发酵——发酵培养基
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所以选择合适的无机氮源有两层意义：
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。
YPS培养基：酪蛋白胨（日本大五营养）10g，酵母 提取物（英国Oxoid）5g, NaCl 10g，PH 7.2
二、按状态
固体培养基 :适合于菌种和孢子的培养和保存，也广泛应 用于有子实体的真菌类，如香菇、白木耳等的生产
半固体培养基:即在配好的液体培养基中加入少量的琼脂， 一般用量为0.5%～0.8% ,主要用于微生物的鉴定。
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，能保证生产上的 供应。
④ 所选用的培养基应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。
第一节 培养基的类型及功能
培养基按其组成物质的纯度、状态、用途可分为三大类型
一、按纯度
合成培养基 : 原料其化学成分明确、稳定 适合于研究菌种基本代谢和过程的物质变化规律 培养基营养单一，价格较高，不适合用于大规模工业 生产
(1.5g麸皮)
李江华，无锡轻工大学学报，2004
嗜碱芽胞杆菌(AC-2)中碳源对碱性纤维素酶分泌的影响
苏勤，林业化学与工业，2004
结果：各种碳源相差不大 推论：该菌种的碱性纤维素酶为组成型
二、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。
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，所以也称之谓迅速利 用的氮源。但无机氮源的迅速利用常会引起pH的变 化如：
(NH4)2SO4 → 2NH3 + 2H2SO4
NaNO3 + 4H2 → NH3 + 2H2O + NaOH
无机氮源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，这种经微生物生理作用（代谢）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。
提供合成目的产物所必须的碳成分
2、来源 有机酸 淀粉水解糖、糖蜜、亚硫酸盐纸浆废液等 石油、正构石蜡、天然气 醋酸、甲醇、乙醇等石油化工产品
3、工业上常用的糖类
① 葡萄糖
➢ 所有的微生物都能利用葡萄糖 ➢ 但是会引起葡萄糖效应
工业上常用淀粉水解糖,但是糖液必须达到一定的质 量指标
不同的制糖工艺生产的糖液质量差别很大
预处理：→黄血盐
② 淀粉、糊精 常用为玉米淀粉、小麦淀粉和甘薯淀粉
使用条件：微生物必须能分泌水来自百度文库淀粉、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 难利用，可以解除葡萄糖效应
淀粉酸解的工艺流程
淀粉浆的pH：1.5左右 水解压力：2.5~2.6大气压 水解时间：30min 一次中和pH：4.8~5.0 二次中和pH：6.7~7.0
液体培养基:80%～90%是水，其中配有可溶性的或不溶性 的营养成分，是发酵工业大规模使用的培养基。
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、种子培养基 和发酵培养基三种
第二节 发酵培养基的成分及来源
一、碳源
1、作用 提供微生物菌种的生长繁殖所需的能源和合成菌体所必需 的碳成分
1.加酸通风沉淀法（冷酸通风处理法） 2.加热加酸沉淀法（热酸通风沉淀法） 3.添加絮凝剂澄清处理法
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
预处理法: ①活性炭处理法 ②树脂处理法 ③亚硝酸处理法
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）
天然培养基: 采用天然原料 原料来源丰富(大多为农副产品)、价格低廉、适于工业 化生产 原料质量等方面不加控制会影响生产稳定性
培养大肠杆菌常用两种培养基
M培养基(1L)： Na2HPO4 6g，KH2PO4 3g， NaCl 0.5g， NH4Cl 1g， MgSO4.7H2O 0.5g， CaCl2 0.011g，葡萄糖 2-10, pH 7.0
第三章：发酵培养基
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。同时培养基也为微生 物培养提供除营养外的其它所必须的条件。
发酵培养基的作用：
➢ 满足菌体的生长 ➢ 促进产物的形成
发酵培养基的要求
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。
成分复杂：除提供氮源外，有些有机氮源还提供大量的无机 盐及生长因子。
例 玉米浆： ①可溶性蛋白、生长因子（生物素）、苯乙酸 ②较多的乳酸 ③硫、磷、微量元素等
有机氮源成分复杂可以从多个方 面对发酵过程进行影响，而另一方面 有机氮源的来源具有不稳定性。所以 在有机氮源选取时和使用过程中，必 须考虑原料的波动对发酵的影响
② 糖蜜
糖蜜是制糖生产时的结晶母液，它是制糖工业的副产物。
糖蜜主要含有蔗糖，总糖可达50%～75%。一般糖蜜分 甘蔗糖蜜和甜菜糖蜜葡萄糖蜜。
不用加工方法对甘蔗糖蜜的影响
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。
糖蜜前处理的方法:
酶法糖化的工艺流程
液化→糖化→灭酶→过滤→贮糖计量→发酵
糖化pH4.2-4.5 温度60C左右 糖化酶用量150U/g淀粉
例：地衣牙孢杆菌生产α-淀粉酶
碳源对生长和产酶的影响
碳源 葡萄糖 蔗糖 糊精 淀粉
细胞量 4.2 4.02 3.06 3.09
α-淀粉酶 0 0
38.2 40.2
(半纤维素酶)
氮源使用的一些相关问题：
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。
YPS培养基：酪蛋白胨（日本大五营养）10g，酵母 提取物（英国Oxoid）5g, NaCl 10g，PH 7.2
二、按状态
固体培养基 :适合于菌种和孢子的培养和保存，也广泛应 用于有子实体的真菌类，如香菇、白木耳等的生产
半固体培养基:即在配好的液体培养基中加入少量的琼脂， 一般用量为0.5%～0.8% ,主要用于微生物的鉴定。
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，能保证生产上的 供应。
④ 所选用的培养基应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。
第一节 培养基的类型及功能
培养基按其组成物质的纯度、状态、用途可分为三大类型
一、按纯度
合成培养基 : 原料其化学成分明确、稳定 适合于研究菌种基本代谢和过程的物质变化规律 培养基营养单一，价格较高，不适合用于大规模工业 生产
(1.5g麸皮)
李江华，无锡轻工大学学报，2004
嗜碱芽胞杆菌(AC-2)中碳源对碱性纤维素酶分泌的影响
苏勤，林业化学与工业，2004
结果：各种碳源相差不大 推论：该菌种的碱性纤维素酶为组成型
二、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。
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，所以也称之谓迅速利 用的氮源。但无机氮源的迅速利用常会引起pH的变 化如：
(NH4)2SO4 → 2NH3 + 2H2SO4
NaNO3 + 4H2 → NH3 + 2H2O + NaOH
无机氮源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，这种经微生物生理作用（代谢）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。
提供合成目的产物所必须的碳成分
2、来源 有机酸 淀粉水解糖、糖蜜、亚硫酸盐纸浆废液等 石油、正构石蜡、天然气 醋酸、甲醇、乙醇等石油化工产品
3、工业上常用的糖类
① 葡萄糖
➢ 所有的微生物都能利用葡萄糖 ➢ 但是会引起葡萄糖效应
工业上常用淀粉水解糖,但是糖液必须达到一定的质 量指标
不同的制糖工艺生产的糖液质量差别很大
预处理：→黄血盐
② 淀粉、糊精 常用为玉米淀粉、小麦淀粉和甘薯淀粉
使用条件：微生物必须能分泌水来自百度文库淀粉、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 难利用，可以解除葡萄糖效应
淀粉酸解的工艺流程
淀粉浆的pH：1.5左右 水解压力：2.5~2.6大气压 水解时间：30min 一次中和pH：4.8~5.0 二次中和pH：6.7~7.0
液体培养基:80%～90%是水，其中配有可溶性的或不溶性 的营养成分，是发酵工业大规模使用的培养基。
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、种子培养基 和发酵培养基三种
第二节 发酵培养基的成分及来源
一、碳源
1、作用 提供微生物菌种的生长繁殖所需的能源和合成菌体所必需 的碳成分
1.加酸通风沉淀法（冷酸通风处理法） 2.加热加酸沉淀法（热酸通风沉淀法） 3.添加絮凝剂澄清处理法
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
预处理法: ①活性炭处理法 ②树脂处理法 ③亚硝酸处理法
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）
天然培养基: 采用天然原料 原料来源丰富(大多为农副产品)、价格低廉、适于工业 化生产 原料质量等方面不加控制会影响生产稳定性
培养大肠杆菌常用两种培养基
M培养基(1L)： Na2HPO4 6g，KH2PO4 3g， NaCl 0.5g， NH4Cl 1g， MgSO4.7H2O 0.5g， CaCl2 0.011g，葡萄糖 2-10, pH 7.0
第三章：发酵培养基
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。同时培养基也为微生 物培养提供除营养外的其它所必须的条件。
发酵培养基的作用：
➢ 满足菌体的生长 ➢ 促进产物的形成
发酵培养基的要求
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。
成分复杂：除提供氮源外，有些有机氮源还提供大量的无机 盐及生长因子。
例 玉米浆： ①可溶性蛋白、生长因子（生物素）、苯乙酸 ②较多的乳酸 ③硫、磷、微量元素等
有机氮源成分复杂可以从多个方 面对发酵过程进行影响，而另一方面 有机氮源的来源具有不稳定性。所以 在有机氮源选取时和使用过程中，必 须考虑原料的波动对发酵的影响
② 糖蜜
糖蜜是制糖生产时的结晶母液，它是制糖工业的副产物。
糖蜜主要含有蔗糖，总糖可达50%～75%。一般糖蜜分 甘蔗糖蜜和甜菜糖蜜葡萄糖蜜。
不用加工方法对甘蔗糖蜜的影响
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。
糖蜜前处理的方法:
酶法糖化的工艺流程
液化→糖化→灭酶→过滤→贮糖计量→发酵
糖化pH4.2-4.5 温度60C左右 糖化酶用量150U/g淀粉
例：地衣牙孢杆菌生产α-淀粉酶
碳源对生长和产酶的影响
碳源 葡萄糖 蔗糖 糊精 淀粉
细胞量 4.2 4.02 3.06 3.09
α-淀粉酶 0 0
38.2 40.2
(半纤维素酶)
氮源使用的一些相关问题：