第四章培养基Ⅰ 培养基的成分和种类.ppt

1、第四章 培养基培养基的成分和种类,一、培养基的种类,按培养基的组成成分分类 按培养基的物理状态分类 按培养基的功能分类,一、培养基的分类(P58) （一）各种分类方法,按成分不同划分,按物理状态不同划分,（1）天然培养基 采用化学成分还不清楚或化学成分还不恒定的各种植物和动物组织或微生物的浸出物、水解液等物质(例如牛肉膏、酵母膏、麦芽汁、蛋白胨等)制成的。,按培养基的成分划分:,（2）合成培养基,是用化学成分和数量完全了解的物质配制而成的。成分精确，重复性强，可以减少不能控制的因素 适用于在实验室范围作有关营养、代谢、分类鉴定、生物测定及选育菌种、遗传分析等定量研究工作。 但一般微生物在合成培

2、养基上生长较慢，有些微生物营养要求复杂，在合成培养基上不能生长。,（3）半合成培养基,多数培养基配制是采用一部分天然有机物作碳源、氮源和生长因子的来源，再适当加入一些化学药品以补充无机盐成分，使其更能充分满足微生物对营养的需要。 大多数微生物都能在此培养基上生长繁殖。因此，在微生物工业生产上和试验研究中被广泛使用。,（1）液体培养基：常用于大规模的工业生产及生理代谢等基本理论研究工作。 发酵工业多用作培养种子和发酵的培养基。 根据微生物对氧的要求情况，分别作静止或通风搅拌培养。 在菌种筛选工作和菌种培养工作中，也常用液体培养基进行摇瓶培养 微生物在液体培养基中生长的情况有时也可用作鉴定菌种的参

3、考。,按培养基的状态划分:,（2） 固体培养基 分类：斜面试管、平板等 是在液体培养基中加入凝固剂配成的，最常用的凝固剂是琼脂。,作用： 固体培养基在菌种的分离、保藏、菌落特征的观察、活菌计数和鉴定菌种方面是不可缺少的。 在制曲、酶制剂、柠檬酸等生产中，用来培养霉菌等的固体种子和发酵培养基是由麸皮等农作物加无机元素等制成的。,按照培养基的用途 增殖培养基 可以配制成适合某种微生物生长而不适合其他微生物生长，从而达到从自然界分离这种微生物的目的。 选择培养基：选择培养基是根据某种或某一类群微生物的特殊营养需要或对某种化合物的敏感性不同而设计出来的一类培养基。利用这种培养基可以将某种或某类微生物从

4、混杂的微生物群体中分离出来。 （抑制） 鉴别培养基：普通培养基中加入能与某种代谢产物发生反应的指示剂或化学药品，从而产生某种明显的特征性变化，以区别不同的微生物,其他,CM MM SM 细胞培养基,（二）发酵生产中的培养基类型,工业发酵中培养基往往是依据生产流程和作用分为： 斜面培养基 种子培养基 发酵培养基 摇瓶培养基,生理代谢 菌种筛选,种子培养,发酵培养,1斜面培养基,作用：这是供微生物细胞生长繁殖用的，包括细菌，酵母等的斜面培养基以及霉菌、放线菌生孢子培养基或麸曲培养基等。这类培养基主要作用是供给细胞生长繁殖所需的各类营养物质。,特点： 1.富含有机氮源，少含或不含糖分。有机氮有利于菌

5、体的生长繁殖，能获得更多的细胞。 2.对于放线菌或霉菌的产孢子培养基，则氮源和碳源均不宜太丰富，否则容易长菌丝而较少形成孢子。 3.斜面培养基中宜加少量无机盐类，供给必要的生长因子和微量元素。,2种子培养基(包括摇瓶种子和小罐种子培养基)：,培养种子的目的： 1.扩大培养，增加细胞数量； 同时也必须培养出强壮、健康、活性高的细胞。为了使细胞迅速进行分裂或菌丝快速生长。,种子培养基特点： 1. 必须有较完全和丰富的营养物质，特别需要充足的氮源和生长因子。 2. 种子培养基中各种营养物质的浓度不必太高。供孢子发芽生长用的种子培养基，可添加一些易被吸收利用的碳源和氮源。 3. 种子培养基成分还应考虑

6、与发酵培养基的主要成分相近。,3发酵培养基,发酵培养基是发酵生产中最主要的培养基，它不仅耗用大量的原材料，而且也是决定发酵生产成功与否的重要因素。 （1）根据产物合成的特点来设计培养基： 对菌体生长与产物相偶联的发酵类型，充分满足细胞生长繁殖的培养基就能获得最大的产物。 对于生产氨基酸等含氮的化合物时，它的发酵培养基除供给充足的碳源物质外，还应该添加足够的铵盐或尿素等氮素化合物。,（2）发酵培养基的各种营养物质的浓度应尽可能高些，这样在同等或相近的转化率条件下有利于提高单位容积发酵罐的利用率，增加经济效益。 （3）发酵培养基需耗用大量原料，因此，原料来源、原材料的质量以及价格等必须予以重视。,

7、举例说明,马铃薯葡萄糖琼脂培养基(PDA) 成分马铃薯(去皮切块)300g葡萄糖20g琼脂20g蒸馏水1000mL 制法将马铃薯去皮切块，加1000mL蒸馏水，煮沸1020min。用纱布过滤，补加蒸馏水至1000mL。加入葡萄糖和琼脂，加热溶化，分装，121高压灭菌20min。 用途分离培养霉菌。,肉浸液肉汤 成分绞碎牛肉500g氯化钠5g蛋白胨10g磷酸氢二钾2g蒸馏水1000mL 制法将绞碎之去筋膜无油脂牛肉500g加蒸馏水1000mL，混合后放冰箱过夜，除去液面之浮油，隔水煮沸半小时，使肉渣完全凝结成块，用绒布过滤，并挤压收集全部滤液，加水补足原量。加入蛋白胨、氯化钠和磷酸盐，溶解后校正

8、pH7.47.6煮沸并过滤，分装烧瓶，121高压灭菌30min。,成分 葡萄糖 50g氯化钠5g硫酸铵10g磷酸氢二钾 2g蒸馏水1000mL,培养基(1L)： Na2HPO4 6g，KH2PO4 3g， NaCl 0.5g， NH4Cl 1g， MgSO4.7H2O 0.5g， CaCl2 0.011g，葡萄糖 2-10, pH 7.0,培养基的成分与作用(P53) 碳源 氮源 水 无机盐和微量元素 前体 消沫剂 其他成分（生长因子、抑制剂、诱导物）,碳源 碳素化合物的作用 构成菌体成分的重要元素， 产生各种代谢产物和细胞内贮藏物质的主要原料，同时又是化能异养型微生物的能量来源。,碳源种类

9、糖：单糖中的己糖，寡糖中的蔗糖、麦芽糖、棉子糖，多糖中的淀粉、纤维素、半纤维素、甲壳质和果胶质等，其中淀粉是大多数微生物都能利用的碳源。 有机酸:糖酸、柠檬酸、反丁烯二酸、琥珀酸、苹果酸、丙酮酸、酒石酸等。,醇类:甘露醇、甘油、低浓度的乙醇。 脂肪酸:甲酸、乙酸、丙酸、丁酸等低级脂肪酸都可用作碳源。油酸和亚油酸等高级脂肪酸可被不少放线菌和真菌作为碳源和能源利用，低浓度的高级脂肪酸可刺激细菌生长，但浓度较高时往往有毒害作用。 正烷烃：一般是指从石油裂得到的C14至C18的直链烷烃混合物。,葡萄糖 是最易利用的糖，并且作为加速微生物生长的一种有效的糖。 过多的葡萄糖会过分加速菌体的呼吸，以致培养基

10、中的溶解氧不能满足需要。, 葡萄糖特点,所有的微生物都能利用葡萄糖 但是会引起葡萄糖效应,工业上常用淀粉水解糖,但是糖液必须达到一定的质 量指标,不同的制糖工艺生产的糖液质量差别很大,糖蜜 是制糖厂生产糖时的结晶母液，是蔗糖厂的副产物。含有较丰富的糖、氨素化合物和无机维生素等，是微生物工业的价廉物美的原料。,不用加工方法对甘蔗糖蜜的影响,淀粉 一般要经菌体产生的胞外酶水解成单糖后再被吸收利用。可克服葡萄代谢过快的弊病。来源丰富，价格比较低廉。 常用的为玉米淀粉、小麦淀粉和甘薯淀。,油和脂肪 在微生物分泌的脂肪酶作用下水解为甘 油和脂肪酸，在溶解氧的参与下，氧化成水和CO2。因此用脂肪作碳源时需

11、比糖代谢供给更多的氧。,举例：地衣牙孢杆菌生产-淀粉酶,碳源对生长和产酶的影响,碳源 细胞量 -淀粉酶 葡萄糖 4.2 0 蔗糖 4.02 0 糊精 3.06 38.2 淀粉 3.09 40.2,氮源 氮是构成微生物细胞蛋白质和核酸的主要元素，而蛋白质和核酸是微生物原生质的主要组成部分。氮素一般不提供能量，但硝化细菌却能利用氨作为氮源和能源。 就某一类微生物而言，由于其合成能力的差异，对氮营养的需要也有很大区别。,有机氮源 花生饼粉、黄豆饼粉、棉子饼粉、玉米浆、玉米蛋白粉、蛋白胨、酵母膏、鱼粉、蚕蛹粉、尿素、废菌丝体和酒糟等。 它们在微生物分泌的蛋白酶作用下，水解成氨基酸，被菌体进一步分解代谢

12、。,有机氮源特点 含有丰富的蛋白质、多肽和游离的氨基酸 还含有少量的糖类、脂肪、无机盐、维生素及生长因子。 组分复杂，被菌体利用的速度不同,玉米浆是玉米淀粉生产中的副产物，其中固体物含量在50。还含有有机酸、还原糖、磷、微量元素、生长素。由于玉米浆的来源不同，加工条件也不同，因此玉米浆的成分有较大波动。 氮源是引起发酵波动的主要因素,无机氮源 铵盐、硝酸盐、氨水等， 微生物对其吸收利用比有机物快，所以也称速效氮。 利用无机氮时应注意引起的pH变化。,实验室中常用蛋白胨、牛肉膏、酵母膏等作为有机氮源，工业生产上常用硫酸铵、尿素、氨水、豆饼粉、花生饼粉、麸皮等原料作氮源。,毛霉产蛋白酶的研究 pH

13、影响对酶活的,陈涛，中国酿造，2004,初始pH的影响:,pH偏酸比较好，中性蛋白酶影响大,问题,1 什么是生理酸性物质和生理碱性物质，并举例说明。 2 什么是速效氮源和迟效氮源，并举例说明。,水 水是良好的溶剂，菌体所需要的营养物质都是溶解于水中被吸收的； 渗透、分泌、排泄等作用都是以水为媒介的；,水直接参与代谢作用中的许多反应。所以，水在生物化学反应中占有极为重要的地位。 水的比热高，能有效地吸收代谢过程中所放出的热，使细胞内温度不致骤然上升。 水是热的良导体，有利于放热，可调节细胞的温度。,微量元素(无机盐类) 主要功用是： 构成菌体成分； 作为酶活性基的组成部分或维持酶的活性； 调节渗

14、透压、pH值、氧化还原电位等； 作为自养菌的能源。,无机元素包括主要元素(又称大量元素)和微量元素两类，这是依据微生物对它们需要量的大小划分的。 主要元素有P、S、Mg、K、Ca等； 微量元素有Fe、Cu、Mn、Zn、Mo、Co、B等。 当盐浓度太高时，对微生物生长有抑制作用，而在较低浓度时却能刺激生长。 一般在复合培养基中由于加入许多动植物原料等都含有微量元素。,磷 是核酸和蛋白质的必要成分，也是ATP的成分。 在代谢途径调节方面，起着重要作用。促进微生物生长，但过量时，许多产物的合成受抑制。,钙：培养基中钙盐过多时，会形成磷酸钙沉淀。可逐步补加。 镁：处于离子状态时，是许多酶的辅酶的激活剂，不但影响基质的氧化，也影响蛋白质的合成。以硫酸镁加入，但在碱性溶液中会形成沉淀。,前体 指在产物的生物合成的过程中，被菌体直接用于产物合成而自身结构无显著改变的物质。 内源性前体：菌体自身合成的物质 外源性前体：菌体不能合成或合成量很少，必须在发酵过程中加入的物质。 例子：苯乙