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1、第三章第三章 发酵原料及其灭菌发酵原料及其灭菌第一节第一节 发酵工业产用的原料发酵工业产用的原料第二节第二节 发酵培养基的灭菌发酵培养基的灭菌第三节第三节 发酵培养基的设计发酵培养基的设计 第三章 发酵原料及其灭菌第一节 发酵工业产用的原料第一节第一节 发酵工业产用的原料发酵工业产用的原料1常用碳源原料常用碳源原料2常用的氮源原料常用的氮源原料3无机盐和生长因子无机盐和生长因子4前体物质、促进剂、抑制剂前体物质、促进剂、抑制剂第一节 发酵工业产用的原料常用碳源原料1常用碳源原料常用碳源原料葡萄糖、蔗糖、玉米淀粉，也葡萄糖、蔗糖、玉米淀粉，也使用其他谷物，如马铃薯、木使用其他谷物，如马铃薯、木薯
2、淀粉。薯淀粉。甜菜或甘蔗糖蜜、麦芽。甜菜或甘蔗糖蜜、麦芽。常用碳源原料葡萄糖、蔗糖、玉米淀粉，也使用其他谷物，如马铃薯2常用的氮源原料常用的氮源原料无机氮源：氨水、铵盐或硝酸盐等无机氮源：氨水、铵盐或硝酸盐等有机氮源包括玉米浆、豆饼粉、花有机氮源包括玉米浆、豆饼粉、花生饼粉、棉籽粉、鱼粉、酵母浸出生饼粉、棉籽粉、鱼粉、酵母浸出液等。液等。玉米浆、豆饼粉等既能作氮源又能玉米浆、豆饼粉等既能作氮源又能作碳源。作碳源。常用的氮源原料无机氮源：氨水、铵盐或硝酸盐等3无机盐和生长因子无机盐和生长因子微生物对无机盐的需要量很少，微生物对无机盐的需要量很少，但无机盐含量对菌体生长和产但无机盐含量对菌体生长和
3、产物的生成影响很大。物的生成影响很大。无机盐和生长因子微生物对无机盐的需要量很少，但无机盐含量对菌生长因子生长因子谷氨酸产生菌为例。谷氨酸产生菌为例。生物素：影响菌细胞膜的通透性，生物素：影响菌细胞膜的通透性，同时也影响菌体的代谢途径。同时也影响菌体的代谢途径。大量合成谷氨酸所需要的生物素浓大量合成谷氨酸所需要的生物素浓度比菌体生长的需要量低，即为菌度比菌体生长的需要量低，即为菌体生长需要的体生长需要的“亚适量亚适量”生长因子谷氨酸产生菌为例。生长因子生长因子维生素维生素B1(硫胺素硫胺素)维生素维生素B1对某些谷氨酸菌种的对某些谷氨酸菌种的发酵有促进作用。发酵有促进作用。生长因子维生素B1(
4、硫胺素)4前体、促进剂、抑制剂前体、促进剂、抑制剂 前体：前体：某些化合物加到发酵培某些化合物加到发酵培养基中，能养基中，能直接被直接被微生物在生物合微生物在生物合成过程成过程结合到产物分子结合到产物分子中去，而其中去，而其自身的结构并没有多大变化，但产自身的结构并没有多大变化，但产物的量却因加入而有较大的提高，物的量却因加入而有较大的提高，这类化合物称为前体物质。这类化合物称为前体物质。如合成青霉素的所需的半胱氨酸和如合成青霉素的所需的半胱氨酸和缬氨酸。缬氨酸。前体、促进剂、抑制剂 前体：某些化合物加到发酵培养基中，能 发酵过程中的促进剂和抑制剂发酵过程中的促进剂和抑制剂在氨基酸、抗生素和酶
5、制剂发酵生在氨基酸、抗生素和酶制剂发酵生产过程中，可以在发酵培养基中加产过程中，可以在发酵培养基中加入某些对发酵起一定促进作用的物入某些对发酵起一定促进作用的物质，称为质，称为促进剂促进剂或刺激剂。或刺激剂。例如在酶制剂发酵过程中，加入某例如在酶制剂发酵过程中，加入某些诱导物，可以大大增加菌体的产些诱导物，可以大大增加菌体的产酶量。酶量。 发酵过程中的促进剂和抑制剂第二节第二节 发酵培养基的灭菌发酵培养基的灭菌1湿热灭菌的原理湿热灭菌的原理2灭菌温度与时间的计算灭菌温度与时间的计算3影响灭菌效果的因素影响灭菌效果的因素第二节 发酵培养基的灭菌湿热灭菌的原理1湿热灭菌的原理湿热灭菌的原理1.微生
6、物的热阻微生物的热阻2.微生物的热死定律微生物的热死定律3.反应速率常数反应速率常数湿热灭菌的原理微生物的热阻1 微生物的热阻微生物的热阻致死温度和致死时间。致死温度和致死时间。热阻：微生物在某个特定条件热阻：微生物在某个特定条件（温度和加热方式）下的死亡（温度和加热方式）下的死亡的时间。的时间。相对热阻相对热阻:P781 微生物的热阻致死温度和致死时间。2 微生物的热死定律微生物的热死定律N：培养基中残留的活菌数，个：培养基中残留的活菌数，个k：反应速率常数，也称比死亡速率常数：反应速率常数，也称比死亡速率常数 min-1t：灭菌的时间：灭菌的时间 min2 微生物的热死定律N：培养基中残留
7、的活菌数，个积分并取对数积分并取对数N0：开始灭菌时原有菌体数：开始灭菌时原有菌体数Nt：灭菌结束时残留菌体数（：灭菌结束时残留菌体数（Nt =0.001）积分并取对数N0：开始灭菌时原有菌体数积分并取对数积分并取对数对数残留定律对数残留定律积分并取对数对数残留定律营养细胞的热死表现出典型的对数死亡速率营养细胞的热死表现出典型的对数死亡速率营养细胞的热死表现出典型的对数死亡速率细菌芽孢的热死表现出非对数死亡速率细菌芽孢的热死表现出非对数死亡速率细菌芽孢的热死表现出非对数死亡速率3 反应速率常数反应速率常数 kK是判断微生物受热死亡难易程是判断微生物受热死亡难易程度的基本依据。度的基本依据。随微
8、生物种类和灭菌温度而异。随微生物种类和灭菌温度而异。P793 反应速率常数 kK是判断微生物受热死亡难易程度的基本2灭菌温度与时间的计算灭菌温度与时间的计算灭菌温度与时间的计算P 83 培养基：培养基：40立方米，立方米，污染程度为污染程度为2*105个个/ml121度，灭菌速度常数为度，灭菌速度常数为1.8min-1求灭菌失败机率为求灭菌失败机率为0.001时所需要时所需要的灭菌时间。的灭菌时间。P 83 培养基：40立方米，N0=401062105=81012（个）（个）Nt=0.001（个）（个）k=1.8（1/min）t= 20.34（min）N0=401062105=81012 （个
9、）3影响灭菌效果的因素影响灭菌效果的因素1 培养基成分培养基成分 2 物理状态物理状态3 pH 4 菌数菌数5 细胞含水量细胞含水量 6 菌龄菌龄7 微生物的耐热性微生物的耐热性 8 空气排除空气排除9 搅拌搅拌 10 泡沫泡沫影响灭菌效果的因素1 培养基成分 2 物理状第三节第三节 发酵培养基的设计发酵培养基的设计 一、单次单因子法一、单次单因子法二、正交试验二、正交试验三、响应面分析三、响应面分析第三节 发酵培养基的设计 一、单次单因子法第四节第四节 无菌空气的制备无菌空气的制备一、空气中微生物二、空气除菌的方法三、过滤除菌第四节 无菌空气的制备一、空气中微生物二、空气除菌的方法二、空气除菌的方法（一）（一） 热杀菌热杀菌（二）（二） 辐射杀菌辐射杀菌（三）（三） 静电除菌静电除菌（四）（四） 过滤除菌过滤除菌 二、空气除菌的方法（一） 热杀菌
