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第三章 培养基的制备 张张张张 海海海海 龙龙龙龙山东教育学院山东教育学院山东教育学院山东教育学院 生物系生物系生物系生物系Shan Dong Institute of Education主要内容 第一节、培养基的类型及功能 第二节、工业发酵培养基 第三节、淀粉水解糖的制备 第四节、其他原料一、培养基的类型和用途一、培养基的类型和用途一、培养基的类型和用途一、培养基的类型和用途二、培养基的选择二、培养基的选择二、培养基的选择二、培养基的选择三、培养基的配制原则三、培养基的配制原则三、培养基的配制原则三、培养基的配制原则四、培养基成分配比的选择四、培养基成分配比的选择四、培养基成分配比的选择四、培养基成分配比的选择第一节第一节 培养基的类型及功能培养基的类型及功能 培养基培养基培养基培养基：是提供微生物生长繁殖和生物合成各种代谢产是提供微生物生长繁殖和生物合成各种代谢产是提供微生物生长繁殖和生物合成各种代谢产是提供微生物生长繁殖和生物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物所需要的、按一定比例配制的多种营养物质物所需要的、按一定比例配制的多种营养物质物所需要的、按一定比例配制的多种营养物质的混合物。的混合物。的混合物。的混合物。发酵培养基的作用：发酵培养基的作用：发酵培养基的作用：发酵培养基的作用：满足菌体的生长满足菌体的生长满足菌体的生长满足菌体的生长 促进产物的形成促进产物的形成促进产物的形成促进产物的形成 对发酵培养基进行科学的设计，包括两个方面的对发酵培养基进行科学的设计，包括两个方面的对发酵培养基进行科学的设计，包括两个方面的对发酵培养基进行科学的设计，包括两个方面的内容：内容：内容：内容：一是对发酵培养基的成分及原辅料材料的特性有较为一是对发酵培养基的成分及原辅料材料的特性有较为一是对发酵培养基的成分及原辅料材料的特性有较为一是对发酵培养基的成分及原辅料材料的特性有较为详细的了解；详细的了解；详细的了解；详细的了解；二是在此基础上结合具体微生物和发酵产品的代谢特二是在此基础上结合具体微生物和发酵产品的代谢特二是在此基础上结合具体微生物和发酵产品的代谢特二是在此基础上结合具体微生物和发酵产品的代谢特点及对培养基的成分进行合理的选择和优化。点及对培养基的成分进行合理的选择和优化。点及对培养基的成分进行合理的选择和优化。点及对培养基的成分进行合理的选择和优化。能否设计出一个好的发酵培养基，是一个发酵产品工业化成能否设计出一个好的发酵培养基，是一个发酵产品工业化成能否设计出一个好的发酵培养基，是一个发酵产品工业化成能否设计出一个好的发酵培养基，是一个发酵产品工业化成功中非常关键的一环。功中非常关键的一环。功中非常关键的一环。功中非常关键的一环。培养基种类繁多，根据其成分、物理状态和用培养基种类繁多，根据其成分、物理状态和用途可将培养分成多种类型。途可将培养分成多种类型。按成分不同划分按成分不同划分天然培养基天然培养基合成培养基合成培养基含用化学成分还不清楚或化学成含用化学成分还不清楚或化学成分不恒定的天然有机物分不恒定的天然有机物牛肉膏蛋白胨培养基、麦芽汁培牛肉膏蛋白胨培养基、麦芽汁培养基养基使用化学成分完全了解的物质配使用化学成分完全了解的物质配制而成的培养基，成分精确、重制而成的培养基，成分精确、重复性强。复性强。高氏高氏1 1号培养基、查氏培养基号培养基、查氏培养基一、培养基类型和用途一、培养基类型和用途一、培养基类型和用途一、培养基类型和用途半合成培养基半合成培养基既含有同天然成分化学成分又含既含有同天然成分化学成分又含有纯化学成分有纯化学成分按物理状态不同划分按物理状态不同划分固体培养基固体培养基液体培养基液体培养基在液体培养基中加入一定量凝固在液体培养基中加入一定量凝固剂，使其成为固体状态，琼脂含剂，使其成为固体状态，琼脂含量一般为量一般为1.5%-2.0%1.5%-2.0%琼脂含量一般为琼脂含量一般为0.2%-0.7%0.2%-0.7%0.2%-0.7%0.2%-0.7%不加任何不加任何凝固剂凝固剂半固体培养基半固体培养基固体培养基常用来进行微生物的分固体培养基常用来进行微生物的分离、鉴定、活菌计数及菌种保藏离、鉴定、活菌计数及菌种保藏 观察微生物的运动特征、分类鉴观察微生物的运动特征、分类鉴定及噬菌体效价滴定定及噬菌体效价滴定 大规模工业生产及在实验室进行大规模工业生产及在实验室进行微生物的基础理论和应用方面的微生物的基础理论和应用方面的研究研究 按主要成分或使用目的划分按主要成分或使用目的划分基础培养基基础培养基鉴别培养基鉴别培养基含有一般微生物生长繁殖所含有一般微生物生长繁殖所需的基本营养物质的培养基需的基本营养物质的培养基用来将某种或某类微生物从混杂的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的培养基微生物群体中分离出来的培养基用于鉴别不同类型微生物的培养基用于鉴别不同类型微生物的培养基选择培养基选择培养基在基础培养基中加入某些特殊营养在基础培养基中加入某些特殊营养物质制成的一类营养丰富的培养基物质制成的一类营养丰富的培养基微生物产生某种代谢产物，与培养微生物产生某种代谢产物，与培养基中的特殊化学物质发生特定的化基中的特殊化学物质发生特定的化学反应，产生明显的特征变化学反应，产生明显的特征变化牛肉膏蛋白胨培养基是最常牛肉膏蛋白胨培养基是最常用的基础培养基用的基础培养基加富培养基加富培养基特殊营养物质包括血液、血清、酵特殊营养物质包括血液、血清、酵母浸膏、动植物组织液等母浸膏、动植物组织液等在培养基中加入相应的特殊营养物质在培养基中加入相应的特殊营养物质或化学物质，抑制不需要的微生物的或化学物质，抑制不需要的微生物的生长，有利于所需微生物的生长生长，有利于所需微生物的生长按生产工艺的要求按生产工艺的要求孢子培养基孢子培养基发酵培养基发酵培养基是供制备孢子用的培养基是供制备孢子用的培养基 种子培养基种子培养基满足菌种生长的培养基满足菌种生长的培养基 满足大生产中大量菌体生长和繁殖以满足大生产中大量菌体生长和繁殖以及代谢产物积累的营养基质及代谢产物积累的营养基质 孢子培养基孢子培养基孢子培养基孢子培养基孢子培养基孢子培养基孢子培养基孢子培养基 孢子培养基是供菌种繁殖孢子的一种常用固体培孢子培养基是供菌种繁殖孢子的一种常用固体培孢子培养基是供菌种繁殖孢子的一种常用固体培孢子培养基是供菌种繁殖孢子的一种常用固体培养基，对这种培养基的要求是能使菌体迅速生养基，对这种培养基的要求是能使菌体迅速生养基，对这种培养基的要求是能使菌体迅速生养基，对这种培养基的要求是能使菌体迅速生长，产生较多优质的孢子，并要求这种培养基不长，产生较多优质的孢子，并要求这种培养基不长，产生较多优质的孢子，并要求这种培养基不长，产生较多优质的孢子，并要求这种培养基不易引起菌种发生变异。易引起菌种发生变异。易引起菌种发生变异。易引起菌种发生变异。配制要求：配制要求：配制要求：配制要求：营养不要太丰富，否则不宜产孢子。营养不要太丰富，否则不宜产孢子。营养不要太丰富，否则不宜产孢子。营养不要太丰富，否则不宜产孢子。所用无机盐的浓度要适量，不然也会孢子量和孢子颜所用无机盐的浓度要适量，不然也会孢子量和孢子颜所用无机盐的浓度要适量，不然也会孢子量和孢子颜所用无机盐的浓度要适量，不然也会孢子量和孢子颜色。色。色。色。要注意培养基的要注意培养基的要注意培养基的要注意培养基的PHPHPHPH和湿度。和湿度。和湿度。和湿度。种子培养基是供孢子发芽、生长和大量繁殖菌丝种子培养基是供孢子发芽、生长和大量繁殖菌丝种子培养基是供孢子发芽、生长和大量繁殖菌丝种子培养基是供孢子发芽、生长和大量繁殖菌丝体，并使菌丝体长得粗壮，成为活力强的体，并使菌丝体长得粗壮，成为活力强的体，并使菌丝体长得粗壮，成为活力强的体，并使菌丝体长得粗壮，成为活力强的“种子种子种子种子”。配制要求：配制要求：配制要求：配制要求：营养比较丰富和完全，总浓度略稀薄；营养比较丰富和完全，总浓度略稀薄；营养比较丰富和完全，总浓度略稀薄；营养比较丰富和完全，总浓度略稀薄；成分接近于发酵培养基。成分接近于发酵培养基。成分接近于发酵培养基。成分接近于发酵培养基。种子培养基种子培养基种子培养基种子培养基种子培养基种子培养基种子培养基种子培养基 发酵培养基是满足大生产中大量菌体生长和繁殖发酵培养基是满足大生产中大量菌体生长和繁殖发酵培养基是满足大生产中大量菌体生长和繁殖发酵培养基是满足大生产中大量菌体生长和繁殖发酵培养基是满足大生产中大量菌体生长和繁殖发酵培养基是满足大生产中大量菌体生长和繁殖发酵培养基是满足大生产中大量菌体生长和繁殖发酵培养基是满足大生产中大量菌体生长和繁殖以及代谢产物积累的培养基。以及代谢产物积累的培养基。以及代谢产物积累的培养基。以及代谢产物积累的培养基。以及代谢产物积累的培养基。以及代谢产物积累的培养基。以及代谢产物积累的培养基。以及代谢产物积累的培养基。它不仅耗用大量的它不仅耗用大量的它不仅耗用大量的它不仅耗用大量的原材料，而且也是决定发酵生产成功与否的重要原材料，而且也是决定发酵生产成功与否的重要原材料，而且也是决定发酵生产成功与否的重要原材料，而且也是决定发酵生产成功与否的重要因素。因素。因素。因素。要求：要求：要求：要求：要求：要求：要求：要求：发酵培养基的组成除有菌体生长所必需的元素和化合发酵培养基的组成除有菌体生长所必需的元素和化合发酵培养基的组成除有菌体生长所必需的元素和化合发酵培养基的组成除有菌体生长所必需的元素和化合发酵培养基的组成除有菌体生长所必需的元素和化合发酵培养基的组成除有菌体生长所必需的元素和化合发酵培养基的组成除有菌体生长所必需的元素和化合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、前体和促进物外，还要有合成产物所需的特定元素、前体和促进物外，还要有合成产物所需的特定元素、前体和促进物外，还要有合成产物所需的特定元素、前体和促进物外，还要有合成产物所需的特定元素、前体和促进物外，还要有合成产物所需的特定元素、前体和促进物外，还要有合成产物所需的特定元素、前体和促进物外，还要有合成产物所需的特定元素、前体和促进剂等；剂等；剂等；剂等；剂等；剂等；剂等；剂等；考虑培养基用分批补料工艺。考虑培养基用分批补料工艺。考虑培养基用分批补料工艺。考虑培养基用分批补料工艺。考虑培养基用分批补料工艺。考虑培养基用分批补料工艺。考虑培养基用分批补料工艺。考虑培养基用分批补料工艺。发酵培养基发酵培养基发酵培养基发酵培养基发酵培养基发酵培养基发酵培养基发酵培养基二、培养基的选择二、培养基的选择二、培养基的选择二、培养基的选择 根据微生物的特点选择培养基根据微生物的特点选择培养基根据微生物的特点选择培养基根据微生物的特点选择培养基 细菌、酵母菌、霉菌、放线菌四类细菌、酵母菌、霉菌、放线菌四类细菌、酵母菌、霉菌、放线菌四类细菌、酵母菌、霉菌、放线菌四类 根据发酵方式选择培养基根据发酵方式选择培养基根据发酵方式选择培养基根据发酵方式选择培养基 从生产实践和科学试验的不同要求选择从生产实践和科学试验的不同要求选择从生产实践和科学试验的不同要求选择从生产实践和科学试验的不同要求选择 从经济效益方面考虑选择培养基从经济效益方面考虑选择培养基从经济效益方面考虑选择培养基从经济效益方面考虑选择培养基 不同的微生物对培养基的需求不同，因此，不同不同的微生物对培养基的需求不同，因此，不同不同的微生物对培养基的需求不同，因此，不同不同的微生物对培养基的需求不同，因此，不同微生物培养过程对原料的要求也是不一样的。微生物培养过程对原料的要求也是不一样的。微生物培养过程对原料的要求也是不一样的。微生物培养过程对原料的要求也是不一样的。培养基能够满足产物最经济的合成；发酵后所形成的副产物尽可能的少；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，能保证生产的供应；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。三、发酵培养基的配制原则三、发酵培养基的配制原则三、发酵培养基的配制原则三、发酵培养基的配制原则（适合大规模发酵培养基应具有的共同特点？）（适合大规模发酵培养基应具有的共同特点？）1、根据不同微生物的营养需要配制不同的培养基 2、营养成分的恰当配比 3、渗透压 4、pH值 5、氧化还原电位当然，设计任何一种培养基不可能面面俱到的满足上述当然，设计任何一种培养基不可能面面俱到的满足上述当然，设计任何一种培养基不可能面面俱到的满足上述当然，设计任何一种培养基不可能面面俱到的满足上述各项要求，需根据具体情况抓住要环节。各项要求，需根据具体情况抓住要环节。各项要求，需根据具体情况抓住要环节。各项要求，需根据具体情况抓住要环节。培养基中的碳氮的比例（C/N）在发酵工业中尤为重要。如果培养基中氮源过多，会引起微生物生长过于旺盛，如果培养基中氮源过多，会引起微生物生长过于旺盛，如果培养基中氮源过多，会引起微生物生长过于旺盛，如果培养基中氮源过多，会引起微生物生长过于旺盛，而不利于产物的积累；当培养基中的碳源含量不足时，容易引而不利于产物的积累；当培养基中的碳源含量不足时，容易引而不利于产物的积累；当培养基中的碳源含量不足时，容易引而不利于产物的积累；当培养基中的碳源含量不足时，容易引起微生物菌体的衰老和自溶。起微生物菌体的衰老和自溶。起微生物菌体的衰老和自溶。起微生物菌体的衰老和自溶。氮源不足，则微生物菌体生长过于缓慢。培养基中的碳氮源不足，则微生物菌体生长过于缓慢。培养基中的碳氮源不足，则微生物菌体生长过于缓慢。培养基中的碳氮源不足，则微生物菌体生长过于缓慢。培养基中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。谢途径。谢途径。谢途径。不同微生物菌种、不同发酵产物所要求的碳氮比是不同不同微生物菌种、不同发酵产物所要求的碳氮比是不同不同微生物菌种、不同发酵产物所要求的碳氮比是不同不同微生物菌种、不同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发酵阶段，对培养基的碳氮比的。即使是同一微生物在不同的发酵阶段，对培养基的碳氮比的。即使是同一微生物在不同的发酵阶段，对培养基的碳氮比的。即使是同一微生物在不同的发酵阶段，对培养基的碳氮比的要求也是不一样的。的要求也是不一样的。的要求也是不一样的。的要求也是不一样的。四、培养基的设计及优化四、培养基的设计及优化四、培养基的设计及优化四、培养基的设计及优化 培养基的组分、配比、缓冲能力、黏度、消毒是培养基的组分、配比、缓冲能力、黏度、消毒是培养基的组分、配比、缓冲能力、黏度、消毒是培养基的组分、配比、缓冲能力、黏度、消毒是否彻底、消毒后营养破坏的程度及原料中杂质的否彻底、消毒后营养破坏的程度及原料中杂质的否彻底、消毒后营养破坏的程度及原料中杂质的否彻底、消毒后营养破坏的程度及原料中杂质的含量都对菌体生长和产物形成有影响。含量都对菌体生长和产物形成有影响。含量都对菌体生长和产物形成有影响。含量都对菌体生长和产物形成有影响。理论理论理论理论+经验经验经验经验 根据前人的经验和培养基成分确定时一些必须考虑根据前人的经验和培养基成分确定时一些必须考虑根据前人的经验和培养基成分确定时一些必须考虑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；的问题，初步确定可能的培养基成分；的问题，初步确定可能的培养基成分；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通过单因子实验最终确定出最为适宜的培养基成通过单因子实验最终确定出最为适宜的培养基成通过单因子实验最终确定出最为适宜的培养基成分；分；分；分；采用合理的实验设计方法优化配方。采用合理的实验设计方法优化配方。采用合理的实验设计方法优化配方。采用合理的实验设计方法优化配方。正交实验设计，方差分析正交实验设计，方差分析正交实验设计，方差分析正交实验设计，方差分析1 1 1 1 1 1 1 1、培养基的优化、培养基的优化、培养基的优化、培养基的优化 理论转化率理论转化率理论转化率理论转化率：是指理想状态下根据微生物的代谢：是指理想状态下根据微生物的代谢：是指理想状态下根据微生物的代谢：是指理想状态下根据微生物的代谢途径进行物料衡算，所得出的转化率的大小。途径进行物料衡算，所得出的转化率的大小。途径进行物料衡算，所得出的转化率的大小。途径进行物料衡算，所得出的转化率的大小。实际转化率实际转化率实际转化率实际转化率：是指实际发酵过程中转化率的大小：是指实际发酵过程中转化率的大小：是指实际发酵过程中转化率的大小：是指实际发酵过程中转化率的大小。如何使实际转化率接近于理论转化率是发酵控制如何使实际转化率接近于理论转化率是发酵控制如何使实际转化率接近于理论转化率是发酵控制如何使实际转化率接近于理论转化率是发酵控制如何使实际转化率接近于理论转化率是发酵控制如何使实际转化率接近于理论转化率是发酵控制如何使实际转化率接近于理论转化率是发酵控制如何使实际转化率接近于理论转化率是发酵控制的一个目标。的一个目标。的一个目标。的一个目标。的一个目标。的一个目标。的一个目标。的一个目标。（1 1 1 1 1 1 1 1）、理论转化率的计算）、理论转化率的计算）、理论转化率的计算）、理论转化率的计算）、理论转化率的计算）、理论转化率的计算）、理论转化率的计算）、理论转化率的计算 对于一些主要的代谢产物，因为它们的代谢途径比对于一些主要的代谢产物，因为它们的代谢途径比对于一些主要的代谢产物，因为它们的代谢途径比对于一些主要的代谢产物，因为它们的代谢途径比较清楚，所以可以给出它们的代谢总反应方程式。较清楚，所以可以给出它们的代谢总反应方程式。较清楚，所以可以给出它们的代谢总反应方程式。较清楚，所以可以给出它们的代谢总反应方程式。葡萄糖转化为酒精的代谢总反应衡算式为葡萄糖转化为酒精的代谢总反应衡算式为葡萄糖转化为酒精的代谢总反应衡算式为葡萄糖转化为酒精的代谢总反应衡算式为C C C C C C C C6 6 6 6 6 6 6 6H H H HH H H H1212121212121212O O O OO O O O6 6 6 6 6 6 6 62C2C2C2C2C2C2C2C2 2 2 2 2 2 2 2H H H HH H H H5 5 5 5 5 5 5 5OH+2COOH+2COOH+2COOH+2COOH+2COOH+2COOH+2COOH+2CO2 2 2 2 2 2 2 2因此葡萄糖转化为酒精的理论得率为：因此葡萄糖转化为酒精的理论得率为：因此葡萄糖转化为酒精的理论得率为：因此葡萄糖转化为酒精的理论得率为：Y=(2Y=(2Y=(2Y=(2Y=(2Y=(2Y=(2Y=(246)/162=0.5746)/162=0.5746)/162=0.5746)/162=0.5746)/162=0.5746)/162=0.5746)/162=0.5746)/162=0.57例：例：例：例：对于某些次级代谢产物，通过代谢途径的解析也可对于某些次级代谢产物，通过代谢途径的解析也可对于某些次级代谢产物，通过代谢途径的解析也可对于某些次级代谢产物，通过代谢途径的解析也可给出代谢的总反应衡算式，给出代谢的总反应衡算式，给出代谢的总反应衡算式，给出代谢的总反应衡算式，GooneyGooneyGooneyGooneyGooneyGooneyGooneyGooney根据化学反应的计根据化学反应的计根据化学反应的计根据化学反应的计量关系和经验数据得出下式：量关系和经验数据得出下式：量关系和经验数据得出下式：量关系和经验数据得出下式：10/6C10/6C10/6C10/6C10/6C10/6C10/6C10/6C6 6 6 6 6 6 6 6H H H HH H H H1212121212121212O O O OO O O O6 6 6 6 6 6 6 6+2NH+2NH+2NH+2NH+2NH+2NH+2NH+2NH3 3 3 3 3 3 3 3+H+H+H+H+H+H+H+H2 2 2 2 2 2 2 2SOSOSOSOSOSOSOSO4 4 4 4 4 4 4 4+0.5O+0.5O+0.5O+0.5O+0.5O+0.5O+0.5O+0.5O2 2 2 2 2 2 2 2+C+C+C+C+C+C+C+C8 8 8 8 8 8 8 8H H H HH H H H8 8 8 8 8 8 8 8O O O OO O O O2 2 2 2 2 2 2 22C2C2C2C2C2C2C2C1616161616161616H H H HH H H H1818181818181818O O O OO O O O4 4 4 4 4 4 4 4N N N N N N N N2 2 2 2 2 2 2 2S+2COS+2COS+2COS+2COS+2COS+2COS+2COS+2CO2 2 2 2 2 2 2 2+9H+9H+9H+9H+9H+9H+9H+9H2 2 2 2 2 2 2 2O O O OO O O O葡萄糖葡萄糖葡萄糖葡萄糖青霉素青霉素青霉素青霉素苯乙酸苯乙酸苯乙酸苯乙酸所以，葡萄糖转化为青霉素的理论得率为所以，葡萄糖转化为青霉素的理论得率为所以，葡萄糖转化为青霉素的理论得率为所以，葡萄糖转化为青霉素的理论得率为 Y=1.1Y=1.1Y=1.1Y=1.1Y=1.1Y=1.1Y=1.1Y=1.1 青霉素发酵理论上青霉素发酵理论上青霉素发酵理论上青霉素发酵理论上1mol1mol1mol1mol1mol1mol1mol1mol的苯乙酸合成的苯乙酸合成的苯乙酸合成的苯乙酸合成1mol1mol1mol1mol1mol1mol1mol1mol青霉素青霉素青霉素青霉素（2 2 2 2 2 2 2 2）、正交实验设计）、正交实验设计）、正交实验设计）、正交实验设计）、正交实验设计）、正交实验设计）、正交实验设计）、正交实验设计 根据问题的要求和客观的条件确定因子和水平，列出因根据问题的要求和客观的条件确定因子和水平，列出因根据问题的要求和客观的条件确定因子和水平，列出因根据问题的要求和客观的条件确定因子和水平，列出因子水平表；子水平表；子水平表；子水平表；根据因子和水平数选用合适的正交表，设计正交表头，根据因子和水平数选用合适的正交表，设计正交表头，根据因子和水平数选用合适的正交表，设计正交表头，根据因子和水平数选用合适的正交表，设计正交表头，并安排实验；并安排实验；并安排实验；并安排实验；根据正交表给出的实验方案，进行实验；根据正交表给出的实验方案，进行实验；根据正交表给出的实验方案，进行实验；根据正交表给出的实验方案，进行实验；对实验结果进行分析，选出较优的试验条件以及对结果对实验结果进行分析，选出较优的试验条件以及对结果对实验结果进行分析，选出较优的试验条件以及对结果对实验结果进行分析，选出较优的试验条件以及对结果有显著影响的因子。有显著影响的因子。有显著影响的因子。有显著影响的因子。具体分为一下四步：具体分为一下四步：具体分为一下四步：具体分为一下四步：因素水平玉米粉（）A豆饼粉（）B蛋白胨（）CPH D10.540.55.021.050.65.531.560.76.0正交表因素水平 原材料及设备的处理 原材料的质量 发酵特性的影响 灭菌2 2 2 2 2 2 2 2、培养基的设计时应注意的一些相关问题、培养基的设计时应注意的一些相关问题、培养基的设计时应注意的一些相关问题、培养基的设计时应注意的一些相关问题 第一节、培养基的类型及功能 第二节、工业发酵培养基 第三节、淀粉水解糖的制备 第四节、其他原料一、培养基的类型和用途一、培养基的类型和用途一、培养基的类型和用途一、培养基的类型和用途二、培养基的选择二、培养基的选择二、培养基的选择二、培养基的选择三、培养基的配制原则三、培养基的配制原则三、培养基的配制原则三、培养基的配制原则四、培养基成分配比的选择四、培养基成分配比的选择四、培养基成分配比的选择四、培养基成分配比的选择一、工业上常用的碳源一、工业上常用的碳源一、工业上常用的碳源一、工业上常用的碳源二、工业上常用的氮源二、工业上常用的氮源二、工业上常用的氮源二、工业上常用的氮源三、无机盐三、无机盐三、无机盐三、无机盐四、生长因子四、生长因子四、生长因子四、生长因子五、前体物质和促进剂五、前体物质和促进剂五、前体物质和促进剂五、前体物质和促进剂第二节、工业发酵培养基第二节、工业发酵培养基第二节、工业发酵培养基第二节、工业发酵培养基 白酒白酒白酒白酒 (chinese spirit)(chinese spirit)(chinese spirit)(chinese spirit)发酵：固体发酵培养基；发酵：固体发酵培养基；发酵：固体发酵培养基；发酵：固体发酵培养基；果酒果酒果酒果酒(fruit spirit)(fruit spirit)(fruit spirit)(fruit spirit)发酵：发酵：发酵：发酵：fruit juice or fruit sauce fruit juice or fruit sauce fruit juice or fruit sauce fruit juice or fruit sauce 啤酒啤酒啤酒啤酒(beer)(beer)(beer)(beer)发酵：麦芽汁发酵：麦芽汁发酵：麦芽汁发酵：麦芽汁(wort)(wort)(wort)(wort)液体培养基；液体培养基；液体培养基；液体培养基；酒精酒精酒精酒精(alcohol)(alcohol)(alcohol)(alcohol)发酵：淀粉糖化醪发酵：淀粉糖化醪发酵：淀粉糖化醪发酵：淀粉糖化醪(starch mash)(starch mash)(starch mash)(starch mash)；氨基酸氨基酸氨基酸氨基酸(amino acid)(amino acid)(amino acid)(amino acid)发酵：水解糖液加其他营养成分；发酵：水解糖液加其他营养成分；发酵：水解糖液加其他营养成分；发酵：水解糖液加其他营养成分；柠檬酸柠檬酸柠檬酸柠檬酸(citric acid)(citric acid)(citric acid)(citric acid)发酵：淀粉液化醪发酵：淀粉液化醪发酵：淀粉液化醪发酵：淀粉液化醪 乳酸乳酸乳酸乳酸(lactic acid)(lactic acid)(lactic acid)(lactic acid)发酵：淀粉糖化醪；发酵：淀粉糖化醪；发酵：淀粉糖化醪；发酵：淀粉糖化醪；甲烷甲烷甲烷甲烷(methane)(methane)(methane)(methane)发酵：复杂的有机废物发酵；发酵：复杂的有机废物发酵；发酵：复杂的有机废物发酵；发酵：复杂的有机废物发酵；抗生素抗生素抗生素抗生素(antibiotic)(antibiotic)(antibiotic)(antibiotic)发酵：淀粉糖化醪发酵：淀粉糖化醪发酵：淀粉糖化醪发酵：淀粉糖化醪+豆饼粉豆饼粉豆饼粉豆饼粉+麸皮粉；麸皮粉；麸皮粉；麸皮粉；1 1、作用、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需的碳成分 提供合成目的产物所必须的碳成分提供合成目的产物所必须的碳成分 2 2、来源、来源 糖类糖类（葡萄糖、糖蜜、淀粉糊精等葡萄糖、糖蜜、淀粉糊精等）、油脂、有机酸、正烷、油脂、有机酸、正烷烃烃一、工业上常用的碳源一、工业上常用的碳源一、工业上常用的碳源一、工业上常用的碳源碳源碳源来来 源源葡萄糖葡萄糖乳糖乳糖淀粉淀粉蔗糖蔗糖纯葡萄糖、水解淀粉纯葡萄糖、水解淀粉纯乳糖、乳清粉纯乳糖、乳清粉大麦、花生粉、燕麦粉、黑麦粉、大豆粉等大麦、花生粉、燕麦粉、黑麦粉、大豆粉等甜菜糖蜜、甜菜糖蜜、甘蔗糖蜜、粗红糖、精白糖甘蔗糖蜜、粗红糖、精白糖表：工业上常用的碳源及来源表：工业上常用的碳源及来源表：工业上常用的碳源及来源表：工业上常用的碳源及来源3 3 3 3、工业上常用的糖类、工业上常用的糖类 葡萄糖葡萄糖 所有的微生物都能利用葡萄糖所有的微生物都能利用葡萄糖 工业上常用淀粉水解糖工业上常用淀粉水解糖,但是糖液必须达到一定的质但是糖液必须达到一定的质 量指标量指标 糖蜜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，总糖可达糖蜜主要含有蔗糖，总糖可达50%50%50%50%75%75%75%75%。一般糖蜜分。一般糖蜜分甘蔗糖蜜和甜菜糖蜜葡萄糖蜜甘蔗糖蜜和甜菜糖蜜葡萄糖蜜。糖蜜使用前，要进行预处理，包括澄清和脱钙处理，对生物素缺糖蜜使用前，要进行预处理，包括澄清和脱钙处理，对生物素缺糖蜜使用前，要进行预处理，包括澄清和脱钙处理，对生物素缺糖蜜使用前，要进行预处理，包括澄清和脱钙处理，对生物素缺陷型菌体生产来说，还要进行脱生物素处理。陷型菌体生产来说，还要进行脱生物素处理。陷型菌体生产来说，还要进行脱生物素处理。陷型菌体生产来说，还要进行脱生物素处理。淀粉、糊精淀粉、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、缺点：难利用、发酵液比较稠、一般发酵液比较稠、一般2.0%2.0%2.0%2.0%时加入一定的时加入一定的-淀粉酶淀粉酶 成分比较复杂，有直链淀粉和支链淀粉等等。成分比较复杂，有直链淀粉和支链淀粉等等。优点：来源广泛、价格底优点：来源广泛、价格底 难利用，可以解除葡萄糖效应难利用，可以解除葡萄糖效应种类种类淀粉淀粉蛋白质蛋白质脂肪脂肪维生素维生素灰分灰分小麦粉小麦粉玉米粉玉米粉干薯粉干薯粉木薯粉木薯粉6672667266726672607260726072607277.877.877.877.877.3677.3677.3677.36585858589109109109102.22.22.22.20.260.260.260.2612121212242424240.40.40.40.4-12121212232323233.03.03.03.0-0.410.410.410.410.20.20.20.22.92.92.92.91.681.681.681.68李江华，无锡轻工大学学报，2004(半纤维素酶)(1.5g麸皮)1 1 1 1 1 1 1 1、有机氮源、有机氮源、有机氮源、有机氮源来源来源：工业上常用的有机氮源都是一些廉价的原料，：工业上常用的有机氮源都是一些廉价的原料，花生饼花生饼 粉、黄豆饼粉、棉子饼粉、玉米浆、玉米蛋白粉、蛋粉、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、废菌丝体和酒白胨、酵母粉、鱼粉、蚕蛹粉、尿素、废菌丝体和酒 糟糟。成分复杂成分复杂：除提供氮源外，有些有机氮源还提供大量的无机：除提供氮源外，有些有机氮源还提供大量的无机 盐及生长因子盐及生长因子，有的还是产物的前体，有的还是产物的前体。例例 玉米浆：玉米浆：可溶性蛋白、生长因子（生物素）、苯乙酸可溶性蛋白、生长因子（生物素）、苯乙酸 较多的乳酸较多的乳酸 硫、磷、微量元素等硫、磷、微量元素等二、氮源二、氮源二、氮源二、氮源 氮源主要用于构成菌体细胞物质（氨基酸，蛋白质、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。氮源和无机氮源。2 2 2 2 2 2 2 2、无机氮源、无机氮源、无机氮源、无机氮源种类种类：氨盐、硝酸盐和氨水：氨盐、硝酸盐和氨水特点特点：微生物对它们的吸收快，所以也称之谓迅速利：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用的氮源。但无机氮源的迅速利用常会引起pHpHpHpH的变的变化如：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性物质的无机氮源叫生理酸性物质生理酸性物质，如硫酸胺，若菌体代谢，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后能产生碱性物质的则此种无机氮源称为生理碱性物质生理碱性物质，如，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的pHpHpHpH有积极作用。有积极作用。所以选择合适的无机氮源有两层意义：所以选择合适的无机氮源有两层意义：满足菌体生长满足菌体生长 稳定和调节发酵过程中的稳定和调节发酵过程中的pHpHpHpH三、无机盐三、无机盐三、无机盐三、无机盐1、作用：各种不一样、作用：各种不一样2、来源：来源：C C C C、N N N N源，以盐的形式补充源，以盐的形式补充3、用量：根据具体的产品，以实验决定用量：根据具体的产品，以实验决定4、使用注意点使用注意点A.A.A.A.对于其它渠道有可能带入的过多的某种无机离子和对于其它渠道有可能带入的过多的某种无机离子和 微量元素在发酵过程中必须加以考虑微量元素在发酵过程中必须加以考虑.B B B B、使用时注意盐的形式（、使用时注意盐的形式（pHpHpHpH的变化）的变化）例例：黑曲酶黑曲酶NRRL-330,NRRL-330,NRRL-330,NRRL-330,生产生产-淀粉酶，淀粉酶，P P P P对酶活的影响对酶活的影响 pH pH pH pH 酶活酶活不加不加 4.25 1204.25 1204.25 1204.25 120分钟分钟加加 K K K K2 2 2 2HPOHPOHPOHPO4 4 4 4 5.45 305.45 305.45 305.45 30分钟分钟加加 KHKHKHKH2 2 2 2POPOPOPO4 4 4 4 4.62 754.62 754.62 754.62 75分钟分钟、磷酸盐、磷酸盐、磷酸盐、磷酸盐 磷是某些蛋白质和核酸的组成成分。工业上常用K3PO4.3H20、K3PO4和Na2HPO4.12H2O、NaH2PO4.2H2O等磷酸盐，也可用磷酸（使用时应先用NaOH或KOH中和后加入）。玉米浆、糖蜜、淀粉水解糖等原料中还有少量的磷。、硫酸镁、硫酸镁、硫酸镁、硫酸镁 镁是某些细菌的叶绿素的组成成分。虽不参加任何细胞结构物质的组成，但它的离子状态是许多重要的酶的激活剂。硫，含硫蛋白质的组分；酶的活性基。硫酸镁3 3 3 3、钾盐、钾盐、钾盐、钾盐 钾不参加细胞结构物质的组成，但它是许多酶的激活剂。4 4 4 4、微量元素、微量元素、微量元素、微量元素 铜、锰、锌、钼、碘、溴等。避免有害离子加入到培养基中。水是所有培养基的主要组成成分，也是微生物机体的重要组成成分。对于发酵工厂来说，恒定的水源是至关重要的，因为不同水源中存在的各种因素对微生物发酵代谢影响甚大。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等。四四四四、水水水水五五五五、生长因子、生长因子、生长因子、生长因子 从广义上讲，凡是微生物生长不可缺少的微量的有机物从广义上讲，凡是微生物生长不可缺少的微量的有机物从广义上讲，凡是微生物生长不可缺少的微量的有机物从广义上讲，凡是微生物生长不可缺少的微量的有机物质，如氨基酸、嘌呤、嘧啶、维生素等均称质，如氨基酸、嘌呤、嘧啶、维生素等均称质，如氨基酸、嘌呤、嘧啶、维生素等均称质，如氨基酸、嘌呤、嘧啶、维生素等均称生长因子。生长因子。生长因子。生长因子。提供生长因子的农副产品原料：（1）玉米浆玉米浆玉米浆玉米