页数：19页文件大小：1.68 MB来源： 生化生产工艺学ppt课件
本课件系统讲解培养基，先分析微生物细胞的化学组成与代谢副产物、中间代谢产物、次级代谢产物等胞外产物，再说明六大营养要素、四大营养类型与培养基的分类，最后介绍工业发酵常用碳源氮源、前体与代谢调节物质的添加以及最佳培养基组成的确定依据。
本章教学内容：
生产青霉素工艺培养基实例：
糖蜜为甘蔗或甜菜糖厂生产后的副产物（桔水）。
微生物细胞的化学组成：下表列出三类微生物主要成分的含量（%）。
| 微生物成分 | 细菌（%） | 酵母菌（%） | 霉菌（%） |
|---|---|---|---|
| 水分 | 75—85 | 70—80 | 85—90 |
| 蛋白质 | 50—80（干重） | 72—75 | 14—15 |
| 碳水化合物 | 12—28 | 27—63 | 7—40 |
| 脂肪 | 5—20 | 2—15 | 4—40 |
| 核酸 | 10—20 | 6—8 | 1 |
| 无机元素 | 2—30 | 3.8—7 | 6—12 |
微生物细胞约含 80% 水分和 20% 干物质，干物质主要由 C、H、O、N 等元素组成，约占全部干物质的 90%—97%，此外还含有 P、K、Mg、Ca、S、Na 及微量元素。分析细胞的化学组成是了解微生物营养的基础。
1）代谢副产物：伴随细胞正常代谢产生的小分子化合物，如 CO2、H2、CH4 等气体和乙醇、丙酮、丁醇、丙酸、乳酸等低分子量醇类、脂肪酸类和酮类。
| 产物名称 | 用途 | 主要生产菌 |
|---|---|---|
| 甲烷 | 能源 | 奥式甲烷杆菌 |
| 乙醇、异丙醇 | 医药、化工原料、饮料等 | 酵母菌 |
| 异丙醇、丙酮、丁醇 | 防冻剂、火胶溶剂、树胶等 | 丁酸梭菌 |
| 丙酮、丁醇、甘油 | 重要的有机溶剂 | 丙酮丁醇梭菌 |
| 甘油、甘露醇 | 溶剂、润滑剂、化妆品、硝化甘油炸药 | 酵母菌 |
| 甘露醇、乙酸 | 合成树脂、增韧剂等 | 曲霉菌 |
| 乙酸 | 食醋、化工原料 | 产醋酸杆菌 |
| 草酸 | 印染、漂洗皮革、制造塑料和染料 | 曲霉菌和青霉菌 |
| 乳酸 | 食品、医药和化工原料 | 乳酸菌 |
2）中间代谢产物：细胞代谢途径中产生的用于合成蛋白质、核酸、类脂和多糖等细胞物质的小分子物质，如氨基酸、核苷酸、有机酸和单糖的衍生物。一般不分泌到体外，只有当生物合成受阻或外源碳源浓度较高时才大量积累和外流。
| 产物名称 | 用途 | 主要产生菌 |
|---|---|---|
| 延胡索酸 | 抗氧剂、合成树脂、染料 | 黑根霉 |
| 琥珀酸 | 制漆、染料 | 根霉菌 |
| 苹果酸 | 食品 | 黑曲霉 |
| 柠檬酸 | 饮料、化工原料 | 黑曲霉 |
| 核黄素 | 医药 | 棉病囊霉 |
| 谷氨酸 | 味精 | 谷氨酸棒杆菌 |
| 肌苷酸 | 调味品 | 产氨短杆菌 |
思考：初级代谢产物和次级代谢产物分别包括哪些物质？
微生物四大营养类型：光能自养型、光能异养型、化能自养型、化能异养型。
六大营养要素：碳源、氮源、能源、生长因子、无机盐、水。
思考：化能异养型微生物有哪些，又可分为哪几类？生长因子包括哪些物质，什么营养物质中含有丰富的生长因子（教材 P31）？
根据微生物对氧的要求可分为三类：
培养基可按三个维度分类：
思考：固体与半固体培养基如何界定？什么叫增殖、选择和鉴别培养基？发酵生产中的培养基属于哪一类？
1、培养基的选择：
2、培养基的配制原则：根据不同微生物的营养需要配制不同的培养基，并控制营养成分的恰当配比、渗透压、pH 值和氧化还原电位。
培养基配制中各成分的定量方法有三种：理论计算法、统计法、连续培养法。
1、理论计算法依据物料平衡：
碳源和能源 ＋ 氮源 ＋ 其它所需物质 → 细胞 ＋ 产物 ＋ CO2 ＋ H2O ＋ 热量
通过产物与细胞的化学组成倒推各营养物质的量（结论见教材 P36）。
2、统计法：以赖氨酸发酵试验的因素水平表为例，考察葡萄糖、豆饼水解液、玉米浆、硫酸铵四个因素各三个水平对发酵的影响（结论见教材 P37）。
| 水平 | A 葡萄糖（%） | B 豆饼水解液（%） | C 玉米浆（%） | D 硫酸铵（%） |
|---|---|---|---|---|
| 1 | 10 | 2 | 1 | 5 |
| 2 | 12.5 | 3 | 2 | 4 |
| 3 | 15 | 4 | 3 | 3 |
说明：源文件本页数值为连续文本，各因素水平数值按原文出现顺序推定，建议对照教材 P37 原表复核后使用。
3、连续培养法：通过连续培养，以培养时间为横坐标、光密度为纵坐标测定菌体生长，据以确定培养基中各营养成分的适宜用量（详见教材 P38）。
本页源文件仅有坐标轴文字说明，具体曲线与数据请对照原课件图示。
所有微生物都需要水、能源、碳源、无机元素及生长辅助物质，好氧微生物还需要氧气。实验室用纯化合物配制培养基虽能满足生长要求，但在大规模生产上往往不适合。发酵工业必须使用廉价原料，并尽可能满足：
生产青霉素工艺培养基：葡萄糖或糖蜜总量的 10%，玉米浆 4%—5%，苯乙酸 0.5%—0.8%，猪油或植物油、消泡剂 0.5%，其余为水。
工业发酵过程中通常要添加一些有助于产物形成、而对菌体生长影响不大的前体物质、抑制剂或诱导剂等代谢调节物质。
思考：
以青霉素培养基为例，各成分的作用如下：
| 成分 | 含量 | 作用 |
|---|---|---|
| 葡萄糖或糖蜜 | 总量的 10% | 主要提供碳源和能源 |
| 玉米浆 | 4%—5% | 提供有机氮源、生长因子及无机盐 |
| 苯乙酸 | 0.5%—0.8% | 作为青霉素 G 合成的侧链前体物质 |
| 猪油或植物油、消泡剂 | 0.5% | 消泡并兼作碳源补充 |
| 水 | 其余 | 构成培养基的溶剂与反应介质 |
六、最佳培养基组成的确定：确定培养基的化学组成后，还需根据各种情况确定原料组成，使其符合经济效益要求。主要依据有：
第三章培养基内容结束。本章重点为微生物细胞的化学组成、六大营养要素、培养基分类与工业发酵培养基的确定，下一章为淀粉水解糖的制备工艺。
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