第二章 培养基及其制备

单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,第二章 培养基及其制备,重点,：培养基的原料；培养基的营养成分；发酵培养基的选择；淀粉水解糖的制备；,难点,：淀粉水解理论基础；谷氨酸发酵的糖蜜前处理；生物合成的前体物质；发酵过程中的促进剂和抑制剂；,第一节 培养基的原材料,一、培养基的营养成分及用途,微生物的养料来源,光 光能自养,氢、硫、氨 自养菌,.,能源 亚硝酸盐、亚铁盐 化能自养,碳水化合物等有机物,石油天然气和石油化工产品 异养菌,功能：生长、繁殖需要；,碳酸气,淀粉水解糖、糖蜜、亚硫酸盐纸浆废液等,石油、正构石蜡、天然气,醋酸、甲醇、乙醇等石油化工产品,功能：提供能量、构成菌体、代谢产物的物质基础；,豆饼或蚕蛹水解液、味精废液,.,氮源,玉米浆、酒糟水等有机氮,尿素、硫酸铵、氨水、硝酸盐等无机氮、气态氮,功能：构成菌体、含氮代谢物；,.,碳源,磷酸盐、钾盐、钙盐等矿物盐,.,无机盐,铁、锰、钴等微量元素,功能：构成菌体，参与酶的组成，维持酶活性，调节渗透压，调节,pH,值，维持氧化还原电位；,.,特殊生长因子：硫胺素、生物素、对氨基苯甲酸、肌醇等,功能：酶的辅助部分，维持生命活动；,.,水分,功能：生化反应均在水溶液中进行,二、培养基的类型,1.,依营养物质的来源分类,天然培养基；,（麦芽汁、玉米粉、麸皮、锯末等）,合成培养基；,（高氏培养基、察氏培养基等）,半合成培养基,；,（牛肉膏蛋白胨、土豆葡萄糖培养基）,2.,依培养基制成的形式分：,液体培养基；,固体培养基；,3.,依培养基主要成分和使用目的来分,基础培养基,完全培养基,鉴别培养基,选择培养基,4.,根据生产工艺来分,孢子培养基,种子培养基,发酵培养基,附：培养基配方举例,三、发酵培养基的选择,发酵培养基的用途与要求、成分、配比经实验确定，配制时兼顾原料来源、成本及工艺管理；,四、原料转换及意义,发酵培养基中所用原材料，大部分属于粮食、油脂、蛋白质和农用肥料，其中山芋粉、玉米粉、淀粉、糊精、麦芽糖等都是可供人畜食用的粮食、油料或以粮食为原料的产品；我国人口众多，发酵产品的品种和产量与日俱增，每年都要消耗大量粮食、油料和蛋白质原料。,随着原料的转换，不仅要选育与原料转换相适应的菌种，同时发酵的控制方法也不相同。,第二节 淀粉水解糖的制备,一、淀粉水解糖的制备方法,1.,酸解法,2.,酶解法,双酶水解法制葡萄糖的优点,：,（,1,）淀粉水解是在酶的作用下进行的，酶解的反应条件比较温和。,（,2,）微生物作用的专一性强，淀粉的水解副反应少，因而水解糖液纯度高，淀粉的转化率高。,（,3,）可在较高淀粉乳浓度下水解。,（,4,）由于微生物酶制剂中菌体细胞的自溶，糖液的营养物质较丰富，这就是发酵培养基的组成可加以简化。,（,5,）用酶法制得的糖液颜色浅、较纯净、无苦味、质量高，有利于糖液的精制。,3.,酸酶结合法,酸酶法,酶酸法,二、淀粉酸水解理论基础,淀粉水解成葡萄糖的反应过程中同时发生这：水解反应、复合反应、分解反应；其中水解反应是主要的。,在淀粉糖化过程中，这三种化学反应的关系如下：,淀粉,葡萄糖,复合二糖,5,-,羟甲基糖醛,复合低聚糖,有机酸、有色物质等,复合,盐酸,复合反应：葡萄糖分子间经,1-6,糖苷键结合成龙胆二糖（有苦味）、异麦芽糖和其他低聚糖（合称复合低聚糖）。,分解反应：葡萄糖羟甲基糠醛有机酸、色素等。,淀粉的水解反应,1.,淀粉水解过程,H,+,H,+,3,O,进攻糖苷键的,O,-,形成共轭酸 糖苷键断裂,2.,淀粉酸水解反应动力学,3.,影响酸水解的因素,酸的种类,主要因素 浓度,水解温度,葡萄糖的复合反应极其影响因素,复合反应：在淀粉的酸糖化过程中，水解生成的葡萄糖受酸和热的影响，葡萄糖分子之间通过糖苷键相聚合，生成二糖、三糖及其他低聚糖。,影响复合反应的因素：,1.,淀粉浓度的影响（用,DE,值表示葡萄糖纯度）：,2.,酸的影响：,葡萄糖的分解反应及其影响因素,葡萄糖,5-,羟甲基糠醛乙酰丙酸、蚁酸、色素物质；,影响因素：浓度、温度、,pH,值,；,第三节 糖蜜前处理,一、糖蜜的来源与特点,二、糖蜜前处理的方法,1.,加酸通风沉淀法（冷酸通风处理法）,2.,加热加酸沉淀法（热酸通风沉淀法）,3.,添加絮凝剂澄清处理法,三、谷氨酸发酵糖蜜前处理,1.,糖蜜预处理法,活性炭处理法 树脂处理法 亚硝酸处理法,2.,添加化学药剂处理法,添加青霉素法 添加表面活性剂 添加抗氧剂法,3.,追加糖蜜法,第四节 石油代粮发酵原料,一、石油代粮发酵的特点,二、石油代粮发酵原料的选择,第五节 前体物质、促进剂,一、生物合成的前体物质,氨基酸,菌种,前体物质,产率（,%,）,丝氨酸,色氨酸,色氨酸,蛋氨酸,异亮氨酸,异亮氨酸,苏氨酸,嗜甘油棒状杆菌,异常汉孙酵母,麦角菌,脱氮极毛杆菌,粘质赛氏杆菌,阿氏棒状杆菌,谷氨酸小球菌,甘氨酸,氨茴酸,吲哚,硫代丁酸,-,氨基丁酸,D-,苏氨酸,高丝氨酸,1.6,0.8,1.3,1.1,0.8,1.5,2.0,二、发酵过程的促进剂和抑制剂,抗生素,被抑制的产物,抑制剂,链霉素,去甲基链霉素,四环素,去甲基金霉素,头孢菌素,C,利福霉素,甘露糖链霉素,链霉素,金霉素,金霉素,头孢霉素,N,其他利福霉素,甘露聚糖,乙硫氨酸,溴化物、硫脲,硫胺化合物,L-,蛋氨酸,巴比妥药物,