第四章 发酵培养基的设计

加入应适量
可采用间歇分批添加或连续滴加的方法加入
P34 表2-15
二、促进剂
1、概念
在氨基酸、抗生素和酶制剂发酵过程中，可以在发酵培养基 中加进某些对发酵起一定促进作用的物质，称为促进剂。
二、促进剂
2、酶制剂生产
某些诱导物、表面活性剂及其它一些产酶促进剂，可以大大增 加菌体的产酶量。
原理
启动微生物体内的产酶机构。 改进了细胞的渗透性，同时增强了氧的传递速度，改善了
鉴别培养基
伊红美兰乳糖培养基（EMB）
选择培养基举例
在缺乏氮源的培养基上大部分微生物无法生长；
在培养基中加入青霉素可以抑制细菌和放线菌； 在培养基中加入10％酚可以抑制细菌和霉菌。
Left: Escherichia coli cells. Right: E. coli colonies on EMB Agar.
方法、质量要求等，以便“投其所好”。
二、设计基本步骤
培养基成分的确定
C/N比、重要金属非金属等、复合培养试验
发酵条件的确定
温度、起始pH值、溶解氧、氧化还原电位、渗透压等
查阅文献，借鉴经验，借助单因子试验与复合因子试验（如 正交试验法）等对培养基成分与发酵条件进行优化。
二、设计基本步骤
补料
对碳及氮的代谢予以适当控制，或添加各种养料和前体物质。
温故知新
?
菌种选育指按照生产要求，根据微生物遗传变异理论，利
用
、
、源自文库
或
等方
法得到优良菌种的工作。
?
微生物菌种保藏的常用方法有 干燥保藏法、 、硅胶保藏法和
、
、冷冻 等。
?
高丝氨酸缺陷型菌株由于缺乏高丝氨酸脱氢酶，不能合成 ，从而走另一代谢途径，使 大量积累。
温故知新
三级发酵流程
第四章 发酵培养基的设计
抑制剂抑制了某些合成其 它产物的途径而使之向所 需产物途径转化
抑制剂实质也是一种促进剂！
课后思考题
培养基种类 发酵培养基设计的原则 发酵培养基设计的基本步骤 代粮发酵主要原料 前体物质、促进剂的概念 促进剂作用原理（以抗生素生产为例）
一、设计目标
营养丰富而完备


pH适当而稳定
发酵单位高


成本、单耗低
周期短 产品质量高
第二节
发酵培养基的设计
一、设计原则
“投其所好” 明确目的 是实验室用还是工业大生产用，是种子扩大培养还是生产 发酵产物？要求获得菌体还是积累代谢产物，是正常代谢产物 还是异常代谢产物，是为异养菌设计的还是为自养菌设计的？
菌体对氧的有效利用。
二、促进剂
3、抗生素生产 原理
起生长因素作用 推迟菌体自溶 抑制了某些合成其它产物途径而使之向所需产物途径转化 降低了产生菌的呼吸 改变发酵液的物理性质，改善通气效果 与产物结合，防止反馈抑制
三、抑制剂
促进剂促进了产物的生成，那么， 抑制剂是抑制产物的生成吗？
☆用于培养菌体种子的培养基营养应丰富，氮源含量较高；
☆用于生产代谢产物的发酵培养基氮源一般应比种子培养基低，
若代谢产物是次级代谢产物，要考虑是否加入特殊物质；
☆工业生产发酵培养基，应选择来源广泛、价格低廉的原料。
第二节
发酵培养基的设计
二、设计基本步骤 调查研究
菌种来源、生理特性、生物合成途径 , 产物化学性质、提炼
按 成 分 不 同 划 分
半组合培养基
液体培养基加入1.5-2.0%琼脂，成 为固体状态(或大米、麸皮等组成）
按 物 理 状 态 不 同 划 分
固体培养基
常用来进行菌种分离、鉴定、保藏 和活菌计数等 琼脂含量一般为0.5%
半固体培养基
液体培养基
观察微生物运动、菌种保藏，厌 氧菌培养、分离、计数 不加任何凝固剂 大规模工业生产、实验室微生物 基础理论和应用研究
按 培 养 目 的 不 同 划 分
为种子扩大培养设计的培养基， 营养较丰富，氮源比例较高。 与发酵培养基接近。
种子培养基 孢子培养基 用于孢子萌发，营养充足， 容易吸收利用，抑制因子在 许可范围内（如辛酸）
发酵培养基
用于发酵工业，碳源含量较高。 价廉易得，有利于下游的分离 提取。
第二节
发酵培养基的设计
脱水培养基 含有除水外一切成分的干燥培养基
加入特殊营养物，有利于所需微生物 生长或抑制不需要微生物的培养基
加富性、抑制性选择培养基
按 功 能 不 同 划 分
选择培养基
用来将某种或某类微生物从混杂的 微生物群体中分离出来 加有能与目的菌无色代谢产物发生显 色反应的指示剂，只需用肉眼辨别颜 色就能从近似菌落中找出目的菌
产品（如石蜡、醋酸、乙醇等）、空气原料（碳酸气）
第三节
前体物质、促进剂、抑制剂
1、自学，概括前体物质的概念 (p33)
在有些氨基酸、核苷酸、抗生素等发酵中添加一些特殊
物质能获得较高的产率，它们在发酵中主要起避免反馈抑制、 作为产物的前身等作用，这些特殊物质称为前体物质。
核酸视频
一、前体物质
二、使用原则
不断完善
在生产实践过程中不断调整改进。
第二节
发酵培养基的设计
三、发酵原料转换及意义
节约用粮或以其它原材料代替粮食是当前微生物发酵工业值
得研究的主要课题。
一方面可以从抓发酵的稳定和高产来节粮。
另一个不可忽视的方面是原料的转换，开拓新的原料资源和
微生物资源：野生植物淀粉、野生植物纤维、木屑水解物、石油原料与
第一节 培养基的种类 第二节 第三节 发酵培养基的设计
前体物质、促进剂、抑制剂
第一节
一、定义
培养基的种类
选用各种营养物质，经配制用来培养微生物的基质。
二、种类
由天然物质配制、成分不清楚、不稳定 天然培养基 麦芽汁培养基 主要由天然物质组成，加有某 些化学试剂，最常用 马铃薯葡萄糖培养基（PDA） 组合培养基 由化学试剂配制、成分精确、稳定 高氏1号、查氏培养基