第三章培養(yǎng)基及其制備培養(yǎng)基是提供微生物生長繁殖和生物-文庫吧
2025-09-07 12:57 本頁面
【正文】 分為有機(jī)氮源和無機(jī)氮源。功能：構(gòu)成菌體成分；作為酶的組成分或維持酶的活性；調(diào)節(jié)滲透壓、 PH值、氧化還原電位等。 無機(jī)鹽 ：鉛、鎂、硫、磷、鉀、鈉、氯、鋅、鈷、錳。 特殊生長因子 ：其功能是構(gòu)成輔酶的組成分，促進(jìn)生命活動(dòng)的進(jìn)行。如生物素、硫胺素、肌醇等，但需要量是極少的。 水 ：體內(nèi)各種生化作用必須在水溶液中進(jìn)行。營養(yǎng)物質(zhì)必須溶解于水中，才能透過細(xì)胞膜被微生物利用。 誘導(dǎo)劑、前體和促進(jìn)劑 ：胞外酶合成需要誘導(dǎo)物、有些需要促進(jìn)劑，抗生素需要前體。 不同的發(fā)酵產(chǎn)物，不同的菌種所選擇的發(fā)酵培養(yǎng)基是不同的 。 白酒 (chinese spirit)發(fā)酵： 固體發(fā)酵培養(yǎng)基 ； 果酒 (fruit spirit)發(fā)酵： fruit juice or fruit sauce ； 啤酒 (beer) 發(fā)酵： 麥芽汁 (wort)液體培養(yǎng)基； 酒精 (alcohol)發(fā)酵： 淀粉糖化醪 (starch mash) ； 氨基酸 (amino acid)發(fā)酵： 水解糖液加其他營養(yǎng)成分； 檸檬酸 (citric acid)發(fā)酵： 淀粉液化醪 (starch dextrinizate mash)； 乳酸 (lactic acid)發(fā)酵： 淀粉糖化醪 (starch mash) ； 甲烷 (methane)發(fā)酵： 復(fù)雜的有機(jī)廢物發(fā)酵 ； 抗生素 (antibiotic)發(fā)酵： 淀粉糖化醪 (starch mash) +豆餅粉 +麩皮粉； 一、工業(yè)常用的碳源 ? 葡萄糖：純葡萄糖、淀粉水解液 ? 乳糖： 純?nèi)樘?、乳清? ? 淀粉：大麥、大米、燕麥粉、黑麥 粉、玉米、野生植物、薯類等 ? 蔗糖：甜菜糖蜜、甘蔗糖蜜、粗紅糖、 精白糖 另外還有醋酸、乙醇、亞硫酸紙漿廢液、食品工廠的下腳料等等。 糖蜜（ molasses)是制糖廠生產(chǎn)糖時(shí)的結(jié)晶母液，是糖廠的副產(chǎn)品，含有豐富的糖、氮素化合物和無機(jī)鹽、維生素等，它是微生物工業(yè)物美廉價(jià)的原料。在工業(yè)生產(chǎn)中，常將糖蜜進(jìn)行處理，用于生產(chǎn)過程。 糖蜜中主要含有蔗糖，總糖含量可達(dá) 50%~70%。 糖蜜分為 甘蔗糖蜜 (cane molasses)和甜菜糖蜜 (beet molasses) ，二者在糖的含量和無機(jī)鹽的含量都有所不同，使用時(shí)應(yīng)注意。 糖蜜常用在酵母和丙酮丁醇的生產(chǎn)中，抗生素等微生物工業(yè)也常用它作為碳源。 酒精工業(yè)中若用糖蜜代甘薯粉，則可省去蒸煮、制曲、糖化等過程，簡化了酒精生產(chǎn)工藝。 二、工業(yè)常用的氮源 工業(yè)生產(chǎn)中常用 有機(jī)氮源 豆餅粉 (soybean cake powder)、花生餅粉 (peanut powder)、麩皮或麩皮水解液 (bran hydrolysis liquid)、玉米漿 (corn steep liquor)等。 根據(jù)：現(xiàn)有的工藝條件 菌種生長和合成產(chǎn)物時(shí) pH的變化 最適 pH的控制范圍 綜合考慮選用生理酸／堿性物質(zhì)及用量，從而保證在整個(gè)發(fā)酵過程中 pH都能維持在最佳狀態(tài)。 培養(yǎng)基成分用量的多少大部分根據(jù)經(jīng)驗(yàn)而來。但對于 主產(chǎn)物代謝途徑清楚的物質(zhì)如酒精和谷氨酸，可通過物料平衡計(jì)算加以確定。 e． g． Alcoholic fermentation （ C6H10O５ ） n 水解 n C6H12O6 C6H12O6 發(fā)酵 2 C2H5OH+2 CO2 + Q 所以 100Kg 淀粉理論上可以產(chǎn)酒精量 X= 2 ? 46 ? 100/162= Kg e． g． Glutamate fermentation （ C6H10O5） n 水解 n C6H12O6 C6H12O6 發(fā)酵 C5H9O4N+ CO2 +H2O + Q 所以 100Kg 淀粉理論上可以產(chǎn)谷氨酸的量 Ｙ＝ 1 ? 147 ? 100/162= Kg 次級代謝產(chǎn)物 生物合成途徑了解有限，化學(xué)計(jì)算比較困難 ,但有人根據(jù)物料平衡計(jì)算了碳源轉(zhuǎn)化為青霉素的得率 . Cooney(1979)根據(jù)化學(xué)反應(yīng)計(jì)量關(guān)系和經(jīng)驗(yàn)數(shù)據(jù)得出下式 : 10 C6H12O6 +12NH3+3O2+6H2SO4+6C8H8O12（苯乙酸） ６ C１６ H１８ O４ N4S+12CO2+54H2O 青霉素的理論得率為 每克葡萄糖得 G． 在確定培養(yǎng)基碳源數(shù)量時(shí)，還應(yīng)考慮用于菌體生長所需的消耗及 碳源的來源、加工方法和有效成分的含量。 制備培養(yǎng)基，也應(yīng)考慮水分。 培養(yǎng)基用量大，應(yīng)就地就近選用廉價(jià)原料。 e． g． Lys 發(fā)酵培養(yǎng)基的碳源由 山芋淀粉改為山芋粉 ，成本降低 15％。山芋粉中還有生物素、鎂鹽等。 三 . 生長因子（ growth factor） 生物素（ biotin） 維生素（ vitamin） 甘油（ glycerol） 氨基酸（ amino acid） 油酸（ oleic acid） 嘌呤（ purine） 吡啶 (pyridine) 麩皮水解液 (bran hydrolysis liquid) 其他農(nóng)副產(chǎn)品 玉米漿 (corn steep liquor) 糖蜜（ molasses ） 四 . 前體物質(zhì)、促進(jìn)劑、抑制劑 前體（ precursor）：指某些化合物加入到培養(yǎng)基中，能直接被微生物在生物合成過程中結(jié)合到產(chǎn)物中去，而其自身的結(jié)構(gòu)并沒有多大變化，但是產(chǎn)物的產(chǎn)量卻因加入前體而有較大的提高。 . 青霉素發(fā)酵中加玉米漿（ corn steep liquor），發(fā)酵單位（ fermentation titer unit） 由 20?g/ml提高到 100 ?g/ml 。 玉米漿中含有 苯乙胺 ，它被優(yōu)先結(jié)合到青霉素分子中去，從而提高產(chǎn)量。 有些前體物質(zhì)，例如 苯乙酸 、 丙酸 等濃度過高時(shí)，對菌體會(huì)產(chǎn)生毒性。有些菌體還有將前體氧化分解的能力。 在生產(chǎn)中常采用少量多次地加入前體。 總的加入量可按一個(gè)產(chǎn)物分子，進(jìn)入幾個(gè)前體分子，按等摩爾計(jì)算前體加入量，在總的加入量中，還應(yīng)考慮菌體氧化、分解的那部分前體。 發(fā)酵生產(chǎn)中常用的前體 產(chǎn)物 前體 產(chǎn)物 前體 ? 青霉素Ｇ 苯乙酸及衍生物 ? 青霉素Ｖ 苯氧乙酸 ? 金霉素 氯化物 ? 鏈霉素 肌醇、精氨酸 ? 紅霉素 丙酸、丙醇 ? VB12 鈷化物 ? 葫蘿卜素 ?紫羅蘭酮 ? L異亮氨酸 ? 氨基酸 ? L色氨酸 鄰氨基苯甲酸 ? L絲氨酸 甘氨酸 抑制劑（ inhibitor） ： 在發(fā)酵過程中能產(chǎn)生抑制作用的物質(zhì)
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