发酵工业培养基PPT课件
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发酵工程培养基
酒精生产中若用糖蜜代甘薯粉，可省去蒸煮、 制曲、糖化等过程，简化了工艺。
糖蜜使用的注意点：
除糖份外，含有较多的杂质，其中有些是有用的， 但是许多都会对发酵产生不利的影响，需要进行预 处理。
例：谷氨酸发酵
有害物资：胶体成分（起泡、结晶）、钙盐（结 晶）、生物素（发酵控制）。
预处理：澄清→脱钙→脱除生物素 例：柠檬酸发酵 有害物质：铁离子含量高（导致异柠檬酸的生成）。 预处理：→黄血盐
但过多的初始葡萄糖会抑制微生物生长，引 起葡萄糖效应，这主要是葡萄糖的分解代谢 阻遏造成。
另外过多葡萄糖会过分加速菌体呼吸，以致 溶解氧不能满足需要，使一些中间代谢物积 累，pH下降，影响微生物生长和产物合成。
2.糖蜜 又称糖浆，俗称糖稀。
生物发酵工业所用的糖蜜，主要是指制糖工 业上的废糖蜜，它是甘蔗糖厂或甜菜糖厂的 一种副产品。
又如肠膜状明串珠菌的生长需要补充10种维 生素、19种氨基酸、3种嘌呤及嘧啶等。
2.前体
能直接结合到产物中，而自身结构没有多大 变化，但是产物产量却有较大提高。
青霉素：分子量356
苯乙酸:分子量136
如青霉素生产中，加入玉米浆，产量增加， 原因是玉米浆含有苯乙酸，被优先结合到青 霉素分子中去。
速效氮源。
无机氮源的迅速利用会引起pH的变化。 生理酸性物质：硫酸铵。 生理碱性物质：硝酸钠。
正确使用生理酸碱性物质，对稳定和调节发 酵过程的pH有积极作用。
氨水：
在发酵中除可以调节pH外，它也是一种容易 被利用的氮源，在许多抗生素的生产中得到 普遍使用。
氨水因碱性较强，因此使用时要防止局部过 碱，加强搅拌，并少量多次地加入。
铁：
糖蜜使用的注意点：
除糖份外，含有较多的杂质，其中有些是有用的， 但是许多都会对发酵产生不利的影响，需要进行预 处理。
例：谷氨酸发酵
有害物资：胶体成分（起泡、结晶）、钙盐（结 晶）、生物素（发酵控制）。
预处理：澄清→脱钙→脱除生物素 例：柠檬酸发酵 有害物质：铁离子含量高（导致异柠檬酸的生成）。 预处理：→黄血盐
但过多的初始葡萄糖会抑制微生物生长，引 起葡萄糖效应，这主要是葡萄糖的分解代谢 阻遏造成。
另外过多葡萄糖会过分加速菌体呼吸，以致 溶解氧不能满足需要，使一些中间代谢物积 累，pH下降，影响微生物生长和产物合成。
2.糖蜜 又称糖浆，俗称糖稀。
生物发酵工业所用的糖蜜，主要是指制糖工 业上的废糖蜜，它是甘蔗糖厂或甜菜糖厂的 一种副产品。
又如肠膜状明串珠菌的生长需要补充10种维 生素、19种氨基酸、3种嘌呤及嘧啶等。
2.前体
能直接结合到产物中，而自身结构没有多大 变化，但是产物产量却有较大提高。
青霉素：分子量356
苯乙酸:分子量136
如青霉素生产中，加入玉米浆，产量增加， 原因是玉米浆含有苯乙酸，被优先结合到青 霉素分子中去。
速效氮源。
无机氮源的迅速利用会引起pH的变化。 生理酸性物质：硫酸铵。 生理碱性物质：硝酸钠。
正确使用生理酸碱性物质，对稳定和调节发 酵过程的pH有积极作用。
氨水：
在发酵中除可以调节pH外，它也是一种容易 被利用的氮源，在许多抗生素的生产中得到 普遍使用。
氨水因碱性较强，因此使用时要防止局部过 碱，加强搅拌，并少量多次地加入。
铁：
第五节发酵工程简介ppt课件
灭菌
• 发酵工程所用的菌种大多是单一的纯种， 整个发酵过程中不能混入杂菌。为什么呢？
– 在发酵过程中如混入其他微生物，将与 菌种形成竞争关系，对发酵过程造成不良 影响。
– 例如：如果在谷氨酸发酵过程中混入放 线菌，则放线菌分泌的抗生素就会使大量 的谷氨酸棒状杆菌死亡。
灭菌
• 那如何防止杂菌的污染呢？
发酵过程（中心阶段）
检测进程，满足营养需要； 严格控制温度、pH、溶氧、 转速等
灭菌
杀灭杂菌（胞体、 孢子及芽孢）
扩大培养和接种
2、培养基的配制
• 这种培养基从组成成分和物理性质上看属于 哪种培养基?
– 从物理性质上成看分是液体培养基，从化学酸成碱分度上看是天 然培养基。问题1：在工业生产过程中常采用这种天然成 豆分饼作水为解营液养、物玉质米的浆液、体尿培素养、基磷，酸这在发p酵H：生7产—中8有什么 二好氢处钾呢、？氧化钾、硫酸镁、生物素
谷氨酸棒状杆菌合成谷氨酸的途径
谷氨酸棒状杆菌在一定 的条件下能够利用环境 中的营养物质来合成谷 氨酸。
在工厂里是 怎样应用谷氨酸 棒状杆菌来生产 谷氨酸的？
• 菌种选育
分离纯化
自然界选种、诱变育种、菌 体：过滤、沉淀
基因工程、细胞工程 代谢产物：蒸馏、萃取、离子
交换
培养基配制
根据培养基的配制原 则制备，实践中需多 次试验
– （1）根据不同的菌种，应选择不同的材料配 制培养基。配制的培养基应满足微生物在碳源、 氮源、生长因子、水、无机盐等方面的营养要求， 并为微生物提供适宜的pH。
– （2）培养基的营养要协调，以利于产物的合 成。
3、灭菌
• 配制好培养液后，是否可以立即加入菌种？
– 不能 – 需要进行灭菌
第二章发酵工业微生物菌种制备原理和技术-PPT
筛选一些具有特殊性质得微生物时,需根据该微生物独特 得生理特性到相应得地点采样(极端环境)。如:
高温酶产生菌:温度较高得南方,或温泉、火山爆发处 及北方得堆肥中采集样品;
低温酶产生菌:寒冷得地方,如南北极地区、冰窖、深 海中采样;
耐压菌:海洋底部采样。 耐高渗透压酵母菌:通常到甜果、蜜饯或甘蔗渣堆积处
菌种纯化就是指在特定环境中只让1种来自同一祖先得微生物 群体生存得技术。
菌株分离、筛选虽为两个环节,但却不能绝然分开,因为分离中 得一些措施本身就具有筛选作用。工业微生物产生菌得筛选 一般包括两大部分:一就是从自然界分离所需要得菌株,二就是 把分离到得野生型菌株进一步纯化并进行代谢产物鉴别。
3、分离思路
从自然界筛选
B、采样季节:以温度适中,雨量不多得秋初为好。
C、采土方式:在选好适当地点后,用小铲子除去表土,取 离地面5-15cm处得土约10g,盛入清洁得牛皮纸袋或塑 料袋中,扎好,标记,记录采样时间、地点、环境条件等, 以备查考。为了使土样中微生物得数量与类型尽少变 化,宜将样品逐步分批寄回,以便及时分离。
别出来。
抗生素筛选
6、生产性能得测定
由于纯种分离后,得到得菌株数量非常大,如果对每 一菌株都作全面或精确得性能测定,工作量十分巨大, 而且就是不必要得。一般采用两步法,即初筛与复筛, 经过多次重复筛选,直到获得1～3株较好得菌株,供 发酵条件得摸索与生产试验,进而作为育种得出发菌 株。这种直接从自然界分离得到得菌株称为野生型 菌株,以区别于用人工育种方法得到得变异菌株(亦 称突变株)。
采样。如有人曾在花蜜中分离到一株能耐30%高糖得耐 高渗透压得酵母菌。
(3)含微生物样品得富集培养(优化得过程) ----施加选择性压力分离法
发酵工程制药ppt课件
避光、缺少营养）； 尽可能采用多种不同的手段保藏同一菌株。
48
菌种保藏的常用方法
斜面低温保藏法 石蜡油封存法 砂土管保藏法 麸皮保藏法 甘油悬液保藏法 冷冻真空干燥保藏法 液氮超低温保藏法 宿主保藏法
49
方法名称 斜面低温保藏法 石蜡油封存法
砂土管保藏法
麸皮保藏法 甘油悬液保藏法 冷冻真空干燥保藏法
自然选育 诱变育种 杂交育种 原生质体融合 基因工程
39
从自然界中获得新菌种
土壤、空气、动植物等，严重污染的水域，极端 环境等
基本程序：
采样→预处理→富集培养→筛选→鉴定→野生型
菌株
40
诱变育种
物理或化学方法诱发突变。 物理诱变剂：紫外线、X-射线、γ-射线等 化学诱变剂：氮芥、亚硝酸、5-氟尿嘧啶等
50
第三节 发酵方式
（一）分批培养 （二）连续培养 （三）其它培养方法
51
（一）分批培养
•1、分批培养的定义 •2、分批培养的生长过程 •3、分批培养过程中影响细胞生长的因素
52
分批培养的设备要求较少 操作也较简单
工业微生物生产中经常采用
1、分批培养的定 义
• 分批培养是一种间 歇式的培养方法，
36
真菌之其它
牛肝菌属：含有人体必需的8种氨基酸，还含有腺膘呤、 胆碱和腐胺等生物碱。
灵芝属：灵芝多糖、灵芝多肽、三萜类、16种氨基酸(其 中含有七种人体必需氨基酸)、蛋白质、甾类、甘露醇、 香豆精苷、生物碱、有机酸（主含延胡索酸），以及微量 元素Ge、P、Fe、Ca、Mn、Zn等。
37
发酵菌种的选育要求
饲料工业（单细胞蛋白） (Antibiotics…)
48
菌种保藏的常用方法
斜面低温保藏法 石蜡油封存法 砂土管保藏法 麸皮保藏法 甘油悬液保藏法 冷冻真空干燥保藏法 液氮超低温保藏法 宿主保藏法
49
方法名称 斜面低温保藏法 石蜡油封存法
砂土管保藏法
麸皮保藏法 甘油悬液保藏法 冷冻真空干燥保藏法
自然选育 诱变育种 杂交育种 原生质体融合 基因工程
39
从自然界中获得新菌种
土壤、空气、动植物等，严重污染的水域，极端 环境等
基本程序：
采样→预处理→富集培养→筛选→鉴定→野生型
菌株
40
诱变育种
物理或化学方法诱发突变。 物理诱变剂：紫外线、X-射线、γ-射线等 化学诱变剂：氮芥、亚硝酸、5-氟尿嘧啶等
50
第三节 发酵方式
（一）分批培养 （二）连续培养 （三）其它培养方法
51
（一）分批培养
•1、分批培养的定义 •2、分批培养的生长过程 •3、分批培养过程中影响细胞生长的因素
52
分批培养的设备要求较少 操作也较简单
工业微生物生产中经常采用
1、分批培养的定 义
• 分批培养是一种间 歇式的培养方法，
36
真菌之其它
牛肝菌属：含有人体必需的8种氨基酸，还含有腺膘呤、 胆碱和腐胺等生物碱。
灵芝属：灵芝多糖、灵芝多肽、三萜类、16种氨基酸(其 中含有七种人体必需氨基酸)、蛋白质、甾类、甘露醇、 香豆精苷、生物碱、有机酸（主含延胡索酸），以及微量 元素Ge、P、Fe、Ca、Mn、Zn等。
37
发酵菌种的选育要求
饲料工业（单细胞蛋白） (Antibiotics…)
发酵工程第三章培养基
发酵工程第三章培养基
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培养基：广义上讲培养基是指一切可供微生物细胞生长 繁殖 所需的一组营养物质和原料。同时培养基也为微
葡萄糖效应
这是大肠杆菌首先利用葡萄糖进展生长繁殖，在 葡萄糖耗尽后，过一段时间菌体才开场利用乳糖 再生长繁殖。后来的酶学试验证实，当葡萄糖存 在时，细菌不利用其他糖。在上述培养基中即使 参加乳糖酶诱导物，葡萄糖没耗尽，利用乳糖的 酶系也不能合成。
葡萄糖效应是由葡萄糖的某种分解代谢物引起的， 这种代谢物阻遏了细菌能够利用其他糖的酶的生 成。
气搅拌性能以及发酵产物的后期处理。
3.1 发酵工业培养基的根本要求
必须提供合成微生物细胞和发酵产物的根 本成分；
有利于减少培养基的单耗，即提高单位营 养物质的转化率；
有利于提高产物的浓度，以提高单位容积 发酵罐的生产能力；
有利于提高产物的合成速度，缩短发酵周 期；
尽量减少副产物的形成，便于产物的别离 纯化，并尽可能减少产生“三废〞物质；
次参加，并强强搅拌； 二是氨水中含有多种嗜碱性微生物，因此在使用前要用石棉等
过滤介质进展过滤除菌，防止因通氨而引起的染菌。
毛霉产蛋白酶的研究
陈涛，中国酿造，2004
初始pH的影响: pH偏酸比较好，中性蛋白酶影响大
无机氮源的影响： 硫酸铵>硝酸铵>硝酸钠>尿素
2、有机氮源
来源：工业上常用的有机氮源都是一些廉价的原料，花生饼 粉、黄豆饼粉、棉子饼粉、玉米浆、玉米蛋白粉、
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培养基：广义上讲培养基是指一切可供微生物细胞生长 繁殖 所需的一组营养物质和原料。同时培养基也为微
葡萄糖效应
这是大肠杆菌首先利用葡萄糖进展生长繁殖，在 葡萄糖耗尽后，过一段时间菌体才开场利用乳糖 再生长繁殖。后来的酶学试验证实，当葡萄糖存 在时，细菌不利用其他糖。在上述培养基中即使 参加乳糖酶诱导物，葡萄糖没耗尽，利用乳糖的 酶系也不能合成。
葡萄糖效应是由葡萄糖的某种分解代谢物引起的， 这种代谢物阻遏了细菌能够利用其他糖的酶的生 成。
气搅拌性能以及发酵产物的后期处理。
3.1 发酵工业培养基的根本要求
必须提供合成微生物细胞和发酵产物的根 本成分；
有利于减少培养基的单耗，即提高单位营 养物质的转化率；
有利于提高产物的浓度，以提高单位容积 发酵罐的生产能力；
有利于提高产物的合成速度，缩短发酵周 期；
尽量减少副产物的形成，便于产物的别离 纯化，并尽可能减少产生“三废〞物质；
次参加，并强强搅拌； 二是氨水中含有多种嗜碱性微生物，因此在使用前要用石棉等
过滤介质进展过滤除菌，防止因通氨而引起的染菌。
毛霉产蛋白酶的研究
陈涛，中国酿造，2004
初始pH的影响: pH偏酸比较好，中性蛋白酶影响大
无机氮源的影响： 硫酸铵>硝酸铵>硝酸钠>尿素
2、有机氮源
来源：工业上常用的有机氮源都是一些廉价的原料，花生饼 粉、黄豆饼粉、棉子饼粉、玉米浆、玉米蛋白粉、
发酵工程--ppt课件(2024版)
罐，中间除了空气进入和尾气排出，与外部没 有物料交换。 ➢ 传统的生物产品发酵多用此过程。
分批发酵的优缺点
➢ 优点 操作简单 操作引起染菌的概率低 不会产生菌种老化和变异问题
➢ 缺点 非生产时间较长、设备利用率低
➢ 根据不同发酵类型，每批发酵需要十 几个小时到几周时间。
➢ 全过程包括空罐灭菌、加入灭过菌的 培养基、接种、发酵过程、放罐和洗 罐，所需时间的总和为一个发酵周期。
典型的分批发酵工艺流程图
微生物分批培养的生长曲线
1.延滞期 2.加速生长期 3.指数生长期 4.减速期 5.稳定期 6.衰亡期
4.3.1.2 连续发酵
以一定的速度向发酵罐内添加新鲜培养基， 同时以相同的速度流出培养液，从而使发酵罐 内的液量维持，微生物在稳定状态（恒定的基 质浓度、恒定的产物浓度、恒定的pH、恒定的 菌体浓度、恒定的比生长速率）下生长。
4 发酵工程
【学习目的】
1. 掌握发酵工程的基本类型和基本原理。 2. 了解典型发酵产品的生产工艺。 3. 认识发酵的基本过程及常用的发酵设备。
发酵（Fermentation）
最初来自拉丁语“发泡”（fervere），是指酵 母作用于果汁或者发芽谷物产生CO2的现象。
巴斯德：酵母在无氧环境下的呼吸过程。 生物化学：微生物在无氧时的代谢过程。
草莓栽培
微生物酶发酵 酶普遍存在于动植物中，在人类生活中发挥着
非常重要的作用。
微生物代谢产物发酵 ①氨基酸、蛋白质、核酸——初级代谢产物 ②抗生素、生长因子等——次级代谢产物
微生物转化发酵 利用微生物把一种化合物转变成结构相关的更
有经济价值的产物。 葡萄糖→Grapevine
生物工程发酵 DNA重组的“工程菌”理论上可以生产出多种代 谢产物。
分批发酵的优缺点
➢ 优点 操作简单 操作引起染菌的概率低 不会产生菌种老化和变异问题
➢ 缺点 非生产时间较长、设备利用率低
➢ 根据不同发酵类型，每批发酵需要十 几个小时到几周时间。
➢ 全过程包括空罐灭菌、加入灭过菌的 培养基、接种、发酵过程、放罐和洗 罐，所需时间的总和为一个发酵周期。
典型的分批发酵工艺流程图
微生物分批培养的生长曲线
1.延滞期 2.加速生长期 3.指数生长期 4.减速期 5.稳定期 6.衰亡期
4.3.1.2 连续发酵
以一定的速度向发酵罐内添加新鲜培养基， 同时以相同的速度流出培养液，从而使发酵罐 内的液量维持，微生物在稳定状态（恒定的基 质浓度、恒定的产物浓度、恒定的pH、恒定的 菌体浓度、恒定的比生长速率）下生长。
4 发酵工程
【学习目的】
1. 掌握发酵工程的基本类型和基本原理。 2. 了解典型发酵产品的生产工艺。 3. 认识发酵的基本过程及常用的发酵设备。
发酵（Fermentation）
最初来自拉丁语“发泡”（fervere），是指酵 母作用于果汁或者发芽谷物产生CO2的现象。
巴斯德：酵母在无氧环境下的呼吸过程。 生物化学：微生物在无氧时的代谢过程。
草莓栽培
微生物酶发酵 酶普遍存在于动植物中，在人类生活中发挥着
非常重要的作用。
微生物代谢产物发酵 ①氨基酸、蛋白质、核酸——初级代谢产物 ②抗生素、生长因子等——次级代谢产物
微生物转化发酵 利用微生物把一种化合物转变成结构相关的更
有经济价值的产物。 葡萄糖→Grapevine
生物工程发酵 DNA重组的“工程菌”理论上可以生产出多种代 谢产物。
发酵工业的培养基及原料处理jiang
(1)因为采用高温短时间灭菌，物料受热时间短，降 低营养成份旳破坏，有利于提升生产率。
(2)总旳灭菌时间比分批灭菌大为降低，缩短发酵罐 旳生产周期。
(3)蒸气负荷均衡，提升了锅炉效率。
(4)适应于自动化控制。
连续灭菌旳缺陷： 1、易产生泡沫 2、大颗粒物料易造成管道堵塞 3、大颗粒物料会造成局部灭菌不彻底 4、需要增长设备
有机氮源：
豆饼粉、花生饼粉、棉子饼粉、酵母粉、 酵母膏、蛋白胨、玉米浆、鱼粉、蚕蛹 粉、尿素等
无机氮源：
铵 盐：如硫酸铵(生理酸性盐) 硝酸盐：如硝酸钠(中性盐)
无机盐：磷、硫、镁、钾、钙、铁、钠 等元素一般以无机盐旳形式加入。
微量元素：铜、锌、钴、锰、钼等微量 元素一般在复合培养基中都存在，无需 单独加入，某些特殊需要旳都是以无机 盐旳形式加入。
水解罐升温糖化
开始蒸汽压力0.3～0.5kg/cm2，进 料完毕后升压至2.8～3.0kg/cm2
保持15～30分钟
水解糖液 （DE=90～92%）
冷却至70℃
接下页
加NaOH中和至pH4.0～4.5
加0.1％活性炭脱色(60℃)
过滤
水解糖液
还原糖 DE = 干物质×100％
（二）、淀粉酶法水解工艺过程：
另外大型发酵罐采用这种措施，不甚合理， 因为发酵罐本身旳夹套或蛇管传热面积有限，做 不到高温度短时间旳原则。
夹层或蛇管加热至90℃， 开搅拌。
停搅拌，罐内进汽至要 求旳温度，维持1～2个 小时。
连续灭菌：是将培养基在发酵罐外连续不断进行加 热，维持和冷却，最终进入发酵罐。
连续灭菌适合于大规模工厂，它旳优点如下：
-淀粉酶：
又称液化酶，它对直链淀粉旳作 用是将直链旳淀粉分子-(1,4)-键任意 地、不规则旳分解为若干短链旳糊精， 糊精继续分解，最终反应产物为13％ 旳葡萄糖及87％麦芽糖，但是糊精变 为糖旳速度是极缓慢旳。
(2)总旳灭菌时间比分批灭菌大为降低，缩短发酵罐 旳生产周期。
(3)蒸气负荷均衡，提升了锅炉效率。
(4)适应于自动化控制。
连续灭菌旳缺陷： 1、易产生泡沫 2、大颗粒物料易造成管道堵塞 3、大颗粒物料会造成局部灭菌不彻底 4、需要增长设备
有机氮源：
豆饼粉、花生饼粉、棉子饼粉、酵母粉、 酵母膏、蛋白胨、玉米浆、鱼粉、蚕蛹 粉、尿素等
无机氮源：
铵 盐：如硫酸铵(生理酸性盐) 硝酸盐：如硝酸钠(中性盐)
无机盐：磷、硫、镁、钾、钙、铁、钠 等元素一般以无机盐旳形式加入。
微量元素：铜、锌、钴、锰、钼等微量 元素一般在复合培养基中都存在，无需 单独加入，某些特殊需要旳都是以无机 盐旳形式加入。
水解罐升温糖化
开始蒸汽压力0.3～0.5kg/cm2，进 料完毕后升压至2.8～3.0kg/cm2
保持15～30分钟
水解糖液 （DE=90～92%）
冷却至70℃
接下页
加NaOH中和至pH4.0～4.5
加0.1％活性炭脱色(60℃)
过滤
水解糖液
还原糖 DE = 干物质×100％
（二）、淀粉酶法水解工艺过程：
另外大型发酵罐采用这种措施，不甚合理， 因为发酵罐本身旳夹套或蛇管传热面积有限，做 不到高温度短时间旳原则。
夹层或蛇管加热至90℃， 开搅拌。
停搅拌，罐内进汽至要 求旳温度，维持1～2个 小时。
连续灭菌：是将培养基在发酵罐外连续不断进行加 热，维持和冷却，最终进入发酵罐。
连续灭菌适合于大规模工厂，它旳优点如下：
-淀粉酶：
又称液化酶，它对直链淀粉旳作 用是将直链旳淀粉分子-(1,4)-键任意 地、不规则旳分解为若干短链旳糊精， 糊精继续分解，最终反应产物为13％ 旳葡萄糖及87％麦芽糖，但是糊精变 为糖旳速度是极缓慢旳。
第3章 发酵工业培养基的设计
明确试验目的与要求 试验方案设计：
选定试验指标
选因素、定水平 因素、水平确定 选择合适正交表 表头设计 列试验方案 试验结果分析
进行试验，记录试验结果 试验结果分析： 试验结果极差分析 试验结果方差分析
绘 制 因 素 指 标 趋 势 图
计 算 K 值
计 算 k 值
计 算 极 差 R
计算各列偏差平方和、 自由度 列方差分析表， 进行F 检验 分析检验结果， 写出结论
甘蔗糖蜜和甜菜糖蜜中主要含蔗糖。
糖蜜中干物质的浓度很大，含5%~12%的胶体物质以 及10%~12%的灰分，如果不进行预处理，则微生物无法生 长和发酵。 1. 糖蜜的预处理
预处理步骤包括稀释、澄清、脱钙调pH、调节金属离 子浓度等。
2. 谷氨酸发酵的糖蜜预处理 一般谷氨酸发酵培养基以含生物素1μg·L－1 ~ 5μg·L －1为宜。 糖蜜中的生物素含量为0.04μg·L－1 ~10μg·L－1，如配 成含糖10%的培养基，每升培养基的生物素含量将达 8μg~2000μg。 解决的主要方法包括：糖蜜预处理法、添加化学药剂 法、追加糖蜜法及营养缺陷型变异株法等四种方法。
二、培养基的分类
①合成培养基
按组成分
②天然培养基
③半合成培养基 ①固体培养基
按物理状态分
②液体培养基 ③半固体培养基
①孢子培养基
按用途分 ②种子培养基 ③发酵培养基
第二节 淀粉水解糖的制备及糖蜜原料的处理
一、 淀粉水解糖的制备 淀粉在酸或酶的作用下水解成葡萄糖的过程称为糖化， 制得的水解糖液叫淀粉水解糖。 根据原料淀粉的性质及采用的水解催化剂的不同，水 解淀粉转化为葡萄糖有三种方法。
有些促进剂是表面活性剂，可改善细胞的透性，改善细胞 与氧的接触从而促进酶的分泌与生产，也有人认为表面活 性剂对酶的表面失活有保护作用； 有些促进剂的作用是沉淀或鳌合有害的金属离子。
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1、孢子培养基（也称为斜面培养基）
用途：供微生物生长繁殖孢子或保藏菌种之用，
提供细胞生长繁殖所需的各类营养物质。
措施：①培养基营养不能太丰富，碳、氮源不宜
过多，否则易长菌丝而少产孢子。
②无机盐浓度应适量，否则影响孢子的颜
色和数量。
③ 注意培养基的pH和湿度，并供给必要 的生长因子和微量元素。
生产上常用的有：麸皮培养基、大米培养基等
.
17
2、种子培养基
用途：供孢子发芽、生长和繁殖大量菌丝体，
并使菌丝长得粗壮，成为活力强的种子。
措施：①有较完全和丰富的营养物质，特别是
充足的氮源和生长因子。
②碳源和氮源应提供一些易于利用的成
分。
③各种营养物浓度不必太高，有利于溶
氧，且最后一级种子培养基的成分应 较
接近发酵培养基，以便种子进入发酵
常用的油脂类有：豆油、菜籽油、棉 籽油、鱼油、猪油等。
.
6
（３）有机酸
有机酸的利用常会引起发酵体系pH上升， 尤其是有机酸盐氧化时，常伴随有碱性物质 的产生，使pH进一步上升。
常用的有机酸有：乳酸、醋酸、柠檬酸 等。
（４）烃和低碳醇类
正烷烃以用于有机酸、氨基酸、抗生素、
维生素和酶制剂发酵中，甘油也常用作抗生
微生物细胞的含水量约占细胞鲜重的 70～90%。
.
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水对微生物的生理作用：
①起到溶剂与运输介质的作用，营养物质的吸 收与代谢产物的分泌以水为介质才能完成
②参与细胞内一系列生化反应
③维持蛋白质等生物大分子稳定的天然构象
④水的比热高，热的传导性好，能有效地吸收 代谢过程中放出的热，并将吸收的热散发出 去，避免导致细胞内温度陡然升高；
第3章 发酵工业培养基设计
• 培养基：人工配制的供M或动植物细 胞
生长、繁殖、代谢和合成人们
所需产物的营养物质和原料。
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3.1 发酵工业培养基的基本要求
①必须提供合成M细胞和发酵产物的基本成分 ②有利于提高单位营养物质的转化率 ③有利于提高产物的浓度 ④有利于提高产物的合成速度 ⑤尽量减少副产物的形成 ⑥原料价格低廉、来源广泛、质量稳定 ⑦尽可能减少对发酵中通气搅拌和氧传递的影响 ⑧尽可能减少产生工业三废物质
（１）菌体的同化能力
（２）培养基对菌体代谢的阻遏与诱导的影响
它们通过促进或抑制某一反应途径来 调节微生物的代谢，使生化反应途径集中 在目标产物的形成上，从而提高产量和质 量。
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３．３ M的培养基类型
①合成培养基 按组成分 ②天然培养基
③半合成培养基
பைடு நூலகம்①固体培养基 按物理状态分 ②液体培养基
③半固体培养基
①孢子培养基
按用途分 ②种子培养基
③发酵培养. 基
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效碳源），但过多的G会存在G分解阻
遏效应。
②二糖：蔗糖、麦芽糖、乳糖
③多糖：糊精、淀粉、纤维素等。不能直接被
M利用，需先水解成小分子
④糖蜜：制糖生产时的结晶母液，它是制糖工
业的副产物，主要含蔗糖，杂质较多
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（２）油脂类： 各种动、植物油
能利用这类碳源的M一般都有比较活 跃的脂肪酶。M利用这类碳源时所消耗的溶 解氧会增加，当供氧不足时，大量的脂肪 酸和有机酸中间体积累，会引起pH下降。
⑤维持细胞的正常形态
⑥M通过水合和脱水作用控制由多亚基组成的 结构。
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三、生长调节物质
１、生长因子
M自身不能合成但生长不可缺少的微量有 机物质。有机氮源是这些生长因子的重要来源， 多数有机氮源含有一些M生长不可缺少的生长 因子。
２、前体
前体指某些化合物加入到发酵培养基中， 能直接彼微生物在生物合成过程中合成到产物 物分子中去，而其自身的结构并没有多大变化， 但是产物的产量却因加入前体而有较大的提高。
素生产和甾体转化的碳源。
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２、氮源：凡可构成Ｍ细胞和代谢产物中氮素
来源的物质。
常用的氮源分两大类：有机氮源和无机氮源。
（１）无机氮源
种类：氨盐、硝酸盐和氨水 特点：微生物对它们的吸收快，所以也称之谓速
效氮源。但无机氮源的迅速利用会引起pH 的变化
(NH4)2SO4 → 2NH3 + 2H2SO4 NaNO3 + 4H2 → NH3 + 2H2O + NaOH
有机氮源成分复杂，除提供丰富的Pr.、 aa.外，还含糖类、脂肪、无机盐及生长因子。 由于有机氮源营养丰富，M在含有机氮源的 培养基中表现出生长旺盛、菌丝浓度迅速增 加等特点。
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３、无机盐及微量元素
这类物质一般在低浓度时对M生长和产 物合成有促进作用，但在高浓度时常表现 出明显的抑制作用。
二、水
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3、发酵培养基
用途：供菌体生长、繁殖和合成大量产物。 措施： ①碳氮源速效和迟效相互搭配，多用
迟效少用速效 ②合适的碳氮比，加缓冲剂稳定pH ③添加菌体生长所必需的生长因子和
产物合成所需的前体、促进剂和抑 制基等。
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3.4 发酵培养基的设计与优化
3.4.1、发酵培养基的设计原理
一般来讲，培养基的设计首先是确定培 养基的组成成分，然后再决定各组分之间的 最佳配比。
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青霉素：分子量356 苯乙酸:分子量136
前体使用时普遍采用流加的方法。 前体一般都有毒性，浓度过大对菌体的生 长不利；前体相对价格较高，添加过多，容易 引起挥发和氧化，流加也有利于提高前体的转 化率
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３、产物合成促进剂和抑制剂
指那些非细胞生长所必须的营养物， 又非前体，但加入后却能提高产量的添加 剂。
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无机氮源被菌体利用后，培养液 中就留下了酸性或碱性物质，这种经 微生物生理作用后能形成酸性物质的 无机氮源叫生理酸性物质，如硫酸胺， 若菌体代谢后能产生碱性物质的则此 种无机氮源称为生理碱性物质，如硝 酸钠。正确使用生理酸碱性物质，对 稳定和调节发酵过程的pH有积极作用。
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（２）有机氮源
来源：工业上常用的有机氮源都是一些廉 价的原料，花生饼粉、黄豆饼粉、棉子饼粉、 玉米浆、玉米蛋白粉、蛋白胨、酵母粉、鱼 粉、蚕蛹粉、尿素、废菌丝体和酒糟
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3.2 发酵工业培养基的成分和来源
①基本营养源 成分 ②水
③生长调节物质
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一、基本营养源
1、碳源：
凡可提供微生物菌种的生长繁殖所需 的能源及合成菌体和产物所必需的碳骨架 成分的营养物质。
常用的碳源有： 糖类、油脂、有机酸和低碳醇等
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（1）糖类
糖类是最广泛的碳源，主要有Ｇ、糖蜜、淀 粉
①单糖：如G，所有的微生物都能利用G（速