微生物培養(yǎng)基上

微生物培養(yǎng)基上第一頁，共三十五頁，編輯于2023年，星期二基本要求：1)都必須含有作為合成細胞組成的原料，如碳源、氮源、無機鹽、生長因子；2)滿足一般生化反應(yīng)的基本條件；3)一定的pH等條件。第二頁，共三十五頁，編輯于2023年，星期二適宜大規(guī)模發(fā)酵的培養(yǎng)基1）經(jīng)濟2）副產(chǎn)物盡可能少3）原料因地制宜、價格低廉、性能穩(wěn)定、資源豐富、便于采購運輸4）滿足總體工藝要求第三頁，共三十五頁，編輯于2023年，星期二第一節(jié)培養(yǎng)基的類型及功能第四頁，共三十五頁，編輯于2023年，星期二一、培養(yǎng)基的類型（一）按純度1、合成培養(yǎng)基：成分明確、穩(wěn)定。適于科研工作，在生產(chǎn)疫苗時，為了防止蛋白雜質(zhì)混入，也常用。但營養(yǎng)單一，價格較高。不適于大規(guī)模生產(chǎn)。2、天然培養(yǎng)基：天然動植物產(chǎn)品。營養(yǎng)豐富，適于微生物生長。一般不需另加微量元素、維生素等物質(zhì)；來源豐富、價格低廉，適于工業(yè)生產(chǎn)。組分復雜，不易重復，如對原料質(zhì)量等方面不加控制會影響生產(chǎn)的穩(wěn)定性。第五頁，共三十五頁，編輯于2023年，星期二（二）按狀態(tài)1、固體培養(yǎng)基：適于菌種和孢子培養(yǎng)和保存，也廣泛應(yīng)用于有子實體的真菌類。

常用麩皮、大米、小米、禾殼和瓊脂等，有的還另加其他營養(yǎng)成分。2、半固體培養(yǎng)基：即在配好的液體培養(yǎng)基中加入少量瓊脂，一般用量為0.5-0.8%，培養(yǎng)基即呈半固體狀態(tài)。主要用于：鑒定菌種，觀察細菌運動特征及噬菌體的效價滴定等。3、液體培養(yǎng)基：

80-90%是水，內(nèi)含可溶或不溶營養(yǎng)成分，是發(fā)酵工業(yè)大規(guī)模使用的培養(yǎng)基，它有利于氧和物質(zhì)傳遞。第六頁，共三十五頁，編輯于2023年，星期二（三）按用途1、孢子培養(yǎng)基供菌種繁殖孢子用。

要求：能使菌體迅速生長，產(chǎn)生較多優(yōu)質(zhì)的孢子，不易引起菌種發(fā)生變異。

第七頁，共三十五頁，編輯于2023年，星期二基本配制要求：第一，營養(yǎng)不要太豐富(特別是有機氮源↓)，否則不易產(chǎn)孢子。第二，所用無機鹽的濃度要適量，不然也會影響孢子產(chǎn)量和顏色。第三，要注意孢子培養(yǎng)基的pH和濕度。

第八頁，共三十五頁，編輯于2023年，星期二

2、種子培養(yǎng)基

供孢子發(fā)芽、生長和繁殖菌絲體。

要求：營養(yǎng)豐富完全，氮源和維生素的含量高些，總濃度略稀薄，以達到較高溶解氧。一般用天然有機氮源，因為有些氨基酸能刺激孢子發(fā)芽。但無機氮源容易利用，有利于菌體迅速生長，所以常包括有機及無機氮源。最后一級的種子培養(yǎng)基最好能較接近發(fā)酵培養(yǎng)基，這樣可使種子迅速適應(yīng)，快速生長。第九頁，共三十五頁，編輯于2023年，星期二3、發(fā)酵培養(yǎng)基是供菌種生長、繁殖和合成產(chǎn)物之用。既要迅速生長、又要能迅速合成產(chǎn)物。因此，除有生長所必需的元素和化合物外，還要有產(chǎn)物所需元素、前體和促進劑。

生長和合成產(chǎn)物需要的總的碳源、氮源、磷源等的濃度太高，或兩階段各需的最佳條件不同時，則考慮分批補料。第十頁，共三十五頁，編輯于2023年，星期二第二節(jié)發(fā)酵培養(yǎng)基的成分及來源第十一頁，共三十五頁，編輯于2023年，星期二工業(yè)微生物絕大部分都是異養(yǎng)型微生物，它需要碳水化合物、蛋白質(zhì)和前體等物質(zhì)提供能量和構(gòu)成特定產(chǎn)物的需要。第十二頁，共三十五頁，編輯于2023年，星期二一、碳源

常用碳源：糖類、油脂、有機酸和低碳醇。

葡萄糖：最易利用，是加速生長的有效的糖。但過多會過分加速菌體呼吸，以致溶解氧不能滿足需要，使一些中間代謝物積累，pH下降，影響微生物生長和產(chǎn)物合成。第十三頁，共三十五頁，編輯于2023年，星期二糖蜜：制糖結(jié)晶母液，蔗糖廠的副產(chǎn)物，含豐富的糖、氮、無機鹽、維生素等。主要含蔗糖，總糖可達50一75%。甘蔗糖蜜和甜菜糖蜜的成分有所不同。糖蜜常用在酵母和丙酮丁醇的生產(chǎn)中，抗生素等微生物工業(yè)也常用它作碳源。酒精生產(chǎn)中若用糖蜜代甘薯粉，可省去蒸煮、制曲、糖化等過程，簡化了工藝。第十四頁，共三十五頁，編輯于2023年，星期二淀粉、糊精：淀粉在發(fā)酵工業(yè)中被普通使用，它可克服葡萄糖代謝過快的弊病，同時淀粉來源豐富，價格也比較低廉。常用：玉米淀粉，小麥淀粉和甘薯淀粉等。有些微生物可直接利用玉米粉、土豆粉作碳源。纖維素和含淀粉較多的野生植物也是今后開發(fā)碳源的廣闊天地。第十五頁，共三十五頁，編輯于2023年，星期二油和脂肪：脂肪作碳源時需供給比糖代謝更多的氧，否則，大量脂肪酸和代謝中的有機酸積累，pH下降，影響酶作用。

常用的油：豆油、菜油、葵花子油、豬油、魚油、棉子油等。第十六頁，共三十五頁，編輯于2023年，星期二有機酸：乳酸、檸檬酸、乙酸等有機酸或它的鹽也能作碳源。

有機酸的利用常會使pH上升，尤其是有機酸鹽氧化時，常伴隨著堿性物質(zhì)的產(chǎn)生。不同碳源在氧化時，對pH的影響各不相同。烴和醇類：正烷烴、乙醇等第十七頁，共三十五頁，編輯于2023年，星期二二、氮源

A有機氮源

常用：花生餅粉、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、廢菌絲體和酒糟等。它們在微生物分泌的蛋白酶作用下，水解成氨基酸，被吸收后再進一步分解代謝。第十八頁，共三十五頁，編輯于2023年，星期二玉米漿：

易被利用的氮源，含豐富氨基酸、還原糖、磷、微量元素。含磷酸肌醇，對促進紅霉素、鏈霉素、青霉素和土霉素的生產(chǎn)有作用。玉米來源不同，加工條件不同，玉米漿的成分常有較大波動，在使用時應(yīng)注意適當調(diào)配。尿素：常用有機氮源在青霉素、谷氨酸等生產(chǎn)中也常被采用。尤其是在谷氨酸生產(chǎn)中，尿素可提高谷氨酸的生產(chǎn)。

有機氮源有的還是產(chǎn)物的前體。第十九頁，共三十五頁，編輯于2023年，星期二常用的有：銨鹽、硝酸鹽和氨水等。也稱為速效氮源。無機氮源的迅速利用會引起pH的變化。生理酸性物質(zhì)：硫酸銨。生理堿性物質(zhì)：硝酸鈉。正確使用生理酸堿性物質(zhì)，對穩(wěn)定和調(diào)節(jié)發(fā)酵過程的pH有積極作用。B無機氮源第二十頁，共三十五頁，編輯于2023年，星期二氨水：在發(fā)酵中除可以調(diào)節(jié)pH外，它也是一種容易被利用的氮源，在許多抗生素的生產(chǎn)中得到普遍使用。氨水因堿性較強，因此使用時要防止局部過堿，加強攪拌，并少量多次地加入。另外在氨水中還含有多種嗜堿性微生物，因此在使用前應(yīng)用石棉等過濾介質(zhì)進行除菌過濾。第二十一頁，共三十五頁，編輯于2023年，星期二三、無機鹽及微量元素作為生物活性物質(zhì)的組成或生理活性作用的調(diào)節(jié)物。低濃度時對生長和產(chǎn)物合成有促進作用，高濃度時常表現(xiàn)出明顯的抑制作用。不同微生物及不同的生長階段對這些物質(zhì)的最適濃度要求均不相同。第二十二頁，共三十五頁，編輯于2023年，星期二

鈷、銅、鐵、錳、鋅等微量元素，除了合成培養(yǎng)基外，一般不再另外單獨加入。但有些發(fā)酵上業(yè)中也有單獨加入微量元素：

例如：生產(chǎn)維生素B12，因鈷是組成成分，因此需要加入氯化鈷。鎂、磷、鉀、硫、鈣和氯等常以鹽的形式加入:例如：硫酸鎂、磷酸二氫鉀、磷酸二鉀、碳酸鈣、氯化鉀等。第二十三頁，共三十五頁，編輯于2023年，星期二磷具有重要代謝調(diào)節(jié)作用，有利于糖代謝，能促進微生物的生長，但磷若過多時，許多產(chǎn)物的合成受抑制。例:鏈霉素、土霉素、新生霉素、檸檬酸等都受到磷濃度的影響。許多次級代謝過程對磷酸鹽的承受限度比生長繁殖過程低，必須嚴格控制。但也有一些產(chǎn)物要求磷酸鹽濃度高些。例如：淀粉酶，添加超過菌體生長所需要的磷酸鹽濃度，則能顯著增加。第二十四頁，共三十五頁，編輯于2023年，星期二鈣：

培養(yǎng)基中鈣鹽過多:形成磷酸鈣沉淀

分別消毒或逐漸補加。

CaCO3作為調(diào)節(jié)緩沖劑，在培養(yǎng)基為中性時加入。第二十五頁，共三十五頁，編輯于2023年，星期二鎂：

除葉綠素，不參與細胞的組成。

酶激活劑，影響基質(zhì)氧化與蛋白質(zhì)合成。常以硫酸鎂加入，堿性溶液中會生成氫氧化鎂沉淀，配料時要注意。第二十六頁，共三十五頁，編輯于2023年，星期二硫；硫是含硫氨基酸的成分和某些輔酶的活性基，如輔酶A、硫辛酸和谷胱甘肽等。在某些產(chǎn)物中硫是組成元素。在其生產(chǎn)培養(yǎng)基中，需要加入硫酸鈉或硫代硫酸鈉等含硫化合物作硫源。第二十七頁，共三十五頁，編輯于2023年，星期二

鐵：

是細胞色素、細胞色素氧化酶和過氧化氫酶的成分，是菌體有氧氧化必不可少的元素。

鐵制發(fā)酵罐內(nèi)的溶液即使不加任何含鐵化合物，其鐵離子濃度已達30ug/ml。一些天然培養(yǎng)基的原料中也含有鐵，所以在一般發(fā)酵培養(yǎng)基中不再加入含鐵化合物。第二十八頁，共三十五頁，編輯于2023年，星期二有些產(chǎn)品對鐵很敏感：例1：青霉素要求最適鐵含量在20ug/ml以下。例2：檸檬酸生產(chǎn)中，鐵離子會激活順烏頭酸酶，使檸檬酸進一步代謝為異檸檬酸，據(jù)報導在無鐵培養(yǎng)基中產(chǎn)酸率可比含鐵培養(yǎng)基提高近3倍。例3：生產(chǎn)啤酒時，糖化用水若鐵離子濃度高，就會降低酵母發(fā)酵活力。第二十九頁，共三十五頁，編輯于2023年，星期二氯：一般不具營養(yǎng)作用，但嗜鹽菌除外。在含氯產(chǎn)物發(fā)酵中，除從原料和水中帶入的氯外，還需加入約0.1%氯化鉀以補充氯離子。啤酒糖化時，氯離子在20-60mg/l內(nèi)，能賦于啤酒口味柔和，并對酶和酵母的活性有促進作用。但氯含量過高會引起酵母早衰，使啤酒帶有咸味。第三十頁，共三十五頁，編輯于2023年，星期二鈉：與維持細胞滲透壓有關(guān)，故在培養(yǎng)基中常加入少量鈉鹽，但用量不能過；否則會影響生長。第三十一頁，共三十五頁，編輯于2023年，星期二鉀：與細胞滲透壓和透性有關(guān)，是許多酶的激活劑，能促進糖代謝。在谷氨酸發(fā)酵中，菌體生長時需要鉀離子約0.01%，生產(chǎn)谷氨酸時需要約為0.02-0.1%(以硫酸鉀計)。第三十二頁，共三十五頁，編輯于2023年，星期二四、前體促進劑和抑制劑1、前體能直接結(jié)合到產(chǎn)物中，而自身結(jié)構(gòu)沒有多大變化，但是產(chǎn)物產(chǎn)量卻有較大提高。有些前體濃度過高時對菌體有毒性。此外，菌體還能分解前體，因此常采用少量多次地加入。青霉素生產(chǎn)中，加入玉米漿，產(chǎn)量增加，原因是玉米漿含有苯乙胺，被優(yōu)先結(jié)合到青霉素分子中去。第三十三頁，共三十五頁