第三章 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。
发酵培养基ppt课件
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
经营者提供商品或者服务有欺诈行为 的，应 当按照 消费者 的要求 增加赔 偿其受 到的损 失，增 加赔偿 的金额 为消费 者购买 商品的 价款或 接受服 务的费 用
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 应包括能够促进微生物合成产物所必需的成分.
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 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
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。 ）
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。
经营者提供商品或者服务有欺诈行为 的，应 当按照 消费者 的要求 增加赔 偿其受 到的损 失，增 加赔偿 的金额 为消费 者购买 商品的 价款或 接受服 务的费 用
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
经营者提供商品或者服务有欺诈行为 的，应 当按照 消费者 的要求 增加赔 偿其受 到的损 失，增 加赔偿 的金额 为消费 者购买 商品的 价款或 接受服 务的费 用
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 应包括能够促进微生物合成产物所必需的成分.
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 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
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。 ）
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。
经营者提供商品或者服务有欺诈行为 的，应 当按照 消费者 的要求 增加赔 偿其受 到的损 失，增 加赔偿 的金额 为消费 者购买 商品的 价款或 接受服 务的费 用
第三章发酵培养基
3、产物促进剂
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。
提高产量的机制不完全清楚，其原因为： 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。
不用加工方法对甘蔗糖蜜的影响
废糖蜜和酒精贮存罐,最大罐体
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， 但许多都会对发酵产生不利的影响，需进行预处理。 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
选择合适的无机氮源意义：
满足菌体生长
稳定和调节发酵过程中的pH
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、蛋白胨、 酵母粉、鱼粉、蚕蛹粉、尿素、废菌丝体和酒糟。
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 K4Fe(CN)6·3 H2O
③淀粉、糊精
使用条件：微生物必须能分泌水解淀粉、糊精的酶类
缺点：难利用、发酵液比较稠、一般>2.0%时加入一定的α淀粉酶成分比较复杂，有直链淀粉和支链淀粉等等。
优点： 来源广泛、价格底 可以解除葡萄糖效应
三、按用途（从发酵生产应用考虑） 培养基按其用途可分为孢子（斜面）培养基、种
生产工艺第三章 培养基制备 第三节培养基的配制
第三节 培养基的配制
3．渗透压 配制培养基时，应注意营养物质要有合适的浓度。营 养物质的浓度太低，不仅不能满足微生物生长对营养物质 的需求，而且也不利于提高发酵产物的产量和提高设备的 利用率。但是，培养基中营养物质的浓度过高时，由于培 养基的渗透压太大，会抑制微生物的生长。此外培养基中 的各种离子的浓度比例也会影响到培养基的渗透压和微生 物的代谢活动，因此，培养基中各种离子的比例需求要平 衡。在发酵生产过程中，在不影响微生物的生理特性和代 谢转化率的情况下，通常趋向在较高浓度下进行发酵，以 提高产物产量，并尽可能选育高渗透压的生产菌珠。当然， 培养基浓度太大会使培养基黏度增加和溶氧量降低。
第三节 培养基的配制
1．根据微生物的培养需要 不同的微生物所需要的培养基成分是不同的，要确 定一个合适的培养基，就需要了解生产用菌种的来源、 生理生化特性和一般的营养要求，根据不同生产菌种的 培养条件、生物合成的代谢途径、代谢产物的化学性质 等确定培养基。
第三节 培养基的配制
2．营养成分比例恰当 微生物所需的营养物质之间应有适当的比例，培养基 中的碳氮的比例（C/N）在发酵工业中尤其重要。如培养 基中氮肥源过多，会引起微生物生长过于旺盛，而不利于 产物的积累；氮源不足，则微生物菌体生长过于缓慢。当 培养基中的碳源供应不足时，容易引起微生物菌体的衰老 和自溶。培养基的碳氮比不仅会影响微生物菌体的生长， 同时也会影响到发酵的代谢途径。不同的微生物菌种、不 同的发酵产物所要求的碳氮比是不同的。即使是同一微生 物在不同的培养阶段，对培养基的碳氮比的要求也是不一 样的。
第三节 培养基的配制
为了减少实验次数，可考虑用“正交试验设计”等数 学方法来确定培养基给分和浓度，它可以通过比较少的实 验次数而得到较满意的结果，另处，还可通过方差分析， 确定哪些因素影响较大，以引起人们的注意。
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：
发酵培养基及制备
kA2>kA3>kA1，所以可断定A2为A因素的优水平。
同理，可以计算并确定B3、C3、D1分别为B、 C、D因素的优水平。四个因素的优水平组合 A2B3C3D1为本试验的最优水平组合，即酶法 液化生产山楂清汁的最优工艺条件为加水量 50mL/100g，加酶量7mL/100g，酶解 温度为50℃,酶解时间为1.5h。
• 根据生产实践和科学试验的不同要求选择 • 根据经济效益分析选择培养基
–价廉、来源Βιβλιοθήκη 富、运输方便、就地取材、无毒二、发酵培养基成分选择的原则
• 不同的微生物所需要的培养基成分是不同 的，要确定一个合适的培养基，就需要了 解生产根据不同生产菌种的培养条件、生 物合成的代谢途径、代谢产物的化学性质 等确定培养基。
3
2
1
3
2
1
3
18
3
3
2
1
42
不考察交互作用的试验结果分析
（1） 确定试验因素的优水平和最优水平组合
分析A因素各水平对试验指标的影响。由表3可以看出，A1 的影响反映在第1、2、3号试验中，A2的影响反映在第4、5、 6号试验中，A3的影响反映在第7、8、9号试验中。
A因素的1水平所对应的试验指标之和为
度。Rj越大，说明该因素对试验指
标判的断影因响素越的大主。次根顺据 序。Rj大1小. ，计可算以
Kjm，kjm
极差分析法－R法
Rj 因素主次
2. 判断 优水平
优组合
试验号
1 2 3 4 5 6 7 8 9
因素
液化率
A
B
C
D
％
1
1
1
1
0
1
2
2
同理，可以计算并确定B3、C3、D1分别为B、 C、D因素的优水平。四个因素的优水平组合 A2B3C3D1为本试验的最优水平组合，即酶法 液化生产山楂清汁的最优工艺条件为加水量 50mL/100g，加酶量7mL/100g，酶解 温度为50℃,酶解时间为1.5h。
• 根据生产实践和科学试验的不同要求选择 • 根据经济效益分析选择培养基
–价廉、来源Βιβλιοθήκη 富、运输方便、就地取材、无毒二、发酵培养基成分选择的原则
• 不同的微生物所需要的培养基成分是不同 的，要确定一个合适的培养基，就需要了 解生产根据不同生产菌种的培养条件、生 物合成的代谢途径、代谢产物的化学性质 等确定培养基。
3
2
1
3
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1
3
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3
3
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1
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不考察交互作用的试验结果分析
（1） 确定试验因素的优水平和最优水平组合
分析A因素各水平对试验指标的影响。由表3可以看出，A1 的影响反映在第1、2、3号试验中，A2的影响反映在第4、5、 6号试验中，A3的影响反映在第7、8、9号试验中。
A因素的1水平所对应的试验指标之和为
度。Rj越大，说明该因素对试验指
标判的断影因响素越的大主。次根顺据 序。Rj大1小. ，计可算以
Kjm，kjm
极差分析法－R法
Rj 因素主次
2. 判断 优水平
优组合
试验号
1 2 3 4 5 6 7 8 9
因素
液化率
A
B
C
D
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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、
发酵培养基
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
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
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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；
4）水的比热高，能有效吸收代谢过程中放出的热，使细胞内 温度不致骤然上升；同时水又是热的良导体，有利于散热，可 调节细胞温度。
一般不需要另加微量元素、维生素等物质
由于成分复杂，不易重复，如对原料质量等方面不加 控制会影响生产稳定性
2、按物理状态分
1）固体
适于菌种和孢子的培养与保存，也广泛应用于有子实 2）体半的固真体菌类，如香菇、白木耳等的生产； 3）应琼液用近脂体固年0.体来5%培由-养0于.8基机%进械行化大程规度模的生提产高，，其在组发分酵常工用业麸上皮又、开大始 米主、用小于米鉴、定木细屑菌、、禾观壳察等细。菌运动特征及噬菌体的效价测 定等
第二节 发酵培养基的成分及来源
一、碳源
主要功能： 1）为菌体的生长繁殖提供能源和合成菌体所必需的成分； 2）为合成目的产物提供所需的碳素成分
常用的碳源:
糖类 油脂 有机酸 低碳醇等
特殊情况下（如碳源贫乏时），蛋白质水解物或氨基酸等 也可被微生物作为碳源使用。
1、糖类
发酵培养基中使用最广泛的碳源; 主要有葡萄糖、糖蜜和淀粉糊精等
既要使种子接入后能迅速生长，达到一定的菌体浓度，又 要使长好的菌体能迅速合成所需产物。因此，发酵培养基的 组成除有菌体生长所必需的元素和化合物外，还要有合成产 物所需的特定元素、前体和促进剂等。
但若因生长和合成产物所需的总的碳源、氮源和其他营养 物质总的浓度太高，或生长和合成产物两个阶段各需的最佳 条件有求不同时，则可考虑培养基用分批补料工艺来加以满 足。
如灰色链霉菌在葡萄糖-硝酸盐-其他盐的培养基上都能很好地生长和产 生孢子，但若加入0.5%酵母膏或酪蛋白后，就只长菌体而不产孢子
B）所用无机盐的浓度要适量，否则会影响孢子量和孢子颜 色。
C）注意pH和培养基的湿度。
常用孢子培养基：
◆ 麸皮培养基
◆ 小米培养基
◆ 大米培养基
◆ 玉米碎屑培养基
◆ 用葡萄糖、蛋白胨、牛肉膏和食盐等配制的琼Leabharlann 斜面培养基6293.2
3.3
4.6
0.4
0.6
1.0
0.7
0.5
2.4
2.4
3
1.1
1.1
0.9
1
0.3
2.5
1.5
2
0.9
3.4
2.2
3.1
0.1
2.9
1.6
1.3
0.2
0.6
0.5
0.6
0.5
72 5.0 1.5 2 18.1 93.6 10.1 1.1 9 31.4 14.7 3560 4.9 0.8 3.5 2.0 4.5 6.8 6.8 2.5
大米和小米常用作霉菌孢子培养基，因为它们含氮量少、 疏松、表面积大，是良好的孢子培养基。
2）种子培养基
供孢子发芽、生长和菌体繁殖的培养基。
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，这样可达较高的溶解氧，供大 量菌体生长和繁殖。
种子培养基的成分要考虑在代谢过程中能维持稳定的pH， 其成分还要根据不同菌种的主要特征而定。
0.07～0.08MPa表压加热水解70～80min。 b) 以干麸皮：水=1：20，用盐酸调pH值1.0，以0.25MPa表
压加热水解20min。然后过滤取滤液。
3）糖蜜（molasses）
◇ 甘蔗糖蜜、甜菜糖蜜均可代替玉米浆，但氨基酸等 有机氮含量较低 ◇ 甘蔗糖蜜用量为0.1%～0.4%
4) 酵母 酵母膏、酵母浸出液、酵母粉
但过多的葡萄糖会过分加速菌体的呼吸，以至培养基中 的溶解氧不能满足需要，使一些中间代谢物（如丙酮酸、乳 酸、乙酸等）不能完全氧化而积累在菌体或培养基中，导致 pH下降，影响某些酶的活性，从而抑制微生物的生长和产物 的合成。
糖蜜
制糖的结晶母液，它是制糖工业的副产物;
含有丰富的糖、氮类化合物、无机盐和维生素等，是微 生物发酵培养基价廉物美的碳源;
◆ 钾盐 链钾霉常不素用参、K与新3P细生O胞霉4、结素Na构等2H物产P质O生4的菌、组N。a成H2PO4
是许多酶的激活剂 ◆ 微量元素硫成菌存成需一体在分量般生于微作长细少为所胞，碳需的但、钾蛋又氮量白不源约质可的为中缺农0，.1少副是g/产L含(物以硫天K氨2然S基O原酸4计料的)中组，
硫是本构身成含一有些，酶不的必活另性加基
氮源物质常对培养液pH产生影响
(NH4)SO4 2NH3 + H2SO4 NaNO3 + 4H2 NH3 + 2H2O + NaOH 反应中所产生的NH3被菌体作为氮源利用后，培养液中就留 下了酸性或碱性物质。
在常用的无机氮中，硫酸铵被菌体利用后会使培养液的pH 下降，为生理酸性物质； 硝酸钠被同化时则引起培养液pH上升，为生理碱性物质
发酵工业大规模使用的培养基
3、按用途分
基础培养基 富集培养基 选择培养基 鉴别培养基
孢子培养基 种子培养基 发酵培养基
1）孢子培养基
供菌种繁殖孢子的培养基，常用固体培养基。
孢子培养基基本要求：
基本要求是能使菌体迅速生长，产生较多优质孢子，且不 易引起菌种发生变异。
配制时需注意： A）营养不要太丰富（特别是有机氮源），否则不易产孢子。
三、无机盐和微量元素
◆
磷酸盐
Mg 磷2+是是许某多些重蛋要白酶质（和如核己酸糖的磷组酸成化成酶分、异柠檬 酸脱磷氢酸酶盐、在羧培化养酶基等中）还的具激有活缓剂冲作用
◆ 硫酸镁 镁离微子生能物提对高磷一的些需氨要基量糖一苷般类为抗0生.00素5～产0生.0菌1m对ol/L 自身所产的抗生素的耐受能力，如卡那霉素、
2、油和脂肪
油和脂肪也能被许多微生物作为碳源和能源
这些微生物都具有比较活跃的脂肪酶，在脂肪酶的作用下， 油或脂肪被水解为甘油和脂肪酸，在溶解氧的参与下，进一步 氧化成CO2和H2O，并释放出大量的能量。
当微生物利用脂肪作为碳源时，要供给比糖代谢更多的氧， 不然大量的脂肪酸和代谢中的有机酸会积累，从而引起pH的下 降，并影响微生物酶系统的作用。
◇ 用亚硫酸浸泡玉米而得的浸泡液 的浓缩液，也是玉米淀粉生产的副 产品
◇ 虽然主要用作氮源，但它含有丰 富的氨基酸、核酸、维生素、无机 盐等，常用作为提供生长因子的物 质。
2）麸皮水解液
可代替玉米浆，蛋白质、氨基酸等营养成分比玉米浆少。
用量一般为1%（以干麸皮计）左右
水解条件： a) 以干麸皮：水：HCl=4.6:26:1配比混合，装入水解锅中以
对于发酵工厂来说，恒定的水源是至关重要的，因为在不同 水源中存在的各种因素对微生物发酵代谢影响甚大，特别是水 中的矿物质组成对酿酒工业和淀粉糖化影响甚大。
水源质量的主要参数包括pH值、溶解氧、可溶性固体、污染 程度以及矿物质组成和含量。
六、前体 (precursor)
概念： ——指某些化合物加入到发酵培养基中，能直接被微生物在 生物合成过程中结合到产物分子中去，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又较大的提高。
淀粉水解糖的制备 是发酵生产的一项 重要工艺，将在第
三节中介绍
糖类
葡萄糖 乳糖 淀粉 蔗糖
工业上常用的糖类及来源
来源
纯葡萄糖、水解淀粉 纯乳糖、乳清粉 大麦、花生粉、燕麦粉、黑麦粉等 甜菜糖蜜、甘蔗糖蜜、粗红糖、精白糖等
葡萄糖
最易利用，几乎所有微生物都能利用
葡萄糖常作为培养基的一种主要成分，并且作为加速微生 物生长的一种有效糖。
硫酸某镁些加金入属培离养子基，中特，别在是碱汞性离条子件和下铜会离形子成，氢具 氧化有镁明沉显淀的，毒配性料时要注意。
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。