第二章 培養(yǎng)基的制備

第二章培養(yǎng)基的制備第1頁，課件共13頁，創(chuàng)作于2023年2月學(xué)習(xí)目標(biāo)了解基本概念、培養(yǎng)基的主要組成成分及培養(yǎng)基的類型；理解培養(yǎng)基制備過程中的各種因素對(duì)其質(zhì)量的影響；掌握工業(yè)用培養(yǎng)基的配制工藝及簡單計(jì)算。2第2頁，課件共13頁，創(chuàng)作于2023年2月3第一節(jié)基本概念

☆培養(yǎng)基

供產(chǎn)生菌生長、繁殖、代謝和合成產(chǎn)品所需要的，按一定比例配制的多種營養(yǎng)物質(zhì)的混合物?！钋绑w

加入到培養(yǎng)基中能夠直接在生物合成過程中結(jié)合到產(chǎn)物分子中去，而本身的結(jié)構(gòu)沒有顯著變化的一類小分子物質(zhì)。☆糊化

將淀粉加水調(diào)成乳濁液，加熱升溫，使淀粉顆粒吸水膨脹，破壞其晶體結(jié)構(gòu)，當(dāng)溫度升高到一定限度，淀粉顆粒解體，其晶體結(jié)構(gòu)消失，淀粉分子均勻分散成粘度很大糊狀膠體溶液的過程。（物理過程）糊化時(shí)的溫度稱為糊化溫度，是一個(gè)溫度范圍。第3頁，課件共13頁，創(chuàng)作于2023年2月4老化糊化淀粉溶液快速冷卻可成凍狀凝膠。若長時(shí)間放置，緩慢冷卻，會(huì)變混濁，甚至產(chǎn)生凝結(jié)沉淀，這種現(xiàn)象稱為“老化”又叫“回生”或“凝沉”?！钜夯?/p>

糊化后的淀粉膠體溶液在酸或酶的作用下水解成糊精、低聚糖及葡萄糖等，使其可溶性增加，而成為水溶液的過程。淀粉液化后，粘度降低，分子量變小，利于糖化酶的作用?！钐腔?/p>

工業(yè)生產(chǎn)中，將淀粉水解為葡萄糖的過程，制得的溶液叫淀粉水解糖。在淀粉水解糖中，主要成分是葡萄糖，另外還有少量的麥芽糖、二糖、低聚糖，原料帶進(jìn)來的雜質(zhì)像蛋白質(zhì)、脂肪以及它們的分解產(chǎn)物也混在糖液中。化學(xué)過程第4頁，課件共13頁，創(chuàng)作于2023年2月5第二節(jié)培養(yǎng)基的制備過程一、培養(yǎng)基成分碳源：碳源主要為細(xì)胞提供能源，組成菌體細(xì)胞成分的碳架（如蛋白質(zhì)、糖類、脂類、核酸等），構(gòu)成代謝產(chǎn)物。常用的碳源物質(zhì)包括糖類、脂類、有機(jī)酸、低碳醇等。

氮源：氮源主要功能是構(gòu)成菌體細(xì)胞結(jié)構(gòu)（如氨基酸、蛋白質(zhì)、核酸等）及合成含氮代謝產(chǎn)物。在碳源不足的時(shí)候，也可為微生物提供能源。常用的氮源有機(jī)氮源和無機(jī)氮源。

生長因子：廣義說，凡是微生物生長不可缺少的微量有機(jī)物質(zhì)都稱為生長因子(又稱生長素)，包括氨基酸、嘌呤、嘧啶、維生素等；狹義說，生長素僅指維生素。工業(yè)上除了采用較純的化學(xué)制品外，還可以利用農(nóng)副產(chǎn)品原料，如玉米漿、麩皮水解液、糖蜜及酵母等。第5頁，課件共13頁，創(chuàng)作于2023年2月6

無機(jī)鹽及微量元素：無機(jī)鹽和微量元素一般在較低濃度時(shí)作為酶的激活劑對(duì)細(xì)胞的生長和產(chǎn)物合成有促進(jìn)作用。而在高濃度時(shí)常表現(xiàn)出抑制作用。如磷、鎂、硫、鐵、鉀、鈉、鉛、氯、鋅、鈷、錳等。

前體：主要在于參與目標(biāo)產(chǎn)物的合成、控制微生物合成的方向或提高產(chǎn)物的產(chǎn)量。生物合成所需要的前體物質(zhì)，有的是微生物本身能夠合成的，有的本身不能合成，需要從外界加入。

促進(jìn)劑和抑制劑：促進(jìn)劑是一類刺激因子，它們并不是前體或營養(yǎng)物質(zhì)，可以影響微生物的正常代謝、促進(jìn)中間代謝產(chǎn)物的積累或提高次級(jí)代謝產(chǎn)物的產(chǎn)量。抑制劑會(huì)抑制某些代謝途徑的進(jìn)行，同時(shí)刺激另一代謝途徑，以致可以改變微生物的代謝途徑。第6頁，課件共13頁，創(chuàng)作于2023年2月7水分：水是微生物細(xì)胞的重要組成部分，細(xì)胞質(zhì)量的絕大部分是水分。水除了直接參與細(xì)胞內(nèi)的某些生化反應(yīng)外，水還是良好的溶劑，菌體所需要的營養(yǎng)物質(zhì)都是溶解于水中被吸收的。二、培養(yǎng)基的類型按照培養(yǎng)基的組成分，有合成培養(yǎng)基和天然培養(yǎng)基。按照培養(yǎng)基的狀態(tài)可分為固體、半固體和液體培養(yǎng)基。按照培養(yǎng)基的用途將可分為孢子培養(yǎng)基、種子培養(yǎng)基和發(fā)酵培養(yǎng)基。

三、培養(yǎng)基的選擇

從微生物的特點(diǎn)來選擇培養(yǎng)基；液體和固體培養(yǎng)基選擇；從生產(chǎn)實(shí)踐和科學(xué)實(shí)驗(yàn)的不同要求選擇；從經(jīng)濟(jì)效益方面考慮選擇生產(chǎn)原料。第7頁，課件共13頁，創(chuàng)作于2023年2月8四、工業(yè)發(fā)酵培養(yǎng)基的制備過程液體培養(yǎng)基的制備大多數(shù)發(fā)酵培養(yǎng)基都是將各種原料（如淀粉水解糖）按培養(yǎng)基配方的要求及一定的加料順序，投入至配料罐內(nèi)，在攪拌作用下用水調(diào)成溶液或懸浮液，并預(yù)熱至一定溫度后，送滅菌系統(tǒng)進(jìn)行滅菌處理。（1）淀粉水解糖的制備方法：酸解法、酸酶法、酶酸法、雙酶法等。（2）雙酶法制葡萄糖的工藝。

主要包括液化與糖化二個(gè)過程。第8頁，課件共13頁，創(chuàng)作于2023年2月9第9頁，課件共13頁，創(chuàng)作于2023年2月10蒸汽噴射液化工藝流程如下：調(diào)漿→配料→一次噴射液化→液化保溫→二次噴射→高溫維持→二次液化→冷卻→（糖化）

液化條件：溫度、PH、液化程度等。糖化工藝流程如下：液化→糖化→滅酶→過濾→貯糖計(jì)量→發(fā)酵

糖化條件：溫度、PH、糖化程度等。葡萄糖值——DE值工業(yè)上用DE值（也稱葡萄糖值）表示淀粉糖的含糖量。液化液或糖化液中的還原糖含量（以葡萄糖計(jì)）占干物質(zhì)的百分率為DE值。第10頁，課件共13頁，創(chuàng)作于2023年2月11第三節(jié)

問題分析及處理手段

一、培養(yǎng)基制備過程中的影響因素

培養(yǎng)基組分配比的影響：碳源、氮源等

培養(yǎng)基原材料質(zhì)量的影響：各種原材料的質(zhì)量對(duì)培養(yǎng)基質(zhì)量的影響很大的。在工業(yè)生產(chǎn)中必須嚴(yán)格控制，按質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行分析檢驗(yàn)，合乎標(biāo)準(zhǔn)的原材料才能使用。

其他因素的影響：水質(zhì)、pH值、培養(yǎng)基粘度第11頁，課件共13頁，創(chuàng)作于2023年2月12二、常見問題及其處理手段配制好的培養(yǎng)基pH值不合格，一般用酸或堿直接調(diào)節(jié)。配制過程中發(fā)生沉淀反應(yīng)或其它反應(yīng)使培養(yǎng)基質(zhì)量下降。一般可調(diào)整加料順序，如先加入緩沖化合物，溶解后加入主要物質(zhì)，然后加入維生素、氨基酸等生長素類物質(zhì)。但對(duì)易發(fā)生反應(yīng)的物料必須分開配制，切記混在一起。使用淀粉時(shí)，如果濃度過高培養(yǎng)基會(huì)很粘稠，所以培養(yǎng)基中淀粉的含量大于2.0%時(shí)，應(yīng)先用淀粉酶糊化，然后再混合、配制、滅菌，以免產(chǎn)生結(jié)塊現(xiàn)象。糊精的作用和淀粉極為相似，因其在熱水中的溶解性，所以補(bǔ)料中一般不補(bǔ)淀粉而補(bǔ)糊精。第12頁，課件共13頁，創(chuàng)作于2023年2月13發(fā)酵過程所用的原料，如果對(duì)發(fā)酵影響較大，可進(jìn)行適當(dāng)?shù)念A(yù)處理。如使用大麥、高梁、橡子等原料時(shí)，為避免皮殼中的有害物質(zhì)如單寧等進(jìn)入發(fā)酵發(fā)酵，可先進(jìn)行脫皮處理。糖蜜中富含鐵離子，如果對(duì)鐵敏感的菌株則要預(yù)先加入黃血鹽除鐵。在酒精或酵母生產(chǎn)中，由于糖密中干物質(zhì)濃