发酵工程韦革宏杨祥第章-节PPT课件

.,1,一、不同原料纯度的培养基,按照原料化学纯度的不同可以将发酵培养基分成天然培养基、合成培养基和半合成培养基三种。天然培养基(undefinedmedium)是指采用一些化学成分不清楚或化学成分不恒定的物质作为原料的培养基。常见供体：很多有机碳(氮)源物质，如各种工农业下脚料的水解液及其干粉优点：取材方便、营养丰富、价格低廉，广谱,.,2,一、不同原料纯度的培养基,缺点：成分不明确，质量不稳定应用：发酵工业合成培养基(definedmedium)即指用各种成分明确、稳定的化学试剂配制的培养基。常见供体：常见于实验室，如高氏一号培养基优点：成分含量明确，能定量缺点：营养单一，价格较高，不广谱应用：实验室研究及特殊发酵工业,.,3,一、不同原料纯度的培养基,半合成培养基(semi-definedmedium)指既含有天然成分，又含有纯化学试剂的培养基。常见供体：如PDA培养基优缺点：介于前两者之间，实际发酵培养基严格说都属半合成培养基。,.,4,二、物理状态不同的培养基,按照发酵培养基的物理状态的不同可以分为固体培养基、液体培养基和半固体培养基。固体培养基(solidmedium)即外形呈固体的培养基。应用：实验室的菌种分离、纯化、鉴别、鉴定、保藏等工作，一般指以琼脂作凝固剂的培养基。由各种天然固体基质制成的固体培养基，如各种曲。由血清或硅胶配制成的特殊培养基。滤膜培养基，生物膜。,红曲,.,5,二、物理状态不同的培养基,液体培养基(liquidmedium)即外形呈液体的培养基。优点：其液体状态对发酵生产有很多便利。应用：广泛，且是未来发酵工业的趋势。半固体培养基(semi-solidmedium)即外形呈半固体的培养基。特点：凝固剂含量低，呈胶冻状。应用：细菌运动性观察、噬菌体效价测定、厌氧菌培养和保藏等,.,6,三、用途不同的培养基,实验室用培养基选择培养基(selectedmedium)是根据某种微生物的特殊营养要求或其对某种物理化学因素的抗性而设计的用于富集的培养基。特点：投其所好，取其所抗应用：富集某种微生物，如富集自生固氮菌的阿贝氏无氮培养基，富集土壤真菌的马丁氏培养基等。,.,7,三、用途不同的培养基,鉴别培养基(differentialmedium)是一种在培养基中加入一种与待测菌的某种无色代谢物发生显色反应的指示剂，从而在适当的培养后用肉眼即可分辨出待测菌的培养基。应用：如在饮用水、牛乳等的细菌学检验中经常用到的鉴别肠道细菌及致病菌的伊红美蓝培养基(EosinMethyleneBlue,EMB)、VP试验和甲基红实验及其它鉴别培养基等。,.,8,三、用途不同的培养基,生产用培养基孢子培养基促使菌种产孢子的培养基。特点营养粗放多用天然基质最佳配方需试验确定,.,9,三、用途不同的培养基,种子培养基是供孢子发芽生长出大量菌丝体，或不产孢子的菌种繁殖出大量细胞的培养基。特点营养更丰富氮源含量更高，搭配合理成分配比上向发酵培养基靠拢,.,10,三、用途不同的培养基,发酵培养基是供菌种生长繁殖和合成发酵产物的培养基。特点：成分比较复杂，含有一些非营养物质。由于发酵培养基既要能保证接种的种子的生长繁殖，又要保证发酵产物的合成，所以其中除含有通常培养基所含的必需营养元素外，还含有前体、产物促进剂和抑制剂以及指示剂、消泡剂等物质。,.,11,第三节工业发酵中营养基质的选择,.,12,一、营养基质的选择,难点：培养基组分情况培养基配制加工过程情况微生物情况目前做法：理论指导前人经验结合实际情况按照一定的实验方法和步骤,.,13,一、营养基质的选择,营养基质的种类菌种实验室/发酵生产具体用途工艺、产品等其它相关因素基质原材料的质量问题产地加工、储藏、运输预处理,.,14,一、营养基质的选择,营养基质选择的经济原则以粗代精等,二、培养基成分用量的确定,发酵工业培养基的具体成分用量很难直接通过生物化学反应式计算出来，需要具体问题具体分析。,.,15,二、培养基成分用量的确定,参考不同微生物细胞元素比例确定不同微生物各有特点不同微生物的共性参照碳氮比(C/N)确定概念：碳氮比指的是培养基碳源中的碳原子摩尔数与氮源中的氮原子摩尔数之比。影响：碳氮比(C/N)高意味着碳源过多，容易使氧化不彻底，形成较多的有机酸，培养基pH值会偏酸；,.,16,二、培养基成分用量的确定,碳氮比(C/N)低意味着氮源相对过多，则一般会使培养基pH值偏碱。确定：不同微生物，或不同生理状态以及不同的生产要求均不同，所以最适的碳氮比(C/N)要通过实验确定，一般在100/(120)之间。注意：具体碳(氮)源的含碳(氮)量。其他因素维生素、微量元素、某些生长因子、前体、产物促进剂和抑制剂等要适量。会影响培养基的某些理化性质的成分。,.,17,类胡萝卜素高产菌Y11的培养基的优化,郭秒,食品与工业发酵，2004,类胡萝卜素的作用：色素、营养保健,实例：,.,18,原培养基:,即碳源丁二酸钠0.1，氮源氯化氨0.1，生长因子供体酵母膏0.01，微量元素供体复合无机盐溶液0.01。,.,19,初步确定可能的培养基成分(以碳源为例),3,.,20,通过单因子实验确定适宜的培养基成分(以碳源为例),考虑到成本：乙酸钠是较为合适的碳源,单因素实验表明：乙酸钠的浓度在0.4%以内比较好,.,21,通过类似的方法确定最佳氮源为氯化铵，最佳生长因子供体选用酵母膏，无机盐使用复合无机盐水；并且通过单因素实验分别确定其浓度约在0.3、0.05和0.015以内较好。,.,22,正交设计确定优化的配方,.,23,正交实验结果,.,24,结果：,碳源：乙酸钠0.2%,氮源：氯化铵0.2%酵母膏0.03%,无机盐:复合无机盐0.05%,.,25,改进后培养基,原培养基,改进后培养基的发酵结果,.,26,第四节工业发酵中营养基质的配制方法,课下阅读。,本节结束,Thanks,.,27,表4-12高氏1号(Gauses1)培养基(引自程丽娟等，2000),.,28,表4-13马铃薯葡萄糖琼脂(PDA)培养基(引自程丽娟等，2000),*马铃薯洗净、去皮、挖眼、切片。称取200g于1000ml自来水中文火煮沸30min，双层纱布过滤，滤液补水至1000ml即可。,.,29,表4-14三磷酸腺苷(ATP)发酵培养基(引自熊宗贵.发酵工艺原理),注：菌种为产氨短杆菌ATCC6872。,.,30,表4-15青霉素发酵培养基(引自熊宗贵.发酵工艺原理),.,31,表4-16凝固剂琼脂与明胶的比较,.,32,图4-2滤膜培养基的制作和原理,.,33,膜生物反应器是用超滤或微滤膜分离技术取代传统的活性污泥法的二沉池和常规过滤单元，其高效的固液分离能力使出水水质良好，悬浮物和浊度接近于零，并可截留大肠杆菌等生物性污染物，处理后出水可直接回用，出水水质要明显优于传统污水处理工艺，是一种高效、经济的污水资源化技术。,MBR,剖面图,传统污水处理厂,曝气池,.,34,表4-17Ashby无氮培养基(引自周德庆.微生物学教程),.,35,表4-18Martin培养基的成分和用量(引自周德庆.微生物学教程),.,36,表4-19EMB培养基的成分和用量(引自周德庆.微生物学教程),.,37,微生物分解葡萄糖产生丙酮酸后，产气肠杆菌能使丙