發(fā)酵工程第二章-培養(yǎng)基的制備與滅菌課件

第二章培養(yǎng)基的制備與滅菌

第一節(jié)培養(yǎng)基的原材料培養(yǎng)基：廣義上講培養(yǎng)基是指一切可供微生物細(xì)胞生長(zhǎng)繁殖所需的一組營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)和原料。同時(shí)培養(yǎng)基也為微生物培養(yǎng)提供除營(yíng)養(yǎng)外的其它所必須的條件。培養(yǎng)基的作用：滿足菌體的生長(zhǎng)促進(jìn)產(chǎn)物的形成一、培養(yǎng)基的營(yíng)養(yǎng)成分微生物的營(yíng)養(yǎng)活動(dòng)，是依靠向外界分泌大量的酶．將周圍環(huán)境中大分子的蛋白質(zhì)、糖類、脂肪等營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)分解成小分子化合物，再借助細(xì)胞膜的滲透作用，吸收這些小分子營(yíng)養(yǎng)來實(shí)現(xiàn)的。所有發(fā)酵培養(yǎng)基都必須提供微生物生長(zhǎng)繁殖和產(chǎn)物合成所需的能源，包括碳源、氮源、無機(jī)元素、生長(zhǎng)因子及水、氧氣等。對(duì)于大規(guī)模發(fā)酵生產(chǎn)，除考慮上述微生物的需要外，還必須重視培養(yǎng)基原料的價(jià)格和來源。

（一）碳源1、作用提供微生物菌種的生長(zhǎng)繁殖所需的能源和合成菌體所必需的碳成分

提供合成目的產(chǎn)物所必須的碳成分2、來源糖類、油脂、有機(jī)酸、正烷烴3、工業(yè)上常用的糖類①葡萄糖

所有的微生物都能利用葡萄糖但是會(huì)引起葡萄糖效應(yīng)工業(yè)上常用淀粉水解糖,但是糖液必須達(dá)到一定的質(zhì)量指標(biāo)②糖蜜糖蜜是制糖生產(chǎn)時(shí)的結(jié)晶母液，它是制糖工業(yè)的副產(chǎn)物。

糖蜜主要含有蔗糖，總糖可達(dá)50%～75%。一般糖蜜分甘蔗糖蜜和甜菜糖蜜。糖蜜使用的注意點(diǎn)：除糖份外，含有較多的雜質(zhì)，其中有些是有用的，但是許多都會(huì)對(duì)發(fā)酵產(chǎn)生不利的影響，需要進(jìn)行預(yù)處理。例：谷氨酸發(fā)酵有害物資：膠體成分（起泡、結(jié)晶）、鈣鹽（結(jié)晶）生物素（發(fā)酵控制）預(yù)處理：澄清→脫鈣→脫除生物素例：檸檬酸發(fā)酵有害物質(zhì)：鐵離子含量高（導(dǎo)致異檸檬酸的生成）預(yù)處理：→黃血鹽②淀粉、糊精使用條件：微生物必須能分泌水解淀粉、糊精的酶類缺點(diǎn)：難利用、發(fā)酵液比較稠、一般>2.0%時(shí)加入一定的α-淀粉酶成分比較復(fù)雜，有直鏈淀粉和支鏈淀粉等等。優(yōu)點(diǎn)：來源廣泛、價(jià)格底，可以解除葡萄糖效應(yīng)例：地衣牙孢桿菌生產(chǎn)α-淀粉酶碳源對(duì)生長(zhǎng)和產(chǎn)酶的影響碳源細(xì)胞量α-淀粉酶葡萄糖4.20蔗糖4.020糊精3.0638.2淀粉3.0940.2（二）氮源

氮源主要用于構(gòu)成菌體細(xì)胞物質(zhì)（氨基酸，蛋白質(zhì)、核酸等）和含氮代謝物。常用的氮源可分為兩大類：有機(jī)氮源和無機(jī)氮源。

1、無機(jī)氮源種類：氨鹽、硝酸鹽和氨水特點(diǎn)：微生物對(duì)它們的吸收快，所以也稱之謂迅速利用的氮源。但無機(jī)氮源的迅速利用常會(huì)引起pH的變化如：

(NH4)2SO4

→2NH3+2H2SO4

NaNO3+4H2

→NH3+2H2O+NaOH

無機(jī)氮源被菌體作為氮源利用后，培養(yǎng)液中就留下了酸性或堿性物質(zhì)，這種經(jīng)微生物生理作用（代謝）后能形成酸性物質(zhì)的無機(jī)氮源叫生理酸性物質(zhì)，如硫酸胺，若菌體代謝后能產(chǎn)生堿性物質(zhì)的則此種無機(jī)氮源稱為生理堿性物質(zhì)，如硝酸鈉。正確使用生理酸堿性物質(zhì)，對(duì)穩(wěn)定和調(diào)節(jié)發(fā)酵過程的pH有積極作用。所以選擇合適的無機(jī)氮源有兩層意義：

滿足菌體生長(zhǎng)穩(wěn)定和調(diào)節(jié)發(fā)酵過程中的pH無機(jī)氮源的影響：硫酸銨>硝酸銨>硝酸鈉>尿素2、有機(jī)氮源來源：工業(yè)上常用的有機(jī)氮源都是一些廉價(jià)的原料，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、魚粉、蠶蛹粉、尿素、廢菌絲體和酒糟。成分復(fù)雜：除提供氮源外，有些有機(jī)氮源還提供大量的無機(jī)鹽及生長(zhǎng)因子。例玉米漿：①可溶性蛋白、生長(zhǎng)因子（生物素）、苯乙酸②較多的乳酸③硫、磷、微量元素等

有機(jī)氮源成分復(fù)雜可以從多個(gè)方面對(duì)發(fā)酵過程進(jìn)行影響，而另一方面有機(jī)氮源的來源具有不穩(wěn)定性。所以在有機(jī)氮源選取時(shí)和使用過程中，必須考慮原料的波動(dòng)對(duì)發(fā)酵的影響氮源使用的一些相關(guān)問題：有機(jī)氮源和無機(jī)氮源應(yīng)當(dāng)混合使用早期：容易利用易同化的氮源—無機(jī)氮源中期：菌體的代謝酶系已形成、則利用蛋白質(zhì)

有些產(chǎn)物會(huì)受氮源的誘導(dǎo)和阻遏例：蛋白酶的生產(chǎn)有機(jī)氮源選取時(shí)也要考慮微生物的同化能力開發(fā)效果好、有針對(duì)性的有機(jī)氮源仍然是令人感興趣的課題（三）無機(jī)鹽的微量元素1、作用：各種不一樣2、來源：C、N源，以鹽的形式補(bǔ)充3、用量：根據(jù)具體的產(chǎn)品，以實(shí)驗(yàn)決定4、使用注意點(diǎn)A.對(duì)于其它渠道有可能帶入的過多的某種無機(jī)離子和微量元素在發(fā)酵過程中必須加以考慮例：鐵離子青霉素發(fā)酵中，鐵離子的濃度要小于20μg/ml

發(fā)酵罐必須進(jìn)行表面處理B、使用時(shí)注意鹽的形式（pH的變化）例：黑曲酶NRRL-330,生產(chǎn)α-淀粉酶，P對(duì)酶活的影響

pH酶活不加4.25120分鐘加K2HPO45.4530分鐘加KH2PO44.6275分鐘（四）生長(zhǎng)因子、前體和產(chǎn)物促進(jìn)劑

從廣義上講，凡是微生物生長(zhǎng)不可缺少的微量的有機(jī)物質(zhì)，如氨基酸、嘌呤、嘧啶、維生素等均稱生長(zhǎng)因子。

1、生長(zhǎng)因子

如以糖質(zhì)原料為碳源的谷氨酸生產(chǎn)菌均為生物素缺陷型，以生物素為生長(zhǎng)因子,生長(zhǎng)因子對(duì)發(fā)酵的調(diào)控起到重要的作用。

有機(jī)氮源是這些生長(zhǎng)因子的重要來源，多數(shù)有機(jī)氮源含有較多的B簇維生素和微量元素及一些微生物生長(zhǎng)不可缺少的生長(zhǎng)因子

前體指某些化合物加入到發(fā)酵培養(yǎng)基中，能直接在微生物生物合成過程中合成到產(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。2、前體青霉素：分子量356苯乙酸:分子量136作用：前體有助于提高產(chǎn)量和組份用量：前體的用量可以按分子量衡算，具體使用有個(gè)轉(zhuǎn)化率的問題用法：前體使用時(shí)普遍采用流加的方法

前體一般都有毒性，濃度過大對(duì)菌體的生長(zhǎng)不利苯乙酸，一般基礎(chǔ)料中僅僅添加0.07%

前體相對(duì)價(jià)格較高，添加過多，容易引起揮發(fā)和氧化，流加也有利于提高前提的轉(zhuǎn)化率3、產(chǎn)物促進(jìn)劑所謂產(chǎn)物促進(jìn)劑是指那些非細(xì)胞生長(zhǎng)所必須的營(yíng)養(yǎng)物，又稱非前體，但加入后卻能提高產(chǎn)量的添加劑。

促進(jìn)劑提高產(chǎn)量的機(jī)制還不完全清楚，其原因是多方面的。有些促進(jìn)劑本身是酶的誘導(dǎo)物；有些促進(jìn)劑是表面活性劑，可改善細(xì)胞的透性，改善細(xì)胞與氧的接觸從而促進(jìn)酶的分泌與生產(chǎn)，也有人認(rèn)為表面活性劑對(duì)酶的表面失活有保護(hù)作用；有些促進(jìn)劑的作用是沉淀或螯合有害的重金屬離子。(五)、水

對(duì)于發(fā)酵工廠來說，恒定的水源是至關(guān)重要的，因?yàn)樵诓煌粗写嬖诘母鞣N因素對(duì)微生物發(fā)酵代謝影響甚大。

水源質(zhì)量的主要考慮參數(shù)包括pH值、溶解氧、可溶性固體、污染程度以及礦物質(zhì)組成和含量。對(duì)于釀造行業(yè)，水的重要性不言而喻對(duì)于常規(guī)發(fā)酵，可靠、持久，能提供大量成分一致清潔的水。二、培養(yǎng)基的分類（1）按培養(yǎng)基組成物質(zhì)的化學(xué)成分合成培養(yǎng)基、天然培養(yǎng)基。（2）按物理性質(zhì)固體，液體（3）按用途選擇性培養(yǎng)基、鑒別培養(yǎng)基、富集培養(yǎng)基等（1）天然培養(yǎng)基是采用化學(xué)成分還不清楚或化學(xué)成分還不恒定的各種植物和動(dòng)物組織或微生物的浸出物、水解液等物質(zhì)(例如牛肉膏、酵母膏、麥芽汁、蛋白胨等)制成的。適合于各類異養(yǎng)微生物生長(zhǎng)，而一般自養(yǎng)微生物都不能生長(zhǎng)。（2）合成培養(yǎng)基是用化學(xué)成分和數(shù)量完全了解的物質(zhì)配制而成的。成分精確，重復(fù)性強(qiáng)，可以減少不能控制的因素適用于在實(shí)驗(yàn)室范圍作有關(guān)營(yíng)養(yǎng)、代謝、分類鑒定、生物測(cè)定及選育菌種、遺傳分析等定量研究工作。但一般微生物在合成培養(yǎng)基上生長(zhǎng)較慢，有些微生物營(yíng)養(yǎng)要求復(fù)雜，在合成培養(yǎng)基上不能生長(zhǎng)。（3）半合成培養(yǎng)基多數(shù)培養(yǎng)基配制是采用一部分天然有機(jī)物作碳源、氮源和生長(zhǎng)因子的來源，再適當(dāng)加入一些化學(xué)藥品以補(bǔ)充無機(jī)鹽成分，使其更能充分滿足微生物對(duì)營(yíng)養(yǎng)的需要。大多數(shù)微生物都能在此培養(yǎng)基上生長(zhǎng)繁殖。因此，在微生物工業(yè)生產(chǎn)上和試驗(yàn)研究中被廣泛使用。（1）

液體培養(yǎng)基：常用于大規(guī)模的工業(yè)生產(chǎn)及生理代謝等基本理論研究工作。發(fā)酵工業(yè)多用作培養(yǎng)種子和發(fā)酵的培養(yǎng)基。根據(jù)微生物對(duì)氧的要求情況，分別作靜止或通風(fēng)攪拌培養(yǎng)。在菌種篩選工作和菌種培養(yǎng)工作中，也常用液體培養(yǎng)基進(jìn)行搖瓶培養(yǎng)微生物在液體培養(yǎng)基中生長(zhǎng)的情況有時(shí)也可用作鑒定菌種的參考。生理代謝菌種篩選種子培養(yǎng)發(fā)酵培養(yǎng)（2）

固體培養(yǎng)基分類：斜面試管、平板等是在液體培養(yǎng)基中加入凝固劑配成的，最常用的凝固劑是瓊脂。作用：固體培養(yǎng)基在菌種的分離、保藏、菌落特征的觀察、活菌計(jì)數(shù)和鑒定菌種方面是不可缺少的。在制曲、酶制劑、檸檬酸等生產(chǎn)中，用來培養(yǎng)霉菌等的固體種子和發(fā)酵培養(yǎng)基是由麩皮等農(nóng)作物加無機(jī)元素等制成的。增殖培養(yǎng)基：可以配制成適合某種微生物生長(zhǎng)而不適合其他微生物生長(zhǎng)，從而達(dá)到從自然界分離這種微生物的目的。鑒別培養(yǎng)基：是根據(jù)微生物能否利用培養(yǎng)基中某種營(yíng)養(yǎng)成分，借助指示劑的顯色反應(yīng)，以鑒別不同種類的微生物。選擇培養(yǎng)基：是在培養(yǎng)基內(nèi)加入某種化學(xué)物質(zhì)以抑制不需要菌的生長(zhǎng)，而促進(jìn)某種需要菌的生長(zhǎng)。三、發(fā)酵生產(chǎn)中的培養(yǎng)基類型工業(yè)發(fā)酵中培養(yǎng)基往往是依據(jù)生產(chǎn)流程和作用分為：斜面培養(yǎng)基種子培養(yǎng)基發(fā)酵培養(yǎng)基搖瓶培養(yǎng)基1．斜面培養(yǎng)基作用：這是供微生物細(xì)胞生長(zhǎng)繁殖用的，包括細(xì)菌，酵母等的斜面培養(yǎng)基以及霉菌、放線菌生孢子培養(yǎng)基或麩曲培養(yǎng)基等。這類培養(yǎng)基主要作用是供給細(xì)胞生長(zhǎng)繁殖所需的各類營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)。特點(diǎn)：1.富含有機(jī)氮源，少含或不含糖分。有機(jī)氮有利于菌體的生長(zhǎng)繁殖，能獲得更多的細(xì)胞。2.對(duì)于放線菌或霉菌的產(chǎn)孢子培養(yǎng)基，則氮源和碳源均不宜太豐富，否則容易長(zhǎng)菌絲而較少形成孢子。3.斜面培養(yǎng)基中宜加少量無機(jī)鹽類，供給必要的生長(zhǎng)因子和微量元素。2．種子培養(yǎng)基(包括搖瓶種子和小罐種子培養(yǎng)基)：培養(yǎng)種子的目的：1.擴(kuò)大培養(yǎng)，增加細(xì)胞數(shù)量；同時(shí)也必須培養(yǎng)出強(qiáng)壯、健康、活性高的細(xì)胞。為了使細(xì)胞迅速進(jìn)行分裂或菌絲快速生長(zhǎng)。種子培養(yǎng)基特點(diǎn)：1.必須有較完全和豐富的營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)，特別需要充足的氮源和生長(zhǎng)因子。2.種子培養(yǎng)基中各種營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)的濃度不必太高。供孢子發(fā)芽生長(zhǎng)用的種子培養(yǎng)基，可添加一些易被吸收利用的碳源和氮源。3.種子培養(yǎng)基成分還應(yīng)考慮與發(fā)酵培養(yǎng)基的主要成分相近。3．發(fā)酵培養(yǎng)基發(fā)酵培養(yǎng)基是發(fā)酵生產(chǎn)中最主要的培養(yǎng)基，它不僅耗用大量的原材料，而且也是決定發(fā)酵生產(chǎn)成功與否的重要因素。（1）根據(jù)產(chǎn)物合成的特點(diǎn)來設(shè)計(jì)培養(yǎng)基：對(duì)菌體生長(zhǎng)與產(chǎn)物相偶聯(lián)的發(fā)酵類型，充分滿足細(xì)胞生長(zhǎng)繁殖的培養(yǎng)基就能獲得最大的產(chǎn)物。對(duì)于生產(chǎn)氨基酸等含氮的化合物時(shí)，它的發(fā)酵培養(yǎng)基除供給充足的碳源物質(zhì)外，還應(yīng)該添加足夠的銨鹽或尿素等氮素化合物。（2）發(fā)酵培養(yǎng)基的各種營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)的濃度應(yīng)盡可能高些，這樣在同等或相近的轉(zhuǎn)化率條件下有利于提高單位容積發(fā)酵罐的利用率，增加經(jīng)濟(jì)效益。（3）發(fā)酵培養(yǎng)基需耗用大量原料，因此，原料來源、原材料的質(zhì)量以及價(jià)格等必須予以重視。四、發(fā)酵培養(yǎng)基選擇的原則(1)必須提供合成微生物細(xì)胞和發(fā)酵產(chǎn)物的基本成分。(2)有利于減少培養(yǎng)基原料的單耗，即提高單位營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)所合成產(chǎn)物數(shù)量或最大產(chǎn)率。(3)有利于提高培養(yǎng)基和產(chǎn)物的濃度，以提高單位容積發(fā)酵罐的生產(chǎn)能力。(4)有利于提高產(chǎn)物的合成速度，縮短發(fā)酵周期。(5)盡量減少副產(chǎn)物的形成，便于產(chǎn)物的分離純化。(6)原料價(jià)格低廉，質(zhì)量穩(wěn)定，取材容易。7)所用原料盡可能減少對(duì)發(fā)酵過程中通氣攪拌的影響，利于提高氧的利用率，降低能耗。(8)有利于產(chǎn)品的分離純化，并盡可能減少產(chǎn)生“三廢”的物質(zhì)。發(fā)酵培養(yǎng)基的設(shè)計(jì)和注意事項(xiàng)

1．提供必要的營(yíng)養(yǎng)成分：培養(yǎng)基成分必須滿足細(xì)胞生長(zhǎng)，代謝活動(dòng)和合成產(chǎn)物所需的基本要求。2．配制合適的濃度：可以從發(fā)酵動(dòng)力學(xué)有關(guān)生長(zhǎng)、產(chǎn)物合成和基質(zhì)利用物料平衡的關(guān)系中大致推算所需原料或大致計(jì)算出所需主要原料的需要量。3.主成分與其他成分的配比。4．控制合適的pH：微生物的生長(zhǎng)繁殖或產(chǎn)物的合成往往需要—定的pH環(huán)境，在最適pH值下有利于加快各種酶的反應(yīng)。因此在整個(gè)發(fā)酵過程中應(yīng)使培養(yǎng)基的pH適合于微生物生長(zhǎng)或產(chǎn)物合成所需。

pH的具體控制方法（1）可以在微生物培養(yǎng)過程中加入酸或堿或流加某些營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)調(diào)節(jié)培養(yǎng)基的pH，但更應(yīng)在配制培養(yǎng)基時(shí)考慮所用營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)的組成成分，使其pH值適合該微生物生長(zhǎng)或合成代謝產(chǎn)物的需要。（2）還要注意有些營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)被利用后培養(yǎng)基的pH變化情況.（3）控制pH最常用的方法是在培養(yǎng)基中添加具有一定緩沖能力的物質(zhì)作為營(yíng)養(yǎng)物，如以磷酸鹽作為磷的成分；或者避免使用容易產(chǎn)生生理酸性或堿性使培養(yǎng)基pH波動(dòng)太大的物質(zhì)。5．避免產(chǎn)生微生物不能利用的物質(zhì)或形成沉淀葡萄糖與銨鹽或氨基酸的氨基在滅菌高溫下作用形成深褐色物質(zhì)。這種物質(zhì)不被微生物利用。因此這兩類營(yíng)養(yǎng)物不宜直接配在一起進(jìn)行滅菌，而應(yīng)采用分開滅菌后再加入發(fā)酵罐內(nèi)。硫酸銨中的SO42-與鈣鹽易形成難溶的硫酸鈣，因此二者也不宜直接配成培養(yǎng)基。6．注意代謝調(diào)節(jié)物的影響：有些物質(zhì)存在于培養(yǎng)基中往往能明顯地促進(jìn)或抑制發(fā)酵產(chǎn)物的形成。前體物質(zhì)誘導(dǎo)劑阻遏物抑制劑金屬離子五、發(fā)酵培養(yǎng)基的設(shè)計(jì)和優(yōu)化

目前還不能完全從生化反應(yīng)的基本原理來推斷和計(jì)算出適合某一菌種的培養(yǎng)基配方，只能用生物化學(xué)、細(xì)胞生物學(xué)、微生物學(xué)等的基本理論，參照前人所使用的較適合某一類菌種的經(jīng)驗(yàn)配方，再結(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，按照一定的實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)和實(shí)驗(yàn)方法選擇出較為適合的培養(yǎng)基。

一、培養(yǎng)基成分選擇的原則

菌種的同化能力

代謝的阻遏和誘導(dǎo)

合適的C、N比100∶0.2～2.0

pH的要求

（一）、理論轉(zhuǎn)化率與實(shí)際轉(zhuǎn)化率

理論轉(zhuǎn)化率是指理想狀態(tài)下根據(jù)微生物的代謝途徑進(jìn)行物料衡算，所得出的轉(zhuǎn)化率的大小。

實(shí)際轉(zhuǎn)化率是指實(shí)際發(fā)酵過程中轉(zhuǎn)化率的大小

如何使實(shí)際轉(zhuǎn)化率接近于理論轉(zhuǎn)化是發(fā)酵控制的一個(gè)目標(biāo)

二、成分含量的確定例:

如在酒精生產(chǎn)中葡萄糖轉(zhuǎn)化為酒精的理論轉(zhuǎn)化率計(jì)算如下∶

葡萄糖轉(zhuǎn)化為酒精的代謝總反應(yīng)衡算式為∶

C6H12O6─→2C2H5OH+2CO2

葡萄糖轉(zhuǎn)化為酒精的理論得率為∶

2*46

Y=───=0.57162實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)

培養(yǎng)基成分的含量最終都是通過實(shí)驗(yàn)獲得的

合理的實(shí)驗(yàn)方法多因子實(shí)驗(yàn)：均勻設(shè)計(jì)、正交實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)、響應(yīng)面分析等。多因子實(shí)驗(yàn)③當(dāng)培養(yǎng)基成分確定后，剩下的問題就是各成分最適的濃度，由于培養(yǎng)基成分很多，為減少實(shí)驗(yàn)次數(shù)常采用一些合理的實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)方法。培養(yǎng)基設(shè)計(jì)的步驟①根據(jù)前人的經(jīng)驗(yàn)和培養(yǎng)基成分確定時(shí)一些必須考慮的問題，初步確定可能的培養(yǎng)基成分；②通過單因子實(shí)驗(yàn)最終確定出最為適宜的培養(yǎng)基成分；類胡蘿卜素高產(chǎn)菌Y11的培養(yǎng)基的優(yōu)化郭秒,食品與工業(yè)發(fā)酵，2004類胡蘿卜素的作用：色素、營(yíng)養(yǎng)保健原培養(yǎng)基:

初步確定可能的培養(yǎng)基成分(以碳源為例)

通過單因子實(shí)驗(yàn)確定適宜的培養(yǎng)基成分(以碳源為例)考慮到成本：乙酸鈉是較為合適的碳源進(jìn)一步：乙酸鈉的濃度2%比較好結(jié)果：碳源：乙酸鈉0.2%氮源：氯化銨0.2%

酵母膏0.03%無機(jī)鹽:復(fù)合無機(jī)鹽0.05%

正交設(shè)計(jì)確定優(yōu)化的配方改進(jìn)后培養(yǎng)基原培養(yǎng)基改進(jìn)后培養(yǎng)基的發(fā)酵結(jié)果培養(yǎng)基設(shè)計(jì)時(shí)注意的一些相關(guān)問題

原料及設(shè)備的預(yù)處理

原材料的質(zhì)量

發(fā)酵特性的影響

在抗生素發(fā)酵生產(chǎn)中往往喜歡所謂的“稀配方”，因?yàn)樗冉档统杀?、滅菌容易、且使氧傳遞容易而有利于目的產(chǎn)物的生物合成。如果營(yíng)養(yǎng)成分缺乏，則可通過中間補(bǔ)料方法予以彌補(bǔ)。

第二節(jié)淀粉水解糖的制備

一、淀粉水解糖的制備方法1、酸解法：定義：以酸（無機(jī)酸或有機(jī)酸）為催化劑，在高溫高壓下將淀粉水解為葡萄糖的方法.優(yōu)點(diǎn)：設(shè)備要求簡(jiǎn)單，水解時(shí)間短（20min），設(shè)備生產(chǎn)能力大缺點(diǎn)：高溫高壓下進(jìn)行，設(shè)備要求耐腐蝕、耐高溫、耐高壓，副反應(yīng)多，對(duì)原料要求嚴(yán)格，淀粉顆粒不宜過大，淀粉乳濃度不能過高。2、酶解法：（雙酶水解法）

定義：用淀粉酶將淀粉水解為葡萄糖的過程。一般分為兩步：第一步是利用α－淀粉酶將淀粉液化轉(zhuǎn)為糊精及低聚糖，使淀粉的可溶性增加，這個(gè)過程稱為液化。第二步是利用糖化酶將糊精或低聚糖進(jìn)一步水解，轉(zhuǎn)變?yōu)槠咸烟堑倪^程，稱為糖化。也稱雙酶法α-淀粉酶（液化）葡萄糖淀粉酶（糖化）優(yōu)點(diǎn)：1、反應(yīng)條件溫和。

2、酶的專一性強(qiáng)，副反應(yīng)少

3、可在較高的淀粉乳濃度下水解

4、糖液的營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)豐富

5、糖液色澤淺，無苦味，有利于糖液的精制缺點(diǎn)：時(shí)間長(zhǎng)（2～3）天，要求的設(shè)備多，糖液過濾困難。3、酸酶結(jié)合法酸酶法酶酸法二、影響酸水解的因素酸的種類主要因素濃度（酸的濃度、淀粉的濃度）水解溫度第三節(jié)糖蜜前處理

一、糖蜜的來源與特點(diǎn)二、糖蜜前處理的方法1、加酸通風(fēng)沉淀法（冷酸通風(fēng)處理法）：糖蜜加水稀釋到500Bx加入0.2～0.3％濃硫酸，通入壓縮空氣1h靜置澄清8h，取上清液。2、加熱加酸沉淀法（熱酸通風(fēng)沉淀法）：糖蜜加水稀釋到40％加適量硫酸調(diào)節(jié)pH值到4～4.5放入澄清槽加熱至80～90℃，通風(fēng)30min保溫70～80℃8～12小時(shí)，取上清液。3、添加絮凝劑澄清處理法：糖蜜稀釋至30～40Bx

加硫酸調(diào)pH3～3.8加熱至90℃添加8ppm聚丙烯酰胺（PAM），攪拌均勻靜置1小時(shí)，取上清液。第四節(jié)其他原料的處理一、纖維素及發(fā)酵廢液的處理（一）、利用纖維素廢料生產(chǎn)SCP稻草、麥稈、玉米的莖和葉、甘蔗渣、廢紙等流程如下：纖維原料粉碎水解中和澄清過濾發(fā)酵罐培養(yǎng)分離廢液種子營(yíng)養(yǎng)鹽菌體濃縮磨碎干燥成品

（二）利用檸檬酸中和濾液生產(chǎn)酵母

酵母菌種斜面一級(jí)種子二級(jí)種子離心分離中和廢液鹽酸調(diào)pH3.5發(fā)酵干燥粉碎包裝二次廢液用于發(fā)酵培養(yǎng)基的配置等二、亞硫酸鹽廢液的處理（一）亞硫酸鹽制漿廢液生產(chǎn)酒精和蛋白質(zhì)1、亞硫酸鹽紙漿廢液生產(chǎn)酒精2、亞硫酸鹽紙漿廢液發(fā)酵生產(chǎn)蛋白質(zhì)3、亞硫酸銨法非木材制漿廢液培養(yǎng)SCP

（二）亞硫酸鹽廢液發(fā)酵生產(chǎn)乳酸三、木屑水解液發(fā)酵生產(chǎn)衣康酸第五節(jié)培養(yǎng)基滅菌一、消毒與滅菌在發(fā)酵工業(yè)中的應(yīng)用消毒：指用物理和化學(xué)方法殺死物料、容器、器具內(nèi)外的病源微生物。一般只能殺死營(yíng)養(yǎng)細(xì)胞而不能殺死細(xì)菌芽孢。滅菌：用物理或化學(xué)方法殺死或除去環(huán)境中所有微生物，包括營(yíng)養(yǎng)細(xì)胞、細(xì)菌芽孢和孢子。消滅雜菌和防止雜菌污染二、滅菌方法：干熱滅菌、濕熱滅菌、物理滅菌（射線、微波等）、化學(xué)滅菌（各種化學(xué)藥品）；1、干熱滅菌法灼燒滅菌、在電熱或紅外線在設(shè)備內(nèi)加熱主要用于保持干燥的物料、器具等

2、濕熱滅菌法

借助蒸汽釋放的熱使微生物細(xì)胞中的蛋白質(zhì)、酶和核酸分子內(nèi)部的化學(xué)鍵，特別是氫鍵受到破壞，引起不可逆的變性，使微生物死亡。優(yōu)點(diǎn)：1）蒸汽來源容易，操作費(fèi)用低廉，本身無毒

2)蒸汽具有很強(qiáng)的穿透力，滅菌易于徹底

3）蒸汽均有很大的潛熱，冷凝后的水分有利于濕熱滅菌

4）蒸汽輸送可借助本身的壓強(qiáng)，調(diào)節(jié)方便，技術(shù)管理容易缺點(diǎn)：1)設(shè)備費(fèi)用高

2）不能用于怕受潮的物料滅菌3、射線滅菌紫外線、高速電子流的陰極射線、X射線和Y射線化學(xué)藥品滅菌法（1）第一大類：表面消毒劑高錳酸鉀溶液：0.1～0.25%、漂白粉、75％的酒精、新潔爾滅和杜滅芬、甲醛37％、戊二醛、過氧乙酸、焦碳酸二乙酯、酚類（2）第二大類：抗代謝藥物化學(xué)結(jié)構(gòu)與微生物必須的代謝物類似例如：磺胺類化合物取代氨基苯甲酸（3）第三大類：抗生素

三、加熱滅菌的原理

1.、微生物的熱阻：微生物對(duì)熱的抵抗力；致死溫度、致死時(shí)間2、微生物的熱致死動(dòng)力學(xué)：對(duì)數(shù)殘留定律一級(jí)反應(yīng)：用N表示殘留活菌個(gè)數(shù)，則活菌的減少率（死亡率），與N呈線性關(guān)系，即：式中，K是反應(yīng)速度常數(shù)，對(duì)滅菌來講，是活菌的比熱致死速率常數(shù)，單位是min-1

，其值與菌的種類和加熱溫度有關(guān)，需通過實(shí)驗(yàn)才能測(cè)定。積分邊界條件：N0→Nθ；t0=0式中