微生物发酵工艺资料
微生物发酵技术3篇
微生物发酵技术第一篇：微生物发酵技术的概述微生物发酵技术是一种利用微生物进行生物转化的技术，被广泛应用于食品、饮料、医药、农业和环境等领域。
微生物发酵技术的核心是利用微生物对有机物进行代谢，从而产生新的化合物。
这些化合物可能是生物质、有机酸、氨基酸、酶、抗生素等，广泛应用于各种领域中。
微生物发酵技术的基础是微生物的生长和代谢。
微生物发酵通常分为两个阶段：生长阶段和代谢阶段。
在微生物发酵的生长阶段，微生物会吸收和利用培养基中的营养物质，并通过细胞增殖来增加微生物数量。
在代谢阶段，微生物不再增殖，而是将营养物质转化为可以被用于生产的目标化合物。
微生物发酵技术的成功需要满足一些基本条件：适宜的微生物选取、合适的培养基成分和条件、精确的发酵控制和优化的生产工艺。
此外，为了提高生产效率和产量，还需要进行微生物改良和基因工程等技术研究方向的优化。
微生物发酵技术已经发展成为一门很广泛应用的技术，为食品饮料、医药和化工等领域提供了可持续和高质量的化学品。
未来，微生物发酵技术将继续发展和创新，不断推进实践应用，助力经济和社会的发展。
第二篇：微生物发酵工艺微生物发酵工艺是指通过微生物的代谢和生化反应，产生包括酶、抗生素、有机酸、生物质等在内的化学品的过程。
微生物发酵工艺在食品、饮料、医药等领域得到广泛应用。
本文将介绍典型的微生物发酵工艺。
1. 静态培养工艺静态培养工艺又称筏式培养技术。
此种工艺使用的发酵器是平面的培养筏，实验装置简单。
静态培养工艺适用于氧需求量少的微生物，例如醋酸菌和味精菌等。
这种筏式培养技术因其操作方便、生产周期短、产品纯度高等特点，得到了广泛的应用和推广。
2. 深层发酵工艺深层发酵通常采用搅拌式发酵器，空气流通过气体过滤器注入发酵液中。
通过搅拌器滚动的方式使发酵液中的微生物始终处于充分的通气状态。
深层发酵工艺通常适用于氧需求量较大的微生物，例如草酸杆菌、酵母菌等。
3. 固定床发酵工艺固定床发酵是指微生物被固定在一种载体上进行发酵，通常使用植物秸秆或木屑作为载体。
固态分层发酵技艺
固态分层发酵技艺固态分层发酵技艺是一种传统的中国微生物发酵工艺，也是一种特殊的发酵方式，与液态发酵和半固态发酵不同。
它利用各种微生物在固体基质中的分层代谢作用，形成多种营养成分和食物味道的方法。
在该技艺的背景下，我们可以从以下几个方面来了解固态分层发酵技艺的特点和实现方法。
1.固态分层发酵技艺的基本原理。
在该技艺中，微生物在固体基质中按照一定的层次排列，在不同的环境中发挥各自的代谢作用，如产生发酵物质和发挥防腐保鲜作用。
而这些微生物与基质之间的相互作用具有非常重要意义，因为它们会导致各种复杂的微生物代谢产物和特征味道的产生。
因此，必须掌握用不同的微生物和基质来构建不同的分层发酵结构的方法以及关键微生物和代谢产物之间的关系。
2. 固态分层发酵技艺的过程。
固态分层发酵技艺主要由以下几个步骤组成：基质的制备、发酵物的接种、分层结构的构建和保险。
在实施这些步骤的过程中，我们需要掌握基质的调配、接种微生物的条件和参数、构建分层结构的方法、以及合适的保险措施，以及监测分层发酵中的质量指标。
3. 固态分层发酵技艺的优点。
固态分层发酵技艺主要有以下几个优点：首先，该技艺能够提高食物的口感和营养价值，因为微生物代谢过程能够释放出一些人体需要的营养成分和食物味道。
其次，这种技艺具有生态、安全、节能的特点。
因为其过程中没有大量的水、无需添加化学品，同时能够减少二氧化碳的排放，并且对于粮食、蔬菜等食材的保鲜有着显著的效果。
最后，这种技艺也可以运用在茶、酒等生产过程中，进一步的提高了产品的质量和营养价值。
通过以上的介绍，我们可以看出固态分层发酵技艺的重要性和应用前景。
对于内容创作者来说，我们应该多样化的方式展现这种技艺的魅力，从而使读者更加深入的了解和认识固态分层发酵技艺，为保护和发展中国传统技艺做出更好的贡献。
第十二章微生物发酵技术
(1)过滤：采用鼓式真空过滤器，过滤前加去乳化剂并降温
(2)提炼用溶媒萃取法。将发酵滤液酸化至pH 2，加1/3体积的 醋酸丁酯，混合后以碟片式离心机分离，得一次BA提取液。 然后以1.3 % ～ 1.9 %NaHCO3在pH 6.8 ～ 7.1条件下将青 霉素从BA中提取到缓冲液中。再调pH至2.0，将青霉素从 缓冲液再次转入到BA中，方法同上，二次BA提取液。
第一节 微生物发酵概论
一、微生物发酵的概念及发展史
❖ 1857年巴斯德提出著名发酵理论：“一 切发酵过程都是微生物作用的结果。” ❖ 1929年Flemming爵士发现了青霉素，增加一大类新产品-抗生素。 ❖ 20世纪40年代，以获取细菌的次生代谢产物-抗生素为主要特征的抗生素工业成为微
生物发酵工业技术的支柱产业。 ❖ 20世纪50年代，氨基酸发酵工业又成为微生物技术产业的又一个成员，实现了对微
发酵过程中环境条件的变化，不仅会影响菌种的 生长繁殖，而且会影响菌种代谢产物的形成。为了使发酵 过程能顺利进行，要随时取样，检测培养液中的细菌数目、 产物浓度，同时还要及时为发酵菌提供必需的营养，并严 格控制温度、pH、溶氧、通气量与转速等发酵条件。
五、分离提纯
发酵结束后，要对发酵液或生物细胞进行分离和提取精 制，将发酵产物制成合乎要求的产品。对发酵产品的 要求不同，分离提纯的方法也相应有些区别。利用发 酵工程生产的产品有菌种代谢产物和菌种本身（如酵 母菌和细菌）两大类，如果产品是菌种，分离方法一 般是通过过滤、沉淀从培养液中分离出；如果产品是 代谢产物，则采用蒸馏、萃取、离子交换等方法提取。 分离提纯后的产品，还要经过质量检查合格后，才能 成为正式产品。
第十二章 微生物发酵技术
第一节 微生物发酵概论 第二节 工业发酵的工艺流程 第三节 工业发酵的主要产品
发酵的原理与工艺
发酵的原理与工艺发酵是一种通过微生物代谢产生酒精、二氧化碳等物质的过程。
发酵广泛应用于食品、药品和化工等领域，是许多工艺过程的重要组成部分。
本文将介绍发酵的原理和工艺，并以酵母发酵为例进行具体讲解。
一、发酵的原理发酵是一种微生物代谢过程，它在缺氧条件下进行。
微生物通过各种代谢途径将有机物通过酶催化转化为其他有机物，同时产生能量。
其中最为常见的是糖类转化为乙醇和二氧化碳的酒精发酵。
这种发酵主要是由酵母菌进行的。
酵母菌（Saccharomyces cerevisiae）是一种能够利用糖类为能源的真菌。
在缺氧状态下，酵母菌通过糖酵解将葡萄糖和其他糖类分解成乙醇和二氧化碳。
酵母菌主要通过两个关键的酶催化反应来实现乙醇发酵。
首先，磷酸果糖激酶将葡萄糖分解为果糖-1,6-二磷酸。
然后，磷酸丙酮酸脱羧酶催化丙酮酸分解成乙醛和二氧化碳。
乙醛进一步还原为乙醇。
二、发酵的工艺发酵工艺是指将发酵所需的原料、微生物和其他条件配制成发酵液，并控制发酵过程的温度、pH值、供氧等参数。
根据不同的发酵目标和原料特性，发酵工艺可以有很大的差异。
下面将以酵母发酵为例，介绍典型的发酵工艺。
(一) 培养基配制培养基是指供微生物生长的营养物质的集合。
对于酵母发酵来说，一般是将糖类、氮源、矿物质和辅助物质配制成液体培养基。
常用的糖类包括葡萄糖、麦芽糖等；氮源可以是氨基酸、酵母浸粕等；矿物质可以是硫酸镁、氯化钠等。
此外，一些辅助物质如维生素、生物素等也可以添加到培养基中，以促进微生物的生长。
(二) 发酵液接种接种是指将酵母菌悬浊液接入培养基中。
接种量一般控制在适当的范围内，以达到最佳生长条件。
酵母菌接种后，在合适的温度下迅速适应培养基环境，开始生长和繁殖。
繁殖的酵母菌会不断分解糖类，产生乙醇和二氧化碳。
(三) 温度和pH控制温度和pH是发酵工艺中需要进行控制的重要参数。
酵母发酵一般进行在温度为25-30℃的条件下。
此外，pH的控制也非常关键，一般在4-6范围内合适。
微生物发酵产聚谷氨酸工艺研究
微生物发酵产聚谷氨酸工艺研究摘要：谷氨酸在生物体内的蛋白质代谢过程中占有重要地位，参与动物、植物和微生物中的许多重要化学反应。
以枯草芽孢杆菌纳豆亚种为出发菌株，考察不同碳氮源及NaCl 浓度、谷氨酸、种龄、接种量对微生物发酵产γ- 聚谷氨酸的影响，以提高γ- 聚谷氨酸的产量。
方法：该菌菌种活化后，接入种子培养基，于37℃、200 r/min 震荡培养18 h，然后按2 %接种量接入不同发酵培养基进行发酵培养。
γ- 聚谷氨酸分离纯化后，根据其产量筛选最适发酵培养基组成及发酵条件，并对产物进行分析测定。
关键词：γ- 聚谷氨酸；纳豆菌；发酵；优化培养一、材料与方法1.1 材料1.1.1 菌种纳豆芽孢杆菌（Bacillus subtilis natto），系作者筛选，由本校微生物教研室罗兵教授鉴定确认，于实验室保存。
1.1.2 培养基斜面培养基：大豆蛋白胨10 g/L，牛肉膏5 g/L，NaCl 7.5 g/L，琼脂20 g/L。
种子培养基：大豆蛋白胨20 g/L，葡萄糖30 g/L，谷氨酸钠25 g/L，NaCl 5 g/L。
液体发酵培养基：大豆蛋白胨30 g/L，葡萄糖40 g/L，谷氨酸钠30 g/L，NaCl15 g/L，K2HPO42.0 g/L，KH2PO4 4.0 g/L，Mg-SO4 0.5 g/L，CaCl2 0.25 g/L 及少量生物素[1]。
以上培养基pH 均为7.0-7.2，在121℃下高压灭菌20 min。
1.1.3 试剂γ-PGA 标准品为Sigma 公司产品；系列葡聚糖标准品（Shodex P-82 standard 标准品，分子量（Mr）分别为5900，11800，22800，47300，112000，212000，404000，788000）为SHOWA DENKO 公司产品；叠氮钠、硫酸钠、蛋白胨、葡萄糖、谷氨酸等均为国产分析纯。
1.2 方法1.2.1 发酵方法菌种活化：取菌种一环，接于斜面培养基，37℃培养20 h。
微生物发酵产酶及生产工艺
蛋白质及其降解 物、有机氮化物、 无机与氮碳化源物同、氮
第四章 微生物发酵产酶及生产工艺
内容：
常用的产酶微生物； 发酵工艺条件及其控制； 酶发酵动力学； 固定化微生物细胞发酵产酶； 固定化微生物原生质体发酵产酶；
第一节 常用的产酶微生物
一、应用微生物来开发酶的优点： (1)微生物生长繁殖快，生活周期短。因此，用微生
物来生产酶产品，生产能力（发酵）几乎可以不受限制地 扩大，能够满足迅速扩张的市场需求。
(八) 微生物酶的提取方法 (1)酶的粗提； (2)酶的精制。
微生物酶开发的一般程序
(九) 微生物产酶菌种的保藏 (1)斜面； (2)沙土管； (3)冷冻。
-淀粉酶的筛选
蛋白酶产生菌的获得方法
应 用 含 酪 蛋 白 的 培 养 基
第三节、发酵工艺条件及其控制
Go 1、培养基 Go 2、发酵条件及控制 Go 3、提高产酶的措施
Escherich属菌株和大多数大肠杆菌是无害，但也有些大肠 杆菌是致病的，会引起腹泻和尿路感染。
大肠杆菌的名声主要因它易于在实验室操作、生长迅速， 而且营养要求低。
应用： 大肠杆菌能作为宿主供大量的细菌病毒生长繁殖 大肠杆菌也是最早用作基因工程的宿主菌 工业上生产谷氨酸脱羧酶、天冬酰胺酶和
微生物酶开发的一般程序
(四) 菌种的复筛 初筛之后，还要进行复筛。复筛的目的是在
初筛的基础上，筛选产酶量高、性能更符合生 产要求的菌种。复筛。
酶活的测定方法的建立尤其重要。
微生物酶开发的一般程序
(五) 对复筛获得菌株的要求 (1)不是致病菌； (2)菌株不易变易和退化； (3)不易感染噬菌体； (4)微生物产酶量高； (5)酶的性质符合应用的需要，而且最好是胞
微生物发酵工艺中的控制策略
微生物发酵工艺中的控制策略微生物发酵工艺是指利用微生物代谢产生的有用化学成分的工艺，被广泛运用在生产酒精、酸奶、生物柴油等多个领域。
这种工艺基于微生物细胞培养，既包括液态发酵，也包括固态发酵。
然而，对于一个成功的发酵过程，需要精确的控制策略。
这篇文章将探讨微生物发酵工艺中的控制策略及其中的挑战。
1. 微生物发酵工艺的控制策略微生物发酵编程控制技术采用的是微生物的生理特性和代谢路径。
需要考虑的因素有很多，例如：微生物质量的控制、生长和代谢速率的控制、由于生长代谢而产生的酸碱度改变等等。
为了控制这些因素，需要采取以下措施。
1.1 环境因素控制发酵过程中的环境需要控制在一个适合微生物生长和代谢的范围内。
例如：控制温度、控制pH值、控制水分含量等。
1.2 资源分配控制资源的补充和分配也是微生物代谢发酵过程的关键。
需要考虑的因素有很多，例如：氧气的补充、碳源和氮源的添加等。
1.3 产品排放控制发酵产物对微生物生长和代谢产生影响，需要及时排放。
例如：废弃物和水的处理。
2. 微生物发酵过程中的挑战在微生物发酵工艺中，还需要面对很多挑战。
2.1 微生物多样性不同的微生物在发酵过程中表现差异，需要使用不同的控制策略。
同时，同一种微生物在不同的环境下也会表现不同的特性。
2.2 剂量分析需要对各种资源和排放物做严密的分析和控制。
剂量分析采用各种传感器对发酵过程中产生的浸出物进行分析，可以帮助准确稳定地控制发酵过程。
2.3 食品安全制作食品时需要保证其安全及健康的质量。
从微生物发酵过程中抽样进行质量检测，以确保食品安全和合规性，并减少健康风险。
3. 结论正确认识微生物发酵工艺的控制策略很重要，同时在质量管理方面也需要采用微生物发酵技术，特别是对固态发酵而言。
制定合理的微生物发酵控制策略有利于使微生物发酵工艺达到最大效益。
然而，微生物发酵过程中仍存在着多种挑战，要做到严密控制发酵过程仍需要做出科学的分析和判断。
总的来说，微生物发酵工艺是一种广泛的工艺，需要精确控制和管理。
微生物发酵工艺的优化与控制
微生物发酵工艺的优化与控制一、微生物发酵工艺的基本概念微生物发酵是利用微生物在特定的生理、生化条件下，将有机物转化为有用物的一种生物化学反应，广泛应用于生物制药、食品发酵、环境治理等领域。
微生物发酵工艺是指对微生物的生长、代谢和产物分泌过程进行管理和调控的技术体系，目的是提高产量和产品质量。
二、微生物发酵工艺的优化微生物的生长、代谢和产物分泌过程受多个因素的影响，通过对这些因素进行优化可提高微生物的产量和产品质量。
1. 培养基的优化培养基是微生物生长的主要环境，优化培养基的配方可以提高微生物的生长速度和代谢活性，降低生产成本。
优化方法包括：改进碳、氮源的类型、浓度，添加发酵辅助剂、提高pH值、改善培养基的通气性等。
2. 发酵条件的控制发酵条件的控制对微生物的代谢和产物分泌有着重要影响。
常用的调控因素有：温度、pH值、氧气含量、气体流速、搅拌速度等，不同微生物有不同的最适发酵条件。
3. 微生物种质的选择微生物种质不同，其代谢途径和产物分泌能力也不同。
通过筛选优良的微生物种质，可以提高产量和产物质量。
种质选择时需考虑微生物的适应性、稳定性和抗污染性等因素。
三、微生物发酵工艺的控制微生物发酵工艺的控制是指在发酵过程中对微生物生长、代谢和产物分泌过程进行实时监测和调控，保证发酵过程的稳定性和产品质量。
1. 在线监测在发酵过程中，通过传感器实时监测微生物发酵液中的氧气含量、pH值、温度、溶氧量等参数，及时发现问题并进行调整。
2. 实时控制根据监测到的数据，实时调整发酵条件，控制微生物的生长、代谢和产物分泌过程，以达到目标生产指标。
3. 优化控制根据数据分析和决策，对发酵条件进行优化控制，进一步提高产量和产品质量。
四、微生物发酵工艺的应用案例微生物发酵在生物制药、食品发酵、环境治理等领域有着重要应用。
1. 生物制药通过微生物发酵技术，可生产多种生物制剂如青霉素、链霉素、庆大霉素等抗生素、胰岛素等蛋白质药物。
《微生物发酵》PPT课件
❖ 20世纪50年代，氨基酸发酵工业又成为微生物技术产业的又一个成员，实现了对微 生物的代谢进行人工调节，这又使微生物技术进了一步。
❖ 20世纪60年代，微生物技术产业又增加了酶制剂工业这一成员。
❖ 20世纪70年代，为了解决由于人迅速增长而带来的粮食短缺问题，进行了非碳水化 合物代替碳水化合物的发酵，如利用石油化工原料进行发酵生产，培养单细胞蛋白， 进行污水处理，能源开发等。
是以获得具有某种用途的菌体为目的的发酵。用于面包制作的酵母发酵及 用于人类或动物食品的微生物菌体蛋白发酵是比较传统的菌体发酵工业。 新的菌体发酵可用来生产药用真菌，如香菇菌、依赖虫蛹而生存的冬虫 夏草菌、与天麻共存的密环菌等药用菌。
2.微生物酶发酵
酶普遍存在于动物、植物和微生物中。因为微生物种类多、产酶的品种多、 生产容易和成本低等特点，所以目前工业应用的酶大多来自微生物发酵。
（2）无菌发酵，整个反应过程要求无菌。培养基无菌、空 气无菌、补料和取样要求无菌操作、某些工程菌，其尾 气也要求进行无菌处理。
（3）非连续性生产。微生物的生理特性决定了发酵过程的 非连续性，大部分的工业发酵是以间歇操作为基础进行 的，目前可以实现连续化生产的是啤酒的连续化生产。
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第二节 工业发酵的工艺流程
生物发酵工艺多种多样，但基本上包括菌种的选育、菌种培 养基的配制、扩大培养和接种、发酵过程下游处理即分离提
纯等几个过程。
一、菌种的选育
找到合适的菌种是发酵工程的前提。人们最初是从自然界寻
找所需要的菌种，如谷氨酸发酵时常用菌有谷氨酸棒状杆菌
等。但这种方法得到的菌种，产量一般都比较低。20世纪40
年代，微生物学家开始用紫外线、激光、化学诱变剂等处理
发酵过程中与微生物相关工艺参数的调控方法资料
9、黏度 10、浊度 11、料液流量 12、产物的浓度 13、氧化还原电位 14、废气中的氧含量 15、废气中的CO 2含量 16、菌丝形态 17、菌体浓度
2.1 pH 值的控制
2.1.1 pH值对发酵的影响
1.影响培养基某些组分和中间产物的离解
2.影响酶的活性
3.影响微生物细胞膜所带电荷的状态，改变细胞膜 的通透性
2.1.1 pH值对发酵的影响
4.pH不同，往往引起菌体代谢过程不同，使代 谢产物的质量和比例发生改变。
例如：黑曲霉在pH2~3时发酵产生柠檬酸，在 pH近中性时，则产生草酸。
2.1.2发酵过程pH值的变化
pH值
培养过程中 培养液pH值 的大致变化 趋势
培养时间
在发酵过程中，随着菌种对培养基种碳、氮 源的利用，随着有机酸和氨基酸的积累，会 使pH值产生一定的变化。
生物热：产生菌在生长繁殖过程中，释放的大量热量。 搅拌热：由于搅拌器的转动引起液体的摩擦产生的热量。 蒸发热：发酵液蒸发水分带走的热量。 显热：发酵排气散发带走的热量。
辐射热：由于罐内外的温差，辐射带走的热量。
2.2.2影响发酵温度变化的因素
发酵热（Q发酵）是发酵温度变化的主要因素。
Q发酵＝Q生物＋Q搅拌－Q蒸发－Q辐射－Q显
酵母菌发酵制造啤酒、果酒、工业酒精 乳酸菌发酵制造奶酪和酸牛奶 利用真菌生产青霉素 利用微生物发酵生产药品，如人的胰岛素、
干扰素和生长激素
2.发酵工程的主要的控制参数
1、pH值（酸碱度） 2、温度 3、溶解氧浓度 4、基质含量 5、空气流量 6、压力 7、搅拌转速 8、搅拌功率
发酵过程中与微生物 相关工艺参数的调控方法
目录
1.发酵工程的定义及应用
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第六章 微生物发酵制药工艺 6.1 微生物发酵与制药 6.2 微生物生长与生产的关系 6.3 微生物生产菌种建立 6.4 发酵培养基制备 6.4 发酵培养基制备 • 概念（medium） 供微生物生长繁殖和合成各种代谢产物所需要 的按一定比例配制的多种营养物质的混合物。 • 培养基的组成和比例是否恰当，直接影响微生 物的生长、生产和工艺选择、产品质量和产量。 6.4.1 培养基的成分 碳源 氮源 无机盐 水 生长因子 前体与促进剂 消泡剂 1、碳源(carbon sources) 概念： 构成微生物细胞和代谢产物中碳素的营养物质。 作用： 为正常生理活动和过程提供能量来源，为细胞物 质和代谢产物的合成提供碳骨架。 碳源种类 糖类：葡萄糖、淀粉、糊精和糖蜜 脂肪：豆油、棉籽油和猪油 醇类：甘油、乙醇、甘露醇、山梨醇、肌醇 蛋白类：蛋白胨、酵母膏 速效碳源：糖类、有机酸 迟效碳源：酪蛋白水解产生的脂肪酸 2、氮源（nitrogen sources） 概念： 构成微生物细胞和代谢产物中氮素的营养物质。 作用：为生长和代谢主要提供氮素来源。 种类：无机氮源、有机氮源 有机氮源 几乎所有微生物 都能利用有机氮 源 黄豆饼粉、花生饼粉 棉籽饼粉、玉米浆、蛋 白\胨、酵母粉、尿素 无机氮源 氨水、铵盐和硝酸盐等。氨盐比硝酸盐更快被利用。 工业应用：主要氮源或辅助氮源；调节pH值 生理酸性物质：代谢后能产生酸性残留物质。 （NH4）2SO4利用后，产生硫酸 生理碱性物质：代谢后能产生碱性残留物质。 硝酸钠利用后，产生氢氧化钠。 3、无机盐和微量元素 • 概念：组成生理活性物质或具有生理调节作用矿物质 • 作用方式：低浓度起促进作用，高浓度起抑制作用。 • 种类：盐离子 磷、硫、钾、钠、镁、钙，常常添加 铁、锌、铜、钼、钴、锰、氯，一般不加。 4、水 菌体细胞的主要成分。 营养传递的介质。 良好导体，调节细胞生长环境温度。 培养基的主要成分之一。 5、生长因子（growth factor） 概念： 维持微生物生长所必需的微量有机物，不起碳源和 氮源作用。 种类： 维生素、氨基酸、嘌呤或嘧啶及其衍生物、脂肪酸 等。 天然成分中含有：一般无需添加。 营养缺陷型菌株：必需添加。 6、前体(precursor) • 概念： 加入到发酵培养基中的某些化合物，被直接结合到 目标产物分子中，而自身的结构无多大的变化。 • 使用： 添加前体是提高抗生素产量的重要措施。 多次少量流加的工艺。 6、促进剂(accelerant) •概念： 促进产物生成的物质，但不是营养物，也不是前体 的一类化合物。 •种类： 氯化物有利于灰黄霉素、金霉素合成。 表面活性剂吐温、清洗剂，脂溶性小分子化合物等， 起诱导作用。 7、消沫剂（defoamingagent） •概念： 降低泡沫的液膜强度和表面黏度，使泡沫破裂的化 合物。 •种类：表面活性剂，低表面张力。 天然动植物油脂类、高分子化合物（高碳醇脂肪酸 和酯类、聚醚类、硅酮类）。 •作用： 消除泡沫，防止逃液和染菌。 6.4.2 培养基种类及其质量控制技术 培养基的种类 按用途：选择性、鉴别性、富营养培养基等 按物理性质：固体，半固体、液体培养基 按化学组成：合成、半合成、天然培养基 按发酵过程中所处位置和作用：斜面或平板固体、 种子、发酵和补料培养基。 1、固体培养基 • 概念：（solid medium） 细菌和酵母的固体斜面或平板培养基，链霉菌和丝 状真菌的孢子培养基。 • 制备： 液体培养基添加1.0-2.0%琼脂粉。 • 作用： 提供菌体的生长繁殖，形成孢子。 1、固体培养基－要求与质量 控制 •单细胞培养基： 营养丰富，满足菌体生长迅速，不 能引起变异。 •孢子培养基：基质浓度较低，无 机盐浓度适量，以利于孢子形成。 营养不宜太丰富，否则不易产生孢 子。 2、种子培养基 •概念：（seed medium） 供孢子发芽和菌体 生长繁殖，摇瓶和 作用： 种子罐培养基,为液 体。 使种子扩大培养， 增加细胞数目， 生长形成强壮、 健康和高活性的 种子。 2、种子培养基－ 要求与质量控制 用速效性、容易被利用的碳、 培养 基成 分必 需完全， 营养 丰富。 氮源和无机盐等物质，但浓度 不宜高。 种子培养基要与发酵培养基相 适应，主要成分接近，不能差 异太大。 缩短 发酵 的延 滞期。 3、发酵培养基 •概念： (fermentatio n medium) 提供微生物 生长、目标 产物生成的 生产用培养 基。 作用： 不仅要满足 菌体的生长 和繁殖，还 要满足菌体 合成目标产 物，是发酵 生产中最关 键和最重要 的培养基。 要求 •营养物质浓度和 粘度适中 •组成上丰富完整 •不同菌种和不同 产物，对培养基 的要求差异很大， 组成和配方需要 优化 4、补料培养基(fed medium） •概念：发酵过程中添加补充的培养基。 •作用：稳定工艺条件，延长发酵周期，提高目标 产物产量 •组成：各种必要的营养物质，碳源、氮源、前体 •制备：按单一成分配制，各自独立控制，或按一 定比例制成复合补料培养基。 5、控制发酵培养基质量 （1）控制水质： 恒定水源和恒定的水质。 地下深层井水，对水质定期化验检查，使用符合要 求的水质配制各种培养基 措施：检测与控制水质参数 pH、溶解氧、可溶性固体、污染程度、各种矿物， 特别是重金属的种类和含量。 （2）控制培养基原料的质量： 来源与种类的选择 农产副品：因品种、产地、加工、贮存条件不同 而质量差异较大。 化学原料：杂质含量也不相同。 措施：保持稳定的原料来源。 更换原料时，必需再进行一系列试验，确保产量 和质量的控制和稳定性。 原料的选择试验： 不同碳源、氮源对菌种生长的能力和产物的生产能力 很不相同。 对原料进行试验，选择满足发酵要求的来源。 注意： ������ ������ 碳氮浓度与配比：适宜 ������ 速效和缓效成分相互配合，发挥综合优势 pH：配制时加入酸碱性物质搭配，甚至使用缓剂。 （3）控制培养基的黏度： 对发酵的影响： •高黏度的培养基，不易彻底灭菌 •影响发酵的通气搅拌等物理过程 •直接影响菌体对营养的利用 •目标产物的分离提取造成困难 措施：固体不溶性成分，淀粉、黄豆粉等增加培 养基的黏度，酶水解，降低大分子物质 （4）控制灭菌操作： 高压蒸气灭菌影响培养基的有效成分甚至是活性。 较高温度下长时间灭菌，营养成分会破坏，甚至产 生有毒物质。 磷酸盐与碳酸钙、镁盐、铵盐也能反应，生成沉淀 或络合物，降低利用度。 维生素等不耐高温分解破坏、失活。 6.4.3 制药生产用培养基的配制 一般设计原则 设计思路 计算与定量配制 优化 1、培养基设计一般原则 • 生物学原则：根据不同微生物营养和反应需 求设计。 营养物质组成：较丰富，浓度适当。 成分之间比例：恰当，C/N比适宜，有机和无 机氮 原料之间：不能产生化学反应。适宜的pH和渗 透压 • 工艺原则：不影响通气搅拌、分离精制和废 物处理，过程容易控制。 • 低成本原则：原料来源方便，质量稳定，质 优价廉。 • 高效经济原则：满足菌体生长和合成产物的 需求，最高得率，最小副产物。 2、培养基设计基本思路 •起始培养基：根据他人的经验和使用。 •单因素实验：确定最适宜的培养基成分。 •多因素实验：各成分之间最佳配比和浓度优化。 •中试放大试验：摇瓶、小型发酵罐，到中试，最 后放大到生产罐。 •综合考虑各种因素，产量、纯度、成本等后，确 定一个适宜的生产配方。 3、理论计算与定量配制 •微生物生长和生产可用下列表达式表示： 碳源和能源＋氮源＋其他营养物质→细胞＋产 物＋CO2＋H2O＋热量 •单位细胞生物量所需最小的营养物质: •单位产量的最小底物浓度: 碳源和氮源进行转化率计算和分析 •初步计算：参考微生物的化学和元素组成。 •转化率：单位质量原料生产的产物量或细胞量。 •理论转化率：根据代谢途径的物料衡算 •实际转化率：发酵过程中实际测量数值计算。 •目标：使实际转化率靠近理论转化率。 无法从生化反应原理来推断和计算出最佳培养 基配方 根据生理学和生物化学理论 参照前人所用的经验培养基 结合菌的特殊生物学和产品特征要求 进行大量细致和周密的试验研究 小结 培养基组成与作用：C、N、无机盐、水、生长因 子、前体与促进剂、消泡剂 培养基制备与质量控制：固体、种子、发酵培养 基 生产用培养基制备：原则、思路、优化 思考题 （1）培养基组成成分有哪些，有何作用？ （2）固体培养基、种子培养基、发酵培养基的 组成特点及其如何衔接？ （3）如何研制生产用培养基？ 第六章微生物发酵制药工艺 6.1 微生物发酵与制药 6.2 微生物生长与生产的关系 6.3 制药微生物生产菌种建立 6.4 培养基制备 6.5 灭菌工艺 6.5 灭菌工艺 灭菌方法与原理 培养基灭菌工艺 空气除菌工艺 几个概念 杂菌：除生产菌以外的任何微生物。 污染：感染杂菌的培养或发酵体系。 •消毒：杀灭或清除病原微生物，达到无害化程 度，杀灭率99.9%以上。 •杀菌：杀灭或清除一切微生物，达到无活微生 物存在的过程，杀灭率99.9999%以上。 •灭菌：微生物杀灭率99.999999%以上。 6.5.1 灭菌方法与原理 1、化学灭菌 2、物理灭菌 1、化学灭菌 用化学物质杀灭微生物的灭菌操作。 •化学灭菌剂： 氧化剂类等，卤化物类，有机化合物等。 细胞死亡。 •应用：皮肤表面、器具、实验室和工厂的无菌 区域的台面、地面、墙壁及空间的灭菌。 •机理：蛋白质变性，酶失活，破坏细胞膜透性， 2、物理灭菌 各种物理条件如高温、辐射、超声波及过滤等 进行灭菌 •紫外线等射线：局部空间 •干热灭菌：实验室器皿 •蒸汽灭菌：培养基 效果好，操作方便，广泛使用。 6.5.2 培养基灭菌 1、微生物高温死亡动力学与灭菌的关系 微生物受热死亡过程的一级动力学反应： －dX/dt= kdX 微生物浓度与灭菌时间成正比，浓度越高，灭 菌时间越长。 灭菌时间与比死亡速率之间的关系 kd与微生物种类、生理状态、灭菌温度有关 以杀死芽孢的温度和时间为指标。 确保彻底灭菌，实际操作中增加50％的保险系数。 2、培养基灭菌的操作方式 (1)分批灭菌操作，间歇灭菌,实罐灭菌： 配制好培养基输入发酵罐内，直接蒸汽加热，达到 灭菌要求的温度和压力后维持一段时间，再冷却至 发酵要求的温度。 •特点：不需其他的附属设备，操作简便，手动。 •缺点：加热和冷却时