培養(yǎng)基思考題答案

1、§6 培養(yǎng)基1. 培養(yǎng)基概念？常用培養(yǎng)的基本要求是什么？答： 概念：是供微生物、植物和動物組織生長和維持用的人工配制的養(yǎng)料，一般都含有碳水化合物、含氮物質(zhì)、無機鹽（包括微量元素）以及維生素和水等。有的培養(yǎng)基還含有抗菌素和色素，用于單種微生物培養(yǎng)和鑒定?；疽螅罕仨毢泄┘毎L繁殖和合成細胞成分的原料；滿足產(chǎn)物生成的需要；能夠維持一定的pH條件；來源豐富、價格低廉、質(zhì)量穩(wěn)定等。2、培養(yǎng)基是由哪些成分組成？這些成分的來源是什么（尤其是碳源和氮源）？各成分的作用是什么？在應用天然碳源和氮源時應注意什么問題？ 答：培養(yǎng)基各成分的來源及作用如下成分來源作用碳源1、糖類：葡萄糖、蔗糖、麥芽糖

2、、乳糖、糊精、淀粉等1、為細胞提供能源2、組成菌體細胞成分的碳架（如蛋白質(zhì)、糖類、脂類、核酸等）3、構(gòu)成細胞代謝產(chǎn)物4、對發(fā)酵液pH起到一定的調(diào)節(jié)作用2、脂類：各種植物油和動物油，如豆油、菜油、葵花籽油、豬油、棉籽油、玉米油、亞麻籽油、橄欖油等3、有機酸或其鹽類及低碳醇類：乳酸、醋酸、檸檬酸、延胡索酸以及甘油等4、其他碳源物質(zhì)：碳酸氣、石油、正構(gòu)石蠟、天然氣、甲醇、乙醇等石油化工產(chǎn)品氮源1、有機氮源：花生餅粉、黃豆餅粉、棉子餅粉、酵母粉、麥麩、魚粉、蠶蛹粉、玉米漿、蛋白胨、尿素、廢菌體、酒糟等1、構(gòu)成菌體細胞結(jié)構(gòu)物質(zhì)2、為微生物提供能源3、合成含氮代謝產(chǎn)物4、有些有機氮源是某些產(chǎn)物合成的前體5

3、、在碳源不足時可以用氮源補充2、無機氮源：氨水、銨鹽、硝酸鹽等無機鹽和微量元素磷、鎂、硫、鐵、鉀、鈉、鈣、鉛、氯、鋅、鈷、錳等微量元素及其無機鹽1、作為某些酶的輔酶或激活劑2、生理活性物質(zhì)的組成或生理活性作用的調(diào)節(jié)劑3、與維持細胞一定的滲透壓和細胞透性有關(guān)前體物質(zhì)鄰氨基苯甲酸、丙酸、苯乙酰胺、肌醇、氯化物、甘氨酸等在生物合成過程中結(jié)合到產(chǎn)物分子中去，能提高產(chǎn)物產(chǎn)量促進劑N,N-二芐基乙烯二胺、硫氰化芐、紅霉素等1、影響微生物正常代謝2、促進中間代謝產(chǎn)物的積累3、提高次級代謝產(chǎn)物的產(chǎn)量抑制劑乙硫胺酸、溴化物、硫脲、甘露聚糖、巴比妥類藥物等抑制某些代謝途徑的進行，同時刺激另一代謝途徑，以致改變微生

4、物的代謝途徑水一切化學反應和營養(yǎng)物質(zhì)傳遞的介質(zhì)，水的質(zhì)量對微生物的生長繁殖和產(chǎn)物合成極為重要在應用天然碳源和氮源時應注意的問題： 不同菌種能夠利用的碳源/氮源往往不同，同一個菌種對不同碳源/氮源的利用速度也是不同的，一般單糖的利用速度要比雙糖和多糖快，所以應根據(jù)菌種的種類和生長特性選擇不同的碳源/氮源。 碳、氮源直接的利用速度具有密切關(guān)系，各種糖的代謝速度不同，氨及銨鹽的利用速度也隨之改變，所以應根據(jù)兩者間的代謝速度關(guān)系投放的量。 碳源和氮源之間的比例能夠直接影響微生物的生長和發(fā)酵產(chǎn)物的積累，在生產(chǎn)不同階段應根據(jù)菌體的不同代謝階段通過控制碳氮源的比例來滿足菌體的大量繁殖同時又能大量形成產(chǎn)物。

5、天然碳源/氮源的質(zhì)量要求保證全營養(yǎng)成分的均衡，不能因地域性而導致天然碳源/氮源中某些營養(yǎng)成分（蛋白質(zhì)、多肽、氨基酸、維生素、微量元素等物質(zhì)）的先天缺失或不足，進而影響微生物的發(fā)酵產(chǎn)率。3. 天然、合成和半合成培養(yǎng)基各有哪些應用？舉例。答：（1）天然培養(yǎng)基，所用原料是一些天然動植物產(chǎn)物，其化學成分不清楚或化學成份不恒定，如牛肉膏蛋白胨培養(yǎng)基A(廣泛用于細菌培養(yǎng))、麥芽汁培養(yǎng)基B(啤酒發(fā)酵)，其特點是營養(yǎng)豐富，價格低廉，適合于生產(chǎn)。（2） 合成培養(yǎng)基，由化學成分已知的試劑配制的，各成分的量都確切知道的培養(yǎng)基，如培養(yǎng)放線菌的高氏一號培養(yǎng)基、培養(yǎng)真菌的察氏培養(yǎng)基，這種培養(yǎng)基成分明確、實驗的重復性好，但

6、配置較繁瑣、培養(yǎng)的微生物生長較慢、價格較高，適用于實驗室進行微生物營養(yǎng)、代謝、生理生化、遺傳育種、菌種鑒定和生物測定等定量要求較高的研究工作，不適于大規(guī)模的工業(yè)生產(chǎn)。（3） 半合成培養(yǎng)基，由部分天然的有機物作碳源、氮源和生長因子，然后加入適量的化學藥品配制而成的半合成培養(yǎng)基，這種培養(yǎng)基在生產(chǎn)和實驗中使用較多。如培養(yǎng)真菌用的馬鈴薯蔗糖培養(yǎng)基，和LB培養(yǎng)基 (一般用于基因克隆中的大腸桿菌培養(yǎng))。這種培養(yǎng)基配置方便、微生物生長良好，實驗室和發(fā)酵生產(chǎn)用的大多數(shù)培養(yǎng)基屬于半合成培養(yǎng)基。4. 簡述培養(yǎng)基的類型和作用、孢子培養(yǎng)基、種子培養(yǎng)基和發(fā)酵培養(yǎng)基區(qū)別。說明理由。答：培養(yǎng)基的種類很多，可以根據(jù)組成、狀態(tài)

7、和用途等進行分類。（1）按培養(yǎng)基的組成成分，有合成培養(yǎng)基和天然培養(yǎng)基。合成培養(yǎng)基多用于研究和育種；天然培養(yǎng)基多用于大規(guī)模的工業(yè)生產(chǎn)。（2） 按培養(yǎng)基的狀態(tài)可以分為固體、半固體和液體培養(yǎng)基。固體培養(yǎng)基主要用于菌種的培養(yǎng)和保存，也廣泛用于產(chǎn)生子實體真菌的產(chǎn)生；半固體培養(yǎng)基主要用于菌種鑒定、細菌運動性觀察和噬菌體效價滴定等；液體培養(yǎng)基在實驗室中主要用于各種生理、代謝研究和獲得大量菌體，在生產(chǎn)上絕大多數(shù)發(fā)酵培養(yǎng)基都采用液體培養(yǎng)基。（3） 按用途可以分為孢子培養(yǎng)基、種子培養(yǎng)基和發(fā)酵培養(yǎng)基。孢子培養(yǎng)基是供菌種繁殖孢子的；種子培養(yǎng)基是供孢子發(fā)芽、生長和菌體繁殖的；發(fā)酵培養(yǎng)基是供菌種生長繁殖和防止菌種過早衰老

8、的。孢子培養(yǎng)基、種子培養(yǎng)基和發(fā)酵培養(yǎng)基的區(qū)別：區(qū)別項目孢子培養(yǎng)基種子培養(yǎng)基發(fā)酵培養(yǎng)基目的供菌體繁殖孢子供孢子發(fā)芽、生長和菌體繁殖生長繁殖快但要防止菌體過早衰老，利于產(chǎn)物的大量合成碳源不宜過多（培養(yǎng)基營養(yǎng)不要太豐富）速效碳源（如葡萄糖）豐富，速效與遲效搭配，多用遲效；碳氮比適當， 氮源低，否子不利孢子形成提供易于利用的氮源，利于菌體迅速生長無機鹽濃度適當，否則會影響孢子的顏色和數(shù)量）相對豐富，完全，PH穩(wěn)定豐富，加緩沖劑穩(wěn)定PH值其他含有生長素和微量元素最后一級要接近發(fā)酵培養(yǎng)基 需加入菌體生長所需的生長因子和產(chǎn)物合成需要的元素、前體和促進劑補料5.為什么要在發(fā)酵培養(yǎng)基中加入代謝調(diào)節(jié)劑？舉例。答：

9、發(fā)酵培養(yǎng)基是供菌種生長、繁殖和合成產(chǎn)物之用。它既要使種子接種后能迅速生長，達到一定的菌絲濃度，又要使長好的菌體能迅速合成需產(chǎn)物。因此，發(fā)酵培養(yǎng)基的組成除有菌體生長所必需的元素和化合物外，還要有產(chǎn)物所需代謝調(diào)節(jié)劑等。代謝調(diào)節(jié)劑中包括抑制劑、促進劑和前體。前體是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中結(jié)合到產(chǎn)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，如加苯乙酸可使芐青霉素產(chǎn)量增加；抑制劑加入到發(fā)酵過程中時能抑制不需要的產(chǎn)物，而大量產(chǎn)生所需的特定產(chǎn)物（或中間體）。如在四環(huán)素發(fā)酵中，加入溴化物能抑制金霉素(即氯四環(huán)素)的形成，從而增加四環(huán)素的

10、產(chǎn)量。促進劑多為一些酶的誘導劑，如酶所需的基質(zhì)或基質(zhì)的類似物，-半乳糖苷酶的誘導劑類似物異丙基-D-半乳糖苷。曲霉產(chǎn)生淀粉酶時需要淀粉作誘導劑。6. 如何根據(jù)微生物的代謝要求選擇發(fā)酵培養(yǎng)基。答：(1)一般的發(fā)酵產(chǎn)物以碳源為主要元素，發(fā)酵培養(yǎng)基中的碳源含量往往高于種子培養(yǎng)基；如果產(chǎn)物的含氮量高，應增加氮源。(2)根據(jù)代謝產(chǎn)物加入適量的代謝調(diào)節(jié)劑和微量元素(3)根據(jù)微生物的代謝特征，調(diào)整適當?shù)奶嫉?，調(diào)節(jié)最佳pH(4)大規(guī)模生產(chǎn)時，原料應該價廉易得，還應有利于下游產(chǎn)物的分離提取工作7. 培養(yǎng)基的設(shè)計原則和設(shè)計思路是什么。答：（1）設(shè)計原則： 培養(yǎng)基的成分直接影響培養(yǎng)目標。在設(shè)計培養(yǎng)基時，必須考慮是

11、要培養(yǎng)菌體，還是要積累菌體代謝產(chǎn)物；是實驗室培養(yǎng)，還是大規(guī)模發(fā)酵等問題 為微生物提供所必須的營養(yǎng)（能源物質(zhì)、碳源、氮源、無機鹽和微量元素、前體、促進劑和抑制劑等）。 為微生物的生長提供必要的生長環(huán)境條件。 培養(yǎng)基的組成和配比合適（對微生物的生長發(fā)育、產(chǎn)品的產(chǎn)量、提煉工藝的選擇和成品的質(zhì)量都會產(chǎn)生相當大的影響）。 滿足生產(chǎn)的一些基本需要，如必須含有供細胞生長繁殖和合成細胞成分的原料；滿足生產(chǎn)物的需要；能維持一定的pH條件；來源豐富、價格低廉、質(zhì)量穩(wěn)定，產(chǎn)物的分離提取等。 避免培養(yǎng)基中各成分之間的相互作用，如蛋白胨、酵母膏中含有磷酸鹽時，會與培養(yǎng)基中鈣或鎂離子在加熱時發(fā)生沉淀作用；在高溫下，還原糖

12、也會與蛋白質(zhì)或氨基酸相互作用而產(chǎn)生褐色物質(zhì)。（2）設(shè)計思路： 首先根據(jù)前人的經(jīng)驗和和和必須考慮的因素來確定可能的培養(yǎng)基成分 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，對碳源、氮源、無機鹽和前體等進行逐個單因子試驗。 采用一些合理的實驗設(shè)計方法如正交實驗、響應面分析方法對培養(yǎng)基各成分之間配比（復配）進行優(yōu)化，確定最適濃度。 擴大培養(yǎng)時，可按照先按照一般的放大原則進行放大，再結(jié)合正交實驗、響應面分析方法進行優(yōu)化，確定最適濃度8. 影響培養(yǎng)基質(zhì)量的因素是什么？ 答：(1) 水質(zhì)：配制培養(yǎng)基應用蒸餾水或去離子水，制備培養(yǎng)基時，不可用銅鍋或鐵鍋，可用中性硬質(zhì)能耐高溫的玻璃、搪瓷和鋁制器皿

13、制備；容器的潔凈程度。(2) 各組分質(zhì)量穩(wěn)定：確保穩(wěn)定的原料來源，更換不同產(chǎn)地來源的組份時，必須進行實驗試驗，確保產(chǎn)量和質(zhì)量的穩(wěn)定性。(3) 粘度：是否適當，否則影響滅菌、攪拌、微生物呼吸和產(chǎn)物的分離(4) 裝量過程的操作技術(shù)：培養(yǎng)基配制好后，應根據(jù)不同用途和形態(tài)，分裝在不同容器內(nèi)；分裝量不能超過容器的2/3，以避免高壓滅菌時培養(yǎng)基外溢，且有利于滅菌完全。分裝后用棉塞塞緊瓶口,外用油紙包裹,以免滅菌時水蒸氣直接滲入棉塞,造成滅菌后冷凝水多而影響培養(yǎng)基的硬度。(5) 滅菌過程：滅菌溫度及壓力，滅菌時間與次數(shù)皆會影響培養(yǎng)基的質(zhì)量。高壓時間不可過長,滅菌次數(shù)不要超過2次，否則會使培養(yǎng)基變質(zhì)，使營養(yǎng)物質(zhì)損失。瓊脂培養(yǎng)基加熱時間太長溫度太則引起沉淀，如其pH值在4.8以下，則滅菌時間過長可破