微生物工程(发酵)第三章-培养基制备与灭菌

1、第三章培养基的制备和灭菌，3学时，思考题：培养基中有什么化学成分组成？这些个的成分来源是什么(特别是c，n源)？ 各成分的作用是什么？ 前驱物质、抑制剂、助促进剂概念发酵工业原料的选择原则是哪种发酵培养基修订的基本原则是哪种发酵培养基修订和优化步骤常用的灭菌方法有哪些？ 根据发酵工艺培养基灭菌的主要灭菌方法及各自的优缺纯度，合成培养基：的原料化学成分明确稳定，适于研究菌种的基本代谢和过程的物质变化规律，培养基营养单一，价格高，不适于大规模工业生产。 天然培养基3360采用天然原料，原料来源丰富(多为农副产品)，价格便宜，适合工业化生产。 概述了培养基，固体培养基：适于菌种和孢子的培养和保存，广

2、泛应用于有子实体的真菌类，如香菇、白木耳等的生产，半固体培养基3360在配方的液体培养基中加入少量琼脂，一般用量为0.5%0.8%，主要用于微生物的鉴定。 液体培养基：80%为水，其中含有可溶性或不溶性营养成分，是在发酵工业中大规模使用的培养基。根据生产工艺和作用，从斜面培养基或孢子培养基种子培养基发酵培养基、3.1发酵培养基的组成和来源，5大元素体：水、碳源、氮气源、无机盐、生长因子、3.1.1五大营养元素及其主要来源，对3.1.1.1发酵厂来说，一定的水源非常重要， 由于不同水源中存在的各种因素对微生物发酵代谢的影响较大，因此水源质量的主要考虑残奥表包括pH值、溶解氧、可溶性固体、污染程度

3、及矿元素组成和含量. 3.1.1.2碳源可以作为微生物细胞球和代谢产物中碳源的营养物质，a .纯糖原料葡萄糖、蔗糖、乳糖、麦芽糖等，b .淀粉质原料氨基里肌肉(聚合度100-6000 )氨基里肌肉(1000-3000000 )，薯类原料：甘蔗多用户多输入多输出、木薯； 谷物原料：玉米野生植物原料：橡子、葛根、蕨类辅助原料：麸皮、米糠、淀粉、糊精，使用条件：微生物必须能够分泌细胞淀粉、水解作用糊精的酶催化剂类，优点：来源广，价格底可以解除葡萄糖效应，c .糖蜜原料：制糖工业中的副糖蜜的使用注意事项：除了砂糖成分以外，还含有很多杂质，对发酵有很多不良影响，需要预处理。 例：谷氨酸发酵、有害物质：胶

4、体成分(起泡结晶)、钙元素盐(结晶)生物素(发酵玉米特罗尔)，例：柠檬酸发酵、有害物质：铁元素络离子含量高(导致异柠檬酸生成)、d .纤维质原料纤维素、半纤维素、木质素、3.1.1.3氮气源， 微生物利用的细胞球物质或构成代谢产物中氮的营养物质，a .无机氮源试剂氨水、硝酸盐、铵盐的特征：吸收快、速效氮气。 但对无机氮源的快速利用常常引起pH的变化： (NH4 ) 2so 42 NH 32h 2so4nano 34h2NH 32 H2O NaOH满足菌体的生长稳定，可调节发酵中的pH，b .有机氮源玉米淀粉、豆饼粉、落花生饼粉、棉籽饼粉、鱼粉、酵母浸出液、 玉米拉力赛：可溶性蛋白、生长因子(生

5、物素)、多苯乙酸乳酸硫、磷、微量元素体等，有机氮源成分复杂，从多方面影响发酵过程，而有机氮源的来源不稳定。因此，在有机氮源采集和使用中，必须考虑原料波动对发酵的影响，3.1.1.4无机盐酶活力中心的构成部分维持生物大分子和细胞结构的稳定性，维持细胞球渗透压平衡，控制细胞球氧化还原电势，作为某微生物生长的能量物质，选择3.1.1.5生长因子， 微生物生长不可缺少的微量有机物质有机氮源是生长因子的重要来源，3.1.1.6前体物质、抑制剂和助促进剂、前体物质是指某些化合物添加到发酵培养基中，直接使其他微生物在生物合成过程中与产物分子合成，其自身结构变化不大，而产物产量则通过添加前驱物青霉素：分子量3

6、56，苯乙酸：分子量136，前驱物一般有毒性，浓度过大对菌体生长不利的苯乙酸，一般的基材中只添加0.07%的前驱物，相对价格高， 也有人认为，部分添加过多容易引起挥发和氧化的助促进剂本身是酶催化剂的衍生物，部分助促进剂是表面激活剂，可改善细胞球的渗透性，改善细胞球与氧的接触，促进酶催化剂的分泌细胞和生产，表面活性剂对酶的表面失活有保护作用。 有些助促进剂的作用是沉淀或螯合有害的重金属络离子。 阻化剂：向不引起酶催化剂蛋白变性就能降低酶催化剂催化活性的物质透析或超滤能去除的培养基中添加抑制剂，能够抑制一种代谢途径的进展和云同步，活跃另一种代谢途径，获取人们需要的最终产物或蓄积正常代谢的某种代谢中

7、间产物。 3.1.2发酵工业原料的选择原则是当地适宜，现场取材营养丰富，浓度适宜的资源丰富，容易收集容易储存的理化性质稳定，成分间无反应，不影响通气、搅拌、生成物的分离，废物处理方便，不含毒副作用的物质廉价， 3.1.4原料预处理和加工，淀粉原料预处理和加工预处理：原料除杂，粉碎加工：液化淀粉糊精，低聚糖化葡萄糖，加工：糊化，液化淀粉糊精，低聚糖化葡萄糖淀粉粒子受热吸水膨胀，体积迅速增大，固体结构被破坏叫做糊化的糊化淀粉，在被酶催化剂切断分子链、相对分子量变小、黏性系数急速降低的过程叫做液化的液化原料液中加入一定量的糖化酶催化剂(葡萄糖淀粉酶)，将糊精和果寡糖水解作用成葡萄糖，叫做糖化。去除糖

8、蜜原料预处理杂质、胶体、灰分(钙元素质)及产酸细菌的方法：加入酸进行氧化的加热灭菌； 静止沉淀去矿化；细胞里肌肉原料预处理和加工：预处理：用化学、物理、生物科学的方法去除半细胞里肌肉和木质素，破坏细胞里肌肉结构的加工：酸水解作用酶催化剂的水解作用、3.2发酵培养基的建立和优化，目前从生化反应的基本原理上无法估计和校准某些适合菌种的培养基配方。 只能使用生化、细胞生物学、微生物学等基本理论。 参照前人所用某些菌种的经验配方，结合所用菌种与产品特性，采用摇瓶、玻璃瓶，按照一定的实验设施修订和实验方法选择比较适宜的培养基，按照3.2.1发酵培养基修订的基本原则， 根据生产菌株的营养特征配置培养基的营

9、养成分的配合适当的渗透压适当pH值适当各成分的添加步骤和步骤适当，3.2.3发酵培养基的设定和优化步骤，各成分的最佳浓度(正交实验设定)， 根据前人的经验和培养基成分初步确定可能的培养基成分通过单因子实验最终确定最佳的培养基成分，初步确定类胡萝卜素高产菌Y11的培养基的优化、郭秒、食品和工业发酵、2004、类胡萝卜素的作用：色素、营养保健、原培养基：可能的培养基成分(以碳源为例)， 通过单因素实验确定了合适的培养基成分(以碳源为例)碳源：冰乙酸纳米金属钍0. 2%、氮气源：氯化铵0. 2%、酵母膏0.03%、无机盐：复合无机盐0.05%、正交设置修正决定了最合适的配方，、改良后培养基的发酵结果

10、，例如， 青霉素发酵罐：葡萄糖流加控制总量10-15%，玉米淀粉总量4-8%中添加硫酸、前驱物等，摇瓶发酵培养基与罐基础培养差异较大，摇瓶优化配方：菌种筛选，反应器研究基础，3.3培养基与设备灭菌，3.3电烤箱内热空气灭菌火焰焚烧，干热1、高温灭菌、2 )湿热灭菌、1 )巴斯德消毒、2 )煮沸消毒、3 )吲哚灭菌、4 )通常高压灭菌、121、15分钟115、30分钟、135-150、5-15秒、工业发酵培养基135-150、2-6秒、牛奶及其他液态食品， 过滤除菌耐热液体培养基和空气灭菌进行除菌的硝酸电池里肌肉膜和冰乙酸电池里肌肉膜(0.22 0.45m )核孔过滤烟嘴(聚碳酸酯薄膜)、紫外辐射灭菌紫外辐射：诱导核酸形成胸腺嘧啶二聚体，妨碍核酸复制的x射线和放射线，可以使其它物质氧化或产生自由基，破坏生物高分子的结构，抑制或消灭微生物。化学药剂灭菌：抑菌剂、消毒剂、防腐剂； 高锰酸钾元素漂白剂乙醇、熏蒸灭菌甲醛6g/m3硫：2-3g/m3、3.3.2发酵工序培养基灭菌、实罐灭菌(实消)(分批灭菌)的优点：设备简单，投资少，灭菌效果可靠。 不足：储罐利用率低，培养基营养成分破坏多。 操作流程：连续灭菌(连消)的优点：设备体积小，杀菌所需时间短，营养物质破坏少，不足：设备复杂，投资大。 套筒式加热器，也称为塔式加热器，由多孔质蒸