食用菌生產(chǎn)技術(shù)應(yīng)用培養(yǎng)基制備

1、食用菌生產(chǎn)技術(shù)應(yīng)用培養(yǎng)基制備發(fā)酵的一般流程種子擴(kuò)大培養(yǎng)培養(yǎng)基配制培養(yǎng)基滅菌發(fā)酵生產(chǎn)下游處理發(fā)酵設(shè)備提綱培養(yǎng)基的成分能源物質(zhì) 碳源物質(zhì) 氮源物質(zhì) 無(wú)機(jī)鹽和微量元素前體物質(zhì) 促進(jìn)劑和抑制劑 水分淀粉水解糖的制備：酸解法、酶解法、酶酸結(jié)合法營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)的調(diào)節(jié) 不同碳源的利用速度 氮源利用及與碳源利用的關(guān)系 碳、氮比例的調(diào)節(jié) 前體的控制 補(bǔ)料培養(yǎng)基的類(lèi)型第一節(jié)、培養(yǎng)基的成分培養(yǎng)基(Culture medium)：選用各種營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)，經(jīng)配制成適合不同微生物生長(zhǎng)繁殖或積累代謝產(chǎn)物的營(yíng)養(yǎng)基質(zhì)。培養(yǎng)基的組成和配比適宜與否，對(duì)微生物的生長(zhǎng)發(fā)育、產(chǎn)品的產(chǎn)量、提煉工藝的選擇和成品質(zhì)量都會(huì)產(chǎn)生相當(dāng)大的影響。培養(yǎng)基的營(yíng)養(yǎng)成分

2、及其功能1.碳源(Carbon source)【糖類(lèi)、脂肪、有機(jī)酸】：能源物質(zhì)，構(gòu)成菌體和代謝產(chǎn)物2.氮源(Nitrogen source)【無(wú)機(jī)氮源：氨水、硫酸銨、尿素、硝酸鈉；有機(jī)氮源：豆餅粉、麥麩、玉米漿、蛋白胨；發(fā)酵菌絲體、酒糟】：構(gòu)成菌體和代謝產(chǎn)物，硝化細(xì)菌的能源物質(zhì)3.無(wú)機(jī)鹽類(lèi)(Mineral nutrition)【 P、Mg、S、Fe、K、Na、Pb、Cl、Zn、Co、Mn等】：維持酶活力，調(diào)節(jié)滲透壓、pH值、電位等4.特殊生長(zhǎng)因子【生物素、硫胺素、肌醇等】：構(gòu)成輔酶的組成局部，促進(jìn)生命活動(dòng)5.水：溶解營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)和代謝產(chǎn)物培養(yǎng)基的配置原那么 根據(jù)不同微生物的需要配置不同的培養(yǎng)基 何

3、菌種？何產(chǎn)物？是固態(tài)還是液態(tài)？是種子還是發(fā)酵培養(yǎng)基？各種營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)的濃度與配比，特別是C/N將培養(yǎng)基的pH控制在一定范圍內(nèi)考慮利用價(jià)廉且易于獲得的原料 廢代好、粗代精、野代家、 烴代糧、纖代糖、國(guó)代進(jìn)、簡(jiǎn)代繁一、能源物質(zhì)光能自養(yǎng)微生物：光能 如：螺旋藻生產(chǎn)單細(xì)胞蛋白 化能自養(yǎng)微生物：氫、硫、氨、亞硝酸 鹽、亞鐵鹽等無(wú)機(jī)物 如：細(xì)菌煉銅異養(yǎng)微生物：碳水化合物、石油、天然 氣及石化產(chǎn)品二、碳源物質(zhì)碳源物質(zhì)是培養(yǎng)基主要成分； 占細(xì)胞干物質(zhì)的50左右，提供能源、碳架、代謝產(chǎn)物。碳源物質(zhì)的易利用順序： 葡萄糖單蔗糖、麥芽糖、乳糖 雙糊精淀粉其他碳源物質(zhì)： 脂類(lèi)、有機(jī)酸、石油等也能作碳源。糖蜜：蔗糖等的結(jié)晶

4、母液，含糖50-70 ，成分豐富， 物美價(jià)廉。淀粉水解糖的制備糖化(Saccharify)：在工業(yè)生產(chǎn)上將淀粉水解為葡萄糖的過(guò)程，得到的水解糖液叫淀粉糖。糖化的原料：薯類(lèi)淀粉、玉米淀粉、小麥淀粉、大米淀粉等。水解糖液的質(zhì)量直接關(guān)系到生產(chǎn)菌的生長(zhǎng)速度與代謝產(chǎn)物的積累，其中的低聚糖類(lèi)與復(fù)合糖類(lèi)等雜質(zhì)越低越好。淀粉水解糖的制備淀粉水解糖的制備酸解法反響原理：淀粉葡萄糖優(yōu)點(diǎn)：設(shè)備單一、時(shí)間短幾分鐘缺點(diǎn)：對(duì)設(shè)備要求高高溫、高壓、高腐蝕副反響多，淀粉轉(zhuǎn)化率低對(duì)原料要求高，淀粉顆粒大小均勻淀粉乳濃度不能太高酸催化劑 高溫高壓StarchGlucose酶解法雙酶水解法反響原理：淀粉 糊精、低聚糖 葡萄糖優(yōu)點(diǎn)：

5、對(duì)設(shè)備要求低， 副反響少，產(chǎn)品純度高，營(yíng)養(yǎng)豐富對(duì)原料要求較低，淀粉乳濃度高缺點(diǎn)：所需設(shè)備較多反響時(shí)間較長(zhǎng)2-3天淀粉酶糖化酶液化糖化淀粉水解糖的制備淀粉水解糖的制備酶酸結(jié)合法之一，酸酶法反響原理：淀粉糊精、低聚糖 葡萄糖優(yōu)點(diǎn)： 產(chǎn)品質(zhì)量高，反響時(shí)間較短 糊精、低聚糖 葡萄糖優(yōu)點(diǎn)：反響時(shí)間短酸酶法酶酸法酸解法三、氮源物質(zhì)氮源物質(zhì)是培養(yǎng)基的主要成分之一。 提供菌體結(jié)構(gòu)物質(zhì)，能源少，含氮代謝產(chǎn)物。有機(jī)氮源：豆餅粉、花生餅粉、棉子餅粉、酵 母粉、麥麩、魚(yú)粉、玉米漿、蛋白胨、尿素等。 成分復(fù)雜，除含蛋白質(zhì)、多肽、氨基酸外，還含糖、脂、無(wú)機(jī)鹽、維生素及其他生長(zhǎng)因子，對(duì)菌體生長(zhǎng)非常有利。無(wú)機(jī)氮源：氨水、銨鹽

6、、硝酸鹽 被吸收、利用快，但成分單一，常作輔助氮源。四、無(wú)機(jī)鹽和微量元素?zé)o機(jī)鹽：酶的激活劑，生理活性物質(zhì)的組成，生理活性作用的調(diào)節(jié)劑。 主要包括：P、Mg、S、Fe、K、Na、 Pb、Cl、Zn、Co、Mn等。 較低濃度對(duì)細(xì)胞的生長(zhǎng)和產(chǎn)物合成有促進(jìn)作用，而高濃度有抑制作用。 不同菌種、不同生長(zhǎng)階段需求量不同。 小試常加P、 K 、S 、 Mg、Fe五、前體物質(zhì)前體物質(zhì)(Precursor)：最終所需的代謝產(chǎn)物的前身或其結(jié)構(gòu)中的一局部。在生物合成中直接結(jié)合到產(chǎn)物分子中，自身結(jié)構(gòu)變化不大，能顯著提高產(chǎn)量的小分子物質(zhì)?？股?Antibiotin)發(fā)酵中常用的前體物質(zhì)：抗生素前 體 物 質(zhì)青霉素苯乙

7、酸（或在發(fā)酵中生成苯乙酸的物質(zhì)）鏈霉素肌醇、精氨酸、甲硫氨酸紅霉素丙酸、丙醇、丙酸鹽、乙酸鹽五、前體物質(zhì)影響前體物質(zhì)效力的因素菌種的特性與菌齡(Cell age)前體物質(zhì)的投入量(Inoculation concentration)前體物質(zhì)的毒性(Toxicity)苯乙酸用量（）青霉素產(chǎn)量（單位/ml)青霉素比例（）0.157.30.273.00.390.60.495.6六、 促進(jìn)劑和抑制劑促進(jìn)劑Accelerator刺激劑Stimulant 并非前體或營(yíng)養(yǎng)物，可影響正常代謝或中間代謝物積累、或提高次級(jí)代謝物的產(chǎn)量的一類(lèi)刺激因子。作用原理： 改變細(xì)胞的滲透性，或“啟動(dòng)微生物體內(nèi)的生產(chǎn)部位，否那

8、么這些部位是被阻遏的，因此促進(jìn)劑的添加可以大大提高產(chǎn)量。常用促進(jìn)劑：各種外表活性劑Surfactant洗滌劑、吐溫80、 EDTA、植酸等、大豆油提煉物、甲醇等六、促進(jìn)劑和抑制劑抑制劑(Inhibitor)的作用原理：通過(guò)抑制某些合成其它產(chǎn)物的途徑而使所需產(chǎn)物的合成得到加強(qiáng)?？股厣a(chǎn)中的抑制劑：抗生素被抑制的產(chǎn)物抑制劑鏈霉素甘露糖鏈霉素甘露聚糖四環(huán)素金霉素溴化物、硫脲等頭孢霉素C頭孢霉素NL-蛋氨酸利福霉素B其它利福霉素巴比妥藥物七、水分原生質(zhì)的重要組分；優(yōu)良溶劑；物質(zhì)進(jìn)出細(xì)胞 維持大分子結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定；參與生化反響；重要的物理性質(zhì)： 如：高比熱；高汽化熱； 高沸點(diǎn)；冰的密度小于水等，保證 生命

9、活動(dòng)的正常進(jìn)行。 其質(zhì)量對(duì)產(chǎn)品質(zhì)量影響很大。第二節(jié)、營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)的調(diào)節(jié)培養(yǎng)基中各營(yíng)養(yǎng)物的濃度和比例很?chē)?yán)格。直接影響菌體的繁殖和產(chǎn)物的積累。尤其是碳氮比。維持正常滲透壓，節(jié)約原料也必需 1.不同碳源的利用速度 2.氮源利用及碳源利用的關(guān)系 3.碳氮比例的調(diào)節(jié) 4.前體的控制 5.補(bǔ)料一、不同碳源的利用速度不同菌能利用的碳源不同，同一菌種對(duì)不同碳源利用速度不同。 如：青霉素產(chǎn)生菌利用葡萄糖快30-40小時(shí)，利用乳糖速度慢6天。一般情況：?jiǎn)翁潜入p糖快；雙糖比多糖快；純多糖比雜多糖快淀粉最好。快者為速效碳源，慢者為遲效碳源。二、氮源利用及與碳源利用的關(guān)系不同氮源的利用速度也不同。 如：銨鹽比硝基氮更容易利

10、用。氨及銨鹽等氮源的利用速度常隨碳源的利用速度而變。 糖代謝中間產(chǎn)物是氨基酸的前體。氨濃度過(guò)高或過(guò)低，特別是過(guò)高，對(duì)某些產(chǎn)物如：青霉素的形成不利。三、碳氮比例的調(diào)節(jié)碳氮比能直接影響微生物的生長(zhǎng)和發(fā)酵產(chǎn)品的積累。 碳氮比嚴(yán)格講指元素比，但通常指原料比。一般情況：產(chǎn)物不含氮，細(xì)菌，100:0.2-2.0；酵母菌， 100:20；霉菌，100:10。產(chǎn)物含氮，碳氮比較高。 如：谷氨酸生產(chǎn)， 100:15-21。四、前體的控制同前體對(duì)不同菌作用不同； 不同前體對(duì)同種菌作用不同； 同前體，同種菌，使用不同，效果不同。一般前體越多，增產(chǎn)越多； 但大多毒性也增大。 所以應(yīng)該少量0.05-0.1，屢次1次/1

11、2小時(shí)。同時(shí)要注意前體物質(zhì)被作為營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)利用。五、補(bǔ)料補(bǔ)料解決的問(wèn)題： 菌體早衰；料粘，攪拌能耗高，消泡難，溶氧降低，滲透壓高。補(bǔ)料有利于： 豐富培養(yǎng)基；產(chǎn)物合成旺盛期延長(zhǎng)；控制PH和代 謝方向；補(bǔ)足發(fā)酵液體積。補(bǔ)料的目的和方法： 限制生長(zhǎng)速度； 僅維持呼吸，半饑餓狀態(tài)，利于產(chǎn)物合成；控制好時(shí)間、速率和配比。第三節(jié)、培養(yǎng)基的類(lèi)型培養(yǎng)基的類(lèi)型 分類(lèi)依據(jù) 類(lèi)型 營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)來(lái)源 天然、合成、半合成 培養(yǎng)基物理狀態(tài) 液體、固體、半液體 培養(yǎng)基的成分和目的 根本、完全、鑒別、選擇 生產(chǎn)工藝的要求 孢子(Spore)、種子、發(fā)酵培養(yǎng)基的用途：篩選菌種、保藏菌種、檢驗(yàn)雜菌、培養(yǎng)種子、發(fā)酵生產(chǎn)等一、按營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)來(lái)

12、源 1、 天然培養(yǎng)基 這是一種利用動(dòng)、植物或微生物體或其提取物制成的培養(yǎng)基，人們無(wú)法確切知道其中成分。優(yōu)點(diǎn)：取材方便，營(yíng)養(yǎng)豐富，種類(lèi)多樣， 配制方便。缺點(diǎn)：成分不穩(wěn)定也不 清楚。一、按營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)來(lái)源2、 合成培養(yǎng)基又稱(chēng)組成培養(yǎng)基或綜合培養(yǎng)基。 是一類(lèi)用多種高純化學(xué)試劑配制成的，各成分的量都確切知道的培養(yǎng)基。優(yōu)點(diǎn)：成分精確，重演性高。缺點(diǎn)：價(jià)格較高、配制麻煩。一、按營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)來(lái)源3、半合成培養(yǎng)基 是一種既含有天然成分又含有純化學(xué)試劑的培養(yǎng)基。又稱(chēng)半合成培養(yǎng)基。 瓊脂未經(jīng)處理的組合培養(yǎng)基也視為半組合培養(yǎng)基。優(yōu)缺點(diǎn)： 成分精確性、重演性、價(jià)格、 配制等介于合成培養(yǎng)基和天然培養(yǎng)基之間。二、按培養(yǎng)基物理狀態(tài)

13、 1 、液體培養(yǎng)基： 呈液體狀態(tài)的培養(yǎng)基。用于： 大規(guī)模工業(yè)生產(chǎn)； 實(shí)驗(yàn)室搖瓶試 驗(yàn)； 微生物生理代謝研究。二、按培養(yǎng)基物理狀態(tài)2 、固體培養(yǎng)基： 用于菌種培養(yǎng)、別離、保存，育種。 A.固化培養(yǎng)基： 液體培養(yǎng)基中參加適量凝固劑， 如：斜面、平板；B.天然固體培養(yǎng)基： 天然固態(tài)基質(zhì)直接配置。 如：孢子培養(yǎng)，藥用、食用真菌生產(chǎn)。二、按培養(yǎng)基物理狀態(tài)3 、半固體培養(yǎng)基： 介于固態(tài)和液態(tài)之間加0.5%左右 瓊脂的培養(yǎng)基。 用于菌種鑒定、細(xì)菌運(yùn)動(dòng)性觀(guān)察和噬菌體效價(jià)測(cè)定；厭氧菌培養(yǎng)、保藏。三、按培養(yǎng)基的成分和目的 1、 選擇性培養(yǎng)基 ：就是根據(jù)某種微生物的特殊營(yíng)養(yǎng)要求或其對(duì)某化學(xué)、物理因素的抗性而設(shè)計(jì)的培養(yǎng)基。 其功能是從混合菌樣本中的選取優(yōu)勢(shì)菌，從而提高該菌的篩選效率。 1)加富性選擇培養(yǎng)基： 用作加富的營(yíng)養(yǎng)物主要是一些特殊的碳源或氮源，如甘露醇、纖維素、石蠟油、糖液等。2)抑制性選擇培養(yǎng)基： 選擇性抑制劑有染料、抗生素、脫氧膽酸鈉、疊氮化鈉等。 用于選擇性的其他理化因素還有溫度、氧、pH和滲透壓等。三、按培養(yǎng)基的成分和目的2、 鑒別性培養(yǎng)基 培養(yǎng)基中加有能與某一菌的無(wú)色代謝產(chǎn)物發(fā)生顯色反響的指示劑，從而到達(dá)只須用肉眼區(qū)分顏色就能方便的從近似菌落中找出目的菌菌落的培養(yǎng)基。 最常見(jiàn)的鑒別性培養(yǎng)基是伊紅美藍(lán)乳糖培養(yǎng)基，即EMB 培養(yǎng)基。四、按生產(chǎn)工藝的要求 1、孢子