【正文】 少對發(fā)酵過程中通氣攪拌的影響 ， 利于提高氧的利用率 ，降低能耗 。 ? (8)有利于產(chǎn)品的分離純化 ， 并盡可能減少產(chǎn)生 “ 三廢 ” 的物質(zhì) 。 發(fā)酵培養(yǎng)基的設(shè)計和注意事項 ? 1． 提供必要的營養(yǎng)成分：培養(yǎng)基成分必須滿足細(xì)胞生長 ， 代謝活動和合成產(chǎn)物所需的基本要求 。 ? 2． 配制合適的濃度：可以從發(fā)酵動力學(xué)有關(guān)生長 、 產(chǎn)物合成和基質(zhì)利用物料平衡的關(guān)系中大致推算所需原料或大致計算出所需主要原料的需要量 。 ? 3. 主成分與其他成分的配比 。 ? 4． 控制合適的 pH：微生物的生長繁殖或產(chǎn)物的合成往往需要 — 定的 pH環(huán)境 ， 在最適 pH值下有利于加快各種酶的反應(yīng) 。因此在整個發(fā)酵過程中應(yīng)使培養(yǎng)基的 pH適合于微生物生長或產(chǎn)物合成所需 。 pH的具體控制方法 ? 1. 可以在微生物培養(yǎng)過程中加入酸或堿或流加某些營養(yǎng)物質(zhì)調(diào)節(jié)培養(yǎng)基的 pH， 但更應(yīng)在配制培養(yǎng)基時考慮所用營養(yǎng)物質(zhì)的組成成分 ， 使其pH值適合該微生物生長或合成代謝產(chǎn)物的需要 。 ? 2. 還要注意有些營養(yǎng)物質(zhì)被利用后培養(yǎng)基的 pH變化情況 . ? 3. 控制 pH最常用的方法是在培養(yǎng)基中添加具有一定緩沖能力的物質(zhì)作為營養(yǎng)物 ，如以磷酸鹽作為磷的成分；或者避免使用容易產(chǎn)生生理酸性或堿性使培養(yǎng)基 pH波動太大的物質(zhì) 。 ? 4． 避免產(chǎn)生微生物不能利用的物質(zhì)或形成沉淀 ? 葡萄糖與銨鹽或氨基酸的氨基在滅菌高溫下作用形成深褐色物質(zhì) 。 這種物質(zhì)不被微生物利用 。因此這兩類營養(yǎng)物不宜直接配在一起進(jìn)行滅菌 ，而應(yīng)采用分開滅菌后再加入發(fā)酵罐內(nèi) 。 ? 硫酸銨中的 SO42與鈣鹽易形成難溶的硫酸鈣 ，因此二者也不宜直接配成培養(yǎng)基 。 ? 5． 注意代謝調(diào)節(jié)物的影響： ? 有些物質(zhì)存在于培養(yǎng)基中往往能明顯地促進(jìn)或抑制發(fā)酵產(chǎn)物的形成 。 ? 前體物質(zhì) ? 誘導(dǎo)劑 ? 阻遏物 ? 抑制劑 ? 金屬離子 (1)添加有關(guān)前體物質(zhì)： ? 前作物質(zhì)：是指當(dāng)添加到發(fā)酵培養(yǎng)基中的某些化學(xué)物質(zhì)基本上不改變其分子結(jié)構(gòu)而直接進(jìn)入產(chǎn)物中的小分子物質(zhì) ， 從而在一定條件下控制產(chǎn)物的合成方向和提高產(chǎn)量 。 ? 在發(fā)酵中添加前體物質(zhì)將有利于產(chǎn)物的合成和顯著提高產(chǎn)量 ， 如苯乙酸及其衍生物被認(rèn)為是青霉素的前體物質(zhì) 。 (2)添加誘導(dǎo)物： ? 目前工業(yè)用微生物酶多數(shù)為誘導(dǎo)酶 ， 如蛋白酶 、淀粉酶 、 纖維素酶等 。 ? 誘導(dǎo)物的存在能大大強(qiáng)化誘導(dǎo)酶的生物合成 。 ? 酶的正常底物或底物的類似物都可作為誘導(dǎo)物 。 ? 在各種微生物酶的發(fā)酵培養(yǎng)基中必須加入誘導(dǎo)物 ， 例如淀粉 、 糊精或麥芽糖是淀粉酶或糖化酶的誘導(dǎo)物 。 只有添加這些物質(zhì)的培養(yǎng)基 ， 才能獲得高產(chǎn) 。 (3)注意阻遏物或抑制劑的影響 ? 培養(yǎng)基中存在反饋阻遏物或分解阻遏物均能影響酶的合成 ， 降低發(fā)酵產(chǎn)量 。 ? 有些酶的抑制劑卻能提高某些代謝產(chǎn)物的產(chǎn)量 ， 最早利用抑制劑提高中間代謝物產(chǎn)量的例子是甘油發(fā)酵中加入亞硫酸鈉 。 ? 在培養(yǎng)基配制時必須注意加入有益的抑制劑 ， 而避免混入有害的抑制物 。 ? 6. 金屬離子的影響： ? 有些種類的發(fā)酵生產(chǎn)對金屬離子相當(dāng)敏感 ， 因為有些金屬離子是中間代謝酶的抑制劑或激活劑 。 ? 因此對于有重大影響的金屬離子必須嚴(yán)格控制 。如檸檬酸發(fā)酵中鐵 、 錳和鋅離子都能明顯影響產(chǎn)量 ， 鈣離子對細(xì)菌淀粉酶的生產(chǎn)有促進(jìn)作用 ，而鈷離子對葡萄糖異構(gòu)酶的發(fā)酵是必需的 ， 這些在培養(yǎng)基配制時都必須予以注意 。 四、培養(yǎng)基組成物質(zhì)的營養(yǎng)與作用 ? 碳素化合物 ? 氮素化合物 ? 水 ? 微量元素 (無機(jī)鹽類 ) ? 生長因子 碳素化合物 營養(yǎng)源對微生物生長發(fā)育的影響 (1)碳素化合物的作用 ? 構(gòu)成菌體成分的重要元素， ? 產(chǎn)生各種代謝產(chǎn)物和細(xì)胞內(nèi)貯藏物質(zhì)的主要原料， ? 同時又是化能異養(yǎng)型微生物的能量來源。 （ 2） 碳源種類 ? 糖：單糖中的己糖 ， 寡糖中的蔗糖 、 麥芽糖 、 棉子糖 ， 多糖中的淀粉 、 纖維素 、半纖維素 、 甲殼質(zhì)和果膠質(zhì)等 ， 其中淀粉是大多數(shù)微生物都能利用的碳源 。 ? 有機(jī)酸如糖酸 、 檸檬酸 、 反丁烯二酸 、琥珀酸 、 蘋果酸 、 丙酮酸 、 酒石酸等 。 ? 醇類中甘露醇 、 甘油 、 低濃度的乙醇 。 ? 脂肪酸如甲酸 、 乙酸 、 丙酸 、 丁酸等低級脂肪酸都可用作碳源 。 油酸和亞油酸等高級脂肪酸可被不少放線菌和真菌作為碳源和能源利用 ，低濃度的高級脂肪酸可刺激細(xì)菌生長 ， 但濃度較高時往往有 毒害作用 。 ? 正烷烴：一般是指從石油裂得到的 14C至 18C的直鏈烷烴混合物 。 葡萄糖： ? 是最易利用的糖，并且作為加速微生物生長的一種有效的糖。 ? 過多的葡萄糖會過分加速菌體的呼吸，以致培養(yǎng)基中的溶解氧不能滿足需要。 ? 糖蜜：是制糖廠生產(chǎn)糖時的結(jié)晶母液，是蔗糖廠的副產(chǎn)物。含有較豐富的糖、氨素化合物和無機(jī)維生素等，是微生物工業(yè)的價廉物美的原料。 ? 淀粉：一般要經(jīng)菌體產(chǎn)生的胞外酶水解成單糖后再被吸收利用?？煽朔咸汛x過快的弊病。來源豐富，價格比較低廉。常用的為玉米淀粉、小麥淀粉和甘薯淀。 ? 油和脂肪：在微生物分泌的脂肪酶作用下水解為甘油和脂肪酸，在溶解氧的參與下，氧化成水和 CO2。因此用脂肪作碳源時需比糖代謝供給更多的氧。 (2)氮素化合物 ? 氮是構(gòu)成微生物細(xì)胞蛋白質(zhì)和核酸的主要元素 ， 而蛋白質(zhì)和核酸是微生物原生質(zhì)的主要組成部分 。 氮素一般不提供能量 ， 但硝化細(xì)菌卻能利用氨作為氮源和能源 。 ? 就某一類微生物而言，由于其合成能力的差異，對氮營養(yǎng)的需要也有很大區(qū)別。 ? 氮的來源可分為無機(jī)氮和有機(jī)氮： ? 有機(jī)氮源：花生餅粉、黃豆餅粉、棉子餅粉、玉米漿、玉米蛋白粉、蛋白胨、酵母膏、魚粉、蠶蛹粉、尿素、廢菌絲體和酒糟等。 ? 它們在微生物分泌的蛋白酶作用下，水解成氨基酸，被菌體進(jìn)一步分解代謝。 ? 有機(jī)氮源特點： ? 含有豐富的蛋白質(zhì)、多肽和游離的氨基酸 ? 還含有少量的糖類、脂肪、無機(jī)鹽、維生素及生長因子。 ? 玉米漿：是玉米淀粉生產(chǎn)中的副產(chǎn)物，其中固體物含量在 50％。還含有有機(jī)酸、還原糖、磷、微量元素、生長素。 ? 由于玉米漿的來源不同，加工條件也不同，因此玉米漿的成分有較大波動。 ? 無機(jī)氮源：銨鹽、硝酸鹽、氨水等。 ? 微生物對其吸收利用比有機(jī)物快，所以也稱速效氮。 ? 利用無機(jī)氮時應(yīng)注意引起的 pH變化。 ? 實驗室中常用蛋白胨、牛肉膏、酵母膏等作為有機(jī)氮源，工業(yè)生產(chǎn)上常用硫酸銨、尿素、氨水、豆餅粉、花生餅粉、麩皮等原料作氮源。 (3)水 ? （ 1） 水是良好的溶劑 ， 菌體所需要的營養(yǎng)物質(zhì)都是溶解于水中被吸收的 。 ? （ 2） 滲透 、 分泌 、 排泄等作用都是以水為媒介的； ? （ 3） 水直接參與代謝作用中的許多反應(yīng) 。 所以 ， 水在生物化學(xué)反應(yīng)中占有極為重要的地位 。 ? （ 4） 水的比熱高 ， 能有效地吸收代謝過程中所放出的熱 ， 使細(xì)胞內(nèi)溫度不致驟然上升 。 ? （ 5） 水是熱的良導(dǎo)體 ， 有利于放熱 ， 可調(diào)節(jié)細(xì)胞的溫度 。 (4)微量元素 (無機(jī)鹽類 ) ? 無機(jī)鹽類是微生物生命活動所不可缺少的物質(zhì) 。主要功用是： ? ① 構(gòu)成菌體成分； ? ② 作為酶活性基的組成部分或維持酶的活