微生物培養(yǎng)基上課件

4培養(yǎng)基基本要求：1)都必須含有作為合成細(xì)胞組成的原料，如碳源、氮源、無(wú)機(jī)鹽、生長(zhǎng)因子；2)滿(mǎn)足一般生化反應(yīng)的基本條件；3)一定的pH等條件。適宜大規(guī)模發(fā)酵的培養(yǎng)基1）經(jīng)濟(jì)2）副產(chǎn)物盡可能少3）原料因地制宜、價(jià)格低廉、性能穩(wěn)定、資源豐富、便于采購(gòu)運(yùn)輸4）滿(mǎn)足總體工藝要求一、培養(yǎng)基的類(lèi)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(shí)，為了防止蛋白雜質(zhì)混入，也常用。但營(yíng)養(yǎng)單一，價(jià)格較高。不適于大規(guī)模生產(chǎn)。2、天然培養(yǎng)基：天然動(dòng)植物產(chǎn)品。營(yíng)養(yǎng)豐富，適于微生物生長(zhǎng)。一般不需另加微量元素、維生素等物質(zhì)；來(lái)源豐富、價(jià)格低廉，適于工業(yè)生產(chǎn)。組分復(fù)雜，不易重復(fù)，如對(duì)原料質(zhì)量等方面不加控制會(huì)影響生產(chǎn)的穩(wěn)定性。（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(shí)體的真菌類(lèi)。

常用麩皮、大米、小米、禾殼和瓊脂等，有的還另加其他營(yíng)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(xì)菌運(yùn)動(dòng)特征及噬菌體的效價(jià)滴定等。3、液體培養(yǎng)基：80-90%是水，內(nèi)含可溶或不溶營(yíng)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。（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(zhǎng)，產(chǎn)生較多優(yōu)質(zhì)的孢子，不易引起菌種發(fā)生變異。

2、種子培養(yǎng)基

供孢子發(fā)芽、生長(zhǎng)和繁殖菌絲體。

要求：營(yíng)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(dá)到較高溶解氧。一般用天然有機(jī)氮源，因?yàn)橛行┌被崮艽碳ゆ咦影l(fā)芽。但無(wú)機(jī)氮源容易利用，有利于菌體迅速生長(zhǎng)，所以常包括有機(jī)及無(wú)機(jī)氮源。最后一級(jí)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(zhǎng)。3、發(fā)酵培養(yǎng)基是供菌種生長(zhǎng)、繁殖和合成產(chǎn)物之用。既要迅速生長(zhǎng)、又要能迅速合成產(chǎn)物。因此，除有生長(zhǎng)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(jìn)劑。

生長(zhǎng)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(shí)，則考慮分批補(bǔ)料。第二節(jié)發(fā)酵培養(yǎng)基的成分及來(lái)源一、碳源

常用碳源：糖類(lèi)、油脂、有機(jī)酸和低碳醇。

葡萄糖：最易利用，是加速生長(zhǎng)的有效的糖。但過(guò)多會(huì)過(guò)分加速菌體呼吸，以致溶解氧不能滿(mǎn)足需要，使一些中間代謝物積累，pH下降，影響微生物生長(zhǎng)和產(chǎn)物合成。糖蜜：制糖結(jié)晶母液，蔗糖廠的副產(chǎn)物，含豐富的糖、氮、無(wú)機(jī)鹽、維生素等。主要含蔗糖，總糖可達(dá)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(guò)程，簡(jiǎn)化了工藝。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(guò)快的弊病，同時(shí)淀粉來(lái)源豐富，價(jià)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(kāi)發(fā)碳源的廣闊天地。有機(jī)酸：乳酸、檸檬酸、乙酸等有機(jī)酸或它的鹽也能作碳源。

有機(jī)酸的利用常會(huì)使pH上升，尤其是有機(jī)酸鹽氧化時(shí)，常伴隨著堿性物質(zhì)的產(chǎn)生。不同碳源在氧化時(shí)，對(duì)pH的影響各不相同。烴和醇類(lèi)：正烷烴、乙醇等二、氮源A有機(jī)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(yú)粉、蠶蛹粉、尿素、廢菌絲體和酒糟等。它們?cè)谖⑸锓置诘牡鞍酌缸饔孟拢獬砂被?，被吸收后再進(jìn)一步分解代謝。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(duì)促進(jìn)紅霉素、鏈霉素、青霉素和土霉素的生產(chǎn)有作用。玉米來(lái)源不同，加工條件不同，玉米漿的成分常有較大波動(dòng)，在使用時(shí)應(yīng)注意適當(dāng)調(diào)配。尿素：常用有機(jī)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(jī)氮源有的還是產(chǎn)物的前體。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(qiáng)，因此使用時(shí)要防止局部過(guò)堿，加強(qiáng)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(guò)濾介質(zhì)進(jìn)行除菌過(guò)濾。三、無(wú)機(jī)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(shí)對(duì)生長(zhǎng)和產(chǎn)物合成有促進(jìn)作用，高濃度時(shí)常表現(xiàn)出明顯的抑制作用。不同微生物及不同的生長(zhǎng)階段對(duì)這些物質(zhì)的最適濃度要求均不相同。

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(dú)加入。但有些發(fā)酵上業(yè)中也有單獨(dú)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。鈣：

培養(yǎng)基中鈣鹽過(guò)多:形成磷酸鈣沉淀

分別消毒或逐漸補(bǔ)加。CaCO3作為調(diào)節(jié)緩沖劑，在培養(yǎng)基為中性時(shí)加入。鎂：

除葉綠素，不參與細(xì)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(huì)生成氫氧化鎂沉淀，配料時(shí)要注意。有些產(chǎn)品對(duì)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(huì)激活順烏頭酸酶，使檸檬酸進(jìn)一步代謝為異檸檬酸，據(jù)報(bào)導(dǎo)在無(wú)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(shí)，糖化用水若鐵離子濃度高，就會(huì)降低酵母發(fā)酵活力。氯：一般不具營(yíng)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(bǔ)充氯離子。啤酒糖化時(shí)，氯離子在20-60mg/l內(nèi)，能賦于啤酒口味柔和，并對(duì)酶和酵母的活性有促進(jìn)作用。但氯含量過(guò)高會(huì)引起酵母早衰，使啤酒帶有咸味。鈉：與維持細(xì)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(guò)；否則會(huì)影響生長(zhǎng)。鉀：與細(xì)胞滲透壓和透性有關(guān)，是許多酶的激活劑，能促進(jìn)糖代謝。在谷氨酸發(fā)酵中，菌體生長(zhǎng)時(shí)需要鉀離子約0.01%，生產(chǎn)谷氨酸時(shí)需要約為0.02-0.1%(以硫酸鉀計(jì))。四、前體促進(jìn)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(méi)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(guò)高時(shí)對(duì)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。表4-8發(fā)酵過(guò)程中所用的一些