工业发酵培养基及制备.ppt

第三章工业发酵培养基及制备,第一节培养基的成分第二节培养基的类型和配方设计第三节影响培养基的质量的因素,概述,培养基是人们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的混合物。,返回,谷氨酸生产培养基（%）:水解糖12玉米浆0.3尿素0.5磷酸氢二钾0.1硫酸镁0.04青霉素0.01g/L,返回,青霉素发酵培养基（%）:葡萄糖10硫酸铁0.01，玉米浆4硫酸锰0.01苯乙酸0.5硫酸锌0.01。猪油0.5,返回,1.营养比较丰富，浓度要恰当：太营养菌体生长过盛，否则生长太差.2.原料彼此不能产生化学反应：如柠檬酸，CaCO3。,返回,配制工业发酵培养基的一般要求,3.原料成本低，蛋白胨可用玉米浆，大豆粉代替。4.不影响通气搅拌的效果，如蛋白质的含量高，泡沫多，通气差。,配制工业发酵培养基的一般要求,一、碳源：（一）糖类：单、双、多糖。淀粉的水解是在热水中膨胀，然后用酶或酸水解。（二）脂肪：一般在糖类缺乏时，菌利用脂肪。脂肪酸乙酰CoA三羧酸循环产生大量能量耗氧丙酮酸乳酸。,第一节培养基的成分,（三）有机酸，醇，柠檬酸，甲醇。（四）碳氢化合物：石油产品，如谷氨酸生产菌，用正十六烷作碳源，当发酵到100小时加适量青霉素，谷氨酸产量达84g/L。碳源可分为速效碳和缓效碳，要配合使用。,第二节培养基的成分,1.有机氮源：黄豆粉，黄豆饼粉，玉米浆，（干态、液态），还有酵母粉，鱼粉，蛋白胨，尿素等2.无机氮源：如硫酸铵和硝酸钠。生理酸性物质：（NH4)2SO42NH3+H2SO4pH下降。生理碱性物质：KNO3+4H2NH3+2H2O+KOH，pH上升。,二、氮源,三、无机盐和微量元素、生长因子：P：核酸；S：蛋白胨，铁，镁、锌、钴以及维生素等。四、水：量要加足。,在产物的生物合成过程中，被菌体直接用于产物合成而自身结构无显著改变的物质称前体。,五、前体,六、促进剂：促进产物合成的化学物质。例如添加0.5%的柠檬酸盐对虾青素含量可提高36.2%七、消沫剂：工业发酵中常用一些消沫剂消除发酵中产生的泡沫。有植物油脂和一些高分子化合物。,第三节培养基的种类和配方设计,一、培养基的种类微生物学中有合成、天然、固体和半固体、选择性、鉴别培养基。工业上有：一孢子培养基：氮源相对低些，如有的生产菌加0.5%的酵母膏不产孢子。为什么？孢子产生是在不利的环境下。如麸皮，大米是较好生孢子的原料。,第三节培养基的种类与选择,二种子培养基：供孢子发芽和菌体生长繁殖用的。其中氮源和维生素含量应略高。三发酵培养基：是供菌体生长繁殖和合成大量代谢产物用的。要求组成应丰富，完整。,返回,孢子培养基（%）：淀粉0.8K2HPO40.05天冬氨酸0.002CaCO30.1麸皮2KNO30.1琼脂1.8MgSO40.05pH7.5NaCl0.05,庆大霉素生产,摇瓶培养基（%）：淀粉5.5（NH4）2SO40.05葡萄糖0.5CaCO30.5黄豆粉4KN030.05蛋白胨0.3油少量,庆大霉素生产,发酵培养基（%）：淀粉1.5（NH4)2S040.05蛋白胨0.5CaCO30.5黄豆粉3KNO30.05玉米粉1,庆大霉素生产,二、培养基的设计,（一）培养基的设计一般思路：1.单因子试验法2.正交试验法。3.中试发酵规模进一步优化配方。参考文献,微生物学杂志研究报告灵芝菌丝体深层液体发酵培养基研究刘冬,李世敏,许柏球,赖国红(深圳职业技术学院生物应用工程系,广东深圳518055),单因子试验法举例,摘要探讨了灵芝菌丝体深层液体培养所需的营养条件。结果表明,最适碳源单糖为葡萄糖,二糖为蔗糖,多糖为玉米粉、小麦面粉、麸皮粉或土豆粉;最适氮源为硫酸铵、黄豆饼粉、花生饼粉或蛋白胨;,碳源、氮源最适浓度组合为玉米粉5%、黄豆饼粉0.5625%、葡萄糖5%、蛋白胨0.5265%、蔗糖5%,按此培养基进行培养,灵芝菌丝体的产量为28.317g/L。关键词灵芝菌丝体;深层液体培养;培养基,结果与分析2.1最适碳源试验本试验选择了15种常用易得碳源原料作比较不同碳源对灵芝菌丝体生长的影响见下表。,菌丝体干重/gL-1碳源平均组别IIIIII,乳糖1.71.71.71.772第一组谷壳1.91.91.91.948第二组米糠2.92.82.92.923第三组果糖3.12.94.03.955麦芽糖5.35.24.95.178第四组蔗糖6.25.76.76.237葡萄糖8.18.08.48.212第五组可溶性8.18.87.68.220淀粉红薯粉9.69.810.39.932第六组土豆粉12.712.412.413.237,2.2最适氮源试验,本试验选择4种常用易得有机氮源和3种无机氮源比较其对灵芝菌丝体生长的影响,从下表可以看出,无机氮源中以硫酸铵为最适氮源,有机氮源中以黄豆饼粉等为最适氮源。,菌丝体干重/gL-1氮源平均组别IIIIII,硝酸钠2.02.22.52.259第一组硝酸铵2.63.13.23.028硫酸铵7.58.88.38.242第二组酵母膏8.49.28.08.577黄豆饼15.214.313.114.266第三组粉花生饼15.914.615.015.236粉蛋白胨15.814.615.615.382,正交设计确定优化的配方,正交分析表,因素,水平,A葡萄糖（%）B土豆粉（%）C硫酸铵（%）D黄豆粉（%）,0.210.010.50.330.021.50.450.032.5,正交实验结果,实验号ABCDOD(660nm)111111.033212221.624313331.865421231.111522311.355623120.414731321.062832130.626933211.226,改进后培养基,原培养基,改进后培养基的发酵结果,中试发酵规模进一步优化配方,第三节影响培养基质量的因素,工业上常出现菌体代谢异常从而引起产量大幅度波动，产生的原因很多，主要有：,第四节影响培养基质量的因素,一、原材料质量的影响生产上要求原材料定点，如琼脂，海燕牌。其它如大豆，玉米粉等，由于来源广，加工方法不同，质量不稳定。例如工业葡萄糖，多是淀粉糖，淀粉水解的方法有:酶法，和酸法。由于酸水解需加145，糖容易产生5-甲基糠醛有色物质。,二、水质的影响。水质对许多产品