4徐莹生物工艺学－章 微生物培养基

1、2021-11-10中国海洋大学食品学院 徐莹 生物工艺学 第四章 培养基1第四章第四章 微生物培养基微生物培养基2021-11-10中国海洋大学食品学院 徐莹 生物工艺学 第四章 培养基22021-11-10中国海洋大学食品学院 徐莹 生物工艺学 第四章 培养基32021-11-10中国海洋大学食品学院 徐莹 生物工艺学 第四章 培养基4l类型类型 分类依据分类依据 类型类型 组成物质的纯度组成物质的纯度 天然、合成、半合成天然、合成、半合成 培养基物理状态培养基物理状态 液体、固体、半液体液体、固体、半液体 培养基的成分和目的培养基的成分和目的 基本、完全、鉴别、选择基本、完全、鉴别、选择

2、 用途用途 孢子、种子、发酵孢子、种子、发酵 重点讲2021-11-10中国海洋大学食品学院 徐莹 生物工艺学 第四章 培养基5 2021-11-10中国海洋大学食品学院 徐莹 生物工艺学 第四章 培养基6 大规模发酵的培养基特点：大规模发酵的培养基特点： 2021-11-10中国海洋大学食品学院 徐莹 生物工艺学 第四章 培养基7 发酵培养基需要的成分： ，2021-11-10中国海洋大学食品学院 徐莹 生物工艺学 第四章 培养基8 2021-11-10中国海洋大学食品学院 徐莹 生物工艺学 第四章 培养基92021-11-10中国海洋大学食品学院 徐莹 生物工艺学 第四章 培养基10微生物

3、的碳源谱微生物的碳源谱2021-11-10中国海洋大学食品学院 徐莹 生物工艺学 第四章 培养基11 2021-11-10中国海洋大学食品学院 徐莹 生物工艺学 第四章 培养基12 因为：溶氧、中间产物等2021-11-10中国海洋大学食品学院 徐莹 生物工艺学 第四章 培养基13 2021-11-10中国海洋大学食品学院 徐莹 生物工艺学 第四章 培养基14 甘蔗糖蜜和甜菜糖蜜 主要含有蔗糖，总糖可达5075 2021-11-10中国海洋大学食品学院 徐莹 生物工艺学 第四章 培养基152021-11-10中国海洋大学食品学院 徐莹 生物工艺学 第四章 培养基16 碳源物质的易利用顺序碳源物

4、质的易利用顺序葡萄糖（单）葡萄糖（单）蔗糖、麦芽糖、乳糖蔗糖、麦芽糖、乳糖 （双）（双）糊精糊精淀粉淀粉2021-11-10中国海洋大学食品学院 徐莹 生物工艺学 第四章 培养基172 2 油和脂肪油和脂肪 2021-11-10中国海洋大学食品学院 徐莹 生物工艺学 第四章 培养基18 2021-11-10中国海洋大学食品学院 徐莹 生物工艺学 第四章 培养基19 2021-11-10中国海洋大学食品学院 徐莹 生物工艺学 第四章 培养基202021-11-10中国海洋大学食品学院 徐莹 生物工艺学 第四章 培养基212021-11-10中国海洋大学食品学院 徐莹 生物工艺学 第四章 培养基2

5、2二、氮源二、氮源2021-11-10中国海洋大学食品学院 徐莹 生物工艺学 第四章 培养基23种类：种类：1 无机无机n源：源：2021-11-10中国海洋大学食品学院 徐莹 生物工艺学 第四章 培养基242021-11-10中国海洋大学食品学院 徐莹 生物工艺学 第四章 培养基25 2021-11-10中国海洋大学食品学院 徐莹 生物工艺学 第四章 培养基262021-11-10中国海洋大学食品学院 徐莹 生物工艺学 第四章 培养基27 如，在制液体曲时，用nan03作氮源，菌丝长得粗壮，培养时间短，且糖化力较高。 因为nan03的代谢而得到的naoh可中和曲霉生长中所释放出的酸，使ph稳

6、定在工艺要求的范围内。 如，在一株黑曲霉发酵过程中用硫酸铵作氮源，培养液中留下的s042使ph下降，而这对提高糖化型淀粉酶的活力有利，且较低的ph还能抑制杂菌的生长，防止污染。 2021-11-10中国海洋大学食品学院 徐莹 生物工艺学 第四章 培养基282 有机氮：有机氮： 2021-11-10中国海洋大学食品学院 徐莹 生物工艺学 第四章 培养基29 2021-11-10中国海洋大学食品学院 徐莹 生物工艺学 第四章 培养基302021-11-10中国海洋大学食品学院 徐莹 生物工艺学 第四章 培养基312021-11-10中国海洋大学食品学院 徐莹 生物工艺学 第四章 培养基322021

7、-11-10中国海洋大学食品学院 徐莹 生物工艺学 第四章 培养基33 是制玉米淀粉的副产物。 制造玉米淀粉须将玉米粒先用亚硫酸浸泡，浸泡液浓缩即制成黄褐色的液体，叫玉米浆玉米浆。 玉米浆中含有丰富的可溶性蛋白、生长素和一些前体物质，含大约40%50%固体物质。 玉米浆是微生物生长很普遍应用的有机氮源 玉米浆中含有的磷酸肌醇对促进红霉素、链霉素、青霉素和土霉素等的生产有积极作用。 2021-11-10中国海洋大学食品学院 徐莹 生物工艺学 第四章 培养基342021-11-10中国海洋大学食品学院 徐莹 生物工艺学 第四章 培养基35 2021-11-10中国海洋大学食品学院 徐莹 生物工艺学

8、 第四章 培养基362021-11-10中国海洋大学食品学院 徐莹 生物工艺学 第四章 培养基372021-11-10中国海洋大学食品学院 徐莹 生物工艺学 第四章 培养基38三、能源三、能源能源谱能源谱2021-11-10中国海洋大学食品学院 徐莹 生物工艺学 第四章 培养基39四、无机盐四、无机盐2021-11-10中国海洋大学食品学院 徐莹 生物工艺学 第四章 培养基402021-11-10中国海洋大学食品学院 徐莹 生物工艺学 第四章 培养基41 2021-11-10中国海洋大学食品学院 徐莹 生物工艺学 第四章 培养基42五、水五、水2021-11-10中国海洋大学食品学院 徐莹 生

9、物工艺学 第四章 培养基43六六 生长因子生长因子2021-11-10中国海洋大学食品学院 徐莹 生物工艺学 第四章 培养基44 2021-11-10中国海洋大学食品学院 徐莹 生物工艺学 第四章 培养基45）2021-11-10中国海洋大学食品学院 徐莹 生物工艺学 第四章 培养基46七、前体七、前体2021-11-10中国海洋大学食品学院 徐莹 生物工艺学 第四章 培养基47氨基酸发酵的前体物质氨基酸发酵的前体物质氨基酸氨基酸菌体菌体前体物质前体物质产量产量/%/%丝氨酸丝氨酸嗜甘油棒状杆菌嗜甘油棒状杆菌 甘氨酸甘氨酸1.6色氨酸色氨酸异常汉逊酵母异常汉逊酵母氨茴酸氨茴酸0.8色氨酸色氨酸

10、麦角菌麦角菌吲哚吲哚1.3蛋氨酸蛋氨酸脱氢极毛杆菌脱氢极毛杆菌2-羟基羟基4-甲基硫代丁醇甲基硫代丁醇1.1异亮氨酸异亮氨酸粘质赛杆菌粘质赛杆菌-氨基丁酸氨基丁酸0.8异亮氨酸异亮氨酸阿氏棒状杆菌阿氏棒状杆菌d-苏氨酸苏氨酸1.5苏氨酸苏氨酸谷氨酸小球菌谷氨酸小球菌高丝氨酸高丝氨酸2.02021-11-10中国海洋大学食品学院 徐莹 生物工艺学 第四章 培养基482021-11-10中国海洋大学食品学院 徐莹 生物工艺学 第四章 培养基492021-11-10中国海洋大学食品学院 徐莹 生物工艺学 第四章 培养基502021-11-10中国海洋大学食品学院 徐莹 生物工艺学 第四章 培养基51

11、2021-11-10中国海洋大学食品学院 徐莹 生物工艺学 第四章 培养基52： 2021-11-10中国海洋大学食品学院 徐莹 生物工艺学 第四章 培养基532021-11-10中国海洋大学食品学院 徐莹 生物工艺学 第四章 培养基54 2021-11-10中国海洋大学食品学院 徐莹 生物工艺学 第四章 培养基552021-11-10中国海洋大学食品学院 徐莹 生物工艺学 第四章 培养基562021-11-10中国海洋大学食品学院 徐莹 生物工艺学 第四章 培养基572021-11-10中国海洋大学食品学院 徐莹 生物工艺学 第四章 培养基58 2021-11-10中国海洋大学食品学院 徐莹

12、 生物工艺学 第四章 培养基592021-11-10中国海洋大学食品学院 徐莹 生物工艺学 第四章 培养基602021-11-10中国海洋大学食品学院 徐莹 生物工艺学 第四章 培养基612021-11-10中国海洋大学食品学院 徐莹 生物工艺学 第四章 培养基62一般不主张 2021-11-10中国海洋大学食品学院 徐莹 生物工艺学 第四章 培养基632021-11-10中国海洋大学食品学院 徐莹 生物工艺学 第四章 培养基642021-11-10中国海洋大学食品学院 徐莹 生物工艺学 第四章 培养基65一、发酵过程特点一、发酵过程特点二、试验设计术语二、试验设计术语三、工艺研究的方法和策略

13、三、工艺研究的方法和策略四、单因子试验法四、单因子试验法五、析因实验设计及结果分析五、析因实验设计及结果分析六、优化实验设计及结果分析六、优化实验设计及结果分析第四节第四节 微生物培养基设计微生物培养基设计2021-11-10中国海洋大学食品学院 徐莹 生物工艺学 第四章 培养基662021-11-10中国海洋大学食品学院 徐莹 生物工艺学 第四章 培养基672021-11-10中国海洋大学食品学院 徐莹 生物工艺学 第四章 培养基682021-11-10中国海洋大学食品学院 徐莹 生物工艺学 第四章 培养基692021-11-10中国海洋大学食品学院 徐莹 生物工艺学 第四章 培养基7020

14、21-11-10中国海洋大学食品学院 徐莹 生物工艺学 第四章 培养基712021-11-10中国海洋大学食品学院 徐莹 生物工艺学 第四章 培养基722021-11-10中国海洋大学食品学院 徐莹 生物工艺学 第四章 培养基732021-11-10中国海洋大学食品学院 徐莹 生物工艺学 第四章 培养基742021-11-10中国海洋大学食品学院 徐莹 生物工艺学 第四章 培养基752021-11-10中国海洋大学食品学院 徐莹 生物工艺学 第四章 培养基76四、单因子试验法四、单因子试验法 以酵母菌生产虾青素以酵母菌生产虾青素 asta 为例，介绍培养基的试验设为例，介绍培养基的试验设计步骤

15、。计步骤。 1 1、碳源的选择、碳源的选择：无碳基础培养基：无碳基础培养基 3030 g/l 葡萄糖、蔗糖、果糖、麦芽糖、乙醇葡萄糖、蔗糖、果糖、麦芽糖、乙醇；2021-11-10中国海洋大学食品学院 徐莹 生物工艺学 第四章 培养基77 产产量量2021-11-10中国海洋大学食品学院 徐莹 生物工艺学 第四章 培养基78 2 2、氮源的选择、氮源的选择：无氮培养基中无氮培养基中 5 g/l 有机氮源有机氮源 蛋白胨、酵母粉、牛肉膏蛋白胨、酵母粉、牛肉膏2 g/l的的无机氮源无机氮源 nh4cl、(nh4)2so4、 kno3、nh4no3、尿素、尿素 2021-11-10中国海洋大学食品学

16、院 徐莹 生物工艺学 第四章 培养基79产产量量氮源种类氮源种类 产产量量2021-11-10中国海洋大学食品学院 徐莹 生物工艺学 第四章 培养基80 3、无机盐的选择、无机盐的选择产产量量2021-11-10中国海洋大学食品学院 徐莹 生物工艺学 第四章 培养基812021-11-10中国海洋大学食品学院 徐莹 生物工艺学 第四章 培养基82统计分析软件 sas 、spss 2021-11-10中国海洋大学食品学院 徐莹 生物工艺学 第四章 培养基832021-11-10中国海洋大学食品学院 徐莹 生物工艺学 第四章 培养基842021-11-10中国海洋大学食品学院 徐莹 生物工艺学 第

17、四章 培养基852021-11-10中国海洋大学食品学院 徐莹 生物工艺学 第四章 培养基86 2021-11-10中国海洋大学食品学院 徐莹 生物工艺学 第四章 培养基87 由于微生物对外界环境因素的反应多半不是线性多半不是线性的的，而在部分因子设计法中每种因素只使用每种因素只使用23个水平个水平，所以，该方法只适用于对因素重要性的筛选，而不适于因素的最优化。并且，由于因素和效应之间的非线性关系，试验水平点的选择将直接影响试验的结果。因此，试验水平的选择和试验结果的分析都必须非常慎重。2021-11-10中国海洋大学食品学院 徐莹 生物工艺学 第四章 培养基882021-11-10中国海洋大

18、学食品学院 徐莹 生物工艺学 第四章 培养基89 打开软件sas系统全称为statistics analysis system，sas是用于决策支持的大型集成信息系统，但该软件系统最早的功能限于统计分析，至今，统计分析功能也仍是它的重要组成部分和核心功能。 2021-11-10中国海洋大学食品学院 徐莹 生物工艺学 第四章 培养基901234562021-11-10中国海洋大学食品学院 徐莹 生物工艺学 第四章 培养基91x1 x2 x3 x4 x5 x6 2021-11-10中国海洋大学食品学院 徐莹 生物工艺学 第四章 培养基92 2021-11-10中国海洋大学食品学院 徐莹 生物工艺学

19、 第四章 培养基93x1 x2 x3 x4 x5 x6 2021-11-10中国海洋大学食品学院 徐莹 生物工艺学 第四章 培养基94 2021-11-10中国海洋大学食品学院 徐莹 生物工艺学 第四章 培养基95 2021-11-10中国海洋大学食品学院 徐莹 生物工艺学 第四章 培养基96（二）最陡爬坡实验（二）最陡爬坡实验 响应面拟合方程只在考察的紧接邻域里才充分近似真实情形，在其他区域，拟合方程与被近似的函数方程毫无相似之处，几乎无意义。所以，以实验值变化的为爬坡方向，根据各因素效应值的大小确定，能快速、经济地最大产量区域。 2021-11-10中国海洋大学食品学院 徐莹 生物工艺学

20、第四章 培养基97 2021-11-10中国海洋大学食品学院 徐莹 生物工艺学 第四章 培养基98 培养基不仅影响产物的产率，而且还可能影培养基不仅影响产物的产率，而且还可能影响产物的组成和产量，因此要对培养基进行响产物的组成和产量，因此要对培养基进行优化。优化。 但最优培养基的确定往往需要花费大量的时但最优培养基的确定往往需要花费大量的时间和精力，为了克服这些问题，通常需要采间和精力，为了克服这些问题，通常需要采用用合理的实验设计合理的实验设计以减少实验次数来解决。以减少实验次数来解决。六、优化实验设计及结果分析六、优化实验设计及结果分析2021-11-10中国海洋大学食品学院 徐莹 生物工

21、艺学 第四章 培养基99 （了解）2021-11-10中国海洋大学食品学院 徐莹 生物工艺学 第四章 培养基100 2021-11-10中国海洋大学食品学院 徐莹 生物工艺学 第四章 培养基1012021-11-10中国海洋大学食品学院 徐莹 生物工艺学 第四章 培养基102 -1.414 -1011.414蔗糖蔗糖(x 1)5.0 酵母粉酵母粉(x 2)0.932021-11-10中国海洋大学食品学院 徐莹 生物工艺学 第四章 培养基103 (2)2021-11-10中国海洋大学食品学院 徐莹 生物工艺学 第四章 培养基104（3 3）结果分析）结果分析响应面分析方法响应面分析方法2021-

22、11-10中国海洋大学食品学院 徐莹 生物工艺学 第四章 培养基105 2021-11-10中国海洋大学食品学院 徐莹 生物工艺学 第四章 培养基1062021-11-10中国海洋大学食品学院 徐莹 生物工艺学 第四章 培养基1073d surface plot (spreadsheet1 10v*13c)var3 = distance weighted least squares 8000 6000 4000 2000 2021-11-10中国海洋大学食品学院 徐莹 生物工艺学 第四章 培养基1083d contour plot (spreadsheet1 10v*13c)var3 = di

23、stance weighted least squares 8000 6000 4000 2000 -1.414-1.0000.0001.0001.414var1-1.414-1.0000.0001.0001.414var22021-11-10中国海洋大学食品学院 徐莹 生物工艺学 第四章 培养基109 2021-11-10中国海洋大学食品学院 徐莹 生物工艺学 第四章 培养基110 58.125 61.251 64.376 67.502 70.627 73.752 76.878 80.003 83.129 86.254 above2021-11-10中国海洋大学食品学院 徐莹 生物工艺学 第

24、四章 培养基1112021-11-10中国海洋大学食品学院 徐莹 生物工艺学 第四章 培养基112 2021-11-10中国海洋大学食品学院 徐莹 生物工艺学 第四章 培养基1132021-11-10中国海洋大学食品学院 徐莹 生物工艺学 第四章 培养基1142021-11-10中国海洋大学食品学院 徐莹 生物工艺学 第四章 培养基1152021-11-10中国海洋大学食品学院 徐莹 生物工艺学 第四章 培养基1162021-11-10中国海洋大学食品学院 徐莹 生物工艺学 第四章 培养基1172021-11-10中国海洋大学食品学院 徐莹 生物工艺学 第四章 培养基1182021-11-10中国海洋大学食品学院 徐莹 生物工艺学 第四章 培养基1194 4）用途：）用途： 一般来说，正交实验设计适用于一般来说，正交实验设计适用于 所需考虑因素数较多，但没有或只有所需考虑因素数较多，