第三章 发酵工业培养基

碳素化合物
氮素化合物
水
微量元素(无机盐类)
生长因子
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1、碳素化合物营养源对微生物生长发育的影响
（1）碳素化合物的作用
构成菌体成分的重要元素； 产生各种代谢产物和细胞内贮藏物质的主要原料； 化能异养型微生物的能量来源。
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（2）碳源种类
糖：
有些种类的发酵生产对金属离子相当敏感，因为有些金属离子 是中间代谢酶的抑制剂或激活剂。
柠檬酸发酵中铁、锰和锌离子都能明显影响产量，钙 离子对细菌淀粉酶的生产有促进作用；
钴离子对葡萄糖异构酶的发酵是必需的，这些在培养 基配制时都必须予以注意。
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三、培养基组成物质的营养与作用
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3、按用途
增殖培养基：可以配制成适合某种微生物生长而不适合其他微 生物生长，从而达到从自然界分离这种微生物的目的。
鉴别培养基：是根据微生物能否利用培养基中某种营养成分， 借助指示剂的显色反应，以鉴别不同种类的微生物。
选择培养基：是在培养基内加入某种化学物质以抑制不需要菌 的生长，而促进某种需要菌的生长。
• 在发酵中添加前体物质将有利于产物的合成和显著提高产量，如 苯乙酸及其衍生物被认为是青霉素的前体物质。
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（2）添加诱导物：
目前工业用微生物酶多数为诱导酶，如蛋白酶、淀粉酶、纤 维素酶等。
诱导物的存在能大大强化诱导酶的生物合成。
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（3）注意阻遏物或抑制剂的影响
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（2）合成培养基
是用化学成分和数量完全了解的物质配制而成的。成分精确， 重复性强，可以减少不能控制的因素。

第二节 培养基的类型及选择
项目 产地 及加工方法
表3-5 甘蔗糖蜜的成分
比重
蔗糖 （%）
转化糖 （%）
全糖 （%）
灰分 （%）
蛋白质 （%）
广东（亚硫酸法） 广东（碳酸法） 四川（碳酸法）
0． 49 1．40
33．00 27．00 35．80
18．08 20．00 19．00
51．98 47．00 54．80
第二节 培养基的类型及选择
（2） 种子培养基 种子培养基是供孢子发芽、生长 和大量繁殖菌丝体，并使菌体长得粗壮，成为活力强的 “种子”。所以种培养基的营养成分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， 这样可达到较高的溶解氧，供大量菌体生长繁殖。种子培 养基的成分要考虑在微生物代谢过程中能维持稳定的pH， 其组成还要根据不同菌种的生理特征而定。一般种子培养 基都用营养丰富而完全的天然有机氮源，因为有些氨基酸 能刺激孢子发芽。但无机氮源容易利用，有利于菌体迅速 生长，所以种子培养基中常包括有机及无机氮源。最后一 级种子培养基的成分最好能较接近发酵培养基，这样可使 种子进入发酵培养基后能迅速适应，快速生长。
在制备培养基时水质的影响也应注意，各地区的深井 水和自来水的质量有很大差别。其中微量元素的含量，对 成分简单的孢子培养基有较大的影响。在制酒或啤酒工业 中更要注意选择水源、控制水的硬度、含铁量、含氯量及 氨态、硝酸态和亚硝酸态氮的含量，一般常用电渗析或离 子交换树脂等进行水的纯化。
第二节 培养基的类型及选择
第二节 培养基的类型及选择
第三，要注意生理酸、碱性盐和pH的变化情况，以 及最适pH的控制范围等，综合考虑选用什么生理酸碱性 物质及用量，从而保证在整个发酵过程中pH都能维持在 最佳状态（有时也可考虑用中间补料来控制pH）

第三节 培养基的配制
3．渗透压 配制培养基时，应注意营养物质要有合适的浓度。营 养物质的浓度太低，不仅不能满足微生物生长对营养物质 的需求，而且也不利于提高发酵产物的产量和提高设备的 利用率。但是，培养基中营养物质的浓度过高时，由于培 养基的渗透压太大，会抑制微生物的生长。此外培养基中 的各种离子的浓度比例也会影响到培养基的渗透压和微生 物的代谢活动，因此，培养基中各种离子的比例需求要平 衡。在发酵生产过程中，在不影响微生物的生理特性和代 谢转化率的情况下，通常趋向在较高浓度下进行发酵，以 提高产物产量，并尽可能选育高渗透压的生产菌珠。当然， 培养基浓度太大会使培养基黏度增加和溶氧量降低。
第三节 培养基的配制
1．根据微生物的培养需要 不同的微生物所需要的培养基成分是不同的，要确 定一个合适的培养基，就需要了解生产用菌种的来源、 生理生化特性和一般的营养要求，根据不同生产菌种的 培养条件、生物合成的代谢途径、代谢产物的化学性质 等确定培养基。
第三节 培养基的配制
2．营养成分比例恰当 微生物所需的营养物质之间应有适当的比例，培养基 中的碳氮的比例（C/N）在发酵工业中尤其重要。如培养 基中氮肥源过多，会引起微生物生长过于旺盛，而不利于 产物的积累；氮源不足，则微生物菌体生长过于缓慢。当 培养基中的碳源供应不足时，容易引起微生物菌体的衰老 和自溶。培养基的碳氮比不仅会影响微生物菌体的生长， 同时也会影响到发酵的代谢途径。不同的微生物菌种、不 同的发酵产物所要求的碳氮比是不同的。即使是同一微生 物在不同的培养阶段，对培养基的碳氮比的要求也是不一 样的。
第三节 培养基的配制
为了减少实验次数，可考虑用“正交试验设计”等数 学方法来确定培养基给分和浓度，它可以通过比较少的实 验次数而得到较满意的结果，另处，还可通过方差分析， 确定哪些因素影响较大，以引起人们的注意。

1. 功能: 调节培养基的pH 种类: NaOH，NH3，HCl，H2SO4，H3PO4，乙酸，乳 酸等 2. 性质: ⑴有腐蚀性，要注意劳动保护； ⑵氨水既可调节pH，又可作为氮源； ⑶一般不需灭菌。
第三章 培养基
第一节 培养基的基本要求 第二节 培养基的成分及功能 第三节 培养基的类型 第四节 影响培养基质量的因素
培养基是指用于维持微生物生长繁殖和 产物形成的营养物质。
培养基的共性
单位培养基能够产生最大量的目的产物 能够使目的产物的合成速率最大 能够使副产物合成的量最少 所采用的培养基应该质量稳定、价格低 廉、易于长期获得 尽量不影响工业好气发酵中的通气搅拌 性能以及发酵产物的后处理
3. 特点 ⑴磷酸盐可促进菌体的基础代谢 , 但常常对某 些次级代谢物合成产生负调控作用，必须控制 它在培养基中的用量；
⑵过量的Fe，Cu等金属离子对许多发酵过程产 生有害影响，故要避免使用铁罐、铁管道和铜 阀门；
⑶许多微量元素在有机碳、氮源和自来水中足 量存在，故除特殊情况外，一般不需另加。
四水
三、无机元素(inorganic element)
1. 功能 ⑴为细胞生长和产物合成提供无机元素 ⑵维持培养基与细胞间的渗透压平衡； ⑶缓冲培养基的pH 2. 种类 ⑴常量元素： P（K2HPO4,KH2PO4 ），S（硫酸盐）， Fe ， Zn ， Mg，Ca (CaCO3) ， K ， Na， Cl 等 ⑵微量元素： Mn，Co，Cu，Cr，等
纤维
1.6~8.0 1.0 9.5 13.5 9.5 12.0 6.0 6.5 9.5 1.0 3.0 0.8~1.5 1.5 1.5
灰分
1.8~2.5 8.8 3.3 6.7 6.5 5.5 6.5 5.5 6.5 21.3 31.0 7.0~9.0 10.0 10.0