工业发酵培养基及制备课件

工业发酵培养基及制备课件第三章第三章 工业发酵培养基及制备工业发酵培养基及制备第一节第一节 培养基的成分培养基的成分第二节第二节 培养基的类型和配方设计培养基的类型和配方设计第三节第三节 影响培养基的质量的因素影响培养基的质量的因素 工业发酵培养基及制备课件 概述概述 培养基是人们提供微生物生长培养基是人们提供微生物生长繁殖和生物合成各种代谢产物所需繁殖和生物合成各种代谢产物所需要的按一定比例配制的多种营养物要的按一定比例配制的多种营养物质的混合物。质的混合物。返回工业发酵培养基及制备课件 谷氨酸生产培养基（谷氨酸生产培养基（%）:水解糖水解糖12 玉米浆玉米浆0.3 尿素尿素0.5 磷酸氢二钾磷酸氢二钾0.1 硫酸镁硫酸镁0.04 青霉素青霉素0.01g/L 返回工业发酵培养基及制备课件 青霉素发酵培养基（青霉素发酵培养基（%）:葡萄糖葡萄糖10 硫酸铁硫酸铁0.01，玉米浆玉米浆4 硫酸锰硫酸锰0.01 苯乙酸苯乙酸0.5 硫酸锌硫酸锌0.01。猪油猪油0.5 返回工业发酵培养基及制备课件1.营养比较丰富，浓度要恰当营养比较丰富，浓度要恰当：太营养：太营养菌体生长过盛，否则生长太差菌体生长过盛，否则生长太差.2.原料彼此不能产生化学反应原料彼此不能产生化学反应：如柠檬：如柠檬酸，酸，CaCO3。返回 配制工业发酵培养基的一般要求配制工业发酵培养基的一般要求工业发酵培养基及制备课件3.原料成本低原料成本低，蛋白胨可用玉米浆，蛋白胨可用玉米浆，大豆粉代替。大豆粉代替。4.不影响通气搅拌的效果不影响通气搅拌的效果，如蛋白，如蛋白质的含量高，泡沫多，通气差。质的含量高，泡沫多，通气差。配制工业发酵培养基的一般要求配制工业发酵培养基的一般要求工业发酵培养基及制备课件l一、一、碳源：碳源：l （一）糖类（一）糖类：单、双、多糖。淀粉的水解：单、双、多糖。淀粉的水解是在热水中膨胀，然后用酶或酸水解。是在热水中膨胀，然后用酶或酸水解。l （二）脂肪（二）脂肪：一般在糖类缺乏时，菌利用：一般在糖类缺乏时，菌利用脂肪。脂肪酸脂肪。脂肪酸乙酰乙酰CoA三羧酸循环三羧酸循环产生产生大量能量大量能量耗氧耗氧丙酮酸丙酮酸乳酸。乳酸。第一节第一节 培养基的成分培养基的成分工业发酵培养基及制备课件l（三）有机酸，醇，柠檬酸，甲醇。（三）有机酸，醇，柠檬酸，甲醇。l（四）碳氢化合物：（四）碳氢化合物：石油产品，如谷氨酸生产石油产品，如谷氨酸生产菌，用正十六烷作碳源，当发酵到菌，用正十六烷作碳源，当发酵到100小时加小时加适量青霉素，谷氨酸产量达适量青霉素，谷氨酸产量达84 g/L。l碳源可分为碳源可分为速效碳和缓效碳速效碳和缓效碳，要配合使用。，要配合使用。第二节第二节 培养基的成分培养基的成分工业发酵培养基及制备课件1.有机氮源：黄豆粉，黄豆饼粉，玉米浆，有机氮源：黄豆粉，黄豆饼粉，玉米浆，（干态、液态），还有酵母粉，鱼粉，蛋白（干态、液态），还有酵母粉，鱼粉，蛋白胨，尿素等胨，尿素等2.无机氮源：如硫酸铵和硝酸钠。无机氮源：如硫酸铵和硝酸钠。生理酸性生理酸性物质物质：（：（NH4)2SO42NH3+H2SO4 pH下降。下降。生理碱性生理碱性物质物质：KNO3+4H2NH3+2H2O+KOH，pH 上升。上升。二、二、氮源氮源工业发酵培养基及制备课件三、无机盐和微量元素、生长因子三、无机盐和微量元素、生长因子：P：核酸；：核酸；S：蛋白胨，铁，：蛋白胨，铁，镁、锌、镁、锌、钴以及维生素等钴以及维生素等。四、四、水水：量要加足。：量要加足。工业发酵培养基及制备课件 在产物的生物合成过程中，被菌体直接用在产物的生物合成过程中，被菌体直接用于产物合成而自身结构无显著改变的物质称前于产物合成而自身结构无显著改变的物质称前体。体。五、五、前体前体工业发酵培养基及制备课件六、促进剂：六、促进剂：促进产物合成的化学物质。促进产物合成的化学物质。例如例如添加添加0.5%的柠檬酸盐对的柠檬酸盐对虾青素虾青素含量含量可提高可提高36.2%七、消沫剂七、消沫剂：工业发酵中常用一些消沫剂：工业发酵中常用一些消沫剂消除发酵中产生的泡沫。有植物油脂和一消除发酵中产生的泡沫。有植物油脂和一些高分子化合物。些高分子化合物。工业发酵培养基及制备课件第三节第三节 培养基的种类和配方设计培养基的种类和配方设计 一、一、培养基的种类培养基的种类 微生物学中有合成、天然、固体和半微生物学中有合成、天然、固体和半固体、选择性、鉴别培养基。工业上有：固体、选择性、鉴别培养基。工业上有：一一 孢子培养基孢子培养基：氮源氮源相对低些，如有的相对低些，如有的生产菌加生产菌加0.5%的酵母膏不产孢子。为什的酵母膏不产孢子。为什么？孢子产生是在不利的环境下。如麸皮，么？孢子产生是在不利的环境下。如麸皮，大米是较好生孢子的原料。大米是较好生孢子的原料。工业发酵培养基及制备课件第三节第三节 培养基的种类与选择培养基的种类与选择二二 种子培养基种子培养基：供孢子发芽和菌体：供孢子发芽和菌体生长繁殖用的。其中氮源和维生素含生长繁殖用的。其中氮源和维生素含量应略高。量应略高。三三 发酵培养基发酵培养基：是供菌体生长繁殖：是供菌体生长繁殖和合成大量代谢产物用的。要求组成和合成大量代谢产物用的。要求组成应丰富，完整。应丰富，完整。返回工业发酵培养基及制备课件孢子培养基（孢子培养基（%）：淀粉淀粉 0.8 K2HPO4 0.05 天冬氨酸天冬氨酸 0.002 CaCO3 0.1 麸皮麸皮 2 KNO3 0.1 琼脂琼脂 1.8 MgSO4 0.05pH 7.5 NaCl 0.05庆大霉素生产庆大霉素生产工业发酵培养基及制备课件摇瓶培养基摇瓶培养基（%）：淀粉淀粉 5.5 （NH4）2SO4 0.05 葡萄糖葡萄糖 0.5 CaCO3 0.5 黄豆粉黄豆粉 4 KN03 0.05 蛋白胨蛋白胨 0.3 油少量油少量 庆大霉素生产庆大霉素生产工业发酵培养基及制备课件发酵培养基发酵培养基（%）：淀粉淀粉 1.5 （NH4)2S04 0.05 蛋白胨蛋白胨 0.5 CaCO3 0.5 黄豆粉黄豆粉 3 KNO3 0.05 玉米粉玉米粉 1庆大霉素生产庆大霉素生产工业发酵培养基及制备课件二、培养基的设计二、培养基的设计 （一（一）培养基的设计一般思路：）培养基的设计一般思路：1.单因子试验法单因子试验法 2.正交试验法。正交试验法。3.中试发酵规模进一步优化配方。中试发酵规模进一步优化配方。参考文献参考文献工业发酵培养基及制备课件微生物学杂志微生物学杂志研究报告研究报告灵芝菌丝体深层液体发酵培养基研灵芝菌丝体深层液体发酵培养基研究究刘冬刘冬,李世敏李世敏,许柏球许柏球,赖国红赖国红(深圳职业技术学院生物应用工程系深圳职业技术学院生物应用工程系,广东深圳广东深圳518055)单因子试验法举例单因子试验法举例工业发酵培养基及制备课件l摘要探讨了灵芝菌丝体深层摘要探讨了灵芝菌丝体深层液体培养所需的营养条件。结果液体培养所需的营养条件。结果表明表明,最适碳源单糖为葡萄糖最适碳源单糖为葡萄糖,二糖二糖为蔗糖为蔗糖,多糖为玉米粉、小麦面粉、多糖为玉米粉、小麦面粉、麸皮粉或土豆粉麸皮粉或土豆粉;最适氮源为硫酸最适氮源为硫酸铵、黄豆饼粉、花生饼粉或蛋白铵、黄豆饼粉、花生饼粉或蛋白胨胨;工业发酵培养基及制备课件l碳源、氮源最适浓度组合为玉米粉碳源、氮源最适浓度组合为玉米粉5%、黄豆饼粉、黄豆饼粉0.5625%、葡萄糖、葡萄糖5%、蛋白胨、蛋白胨0.5265%、蔗糖、蔗糖5%,按按此培养基进行培养此培养基进行培养,灵芝菌丝体的产灵芝菌丝体的产量为量为28.317g/L。l关键词灵芝菌丝体关键词灵芝菌丝体;深层液体培养深层液体培养;培养基培养基工业发酵培养基及制备课件l结果与分析结果与分析l2.1最适碳源试验最适碳源试验l本试验选择了本试验选择了15种常用易得碳种常用易得碳源原料作比较不同碳源对灵芝菌源原料作比较不同碳源对灵芝菌丝体生长的影响见下表。丝体生长的影响见下表。工业发酵培养基及制备课件 菌丝体干重菌丝体干重/gL-1碳源碳源 平均平均 组别组别 I II III乳糖 1.7 1.7 1.7 1.772 第一组谷壳1.9 1.9 1.9 1.948 第二组米糠2.9 2.8 2.9 2.923 第三组果糖3.1 2.9 4.0 3.955麦芽糖5.3 5.2 4.9 5.178 第四组蔗糖6.2 5.7 6.7 6.237葡萄糖8.1 8.0 8.4 8.212 第五组可溶性 8.1 8.8 7.6 8.220淀粉红薯粉9.6 9.8 10.3 9.932 第六组土豆粉12.7 12.4 12.4 13.237工业发酵培养基及制备课件2.2最适氮源试验最适氮源试验l本试验选择本试验选择4种常用易得有机氮种常用易得有机氮源和源和3种无机氮源比较其对灵芝种无机氮源比较其对灵芝菌丝体生长的影响菌丝体生长的影响,从下表可以从下表可以看出看出,无机氮源中以无机氮源中以硫酸铵硫酸铵为最为最适氮源适氮源,有机氮源中以有机氮源中以黄豆饼粉黄豆饼粉等为最适氮源。等为最适氮源。工业发酵培养基及制备课件 菌丝体干重菌丝体干重/gL-1氮源氮源 平均平均 组别组别 I II III硝酸钠硝酸钠 2.0 2.2 2.5 2.259 第一组第一组硝酸铵硝酸铵 2.6 3.1 3.2 3.028硫酸铵硫酸铵 7.5 8.8 8.3 8.242 第二组第二组酵母膏酵母膏 8.4 9.2 8.0 8.577黄豆饼黄豆饼15.2 14.3 13.1 14.266 第三组第三组粉粉花生饼花生饼15.9 14.6 15.0 15.236粉粉蛋白胨蛋白胨 15.8 14.6 15.6 15.382工业发酵培养基及制备课件 正交设计确定优化的配方正交分析表正交分析表因因 素素水平水平A葡萄糖（%）B土豆粉（%）C硫酸铵（%）D黄豆粉（%）0.2 1 0.01 0.5 0.3 3 0.02 1.5 0.4 5 0.03 2.5工业发酵培养基及制备课件 正交实验结果正交实验结果实验号 A B C D OD(660nm)1 1 1 1 1 1.033 2 1 2 2 2 1.6243 1 3 3 3 1.8654 2 1 2 3 1.1115 2 2 3 1 1.3556 2 3 1 2 0.414 7 3 1 3 2 1.062 8 3 2 1 3 0.626 9 3 3 2 1 1.226工业发酵培养基及制备课件改进后培养基原培养基改进后培养基的发酵结果中试发酵规模进一步优化配方中试发酵规模进一步优化配方工业发酵培养基及制备课件 第三节第三节 影响培养基质量的因素影响培养基质量的因素 工业上常出现菌体代谢异常从而引起工业上常出现菌体代谢异常从而引起产量大幅度波动，产生的原因很多，产量大幅度波动，产生的原因很多，主要有：主要有：工业发酵培养基及制备课件 第四节第四节 影响培养基质量的因素影响培养基质量的因素 一、一、原材料质量的影响原材料质量的影响 生产上要求生产上要求原材料定点原材料定点，如琼脂，海燕，如琼脂，海燕牌。其它如大豆，玉米粉等，由于来源广，牌。其它如大豆，玉米粉等，由于来源广，加工方法不同加工方法不同，质量不稳定。例如工业葡萄，质量不稳定。例如工业葡萄糖，多是淀粉糖，淀粉水解的方法有糖，多是淀粉糖，淀粉水解的方法有:酶法，酶法，和酸法和酸法。由于酸水解需加。由于酸水解需加145，糖容易产，糖容易产生生5-甲基糠醛甲基糠醛有色物质。有色物质。工业发酵培养基及制备课件二、二、水质的影响水质的影响。水质对许多产品的生产有较大水质对许多产品的生产有较大的影响。如含的影响。如含Ca、Mg离子的硬水，离子的硬水，可能对菌种的生长不利。柠檬酸生可能对菌种的生长不利。柠檬酸生产中，硬水对黑曲霉孢子的产生有产中，硬水对黑曲霉孢子的产生有不利的影响。不利的影响。工业发酵培养基及制备课件 高温短时灭菌的原理是，细菌高温短时灭菌的原理是，细菌被杀死而维生素、糖等营养成分破被杀死而维生素、糖等营养成分破坏较少。工业上葡萄糖要分开灭菌。坏较少。工业上葡萄糖要分开灭菌。如青霉素生产，葡萄糖灭菌分开，如青霉素生产，葡萄糖灭菌分开，产量可提高产量可提高10%。三、三、灭菌的影响灭菌的影响