第三章 发酵培养基

米糠
13 45 13 14 16 91 2.64 22 23.2 297 1250 0.5 0.1 0.9 0.2 0.4 0.6 0.5 0.4
酵母 膏
50 0 3 10 95 3.3 1.4 1.6 5.5 6.2 6.5 2.1
无机氮源和尿素、玉米浆等可被迅速利用，为速效氮；
蛋白质氮则需先水解成肽和氨基酸后才能被吸收利用， 属迟效氮
二、氮源
有机氮源 豆饼（粕）粉、花生饼粉、鱼粉、蚕蛹粉、酵母粉、玉米 浆、尿素等
无机氮源 铵盐、硝酸盐等 （由于细胞内的含氮物质都以氨基或亚氨基的形式存在，故
铵态氮可以直接用于合成细胞物质；而硝态氮需还原成氨后 才能被利用）
成分
蛋白质/% 碳水化合物/% 脂肪/% 纤维/% 灰分/% 干物/% 核黄素/（mg/kg） 硫胺素/（mg/kg） 泛酸/（mg/kg） 尼克酸/（mg/kg） 吡哆 醇/（mg/kg） 生物素/（mg/kg） 胆碱/（mg/kg） 精氨酸/% 胱氨酸/% 甘氨酸/% 异亮氨酸/% 亮氨酸/% 赖氨酸/% 甲硫氨酸/% 苯丙氨酸/%
糖蜜主要含有蔗糖，总糖可达50%-75%。
糖蜜分甘蔗糖蜜和甜菜糖蜜，二者在糖的含量和无机盐 的含量上有所不同，即使同一种糖蜜由于加工方法不同其成 分也存在差异，因此使用时要注意。
淀粉糊精 多糖，也是常用的碳源; 需经胞外酶水解成单糖后再被吸收利用; 使用淀粉可克服葡萄糖代谢过快的弊病，价格也比较低廉， 在发酵工业中被普遍使用。 常用的淀粉为玉米、甘薯、马铃薯、木薯淀粉。
5）其他 牛肉膏、蛋白胨、动物心、肝等组织浸液等都含 有丰富的生长因子
五、水
生理功能：
1）是微生物机体的重要组成部分 2）进行代谢反应的介质 3）营养物、代谢物、氧气等必须溶解于水后才能通过细胞表 面进行正常的活动；
4）水的比热高，能有效吸收代谢过程中放出的热，使细胞内 温度不致骤然上升；同时水又是热的良导体，有利于散热，可 调节细胞温度。
一般不需要另加微量元素、维生素等物质
由于成分复杂，不易重复，如对原料质量等方面不加 控制会影响生产稳定性
2、按物理状态分
1）固体
适于菌种和孢子的培养与保存，也广泛应用于有子实 2）体半的固真体菌类，如香菇、白木耳等的生产； 3）应琼液用近脂体固年0.体来5%培由-养0于.8基机%进械行化大程规度模的生提产高，，其在组发分酵常工用业麸上皮又、开大始 米主、用小于米鉴、定木细屑菌、、禾观壳察等细。菌运动特征及噬菌体的效价测 定等
第二节 发酵培养基的成分及来源
一、碳源
主要功能： 1）为菌体的生长繁殖提供能源和合成菌体所必需的成分； 2）为合成目的产物提供所需的碳素成分
常用的碳源:
糖类 油脂 有机酸 低碳醇等
特殊情况下（如碳源贫乏时），蛋白质水解物或氨基酸等 也可被微生物作为碳源使用。
1、糖类
发酵培养基中使用最广泛的碳源; 主要有葡萄糖、糖蜜和淀粉糊精等
既要使种子接入后能迅速生长，达到一定的菌体浓度，又 要使长好的菌体能迅速合成所需产物。因此，发酵培养基的 组成除有菌体生长所必需的元素和化合物外，还要有合成产 物所需的特定元素、前体和促进剂等。
但若因生长和合成产物所需的总的碳源、氮源和其他营养 物质总的浓度太高，或生长和合成产物两个阶段各需的最佳 条件有求不同时，则可考虑培养基用分批补料工艺来加以满 足。
如灰色链霉菌在葡萄糖-硝酸盐-其他盐的培养基上都能很好地生长和产 生孢子，但若加入0.5%酵母膏或酪蛋白后，就只长菌体而不产孢子
B）所用无机盐的浓度要适量，否则会影响孢子量和孢子颜 色。
C）注意pH和培养基的湿度。
常用孢子培养基：
◆ 麸皮培养基
◆ 小米培养基
◆ 大米培养基
◆ 玉米碎屑培养基
◆ 用葡萄糖、蛋白胨、牛肉膏和食盐等配制的琼Leabharlann 斜面培养基6293.2
3.3
4.6
0.4
0.6
1.0
0.7
0.5
2.4
2.4
3
1.1
1.1
0.9
1
0.3
2.5
1.5
2
0.9
3.4
2.2
3.1
0.1
2.9
1.6
1.3
0.2
0.6
0.5
0.6
0.5
72 5.0 1.5 2 18.1 93.6 10.1 1.1 9 31.4 14.7 3560 4.9 0.8 3.5 2.0 4.5 6.8 6.8 2.5
大米和小米常用作霉菌孢子培养基，因为它们含氮量少、 疏松、表面积大，是良好的孢子培养基。
2）种子培养基
供孢子发芽、生长和菌体繁殖的培养基。
营养要求比较丰富和完全，氮源和维生素的含量也要高 些，但总浓度以略稀薄为好，这样可达较高的溶解氧，供大 量菌体生长和繁殖。
种子培养基的成分要考虑在代谢过程中能维持稳定的pH， 其成分还要根据不同菌种的主要特征而定。
0.07～0.08MPa表压加热水解70～80min。 b) 以干麸皮：水=1：20，用盐酸调pH值1.0，以0.25MPa表
压加热水解20min。然后过滤取滤液。
3）糖蜜（molasses）
◇ 甘蔗糖蜜、甜菜糖蜜均可代替玉米浆，但氨基酸等 有机氮含量较低 ◇ 甘蔗糖蜜用量为0.1%～0.4%
4) 酵母 酵母膏、酵母浸出液、酵母粉
但过多的葡萄糖会过分加速菌体的呼吸，以至培养基中 的溶解氧不能满足需要，使一些中间代谢物（如丙酮酸、乳 酸、乙酸等）不能完全氧化而积累在菌体或培养基中，导致 pH下降，影响某些酶的活性，从而抑制微生物的生长和产物 的合成。
糖蜜
制糖的结晶母液，它是制糖工业的副产物;
含有丰富的糖、氮类化合物、无机盐和维生素等，是微 生物发酵培养基价廉物美的碳源;
◆ 钾盐 链钾霉常不素用参、K与新3P细生O胞霉4、结素Na构等2H物产P质O生4的菌、组N。a成H2PO4
是许多酶的激活剂 ◆ 微量元素硫成菌存成需一体在分量般生于微作长细少为所胞，碳需的但、钾蛋又氮量白不源约质可的为中缺农0，.1少副是g/产L含(物以硫天K氨2然S基O原酸4计料的)中组，
硫是本构身成含一有些，酶不的必活另性加基
氮源物质常对培养液pH产生影响
(NH4)SO4 2NH3 + H2SO4 NaNO3 + 4H2 NH3 + 2H2O + NaOH 反应中所产生的NH3被菌体作为氮源利用后，培养液中就留 下了酸性或碱性物质。
在常用的无机氮中，硫酸铵被菌体利用后会使培养液的pH 下降，为生理酸性物质； 硝酸钠被同化时则引起培养液pH上升，为生理碱性物质
发酵工业大规模使用的培养基
3、按用途分
基础培养基 富集培养基 选择培养基 鉴别培养基
孢子培养基 种子培养基 发酵培养基
1）孢子培养基
供菌种繁殖孢子的培养基，常用固体培养基。
孢子培养基基本要求：
基本要求是能使菌体迅速生长，产生较多优质孢子，且不 易引起菌种发生变异。
配制时需注意： A）营养不要太丰富（特别是有机氮源），否则不易产孢子。
三、无机盐和微量元素
◆
磷酸盐
Mg 磷2+是是许某多些重蛋要白酶质（和如核己酸糖的磷组酸成化成酶分、异柠檬 酸脱磷氢酸酶盐、在羧培化养酶基等中）还的具激有活缓剂冲作用
◆ 硫酸镁 镁离微子生能物提对高磷一的些需氨要基量糖一苷般类为抗0生.00素5～产0生.0菌1m对ol/L 自身所产的抗生素的耐受能力，如卡那霉素、
2、油和脂肪
油和脂肪也能被许多微生物作为碳源和能源
这些微生物都具有比较活跃的脂肪酶，在脂肪酶的作用下， 油或脂肪被水解为甘油和脂肪酸，在溶解氧的参与下，进一步 氧化成CO2和H2O，并释放出大量的能量。
当微生物利用脂肪作为碳源时，要供给比糖代谢更多的氧， 不然大量的脂肪酸和代谢中的有机酸会积累，从而引起pH的下 降，并影响微生物酶系统的作用。
◇ 用亚硫酸浸泡玉米而得的浸泡液 的浓缩液，也是玉米淀粉生产的副 产品
◇ 虽然主要用作氮源，但它含有丰 富的氨基酸、核酸、维生素、无机 盐等，常用作为提供生长因子的物 质。
2）麸皮水解液
可代替玉米浆，蛋白质、氨基酸等营养成分比玉米浆少。
用量一般为1%（以干麸皮计）左右
水解条件： a) 以干麸皮：水：HCl=4.6:26:1配比混合，装入水解锅中以
对于发酵工厂来说，恒定的水源是至关重要的，因为在不同 水源中存在的各种因素对微生物发酵代谢影响甚大，特别是水 中的矿物质组成对酿酒工业和淀粉糖化影响甚大。
水源质量的主要参数包括pH值、溶解氧、可溶性固体、污染 程度以及矿物质组成和含量。
六、前体 (precursor)
概念： ——指某些化合物加入到发酵培养基中，能直接被微生物在 生物合成过程中结合到产物分子中去，而其自身的结构并没 有多大变化，但是产物的产量却因加入前体而又较大的提高。
淀粉水解糖的制备 是发酵生产的一项 重要工艺，将在第
三节中介绍
糖类
葡萄糖 乳糖 淀粉 蔗糖
工业上常用的糖类及来源
来源
纯葡萄糖、水解淀粉 纯乳糖、乳清粉 大麦、花生粉、燕麦粉、黑麦粉等 甜菜糖蜜、甘蔗糖蜜、粗红糖、精白糖等
葡萄糖
最易利用，几乎所有微生物都能利用
葡萄糖常作为培养基的一种主要成分，并且作为加速微生 物生长的一种有效糖。
硫酸某镁些加金入属培离养子基，中特，别在是碱汞性离条子件和下铜会离形子成，氢具 氧化有镁明沉显淀的，毒配性料时要注意。
四、生长因子
概念： 微生物生长不可缺少的微量有机物质。
类别： 维生素、氨基酸、嘌呤嘧啶及其衍生物
不是所有微生物都必需的，只是对于某些自己不能合成 这些成分的微生物才是必不可少的营养物质。
如以糖质原料为碳源的谷氨酸生产菌均为生物素缺陷型， 以生物素为生长因子。