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1、第三章 培养基及其制备,Culture Medium and its Preparation,发酵的一般流程,提纲,培养基的原材料培养基的营养成分、功能及配置原则培养基的类型与用途淀粉水解糖的制备：酸解法、酶解法、酶酸结合法前体物质及促进剂前体物质促进剂和抑制剂,一、培养基的原材料,培养基(Culture medium)：选用各种营养物质，经配制成适合不同微生物生长繁殖或积累代谢产物的营养基质,一、培养基的原材料,培养基的营养成分及其功能碳源(Carbon source)【糖类、脂肪、有机酸】：能源物质，构成菌体和代谢产物氮源(Nitrogen source)【无机氮源：氨水、硫酸铵、尿素、硝
2、酸钠；有机氮源：发酵菌丝体、酒糟】：构成菌体和代谢产物，硝化细菌的能源物质无机盐类(Mineral nutrition)【Pb、Mg、S、P、Fe、Co、Zn等】：维持酶活力，调节渗透压、pH值、电位等特殊生长因子【生物素、硫胺素、肌醇等】：构成辅酶的组成部分，促进生命活动水：溶解营养物质和代谢产物,一、培养基的原材料,培养基的配置原则根据不同微生物的需要配置不同的培养基各种营养物质的浓度与配比，特别是C/N将培养基的pH控制在一定范围内考虑利用价廉且易于获得的原料,一、培养基的原材料,培养基的类型 分类依据 类型营养物质来源 天然、合成、半合成培养基形式 液体、固体、半液体培养基的成分和目的
3、 基本、完全、鉴别、选择生产工艺的要求 孢子(Spore)、种子、发酵培养基的用途：筛选菌种、保藏菌种、检验杂菌、培养种子、发酵生产等,二、淀粉水解糖的制备,糖化(Saccharify)：在工业生产上将淀粉水解为葡萄糖的过程，得到的水解糖液叫淀粉糖。糖化的原料：薯类淀粉、玉米淀粉、小麦淀粉、大米淀粉等。水解糖液的质量直接关系到生产菌的生长速度与代谢产物的积累，其中的低聚糖类与复合糖类等杂质越低越好。,二、淀粉水解糖的制备,酸解法反应原理：淀粉葡萄糖优点：设备单一、时间短（几分钟）缺点：对设备要求高（高温、高压、高腐蚀）副反应多，淀粉转化率低对原料要求高，淀粉颗粒大小均匀淀粉乳浓度不能太高,酸（
4、催化剂）高温高压,Starch,Glucose,二、淀粉水解糖的制备,酶解法（双酶水解法）反应原理：淀粉糊精、低聚糖 葡萄糖优点：对设备要求低，副反应少，产品纯度高，营养丰富对原料要求较低，淀粉乳浓度高缺点：所需设备较多反应时间较长（2-3天）,淀粉酶,糖化酶,液化,糖化,二、淀粉水解糖的制备,酶酸结合法之一，酸酶法反应原理：淀粉糊精、低聚糖 葡萄糖优点：产品质量高，反应时间较短（2d）对原料要求较低，淀粉乳浓度较高 用酸量少,酸水解,糖化酶,二、淀粉水解糖的制备,酶酸结合法之二，酶酸法反应原理：淀粉糊精、低聚糖 葡萄糖优点：反应时间短（2hrs），产品质量较好对原料要求较低，淀粉乳浓度较高对
5、淀粉颗粒大小无严格要求,淀粉酶,酸水解,30min,30min,二、淀粉水解糖的制备,几种水解方法的比较从时间上看：酸解法最快，酶解法最慢从原料转化率和糖液质量上看：酶解法酸酶法酶酸法酸解法,三、前体物质及促进剂,前体物质(Precursor)：某些化合物加入培养基后，能够直接在生物合成过程中结合到产物分子中去，而自身的结构并未发生太大变化，却能提高产物的产量。这类小分子物质被称为前体。抗生素(Antibiotin)发酵中常用的前体物质：,三、前体物质及促进剂,影响前体物质效力的因素菌种的特性与菌龄(Cell age)前体物质的投入量(Inoculation concentration)前体物
6、质的毒性(Toxicity),三、前体物质及促进剂,促进剂Accelerator（刺激剂Stimulant）的作用原理：改变细胞的渗透性，或“启动”微生物体内的生产部位，否则这些部位是被阻遏的，因此促进剂的添加可以大大提高产量。常用促进剂：各种表面活性剂Surfactant（洗涤剂、吐温80、EDTA、植酸等）、大豆油提炼物、甲醇等,三、前体物质及促进剂,抑制剂(Inhibitor)的作用原理：通过抑制某些合成其它产物的途径而使所需产物的合成得到加强抗生素生产中的抑制剂：,本章知识结构,培养基的原料,培养基的营养成分与功能培养基的配置原则培养基的类型与用途,淀粉水解糖的制备,酸解法、酶解法、酸酶法、酶酸法及其比较,前体物质与促进剂,前体物质,促进剂,抑制剂作用原理影响前体物质效力的因素常用前体物质、促进剂及抑制剂,预习内容培养基灭菌与空气除菌,培养基灭菌原理分批灭菌与连续灭菌空气过滤除菌流程与设备过滤介质与过滤除菌原理,
