微生物培养基Culuralmedium

4.微生物培养基

CulturalmediaAculturalmediumisthesubstanceinwhichaspecificorganismlivesandgrows.Itmustcontaintheessentialnutrientsneededforthemicrobetogrow.Agoodmediumisveryimportanttothe

successofanindustrialfermentation.Themediumsupplies

nutrientsforgrowth,energy,buildingofcellsubstance,and

biosynthesisoffermentationproducts.

4.1

培养基的类型及功能

Classificationsofmediaandtheirfunctions

按纯度分类：

--合成培养基

chemicallydefinedmedia:

compoundidentityandconcentrationofallcomponentsareknown.Syntheticmedia--天然培养基

chemicallyundefined

media:

ingredientsincludeoneormorechemicallycomplexsubstancessuchasproteinhydrolysatesandextracts.Crudemedia

Thechoiceofdefinedorundefinedmediumisdependentuponitsapplication.---Chemicallydefinedmediaareusefulinbiochemicalormetabolicstudiesoforganisms.--Generallaboratorygrowthmediaandindustrialmediaareoftenchemicallycomplex.Suchas花生饼、蛋白胨等。一般不需外加微量元素(traceelements)、维生素等。

按状态分类：

-Solidmedia：suitabletocultureandpreservespeciesandspores;cultivatingfungi.-Liquidmedia:80%-90%water,industrialfermentationmedia.-Semi-solidmedia:liquidmedium+agar

主要用于鉴定细菌、观察细菌运动特征等。按用途分类孢子培养基、种子培养基和发酵培养基1.孢子培养基

sporemedia

要求：使菌体迅速生长，产生较多的优质孢子，不易引起菌种发生变异(variation)。基本配制要求：⑴notrichinnutrition,especiallyorganicnitrogensoure.⑵optimalmineralsaltconcentration⑶optimalpHandhumidity生产上常用孢子培养基：麸皮、大米、小米培养基；由葡萄糖、蛋白胨、牛肉膏和食盐等配制的琼脂斜面培养基。大米和小米常用作霉菌孢子培养基，因它们含氮少、疏松、表面积大，是较好的孢子培养基。水分控制在21％－25％。种子培养基

inoculum

media:

种子培养基是供孢子发芽、生长和大量繁殖菌丝体，并使菌丝体长得粗壮，成为活力强的‘种子’。

Inoculummediaareusuallylessnutritiousthan

areproductionmedia,andtheyusuallycontainaconsiderably

lowerlevelofthemainnutritivecarbonsource.一般种子培养基常包括有机氮源和无机氮源最后一级的种子培养基的成分最好接近发酵培养基。发酵培养基

productionmedia

发酵培养基是供菌体生长、繁殖和合成产物之用。要求：既要使种子接种后能迅速生长，达到一定的菌丝浓度，又要使长好的菌体迅速合成所需产物。配制要求：其组成除有菌体生长所必需的元素和化合物外，还需有合成产物所需的特定元素、前体和促进剂等。Inadditiontothecarbonandnitrogencompounds,amediumcontainsinorganicsalts,vitamins,growthfactors,precursorsoffermentationproducts.Microbialgrowthunderindustrialfermentationconditionsusuallyutilizesa“luxurymetabolism”oftheorganisms.Thus,goodyieldsoffermentationproductsoccuronlyifrelativelylargeamountsofcarbon,andpossiblynitrogen,arechanneledthroughthemetabolicpathwaysofthemicroorganism.4.2发酵培养基的成分及来源

CompositionofmediaandtheirsourcesTheparticularcompositionofafermentationmediumcanbesimpletocomplexdependingontheparticularmicroorganismanditsfermentation.Autotrophic(自养的)microorganismsrequireonlythesimplestofinor-ganicmedia.Heterotrophic

(异养的)microorganismslacktheabilitytosynthesizemanyoftheirsustenanceandgrowthrequirements.4.2.1碳源carbonsourcesCarbonsourceisoneofmaincompositionofmedia.Thefunctionsare:providingcarbonsandenergy;thecomponentsforsynthesisofproducts.

Thesecanincludesimplesugars,complexcarbohydrates,alcohols,aminoandotherorganicacids,andshort-chainlipids.

常用的碳源有糖类、油脂、有机酸和低碳醇。蛋白质、氨基酸也可用作碳源。糖类sugarsSugarsusedmainly:glucose,molasses(糖蜜),dextrin(糊精).Glucose:mostmicrobescanutilizeit.

速效碳源、

highconcentrationspeedrespirationupDOnoenoughintermediates(中间产物）accumulationinhibitinggrowthmolasses(糖蜜)Beet(甜菜)andcanemolassesareby-productsofthesugarindustry.containing50%-75%fermentablesugars,mainlysucrose.Alsocontainingnitrogenouscompounds,vitaminsandminerals.CheaperStarchanddextrin(糊精)Starch:----widelyusedinfermentationindustry---starchhydrolyzeusingmicrobialamylasedextringlucose-Mostcommonusedstarches:corn,wheat,potatostarches.Alsousingcornflour.--advantages:缓效碳源、cheaperthanglucose油和脂肪oilsandfatsOilandfatsarealsousedascarbonsourcesbecausesomemicrobescontainlipase(脂肪酶)Fatglycerol(甘油)andfattyacids

oxidizeCO2+water,releasingmuchenergyProvidingenoughO2isimportant.常用的油：豆油、菜子油、猪油、鱼油、棉子油等。有机酸

organicacidsSomemicrobescanuseorganicacidsascarbonsources,suchaslacticacid,citricacid,aceticacid.pHofculturalmediumwillincrease.CH3COONa+O2

2CO2+H2O+NaOH烃和醇类

hydrocarbonandethanol石油及裂解产物如正烷烃也可用作carbonsources.自然界中能同化乙醇的微生物和能同化糖质的微生物一样普遍。4.2.2氮源

nitrogensources氮源主要用于构成细胞物质（氨基酸、蛋白质、核酸等）和含氮代谢物。有机氮源

organicnitrogensources

常用的:花生饼、棉子饼、玉米浆、玉米蛋白粉、蛋白胨、酵母粉、鱼粉、蚕蛹粉、尿素、废菌丝体和酒糟等。

anicnitrogensourcescontainrichproteins,peptides,aminoacids,vitaminsandgrowthfactors.在含有机碳源的培养基中，微生物常表现出生长旺盛、菌丝或细胞浓度增长迅速的特点。有些微生物对氨基酸有特殊的需求。如缬氨酸可提高红霉素的发酵单位。玉米浆Corn款stee廉pLi戏quorCor疾nst际eep已li值quo逐ri汇st径he存wat楼er要ext逮rac龄tb泽y-p印rod剩uct统re轮sul茅tin形gf墙romthe窗st致eep维ing(浸泡)ofc详orn馋duri敞ngt辈hec睁omme贵rcia绞lpr歪oduc著tion强of壁cornstar推cha骨ndo惰ther淘cor益npr数oduc寇ts.Oft伸he50%soli吩dso刺fco侧rnst峰eep奇liqu齐or,nea帜rlyhal爪fi园sl厦act著icacid圈.The尼re作st教inc闭lud工es谱ami给no包aci兔ds,潮gl凳uco行se黑and价ot木her悦re虹duc血ingsuga铺rs,主salt膀s,v脉itam国ins,黄and辨pre蔽curs叨ors(前体)suc睬ha膜st蚕hos绒ef威or幕thepeni槐cill片inm念olec庙ule.The膏high嫌lac柴tic悼acid旬con盛tent惰of浙corn勺stee汇pli滨quor辆res湾ults亿fro像mth问egr伪owth薪of给lact明ica贫cid利bact撕eria颈dur损ing侧its系manu预fact姓ure.Thi徒sv轧ari沙ati惭on横in目com逮pos店iti疮on,att伞imes樱,ca战nle疮adt负opo民orr黑epro调duci值bili勿tyo清fan伴ind缝ustr那ialfer达men确tat醒ion昼.尿素ureaUreaisa粱lso耀aco恐mmon需lyu惰sed踪蝶nitr狮ogen良sou耳rce.Its杆feat慕ure:---砍sin究gle哥co雅mpo厨nen咱t,旗no俗nu划tri淋tio斤nal搂fe税atu艇re棕of熟com因ple耍xn膨itr咐oge轰ns上our体ces予;---c凝heap隐er,柳oft少enu前sed兽inp贼rodu淹ctio祖nof奏pen王icil皂lin亮and塑glut纱amic贝aci道d.yeas社tex谜trac捆tpept但ones有机氮源腹除了作为套菌体生长椒繁殖的营于养外，有统的还是产悬物的前体撇。缬氨酸哑、半胱热氨酸和-是合成青鸣霉素和头量孢菌素的弦主要前体傲；甘氨酸番可作为L-丝氨酸的脸前体等。无机氮碎源ino葛rga态nic突ni福tro龄gen齿so导urc庄e常用的：氨水(amm伶onia劝)、铵盐(am刷mon宴ium)和硝酸仍盐(ni环tra吩te)Micr以obes圆can固uti奖lize蜂it代fast榨er.Aft霜er纪it瓜is第uti偷liz离ed,记th治ep顷Ho蛇fm在edi颂um厚wil形lb沿ec崭han时ged胶.(NH4)2SO42NH3+H2SO4NaNO3+4H2NH3+2驾H2O+N遮aOH生理酸另性物质：NH4酸性物瘦，硫酸昨铵生理碱对性物质择：NH4碱性物，健硝酸铵正确使暮用生理酸前碱性物通质Exc语ept兄us鸦ing削as始a趴nit损rog臭en握sou娇rce随,a辩mmo浪nia费is帽of盼ten柴us晴ed牲to键adj看ust聋pH恢of壁me格dia芳.S附tir物rin于gi禽sn娃ece鲁ssa示ry.4.2.急3无机盐及鹿微量元素mine榜ral钢salt岭san蛙dtr动ace融elem赤entsMine喜ral秤salt托san贝dtr决ace勇elem怎ents培are塘nee漠ded胆when炭mic雀robi贞alc因ells灵gro头wan医dre处prod湖uce.Most仇com奏mon遵mine渗ral善salt际san孙dtr配ace牌elem旷ents吊:磷(pho搭sph挪oru艇s)、镁(magn抛esiu茅m)、硫(sulp园hur)、钾(po欢tas旦siu火m)、钠(sod凤ium)、铁(iron)、氯(chlo硬rine)、锰(mang烛anes湖e)、锌(zi晃nc)、钴(cob养alt)、钙等作为微生倚物细胞生走理活性物术质组成或主生理活性姥作用的调终节物。When仆the叮irc抖once职ntra穿tion纲is徒low,晨th优eys香how近ast习imul皱atio哈nfu旬ncti史onf后orc福ell吊grow离and雷pro上duct锈syn呼thes府is.已When该the化irc攀once淹ntra咬tion膏is途high渔,th韵eyw扒ill渗inhi拳bit东the慎cell拼gro府wth.Thei蓬rop赏tima舅lco尚ncen诵trat义ions槐dep教end燃ont膜hespe忧cie丽sandstr严ain茂s.无机盐孩成分一劝般所用但的浓度惹范围成分浓度g/L成分浓度g/LKH2PO4MgSO4·7H2OKClCaCO3FeSO4·4H2O1.0~4.00.25~3.00.5~12.05~170.01~0.1ZnSO4·8H2OMnSO4·H2OCuSO4·5H2ONa2MoO4·2H2O0.1

~1.00.01~0.10.003~0.010.01~0.1The死se疾ele撒men嗽ts追are户ad最ded耍in玩to灾cul谱tur颈al突med师ia往in狐the炒fo厅rm暖of快the磁ir廉sal宁ts.Exce并pts怠ynth仿etic父med时ia,活coba嗽lt钴,c瓣opp浪er,板ir晚on,绍ma蹦nga馋nes切e锰,z狂inc场,moly格bden阴um钼are蝴not筋adde熊din牺toc夹rude伪med漏ia.Pho醋sph互oru笛selem听ent爆iso始neo鹅fnu布clei叔cac记ids似and朽prot量eins稠com盲posi殖tion词,on炊eco侄mpon铲ent前ofA洪TP,贯ener贞gyt铲rans啦fer.Phos丘phor雹uscan费st覆imu辨lat承em鞭icr在obi访al突gro售wth起an旨dm卧eta药bol洗ism壳.B欺ut毙it变inh颗ibi骡ts复cel馅lg检row势th勿whe笼ni锤ts扩con遮cen什tra客tio绳ni贞sh详igh挖.许多次级代谢过程对烘磷酸盐吵浓度的摸承受限位度比生爱长繁殖蜡过程低脖，故必担须严格凶控制。Mag天nes离ium设do常es销not扰in荷vol征ve仰the妻ce搜ll栏ins帅tit诸uti桥on.五Bu层tM夸gi杯st您he夫act昌iva俯tor炭fo识rm法any岗im刊por鲁tan悠te可nzy赤mes迅.如己糖磷抹酸化酶、捏柠檬酸脱揭氢酶等镁离子律可提高响抗生素父产生菌长的抗生悟素耐受虫能力，逝如链霉华素、卡唉那霉素匪等产生腿菌。常以硫酸镁的形式泳加入培舟养基。硫存在于吧细胞的蛋示白质中，是含硫选氨基酸丛的组分屑和某些肢辅酶的房诚活性基家，如辅物酶A(coe忍nzy逮me敲A),谷胱甘肽丽等。硫是某些线产物如青惜霉素、头孔孢菌素等品分子的组傲成部分，旷在培养基码中加入Na2SO4等含硫可化合物律作硫源真。铁(iro族n)是细胞粗色素、点细胞色伪素氧化棉酶和过难氧化氢敢酶的成勺分，因棋此铁是脉菌体有胆氧氧化乌必不可筝少的元撇素。In衬iro炭n-m陵ade积fe密rme融nto饼r,帜gen丈era棚lly服ir杜on生ion稠co足nce浩ntr但ati锤on望can副be30µ液g/ml牌.So懂iro泊nco帮ntai盖ning茄com闲poun辣dsa掏ren斑otn的eces擦sary四for拉ind颂ustr惨ial携medi嫂a.Chlo枝rinedoes印not范hav蜂enu兴trit罪iona痰lfu狸ncti米ons思for糖most枣mic杀roor研gani面sms,勇but厘it挎isn养eces暮sary虎for蕉cel槐lgr辽owth陈of挤halo菜phil刮e.一些产含垫氯代谢物心如金霉素船和灰黄霉召素等的发赞酵中，除气天然含有咐外，通常虽还需加入0.1%氯化钾。在啤酒疯生产中乞，20－60m耍g/m雹l的氯对酶舟和酵母养有一定赴的促进护作用。Sod肤ium,pota闲ssiu煮m,cal配ciu滑mare慈no硬tc宜omp竿one自nts客of巩ce汁ll裁con这sti魄tut北ion哈,t疲hey第ar屋es或til期ln酬ece谈ssa栋ry石com哨pos铜iti税on医for妇cu图ltu顶ral桥me鼠dia煤.钠、钾爸离子与衔维持细辞胞的渗示透压有朴关。钾帐离子是胶许多酶证的激活港剂，能昼促进糖言代谢。钙是某翅些酶(如蛋白酶)的激活剂腊，还参与挥细胞膜通李透性的调眠节。培养基蚀中钙盐封过多时偷，会形垂成磷酸黄钙沉淀宁。。锌、镁、钴、锰等是某些满酶的辅基更或激活剂拳。镁离子匙还可提高网抗生素生载产菌对自程己所产生证抗生素的途耐性；钴仁既是一些单酶的激活剂，又是VB12的组成元咏素，发酵德中加入一涝定量的钴杆盐，能使VB12的产量提祝高数倍；悬锰对于羧府化作用是洽必需的，杠糖代谢中叠许多酶的狭活性都与门锰有关。4.2.迟4W美aterMain嚼com凯posi避tion级of透medi辣aFun膊cti念ons标:---吼joi梯nd才ire娘ctl友ys烦ome葬me目tab器oli携sms---语sol竹ven佩ts---热pro锁vid感ing装a覆phy并sio砌log倾ica围le掌nvi浪ron乡丰men布ts唯for敬ce扎ll粉gro摧wth椒an贸ds馆ynt绒hes酬is峡of复pro炕duc剥ts.Eff逗ect怨of剃wa券ter浇qu腿ali功ty守on澡fer爪men降tat到ion4.2湾.5生长因子惩、前体、缩慧产物促进拖剂(1)生长因享子gro城wth萄fa象cto握rsDef支ini鞭tio抵n:胆sma楚ll坐amo不unt筹of因or阁gan畅ic模com粘pou匙ndsnec垦ess葬ary诵fo孕rm罢icr灾obi爷al版gro摊wth陶.Feat查ures嫌:no边syn摇thes页isb家yit驾self窝.Exa殊mpl荷es：amin替oac僵ids,纪pur跨ines战,vi慎tami职nsSou防rce楚s:择nor烟mal骂ly法org铃ani题cn携itr乒oge揪ns亏our袄ce.朴Co惯rns刑tee读pl樱iqu邪or.(2)前体prec炭urso眯rsDef堵ini虏tio严n:sub碧sta丝式nce惕sa棉dde影dp许rio随rto俯or暮sim削ult长ane钩ous槐ly棒wit脸ht峰hefer颈men如tat惑ion宵,w笨hic洁ha剪re协inc零orp贴ora肉tedwit访hou垫ta种ny夫maj炼or牌cha债nge份in运to升the井mo吃lec孔ule洁of衔th向eferm非enta睡tion至pro暖duct碎,an师dwh蛾ich风gene影rall裹yse等rve哀toi蛋ncre忌ase驾theyiel摊dor俭imp溉rove症the较qua溜lity偶of漆the险prod烂uct.前体是展指某些慢化合物腥加入到魄发酵培四养基中详，能直打接被微狡生物在浙生物合仍成过程浩中结合针到产物联分子中美去，而谜其自身笼的结构阳并没有盛多大变群化，但狡是产物咸的产量磁却因加讽入前体掏而有较错大的提某高。Exa盘mpl行es：苯乙酸青霉素G苯氧乙酸青霉素V发酵过歪程中所驰用的一盗些前体恒物质产品前体产品前体青霉素G青霉素V金霉素灰黄霉素红霉素苯乙酸苯氧乙酸氯化物氯化物正丙醇核黄素类胡萝卜素L-异亮氨酸L-色氨酸L-丝氨酸丙酸盐β-紫罗酮-氨基丁酸邻氨基苯甲酸甘氨酸(3)产物促躁进剂产物促说进剂pro燃duc呆ts司tim哭ula凳torDefi愿niti舰on:碰subs炒tanc把esa躲ren刺eith令ern块utri变ents说nor榜pre仰curs苹ors,猎and慌inc目reas铺epr享oduc伸tyi池eld异afte哑rad赌ding未the抖m.Exam示ples述:Tw土een把(0.1吼%)amy婚las沈e(淀粉酶),cel通lul岗ase宿(纤维素昨酶)大豆酒犯精提取兽物cell跪ulas朴eMec绣han怎ism历s:not鄙very瓣cle郑arPos摆sib冬le辜rea株son盖s:---enz卵yme扮in吴duc呜ers诱导剂---其imp纵rov他eme昆nt伐of刑cel明lp窗erm鸡eab叉ili寒ty渗透性---券pro俊tec缩慧tio针no螺ne响nzy岗me仅act养ivi良ty4.3培养基的版设计及优袖化medi次ade戴sign筒and异its利opt扯imiz貌atio子nImp磁ort双anc指eo盒fm超edi迁ad喝esi婶gnCur葱ren揭ts患itu沫ati泉ons狼of然me帝dia顿de杯sig则n:many速fac枣torsempi嗽rica属l经验+sci插ent歼ifi产c4.3.浑1培养基成鱼分选择的乳原则(1)菌体的融同化能通力：larg时emo盲lecu镇les红+en丛zyme穷ssma向ll费mol羞ecu橡lesSele锡ctio飘nof牺car维bon顽sour牛ces:gluc疏ose,sta槽rch路es不同糖化字工艺所得跟糖液质量沉的比较项目酸法酸酶法双酶法葡萄糖值(DE值)葡萄糖含量％灰分％色度羟甲基糠氨％葡萄糖收率91861.610.00.3095908较酸法高5％98903较酸法高10％Sele斩ctio茧nof街nit仙roge捎nso曲urce着s:---I骑fth蕉emi鹅crob阁epr槽oduc懂esp线rote联olyt财ice供nzym忌es,月ava滋riet懒yof窝cru道den第itro袄gen陈sour槐ces灿such装as吩soyb丑ean您meal征can宅be持used短.--If沫the魔mic改robe轰lac顶kof嫂pro甚teas初es,殖the能orga并nic假nitr慕ogen刺sou索rce街shou药ldb炉ehy咬drol组yzed效.豆饼粉＋wat关er写+h拨ydr动och递lor谎ic狱aci扇d盐酸,pH恭1.0骗100°欺Cami皇no敬aci胁ds.(2)代谢物的政阻遏和诱度导---葡萄糖效啄应---comb挺inat傅ion淘ofo蹲rgan碎ica如ndi帐norg健anic延nit恒roge储n/ca剪rbon虑sou备rces---身enz虽yme荡ag剖ent锅pr犯odu胞cti丝式on:For招many蚀ind款uced洪enz医ymes邮,st妈arch蹲and闭dex咸trin助are皱com貌mon林carb嘉ons抵ourc虫e.碳源对生备长和产酶慕的影响碳源地衣芽孢杆菌细胞量g/l

淀粉酶活/(U/ml)glucose

4.20FructoseSucroseDextrinstarch

4.1804.0203.0638.23.0940.2---age耐ofm吐icro袍orga剂nism撒s---indu性ceme太nta斤ndi朋nhib恼itio俭nof亩nit干roge弯nso汪urce抖for胶som踏epr颤oduc潮ts.(3)合适的C、N比--The削ra槐tio翁of摊C、Nh飘ave骗gr鲁eat橡ly皇eff些ect宰so例nm由icr劲obi顺al丽gro袄wth杜an昌d夸