第4章：發(fā)酵工業(yè)培養(yǎng)基-在線瀏覽
2024-09-15 09:37本頁面
【正文】 酒化并行； ： ?。?發(fā)酵工業(yè)最重要的培養(yǎng)基， O2與養(yǎng)分傳遞容易。 發(fā)酵培養(yǎng)基原料 設(shè)計(jì)工業(yè)發(fā)酵培養(yǎng)基組成時(shí)，除了 營(yíng)養(yǎng)要求 外，還要考慮： 原料來源 與 生產(chǎn)成本 工業(yè)培養(yǎng)基原料選擇 3原則 ： ： 營(yíng)養(yǎng)豐富 ： 來源廣泛 ： 價(jià)格低廉 原料類型： 6種 普通原料：碳源，氮源，礦質(zhì)養(yǎng)分，生長(zhǎng)因子； 特殊原料：前體，活性因子 一、碳源及其主要功能 （一） .生理功能 、繁殖： 提供碳源、能源 ： 提供 C架、能源 （二） .常用碳源 ①糖類（ 淀粉 ） ②油脂 ③有機(jī)酸 ④低碳醇等 在碳源嚴(yán)重缺乏時(shí)， Pr水解物 AA亦可作為 C源。 糖蜜主要含蔗糖，含糖量達(dá) 50%70%（ W/V）。 糖蜜常用于酶母的酒精發(fā)酵、丙酮丁酮生產(chǎn)及抗生素發(fā)酵。 優(yōu)點(diǎn)： ①克服 G過多的兩大缺點(diǎn)： 代謝過快耗氧產(chǎn)酸；葡萄糖效應(yīng) ②來源豐富，價(jià)格低： 常用淀粉：玉米淀粉，小麥淀粉和甘薯淀粉。含淀粉酶的微生物可直接利用玉米粉、甘薯粉、土豆粉。 ②脂肪酸降解形成的 “短鏈 C架” 可直接參與目的產(chǎn)物合成： 提高發(fā)酵產(chǎn)物產(chǎn)量 有機(jī)酸鹽作 C源時(shí)，隨 C架氧化， pH上升。 但因成本等原因，尚未應(yīng)用；能源危機(jī)，不能用。 二、 N源及主要功能 Pr、 AA為主，其他為輔 N：構(gòu)成菌體細(xì)胞物質(zhì)（ AA、 Pr、核酸）； 含 N目的產(chǎn)物。 有機(jī)氮源物的組分： 7種，蛋白質(zhì)， AA，糖類，脂肪，無機(jī)鹽，微量元素，生長(zhǎng)素等，是微生物的良好營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)。 原因 ：微生物能“直接利用”有機(jī) N源中的① AA； ②不同結(jié)構(gòu)的 C架 .“ 半成品”； “預(yù)制件” → 合成所需 Pr及其它細(xì)胞物質(zhì)，而無需從糖代謝開始合成各種細(xì)胞物質(zhì)。 良好 N源，易被微生物利用。其中的 磷酸肌醇 對(duì)促進(jìn)紅霉素、鏈霉素、青霉素、土霉素等合成有積極作用。 影響 ： ； 。 ：含“ 柔紅霉素 ”生物合成的 誘導(dǎo)物 。 青霉素、谷氨酸發(fā)酵中常用， 能使 α 酮戊二酸還原并氨基化， → 提高谷 AA合成能力 。 N源 ①速效 N源： 化學(xué)肥料，銨鹽，硝酸銨、氨水， 易發(fā)生類似 “ G效應(yīng)” 的現(xiàn)象： 速效 N快速利用，形成的“代謝產(chǎn)物” 阻遏 /抑制 了參與抗生素合成的有關(guān)酶的 合成 /活性 ， → 抗生素產(chǎn)量大幅度下降。 原因：曲霉產(chǎn)酸， Na+→NaOH 矯正， → pH穩(wěn)定。 ③ NH3 ?三 .礦質(zhì)養(yǎng)分 略。該結(jié)構(gòu)是 目的產(chǎn)物 分子結(jié)構(gòu)的骨架或目的產(chǎn)物分子結(jié)構(gòu)的一部分 外源前體： ①菌體不合成；或②合成少，不夠用，需外源加入的化學(xué)結(jié)構(gòu) 內(nèi)源前體： 菌體 細(xì)胞自身合成 的化學(xué)結(jié)構(gòu) 產(chǎn)生菌不合成或合成極少，需由 外源添加 的、以供合成 目的產(chǎn)物 的化合物。 在青霉素發(fā)酵中，加玉米漿，青霉素產(chǎn)量提高 5倍 。 目的產(chǎn)物“合成與否及產(chǎn)量高低”與“前體”密切相關(guān)： 無前體，則目的產(chǎn)物合成如 “無源之水” 七 .活性物質(zhì) 需要量少，但作用明顯的化學(xué)物質(zhì)。 實(shí)例： ①甲硫 AA、亮 AA： 對(duì)頭孢霉素 C合成影響很大 ② α 荼乙酸： → 金霉素、巴比妥 → 鏈霉素 ： 作用于酶： 抑制一些途徑、激活另一些途徑，合成特定產(chǎn)物 實(shí)例： ①亞硫酸氫鈉（ NaHSO3）： → 抑制乙醇合成，促進(jìn)甘油合成 ②青霉素： 影響細(xì)胞壁合成 → 通透性， → 提高谷 AA產(chǎn)量； ③堿金屬磷酸鹽： 抑制 草酸 形成，促進(jìn) 檸檬酸 形成 ①次生代謝誘導(dǎo)： 抗生素： A因子 → 鏈霉素； B因子 → 利福霉素 ②酶之誘導(dǎo)： 誘導(dǎo)劑 → 誘導(dǎo)酶； Pr→Pr 酶；纖維素 → 纖維素酶； 果膠 → 果膠酶；淀粉 → α 淀粉酶。 生產(chǎn) 青毒素 G：加入 苯乙酸 ； 制備 青毒素 V：加入 苯氧乙酸 。 167。 主要原料的預(yù)處理方法如下： 一 .淀粉 水解 淀粉 → 短鏈糊精 → 雙糖 → 單糖 水解方法：酸法、酶法，酸酶結(jié)合法。 工藝流程： 淀粉 +水 → 淀粉漿（ 18%22% →調(diào)淀粉漿 pH=→ 水解（ ～ ,1530min） →水解糖液 →降溫、中和，脫色，過濾 →糖液（含葡萄糖 16%18%， DE=90%92%） ① 調(diào)漿 ：淀粉 +水 → 淀粉乳（含干淀粉 18%22%） ②加酸 ： HCl約為干淀粉的 %%（ ） ③糖化 ：淀粉乳： 加熱（ t＜糊化溫度，防結(jié)塊），溫度低，色澤好 進(jìn)料畢，升壓至 ,維持 1530min，使淀粉水解完全：糖液含 G16%～ 20%，糖液 DE=90%92%(糖化率 ) ④ 水解液后處理： 糖液冷卻至 70℃ 左右，用純堿中和至 pH=，使蛋白質(zhì)和膠體沉淀完全；加 %活性碳脫色； 60℃ 以上過濾。 生成 5羥甲基糠醛，再與氨基酸結(jié)合生成有色物質(zhì)。 2．酶法水解 ① .反應(yīng) 主反應(yīng)：淀粉 +淀粉酶系 → G 副反應(yīng)： G+轉(zhuǎn)葡萄糖苷酶 → 異麥芽糖（非發(fā)酵糖） ② .淀粉酶系組成： 4種酶 淀粉酶 : 打開 α 1， 4鍵， 任意內(nèi)斷 淀粉酶 :打開 α1， 4鍵， 二糖外斷 ：形成 G ： 打開 α 1， 6葡萄糖苷鍵： 上述酶互相配合，使淀粉徹底水解 ③ .淀粉酶產(chǎn)生菌： 芽孢桿菌，霉菌 轉(zhuǎn) G苷酶： 有害酶 , 可形成異麥芽糖（含 1， 6鍵，非發(fā)酵糖），選育種時(shí)要設(shè)法避免。 產(chǎn) α淀粉酶的微生物：芽孢桿菌；曲霉中的一些種株。 淀粉酶： 麥芽糖酶 功能：打開 α 1,4糖苷鍵，外切型淀粉酶：二糖外斷型，每次切出１個(gè)麥芽糖； 直鏈淀粉水解產(chǎn)物 ： 麥芽糖 支鏈淀粉水解產(chǎn)物 ： 麥芽糖 +界限糊精 在 1， 6鍵前可以分解成麥芽糖；遇到 1， 6鍵就無法使其分解；故遺留有 1， 6鍵的 β 界限糊精 ；該酶從非還原性末端按“兩個(gè) G” 切斷糖苷鍵 → 不產(chǎn) G。 [甘薯，大豆，麥芽中含有豐富的 β 淀粉酶 ]。 對(duì) 1， 6鍵分解緩慢，但卻能越過 1， 6鍵繼續(xù)水解α 1， 4鍵。 產(chǎn)生菌： 酵母，細(xì)菌，霉菌。 米曲霉含“ G轉(zhuǎn)移糖苷酶” ；黑曲霉含少量該酶；根霉不含該酶。 ： ①先酸后酶；②先酶后法。少量作飼料，大量未開發(fā)。 天然纖維成分： 纖維素 ≈50%－ 60%： 半纖維素 ≈21%－ 24%,牢固結(jié)合層； 木質(zhì)素 ≈12%～ 25%； 天然纖維素難以分解的原因： 木質(zhì)素、半纖維素緊密包圍纖維素，導(dǎo)致酶與纖維素難以接觸，纖維素的酶解效果差。 → 破壞纖維素的結(jié)晶構(gòu)造，脫去木質(zhì)素的預(yù)處理十分重要 。然后再用纖維素酶處理。 優(yōu)點(diǎn) ：粉碎的纖維粉末具膨潤(rùn)性，體積小，可以提高基質(zhì)濃度 → 高濃度糖化液。 用 150－ 200℃ 飽和水蒸汽處理 10－ 20min；使木質(zhì)素的 α 丙烯乙醚及
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