培養(yǎng)基及其制備課件

第二章培養(yǎng)基的制備與滅菌第二章培養(yǎng)基的制備與滅菌11、培養(yǎng)基的組成？如何選擇培養(yǎng)基？2、如何制備培養(yǎng)基？3、如何對(duì)培養(yǎng)基進(jìn)行滅菌？1、培養(yǎng)基的組成？如何選擇培養(yǎng)基？2第一節(jié)培養(yǎng)基的原材料一、培養(yǎng)基的營養(yǎng)成分及用途

光光能自養(yǎng)自養(yǎng)菌氫、硫、氨化能自養(yǎng)1.能源亞硝酸鹽、亞鐵鹽碳水化合物等有機(jī)物石油天然氣和石油化工產(chǎn)品（如醋酸）異養(yǎng)菌

功能：生長、繁殖需要；第一節(jié)培養(yǎng)基的原材料一、培養(yǎng)基的營養(yǎng)成分及用途3

碳酸氣2.碳源淀粉水解糖、糖蜜、亞硫酸鹽紙漿廢液等石油、正構(gòu)石蠟、天然氣醋酸、甲醇、乙醇等石油化工產(chǎn)品功能：提供能量、構(gòu)成菌體、代謝產(chǎn)物的物質(zhì)基礎(chǔ)；碳酸氣4

有機(jī)氮：黃豆餅粉、花生餅粉、玉米漿、蛋白胨、3.氮源酵母粉、魚粉、發(fā)酵菌絲體、酒糟水等

無機(jī)氮：

尿素、硫酸銨、氨水、硝酸鹽功能：構(gòu)成菌體、含氮代謝物；有機(jī)氮：黃豆餅粉、花生餅粉、玉米漿5

磷酸鹽、鉀鹽、鈣鹽等礦物鹽4.無機(jī)鹽鐵、錳、鈷等微量元素功能：構(gòu)成菌體，參與酶的組成，維持酶活性，調(diào)節(jié)滲透壓，調(diào)節(jié)pH值，維持氧化還原電位；磷酸鹽、鉀鹽、鈣鹽等礦物鹽65.特殊生長因子：硫胺素、生物素、對(duì)氨基苯甲酸、肌醇等

功能：酶的輔助部分，維持生命活動(dòng)；5.特殊生長因子：硫胺素、生物素、對(duì)氨基苯甲酸、肌醇等76．發(fā)酵的促進(jìn)劑與抑制劑發(fā)酵培養(yǎng)基中某些成分的加入有利于調(diào)節(jié)產(chǎn)物的形成，而并不促進(jìn)微生物的生長，這些物質(zhì)包括前體、促進(jìn)劑和抑制劑6．發(fā)酵的促進(jìn)劑與抑制劑81）、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結(jié)合到產(chǎn)物分子中去，而其自身的結(jié)構(gòu)沒有多大的變化，但產(chǎn)物的產(chǎn)量卻因加入前體而有較大的提高。

如：在青霉素生產(chǎn)中加入玉米漿，青霉素產(chǎn)量可從20u/mL增加到100u/mL，研究發(fā)現(xiàn)玉米漿中的苯乙胺被有限結(jié)合到青霉素分子中，從而提高了青霉素G的產(chǎn)量。1）、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92）、促進(jìn)劑：指那些既不是營養(yǎng)物又不是前體，但卻能提高產(chǎn)量的添加劑。比如在酶制劑發(fā)酵過程中，加入誘導(dǎo)物、表明活性劑及其它一些產(chǎn)酶促進(jìn)劑（比如吐溫80、植酸、洗衣粉等）2）、促進(jìn)劑：指那些既不是營養(yǎng)物又不是前體，但卻能提高產(chǎn)量的103）、抑制劑：在發(fā)酵過程中加入抑制劑會(huì)抑制某些代謝途徑的進(jìn)行，同時(shí)會(huì)使另外一些代謝途徑活躍，從而獲得人們所需要的某種產(chǎn)物或使正常代謝的某一代謝中間物積累起來。

例如：微生物發(fā)酵生產(chǎn)甘油中，例如亞硫酸氫鈉，它與代謝過程中的乙醛生成加成物。3）、抑制劑：在發(fā)酵過程中加入抑制劑會(huì)抑制某些代謝途徑的進(jìn)行117.水分功能：生化反應(yīng)均在水溶液中進(jìn)行7.水分12二、培養(yǎng)基的類型

1.依營養(yǎng)物質(zhì)的來源分類天然培養(yǎng)基；合成培養(yǎng)基，也稱組合培養(yǎng)基（多用于定量研究）；半合成培養(yǎng)基，（用的最多，在部分天然有機(jī)碳源、氮源、生長因子的基礎(chǔ)上，適當(dāng)加入一些化學(xué)藥品）；二、培養(yǎng)基的類型

1.依營養(yǎng)物質(zhì)的來源分類132.依培養(yǎng)基的物理狀態(tài)來分：1）固體培養(yǎng)基A、凝固培養(yǎng)基：即遇熱可融化，冷卻后則凝固的固體培養(yǎng)基B、非可逆性凝固培養(yǎng)基：指有血清凝固成的固體培養(yǎng)基或由無機(jī)硅膠配成的凝固后即不能再融化的固體培養(yǎng)基C、天然固體培養(yǎng)基：由天然固體狀基質(zhì)直接制成的培養(yǎng)基，如麩皮，米糠，木屑等D、濾膜：是一種堅(jiān)韌且?guī)в袩o數(shù)微孔的醋酸纖維薄膜，把它制成圓片狀覆蓋再營養(yǎng)瓊脂或浸有培養(yǎng)液的纖維襯墊上，就形成了具有固體培養(yǎng)基性質(zhì)的培養(yǎng)條件。2.依培養(yǎng)基的物理狀態(tài)來分：142）半固體培養(yǎng)基配置好的液體培養(yǎng)基中加入0.5%左右的瓊脂作為凝固劑，形成的培養(yǎng)基稱之微半固體培養(yǎng)基。主要用于菌種鑒定，觀察細(xì)菌運(yùn)動(dòng)特征及噬菌體的效價(jià)測(cè)定等2）半固體培養(yǎng)基153）液體培養(yǎng)基；培養(yǎng)基中80～90%是水。3）液體培養(yǎng)基；163.依培養(yǎng)基的用途來分1）、孢子培養(yǎng)基2）、種子培養(yǎng)基3)、發(fā)酵培養(yǎng)基4）、補(bǔ)料培養(yǎng)基5）、加富培養(yǎng)基6）、選擇培養(yǎng)基7）、鑒別培養(yǎng)基8）、增殖和保存培養(yǎng)基9）、富集培養(yǎng)基10）、測(cè)定培養(yǎng)基3.依培養(yǎng)基的用途來分17三、發(fā)酵培養(yǎng)基的選擇

一）、配置培養(yǎng)基的原則1、根據(jù)不同微生物的營養(yǎng)需要配置不同的培養(yǎng)基2、注意各營養(yǎng)物質(zhì)的濃度和配比3、調(diào)節(jié)適宜的物理化學(xué)條件4、根據(jù)培養(yǎng)微生物的目的配置5、盡量使用廉價(jià)易得的原料三、發(fā)酵培養(yǎng)基的選擇

一）、配置培養(yǎng)基的原則181、生態(tài)模擬2、查閱文獻(xiàn)3、借助優(yōu)選法或正交試驗(yàn)法精心設(shè)計(jì)培養(yǎng)基配方4、實(shí)驗(yàn)比較實(shí)驗(yàn)的規(guī)模一般由定性到定量，由小到大。發(fā)酵培養(yǎng)基的用途與要求、成分、配比經(jīng)實(shí)驗(yàn)確定，配制時(shí)兼顧原料來源、成本及工藝管理；（舉例1，2，3）二）、配置培養(yǎng)基的方法二）、配置培養(yǎng)基的方法19培養(yǎng)基配方舉例

牛肉膏蛋白胨培養(yǎng)基(常用的細(xì)菌培養(yǎng)基)

牛肉膏5克蛋白胨10克NaCl5克水1000毫升pH7.2～7.4(瓊脂15～20克)高氏一號(hào)培養(yǎng)基(常用的放線菌培養(yǎng)基)

可溶性淀粉20克KNO31克K2HPO40.5克MgSO40.5克NaCl0.5克FeSO40.01克水1000毫升瓊脂15～20克pH7.4～7.6培養(yǎng)基配方舉例

牛肉膏蛋白胨培養(yǎng)基(常用的細(xì)菌培養(yǎng)基)20察氏培養(yǎng)基(培養(yǎng)霉菌用)蔗糖20克NaNO33克K2HPO41克KCl1克MgSO40.5克FeSO40.01克瓊脂20克水1000毫升自然pH無氮培養(yǎng)基(培養(yǎng)自生固氮菌用)葡萄糖10克NaCl0.2克KH2PO40.2克CaSO4·2H2O0.1克MgSO40.2克CaCO35克瓊脂20克水1000毫升自然pH伊紅-美藍(lán)培養(yǎng)基(檢查腸道細(xì)菌用)蛋白胨10克K2HPO42克乳糖10克瓊脂25克，水1000毫升，pH7.62％伊紅水溶液2毫升0.5％美藍(lán)水溶液2毫升將乳糖、伊紅、美藍(lán)分別滅菌后，加入滅菌的培養(yǎng)基中搖勻，倒平板。察氏培養(yǎng)基(培養(yǎng)霉菌用)21四、原料轉(zhuǎn)換及意義1、節(jié)約原料，減低單耗，提高發(fā)酵單位和總收率；2、開拓新的原料資源和微生物資源：野生植物淀粉、植物纖維、木屑水解物、石蠟、醋酸、乙醇四、原料轉(zhuǎn)換及意義22第二節(jié)淀粉水解糖的制備

一、淀粉水解糖的制備方法1、酸解法：定義：以酸（無機(jī)酸或有機(jī)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(diǎn)：設(shè)備要求簡單，水解時(shí)間短（20min），設(shè)備生產(chǎn)能力大缺點(diǎn)：高溫高壓下進(jìn)行，設(shè)備要求耐腐蝕、耐高溫、耐高壓，副反應(yīng)多，對(duì)原料要求嚴(yán)格，淀粉顆粒不宜過大，淀粉乳濃度不能過高。第二節(jié)淀粉水解糖的制備

一、淀粉水解糖的制備方法232、酶解法：（雙酶水解法）

定義：用淀粉酶將淀粉水解為葡萄糖的過程。一般分為兩步：第一步是利用α－淀粉酶將淀粉液化轉(zhuǎn)為糊精及低聚糖，使淀粉的可溶性增加，這個(gè)過程稱為液化。第二步是利用糖化酶將糊精或低聚糖進(jìn)一步水解，轉(zhuǎn)變?yōu)槠咸烟堑倪^程，稱為糖化。也稱雙酶法2、酶解法：（雙酶水解法）24α-淀粉酶（液化）葡萄糖淀粉酶（糖化）優(yōu)點(diǎn)：1、反應(yīng)條件溫和。2、酶的專一性強(qiáng)，副反應(yīng)少3、可在較高的淀粉乳濃度下水解4、糖液的營養(yǎng)物質(zhì)豐富5、糖液色澤淺，無苦味，有利于糖液的精制缺點(diǎn)：時(shí)間長（2～3）天，要求的設(shè)備多，糖液過濾困難。α-淀粉酶（液化）253、酸酶結(jié)合法酸酶法酶酸法3、酸酶結(jié)合法26二、淀粉酸水解理論基礎(chǔ)

淀粉水解成葡萄糖的反應(yīng)過程中同時(shí)發(fā)生這：水解反應(yīng)、復(fù)合反應(yīng)、分解反應(yīng)；其中水解反應(yīng)是主要的。復(fù)合反應(yīng)：葡萄糖分子間經(jīng)1-6糖苷鍵結(jié)合成龍膽二糖（有苦味）、異麥芽糖和其他低聚糖（合稱復(fù)合低聚糖）。分解反應(yīng)：葡萄糖羥甲基糠醛有機(jī)酸、色素等二、淀粉酸水解理論基礎(chǔ)

淀粉水解成葡萄糖的反應(yīng)過程中同時(shí)發(fā)生27㈠淀粉的水解反應(yīng)1.淀粉水解過程顏色變化：藍(lán)色暗紫紫紅褐暗紅紅淺紅

㈠淀粉的水解反應(yīng)282、淀粉酸水解反應(yīng)動(dòng)力學(xué)屬于單分子一級(jí)反應(yīng)類型：K：反應(yīng)速度常數(shù)，由反應(yīng)條件（如溫度、酸度等）而定C：淀粉濃度2、淀粉酸水解反應(yīng)動(dòng)力學(xué)屬于單分子一級(jí)反應(yīng)類型：293、影響酸水解的因素酸的種類主要因素濃度（酸的濃度、淀粉的濃度）水解溫度3、影響酸水解的因素30（二）、葡萄糖的復(fù)合反應(yīng)及其影響因素復(fù)合反應(yīng)：在淀粉的酸糖化過程中，水解生成的葡萄糖受酸和熱的影響，葡萄糖分子之間通過糖苷鍵相聚合，生成二糖、三糖及其他低聚糖。（二）、葡萄糖的復(fù)合反應(yīng)及其影響因素31影響復(fù)合反應(yīng)的因素：1、淀粉濃度的影響（用DE值表示葡萄糖純度）：DE值＝還原糖/干物質(zhì)×100％2.、酸的影響：影響復(fù)合反應(yīng)的因素：32（三）葡萄糖的分解反應(yīng)及其影響因素

葡萄糖5’-羥甲基糠醛乙酰丙酸、蟻酸、有色素物質(zhì)；影響因素：濃度、溫度、pH值；（三）葡萄糖的分解反應(yīng)及其影響因素

33第三節(jié)糖蜜前處理

一、糖蜜的來源與特點(diǎn)二、糖蜜前處理的方法1、加酸通風(fēng)沉淀法（冷酸通風(fēng)處理法）：糖蜜加水稀釋到500Bx加入0.2～0.3％濃硫酸，通入壓縮空氣1h靜置澄清8h，取上清液。第三節(jié)糖蜜前處理

一、糖蜜的來源與特點(diǎn)342、加熱加酸沉淀法（熱酸通風(fēng)沉淀法）：糖蜜加水稀釋到40％加適量硫酸調(diào)節(jié)pH值到4～4.5放入澄清槽加熱至80～90℃，通風(fēng)30min保溫70～80℃8～12小時(shí)，取上清液。2、加熱加酸沉淀法（熱酸通風(fēng)沉淀法）：353、添加絮凝劑澄清處理法：糖蜜稀釋至30～40Bx加硫酸調(diào)pH3～3.8加熱至90℃添加8ppm聚丙烯酰胺（PAM），攪拌均勻靜置1小時(shí)，取上清液。3、添加絮凝劑澄清處理法：36三、谷氨酸發(fā)酵糖蜜前處理

1.糖蜜預(yù)處理法活性炭處理法樹脂處理法亞硝酸處理法2.添加化學(xué)藥劑處理法添加青霉素法添加表面活性劑添加抗氧劑法3.追加糖蜜法4.營養(yǎng)缺陷型變異株法三、谷氨酸發(fā)酵糖蜜前處理

1.糖蜜預(yù)處理法37第四節(jié)其他原料的處理一、纖維素及發(fā)酵廢液的處理（一）、利用纖維素廢料生產(chǎn)SCP稻草、麥稈、玉米的莖和葉、甘蔗渣、廢紙等流程如下：第四節(jié)其他原料的處理38纖維原料粉碎水解中和澄清過濾發(fā)酵罐培養(yǎng)分離廢液種子營養(yǎng)鹽菌體濃縮磨碎干燥成品纖維原料粉碎水解中和澄清過濾發(fā)酵罐培養(yǎng)分39

（二）利用檸檬酸中和濾液生產(chǎn)酵母

酵母菌種斜面一級(jí)種子二級(jí)種子離心分離中和廢液鹽酸調(diào)pH3.5發(fā)酵干燥粉碎包裝二次廢液用于發(fā)酵培養(yǎng)基的配置等

（二）利用檸檬酸中和濾液生產(chǎn)酵母

酵母菌種斜面一級(jí)種子二級(jí)40二、亞硫酸鹽廢液的處理（一）亞硫酸鹽制漿廢液生產(chǎn)酒精和蛋白質(zhì)1、亞硫酸鹽紙漿廢液生產(chǎn)酒精2、亞硫酸鹽紙漿廢液發(fā)酵生產(chǎn)蛋白質(zhì)3、亞硫酸銨法非木材制漿廢液培養(yǎng)SCP

（二）亞硫酸鹽廢液發(fā)酵生產(chǎn)乳酸三、木屑水解液發(fā)酵生產(chǎn)衣康酸二、亞硫酸鹽廢液的處理41第五節(jié)培養(yǎng)基滅菌一、消毒與滅菌在發(fā)酵工業(yè)中的應(yīng)用消毒：指用物理和化學(xué)方法殺死物料、容器、器具內(nèi)外的病源微生物。一般只能殺死營養(yǎng)細(xì)胞而不能殺死細(xì)菌芽孢。滅菌：用物理或化學(xué)方法殺死或除去環(huán)境中所有微生物，包括營養(yǎng)細(xì)胞、細(xì)菌芽孢和孢子。消滅雜菌和防止雜菌污染第五節(jié)培養(yǎng)基滅菌一、消毒與42二、滅菌方法：干熱滅菌、濕熱滅菌、物理滅菌（射線、微波等）、化學(xué)滅菌（各種化學(xué)藥品）；1、干熱滅菌法灼燒滅菌、在電熱或紅外線在設(shè)備內(nèi)加熱主要用于保持干燥的物料、器具等二、滅菌方法：干熱滅菌、濕熱滅菌、物理滅菌（射線、微波等）、43

2、濕熱滅菌法

借助蒸汽釋放的熱使微生物細(xì)胞中的蛋白質(zhì)、酶和核酸分子內(nèi)部的化學(xué)鍵，特別是氫鍵受到破壞，引起不可逆的變性，使微生物死亡。優(yōu)點(diǎn)：1）蒸汽來源容易，操作費(fèi)用低廉，本身無毒2)蒸汽具有很強(qiáng)的穿透力，滅菌易于徹底3）蒸汽均有很大的潛熱，冷凝后的水分有利于濕熱滅菌4）蒸汽輸送可借助本身的壓強(qiáng)，調(diào)節(jié)方便，技術(shù)管理容易缺點(diǎn)：1)設(shè)備費(fèi)用高2）不能用于怕受潮的物料滅菌2、濕熱滅菌法

借助蒸汽釋放的熱使微生物細(xì)胞中的蛋443、射線滅菌紫外線、高速電子流的陰極射線、X射線和Y射線化學(xué)藥品滅菌法（1）第一大類：表面消毒劑高錳酸鉀溶液：0.1～0.25%、漂白粉、75％的酒精、新潔爾滅和杜滅芬、甲醛37％、戊二醛、過氧乙酸、焦碳酸二乙酯、酚類3、射線滅菌45（2）第二大類：抗代謝藥物化學(xué)結(jié)構(gòu)與微生物必須的代謝物類似例如：磺胺類化合物取代氨基苯甲酸（3）第三大類：抗生素

（2）第二大類：抗代謝藥物46三、加熱滅菌的原理

1.、微生物的熱阻：微生物對(duì)熱的抵抗力；致死溫度、致死時(shí)間2、微生物的熱致死動(dòng)力學(xué)：對(duì)數(shù)殘留定律三、加熱滅菌的原理

1.、微生物的熱阻：微生物對(duì)熱的抵抗力；47一級(jí)反應(yīng)：用N表示殘留活菌個(gè)數(shù)，則活菌的減少率（死亡率），與N呈線性關(guān)系，即：式中，K是反應(yīng)速度常數(shù)，對(duì)滅菌來講，是活菌的比熱致死速率常數(shù)，單位是min-1，其值與菌的種類和加熱溫度有關(guān)，需通過實(shí)驗(yàn)才能測(cè)定。一級(jí)反應(yīng)：48積分邊界條件：N0→Nθ；t0=0式中，θ滅菌時(shí)間（s）；N0滅菌開始時(shí)，培養(yǎng)基中雜菌個(gè)數(shù)（個(gè)）；Nθ經(jīng)過滅菌時(shí)間θ后，殘存的活菌數(shù)（個(gè)）。

積分邊界條件：N0→Nθ；t0=0式中，θ滅菌時(shí)間（s）；493、熱致死反應(yīng)的速度常數(shù)KK是表達(dá)微生物耐熱性的特征常數(shù)，與微生物的種類和滅菌溫度有關(guān)。K越小，微生物越耐熱3、熱致死反應(yīng)的速度常數(shù)K50培養(yǎng)基及其制備課件51培養(yǎng)基及其制備課件524、滅菌溫度的選擇式中ΔE為菌體死滅反應(yīng)的活化能（J/mol），它是菌體死滅反應(yīng)的特征常數(shù)，所以，不同菌其熱死滅反應(yīng)的ΔE不同。4、滅菌溫度的選擇53培養(yǎng)基及其制備課件54四、影響培養(yǎng)基滅菌的其他因素培養(yǎng)基成分、pH值、培養(yǎng)基中的顆粒、泡沫四、影響培養(yǎng)基滅菌的其他因素培養(yǎng)基成分、pH值、培養(yǎng)基中的顆55五、分批滅菌與連續(xù)滅菌一）、分批滅菌的操作過程（實(shí)罐滅菌）1）培養(yǎng)基的預(yù)熱培養(yǎng)基先加熱到80－90℃，然后再導(dǎo)入蒸汽升溫到120－180℃。目的：1）防止直接導(dǎo)入蒸汽時(shí)由于培養(yǎng)基與蒸汽的溫度過大而產(chǎn)生大量的冷凝水使培養(yǎng)基稀釋2）防止直接導(dǎo)入蒸汽所造成的泡沫急劇上升而引起的物料外溢。方法：先將排氣閥打開五、分批滅菌與連續(xù)滅菌一）、分批滅菌的操作過程（實(shí)罐滅菌）562）培養(yǎng)基滅菌從各路通入蒸汽（進(jìn)氣口、排料口、取樣口），溫度升到120－130℃，保溫30min2）培養(yǎng)基滅菌572、分批滅菌的注意事項(xiàng)1）各路蒸汽進(jìn)口要暢通，防止短路逆流；罐內(nèi)液體翻動(dòng)要?jiǎng)×?，以使罐?nèi)物料達(dá)到均一的滅菌溫度。2）排氣量不宜過大，以節(jié)約蒸汽3）滅菌將要結(jié)束時(shí)，應(yīng)立即引入無菌空氣以保持罐壓，然后開夾套或蛇管冷卻，以避免罐壓迅速下降產(chǎn)生負(fù)壓而吸入外界空氣，或引起發(fā)酵罐破壞。4）在引入無菌空氣前，罐內(nèi)壓力必須低于過濾器壓力，否則培養(yǎng)基將倒流入過濾器。2、分批滅菌的注意事項(xiàng)58（二）、連續(xù)滅菌：1、連續(xù)滅菌優(yōu)點(diǎn)：1）可以采用高溫短時(shí)滅菌；2）發(fā)酵罐利用率高；3）蒸汽負(fù)荷均衡；4）熱效率高；5）可采用自動(dòng)控制，降低勞動(dòng)強(qiáng)度；（二）、連續(xù)滅菌：592、連續(xù)滅菌流程2、連續(xù)滅菌流程60培養(yǎng)基及其制備課件61培養(yǎng)基及其制備課件62六、培養(yǎng)基與設(shè)備、管道滅菌條件1、滅菌鍋內(nèi)滅菌2、種子培養(yǎng)基實(shí)罐滅菌3、發(fā)酵培養(yǎng)基實(shí)罐滅菌4、發(fā)酵培養(yǎng)基連續(xù)滅菌5、消泡劑滅菌6、補(bǔ)料實(shí)罐滅菌7、尿素溶液滅菌六、培養(yǎng)基與設(shè)備、管道滅菌條件63作業(yè)：1、微生物發(fā)酵培養(yǎng)基的碳源、氮源主要包括哪些物質(zhì)。2、簡述發(fā)酵工業(yè)常用的滅菌方法。3、試畫出兩種不同的培養(yǎng)基連續(xù)滅菌流程圖。4、有一株枯草芽孢桿菌能產(chǎn)生淀粉酶，請(qǐng)?jiān)O(shè)計(jì)一種優(yōu)化培養(yǎng)基的方案，使該培養(yǎng)基適合該菌株能產(chǎn)酶能力（淀粉酶）。作業(yè)：64謝謝！謝謝！65第二章培養(yǎng)基的制備與滅菌第二章培養(yǎng)基的制備與滅菌661、培養(yǎng)基的組成？如何選擇培養(yǎng)基？2、如何制備培養(yǎng)基？3、如何對(duì)培養(yǎng)基進(jìn)行滅菌？1、培養(yǎng)基的組成？如何選擇培養(yǎng)基？67第一節(jié)培養(yǎng)基的原材料一、培養(yǎng)基的營養(yǎng)成分及用途

光光能自養(yǎng)自養(yǎng)菌氫、硫、氨化能自養(yǎng)1.能源亞硝酸鹽、亞鐵鹽碳水化合物等有機(jī)物石油天然氣和石油化工產(chǎn)品（如醋酸）異養(yǎng)菌

功能：生長、繁殖需要；第一節(jié)培養(yǎng)基的原材料一、培養(yǎng)基的營養(yǎng)成分及用途68

碳酸氣2.碳源淀粉水解糖、糖蜜、亞硫酸鹽紙漿廢液等石油、正構(gòu)石蠟、天然氣醋酸、甲醇、乙醇等石油化工產(chǎn)品功能：提供能量、構(gòu)成菌體、代謝產(chǎn)物的物質(zhì)基礎(chǔ)；碳酸氣69

有機(jī)氮：黃豆餅粉、花生餅粉、玉米漿、蛋白胨、3.氮源酵母粉、魚粉、發(fā)酵菌絲體、酒糟水等

無機(jī)氮：

尿素、硫酸銨、氨水、硝酸鹽功能：構(gòu)成菌體、含氮代謝物；有機(jī)氮：黃豆餅粉、花生餅粉、玉米漿70

磷酸鹽、鉀鹽、鈣鹽等礦物鹽4.無機(jī)鹽鐵、錳、鈷等微量元素功能：構(gòu)成菌體，參與酶的組成，維持酶活性，調(diào)節(jié)滲透壓，調(diào)節(jié)pH值，維持氧化還原電位；磷酸鹽、鉀鹽、鈣鹽等礦物鹽715.特殊生長因子：硫胺素、生物素、對(duì)氨基苯甲酸、肌醇等

功能：酶的輔助部分，維持生命活動(dòng)；5.特殊生長因子：硫胺素、生物素、對(duì)氨基苯甲酸、肌醇等726．發(fā)酵的促進(jìn)劑與抑制劑發(fā)酵培養(yǎng)基中某些成分的加入有利于調(diào)節(jié)產(chǎn)物的形成，而并不促進(jìn)微生物的生長，這些物質(zhì)包括前體、促進(jìn)劑和抑制劑6．發(fā)酵的促進(jìn)劑與抑制劑731）、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結(jié)合到產(chǎn)物分子中去，而其自身的結(jié)構(gòu)沒有多大的變化，但產(chǎn)物的產(chǎn)量卻因加入前體而有較大的提高。

如：在青霉素生產(chǎn)中加入玉米漿，青霉素產(chǎn)量可從20u/mL增加到100u/mL，研究發(fā)現(xiàn)玉米漿中的苯乙胺被有限結(jié)合到青霉素分子中，從而提高了青霉素G的產(chǎn)量。1）、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742）、促進(jìn)劑：指那些既不是營養(yǎng)物又不是前體，但卻能提高產(chǎn)量的添加劑。比如在酶制劑發(fā)酵過程中，加入誘導(dǎo)物、表明活性劑及其它一些產(chǎn)酶促進(jìn)劑（比如吐溫80、植酸、洗衣粉等）2）、促進(jìn)劑：指那些既不是營養(yǎng)物又不是前體，但卻能提高產(chǎn)量的753）、抑制劑：在發(fā)酵過程中加入抑制劑會(huì)抑制某些代謝途徑的進(jìn)行，同時(shí)會(huì)使另外一些代謝途徑活躍，從而獲得人們所需要的某種產(chǎn)物或使正常代謝的某一代謝中間物積累起來。

例如：微生物發(fā)酵生產(chǎn)甘油中，例如亞硫酸氫鈉，它與代謝過程中的乙醛生成加成物。3）、抑制劑：在發(fā)酵過程中加入抑制劑會(huì)抑制某些代謝途徑的進(jìn)行767.水分功能：生化反應(yīng)均在水溶液中進(jìn)行7.水分77二、培養(yǎng)基的類型

1.依營養(yǎng)物質(zhì)的來源分類天然培養(yǎng)基；合成培養(yǎng)基，也稱組合培養(yǎng)基（多用于定量研究）；半合成培養(yǎng)基，（用的最多，在部分天然有機(jī)碳源、氮源、生長因子的基礎(chǔ)上，適當(dāng)加入一些化學(xué)藥品）；二、培養(yǎng)基的類型

1.依營養(yǎng)物質(zhì)的來源分類782.依培養(yǎng)基的物理狀態(tài)來分：1）固體培養(yǎng)基A、凝固培養(yǎng)基：即遇熱可融化，冷卻后則凝固的固體培養(yǎng)基B、非可逆性凝固培養(yǎng)基：指有血清凝固成的固體培養(yǎng)基或由無機(jī)硅膠配成的凝固后即不能再融化的固體培養(yǎng)基C、天然固體培養(yǎng)基：由天然固體狀基質(zhì)直接制成的培養(yǎng)基，如麩皮，米糠，木屑等D、濾膜：是一種堅(jiān)韌且?guī)в袩o數(shù)微孔的醋酸纖維薄膜，把它制成圓片狀覆蓋再營養(yǎng)瓊脂或浸有培養(yǎng)液的纖維襯墊上，就形成了具有固體培養(yǎng)基性質(zhì)的培養(yǎng)條件。2.依培養(yǎng)基的物理狀態(tài)來分：792）半固體培養(yǎng)基配置好的液體培養(yǎng)基中加入0.5%左右的瓊脂作為凝固劑，形成的培養(yǎng)基稱之微半固體培養(yǎng)基。主要用于菌種鑒定，觀察細(xì)菌運(yùn)動(dòng)特征及噬菌體的效價(jià)測(cè)定等2）半固體培養(yǎng)基803）液體培養(yǎng)基；培養(yǎng)基中80～90%是水。3）液體培養(yǎng)基；813.依培養(yǎng)基的用途來分1）、孢子培養(yǎng)基2）、種子培養(yǎng)基3)、發(fā)酵培養(yǎng)基4）、補(bǔ)料培養(yǎng)基5）、加富培養(yǎng)基6）、選擇培養(yǎng)基7）、鑒別培養(yǎng)基8）、增殖和保存培養(yǎng)基9）、富集培養(yǎng)基10）、測(cè)定培養(yǎng)基3.依培養(yǎng)基的用途來分82三、發(fā)酵培養(yǎng)基的選擇

一）、配置培養(yǎng)基的原則1、根據(jù)不同微生物的營養(yǎng)需要配置不同的培養(yǎng)基2、注意各營養(yǎng)物質(zhì)的濃度和配比3、調(diào)節(jié)適宜的物理化學(xué)條件4、根據(jù)培養(yǎng)微生物的目的配置5、盡量使用廉價(jià)易得的原料三、發(fā)酵培養(yǎng)基的選擇

一）、配置培養(yǎng)基的原則831、生態(tài)模擬2、查閱文獻(xiàn)3、借助優(yōu)選法或正交試驗(yàn)法精心設(shè)計(jì)培養(yǎng)基配方4、實(shí)驗(yàn)比較實(shí)驗(yàn)的規(guī)模一般由定性到定量，由小到大。發(fā)酵培養(yǎng)基的用途與要求、成分、配比經(jīng)實(shí)驗(yàn)確定，配制時(shí)兼顧原料來源、成本及工藝管理；（舉例1，2，3）二）、配置培養(yǎng)基的方法二）、配置培養(yǎng)基的方法84培養(yǎng)基配方舉例

牛肉膏蛋白胨培養(yǎng)基(常用的細(xì)菌培養(yǎng)基)

牛肉膏5克蛋白胨10克NaCl5克水1000毫升pH7.2～7.4(瓊脂15～20克)高氏一號(hào)培養(yǎng)基(常用的放線菌培養(yǎng)基)

可溶性淀粉20克KNO31克K2HPO40.5克MgSO40.5克NaCl0.5克FeSO40.01克水1000毫升瓊脂15～20克pH7.4～7.6培養(yǎng)基配方舉例

牛肉膏蛋白胨培養(yǎng)基(常用的細(xì)菌培養(yǎng)基)85察氏培養(yǎng)基(培養(yǎng)霉菌用)蔗糖20克NaNO33克K2HPO41克KCl1克MgSO40.5克FeSO40.01克瓊脂20克水1000毫升自然pH無氮培養(yǎng)基(培養(yǎng)自生固氮菌用)葡萄糖10克NaCl0.2克KH2PO40.2克CaSO4·2H2O0.1克MgSO40.2克CaCO35克瓊脂20克水1000毫升自然pH伊紅-美藍(lán)培養(yǎng)基(檢查腸道細(xì)菌用)蛋白胨10克K2HPO42克乳糖10克瓊脂25克，水1000毫升，pH7.62％伊紅水溶液2毫升0.5％美藍(lán)水溶液2毫升將乳糖、伊紅、美藍(lán)分別滅菌后，加入滅菌的培養(yǎng)基中搖勻，倒平板。察氏培養(yǎng)基(培養(yǎng)霉菌用)86四、原料轉(zhuǎn)換及意義1、節(jié)約原料，減低單耗，提高發(fā)酵單位和總收率；2、開拓新的原料資源和微生物資源：野生植物淀粉、植物纖維、木屑水解物、石蠟、醋酸、乙醇四、原料轉(zhuǎn)換及意義87第二節(jié)淀粉水解糖的制備

一、淀粉水解糖的制備方法1、酸解法：定義：以酸（無機(jī)酸或有機(jī)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(diǎn)：設(shè)備要求簡單，水解時(shí)間短（20min），設(shè)備生產(chǎn)能力大缺點(diǎn)：高溫高壓下進(jìn)行，設(shè)備要求耐腐蝕、耐高溫、耐高壓，副反應(yīng)多，對(duì)原料要求嚴(yán)格，淀粉顆粒不宜過大，淀粉乳濃度不能過高。第二節(jié)淀粉水解糖的制備

一、淀粉水解糖的制備方法882、酶解法：（雙酶水解法）

定義：用淀粉酶將淀粉水解為葡萄糖的過程。一般分為兩步：第一步是利用α－淀粉酶將淀粉液化轉(zhuǎn)為糊精及低聚糖，使淀粉的可溶性增加，這個(gè)過程稱為液化。第二步是利用糖化酶將糊精或低聚糖進(jìn)一步水解，轉(zhuǎn)變?yōu)槠咸烟堑倪^程，稱為糖化。也稱雙酶法2、酶解法：（雙酶水解法）89α-淀粉酶（液化）葡萄糖淀粉酶（糖化）優(yōu)點(diǎn)：1、反應(yīng)條件溫和。2、酶的專一性強(qiáng)，副反應(yīng)少3、可在較高的淀粉乳濃度下水解4、糖液的營養(yǎng)物質(zhì)豐富5、糖液色澤淺，無苦味，有利于糖液的精制缺點(diǎn)：時(shí)間長（2～3）天，要求的設(shè)備多，糖液過濾困難。α-淀粉酶（液化）903、酸酶結(jié)合法酸酶法酶酸法3、酸酶結(jié)合法91二、淀粉酸水解理論基礎(chǔ)

淀粉水解成葡萄糖的反應(yīng)過程中同時(shí)發(fā)生這：水解反應(yīng)、復(fù)合反應(yīng)、分解反應(yīng)；其中水解反應(yīng)是主要的。復(fù)合反應(yīng)：葡萄糖分子間經(jīng)1-6糖苷鍵結(jié)合成龍膽二糖（有苦味）、異麥芽糖和其他低聚糖（合稱復(fù)合低聚糖）。分解反應(yīng)：葡萄糖羥甲基糠醛有機(jī)酸、色素等二、淀粉酸水解理論基礎(chǔ)

淀粉水解成葡萄糖的反應(yīng)過程中同時(shí)發(fā)生92㈠淀粉的水解反應(yīng)1.淀粉水解過程顏色變化：藍(lán)色暗紫紫紅褐暗紅紅淺紅

㈠淀粉的水解反應(yīng)932、淀粉酸水解反應(yīng)動(dòng)力學(xué)屬于單分子一級(jí)反應(yīng)類型：K：反應(yīng)速度常數(shù)，由反應(yīng)條件（如溫度、酸度等）而定C：淀粉濃度2、淀粉酸水解反應(yīng)動(dòng)力學(xué)屬于單分子一級(jí)反應(yīng)類型：943、影響酸水解的因素酸的種類主要因素濃度（酸的濃度、淀粉的濃度）水解溫度3、影響酸水解的因素95（二）、葡萄糖的復(fù)合反應(yīng)及其影響因素復(fù)合反應(yīng)：在淀粉的酸糖化過程中，水解生成的葡萄糖受酸和熱的影響，葡萄糖分子之間通過糖苷鍵相聚合，生成二糖、三糖及其他低聚糖。（二）、葡萄糖的復(fù)合反應(yīng)及其影響因素96影響復(fù)合反應(yīng)的因素：1、淀粉濃度的影響（用DE值表示葡萄糖純度）：DE值＝還原糖/干物質(zhì)×100％2.、酸的影響：影響復(fù)合反應(yīng)的因素：97（三）葡萄糖的分解反應(yīng)及其影響因素

葡萄糖5’-羥甲基糠醛乙酰丙酸、蟻酸、有色素物質(zhì)；影響因素：濃度、溫度、pH值；（三）葡萄糖的分解反應(yīng)及其影響因素

98第三節(jié)糖蜜前處理

一、糖蜜的來源與特點(diǎn)二、糖蜜前處理的方法1、加酸通風(fēng)沉淀法（冷酸通風(fēng)處理法）：糖蜜加水稀釋到500Bx加入0.2～0.3％濃硫酸，通入壓縮空氣1h靜置澄清8h，取上清液。第三節(jié)糖蜜前處理

一、糖蜜的來源與特點(diǎn)992、加熱加酸沉淀法（熱酸通風(fēng)沉淀法）：糖蜜加水稀釋到40％加適量硫酸調(diào)節(jié)pH值到4～4.5放入澄清槽加熱至80～90℃，通風(fēng)30min保溫70～80℃8～12小時(shí)，取上清液。2、加熱加酸沉淀法（熱酸通風(fēng)沉淀法）：1003、添加絮凝劑澄清處理法：糖蜜稀釋至30～40Bx加硫酸調(diào)pH3～3.8加熱至90℃添加8ppm聚丙烯酰胺（PAM），攪拌均勻靜置1小時(shí)，取上清液。3、添加絮凝劑澄清處理法：101三、谷氨酸發(fā)酵糖蜜前處理

1.糖蜜預(yù)處理法活性炭處理法樹脂處理法亞硝酸處理法2.添加化學(xué)藥劑處理法添加青霉素法添加表面活性劑添加抗氧劑法3.追加糖蜜法4.營養(yǎng)缺陷型變異株法三、谷氨酸發(fā)酵糖蜜前處理

1.糖蜜預(yù)處理法102第四節(jié)其他原料的處理一、纖維素及發(fā)酵廢液的處理（一）、利用纖維素廢料生產(chǎn)SCP稻草、麥稈、玉米的莖和葉、甘蔗渣、廢紙等流程如下：第四節(jié)其他原料的處理103纖維原料粉碎水解中和澄清過濾發(fā)酵罐培養(yǎng)分離廢液種子營養(yǎng)鹽菌體濃縮磨碎干燥成品纖維原料粉碎水解中和澄清過濾發(fā)酵罐培養(yǎng)分104

（二）利用檸檬酸中和濾液生產(chǎn)酵母

酵母菌種斜面一級(jí)種子二級(jí)種子離心分離中和廢液鹽酸調(diào)pH3.5發(fā)酵干燥粉碎包裝二次廢液用于發(fā)酵培養(yǎng)基的配置等

（二）利用檸檬酸中和濾液生產(chǎn)酵母

酵母菌種斜面一級(jí)種子二級(jí)105二、亞硫酸鹽廢液的處理（一）亞硫酸鹽制漿廢液生產(chǎn)酒精和蛋白質(zhì)1、亞硫酸鹽紙漿廢液生產(chǎn)酒精2、亞硫酸鹽紙漿廢液發(fā)酵生產(chǎn)蛋白質(zhì)3、亞硫酸銨法非木材制漿廢液培養(yǎng)SCP

（二）亞硫酸鹽廢液發(fā)酵生產(chǎn)乳酸三、木屑水解液發(fā)酵生產(chǎn)衣康酸二、亞硫酸鹽廢液的處理106第五節(jié)培養(yǎng)基滅菌一、消毒與滅菌在發(fā)酵工業(yè)中的應(yīng)用消毒：指用物理和化學(xué)方法殺死物料、容器、器具內(nèi)外的病源微生物。一般只能殺死營養(yǎng)細(xì)胞而不能殺死細(xì)菌芽孢。滅菌：用物理或化學(xué)方法殺死或除去環(huán)境中所有微生物，包括營養(yǎng)細(xì)胞、細(xì)菌芽孢和孢子。消滅雜菌和防止雜菌污染第五節(jié)培養(yǎng)基滅菌一、消毒與107二、滅菌方法：干熱滅菌、濕熱滅菌、物理滅菌（射線、微波等）、化學(xué)滅菌（各種化學(xué)藥品）；1、干熱滅菌法灼燒滅菌、在電熱或紅外線在設(shè)備內(nèi)加熱主要用于保持干燥的物料、器具等二、滅菌方法：干熱滅菌、濕熱滅菌、物理滅菌（射線、微波等）、108

2、濕熱滅菌法

借助蒸汽釋放的熱使微生物細(xì)胞中的蛋白質(zhì)、酶和核酸分子內(nèi)部的化學(xué)鍵，特別是氫鍵受到破壞，引起不可逆的變性，使微生物死亡。優(yōu)點(diǎn)：1）蒸汽來源容易，操作費(fèi)用低廉，本身無毒2)蒸汽具有很強(qiáng)的穿透力，滅菌易于徹底3）蒸汽均有很大的潛熱，冷凝后的水分有利于濕熱滅菌4）蒸汽輸送可借助本身的壓強(qiáng)，調(diào)節(jié)方便，技術(shù)管理容易缺點(diǎn)：1)設(shè)備費(fèi)用高2）不能用于怕受潮的物料滅菌2、濕熱滅菌法

借助蒸汽釋放的熱使微生物細(xì)胞中的蛋1093、射線滅菌紫外線、高速電子流的陰極射線、X射線和Y射線化學(xué)藥品滅菌法（1）第一大類：表面消毒劑高錳酸鉀溶液：0.1～0.25%、漂白粉、75％的酒精、新潔爾滅和杜滅芬、甲醛37％、戊二醛、過氧乙酸、焦碳酸二乙酯、酚類3、射線滅菌110（2）第二大類：抗代謝藥物化學(xué)結(jié)構(gòu)與微生物必須的代謝物類似例如：磺胺類化合物取代氨基苯甲酸（3）第三大類：抗生素