工業(yè)菌種地分離原則

工業(yè)菌種的分離原則:(1)根據(jù)發(fā)酵條件來篩選適應(yīng)菌種(2)菌的生長溫度應(yīng)盡量高(3)菌對環(huán)境和設(shè)備的適應(yīng)性和穩(wěn)定性(4)菌種的生產(chǎn)效率和毒性，副產(chǎn)物等。菌種的篩選與分離:a施加選擇壓力：（1）控制培養(yǎng)基成分（2）控制培養(yǎng)條件（3）抑制不需要的菌類b利用菌種的生理活性特點(diǎn)菌種的純種分離：（1）劃線法：簡單、快捷（2）稀釋法：菌落單一均勻。固體培養(yǎng)基劃線接種法稀釋涂抹接種法生產(chǎn)性能的測定一般采用兩步法：初篩：以量為主；復(fù)篩：以質(zhì)為主菌種選擇的總趨勢：（1）野生菌→變異菌（2）自然選育→代謝控制育種（3）誘發(fā)基因突變→基因重組的定向育種菌株的選育菌種選育的理論基礎(chǔ)：（1）微生物遺傳的相對穩(wěn)定和變異性。由于變異的存在，使獲得新性狀的菌種成為可能（2）遺傳變異的根本原因是基因的改變：基因突變和基因重組菌種選育的方法菌種選育可分為自然選育、誘變育種、雜交育種、基因工程等方法。自然選育、誘變育種是利用基因突變來獲得優(yōu)良菌種。雜交育種、基因工程是通過DNA重組來獲得優(yōu)良菌種。自然選育概念：利用微生物在一定條件下產(chǎn)生自發(fā)突變的原理，通過篩除衰退型菌株，獲得優(yōu)良菌株的純種選育的方法?？梢约兓?、復(fù)壯菌種，這是因?yàn)榫N在自發(fā)突變過程中，多數(shù)發(fā)生負(fù)向變異。為什么菌種多數(shù)傾向于發(fā)生負(fù)向變異？菌種退化和變異的原因總的來說：內(nèi)因＋外因1.遺傳基因型的分離要點(diǎn)：遺傳物質(zhì)的多樣化，群體繁殖2.自發(fā)突變原因：1）沙土管長期保藏2)連續(xù)傳代3）新陳代謝產(chǎn)生的誘變物質(zhì)4）增變基因、死亡基因的存在3.經(jīng)誘變劑處理后的退化變異優(yōu)點(diǎn)：簡單易行。缺點(diǎn)：效率低、進(jìn)展慢(以微生物的自然變異作為基礎(chǔ)的生產(chǎn)選種機(jī)率并不很高，一個基因的自然突變頻率僅10-6-10-10左右。)誘變育種：誘變育種是一種純種選育方法.以人工誘變手段誘發(fā)微生物基因突變，改變遺傳結(jié)構(gòu)和功能，通過篩選，從變異體中找出產(chǎn)量高、性狀優(yōu)良的突變株的過程。物理誘變：包括各種射線照射，超聲波，激光照射，離子流，失重等等物理因素的造成的菌種遺傳物質(zhì)的突變化學(xué)誘變劑:a.能和DNA相互作用，改變其結(jié)構(gòu)，并引起遺傳變異的化學(xué)物質(zhì);b.主要有堿基類似物、吖啶類、烷化劑(特點(diǎn)：高效、經(jīng)濟(jì)、但多數(shù)是強(qiáng)致癌物，應(yīng)注意安全)生物誘變劑：噬菌體可用于抗噬菌體菌種的選育，其原理可能與誘發(fā)抗性突變有關(guān)菌種誘變育種的步驟:a.出發(fā)菌株的選擇b.處理菌懸液的制備c.誘變處理d.中間培養(yǎng)e.分離和篩選出發(fā)菌株的選擇:1.選擇純種2.平均發(fā)酵單位要高，且發(fā)酵單位的波動幅度不大，搖瓶間所測得結(jié)果的最高值和最低值之差要小。3.有良好的代謝特性4.選擇對誘變劑敏感的菌株。5.選用多個出發(fā)菌株進(jìn)行誘變收效較快。處理菌懸液的制備為什么要將菌株制成菌懸液來進(jìn)行誘變？誘變劑的選擇:a.野生型菌株(遺傳性不穩(wěn)定):用緩和的誘變劑。b遺傳性穩(wěn)定的菌株:先要用強(qiáng)烈的不常用的誘變譜廣的誘變劑處理，使其發(fā)生強(qiáng)烈的變異，然后再用緩和的誘變劑進(jìn)行處理或多次自然分離。c.要考慮誘變劑的作用機(jī)理和菌株的遺傳背景、生理狀態(tài)等來選擇誘變劑，多種誘變劑復(fù)合使用效果好。d.最適劑量：一般殺菌率90%－99%較好，甚至99.9%，也有低至40-60%的突變菌株的篩選：直接搖瓶篩選法（工作量大，效率低）；瓊脂塊篩選法（簡單、快速，但不準(zhǔn)確）；半理性化篩選；自動化篩選（篩選幾千個菌落數(shù)/天）；理性化篩選（rationalscreening）是運(yùn)用遺傳學(xué)、生物化學(xué)的原理，根據(jù)產(chǎn)物已知的或可能的生物合成途徑、代謝調(diào)控機(jī)制和產(chǎn)物分子結(jié)構(gòu)來進(jìn)行設(shè)計和采用一些篩選方法，以獲得能大量形成發(fā)酵產(chǎn)物的高產(chǎn)突變株。

影響誘變效果的因素:a.出發(fā)菌株的遺傳特性;b誘變劑;c.菌種的生理狀態(tài)d.被處理菌株誘變前的預(yù)培養(yǎng)和誘變后的培養(yǎng)條件以及誘變處理時的外界條件

例如堿基類似物、亞硝基胍等只對分裂中的DNA有效，對靜止的或休眠的孢子或細(xì)胞無效；而如紫外線、亞硝酸、烷化劑、電離輻射等能直接與DNA起反應(yīng)，因此對靜止的細(xì)胞也有誘變效應(yīng)，但是對分裂中的細(xì)胞更有效。因此，放線菌、真菌的孢子在誘變前稍加萌發(fā)可以提高誘變率。

誘變處理前后的培養(yǎng)條件對誘變效果有明顯的影響?？捎幸獾赜谂囵B(yǎng)基中添加某些物質(zhì)（如核酸堿基、咖啡因、氨基酸、氯化鋰、重金屬離子等等）來影響細(xì)胞對DNA損傷的修復(fù)作用，使之出現(xiàn)更多的差錯，而達(dá)到提高誘變率的目的。例如菌種在紫外線處理前，在富有核酸堿基的培養(yǎng)基中培養(yǎng)，能增加其對紫外線的敏感。紫外線誘變處理后，將孢子液分離于富有氨基酸的培養(yǎng)基中，則有利于菌種發(fā)生突變。誘變育種的一些問題誘變手段的復(fù)合化與多樣化（誘變的飽和）誘變強(qiáng)度的控制正向突變與反向突變變異菌株的篩選現(xiàn)代菌種選育技術(shù);a.轉(zhuǎn)化、轉(zhuǎn)導(dǎo)、接合;b.雜交育種;c.原生質(zhì)體融合技術(shù);d.基因工程技術(shù)重組與雜交的關(guān)系：重組：分子水平，一般在體外;雜交（hybridization）：細(xì)胞水平雜交中必然包含著重組；重組則不限于雜交這一形式。一、常規(guī)的雜交育種(一)遺傳標(biāo)記:雜交育種所用的親本菌株通常要有一定的遺傳標(biāo)記以便于篩選。如營養(yǎng)缺陷型、抗藥性突變型等等，遺傳標(biāo)記的方法通常是將兩個用來雜交的野生型菌株，經(jīng)過誘變得到兩株不同的遺傳特性菌株作為雜交的直接親本菌株。(二)異核體形成:例如完全培養(yǎng)基混合培養(yǎng)法。將兩個直接親本(營養(yǎng)缺陷型)的孢子混合接種于液體完全培養(yǎng)基中，培養(yǎng)l～2天，挑出生長的菌絲體，將菌絲取出，置于基本培養(yǎng)基平板上培養(yǎng)七天，長出的菌絲即為異核體。異核體是兩個直接親本菌株經(jīng)過細(xì)胞間的接合而形成的，即在一條菌絲里含有兩個遺傳特性不同的細(xì)胞核，共同生活在均一的細(xì)胞質(zhì)里，能夠互補(bǔ)營養(yǎng)，因此能在基本培養(yǎng)基上生長。

(三)雜合二倍體的形成：雜合二倍體形成的方法是在基本培養(yǎng)基平板上分離異核體所產(chǎn)生的分生孢子，異核體的分生孢子里偶爾有兩個遺傳性狀不同的細(xì)胞核發(fā)生了融合，這樣就形成了雜合二倍核。這個雜合二倍核經(jīng)過繁殖，就可以得到雜合二倍體。異核體自發(fā)形成雜合二倍體的頻率較低，因此必須人為地提高形成雜合二倍體的頻率。常用的方法有：提高異核體的培養(yǎng)溫度，用紫外線照射異核體，用樟腦蒸氣熏異核體菌絲等。雜交育種的優(yōu)點(diǎn)：由于雜交育種選用了已知性狀的供體菌和受體菌作為親本，因此，不論在方向性還是自覺性方面，均比誘變育種前進(jìn)了一大步。利用雜交育種往往還可以消除某一菌株在經(jīng)過長期誘變處理后所出現(xiàn)的產(chǎn)量上升緩慢的現(xiàn)象，因此，是一種重要的育種手段。原生質(zhì)體融合育種原生質(zhì)體：動植物或微生物細(xì)胞去掉壁以后的內(nèi)含物稱原生質(zhì)體。原生質(zhì)體融合育種是基因重組育種的一種重要方法原生質(zhì)體融合育種步驟：標(biāo)記菌株的篩選和穩(wěn)定性驗(yàn)證。原生質(zhì)體制備。等量原生質(zhì)體加聚乙二醇促進(jìn)融合。涂布于再生培養(yǎng)基，再生出菌落。選擇性培養(yǎng)基上劃線生長，分離驗(yàn)證，挑取融合子進(jìn)一步試驗(yàn)、保藏。生產(chǎn)性能篩選。原生質(zhì)體融合育種的關(guān)鍵：（1）標(biāo)記菌種的選擇：a.獲得標(biāo)記菌種的方法是采用常規(guī)誘變育種，篩選出營養(yǎng)缺陷型或／和抗藥性菌株。這里最重要的是標(biāo)記必須穩(wěn)定b.采用抗藥性菌株除可作標(biāo)記外，在實(shí)驗(yàn)室中還可排除雜菌污染的干擾。為的是確證融合的成功，可以采用多標(biāo)記菌種。（2）原生質(zhì)體的制備:a.原生質(zhì)體的制備主要是在高滲壓溶液中加入細(xì)胞壁分解酶，將細(xì)胞壁分離剝離，結(jié)果剩下由原生質(zhì)膜包住的類似球狀的細(xì)胞，它保持原細(xì)胞的一切活性。b.在放線菌和細(xì)菌中，制備原生質(zhì)體主要采用溶菌酶；酵母和霉菌一般可用蝸牛酶或纖維素酶等。為什么要在高滲透壓溶液中？影響原生質(zhì)體制備的因素:a.菌體的前處理（為了使酶作用的效果好一些，可將菌作一些前處理。如細(xì)菌加入亞抑制劑量的青霉素。）b.菌體的培養(yǎng)時間(為了使細(xì)胞易于原生質(zhì)體化，一般選擇增殖期的菌體)c.酶濃度（對于不同種屬的微生物，不僅對酶的種類要求不同，就是對酶的濃度也有差異。另外，最佳酶濃度還隨不同的生長期的菌體而變化）d.酶處理溫度(20?a40℃)e.破壁時的pH值f.滲透壓穩(wěn)定劑(等滲透壓穩(wěn)定劑在原生質(zhì)體制備中，不僅起到保護(hù)原生質(zhì)體免于膨裂，而且還有助于酶和底物的結(jié)合，滲透壓穩(wěn)定劑多采用甘露醇，山梨醇，蔗糖等有機(jī)物和KCl和NaCl等無機(jī)物)原生質(zhì)體的融：PEG4000～6000，30-40%CaCl20.05mol/L原生質(zhì)體的再生a.再生培養(yǎng)基：滲透壓穩(wěn)定劑＋各種營養(yǎng)成分；影響再生的因素：菌種，原生質(zhì)體的制備過程，培養(yǎng)基成分等b.融合子的選擇c.原生質(zhì)體的誘變基因工程育種基因工程的定義：又稱為重組DNA技術(shù)，是指按人們的科研或生產(chǎn)需要，在分子水平上，用人工方法提取或合成不同生物的遺傳物質(zhì)（DNA片段），在體外切割，拼接形成重組DNA,然后將重組DNA與載體的遺傳物質(zhì)重新組合，再將其引入到?jīng)]有該DNA的受體細(xì)胞中，進(jìn)行復(fù)制和表達(dá)，生產(chǎn)出符合人類需要的產(chǎn)品或創(chuàng)造出生物的新性狀，并使之穩(wěn)定地遺傳給下一代。a.目的基因的獲得b.載體系統(tǒng)的構(gòu)建與選擇c.基因與載體的連接d.轉(zhuǎn)化宿主細(xì)胞e.重組子的篩選與鑒定菌種的衰退的原因：a.菌種保藏不當(dāng)b.菌種生長條件沒有得到滿足c.菌種天生具有的變異性菌種的復(fù)壯：a.純種分離b.通過寄主體進(jìn)行復(fù)壯c.淘汰已衰退的個體菌種保藏:1.原理保證微生物的存活，生理活性降至最低。低溫、干燥、缺氧、缺營養(yǎng)物質(zhì)2.方法（1）斜面保藏法(2）沙土管保藏法（3）菌絲速凍保藏法（4）石蠟油封存法（5）冷凍干燥保藏法（6）超低溫保藏法菌種保藏須注意如下三方面：（一）菌種在保藏前所處的狀態(tài):絕大多數(shù)微生物的菌種均保藏其休眠體，如孢子或芽胞。保藏用的孢子或芽胞等要采用新鮮斜面上生長豐滿的培養(yǎng)物。菌種斜面的培養(yǎng)時間和培養(yǎng)溫度影響其保藏質(zhì)量。培養(yǎng)時間過短，保存時容易死亡，培養(yǎng)時間長，生產(chǎn)性能衰退。一般以稍低于生長最適溫度培養(yǎng)至孢子成熟的菌種進(jìn)行保存，效果較好。（二）菌種保藏所用的基質(zhì):斜面低溫保藏所用培養(yǎng)基，碳源比例應(yīng)少，營養(yǎng)成分貧乏比較好，否則易產(chǎn)生酸，或使代謝活動增強(qiáng)影響保藏時間。砂土管保藏需將砂和土充分洗凈，以防其中含有過多的有機(jī)物，影響菌的代謝或經(jīng)滅菌后產(chǎn)生一些有毒物質(zhì)。冷凍干燥所用的保護(hù)劑，有不少經(jīng)過加熱就會分解或變質(zhì)的物質(zhì)，過度加熱往往形成有毒物質(zhì)，滅菌時應(yīng)特別注意。（三）操作過程對細(xì)胞結(jié)構(gòu)的損害:冷凍干燥時，冷凍速度緩慢易導(dǎo)致細(xì)胞內(nèi)形成較大的冰晶，對細(xì)胞結(jié)構(gòu)造成機(jī)械損傷。真空干燥程度也將影響細(xì)胞結(jié)構(gòu)，加入保護(hù)劑就是為了盡量減輕冷凍干燥所引起的對細(xì)胞結(jié)構(gòu)的破壞。細(xì)胞結(jié)構(gòu)的損傷不僅使菌種保藏的死亡率增加，而且容易導(dǎo)致菌種變異，造成菌種性能衰退。發(fā)酵是具有生物屬性的，以微生物為手段的生產(chǎn)方式微生物細(xì)胞能為其自身提供代謝能微生物細(xì)胞的生存方式與動物、植物等高等生物的細(xì)胞不同，微生物細(xì)胞能獨(dú)立存在，自主生活。可塑性強(qiáng)，細(xì)胞水平的代謝調(diào)節(jié)能力超過高等生物。（高效，適應(yīng)，可變）生化反應(yīng)途徑，代謝途徑與代謝網(wǎng)絡(luò)一系列按序進(jìn)行的生物化學(xué)反應(yīng)構(gòu)成生化反應(yīng)途徑；若這條途徑在活細(xì)胞里運(yùn)行，則為代謝途徑。代謝途徑與跨膜輸送系統(tǒng)按代謝規(guī)律匯成（物質(zhì)）代謝網(wǎng)絡(luò)。代謝網(wǎng)絡(luò)的聯(lián)網(wǎng)問題代謝中間化合物都在代謝網(wǎng)絡(luò)上，有些有機(jī)化合物雖然不在代謝網(wǎng)絡(luò)上但仍有可能與代謝網(wǎng)絡(luò)“聯(lián)網(wǎng)”。所謂“聯(lián)網(wǎng)”就是用化學(xué)或生物化學(xué)反應(yīng)把指定的化合物連接到代謝網(wǎng)絡(luò)上去，從而使它與微生物的代謝建立聯(lián)系?！奥?lián)網(wǎng)”可以用化學(xué)或生物學(xué)方法（含DNA重組技術(shù)）來實(shí)現(xiàn)。廣義的“聯(lián)網(wǎng)”包含代謝網(wǎng)絡(luò)細(xì)節(jié)不同的生命有機(jī)體之間接力賽式的代謝聯(lián)系。已在“網(wǎng)”上或者可以“聯(lián)網(wǎng)”的化合物都可能被開發(fā)為工業(yè)發(fā)酵的產(chǎn)物或原料。三羧酸循環(huán)的中間產(chǎn)物是許多物質(zhì)合成的前體什么叫代謝流？由于微生物代謝網(wǎng)絡(luò)所帶來的代謝主流多向性和選擇性問題。代謝流和碳架物質(zhì)流代謝物在代謝網(wǎng)絡(luò)中流動形成代謝流。廣義的代謝流還包括能量流和信息流。在代謝分析和代謝工程中，代謝流往往首先是指有機(jī)物流（碳架物質(zhì)流）。在一定的培養(yǎng)條件下，代謝物在代謝網(wǎng)絡(luò)中流動，流量相對集中的代謝流叫做該培養(yǎng)條件下的代謝主流。代謝主流的流量測定是代謝工程的重要組成微生物自身的代謝調(diào)節(jié)，往往不利于人類的工業(yè)生產(chǎn)。因此，人們通過改變微生物遺傳特性、控制生產(chǎn)過程中的各種條件等措施來實(shí)現(xiàn)對微生物代謝調(diào)節(jié)的人工控制，使微生物能最大限度地積累對人類有用的代謝產(chǎn)物。微生物代謝調(diào)節(jié)的機(jī)制酶合成的調(diào)節(jié)：誘導(dǎo)與反饋?zhàn)瓒裘富钚缘恼{(diào)節(jié)：激活與反饋抑制（變構(gòu)調(diào)節(jié)）微生物細(xì)胞內(nèi)的酶可分為組成酶(微生物有些酶總是適量地存在,它們是不依賴于酶底物或底物的結(jié)構(gòu)類似物的存在而合成的酶,如葡萄糖轉(zhuǎn)化為丙酮酸過程中的各種酶)和誘導(dǎo)酶(適應(yīng)性酶,是依賴于某種底物或底物的結(jié)構(gòu)類似物的存在而合成的酶。誘導(dǎo)酶合成的基因以隱性狀態(tài)存在于染色體中)

操縱子學(xué)說：基因表達(dá)和控制的一個完整單元，其中包括結(jié)構(gòu)基因，調(diào)節(jié)基因，操作基因和啟動基因。誘導(dǎo)型操縱子：效應(yīng)物存在導(dǎo)致基因表達(dá)。阻遏型操縱子：效應(yīng)物存在導(dǎo)致基因表達(dá)的關(guān)閉。代謝的分類分解代謝（異化作用）;合成代謝（同化作用）初級代謝可以為次級代謝產(chǎn)物合成提供前體物和為次級代謝產(chǎn)物合成提供所需要的能量，而次級代謝則是初級代謝在特定條件下的繼續(xù)和發(fā)展。次級代謝產(chǎn)物的類型:1.根據(jù)產(chǎn)物合成途徑可以分為五種類型：（1）與糖代謝有關(guān)的類型(2）與脂肪酸代謝有關(guān)的類型（3）與萜烯和甾體化合物有關(guān)的類型（4）與TCA環(huán)有關(guān)的類型（5）與氨基酸代謝有關(guān)的類型2，根據(jù)產(chǎn)物的作用區(qū)分類型:抗生素、激素、生物堿、毒素、色素及維生素等類型。次級代謝物的生物合成:1.養(yǎng)分的攝入2.通過中樞代謝途徑轉(zhuǎn)化為中間體3.前體的合成與修飾4.前體進(jìn)入次級代謝產(chǎn)物合成途徑，并最終形成產(chǎn)物前體的來源：前體大多數(shù)源自初級代謝途徑的產(chǎn)物或中間體，所以，中間體的走向是前體合成的關(guān)鍵。當(dāng)初級代謝和次級代謝具有共同的合成途徑時，初級代謝的終產(chǎn)物過量，往往會抑制次級代謝的合成，這是因?yàn)檫@些終產(chǎn)物抑制了在次級代謝產(chǎn)物合成中重要的分叉中間體的合成。如賴氨酸和青霉素的生物合成過程中有共同中間體α-氨基己二酸，當(dāng)培養(yǎng)液中賴氨酸過量時，則抑制α-氨基己二酸的合成，進(jìn)而影響到青霉素的合成。次級代謝產(chǎn)物一般在菌體生長后期合成次級代謝產(chǎn)物發(fā)酵經(jīng)歷兩個階段，即營養(yǎng)增殖期和產(chǎn)物形成期。如在菌體活躍增殖階段幾乎不產(chǎn)生抗生素。待到細(xì)胞停止生長，進(jìn)入到恒定期才開始活躍地合成抗生素，成為生產(chǎn)期。微生物次級代謝的調(diào)節(jié)思考題為什么次級代謝相關(guān)合成酶多是誘導(dǎo)酶？為什么初級代謝產(chǎn)物合成的酶專一性強(qiáng)，催化次級代謝產(chǎn)物合成的酶專一性不強(qiáng)？培養(yǎng)基是人工配制的供微生物或動植物細(xì)胞生長繁殖和合成各種代謝產(chǎn)物所需要的、一定比例的多種營養(yǎng)物質(zhì)的混合物，同時培養(yǎng)基也為微生物等提供除營養(yǎng)外的其他生長所必須的環(huán)境條件。發(fā)酵培養(yǎng)基必須提供微生物生長繁殖和產(chǎn)物合成所需的碳源、氮源、無機(jī)元素、生長因子、水和氧氣等。大規(guī)模發(fā)酵生產(chǎn)中還必須重視培養(yǎng)基原料的價格和來源。工業(yè)微生物發(fā)酵培養(yǎng)基應(yīng)具有的特點(diǎn):1、單位培養(yǎng)基能產(chǎn)生盡量多的產(chǎn)物2、目的產(chǎn)物的合成速度盡量快3、副產(chǎn)物盡量少4、質(zhì)量穩(wěn)定，價格低廉，易于長期獲得5、盡量不影響發(fā)酵過程中的操作和產(chǎn)物的后處理等培養(yǎng)基成分A.碳源：培養(yǎng)基的主要成分之一，為微生物提供生長繁殖所需的能源，及合成菌體和目的產(chǎn)物的原料。1）碳水化合物：葡萄糖，乳糖，淀粉，糖蜜，糊精，玉米粉等。2）脂肪：比糖類釋放更多能量，需要更多溶解氧。3）有機(jī)酸，烴和醇類等石油化工產(chǎn)品。糖蜜：制糖工業(yè)的副產(chǎn)品，是一種粘稠、黑褐色、呈半流動的液體，組成因制糖原料、加工條件的不同而有差異，其中主要含有大量可發(fā)酵糖(主要是蔗糖)，是很好的發(fā)酵原料。發(fā)酵培養(yǎng)基所用的碳源很多都是糧食和油料原料，所以節(jié)約用糧是發(fā)酵生產(chǎn)的重要環(huán)節(jié)，所以一方面要促進(jìn)發(fā)酵的高產(chǎn)和轉(zhuǎn)化率，一方面要從原料的節(jié)約和代用上著手，如改善培養(yǎng)基配比，開拓新的培養(yǎng)基資源，使用廢棄資源代替糧食等。發(fā)酵碳源原料的前處理淀粉的前處理：淀粉多數(shù)情況下不能作為培養(yǎng)基直接利用，需將其水解為葡萄糖才能使用。制備方法：1.酸解法2.酶解法3.酸酶結(jié)合法糖蜜的前處理：糖蜜的濃度很大，雜質(zhì)較多，發(fā)酵前需進(jìn)行預(yù)處理，包括稀釋、通風(fēng)、酸化、澄清、滅菌等過程。B.氮源：構(gòu)成菌體組分和含氮代謝物.1）有機(jī)氮源：黃豆餅粉，玉米漿，花生餅粉，蛋白胨，酵母膏，魚粉等。有機(jī)氮源除了作為菌體生長繁殖的營養(yǎng)外，有的還是產(chǎn)物的前體，如纈氨酸可作為紅霉素的前體。尿素也是常用的有機(jī)氮源，但成分單一，不具有其他有機(jī)氮源的特點(diǎn)。2）無機(jī)氮源：銨鹽，硝酸鹽和氨水等，微生物對無機(jī)氮源的利用非?？?，所以也稱為速效氮源，會導(dǎo)致分解代謝物阻遏。氨水是抗生素生產(chǎn)中常用的無機(jī)氮源，如合成1mol鏈霉素需要7mol的NH3，使用氨水要注意除菌。生理酸性物質(zhì)和生理堿性物質(zhì)硫酸銨：(NH4)2SO4硝酸鈉：NaNO3可用于補(bǔ)充氮源并調(diào)節(jié)pH值。C.無機(jī)鹽及微量元素?zé)o機(jī)鹽是微生物活動不可缺少的物質(zhì)。其主要功能是構(gòu)成菌體成分、作為酶的組成部分、酶的激活劑或抑制劑、調(diào)節(jié)培養(yǎng)滲透壓、調(diào)節(jié)pH值等。微生物對無機(jī)鹽的需要量很少，但無機(jī)鹽含量對菌體生長和產(chǎn)物的生成影響很大。磷酸鹽：磷是某些蛋白質(zhì)和核酸的組成成分。有利于糖代謝，可以促進(jìn)菌體生長，但過量時會抑制產(chǎn)物合成。磷酸鹽在培養(yǎng)基中還具有緩沖作用。工業(yè)上常用K3PO4?3H2O、K3PO4和Na2HPO4?12H2O、NaH2PO4?2H2O等磷酸鹽。鎂：處于離子狀態(tài)時，是許多重要的酶(己糖磷酸化酶，檸檬酸脫氫酶、羧化酶等）的激活劑；影響基質(zhì)的氧化，蛋白質(zhì)的合成，能提高一些氨基糖苷類抗生素產(chǎn)生菌對自身產(chǎn)生的抗生素的耐受能力，如卡那霉素、鏈霉素等。硫：對于蛋白質(zhì)的活性和構(gòu)成有重要作用。鈉、鉀、鈣等與細(xì)胞滲透壓和通透性有關(guān)，是許多酶的激活劑，促進(jìn)糖代謝。鐵：菌體有氧氧化的必須元素，鐵制發(fā)酵罐可以提供。但青霉素產(chǎn)生菌對鐵敏感，所以需對發(fā)酵罐預(yù)處理。Zn、Co、Mn、Cu等元素大部分作為酶的輔基和激活劑；一般作為碳、氮源的農(nóng)副產(chǎn)品天然原料中，本身就含有某些微量元素，不必另加。D.生長因子從廣義來說，凡是微生物不可缺少的微量有機(jī)物質(zhì)，如氨基酸、嘌呤、嘧啶、維生素等均稱為生長因子。其功能是構(gòu)成細(xì)胞的組成分，促進(jìn)生命活動的進(jìn)行。生長因子不是所有微生物都必需的，它只是對于某些自己不能合成這些成分的微生物才是必不可少的營養(yǎng)物。有機(jī)氮源是生長因子的重要來源，如玉米漿中含有豐富的氨基酸，微量元素和生長素，是多數(shù)發(fā)酵產(chǎn)品的良好氮源。前體是指能直接被微生物在生物合成過程中結(jié)合到產(chǎn)物分子中去的物質(zhì)，其自身的結(jié)構(gòu)并無太大變化，但產(chǎn)物的合成卻能有較大提升，如玉米漿中