工业发酵培养基及制备.ppt

1、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，CaCO

2、3 。,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84 g/L。 碳源可分为速效碳和缓效碳，要配合使用。,第二节 培养基

3、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+H2SO4 pH 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

4、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 0.8 K2HPO4 0.05 天冬氨酸 0.002 Ca

5、CO3 0.1 麸皮 2 KNO3 0.1 琼脂 1.8 MgSO4 0.05 pH 7.5 NaCl 0.05,庆大霉素生产,摇瓶培养基（% ）： 淀粉 5.5 （NH4）2SO4 0.05 葡萄糖 0.5 CaCO3 0.5 黄豆粉 4 KN03 0.05 蛋白胨 0.3 油少量,庆大霉素生产,发酵培养基（% ）： 淀粉 1.5 （NH4)2S04 0.05 蛋白胨 0.5 CaCO3 0.5 黄豆粉 3 KNO3 0.05 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

6、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

7、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 I II III,乳糖 1.7 1.7 1.7 1.772 第一组 谷壳1.9 1.9 1.9 1.948 第二组 米糠2.9 2.8 2.9 2.923 第三组 果糖3.1 2.9 4.0 3.955 麦芽糖5.3 5.2 4.9 5.178 第四组 蔗糖6.2 5.7 6.7 6.237 葡萄糖8.1 8.0 8.4 8.212 第五组 可溶性 8.1 8.8 7.6 8.220 淀粉 红薯粉9.6 9.8 10.3 9.932 第六组 土豆粉12.7 12.4 12.4 13.237,2.2最适

8、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 I II III,硝酸钠 2.0 2.2 2.5 2.259 第一组 硝酸铵 2.6 3.1 3.2 3.028 硫酸铵 7.5 8.8 8.3 8.242 第二组 酵母膏 8.4 9.2 8.0 8.577 黄豆饼15.2 14.3 13.1 14.266 第三组 粉 花生饼15.9 14.6 15.0 15.236 粉 蛋白胨 15.8 14.6 15.6 15.382,正交设计确定优化的

9、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（%）,0.2 1 0.01 0.5 0.3 3 0.02 1.5 0.4 5 0.03 2.5,正交实验结果,实验号 A B C D OD(660nm) 1 1 1 1 1 1.033 2 1 2 2 2 1.624 3 1 3 3 3 1.865 4 2 1 2 3 1.111 5 2 2 3 1 1.355 6 2 3 1 2 0.414 7 3 1 3 2 1.062 8 3 2 1 3 0.626 9 3 3 2 1 1.226,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、