第二章发酵工业微生物菌种制备与培养基

1、第二章 发酵工业微生物菌种制备与培养基第一节工业生产常用的微生物第一节工业生产常用的微生物一、微生物的特性一、微生物的特性q 有些微生物能在厌氧的条件下生长有些微生物能在厌氧的条件下生长q 有些微生物能够利用简单的有机物和无机物满足自身有些微生物能够利用简单的有机物和无机物满足自身 的生长的生长q 有些微生物能进行复杂的代谢有些微生物能进行复杂的代谢q 有些微生物能利用较复杂的化合物有些微生物能利用较复杂的化合物q 有些微生物能在极端的环境下生长有些微生物能在极端的环境下生长二：工业化菌种的要求二：工业化菌种的要求q 能够利用廉价的原料，简单的培养基，大量高效地合成能够利用廉价的原料，简单的培

2、养基，大量高效地合成 产物产物q 有关合成产物的途径尽可能地简单，或者说菌种改造的有关合成产物的途径尽可能地简单，或者说菌种改造的 可操作性要强可操作性要强q 遗传性能要相对稳定遗传性能要相对稳定q 不易感染它种微生物或噬菌体不易感染它种微生物或噬菌体q 产生菌及其产物的毒性必须考虑（在分类学上最好与致病产生菌及其产物的毒性必须考虑（在分类学上最好与致病 菌无关）菌无关）q 生产特性要符合工艺要求生产特性要符合工艺要求 由于发酵工程本身的发展以及遗传工程的介入，藻类（由于发酵工程本身的发展以及遗传工程的介入，藻类（alga）、病毒（）、病毒（virus）等也正在逐步地变为工业生产用的生物。）等

3、也正在逐步地变为工业生产用的生物。 尽管如此，目前人们对微生物的认识还是十分不够的。已经尽管如此，目前人们对微生物的认识还是十分不够的。已经初步研究的不超过自然界微生物总量的初步研究的不超过自然界微生物总量的10%左右。左右。 微生物的代谢产物据统计已超过一千三百多种，而大规模生微生物的代谢产物据统计已超过一千三百多种，而大规模生产的不超过一百多种；产的不超过一百多种； 微生物酶有近千种，而在工业上利用的不过四五十种。可见微生物酶有近千种，而在工业上利用的不过四五十种。可见潜力是很大的。潜力是很大的。 在工业生产中常用的微生物主要有细菌、酵母菌、霉菌和放在工业生产中常用的微生物主要有细菌、酵母

4、菌、霉菌和放线菌。线菌。三、工业生产常用的微生物三、工业生产常用的微生物1、 细菌（细菌（bacteria）：）：可粗分为可粗分为6种类型，即细菌（狭义）、放线菌、螺旋体、支原种类型，即细菌（狭义）、放线菌、螺旋体、支原体、立克次氏体和衣原体。是一类形状细短，结构简单，多以体、立克次氏体和衣原体。是一类形状细短，结构简单，多以二分裂方式进行繁殖的二分裂方式进行繁殖的原核生物原核生物，是在，是在自然界自然界分布最广、个体分布最广、个体数量最多的有机体，是大数量最多的有机体，是大自然自然物质循环的主要参与者。根据形物质循环的主要参与者。根据形状分为三类，即：状分为三类，即：球菌球菌、杆菌杆菌和和螺

5、形菌螺形菌。 按细菌的按细菌的生活生活方式来方式来分类，分为两大类：自养菌和异养菌，其中异养菌包括腐生菌分类，分为两大类：自养菌和异养菌，其中异养菌包括腐生菌和寄生菌。按细菌对氧气的需求来分类，可分为需氧（完全需和寄生菌。按细菌对氧气的需求来分类，可分为需氧（完全需氧和微需氧）和厌氧（不完全厌氧、有氧耐受和完全厌氧）细氧和微需氧）和厌氧（不完全厌氧、有氧耐受和完全厌氧）细菌。菌。 工业生产常用的细菌有工业生产常用的细菌有 枯草芽孢杆菌枯草芽孢杆菌(Bacillus subtilis) 乳酸杆菌乳酸杆菌(Lactobacillus lactics) 醋酸杆菌醋酸杆菌(Acetobacter) 棒

6、状杆菌棒状杆菌(Corynebacterium) 短杆菌短杆菌(Brevibacterium) 用于生产：用于生产： 生产淀粉酶生产淀粉酶(amylase） 蛋白酶（蛋白酶（proteinase） 乳酸乳酸(lactic acid) 醋酸醋酸(acetic acid) 氨基酸氨基酸(amino acid) 肌苷酸肌苷酸(inosinic acid) 2、 酵母菌（酵母菌（yeast） 酵母菌为单细胞真核生物（酵母菌为单细胞真核生物（ unicellular eukaryote），在自然界），在自然界 中普遍存在，主要分布于含糖质较多的的酸性环境中，如水果、蔬菜中普遍存在，主要分布于含糖质较多的

7、的酸性环境中，如水果、蔬菜、花蜜（、花蜜（nectar）和植物叶子上，以及果园土壤中。石油酵母（）和植物叶子上，以及果园土壤中。石油酵母（petroleum yeast）较多地分布在油田周围的土壤中。）较多地分布在油田周围的土壤中。 酵母菌大多为腐生，常以单个细胞存在，以发芽形式进行繁殖。酵母菌大多为腐生，常以单个细胞存在，以发芽形式进行繁殖。母细胞体积长到一定程度时就开始发芽。芽长大的同时母细胞缩小，母细胞体积长到一定程度时就开始发芽。芽长大的同时母细胞缩小，在母子细胞间形成隔膜，最后形成同样大小的母细胞。如果子芽不与在母子细胞间形成隔膜，最后形成同样大小的母细胞。如果子芽不与母细胞脱离就形

8、成链状细胞，称为假菌丝母细胞脱离就形成链状细胞，称为假菌丝(pseudomycelium)。 工业上用的酵母菌有：啤酒酵母工业上用的酵母菌有：啤酒酵母( Saccharomyces cerevisiae)、假、假丝酵母丝酵母(Candida)、类酵母、类酵母(Saccharomycodes)等，用于酿酒等，用于酿酒(Brewing)、制造面包、制造低凝固点石油、生产脂肪酶（、制造面包、制造低凝固点石油、生产脂肪酶（lipase），以及生产可），以及生产可食用、药用和饲料用酵母菌体蛋白等。食用、药用和饲料用酵母菌体蛋白等。 3、 霉菌（霉菌（mould） 霉菌不是一个分类学上的名词。凡生长在霉菌

9、不是一个分类学上的名词。凡生长在营养基质上形成绒毛状、网状或絮状菌丝的营养基质上形成绒毛状、网状或絮状菌丝的真菌真菌(fungi)统称为霉菌。统称为霉菌。 霉菌在自然界分布很广，大量存在于土霉菌在自然界分布很广，大量存在于土壤、空气、水和生物体内外等处。它喜欢偏壤、空气、水和生物体内外等处。它喜欢偏酸性环境，大多数为好氧性酸性环境，大多数为好氧性(aerobiotic)，多，多腐生，少数寄生。霉菌的繁殖能力很强，它腐生，少数寄生。霉菌的繁殖能力很强，它以无性孢子和有性孢子进行繁殖，大多以无以无性孢子和有性孢子进行繁殖，大多以无性孢子繁殖为主。性孢子繁殖为主。 生长方式是菌丝末端的伸长和顶端分支

10、，彼此生长方式是菌丝末端的伸长和顶端分支，彼此交错呈网状。菌丝的长度既受遗传性的控制，又受交错呈网状。菌丝的长度既受遗传性的控制，又受环境的影响，其分支数量取决于环境条件。菌丝或环境的影响，其分支数量取决于环境条件。菌丝或呈分散生长，或呈菌丝团状生长。呈分散生长，或呈菌丝团状生长。 工业上常用的霉菌有：工业上常用的霉菌有： 藻状菌纲的根霉、毛霉、犁头霉，子囊菌纲的红藻状菌纲的根霉、毛霉、犁头霉，子囊菌纲的红曲霉，半知菌类的曲霉、青霉等；曲霉，半知菌类的曲霉、青霉等； 产品：产品： 酶制剂（酶制剂（enzyme preparation）、抗生素）、抗生素(antibiotic)、有机酸（、有机酸

11、（organic acid）及甾体激素）及甾体激素（steroid hormone） 等。等。 4、 放线菌放线菌(Actinomycetes) 放线菌因菌落呈防线状而得名。它是一个原放线菌因菌落呈防线状而得名。它是一个原核生物类群，在自然界中分布很广，尤其在含有核生物类群，在自然界中分布很广，尤其在含有机质丰富的微碱性土壤中较广。大多腐生，少数机质丰富的微碱性土壤中较广。大多腐生，少数寄生。寄生。 放线菌主要以无性孢子进行繁殖，也可借菌放线菌主要以无性孢子进行繁殖，也可借菌丝片段进行繁殖。后一种繁殖方式见于液体沉浸丝片段进行繁殖。后一种繁殖方式见于液体沉浸培养（培养（submerged cu

12、ltures）中。其生长方式是）中。其生长方式是菌丝末端伸长和分支，彼此交错成网状结构，成菌丝末端伸长和分支，彼此交错成网状结构，成为菌丝体。菌丝长度既受遗传性的控制，又与环为菌丝体。菌丝长度既受遗传性的控制，又与环境相关。境相关。 在液体沉浸培养中由于搅拌器（在液体沉浸培养中由于搅拌器（agitator）的作用，常常形成短的分支旺盛）的作用，常常形成短的分支旺盛的菌丝体，或呈分散生长，或呈菌丝团状生的菌丝体，或呈分散生长，或呈菌丝团状生长。它的最大经济价值在于能产生多种抗生长。它的最大经济价值在于能产生多种抗生素（素（antibiotics）。从微生物中发现的抗生）。从微生物中发现的抗生素，

13、有素，有60%以上是放线菌产生的，如链霉素以上是放线菌产生的，如链霉素、红霉素、金霉素、庆大霉素等。、红霉素、金霉素、庆大霉素等。 常用的放线菌主要来自以下几个属：链常用的放线菌主要来自以下几个属：链霉菌属、小单孢菌属和诺卡氏菌属等。霉菌属、小单孢菌属和诺卡氏菌属等。 5、 担子菌（担子菌（Basidiomycetes ）：所谓的担）：所谓的担子菌就是人们通常所说的菇类子菌就是人们通常所说的菇类(mushroom)生物生物。担子菌资源的利用正愈来愈引起人们的重视。担子菌资源的利用正愈来愈引起人们的重视，如多糖，如多糖(polysaccharide)、抗癌、抗癌(anticancer)药药物的开

14、发。物的开发。 近几年来，日本、美国的一些科学家对香菇近几年来，日本、美国的一些科学家对香菇的抗癌作用进行了深入的研究，发现香菇中的的抗癌作用进行了深入的研究，发现香菇中的“1，2-葡萄糖苷酶葡萄糖苷酶”及两种糖类物质具有抗及两种糖类物质具有抗癌作用。癌作用。 6、藻类（、藻类（alga）：）： 培养螺旋藻，按干重计算每公顷可收获培养螺旋藻，按干重计算每公顷可收获60吨，而种植大吨，而种植大豆每公顷才可获豆每公顷才可获4吨；从蛋白质产率来看，螺旋藻是大豆吨；从蛋白质产率来看，螺旋藻是大豆28倍。倍。 培养珊列藻，从蛋白质产率计算，每公顷珊列藻所得蛋培养珊列藻，从蛋白质产率计算，每公顷珊列藻所得

15、蛋白质是小麦的白质是小麦的20-35倍。此外，还可通过藻类将倍。此外，还可通过藻类将CO转变为转变为石油，培养单胞藻或其他藻类而获得的石油，可占细胞干重石油，培养单胞藻或其他藻类而获得的石油，可占细胞干重得得5%-50%,合成的油与重油相同，加工后可转变汽油、煤油合成的油与重油相同，加工后可转变汽油、煤油、和其他产品。、和其他产品。 有的国家已建立培植单胞藻的农场，每年每公顷地培植有的国家已建立培植单胞藻的农场，每年每公顷地培植的单胞藻暗的单胞藻暗5%干物质为碳水化合物（石油）计算，可得干物质为碳水化合物（石油）计算，可得60吨石油燃料。此项技术的应用，还可减轻因工业生产而大量吨石油燃料。此项

16、技术的应用，还可减轻因工业生产而大量排放排放CO造成的温室效应。国外还有人从造成的温室效应。国外还有人从“藻类农场藻类农场”获取获取氢能的报道，大量培养藻类，利用其光合放氢作用来取得氢氢能的报道，大量培养藻类，利用其光合放氢作用来取得氢能。能。第二节第二节 菌种的衰退、复壮与保藏菌种的衰退、复壮与保藏 一、微生物菌种衰退的原因一、微生物菌种衰退的原因 1、原因、原因 一是菌种保藏不妥一是菌种保藏不妥; 二是菌种生长的要求没有得到满足，或是遇到不利二是菌种生长的要求没有得到满足，或是遇到不利的条件，或是失去某些需要的条件；的条件，或是失去某些需要的条件； 三是经诱变获得的新菌株发生回复突变，从而

17、丧失三是经诱变获得的新菌株发生回复突变，从而丧失新的特征的情况。新的特征的情况。 连续传代是菌种退化的直接原因。连续传代是菌种退化的直接原因。 衰退菌株的特点：个体或群体特征发生变化；生产衰退菌株的特点：个体或群体特征发生变化；生产能力降低；代谢能力降低；发酵周期延长；抗不良环境能力降低；代谢能力降低；发酵周期延长；抗不良环境能力降低。能力降低。 2、防止菌种衰退的措施、防止菌种衰退的措施 菌种的分离菌种的分离: 。 对于已衰退的菌株采用单细胞菌株分离对于已衰退的菌株采用单细胞菌株分离的措施，即用稀释平板法或用平板划线法，的措施，即用稀释平板法或用平板划线法，以取得单细胞所长成的菌落（以取得单

18、细胞所长成的菌落（colony），再），再通过菌落和菌体的特征分析和性能测定，就通过菌落和菌体的特征分析和性能测定，就可获得具有原来形状的菌株，甚至性能更好可获得具有原来形状的菌株，甚至性能更好的菌株（的菌株（strain）。）。 如果菌种已经发生退化，产量下降，则要如果菌种已经发生退化，产量下降，则要进行分离复壮。进行分离复壮。 如对芽孢杆菌如对芽孢杆菌(Bacillus)，可先将菌液用可先将菌液用沸水处理几分钟，再用平板进行分离，从所沸水处理几分钟，再用平板进行分离，从所剩下的孢子中挑选出最优的菌体。剩下的孢子中挑选出最优的菌体。 某些菌株即使进行单细胞分离，仍不能某些菌株即使进行单细胞分

19、离，仍不能达到复壮的效果，则可改变培养条件，达到达到复壮的效果，则可改变培养条件，达到复壮的目的。复壮的目的。 如如AT3.942栖土曲霉栖土曲霉(Aspergillus terricola)的产孢子能力下降，可适当提高培养温度，的产孢子能力下降，可适当提高培养温度，恢复其能力。恢复其能力。 同时通过实验选择一种有利于高产菌株同时通过实验选择一种有利于高产菌株而不利于低产菌株的培养条件。而不利于低产菌株的培养条件。二二 菌种的复壮菌种的复壮 通过分离达到复壮通过分离达到复壮: 在琼脂平板划线、涂布或与琼在琼脂平板划线、涂布或与琼脂培养基混合培养再分离，达到菌落脂培养基混合培养再分离，达到菌落纯

20、纯 采用单细胞或单孢子分离法达采用单细胞或单孢子分离法达到细胞纯到细胞纯 通过寄主体达到复壮通过寄主体达到复壮: 将菌株接种到寄主细胞进行繁将菌株接种到寄主细胞进行繁殖达到复壮。殖达到复壮。 三三 菌种保藏（菌种保藏（strain preservation） 基本原理：根据菌种的生理、生化特点，人工基本原理：根据菌种的生理、生化特点，人工地创造条件，使菌种的代谢活动处于不活波状态。地创造条件，使菌种的代谢活动处于不活波状态。 要求：维持菌种的存活和减少菌种的变异，尽要求：维持菌种的存活和减少菌种的变异，尽量使菌种保持原来优良的生产性能。量使菌种保持原来优良的生产性能。 保藏时首先选择优良纯菌种

21、，最好是它们的休眠保藏时首先选择优良纯菌种，最好是它们的休眠体如孢子（体如孢子（ spore）、芽孢）、芽孢 (gemma)等；其次是要等；其次是要创造一个有利于休眠的环境条件，如低温、干燥、创造一个有利于休眠的环境条件，如低温、干燥、缺氧和缺乏营养物质的，即可达到降低其代谢活动缺氧和缺乏营养物质的，即可达到降低其代谢活动，延长其保存期的目的。，延长其保存期的目的。 保存方法：保存方法： 应能较长期地保存原有菌种的优良性能，使菌种稳定，同应能较长期地保存原有菌种的优良性能，使菌种稳定，同时也要考虑到方法本身的经济简便。不同的菌种有不同的保时也要考虑到方法本身的经济简便。不同的菌种有不同的保存方

22、法，以便长期保藏。存方法，以便长期保藏。 酵母菌：定期移植斜面低温保藏法。也可采用石蜡油封酵母菌：定期移植斜面低温保藏法。也可采用石蜡油封保藏法。保藏法。 霉菌：沙土管保藏法。霉菌：沙土管保藏法。 细菌和放线菌：一般细菌以采用冷冻干燥保藏法为佳。细菌和放线菌：一般细菌以采用冷冻干燥保藏法为佳。 放线菌可用沙土或冷冻保藏法保藏。放线菌可用沙土或冷冻保藏法保藏。 保藏应注意的问题保藏应注意的问题： 菌体状态：休眠体菌体状态：休眠体 基质：营养贫乏基质：营养贫乏 操作过程：不应对细胞造成伤害操作过程：不应对细胞造成伤害第三节第三节 菌株选育菌株选育目的目的q 提高生产能力提高生产能力q 提高产品质量

23、提高产品质量q 开发新产品开发新产品q 解决生产实际问题解决生产实际问题q 防止菌种退化防止菌种退化方法方法基因突变：基因突变：自然选育、诱变育种自然选育、诱变育种基因重组：基因重组：杂交、原生质体融合、基因工程杂交、原生质体融合、基因工程自然状态下，发生自然突变的机率为自然状态下，发生自然突变的机率为10-8-10-9自然突变有两种情况：自然突变有两种情况：一种是我们生产上所不希望看到的，表现为菌株的衰一种是我们生产上所不希望看到的，表现为菌株的衰退和生产质量的下降，这种突变成为负突变。退和生产质量的下降，这种突变成为负突变。另一种是我们生产上希望看到的，对生产有利，这种突另一种是我们生产上

24、希望看到的，对生产有利，这种突变成为正突变。变成为正突变。一、自然选育一、自然选育自然选育操作步骤：自然选育操作步骤： 一般习惯上将自然选育称为菌种的分离纯化。一般习惯上将自然选育称为菌种的分离纯化。单细胞单细胞(孢子孢子)悬液的制备悬液的制备平板分离平板分离挑选单菌落挑选单菌落(注意形态的观察注意形态的观察)发酵试验发酵试验二、诱变育种二、诱变育种用各种物理、化学的因素人工诱发基因突变进行的筛选，用各种物理、化学的因素人工诱发基因突变进行的筛选，称为诱变育种称为诱变育种诱变剂：能够提高生物体突变频率的物质称为诱变剂诱变剂：能够提高生物体突变频率的物质称为诱变剂诱变剂诱变剂物理：紫外，快中子物

25、理：紫外，快中子化学：硫酸二乙酯，亚硝基胍化学：硫酸二乙酯，亚硝基胍原种（出发菌株）原种（出发菌株）纯化纯化斜面培养斜面培养完全培养完全培养基同步培养基同步培养离心洗涤离心洗涤玻璃珠震荡分散玻璃珠震荡分散过滤过滤单细胞或孢子悬浮液单细胞或孢子悬浮液 自然分离（对照液）活菌计数自然分离（对照液）活菌计数诱变处理诱变处理 诱变处理预备实验诱变处理预备实验 处理液活菌计数处理液活菌计数平板分离平板分离 形态变异并计算其变异率形态变异并计算其变异率斜面培养斜面培养 初筛、复筛初筛、复筛 自然分离和再复筛自然分离和再复筛 保藏及扩大试验保藏及扩大试验诱变育种诱变育种 第四节种子扩大培养第四节种子扩大培养

26、 一、一、 种子扩大培养的任务种子扩大培养的任务1、提供相当数量的代谢旺盛的种子。接种量大，发酵时、提供相当数量的代谢旺盛的种子。接种量大，发酵时间则短。间则短。 2、得到纯而壮的培养物，还要获得活力旺盛的、接、得到纯而壮的培养物，还要获得活力旺盛的、接种数量足够的培养物种数量足够的培养物。 不同产品的发酵，决定种子扩大培养的级数。不同产品的发酵，决定种子扩大培养的级数。 第五节第五节 培养基及其制备培养基及其制备培养基是提供微生物生长繁殖和生物合成各种培养基是提供微生物生长繁殖和生物合成各种代谢产物所需要的、按一定比例配制的的多种营养代谢产物所需要的、按一定比例配制的的多种营养物质的混合物。

27、物质的混合物。培养基组成对菌体生长繁殖、产物的生物合成、培养基组成对菌体生长繁殖、产物的生物合成、产品的分离精致、产品的质量和产量都有重要的影产品的分离精致、产品的质量和产量都有重要的影响。响。 微生物的营养活动，是依靠向外界分泌大量的微生物的营养活动，是依靠向外界分泌大量的酶，将周围环境中大分子的蛋白质、糖类、脂肪等酶，将周围环境中大分子的蛋白质、糖类、脂肪等营养物质分解成小分子化合物，在借助于细胞膜的营养物质分解成小分子化合物，在借助于细胞膜的渗透作用，吸收这些小分子营养来实现的。渗透作用，吸收这些小分子营养来实现的。 一、培养基的类型和用途一、培养基的类型和用途 天然培养基天然培养基 化

28、学成分不清楚或化学成分不恒定的各种植物和动化学成分不清楚或化学成分不恒定的各种植物和动物组织或微生物的浸出物、水解液等物质（例如牛肉膏物组织或微生物的浸出物、水解液等物质（例如牛肉膏、酵母膏、麦芽汁、蛋白胨等）、酵母膏、麦芽汁、蛋白胨等）合成培养基合成培养基: 使用化学成分和数量完全了解的物质配制而成的。使用化学成分和数量完全了解的物质配制而成的。使用于实验室范围作有关营养、代谢、分类鉴定、使用于实验室范围作有关营养、代谢、分类鉴定、 生生物测定及选育菌种、遗传分析定量研究工作。物测定及选育菌种、遗传分析定量研究工作。半合成培养基：既含有天然成分又含有纯化学试剂半合成培养基：既含有天然成分又含

29、有纯化学试剂的培养基。的培养基。（生物）鉴别培养基（生物）鉴别培养基：培养基中加入能与某一菌的无：培养基中加入能与某一菌的无色代谢物发生显色反应的指示剂，从而用肉眼区别于该菌色代谢物发生显色反应的指示剂，从而用肉眼区别于该菌与其他菌。与其他菌。 选择培养基选择培养基：根据某种微生物的特殊营养要求或其：根据某种微生物的特殊营养要求或其对某化学、物理因素的抗性而设计的培养基对某化学、物理因素的抗性而设计的培养基 。 固体培养基：外观呈固体的培养基。固体培养基：外观呈固体的培养基。半固体培养基：凝固剂量低于正常量半固体培养基：凝固剂量低于正常量液体培养基：呈液体状态的培养基。液体培养基：呈液体状态的

30、培养基。 孢子培养基孢子培养基： 供制备孢子用的培养基。基质浓度（有机氮）供制备孢子用的培养基。基质浓度（有机氮）要低些，否则影响孢子的的形成。无机盐要适量，要低些，否则影响孢子的的形成。无机盐要适量，否则影响孢子的数量和质量。否则影响孢子的数量和质量。 常用的有麸皮、大（小）米，无机盐、蛋白胨常用的有麸皮、大（小）米，无机盐、蛋白胨等配制的琼脂等配制的琼脂 斜面培养基。斜面培养基。 种子培养基种子培养基： 供孢子发芽和菌体生长用的培养基。为使培供孢子发芽和菌体生长用的培养基。为使培养的种子能较快适应发酵罐内的环境，在设计种养的种子能较快适应发酵罐内的环境，在设计种子培养基时要考虑与发酵培养基

31、组成的内在联系。子培养基时要考虑与发酵培养基组成的内在联系。发酵培养基：发酵培养基： 供供菌体生长和合成大量代谢产物用的培养基。菌体生长和合成大量代谢产物用的培养基。不同的菌体，不同的产品，对培养基的要求是不同的。不同的菌体，不同的产品，对培养基的要求是不同的。不同的发酵产品，培养基的状态、粘度、各成分的含量也不同的发酵产品，培养基的状态、粘度、各成分的含量也是不同的。但是，基本的营养需求是一致。因此，应根据是不同的。但是，基本的营养需求是一致。因此，应根据不同的情况选择发酵培养基。不同的情况选择发酵培养基。二、发酵培养基选择的应遵循的原则：二、发酵培养基选择的应遵循的原则： 1、提供合成微生

32、物细胞和发酵产物的基、提供合成微生物细胞和发酵产物的基本成分本成分. 2、有利于提高培养基中产物的浓度，以、有利于提高培养基中产物的浓度，以提高单位容积发酵罐的生产能力。提高单位容积发酵罐的生产能力。 3、有利于提高产物的合成速度，缩短发、有利于提高产物的合成速度，缩短发酵周期酵周期. 4、尽量减少副产物的形成，便于产物、尽量减少副产物的形成，便于产物的分离纯化的分离纯化 5、原料价格低廉，质量稳定，取材容、原料价格低廉，质量稳定，取材容易。易。 6、所用原料尽可能减少对发酵过程中、所用原料尽可能减少对发酵过程中通气搅拌的影响，利于提高氧的利用通气搅拌的影响，利于提高氧的利用率降低能耗。率降低

33、能耗。 有利于产品的分离和纯有利于产品的分离和纯化，并尽可能减少产生化，并尽可能减少产生“三废三废”的物的物质。质。 另外，要考虑配比、渗透压、另外，要考虑配比、渗透压、PH、氧、氧化还原等因素。化还原等因素。 碳源：供给菌体生命活动所需的能量和构成碳源：供给菌体生命活动所需的能量和构成菌体细胞以及代谢产物的基础。有糖类、脂肪、菌体细胞以及代谢产物的基础。有糖类、脂肪、某些有机酸等等。某些有机酸等等。氮源：主要构成菌体细胞物质和代谢产物，氮源：主要构成菌体细胞物质和代谢产物，可分为有机氮源和无机氮源。功能：构成菌体可分为有机氮源和无机氮源。功能：构成菌体成分；作为酶的组成分或维持酶的活性；调节

34、成分；作为酶的组成分或维持酶的活性；调节渗透压、渗透压、PH值、氧化还原电位等。值、氧化还原电位等。第二节第二节 工业发酵培养基工业发酵培养基无机盐：钙、镁、硫、磷、钾、钠、氯、锌、无机盐：钙、镁、硫、磷、钾、钠、氯、锌、钴、锰。钴、锰。特殊生长因子：其功能是构成辅酶的组成特殊生长因子：其功能是构成辅酶的组成分，促进生命活动的进行。如生物素、硫胺分，促进生命活动的进行。如生物素、硫胺素、肌醇等，但需要量是极少的。素、肌醇等，但需要量是极少的。水：体内各种生化作用必须在水溶液中进水：体内各种生化作用必须在水溶液中进行。营养物质必须溶解于水中，才能透过细行。营养物质必须溶解于水中，才能透过细胞膜被

35、微生物利用。胞膜被微生物利用。诱导剂、前体和促进剂：胞外酶合成需要诱导剂、前体和促进剂：胞外酶合成需要诱导物。诱导物。不同的发酵产物，不同的菌种所选择的发酵培养基是不同的。不同的发酵产物，不同的菌种所选择的发酵培养基是不同的。 白酒白酒 (chinese spirit)发酵：固体发酵培养基；发酵：固体发酵培养基； 果酒果酒(fruit spirit)发酵：发酵：fruit juice or fruit sauce ； 啤酒啤酒(beer) 发酵：麦芽汁发酵：麦芽汁(wort)液体培养基；液体培养基； 酒精酒精(alcohol)发酵：淀粉糖化醪发酵：淀粉糖化醪(starch mash) ； 氨基

36、酸氨基酸(amino acid)发酵：水解糖液加其他营养成分；发酵：水解糖液加其他营养成分； 柠檬酸柠檬酸(citric acid)发酵：淀粉液化醪发酵：淀粉液化醪(starch dextrinizate mash)； 乳酸乳酸(lactic acid)发酵：淀粉糖化醪发酵：淀粉糖化醪(starch mash) ； 甲烷甲烷(methane)发酵：复杂的有机废物发酵；发酵：复杂的有机废物发酵； 抗生素抗生素(antibiotic)发酵：淀粉糖化醪发酵：淀粉糖化醪(starch mash) +豆饼粉豆饼粉+麸皮粉；麸皮粉；一、工业常用的碳源一、工业常用的碳源 葡萄糖：纯葡萄糖、水解淀粉葡萄糖：纯

37、葡萄糖、水解淀粉 乳糖：乳糖： 纯乳糖、乳清粉纯乳糖、乳清粉 淀粉：大麦、花生粉、燕麦粉、黑麦淀粉：大麦、花生粉、燕麦粉、黑麦 粉粉 蔗糖：甜菜糖蜜、甘蔗糖蜜、粗红糖、蔗糖：甜菜糖蜜、甘蔗糖蜜、粗红糖、 精白糖精白糖 醋酸、乙醇、亚硫酸纸浆废液、食品工厂的下醋酸、乙醇、亚硫酸纸浆废液、食品工厂的下脚等等。脚等等。 糖蜜中主要含有蔗糖，总糖含量可达糖蜜中主要含有蔗糖，总糖含量可达50%70%。 糖蜜分为甘蔗糖蜜糖蜜分为甘蔗糖蜜(cane molasses)和甜菜和甜菜糖蜜糖蜜 (beet molasses) ，二者在糖的含量和无机，二者在糖的含量和无机盐的含量都有所不同，使用时应注意。盐的含量都

38、有所不同，使用时应注意。糖蜜常用在酵母和丙酮丁醇的生产中，抗糖蜜常用在酵母和丙酮丁醇的生产中，抗生素等微生物工业也常用它作为碳源。生素等微生物工业也常用它作为碳源。 酒精工业中若用糖蜜代甘薯粉，则可省去酒精工业中若用糖蜜代甘薯粉，则可省去蒸煮、制曲、糖化等过程，简化了酒精生产工蒸煮、制曲、糖化等过程，简化了酒精生产工艺。艺。 工业生产中常用有机氮源豆饼粉工业生产中常用有机氮源豆饼粉(soybean cake powder)、花生饼粉、花生饼粉(peanut powder)、麸皮或麸皮水解液、麸皮或麸皮水解液(bran hydrolysis liquid)、玉米浆、玉米浆(corn steep

39、liquor)等。等。根据：现有的工艺条件根据：现有的工艺条件 菌种生长和合成产物时菌种生长和合成产物时pH的变化的变化 最适最适pH的控制范围的控制范围 综合考虑选用生理酸、碱性物质及用量，从而保证在综合考虑选用生理酸、碱性物质及用量，从而保证在整个发酵过程中整个发酵过程中pH都能维持在最佳状态。都能维持在最佳状态。 培养基成分用量的多少大部分根据经验而来。但对于培养基成分用量的多少大部分根据经验而来。但对于主产物代谢途径清楚的物质如酒精，可通过物料平衡计算主产物代谢途径清楚的物质如酒精，可通过物料平衡计算加以确定。加以确定。 前体物质、促进剂、抑制剂前体物质、促进剂、抑制剂前体：能直接被微生物在生物合成过程中结合到产物前体：能直接被微生物在生物合成过程中结合到产物中去，而其自身的结构并没有多大变化，但是产物的产量中去，而其自身的结构并没有多大变化，但是产物的产量有较大的提高。有较大的提高。e.g. 青霉素发酵中加玉米浆，发酵单位青霉素发酵中加玉米浆，发酵单位由由20 g/ml提提高到高到100 g/ml 。玉米浆中含有苯乙胺，它被优先结合到青霉素分子中玉米浆中含有苯乙胺，它被优先结合到青霉素分子中去，从而提高产量。去，从而提高产量。在生产中常采用少量多次地加入前体。在生产中常采用少量多次地加入前体。 总的加入量可按一个产物分