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第四章发酵工业培养基及与原料处理.ppt

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第四章:发酵工业培养基 及原料处理,培养基:广义上讲培养基是指一切可供微生物细胞生长 繁殖所需的一组营养物质和原料。同时培养基也为微生物培养提供除营养外的其它所必须的条件。,发酵培养基的作用:,满足菌体的生长促进产物的形成,发酵培养基的要求,① 培养基能够满足产物最经济的合成。② 发酵后所形成的副产物尽可能的少。③ 培养基的原料应因地制宜,价格低廉;且性能稳定,资源丰富,便于采购运输,适合大规模储藏,能保证生产上的供应。④ 所选用的培养基应能满足总体工艺的要求,如不应该影响通气、提取、纯化及废物处理等。,第一节 培养基的类型及功能,培养基按其组成物质的纯度、状态、用途可分为三大类型,一、按纯度,合成培养基 : 原料其化学成分明确、稳定,适合于研究菌种基本代谢和过程的物质变化规律,培养基营养单一,价格较高,不适合用于大规模工业生产,天然培养基: 采用天然原料,原料来源丰富(大多为农副产品)、价格低廉、适于工业化生产,原料质量等方面不加控制会影响生产稳定性,M培养基(1L): Na2HPO4 6g,KH2PO4 3g, NaCl 0.5g, NH4Cl 1g, MgSO4.7H2O 0.5g, CaCl2 0.011g,葡萄糖 2-10, pH 7.0,YPS培养基:酪蛋白胨(日本大五营养)10g,酵母提取物(英国Oxoid)5g, NaCl 10g,PH 7.2,培养大肠杆菌常用两种培养基,二、按状态,固体培养基 :适合于菌种和孢子的培养和保存,也广泛应用于有子实体的真菌类,如香菇、白木耳等的生产,半固体培养基:即在配好的液体培养基中加入少量的琼脂,一般用量为0.5%~0.8% ,主要用于微生物的鉴定。,液体培养基:80%~90%是水,其中配有可溶性的或不溶性的营养成分,是发酵工业大规模使用的培养基。,三、按用途(从发酵生产应用考虑)培养基按其用途可分为孢子(斜面)培养基、种子培养基和发酵培养基三种,第二节 发酵培养基的成分及来源,一、碳源,1、作用,提供微生物菌种的生长繁殖所需的能源和合成菌体所必需的碳成分,提供合成目的产物所必须的碳成分,2、来源,糖类、油脂、有机酸、正烷烃,3、工业上常用的糖类,① 葡萄糖,所有的微生物都能利用葡萄糖但是会引起葡萄糖效应,工业上常用淀粉水解糖,但是糖液必须达到一定的质量指标,葡萄糖当量值 (dextrose equivalent value),不同的制糖工艺生产的糖液质量差别很大,② 糖蜜,糖蜜是制糖生产时的结晶母液,它是制糖工业的副产物。,糖蜜主要含有蔗糖,总糖可达45%~50%。一般糖蜜分甘蔗糖蜜和甜菜糖蜜葡萄糖蜜。,,不用加工方法对甘蔗糖蜜的影响,糖蜜使用的注意点:,除糖份外,含有较多的杂质,其中有些是有用的,但是许多都会对发酵产生不利的影响,需要进行预处理。,例:谷氨酸发酵,有害物资:胶体成分(起泡、结晶)、钙盐(结晶)生物素(发酵控制),预处理:澄清→脱钙→脱除生物素,例:柠檬酸发酵,有害物质:铁离子含量高(导致异柠檬酸的生成),预处理:→黄血盐,③ 淀粉、糊精,使用条件:微生物必须能分泌水解淀粉、糊精的酶类,,缺点:难利用、发酵液比较稠、一般2.0%时加入一定的α-淀粉酶成分比较复杂,有直链淀粉和支链淀粉等等。,优点:来源广泛、价格低难利用,可以解除葡萄糖效应,例:地衣牙孢杆菌生产α-淀粉酶,碳源对生长和产酶的影响,碳源 细胞量 α-淀粉酶 葡萄糖 4.2 0 蔗糖 4.02 0 糊精 3.06 38.2 淀粉 3.09 40.2,李江华,无锡轻工大学学报,2004,(半纤维素酶),(1.5g麸皮),,嗜碱芽胞杆菌(AC-2)中碳源对碱性纤维素酶分泌的影响,结果:各种碳源相差不大,推论:该菌种的碱性纤维素酶为组成型,苏勤,林业化学与工业,2004,二、氮源,氮源主要用于构成菌体细胞物质(氨基酸,蛋白质、核酸等)和含氮代谢物。常用的氮源可分为两大类:有机氮源和无机氮源。,1、无机氮源,种类:氨盐、硝酸盐和氨水,特点:微生物对它们的吸收快,所以也称之谓效氮源。但无机氮源的迅速利用常会引起pH的变化如:(NH4)2SO4 → 2NH3 + 2H2SO4 NaNO3 + 4H2 → NH3 + 2H2O + NaOH,无机氮源被菌体作为氮源利用后,培养液中就留下了酸性或碱性物质,这种经微生物生理作用(代谢)后能形成酸性物质的无机氮源叫生理酸性物质,如硫酸胺,若菌体代谢后能产生碱性物质的则此种无机氮源称为生理碱性物质,如硝酸钠。正确使用生理酸碱性物质,对稳定和调节发酵过程的pH有积极
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