【正文】 5)盡量減少副產(chǎn)物的形成 ， 便于產(chǎn)物的分離純化 。 發(fā)酵培養(yǎng)基的設(shè)計(jì)和注意事項(xiàng) ? 1． 提供必要的營(yíng)養(yǎng)成分：培養(yǎng)基成分必須滿足細(xì)胞生長(zhǎng) ， 代謝活動(dòng)和合成產(chǎn)物所需的基本要求 。因此在整個(gè)發(fā)酵過(guò)程中應(yīng)使培養(yǎng)基的 pH適合于微生物生長(zhǎng)或產(chǎn)物合成所需 。 這種物質(zhì)不被微生物利用 。 ? 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 。 ? 酶的正常底物或底物的類似物都可作為誘導(dǎo)物 。 ? 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 。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(duì)細(xì)菌淀粉酶的生產(chǎn)有促進(jìn)作用 ，而鈷離子對(duì)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(shí)都必須予以注意 。 ? 醇類中甘露醇 、 甘油 、 低濃度的乙醇 。 葡萄糖： ? 是最易利用的糖，并且作為加速微生物生長(zhǎng)的一種有效的糖。 ? 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。 ? 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。 ? 就某一類微生物而言，由于其合成能力的差異，對(duì)氮營(yíng)養(yǎng)的需要也有很大區(qū)別。 ? 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％。 ? 微生物對(duì)其吸收利用比有機(jī)物快，所以也稱速效氮。 ? （ 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) 。 (4)微量元素 (無(wú)機(jī)鹽類 ) ? 無(wú)機(jī)鹽類是微生物生命活動(dòng)所不可缺少的物質(zhì) 。 ? 當(dāng)鹽濃度太高時(shí) ， 對(duì)微生物生長(zhǎng)有抑制作用 ，而在較低濃度 時(shí)卻能刺激生長(zhǎng) 。促進(jìn)微生物生長(zhǎng)，但過(guò)量時(shí)，許多產(chǎn)物的合成受抑制。以硫酸鎂加入，但在堿性溶液中會(huì)形成沉淀。 五、培養(yǎng)基確定方法 ? （ 1） 首先必須做好調(diào)查研究工作 ，了解菌種的來(lái)源 、 生活習(xí)慣 、 生理生化特性和一般的營(yíng)養(yǎng)要求 。 ? （ 3） 最好先選擇一種較好的化學(xué)合成培養(yǎng)基做基礎(chǔ) ， 開(kāi)始時(shí)先做一些搖瓶試驗(yàn) 。 有了初步結(jié)果以后 ， 先確定一個(gè)培養(yǎng)基配比 。 培養(yǎng)基內(nèi) pH可由添加碳酸鈣來(lái)調(diào)節(jié) ， 其他如硝酸鈉 、 硫酸銨也可用來(lái)調(diào)節(jié) 。 ? 實(shí)驗(yàn)室或制種車間進(jìn)行固體培養(yǎng)常采用試管 、 扁瓶和培養(yǎng)皿 。 ? (7)根據(jù)經(jīng)濟(jì)效益選擇培并基原料 ? 考慮經(jīng)濟(jì)節(jié)約 ， 盡量少用或不用主糧 ， 努力節(jié)約用糧 ， 或以其他原料代糧 。 ? 有機(jī)氮源的節(jié)約和代替主要為減少或代替黃豆餅粉 、 花生餅粉 、 食用蛋白胨和酵母粉等含有豐富蛋白質(zhì)的原料 。 ? 機(jī)體的重要組成如蛋白質(zhì) 、 核酸等都對(duì)溫度較敏感 ， 隨著溫度的增高有可能遭受不可逆的破壞 。 2． pH值 ? 培養(yǎng)基中的 pH值與微生物生命活動(dòng)有著密切關(guān)系，各種微生物有其可以生長(zhǎng)的和最適生長(zhǎng)的pH范圍。 ? 培養(yǎng)基 pH在發(fā)酵過(guò)程中能被菌體代謝所改變 。 好氣性菌主要是有氧呼吸或氧化代謝 ， 厭氣菌為厭氣發(fā)酵 (分子間呼吸 )， 兼性厭氣菌則兩者兼而有之 。 ? 通氣量的多少 ， 最好按氧溶解的多少來(lái)決定 。 此外 ， 擋板則有助于攪拌 ， 使其效果更好 。 ? 接種量的大小直接影響發(fā)酵周期 。 因培養(yǎng)種子費(fèi)時(shí) ， 而且過(guò)多地移人代謝廢物 ， 反而 會(huì)影響正常發(fā)酵 。 ? 在靜置和通氣培養(yǎng)兩類方法中又可分為液體培養(yǎng)和固體培養(yǎng)兩大類型 ， 其中每一類型又有表面 培養(yǎng)與深層培養(yǎng)之分 。 ? (3)固體培養(yǎng)法 包括三角瓶 、 蘑菇瓶 、 克氏瓶 、 培養(yǎng)皿等麩皮培養(yǎng) 。 ? 氧的供給常成為發(fā)酵的限速因素 ， 所以發(fā)酵周期長(zhǎng) ， 占地面積大 。 它起源于我國(guó)釀造生產(chǎn)特有的傳統(tǒng)制曲技術(shù) 。 ② 防止污染：利用霉菌能在水分較低的基質(zhì)表面進(jìn)行增殖的特性 ， 在這種條件下 ， 細(xì)菌生長(zhǎng)不好 ， 因此不易引起細(xì)菌污染 。這種由罐底部通氣攪拌的培養(yǎng)方法 ， 相對(duì)于由氣液界面靠自然擴(kuò)散使氧溶解的表面培養(yǎng)法來(lái)講 ， 稱為深層培養(yǎng)法 。 ? ② 溫度控制：培養(yǎng)基滅菌后 ， 冷卻至培養(yǎng)溫度進(jìn)行發(fā)酵 ， 由于隨著微生物的增殖和發(fā)酵會(huì)發(fā)熱 、 攪拌產(chǎn)熱等 ， 所以為維持溫度恒定 ， 須在夾套中以冷卻水循環(huán)流過(guò) 。 幾種深層培養(yǎng)法 ? ① 放大法 ? ②兩步法 ? ③控制培養(yǎng)法 ? ④分批發(fā)酵法 (間歇發(fā)酵法 ) ? ⑤ 連續(xù)培養(yǎng)法 ? ⑥補(bǔ)料分批培養(yǎng)法 (流加法 ) ① 放大法： ? 將微生物在搖瓶基礎(chǔ)上逐級(jí)放大以實(shí)現(xiàn)大規(guī)模生產(chǎn) 。 一般從實(shí)驗(yàn)室規(guī)模到工廠生產(chǎn)要經(jīng)過(guò)3— 5級(jí)放大步驟 。 ? d． 混合時(shí)間相同 。 菌種先在豐富的培養(yǎng)基上大量繁殖 ， 然后收集菌體濃縮物 ， 洗滌后再轉(zhuǎn)入添加誘導(dǎo)物的產(chǎn)酶培養(yǎng)基 ， 在此期間 ， 菌體積累大量的酶 ，一般不再繁殖 ， 營(yíng)養(yǎng)成分或誘導(dǎo)物得到充分利用 。 ③ 控制培養(yǎng)法 ? 了解發(fā)酵罐內(nèi)部的變化情況 ， 掌握短暫時(shí)間內(nèi)狀態(tài)變量的變化以及可能測(cè)定的環(huán)境因子對(duì)微生物代謝活動(dòng)的影響 ， 并以此為基礎(chǔ)進(jìn)行控制培養(yǎng) ， 以達(dá)到產(chǎn)物生成的最優(yōu)培養(yǎng)條件 。 ④ 分批發(fā)酵法 (間歇發(fā)酵法 ) ? 先將空罐殺菌 ， 培養(yǎng)基裝入發(fā)酵罐 ， 接種之后進(jìn)行培養(yǎng) ， 在培養(yǎng)過(guò)程中 ， 培養(yǎng)基成分減少 ， 微生物增殖 。 ⑤ 連續(xù)培養(yǎng)法 ? 在往發(fā)酵罐中連續(xù)供給新鮮培養(yǎng)基的同時(shí) ， 將含有微生物和產(chǎn)物的培養(yǎng)液 ， 從發(fā)酵罐中連續(xù)放出 ， 叫做連續(xù)培養(yǎng)法 。 ? 連續(xù)培養(yǎng)用于廢水處理 、 葡萄糖酸發(fā)酵 、 酒精發(fā)酵等工業(yè)中 。 ? 特征是以天然或人工合成的多孔材料代替麩皮之類的固態(tài)基質(zhì)作為微生物的載體 ， 營(yíng)養(yǎng)成分可以嚴(yán)格控制 ， 發(fā)酵結(jié)束 ， 只需將菌體和培養(yǎng)液擠壓出來(lái)進(jìn)行抽提 ， 載體又可以重新使用 。 泡沫 ? （ 1） 泡沫的作用： ? 培養(yǎng)過(guò)程中產(chǎn)生的泡沫與微生物的生長(zhǎng)和合成酶有關(guān) ， 泡沫的持久存在影響著微生物對(duì)氧的吸收； ? 妨礙二氧化碳的排除 ， 因而破壞其生理代謝的正常進(jìn)行 ， 不利于發(fā)酵； ? 由于泡沫大量生成 ， 致使培養(yǎng)液的容量一般只能等于種子罐容量的一半左右 ， 大大影響了設(shè)備的利用率 ， 甚至發(fā)生跑料 ， 招致染菌 ， 造成巨大損失 。 發(fā)酵工業(yè)常用的消泡劑 ， 有各種天然的動(dòng)植物油及來(lái)自石油化工生產(chǎn)的礦物油 、 改性油 、表面活性劑等 。 ? （ 2） 染菌的控制 ? 必須加強(qiáng)接種室的消毒管理工作 ， 定期檢查消毒效果 ， 嚴(yán)格無(wú)菌操作技術(shù) 。 ? 對(duì)于菌種擴(kuò)大培養(yǎng)的工藝條件要嚴(yán)格控制 ， 對(duì)種子質(zhì)量更要嚴(yán)格掌握 ， 必要時(shí)可將種子罐冷卻 ， 取樣做純種試驗(yàn) ， 確證種子無(wú)雜菌存在 ， 才能向發(fā)酵培養(yǎng) 基中接種 。 第三節(jié) 厭氧培養(yǎng) ? 厭氧培養(yǎng)在發(fā)酵工業(yè)研究上是很重要的 ， 發(fā)酵工業(yè)中的制酒等混合發(fā)酵過(guò)程有大量厭氧微生物的有益作用 ， 特別是對(duì)己酸菌 、 丁酸菌 、 甲烷菌等的研究 。 一頭塞入橡皮塞 ， 加入 2/3管長(zhǎng)的營(yíng)養(yǎng)瓊脂 ， 塞上膠塞或塑料帽 ， 滅菌 ， 涼至凝固 。 此法對(duì)于一般厭氧微生物適用 。 常見(jiàn)的有庖肉培養(yǎng)基法 、 硫乙醇酸鈉法 、 牛心腦浸液培養(yǎng)基法等 。箱內(nèi)備有紫外燈，可消毒操作室內(nèi)空氣