微生物培养基ppt

,#,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,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,#,#,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,微生物培养基ppt,微生物培养基ppt,第1页,第一节 培养基选择和配制标准,培养基,是人工配制供微生物或动植物细胞生长繁殖和合成各种代谢产物所需要、一定百分比各种,营养物质混合物,，同时培养基也为微生物等提供除营养外其它生长所必须,环境条件,。,培养基组成对菌体,生长繁殖,、产物,生物合成,、产品,分离精制,乃至产品,质量和产量,都有主要影响。,全部发酵培养基都必须提供微生物生长繁殖和产物合成所需,碳源,、,氮源,、,无机元素,、,生长因子,、,水,和,氧气,等。,大规模发酵生产中还必须重视培养基原料,价格,和,起源,。,微生物培养基ppt,第2页,一,、培养基类型和用途,依据起源分：,依据主要成份或使用目标分：,依据生产工业要求分：,天然培养基,合成培养基,半合成培养基,基础培养基,增殖培养基,判别培养基,选择培养基,孢子培养基,供制备孢子用；,种子培养基,满足菌种生长；,发酵培养基,满足大生产中大量菌体生长和繁殖以及代谢产物积累,营养不能太丰富，尤其是有机氮源；,无机盐浓度要适量，不然会影响孢子量和孢子颜色；,注意,pH,和湿度,营养要求比较丰富和完全，氮源和维生素含量也要高一些,除含有菌体生长所必须营养物外，还要有产物所需特定元素、前体物质和促进剂等,微生物培养基ppt,第3页,二、培养基类型选择,从微生物特点来选择,液体和固体培养基选择,从生产实践和科学试验不一样要求选择,从经济效益方面考虑选择生产原料,微生物培养基ppt,第4页,三、培养基配制标准,依据不一样微生物营养需要配制不一样培养基,注意速效碳（氮）源和缓效碳（氮）源配合使用，发挥各自优势,营养成份恰当配比（,C/N,普通取,100,:,0.2,2.0,）,渗透压，营养物质要有适当浓度,适当,pH,值（注意生理酸性盐、生理碱性盐和缓冲剂加入）,氧化还原电位,考虑营养成份加入次序，防止生产沉淀,微生物培养基ppt,第5页,四、培养基成份配比选择,参考前人所使用较适合于某一类菌种培养基经验配方,结合所用菌种和产品特征,采取摇瓶、玻璃瓶等小型发酵设备，对碳、氮、无机盐和前体等进行逐一单因子试验,观察这些因子对菌体生长和产物合成量影响,综合考虑各原因影响,得到一个适合该菌种培养基配方以得到高产,正交试验设计,降低试验次数，确定培养基组分和浓度,方差分析,了解哪些原因影响大，以引发注意,微生物培养基ppt,第6页,四、培养基成份配比选择,氮源过多，菌体繁殖旺盛，,pH,值偏高，不利于代谢产物积累；,氮源不足，菌体繁殖量少，影响产量。,碳源过多，轻易形成较低,pH,值；,碳源不足，菌体衰老和自溶。,C/N,不妥影响菌体按百分比吸收营养物质，直接影响菌体生长和产物形成。,注意速效碳、氮源和缓效碳、氮源相互配合，选取适当,C/N,。,普通发酵工业中,C/N,为,100,:,（,0.2,2.0,）,但对于氨基酸生产，因为产物中含氮较多，所以,C/N,就要适当调整，如,100,:,（,15,21,）,微生物培养基ppt,第7页,第二节 工业发酵培养基,消耗每克底物将产生最大菌体得率或产物得率,能产生最高产品或菌体浓度,能以最大速率产生产物,副产品得率最小,价廉并含有稳定质量,起源丰富且供给充分,易于通气和搅拌,提取、纯化、废物处理等生产工艺过程都比较轻易,在发酵工业中，必须使用廉价原料来配制培养基，使之尽可能满足以下条件：,微生物培养基ppt,第8页,发酵培养基例子,代谢产物,衣康酸,赤霉素,核黄素,青霉素,培养基,甘蔗糖蜜，,150g/L,；,ZnSO,4,，,1.0g/L,；,MgSO,4,，,3.0g/L,；,CuSO,4,，,0.01g/L,葡萄糖，,20g/L,；,MgSO4,，,1.0g/L,；,NH,4,NO,3,，,1.0g/L,；,KH,2,PO,4,，,5.0g/L,；,FeSO,4,7H,2,O,，,0.01g/L,；,MnSO,4,4H,2,O,，,0.01g/L,；,ZnSO,4,7H,2,0,，,0.01g/L,；,CuSO,4,5H,2,O,，,0.01g/L,；,玉米浆（干固形物），,7.5g/L,大豆油，,20mL/L,；,甘油，,20mL/L,；,葡萄糖，,20g/L,；,玉米浆，,12mL/L,；,酪蛋白，,12g/L,；,KH,2,PO,4,，,1.0g/L,葡萄糖或糖蜜，总量10；,玉米浆，总量45；,苯乙酸，总量0.50.8；,猪油或植物油；,消泡剂，总量0.5,微生物培养基ppt,第9页,一、工业上常见碳源,碳源,起源,葡萄糖,纯葡萄糖，水解淀粉,乳糖,纯乳糖，乳清粉,淀粉,大麦，花生粉，燕麦粉，黑麦粉，大豆粉等,蔗糖,甜菜糖蜜，甘蔗糖蜜，粗红糖，精白糖等,在微生物发酵过程中，普遍以碳水化合物作为碳源。,生产疫苗时通常见牛血清蛋白、牛肉汁等蛋白质作为碳源。,酒精、简单有机酸、烷烃等含碳物质也可作为碳源。,甲醇作为底物生产单细胞蛋白（,SCP,）,用烷烃进行有机酸、维生素等生产,碳源供给菌体生命活动所需能量和组成菌体细胞以及代谢产物。,微生物培养基ppt,第10页,二、工业上常见氮源,无机氮源：氨水，铵盐，硝酸盐等,有机氮源：玉米浆，豆饼粉，花生饼粉，棉籽粉，鱼粉，酵母浸出液等,氮源主要组成菌体细胞物质，作为酶组成成份或维持酶活性，调整渗透压、,pH,、,Eh,等。,工业上常见氮源及含氮量（质量分数/%）,氮源,含氮量,氮源,含氮量,大麦,1.5,2.0,花生粉,8.0,甜菜糖蜜,1.5,2.0,燕麦粉,1.5,2.0,甘蔗糖蜜,1.5,2.0,大豆粉,8.0,玉米浆,4.5,乳清粉,4.5,微生物培养基ppt,第11页,三、无机盐,无机盐是微生物活动不可缺乏物质。,其主要功效是组成菌体成份、作为酶组成个别、酶激活剂或抑制剂、调整培养渗透压、调整,pH,值和,Eh,等。,微生物对无机盐需要量极少，但无机盐含量对菌体生长和产物生成影响很大。,磷酸盐,硫酸镁,钾盐,微量元素,磷是一些蛋白质和核酸组成成份。,磷酸盐在培养基中还含有缓冲作用。,工业上常见,K,3,PO,4,3H,2,O,、,K,3,PO,4,和,Na,2,HPO,4,12H,2,O,、,NaH,2,PO,4,2H,2,O,等磷酸盐，也可用磷酸。,除了组成一些细胞叶绿素成份外，并不参加任何细胞物质合成；,处于离子状态时，是许多主要酶（己糖磷酸化酶，柠檬酸脱氢酶、羧化酶等）激活剂；,不但影响基质氧化，还影响蛋白质合成,钾离子与细胞渗透压和透性相关；,是许多酶激活剂；,促进糖代谢,Zn,、,Co,、,Mn,、,Cu,等元素大个别作为酶辅基和激活剂；,普通作为碳、氮源农副产品天然原料中，本身就含有一些微量元素，无须另加；,特例：,VB12,生产，因为钴是其组成成份，,Co,需要量随产物增加而增加，所以在培养基中需加入氯化钴以补充钴,微生物培养基ppt,第12页,四、生长因子,从广义来说，凡是微生物不可缺乏微量有机物质，如氨基酸、嘌呤、嘧啶、维生素等均称为生长因子。,其功效是组成细胞组成份，促进生命活动进行。,生长因子不是全部微生物都必需，它只是对于一些自己不能合成这些成份微生物才是必不可少营养物。,当前以糖质原料为碳源谷氨酸产生菌均为生物素缺点型，以生物素为生长因子。,提供生长因子农副产品原料,玉米浆,麸皮水解液,糖蜜,酵母：可用酵母膏、酵母浸出液或直接用酵母粉。,微生物培养基ppt,第13页,微生物培养基ppt,第14页,五、前体物质和促进剂,1.,前体物质,一些化合物加到发酵培养基中，能直接被微生物在生物合成过程结合到产物分子中去，而其本身结构并没有多大改变，但产物量却因加入而有较大提升。,有些氨基酸、核苷酸和抗生素发酵必须添加前体物质才能取得较高产率。,氨基酸发酵前体物质,氨基酸,菌体,前体物质,产量,/%,丝氨酸,嗜甘油棒状杆菌,甘氨酸,1.6,色氨酸,异常汉逊酵母,氨茴酸,0.8,色氨酸,麦角菌,吲哚,1.3,蛋氨酸,脱氢极毛杆菌,2-,羟基,4-,甲基硫代丁醇,1.1,异亮氨酸,粘质赛杆菌,-,氨基丁酸,0.8,异亮氨酸,阿氏棒状杆菌,D-,苏氨酸,1.5,苏氨酸,谷氨酸小球菌,高丝氨酸,2.0,微生物培养基ppt,第15页,抗生素发酵常见前体物质,抗生素,前体物质,抗生素,前体物质,青霉素,G,苯乙酸或在发酵中能形成苯乙酸物质，如乙基酰胺等,金霉素,氯化物,青霉素,O,烯丙基硫基乙酸,溴四环素,溴化物,青霉素,V,苯氧乙酸,红霉素,丙酸、丙醇、丙酸盐、乙酸盐,放线菌素,C,3,肌氨酸,灰黄霉素,氯化物,链霉素,肌醇、精氨酸、甲硫氨酸,微生物培养基ppt,第16页,2.,发酵过程中促进剂和抑制剂,在氨基酸、抗生素和酶制剂发酵工业生产过程中，能够在发酵培养基中加入一些对发酵起一定促进作用物质，称为促进剂或抑制剂。,常见促进剂,表面活性剂,洗净剂（脂肪酰胺磺酸钠）、吐温,80,、植酸等,二乙胺四乙酸,大豆油抽提物,黄血盐,甲醇,促进剂能促进产量增加原因：,主要是改进了细胞渗透性，增强了氧传递速度，改进了菌体对氧有效利用。,在酶制剂发酵过程中，加入一些诱导物、表面活性剂及其它一些产酶促进剂，能够大大增加菌体产酶量。,微生物培养基ppt,第17页,抗生素工业在发酵过程中加入一些促进剂或抑制剂，常可促进抗生素生物合成。,抗生素抑制剂,抗生素,被抑制产物,抑制剂,链霉素,甘露糖链霉素,甘露聚糖,去甲基链霉素,链霉素,乙硫氨酸,四环素,金霉素,溴化物、巯基苯并噻唑、硫脲嘧啶、硫脲,去甲基金霉素,金霉素,磺胺化合物、乙硫氨酸,头孢菌素,C,头孢菌素,N,L-,蛋氨酸,利福霉素,B,其它利福霉素,巴比妥药品,不一样促进剂所起作用：,起生长原因作用；,可推迟菌体自溶；,抑制一些合成其它产物路径而使之向所需产物路径转化；,降低了生产菌呼吸，使之有利于抗生素合成；,改变发酵液物理性质，改进通气效果；,可与抗生素形成复盐，降低发酵液中抗生素浓度和促进抗生素合成等。,微生物培养基ppt,第18页,第三节 培养基灭菌,在工业微生物培养过程中，只允许生产菌存在和生长繁殖，不允许其它微生物共存，所以全部发酵过程，必须进行纯种培养,整个发酵过程必须牢靠树立无菌观念，强调无菌操作,除了设备应严格按要求确保没有死角，没有组成染菌可能原因外，必须对培养基和生产环境进行严格灭菌和消毒，预防杂菌和噬菌体污染,微生物培养基ppt,第19页,灭菌,：利用物理和化学方法杀灭或除去物料及设备中一切生命物质过程。,消毒,：用物理或化学方法杀死物料、容器、器具内外病原微生物，普通只能杀死营养细胞而不能杀死芽胞。,消毒不一定能到达灭菌要求，而灭菌则可到达消毒目标。,在发酵工业生产中，为了确保纯种培养，在生产菌种接种培养前，要对培养基、空气系统、消泡剂、流加物料、设备、管道等进行灭菌，还要对生产环境进行消毒，预防杂菌和噬菌体大量繁殖。,只有不受杂菌污染，发酵过程才能正常进行。,一、灭菌方法,微生物培养基ppt,第20页,干热灭菌法,火焰灭菌法,电磁波、射线灭菌法,湿热灭菌法（主要是高压蒸汽灭菌）,化学药剂灭菌法,过滤除菌法,进行干热灭菌时，微生物细胞发生氧化，微生物体内蛋白质变性和电解质浓缩引发中毒等作用，氧化作用造成微生物死亡是主要依据。,因为微生物对于热耐受力比对湿热强得多，故干热灭菌所需温度要高，时间要长，普通,160,170,、,1,1.5h,。,实际应用时，对一些要求保持干燥试验器具和材料能够采取干热灭菌法。,利用火焰直接杀死微生物灭菌法称为火焰灭菌法。该法方法简单，灭菌彻底，但使用范围有限，仅适合用于接种针、玻璃棒、三角瓶口等灭菌。,利用电磁波、紫外线、,X,射线、,射线或放射性物质产生高能粒子进行灭菌，以紫外线最常见。,紫外线对芽胞和营养细