微生物培养基课件

微生物培养基

对培养基的基本要求：（1）含有合成细胞组成所必需的原料（2）满足一般生化反应的基本条件（3）维持一定的pH条件对于发酵培养基，还应包括能促进微生物合成产物所必需的成分。另外，适用于大规模发酵的培养基的原料还应因地制宜、价格低廉，且性能稳定、资源丰富，能满足总体工艺要求等。发酵培养基的设计包括两方面内容：☆详细了解发酵培养基的成分及原辅材料的特性☆结合具体微生物和发酵产品的代谢特点对培养基的成分进行合理的选择和优化4.1培养基的类型及功能按组成物质的纯度、状态和用途分类4.1.1按纯度分类合成培养基：化学成分明确、稳定，如葡萄糖、(NH4)2SO4等，适用于研究菌种基本代谢和过程的物质变化，在生产某些疫苗中也常有应用。缺点是营养单一、价格较高，不适合用于大规模工业生产。天然培养基(复合培养基)：原料是一些天然动植物产品，营养丰富，适于微生物生长，一般不需另加微量元素、维生素等物质，且来源丰富，价格低廉，适于工业化生产，如花生饼粉、蛋白胨等。缺点是成分复杂，不易重复，如对原料质量等方面不加控制会影响生产稳定性。4.1.2按状态分类固体培养基：适合于菌种和孢子的培养和保存，也广泛用于有子实体的真菌类的生产。半固体培养基(在液体培养基中加入0.5~0.8%的琼脂)：主要用于鉴定细菌、观察细菌运动特征及噬菌体的效价滴度等。液体培养基(水占80~90%

)：主要用于大规模发酵工业。4.1.3按用途分类(1)孢子培养基功能：供菌种繁殖孢子的常用固体培养基，能使菌体迅速生长，产生较多优质的孢子，并不易引起菌种发生变异。配制要求：a)营养不要太丰富(特别是有机氮源)，否则不利于产孢子；b)无机盐的浓度要适当，否则影响孢子量和孢子颜色；c)合适的pH和湿度生产上常用的孢子培养基：麸皮培养基、小米培养基、大米培养基、玉米碎屑培养基和用葡萄糖、蛋白胨、牛肉膏和食盐等配制的琼脂培养基。4.1.3按用途分类(2)种子培养基4.1.3按用途分类功能：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“种子”。配制要求：a)营养比较丰富和完全，氮源和维生素的含量高，但总浓度应略稀薄，以达到较高的溶氧水平；b)在微生物代谢过程中维持稳定的pH。一般种子培养基都用营养丰富而完全的天然有机氮源，因为有些氨基酸能刺激孢子发芽。但无机氮源容易利用，有利于菌体迅速生长，所以在种子培养基中常包括有机氮源和无机氮源。最后一级的种子培养基的成分最好能较接近于发酵培养基，目的是使种子进入发酵培养基后能迅速适应，快速生长。4.1.3按用途分类(3)发酵培养基4.1.3按用途分类功能：供菌体生长、繁殖和合成产物。配制要求：a)含菌体生长所必需的元素和化合物;b)含有合成产物所需的特定元素、前体和促进剂等。4.2发酵培养基的成分及来源4.2.1碳源

两个功能：★提供菌种生长繁殖所需的能源和合成菌体所必需的碳成分★提供合成目的产物所需的碳成分常用的碳源：糖类、脂类、有机酸、低碳醇等（1）糖类葡萄糖：最容易利用的碳源，常用来加速微生物生长，但过多的葡萄糖会使有机酸积累，导致pH下降，影响某些酶的活性，从而抑制微生物的生长和产物的合成。糖蜜：制糖工业的副产物（价廉物美的碳源），含有丰富的糖（50~70%，主要是蔗糖）、氮类化合物、无机盐和维生素等。使用注意事项：a)不同种的糖蜜成分不同，如甘蔗糖蜜和甜菜糖蜜在糖的含量和无机盐的含量上有所不同;b)加工方法影响糖蜜的成分。应用：酵母和丙酮丁醇的生产；抗生素的发酵生产（1）糖类（1）糖类淀粉糊精：常用的淀粉是玉米淀粉、小麦淀粉和甘薯淀粉，价格低廉，普遍用于发酵工业中。一般都要经过菌体产生的胞外酶水解成单糖后再被吸收利用，可克服葡萄糖代谢过快的弊端。（2）油和脂肪

微生物利用脂类作为碳源时，所消耗的氧量增加，因此要提供比糖代谢更多的氧，否则大量积累有机酸，引起培养基pH下降，进而影响微生物酶系统的作用。常用的脂类有豆油、菜油、猪油、玉米油、橄榄油等。（3）其它：有机酸、烃和醇类★乳酸、醋酸、柠檬酸等有机酸：引起pH升高★正烷烃（已用于有机酸、氨基酸、维生素和酶制剂的工业发酵中）、乙醇（代粮发酵）等4.2.2氮源主要功能：★构成菌体细胞结构物质，如蛋白质、核酸等；★合成含氮代谢产物。

（1）有机氮源

花生饼粉、黄豆饼粉、酵母粉、鱼粉、蚕蛹粉、蛋白胨、玉米浆、尿素、废菌体等。有机氮源含有丰富的蛋白质、多肽和游离氨基酸，还含有少量的糖类、脂肪、无机盐、维生素及某些生长因子。

微生物在含有机氮源的培养基中表现出生长旺盛、菌丝浓度增长迅速的特点。在发酵工业生产中，常使用有机氮源，来获得所需的氨基酸。只有当生产某些用于人类的疫苗，才用化学纯氨基酸作培养基原料。常用的有机氮源：玉米浆：易被利用，含有丰富的氨基酸、还原糖、磷、微量元素和生长素，还含有较多有机酸，如乳酸，所以pH在4左右。成分常有较大波动尿素：成分单一，常用在青霉素和谷氨酸等生产中

氨水、铵盐和硝酸盐等

微生物对无机氮源的吸收利用要比有机氮源快，所以称之为迅速利用的氮源。

但无机氮源的利用常会引起pH的变化。（2）无机氮源经微生物生理作用(代谢)后能形成酸性物质的无机氮源叫做生理酸性物质，如硫酸铵。若经菌体代谢后能产生碱性物质的无机氮源则称为生理碱性物质，如硝酸钠。(NH4)2SO42NH3+H2SO4NaNO3+4H2NH3+2H2O+NaOH正确使用生理酸碱性物质，对稳定和调节发酵过程的pH有积极作用。氨水的使用：

调节pH；易被利用的氮源普遍用于抗生素的生产中注意：加强搅拌，少量多次加入；使用前应进行除菌过滤。4.2.3无机盐和微量元素

磷、镁、硫、铁、钾、钠、氯、锌、锰等无机盐和微量元素作为酶的激活剂，生理活性物质的组成或生理活性作用的调节剂，在微生物生长繁殖和产生代谢产物中具有重要作用。

较低浓度：促进作用高浓度：抑制作用在培养基中，镁、磷、钾、硫、钙和氯等常以盐的形式（如硫酸镁、磷酸二氢钾、磷酸氢二钾、碳酸钙、氯化钾等）加入。而微生物对钴、铜、铁、锰、锌、钼等需要量很小，除了合成培养基外，一般在复合培养基中不再另外单独加入。4.2.4水直接参加一些代谢；一切化学反应和营养物质传递的介质；调节细胞温度

注意水质对发酵的影响，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。4.2.5生长因子、前体、产物促进剂和抑制剂（1）生长因子：凡是微生物生长不可缺少的微量的有机物质均称为生长因子。如氨基酸、嘌呤、嘧啶和维生素等。生长因子并不是对于所有微生物都是必须的，只是对于某些自己不能合成这些成分的微生物才是必不可少的营养物。（2）前体：某些化合物被加入培养基后，能够直接在生物合成过程中结合到产物分子中去，而自身的结构并未发生太大变化，却能提高产物的产量，这类小分子物质被称为前体。如：苯乙胺是青霉素发酵的前体4.