发酵培养基
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发酵学 第3章 培养基
3.粘度适中，具有适当的渗透压
4. 主产物合成达到最高速率，发酵后所形成的副产物尽可 能的少。
5.生产过程中既不影响通气与搅拌的效果，又不影响或少 影响产物的分离精制和废物处理。
6.大规模生产时要考虑材料的成本。
第二节
培养基的成分
碳源 氮源 无机离子 生长因子 前体 促进剂和抑制剂
水分
一、碳源
凡是用于构成微生物细胞和代谢产物中碳素的营养物 质均称为碳源。它既是构成菌体细胞和代谢产物的主要元 素，又是提供微生物生命活动中所需能源的原料。
维生素B12 钴化物
青霉素V 苯氧乙酸
链霉素 金霉素色氨酸 Nhomakorabea吲哚、氨茴酸
2-羟基-4-甲基硫代丁 酸 D-苏氨酸
肌醇、精氨酸等 蛋氨酸 氯化物等 异亮氨酸
红霉素
丙酸、丙醇等
苏氨酸
高丝氨酸
灰黄霉素 氯化物
六、产物促进剂
所谓产物促进剂是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。
一些维生素生长因子及其生理功能
维生素 生理功能 维生素B1（硫胺素） 脱羧酶辅酶，与酮基转移有关 维生素B2（核黄素） 构成黄素单核苷酸和黄素腺嘌呤二核苷酸， 作为电子传递链中的递H体 维生素B3（泛酸） 维生素B5（烟酸） 辅酶A（CoA）的前体物质之一，递酰基体， 是细胞内多种酶的辅酶 又称尼克酸，是辅酶I，辅酶II的前体，参与 细胞内很多氧化还原反应
促进剂提高产量的机制：
有些促进剂本身是酶的诱导物； 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螯合有害的重金属离子。
《发酵工程实验》教案：发酵培养基的制备和实罐灭菌
一、教案基本信息教案名称：《发酵工程实验》教案：发酵培养基的制备和实罐灭菌课时安排：2课时（90分钟）教学目标：1. 了解发酵培养基的制备方法和步骤。
2. 掌握实罐灭菌的原理和操作技巧。
3. 能够独立完成发酵培养基的制备和实罐灭菌实验。
教学重点：1. 发酵培养基的制备方法。
2. 实罐灭菌的原理和操作技巧。
教学难点：1. 发酵培养基的配比和制备过程。
2. 实罐灭菌的注意事项。
二、教学内容和步骤第一课时：发酵培养基的制备1. 课堂导入（5分钟）介绍发酵培养基的概念和作用，引导学生了解发酵培养基的制备方法和步骤。
2. 讲解发酵培养基的制备方法（15分钟）讲解培养基的配比、称量、溶解和调节pH等步骤。
3. 学生实验操作（45分钟）学生分组，按照发酵培养基的配比和制备方法进行实验操作，教师巡回指导。
4. 实验结果讨论（20分钟）学生展示实验结果，讨论发酵培养基制备过程中的问题和解决方法。
第二课时：实罐灭菌1. 课堂导入（5分钟）介绍实罐灭菌的概念和作用，引导学生了解实罐灭菌的原理和操作技巧。
2. 讲解实罐灭菌原理和操作技巧（15分钟）讲解高压蒸汽灭菌的原理、实罐灭菌的操作步骤和注意事项。
3. 学生实验操作（45分钟）学生分组，按照实罐灭菌的操作步骤进行实验操作，教师巡回指导。
4. 实验结果讨论（20分钟）学生展示实验结果，讨论实罐灭菌过程中的问题和解决方法。
三、教学评价1. 学生实验操作的准确性和熟练度。
2. 学生对发酵培养基制备和实罐灭菌原理的理解程度。
3. 学生在实验过程中解决问题的能力。
四、教学资源1. 实验材料：发酵培养基原料、实验用具、实罐等。
2. 实验仪器：天平、量筒、PH计、高压蒸汽灭菌器等。
五、教学建议1. 提前为学生讲解实验原理和操作步骤，确保学生明白实验目的和意义。
2. 在实验过程中，教师要密切关注学生的操作，及时纠正错误，确保实验安全。
3. 实验结束后，引导学生积极讨论实验结果，提高学生的实验分析和解决问题的能力。
发酵工业培养基
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。 常用的油脂类有：豆油、菜籽油、棉籽油、鱼油、猪油等。
（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，甘油也常用作抗生素生产和甾体转化的碳源。
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。 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
发酵培养基
#2022
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。 菌体的同化能力 培养基对菌体代谢的阻遏与诱导的影响 合适的碳氮比 合适的pH
3.4.2、发酵培养基的优化方法 培养基设计与优化一般都要经过以下几个步骤： 根据前人的经验和培养基成分确定时必须考虑的一些问题，初步确定可能的培养基成 分； 通过单因子实验确定最适的各培养基组分和最适浓度； 最后通过多因子实验，进一步优化培养基的各种成分及其浓度。
培养过程称为实验室种子制备阶段。
1、实验室阶段
生产车间阶段：种子培养在种子罐里面进 行，一般在工厂归为发酵车间管理，因此形 象地称这些培养过程为生产车间阶段。
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：
酵母菌发酵培养基优化要点
❖ 本实验以菌体生物量为指标，用四因素三水 平的正交试验确定酵母菌的最优培养基。
实验步骤
一、培养基的配制
1.将葡萄糖、蔗糖、酵母提取粉、KH2PO4作为培养基的主要 影响因素，每一因素设定3个水平，进行四因素三水平的正交 试验，试验设计如表1
因素水平 A葡萄糖 /%
1
1.0
2
2.0
3
3.0
表1 正交试验表设计
(X1+X2+X3)/3 (X4+X5+X6)/3 (X7+X8+X9)/3
K最大- K最小
B
1 2 3 1 2 3 1 2 3
(X1+X4+X7)/3 (X2+X5+X8)/3 (X3+X6+X9)/3
K最大- K最小
C
1 2 3 3 1 2 2 3 1
(X1+X5+X9)/3 (X2+X6+X7)/3 (X3+X4+X8)/3
1(1.0)
1(0)
1(1.0)
2(1)
1(1.0)
3(2)
2(2.0)
1(0)
2(2.0)
2(1)
2(2.0)
3(2)
3(3.0)
1(0)
3(3.0)
2(1)
3(3.0)
3(2)
C酵母提 取粉/%
1(0.5) 2(1) 3(1.5) 2(1) 3(1.5) 1(0.5) 3(1.5) 1(0.5) 2(1)
C酵母提取 D KH2PO4
粉/%
/%
1(0.5)
1(0.5)
2(1)
2(1)
3(1.5)
菌种生产一种产物的发酵培养基设计方案
菌种生产一种产物的发酵培养基设计方案
菌种生产常采用液态发酵技术进行，发酵培养基的设计是该过程中至关重要的一步，下面给出一种基本的方案：
1. 确定所需菌株：根据所需要生产的产物的特性和用途，选择合适的菌株，并了解该菌株的基本生长特性、代谢途径和需求营养物质。
2. 营养物质成分的确定：在了解菌株生长特性的基础上，根据菌株的需求进行培养基配方设计。
通常包括碳源、氮源、矿质盐等。
常用碳源有葡萄糖、麦芽糖、乳糖等，氮源有氨基酸、蛋白胨、尿素等。
3. pH值的调节：不同菌株的最适生长pH值不同，一般在培养基设计时应注意优化pH值，最好保持在7左右。
4. 消泡剂的应用：在菌种生产过程中，可能会出现泡沫过度的问题，需要加入适量的消泡剂，以保证发酵过程的正常进行。
5. 温度、通气和搅拌的控制：菌株的生长需要一定的温度、气体和搅拌条件，在发酵过程中需要根据菌株的需求进行控制和调整。
注意事项：
在设置菌种生产的发酵培养基设计方案时，应考虑到该产物后续的提取治疗等因素，尽量使产物符合生产的要求，达到生产成本的最佳化，提升产品质量。
发酵培养基
◆
◆
◆
微生物对磷的需要量一般为0.005～0.01mol/L 硫酸镁 镁离子能提高一些氨基糖苷类抗生素产生菌对 自身所产的抗生素的耐受能力，如卡那霉素、 常用K3PO4、Na2HPO4 、NaH2PO4 链霉素、新生霉素等产生菌。 钾不参与细胞结构物质的组成 钾盐 是许多酶的激活剂 微量元素 需量微少，但又不可缺少 硫存在于细胞的蛋白质中，是含硫氨基酸的组 菌体生长所需钾量约为0.1g/L(以K2SO4计) 成成分 一般作为碳、氮源的农副产物天然原料中， 本身含有，不必另加 硫是构成一些酶的活性基 某些金属离子，特别是汞离子和铜离子，具 硫酸镁加入培养基中，在碱性条件下会形成氢 有明显的毒性 氧化镁沉淀，配料时要注意。
第三章 发酵培养基
第一节 培养基的类型 第二节 发酵培养基的成分及来源 第三节 淀粉水解糖的制备
第四节 发酵培养基的设计与优化
第一节 培养基的类型
1、按培养基成分
1）合成培养基
所用原料的化学成分明确、稳定 如葡萄糖、硫酸铵 2）天然培养基 适于研究菌种基本代谢和过程的物质变化等科研工作； 原料是一些天然动、植物产品 如花生饼粉、蛋白胨等 在生产某些疫苗的过程中，为了防止异性蛋白质等杂质掺 入，也常用合成培养基； 来源广泛（大多为农副产品）、营养丰富、价格低廉、 营养单一、价格较高，不适于大规模生产 适于工业化生产 一般不需要另加微量元素、维生素等物质
◆
四、生长因子
概念：
微生物生长不可缺少的微量有机物质。 类别：
维生素、氨基酸、嘌呤嘧啶及其衍生物
不是所有微生物都必需的，只是对于某些自己不能合成 这些成分的微生物才是必不可少的营养物质。 如以糖质原料为碳源的谷氨酸生产菌均为生物素缺陷型， 以生物素为生长因子。 又如目前所使用的赖氨酸产生菌几乎都是谷氨酸产生菌 的各种突变株，均为生物素缺陷型，同时也是某些氨基酸如 高丝氨酸的缺陷型，需要生物素和某些氨基酸作为生长因子。
第三章 发酵培养基
米糠
13 45 13 14 16 91 2.64 22 23.2 297 1250 0.5 0.1 0.9 0.2 0.4 0.6 0.5 0.4
酵母 膏
50 0 3 10 95 3.3 1.4 1.6 5.5 6.2 6.5 2.1
无机氮源和尿素、玉米浆等可被迅速利用，为速效氮；
蛋白质氮则需先水解成肽和氨基酸后才能被吸收利用， 属迟效氮
二、氮源
有机氮源 豆饼（粕）粉、花生饼粉、鱼粉、蚕蛹粉、酵母粉、玉米 浆、尿素等
无机氮源 铵盐、硝酸盐等 （由于细胞内的含氮物质都以氨基或亚氨基的形式存在，故
铵态氮可以直接用于合成细胞物质；而硝态氮需还原成氨后 才能被利用）
成分
蛋白质/% 碳水化合物/% 脂肪/% 纤维/% 灰分/% 干物/% 核黄素/（mg/kg） 硫胺素/（mg/kg） 泛酸/（mg/kg） 尼克酸/（mg/kg） 吡哆 醇/（mg/kg） 生物素/（mg/kg） 胆碱/（mg/kg） 精氨酸/% 胱氨酸/% 甘氨酸/% 异亮氨酸/% 亮氨酸/% 赖氨酸/% 甲硫氨酸/% 苯丙氨酸/%
糖蜜主要含有蔗糖，总糖可达50%-75%。
糖蜜分甘蔗糖蜜和甜菜糖蜜，二者在糖的含量和无机盐 的含量上有所不同，即使同一种糖蜜由于加工方法不同其成 分也存在差异，因此使用时要注意。
淀粉糊精 多糖，也是常用的碳源; 需经胞外酶水解成单糖后再被吸收利用; 使用淀粉可克服葡萄糖代谢过快的弊病，价格也比较低廉， 在发酵工业中被普遍使用。 常用的淀粉为玉米、甘薯、马铃薯、木薯淀粉。
5）其他 牛肉膏、蛋白胨、动物心、肝等组织浸液等都含 有丰富的生长因子
五、水
生理功能：
1）是微生物机体的重要组成部分 2）进行代谢反应的介质 3）营养物、代谢物、氧气等必须溶解于水后才能通过细胞表 面进行正常的活动；
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米淀粉、小麦淀粉和甘薯淀粉）
油和脂肪
The building blocks of a fat are a glycerol molecule and fatty acids.
要供给比糖代谢更多的氧 , 不然大量的的 脂肪酸和代谢中的有机酸会积累 , 从而引 起PH下降.常用的油有豆油、猪油、菜油、 葵花子油、鱼油、棉子油等。
培养基设计时注意的一些相关问题
发酵特性的影响（抗生素发酵生产中往往喜欢所谓的
“稀配方”，因为它既降低成本、灭菌容易、且使氧传递 容易而有利于目的产物的生物合成）
灭菌（葡萄糖与含氨基的物质反应形成→5－羟甲基糖醛和棕色的类黑
精（焦化）对微生物有一定的毒性。磷酸盐与Ca2+、Mg2+、NH4＋等反 应形成沉淀或络合物。 ）
３．按用途分类
孢子培养基（营养不要太丰富；所用无机盐的浓度要适量；要
注意培养基的ＰＨ和湿度；麸皮、小米、大米、玉米碎屑等）
种子培养基（营养要求比较丰富和完全，氮源和维生素的
含量也要高些，但总浓度以略稀薄为好，可达到较高的溶解氧）
发酵培养基（组成除有菌体生长所必需的元素的化合物外，
还要有合成产物所需的特定元素、前体和促进剂等。）
有机酸 有机酸的利用常会使PH上升，尤其是 有机酸盐氧化时，常伴随着碱性物质的 产生，使PH进一步上升。（乳酸、柠 檬酸、乙酸等）
烃和醇类
随着石油工业的发展，微生物工业的碳
源也有扩大。正烷烃已用于有机酸、氨
基酸、维生素、抗生素和酶制剂的工业
发酵中。国外乙醇代粮发酵的工艺发展
也十分迅速。
氮源
氮源主要用于构成菌体细胞物质（氨 基酸、蛋白质、核酸等）和含氮代谢 物。常用的氮源可分为两大类： 有机氮源和无机氮源
碳源
一是为微生物菌种的生长繁殖提供能
源和合成菌体所必需的碳成分；二是
为合成目的产物提供所需的碳成分。
常用的碳源有糖类、油脂、有机酸和
低碳醇等。
糖类
葡萄糖（速效；过多时抑菌）和丙酮丁醇及抗生素等生产中）
淀粉糊精（长效；边发酵边利用，不会造成高浓度的抑菌作用；玉
生长因子、前体、产物促进剂和抑 制剂
生长因子（氨基酸、嘌呤、嘧啶、维生素等）
前体（能被微生物直接利用，以构成次级代谢产物结构的一部分，而其
本身结构没有大的变化，这种物质称为前体。如玉米浆中的苯乙胺）
抑制剂和产物促进剂（在次级代谢产物发酵生产过程中，往往
抑制某一代谢途径，就会使另一代谢途径活跃。 ）
精、CaCO3 等因品种、产地、加工方法、储藏条件等的不同均有可能 造成质量上出现较大的波动）
水质的影响 深井水、地表水、自来水、蒸馏水等的水质有极大的不同。 它们随地质（地区）（地貌）、季节、处理方法和环境的 变化而变化。自来水是发酵工业的主要用水，而自来水厂 水质处理所用的漂白粉、沉淀剂、消毒剂等往往造成水质 的较大波动。
上的供应； 4. 所选用的培养基能满足总体工艺 的要求,如不应该影响通气、提取、纯化及废物 处理等。
培养基的类型及功能
１．按纯度分
合成培养基；（疫苗） 天然培养基；
２．按状态分类
•固体培养基（菌种和孢子的培养和保存）
•半固体培养基（鉴定细菌、观察细菌运动特征等）
•液体培养基（８０％－９０％是水）
利用的碳氮源和慢速利用的碳氮源的相互配合，发挥各自的优势，避其 所短；速效碳源易发生葡萄糖效应，可分批补料或连续补料；一些难被 利用的碳源对产酶是有利的，因而淀粉糊精等多糖也是常用的碳源）
合适的C、N比（氮源过多，生长过于旺盛，PH偏高，不利于代谢
产物的积累；氮源不足，则菌体繁殖量少，从而影响产量；碳源过多
发酵过程中PH能够处于较为适宜的状态)
培养基的优化
根据前人的经验和培养基成分确定时一些必须考虑的问
题,初步确定可能的培养基成分;
通过单因子实验最终确定出最为适宜的培养基成分; 培养基成分确定后,剩下的问题就是各成分最适的浓度
培养基设计时注意的一些相关问题
原料及设备的预处理； 原材料的质量；（玉米浆、黄豆粉、花生饼粉、蛋白胨、淀粉、糊
无机盐及微量元素（trace element)
P、S、Mg、Fe、K、Na、Cu、Zn、Mn、钴等。
水
①构成生物体的成分；②培养基的组成部分；③ 参与代谢反应； ④作为代谢反应介质；⑤作为物质传递介质；⑥ 良好的热导体。 对于发酵工厂来说，恒定的水源是至关重要的。 水源质量的主要考虑参数包括ＰＨ值、溶解氧、 可溶性固体、污染程度以及矿物质组成和含量。
培养基的设计及优化
培养基成分选择的原则 菌体的同化能力(一般只有小分子能够通过细胞膜进入细胞体内进行
代谢;许多碳源和氮源都是复杂的有机物大分子,如淀粉与黄豆饼粉等;对 于酵母,一般仅能利用2-3糖;对于氮源一样,常用的有大豆饼、花生饼粉 和毛发的水解液)
代谢的阻遏和诱导（应根据微生物的特性和培养的目的，注意快速
则容易形成较低的PH；碳源不足则容易引起菌体的衰老和自溶；一般 工业发酵培养基的碳氮比为 100︰（0.2-2.0)
PH的要求(要保证发酵过程中PH满足工艺的要求,合理配制培养基是
成功的决定因素.因而在配制培养基选取营养成分时,除了考虑营养的需
求外,也要考虑其代谢后对培养体系PH缓冲体系的贡献,从而保证整个
应包括能够促进微生物合成产物所必需的成分.
KEY CONCEPTS
一个适宜于大规模发酵的培养基应该具有以下几个共同的特点:
1.培养基能够满足产物最经济的合成; 2.发酵后
所形成的副产物尽可能的少; 3.培养基的原料应
因地制宜、价格低廉，且性能稳定、资源丰富，
便于采购运输，适合大规模储藏，能保证生产
培养基粘度的影响
粘度是培养基物性的重要指标之一，它直接影响氧的传递、 营养成分、无机盐、生长因子等的扩散，从而影响细胞的 呼吸、营养成分的吸收，最终导致影响目标产物的形成。
Chapter Three
发酵培养基的配制
广义上讲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.同时培养基也为微生物提供除营养外的其他 生长所必需条件.
1.都必须含有合成细胞组成所必需的原料; 2.满足
一般生化反应的基本条件; 3.一定的PH条件等;
4.工业生产上选择的培养基俗称发酵培养基,还
有机氮源
常用的有花生饼粉、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、废菌丝体和酒糟等。（慢速利
用氮源）。
无机氮源
常用的有NH4Cl、(NH4)2SO4、NH4NO3、 (NH4)3PO3、氨水等（快速利用N源）。 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。如硫酸铵。 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。
油和脂肪
The building blocks of a fat are a glycerol molecule and fatty acids.
要供给比糖代谢更多的氧 , 不然大量的的 脂肪酸和代谢中的有机酸会积累 , 从而引 起PH下降.常用的油有豆油、猪油、菜油、 葵花子油、鱼油、棉子油等。
培养基设计时注意的一些相关问题
发酵特性的影响（抗生素发酵生产中往往喜欢所谓的
“稀配方”，因为它既降低成本、灭菌容易、且使氧传递 容易而有利于目的产物的生物合成）
灭菌（葡萄糖与含氨基的物质反应形成→5－羟甲基糖醛和棕色的类黑
精（焦化）对微生物有一定的毒性。磷酸盐与Ca2+、Mg2+、NH4＋等反 应形成沉淀或络合物。 ）
３．按用途分类
孢子培养基（营养不要太丰富；所用无机盐的浓度要适量；要
注意培养基的ＰＨ和湿度；麸皮、小米、大米、玉米碎屑等）
种子培养基（营养要求比较丰富和完全，氮源和维生素的
含量也要高些，但总浓度以略稀薄为好，可达到较高的溶解氧）
发酵培养基（组成除有菌体生长所必需的元素的化合物外，
还要有合成产物所需的特定元素、前体和促进剂等。）
有机酸 有机酸的利用常会使PH上升，尤其是 有机酸盐氧化时，常伴随着碱性物质的 产生，使PH进一步上升。（乳酸、柠 檬酸、乙酸等）
烃和醇类
随着石油工业的发展，微生物工业的碳
源也有扩大。正烷烃已用于有机酸、氨
基酸、维生素、抗生素和酶制剂的工业
发酵中。国外乙醇代粮发酵的工艺发展
也十分迅速。
氮源
氮源主要用于构成菌体细胞物质（氨 基酸、蛋白质、核酸等）和含氮代谢 物。常用的氮源可分为两大类： 有机氮源和无机氮源
碳源
一是为微生物菌种的生长繁殖提供能
源和合成菌体所必需的碳成分；二是
为合成目的产物提供所需的碳成分。
常用的碳源有糖类、油脂、有机酸和
低碳醇等。
糖类
葡萄糖（速效；过多时抑菌）和丙酮丁醇及抗生素等生产中）
淀粉糊精（长效；边发酵边利用，不会造成高浓度的抑菌作用；玉
生长因子、前体、产物促进剂和抑 制剂
生长因子（氨基酸、嘌呤、嘧啶、维生素等）
前体（能被微生物直接利用，以构成次级代谢产物结构的一部分，而其
本身结构没有大的变化，这种物质称为前体。如玉米浆中的苯乙胺）
抑制剂和产物促进剂（在次级代谢产物发酵生产过程中，往往
抑制某一代谢途径，就会使另一代谢途径活跃。 ）
精、CaCO3 等因品种、产地、加工方法、储藏条件等的不同均有可能 造成质量上出现较大的波动）
水质的影响 深井水、地表水、自来水、蒸馏水等的水质有极大的不同。 它们随地质（地区）（地貌）、季节、处理方法和环境的 变化而变化。自来水是发酵工业的主要用水，而自来水厂 水质处理所用的漂白粉、沉淀剂、消毒剂等往往造成水质 的较大波动。
上的供应； 4. 所选用的培养基能满足总体工艺 的要求,如不应该影响通气、提取、纯化及废物 处理等。
培养基的类型及功能
１．按纯度分
合成培养基；（疫苗） 天然培养基；
２．按状态分类
•固体培养基（菌种和孢子的培养和保存）
•半固体培养基（鉴定细菌、观察细菌运动特征等）
•液体培养基（８０％－９０％是水）
利用的碳氮源和慢速利用的碳氮源的相互配合，发挥各自的优势，避其 所短；速效碳源易发生葡萄糖效应，可分批补料或连续补料；一些难被 利用的碳源对产酶是有利的，因而淀粉糊精等多糖也是常用的碳源）
合适的C、N比（氮源过多，生长过于旺盛，PH偏高，不利于代谢
产物的积累；氮源不足，则菌体繁殖量少，从而影响产量；碳源过多
发酵过程中PH能够处于较为适宜的状态)
培养基的优化
根据前人的经验和培养基成分确定时一些必须考虑的问
题,初步确定可能的培养基成分;
通过单因子实验最终确定出最为适宜的培养基成分; 培养基成分确定后,剩下的问题就是各成分最适的浓度
培养基设计时注意的一些相关问题
原料及设备的预处理； 原材料的质量；（玉米浆、黄豆粉、花生饼粉、蛋白胨、淀粉、糊
无机盐及微量元素（trace element)
P、S、Mg、Fe、K、Na、Cu、Zn、Mn、钴等。
水
①构成生物体的成分；②培养基的组成部分；③ 参与代谢反应； ④作为代谢反应介质；⑤作为物质传递介质；⑥ 良好的热导体。 对于发酵工厂来说，恒定的水源是至关重要的。 水源质量的主要考虑参数包括ＰＨ值、溶解氧、 可溶性固体、污染程度以及矿物质组成和含量。
培养基的设计及优化
培养基成分选择的原则 菌体的同化能力(一般只有小分子能够通过细胞膜进入细胞体内进行
代谢;许多碳源和氮源都是复杂的有机物大分子,如淀粉与黄豆饼粉等;对 于酵母,一般仅能利用2-3糖;对于氮源一样,常用的有大豆饼、花生饼粉 和毛发的水解液)
代谢的阻遏和诱导（应根据微生物的特性和培养的目的，注意快速
则容易形成较低的PH；碳源不足则容易引起菌体的衰老和自溶；一般 工业发酵培养基的碳氮比为 100︰（0.2-2.0)
PH的要求(要保证发酵过程中PH满足工艺的要求,合理配制培养基是
成功的决定因素.因而在配制培养基选取营养成分时,除了考虑营养的需
求外,也要考虑其代谢后对培养体系PH缓冲体系的贡献,从而保证整个
应包括能够促进微生物合成产物所必需的成分.
KEY CONCEPTS
一个适宜于大规模发酵的培养基应该具有以下几个共同的特点:
1.培养基能够满足产物最经济的合成; 2.发酵后
所形成的副产物尽可能的少; 3.培养基的原料应
因地制宜、价格低廉，且性能稳定、资源丰富，
便于采购运输，适合大规模储藏，能保证生产
培养基粘度的影响
粘度是培养基物性的重要指标之一，它直接影响氧的传递、 营养成分、无机盐、生长因子等的扩散，从而影响细胞的 呼吸、营养成分的吸收，最终导致影响目标产物的形成。
Chapter Three
发酵培养基的配制
广义上讲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.同时培养基也为微生物提供除营养外的其他 生长所必需条件.
1.都必须含有合成细胞组成所必需的原料; 2.满足
一般生化反应的基本条件; 3.一定的PH条件等;
4.工业生产上选择的培养基俗称发酵培养基,还
有机氮源
常用的有花生饼粉、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、废菌丝体和酒糟等。（慢速利
用氮源）。
无机氮源
常用的有NH4Cl、(NH4)2SO4、NH4NO3、 (NH4)3PO3、氨水等（快速利用N源）。 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。如硫酸铵。 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。