《微生物培养基上课件》由会员分享,可在线阅读,更多相关《微生物培养基上课件(35页珍藏版)》请在金锄头文库上搜索。
1、4 培 养 基微生物培养基上基本要求:1) 都必须含有作为合成细胞组成的原料, 如碳源、氮源、无机盐、生长因子;2) 满足一般生化反应的基本条件;3) 一定的pH等条件。微生物培养基上适宜大规模发酵的培养基v1)经济v2)副产物尽可能少v3)原料因地制宜、价格低廉、性能稳定、资源丰富、便于采购运输v4)满足总体工艺要求微生物培养基上第一节 培养基的类型及功能微生物培养基上一、培养基的类型(一)按纯度1、合成培养基: 成分明确、稳定。适于科研工作,在生产疫苗时,为了防止蛋白杂质混入,也常用。 但营养单一,价格较高。不适于大规模生产。2、天然培养基: 天然动植物产品。营养丰富,适于微生物生长。 一
2、般不需另加微量元素、维生素等物质;来源丰富、价格低廉,适于工业生产。 组分复杂,不易重复,如对原料质量等方面不加控制会影响生产的稳定性。微生物培养基上(二)按状态1、固体培养基: 适于菌种和孢子培养和保存,也广泛应用于有子实体的真菌类。 常用麸皮、大米、小米、禾壳和琼脂等,有的还另加其他营养成分。2、半固体培养基: 即在配好的液体培养基中加入少量琼脂,一般用量为0.5-0.8%,培养基即呈半固体状态。 主要用于:鉴定菌种,观察细菌运动特征及噬菌体的效价滴定等。3、液体培养基: 80-90%是水,内含可溶或不溶营养成分,是发酵工业大规模使用的培养基,它有利于氧和物质传递。微生物培养基上(三)按用
3、途1、 孢子培养基 供菌种繁殖孢子用。 要求:能使菌体迅速生长,产生较多优质的孢子,不易引起菌种发生变异。 微生物培养基上基本配制要求: 第一,营养不要太丰富(特别是有机氮源),否则不易产孢子。 第二,所用无机盐的浓度要适量,不然也会影响孢子产量和颜色。 第三,要注意孢子培养基的pH和湿度。 微生物培养基上 2、种子培养基 供孢子发芽、生长和繁殖菌丝体。 要求:营养丰富完全,氮源和维生素的含量高些,总浓度略稀薄,以达到较高溶解氧。 一般用天然有机氮源,因为有些氨基酸能刺激孢子发芽。但无机氮源容易利用,有利于菌体迅速生长,所以常包括有机及无机氮源。 最后一级的种子培养基最好能较接近发酵培养基,这
4、样可使种子迅速适应,快速生长。微生物培养基上3、 发酵培养基 是供菌种生长、繁殖和合成产物之用。既要迅速生长、又要能迅速合成产物。 因此,除有生长所必需的元素和化合物外,还要有产物所需元素、前体和促进剂。 生长和合成产物需要的总的碳源、氮源、磷源等的浓度太高,或两阶段各需的最佳条件不同时,则考虑分批补料。微生物培养基上第二节 发酵培养基的成分及来源微生物培养基上 工业微生物绝大部分都是异养型微生物,它需要碳水化合物、蛋白质和前体等物质提供能量和构成特定产物的需要。 微生物培养基上一、碳源 常用碳源:糖类、油脂、有机酸和低碳醇。 葡萄糖: 最易利用,是加速生长的有效的糖。 但过多会过分加速菌体呼
5、吸,以致溶解氧不能满足需要,使一些中间代谢物积累,pH下降,影响微生物生长和产物合成。 微生物培养基上糖蜜: 制糖结晶母液,蔗糖厂的副产物,含丰富的糖、氮、无机盐、维生素等。主要含蔗糖,总糖可达50一75%。 甘蔗糖蜜和甜菜糖蜜的成分有所不同。 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碳源。 酒精生产中若用糖蜜代甘薯粉,可省去蒸煮、制曲、糖化等过程,简化了工艺。 微生物培养基上淀粉、糊精: 淀粉在发酵工业中被普通使用,它可克服葡萄糖代谢过快的弊病,同时淀粉来源丰富,价格也比较低廉。 常用:玉米淀粉,小麦淀粉和甘薯淀粉等。 有些微生物可直接利用玉米粉、土豆粉作碳源。 纤维素
6、和含淀粉较多的野生植物也是今后开发碳源的广阔天地。微生物培养基上油和脂肪:u脂肪作碳源时需供给比糖代谢更多的氧,否则,大量脂肪酸和代谢中的有机酸积累,pH下降,影响酶作用。u 常用的油:豆油、菜油、葵花子油、猪油、鱼油、棉子油等。微生物培养基上有机酸:p 乳酸、柠檬酸、乙酸等有机酸或它的盐也能作碳源。p 有机酸的利用常会使pH上升,尤其是有机酸盐氧化时,常伴随着碱性物质的产生。p 不同碳源在氧化时,对pH的影响各不相同。烃和醇类: 正烷烃、乙醇等微生物培养基上二、 氮源 A 有机氮源 常用:花生饼粉、黄豆饼粉、棉子饼粉、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。
7、 它们在微生物分泌的蛋白酶作用下,水解成氨基酸,被吸收后再进一步分解代谢。微生物培养基上玉米浆: 易被利用的氮源,含丰富氨基酸、还原糖、磷、微量元素。含磷酸肌醇,对促进红霉素、链霉素、青霉素和土霉素的生产有作用。 玉米来源不同,加工条件不同,玉米浆的成分常有较大波动,在使用时应注意适当调配。尿素: 常用有机氮源 在青霉素、谷氨酸等生产中也常被采用。尤其是在谷氨酸生产中,尿素可提高谷氨酸的生产。 有机氮源有的还是产物的前体。微生物培养基上n 常用的有:铵盐、硝酸盐和氨水等。也称为速效氮源。n 无机氮源的迅速利用会引起pH的变化。n生理酸性物质:硫酸铵。n生理碱性物质:硝酸钠。n 正确使用生理酸碱
8、性物质,对稳定和调节发酵过程的pH有积极作用。B 无机氮源微生物培养基上氨水:p在发酵中除可以调节pH外,它也是一种容易被利用的氮源,在许多抗生素的生产中得到普遍使用。p氨水因碱性较强,因此使用时要防止局部过碱,加强搅拌,并少量多次地加入。p另外在氨水中还含有多种嗜碱性微生物,因此在使用前应用石棉等过滤介质进行除菌过滤。微生物培养基上三、 无机盐及微量元素9 作为生物活性物质的组成或生理活性作用的调节物。9 低浓度时对生长和产物合成有促进作用,高浓度时常表现出明显的抑制作用。9 不同微生物及不同的生长阶段对这些物质的最适浓度要求均不相同。微生物培养基上 钴、铜、铁、锰、锌等微量元素,除了合成培
9、养基外,一般不再另外单独加入。 但有些发酵上业中也有单独加入微量元素: 例如:生产维生素B12,因钴是组成成分,因此需要加入氯化钴。 镁、磷、钾、硫、钙和氯等常以盐的形式加入:例如: 硫酸镁、磷酸二氢钾、磷酸二钾、碳酸钙、氯化钾等。微生物培养基上磷 具有重要代谢调节作用,有利于糖代谢,能促进微生物的生长,但磷若过多时,许多产物的合成受抑制。例: 链霉素、土霉素、新生霉素、柠檬酸等都受到磷浓度的影响。许多次级代谢过程对磷酸盐的承受限度比生长繁殖过程低,必须严格控制。但也有一些产物要求磷酸盐浓度高些。例如:淀粉酶,添加超过菌体生长所需要的磷酸盐浓度,则能显著增加。微生物培养基上 钙: 培养基中钙盐
10、过多: 形成磷酸钙沉淀 分别消毒或逐渐补加。 CaCO3 作为调节缓冲剂,在培养基为中性时加入。微生物培养基上镁: u 除叶绿素,不参与细胞的组成。u 酶激活剂,影响基质氧化与蛋白质合成。u 常以硫酸镁加入,碱性溶液中会生成氢氧化镁沉淀,配料时要注意。微生物培养基上硫;u硫是含硫氨基酸的成分和某些辅酶的活性基,如辅酶 A、硫辛酸和谷胱甘肽等。u在某些产物中硫是组成元素。在其生产培养基中,需要加入硫酸钠或硫代硫酸钠等含硫化合物作硫源。微生物培养基上 铁: u 是细胞色素、细胞色素氧化酶和过氧化氢酶的成分,是菌体有氧氧化必不可少的元素。u 铁制发酵罐内的溶液即使不加任何含铁化合物,其铁离子浓度已达
11、30 ug/ml。u一些天然培养基的原料中也含有铁,所以在一般发酵培养基中不再加入含铁化合物。微生物培养基上u有些产品对铁很敏感: 例1:青霉素要求最适铁含量在20 ug/ml以下。 例2:柠檬酸生产中,铁离子会激活顺乌头酸酶,使柠檬酸进一步代谢为异柠檬酸,据报导在无铁培养基中产酸率可比含铁培养基提高近3倍。 例3:生产啤酒时,糖化用水若铁离子浓度高,就会降低酵母发酵活力。微生物培养基上氯:u一般不具营养作用,但嗜盐菌除外。u在含氯产物发酵中,除从原料和水中带入的氯外,还需加入约0.1%氯化钾以补充氯离子。u啤酒糖化时,氯离子在20-60 mg/l内,能赋于啤酒口味柔和,并对酶和酵母的活性有促
12、进作用。但氯含量过高会引起酵母早衰,使啤酒带有咸味。微生物培养基上钠: 与维持细胞渗透压有关,故在培养基中常加入少量钠盐,但用量不能过;否则会影响生长。微生物培养基上钾: 与细胞渗透压和透性有关,是许多酶的激活剂,能促进糖代谢。 在谷氨酸发酵中,菌体生长时需要钾离子约0.01%,生产谷氨酸时需要约为0.02-0.1%(以硫酸钾计)。微生物培养基上四、前体促进剂和抑制剂1、前体 u 能直接结合到产物中,而自身结构没有多大变化,但是产物产量却有较大提高。u 有些前体浓度过高时对菌体有毒性。此外,菌体还能分解前体,因此常采用少量多次地加入。u 青霉素生产中,加入玉米浆,产量增加,原因是玉米浆含有苯乙胺,被优先结合到青霉素分子中去。 微生物培养基上表4-8 发酵过程中所用的一些前体物质P1072、抑制剂;u 会抑制某些代谢途径的进行,同时会使另一代谢途径活跃,从而获得人们所需的某种产物,或使正常代谢的某一代谢中间物积累起来。微生物培养基上3、促进剂 指那些既不是营养物又不是前体,但却能提高产量的添加剂。 例 控制生物素的加入量,可以促进谷氨酸从细胞内分泌到细胞外。微生物培养基上