)定；加入適量合成所需的物質(zhì)，如前體

6、等，進(jìn)行定向發(fā)酵；采用中間補(bǔ)料，以提高發(fā)酵單位；原料的考慮成本問題培養(yǎng)基有哪些化學(xué)成分組成？這些成分的來源有哪些（尤其是C、N源）？各成分的作用是什么？在應(yīng)用天然C、N源時(shí)應(yīng)注意什么問題？第二節(jié) 發(fā)酵培養(yǎng)基的成分及來源 一、碳源一、碳源1、作用、作用提供微生物提供微生物菌種的生長(zhǎng)繁殖所需的能源和合成菌體所必需的碳成分菌種的生長(zhǎng)繁殖所需的能源和合成菌體所必需的碳成分。 提供合成目的產(chǎn)物所必須的碳成分。提供合成目的產(chǎn)物所必須的碳成分。2、來源、來源糖類、油脂、有機(jī)酸、正烷烴糖類、油脂、有機(jī)酸、正烷烴3、工業(yè)上常用的糖類、工業(yè)上常用的糖類 葡萄糖葡萄糖 所有的微生物都能利用葡萄糖。所有的微生物都能利

7、用葡萄糖。 但是會(huì)引起但是會(huì)引起葡萄糖效應(yīng)。葡萄糖效應(yīng)。q 工業(yè)上常用淀粉水解糖，但是糖液必須達(dá)到一定的工業(yè)上常用淀粉水解糖，但是糖液必須達(dá)到一定的 質(zhì)量指標(biāo)。質(zhì)量指標(biāo)。不同的制糖工藝生產(chǎn)的糖液質(zhì)量差別很大不同的制糖工藝生產(chǎn)的糖液質(zhì)量差別很大 糖蜜糖蜜糖蜜是制糖生產(chǎn)時(shí)的結(jié)晶母液，它是制糖工業(yè)的副產(chǎn)物糖蜜是制糖生產(chǎn)時(shí)的結(jié)晶母液，它是制糖工業(yè)的副產(chǎn)物。 糖蜜主要含有蔗糖，總糖可達(dá)糖蜜主要含有蔗糖，總糖可達(dá)50%75%。一般糖蜜分甘蔗糖蜜和甜。一般糖蜜分甘蔗糖蜜和甜菜糖蜜葡萄糖蜜菜糖蜜葡萄糖蜜。不用加工方法對(duì)甘蔗糖蜜的影響不用加工方法對(duì)甘蔗糖蜜的影響糖蜜使用的注意點(diǎn)：糖蜜使用的注意點(diǎn)：除糖份外，含有

8、較多的雜質(zhì)，其中有些是有用的，但是許多除糖份外，含有較多的雜質(zhì)，其中有些是有用的，但是許多都會(huì)對(duì)發(fā)酵產(chǎn)生不利的影響，需要進(jìn)行預(yù)處理。都會(huì)對(duì)發(fā)酵產(chǎn)生不利的影響，需要進(jìn)行預(yù)處理。例：谷氨酸發(fā)酵例：谷氨酸發(fā)酵有害物質(zhì)：膠體成分（起泡、結(jié)晶）、鈣鹽（結(jié)晶）有害物質(zhì)：膠體成分（起泡、結(jié)晶）、鈣鹽（結(jié)晶） 生物素（發(fā)酵控制）生物素（發(fā)酵控制）預(yù)處理：澄清預(yù)處理：澄清脫鈣脫鈣脫除生物素脫除生物素例：檸檬酸發(fā)酵例：檸檬酸發(fā)酵有害物質(zhì)：鐵離子含量高（導(dǎo)致異檸檬酸的生成）有害物質(zhì)：鐵離子含量高（導(dǎo)致異檸檬酸的生成）預(yù)處理：預(yù)處理：黃血鹽黃血鹽 淀粉、糊精淀粉、糊精使用條件：微生物必須能分泌水解淀粉、糊精的酶類使用

9、條件：微生物必須能分泌水解淀粉、糊精的酶類缺點(diǎn)：難利用、缺點(diǎn)：難利用、 發(fā)酵液比較稠、一般發(fā)酵液比較稠、一般2.0%時(shí)加入一定的時(shí)加入一定的-淀粉酶淀粉酶 成分比較復(fù)雜，有直鏈淀粉和支鏈淀粉等等。成分比較復(fù)雜，有直鏈淀粉和支鏈淀粉等等。優(yōu)點(diǎn)：來源廣泛、價(jià)格底優(yōu)點(diǎn)：來源廣泛、價(jià)格底 難利用，可以解除葡萄糖效應(yīng)難利用，可以解除葡萄糖效應(yīng)二、氮源二、氮源 氮源主要用于構(gòu)成菌體細(xì)胞物質(zhì)（氨基酸，蛋白質(zhì)、核酸等）氮源主要用于構(gòu)成菌體細(xì)胞物質(zhì)（氨基酸，蛋白質(zhì)、核酸等）和含氮代謝物。常用的氮源可分為兩大類：有機(jī)氮源和無機(jī)氮源。和含氮代謝物。常用的氮源可分為兩大類：有機(jī)氮源和無機(jī)氮源。 1、無機(jī)氮源、無機(jī)氮源

10、種類種類：氨鹽、硝酸鹽和氨水：氨鹽、硝酸鹽和氨水特點(diǎn)特點(diǎn)：微生物對(duì)它們的吸收快，所以也稱之謂：微生物對(duì)它們的吸收快，所以也稱之謂迅速利用的迅速利用的氮源氮源。但無機(jī)氮源的迅速利用常會(huì)引起。但無機(jī)氮源的迅速利用常會(huì)引起pH的變化如：的變化如： (NH4)2SO4 2NH3 + 2H2SO4 NaNO3 + 4H2 NH3 + 2H2O + NaOH 無機(jī)氮源被菌體作為氮源利用后，培養(yǎng)液中就留下了酸性或無機(jī)氮源被菌體作為氮源利用后，培養(yǎng)液中就留下了酸性或堿性物質(zhì)，這種經(jīng)微生物生理作用（代謝）后能形成酸性物質(zhì)的堿性物質(zhì)，這種經(jīng)微生物生理作用（代謝）后能形成酸性物質(zhì)的無機(jī)氮源叫無機(jī)氮源叫生理酸性物質(zhì)生

11、理酸性物質(zhì)，如硫酸胺，若菌體代謝后能產(chǎn)生堿性，如硫酸胺，若菌體代謝后能產(chǎn)生堿性物質(zhì)的則此種無機(jī)氮源稱為物質(zhì)的則此種無機(jī)氮源稱為生理堿性物質(zhì)生理堿性物質(zhì)，如硝酸鈉。正確使用，如硝酸鈉。正確使用生理酸堿性物質(zhì)，對(duì)穩(wěn)定和調(diào)節(jié)發(fā)酵過程的生理酸堿性物質(zhì)，對(duì)穩(wěn)定和調(diào)節(jié)發(fā)酵過程的pH有積極作用。有積極作用。 所以選擇合適的無機(jī)氮源有兩層意義：所以選擇合適的無機(jī)氮源有兩層意義： q 滿足菌體生長(zhǎng)滿足菌體生長(zhǎng)q 穩(wěn)定和調(diào)節(jié)發(fā)酵過程中的穩(wěn)定和調(diào)節(jié)發(fā)酵過程中的pH2、有機(jī)氮源、有機(jī)氮源來源來源：工業(yè)上常用的有機(jī)氮源都是一些廉價(jià)的原料，：工業(yè)上常用的有機(jī)氮源都是一些廉價(jià)的原料，花生餅花生餅 粉、黃豆餅粉、棉子餅粉、玉

12、米漿、玉米蛋白粉、蛋粉、黃豆餅粉、棉子餅粉、玉米漿、玉米蛋白粉、蛋 白胨、酵母粉、魚粉、蠶蛹粉、尿素、廢菌絲體和酒白胨、酵母粉、魚粉、蠶蛹粉、尿素、廢菌絲體和酒 糟糟。成分復(fù)雜成分復(fù)雜：除提供氮源外，有些有機(jī)氮源還提供大量的無機(jī)：除提供氮源外，有些有機(jī)氮源還提供大量的無機(jī) 鹽及生長(zhǎng)因子。鹽及生長(zhǎng)因子。例例 玉米漿：玉米漿： 可溶性蛋白、生長(zhǎng)因子（生物素）、苯乙酸可溶性蛋白、生長(zhǎng)因子（生物素）、苯乙酸 較多的乳酸較多的乳酸 硫、磷、微量元素等硫、磷、微量元素等氮源使用的一些相關(guān)問題：q 有機(jī)氮源和無機(jī)氮源應(yīng)當(dāng)混合使用有機(jī)氮源和無機(jī)氮源應(yīng)當(dāng)混合使用早期：容易利用易同化的氮源早期：容易利用易同化的氮

13、源無機(jī)氮源無機(jī)氮源中期：菌體的代謝酶系已形成、則利用蛋白質(zhì)中期：菌體的代謝酶系已形成、則利用蛋白質(zhì)q 有些產(chǎn)物會(huì)受氮源的誘導(dǎo)和阻遏有些產(chǎn)物會(huì)受氮源的誘導(dǎo)和阻遏例：例： 蛋白酶的生產(chǎn)蛋白酶的生產(chǎn)q 有機(jī)氮源選取時(shí)也要考慮微生物的同化能力有機(jī)氮源選取時(shí)也要考慮微生物的同化能力q 開發(fā)效果好、有針對(duì)性的有機(jī)氮源仍然是令人感興趣開發(fā)效果好、有針對(duì)性的有機(jī)氮源仍然是令人感興趣 的課題的課題三、無機(jī)鹽及微量元素三、無機(jī)鹽及微量元素1、作用：各種不一樣（、作用：各種不一樣（低濃度促進(jìn)生長(zhǎng)，高難度抑制生長(zhǎng)低濃度促進(jìn)生長(zhǎng)，高難度抑制生長(zhǎng)）2、來源：來源：C、N源，以鹽的形式補(bǔ)充源，以鹽的形式補(bǔ)充3、用量：根據(jù)具

14、體的產(chǎn)品，以實(shí)驗(yàn)決定用量：根據(jù)具體的產(chǎn)品，以實(shí)驗(yàn)決定4、使用注意點(diǎn)使用注意點(diǎn)A. 對(duì)于其它渠道有可能帶入的過多的某種無機(jī)離子和對(duì)于其它渠道有可能帶入的過多的某種無機(jī)離子和 微量元素在發(fā)酵過程中必須加以考慮微量元素在發(fā)酵過程中必須加以考慮例：鐵離子例：鐵離子 青霉素發(fā)酵中，鐵離子的濃度要小于青霉素發(fā)酵中，鐵離子的濃度要小于20g/ml 發(fā)酵罐必須進(jìn)行表面處理發(fā)酵罐必須進(jìn)行表面處理B、使用時(shí)注意鹽的形式（、使用時(shí)注意鹽的形式（pH的變化）的變化）例例：黑曲酶黑曲酶NRRL-330，生產(chǎn)，生產(chǎn)-淀粉酶，淀粉酶，pH對(duì)酶活的影響對(duì)酶活的影響 pH 酶活酶活不加不加 4.25 120分鐘分鐘加加 K2H

15、PO4 5.45 30分鐘分鐘加加 KH2PO4 4.62 75分鐘分鐘四、生長(zhǎng)因子、前體和產(chǎn)物促進(jìn)劑四、生長(zhǎng)因子、前體和產(chǎn)物促進(jìn)劑 從廣義上講，凡是微生物生長(zhǎng)不可缺少的微量的有機(jī)物質(zhì)，如氨從廣義上講，凡是微生物生長(zhǎng)不可缺少的微量的有機(jī)物質(zhì)，如氨基酸、嘌呤、嘧啶、維生素等均稱生長(zhǎng)因子?；?、嘌呤、嘧啶、維生素等均稱生長(zhǎng)因子。 1、生長(zhǎng)因子、生長(zhǎng)因子 如以糖質(zhì)原料為碳源的谷氨酸生產(chǎn)菌均為生物素缺陷型，以如以糖質(zhì)原料為碳源的谷氨酸生產(chǎn)菌均為生物素缺陷型，以生物素為生長(zhǎng)因子，生長(zhǎng)因子對(duì)發(fā)酵的調(diào)控起到重要的作用生物素為生長(zhǎng)因子，生長(zhǎng)因子對(duì)發(fā)酵的調(diào)控起到重要的作用 。 有機(jī)氮源是這些生長(zhǎng)因子的重要來源，

16、多數(shù)有機(jī)氮源含有較多的有機(jī)氮源是這些生長(zhǎng)因子的重要來源，多數(shù)有機(jī)氮源含有較多的B族維生素和微量元素及一些微生物生長(zhǎng)不可缺少的生長(zhǎng)因子。族維生素和微量元素及一些微生物生長(zhǎng)不可缺少的生長(zhǎng)因子。 前體指某些化合物加入到發(fā)酵培養(yǎng)基中，能直接被微生物在生物前體指某些化合物加入到發(fā)酵培養(yǎng)基中，能直接被微生物在生物合成過程中合成到產(chǎn)物物分子中去，而其自身的結(jié)構(gòu)并沒有多大變化合成過程中合成到產(chǎn)物物分子中去，而其自身的結(jié)構(gòu)并沒有多大變化，但是產(chǎn)物的產(chǎn)量卻因加入前體而有較大的提高。，但是產(chǎn)物的產(chǎn)量卻因加入前體而有較大的提高。2、前體、前體青霉素：分子量青霉素：分子量356苯乙酸苯乙酸：分子量：分子量136作用作用

17、：前體有助于提高產(chǎn)量和組份。：前體有助于提高產(chǎn)量和組份。用量用量：前體的用量可以按分子量衡算，具體使用有個(gè)轉(zhuǎn)化：前體的用量可以按分子量衡算，具體使用有個(gè)轉(zhuǎn)化 率的問題。率的問題。例：例：6000單位單位/ml的青霉素的青霉素G，需要多少苯乙酸，需要多少苯乙酸 青霉素青霉素6000*0.6（微克）（微克）36mg/ml 苯乙酸（苯乙酸（36*136）/356=13.8mg/ml=1.38%實(shí)際使用時(shí)的轉(zhuǎn)化率在實(shí)際使用時(shí)的轉(zhuǎn)化率在46-90%之間之間 例某廠單耗為：例某廠單耗為：0.337（kg/10億青霉素）億青霉素） 轉(zhuǎn)化率為：轉(zhuǎn)化率為：13.8/(0.337/0.6)*36=68%用法用法：

18、前體使用時(shí)普遍采用流加的方法。：前體使用時(shí)普遍采用流加的方法。 前體一般都有毒性，濃度過大對(duì)菌體的生長(zhǎng)不利前體一般都有毒性，濃度過大對(duì)菌體的生長(zhǎng)不利 苯乙酸，一般基礎(chǔ)料中僅僅添加苯乙酸，一般基礎(chǔ)料中僅僅添加0.07%。 前體相對(duì)價(jià)格較高，添加過多，容易引起揮發(fā)和氧化，前體相對(duì)價(jià)格較高，添加過多，容易引起揮發(fā)和氧化， 流加也有利于提高前體的轉(zhuǎn)化率。流加也有利于提高前體的轉(zhuǎn)化率。3、產(chǎn)物促進(jìn)劑、產(chǎn)物促進(jìn)劑 所謂產(chǎn)物促進(jìn)劑是指那些非細(xì)胞生長(zhǎng)所必須的營(yíng)養(yǎng)物，又非前體所謂產(chǎn)物促進(jìn)劑是指那些非細(xì)胞生長(zhǎng)所必須的營(yíng)養(yǎng)物，又非前體，但加入后卻能提高產(chǎn)量的添加劑。，但加入后卻能提高產(chǎn)量的添加劑。 促進(jìn)劑提高產(chǎn)量的

19、機(jī)制還不完全清楚，其原因是多方面促進(jìn)劑提高產(chǎn)量的機(jī)制還不完全清楚，其原因是多方面的。的。q 有些促進(jìn)劑本身是酶的誘導(dǎo)物；有些促進(jìn)劑本身是酶的誘導(dǎo)物；q 有些促進(jìn)劑是表面活性劑，可改善細(xì)胞的透性，改善有些促進(jìn)劑是表面活性劑，可改善細(xì)胞的透性，改善 細(xì)胞與氧的接觸從而促進(jìn)酶的分泌與生產(chǎn)；細(xì)胞與氧的接觸從而促進(jìn)酶的分泌與生產(chǎn)；q 也有人認(rèn)為表面活性劑對(duì)酶的表面失活有保護(hù)作用；也有人認(rèn)為表面活性劑對(duì)酶的表面失活有保護(hù)作用；q 有些促進(jìn)劑的作用是沉淀或螯合有害的重金屬離子。有些促進(jìn)劑的作用是沉淀或螯合有害的重金屬離子。五、水五、水 對(duì)于發(fā)酵工廠來說，恒定的水源是至關(guān)重要的，因?yàn)樵诓粚?duì)于發(fā)酵工廠來說，恒定

20、的水源是至關(guān)重要的，因?yàn)樵诓煌粗写嬖诘母鞣N因素對(duì)微生物發(fā)酵代謝影響甚大。同水源中存在的各種因素對(duì)微生物發(fā)酵代謝影響甚大。 水源質(zhì)量的主要考慮參數(shù)包括水源質(zhì)量的主要考慮參數(shù)包括pH值、溶解氧、可溶性固體值、溶解氧、可溶性固體、污染程度以及礦物質(zhì)組成和含量。、污染程度以及礦物質(zhì)組成和含量。 對(duì)于釀造行業(yè)，水的重要性不言而喻。對(duì)于釀造行業(yè)，水的重要性不言而喻。對(duì)于常規(guī)發(fā)酵，可靠、持久，能提供大量成分一致清潔的對(duì)于常規(guī)發(fā)酵，可靠、持久，能提供大量成分一致清潔的水。水。第三節(jié) 發(fā)酵培養(yǎng)基的設(shè)計(jì)和優(yōu)化 目前還不能完全從生化反應(yīng)的基本原理來推斷和計(jì)算出適合某一目前還不能完全從生化反應(yīng)的基本原理來推斷和計(jì)

21、算出適合某一菌種的培養(yǎng)基配方，只能用生物化學(xué)、細(xì)胞生物學(xué)、微生物學(xué)等的基菌種的培養(yǎng)基配方，只能用生物化學(xué)、細(xì)胞生物學(xué)、微生物學(xué)等的基本理論，參照前人所使用的較適合某一類菌種的經(jīng)驗(yàn)配方，再結(jié)合所本理論，參照前人所使用的較適合某一類菌種的經(jīng)驗(yàn)配方，再結(jié)合所用菌種和產(chǎn)品的特性，采用搖瓶、玻璃罐等小型發(fā)酵設(shè)備，按照一定用菌種和產(chǎn)品的特性，采用搖瓶、玻璃罐等小型發(fā)酵設(shè)備，按照一定的實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)和實(shí)驗(yàn)方法選擇出較為適合的培養(yǎng)基。的實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)和實(shí)驗(yàn)方法選擇出較為適合的培養(yǎng)基。 四個(gè)原則四個(gè)原則目的明確目的明確營(yíng)養(yǎng)協(xié)調(diào)營(yíng)養(yǎng)協(xié)調(diào)物理化學(xué)條件適宜物理化學(xué)條件適宜經(jīng)濟(jì)節(jié)約經(jīng)濟(jì)節(jié)約以粗代精以粗代精以野代家以野代家以廢代好以

22、廢代好以簡(jiǎn)代繁以簡(jiǎn)代繁四種方法四種方法生態(tài)模擬生態(tài)模擬查閱文獻(xiàn)查閱文獻(xiàn)精心設(shè)計(jì)精心設(shè)計(jì)試驗(yàn)比較試驗(yàn)比較一、培養(yǎng)基成分選擇的原則 q 菌種的同化能力菌種的同化能力q 代謝的阻遏和誘導(dǎo)代謝的阻遏和誘導(dǎo) q 合適的合適的C、N比比100：0.22.0q pH的要求的要求 培養(yǎng)基的設(shè)計(jì)了解菌種名稱、營(yíng)養(yǎng)、生活史、生長(zhǎng)環(huán)境、生理生化特性培養(yǎng)基種類的確定營(yíng)養(yǎng)類型：主要底物，降解特點(diǎn)生長(zhǎng)環(huán)境：溫度、pH、滲透壓（無機(jī)鹽）、耗氧情況菌代謝產(chǎn)物的化學(xué)結(jié)構(gòu)、性質(zhì)、途徑合成條件天然替代品的確定及其預(yù)處理培養(yǎng)基的設(shè)計(jì)（續(xù)）基本培養(yǎng)基的確定來源廣泛、價(jià)廉；適于生長(zhǎng)、繁殖、產(chǎn)物積累；不同階段有不同的基本培養(yǎng)基；用量的計(jì)算

23、：C、N及前體。培養(yǎng)基的優(yōu)化單因子實(shí)驗(yàn)正交實(shí)驗(yàn)響應(yīng)面分析方法（一）、（一）、理論轉(zhuǎn)化率與實(shí)際轉(zhuǎn)化率理論轉(zhuǎn)化率與實(shí)際轉(zhuǎn)化率 理論轉(zhuǎn)化率是指理想狀態(tài)下根據(jù)微生物的代謝途徑進(jìn)行物料衡理論轉(zhuǎn)化率是指理想狀態(tài)下根據(jù)微生物的代謝途徑進(jìn)行物料衡算，所得出的轉(zhuǎn)化率的大小。算，所得出的轉(zhuǎn)化率的大小。 實(shí)際轉(zhuǎn)化率是指實(shí)際發(fā)酵過程中轉(zhuǎn)化率的大小實(shí)際轉(zhuǎn)化率是指實(shí)際發(fā)酵過程中轉(zhuǎn)化率的大小 如何使實(shí)際轉(zhuǎn)化率接近于理論轉(zhuǎn)化是發(fā)酵控制的一個(gè)目標(biāo)如何使實(shí)際轉(zhuǎn)化率接近于理論轉(zhuǎn)化是發(fā)酵控制的一個(gè)目標(biāo) 二、成分含量的確定實(shí)際轉(zhuǎn)化率往往要實(shí)際轉(zhuǎn)化率往往要小于小于理論轉(zhuǎn)化率理論轉(zhuǎn)化率例例: 如在酒精生產(chǎn)中葡萄糖轉(zhuǎn)化為酒精的理論轉(zhuǎn)化率計(jì)算

24、如下：如在酒精生產(chǎn)中葡萄糖轉(zhuǎn)化為酒精的理論轉(zhuǎn)化率計(jì)算如下： 葡萄糖轉(zhuǎn)化為酒精的代謝總反應(yīng)衡算式為：葡萄糖轉(zhuǎn)化為酒精的代謝總反應(yīng)衡算式為： C6H12O6 2C2H5OH + 2CO2 葡萄糖轉(zhuǎn)化為酒精的理論得率為：葡萄糖轉(zhuǎn)化為酒精的理論得率為： Y = 246 /162 = 0.57 （二）、實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)q 培養(yǎng)基成分的含量最終都是通過實(shí)驗(yàn)獲得的q 合理的實(shí)驗(yàn)方法多因子實(shí)驗(yàn)：均勻設(shè)計(jì) 正交實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì) 響應(yīng)面分析等單因子實(shí)驗(yàn) 當(dāng)培養(yǎng)基成分確定后，剩下的問題就是各成分最適 的濃度，由于培養(yǎng)基成分很多，為減少實(shí)驗(yàn)次數(shù)常采 用一些合理的實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)方法。 三、培養(yǎng)基設(shè)計(jì)的步驟 根據(jù)前人的經(jīng)驗(yàn)和培養(yǎng)基成分確定時(shí)一些必須考慮 的問題，初步確定可能的培養(yǎng)基成分； 通過單因子實(shí)驗(yàn)最終確定出最為適宜的培養(yǎng)基成分；類胡蘿卜素高產(chǎn)菌類胡蘿卜素高產(chǎn)菌Y11Y11的培養(yǎng)基的優(yōu)化的培養(yǎng)基的優(yōu)化郭秒郭秒, ,食品與工業(yè)發(fā)酵，食品與工業(yè)發(fā)酵，20042004類胡蘿卜素的作用：色素、營(yíng)養(yǎng)保健類胡蘿卜素的作用：色素、營(yíng)養(yǎng)保健 發(fā)酵培養(yǎng)基的設(shè)計(jì)和優(yōu)化原培養(yǎng)基原培養(yǎng)基: : 發(fā)酵培養(yǎng)基的設(shè)計(jì)和優(yōu)化 初步確定可能的培養(yǎng)基成分（以碳源為例） 發(fā)酵培養(yǎng)基的設(shè)計(jì)和優(yōu)化 通過單因子實(shí)驗(yàn)確定適宜的培養(yǎng)基成分（以碳源為例）通過單因子實(shí)驗(yàn)確定適宜的培養(yǎng)基成分（以碳源為例）考慮到成本：乙酸鈉是較為合適的碳源