第二章 培养基及其制备

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1、第二章培养基及其制备重点：培养基的原料；培养基的营养成分；发酵培养基的选择；淀粉水解糖的制备；难点：淀粉水解理论基础；谷氨酸发酵的糖蜜前处理；生物合成的前体物质；发酵过程中的促进剂和抑制剂；第一节培养基的原材料一、培养基的营养成分及用途微生物的养料来源光光能自养氢、硫、氨自养菌Ⅰ.能源亚硝酸盐、亚铁盐化能自养碳水化合物等有机物石油天然气和石油化工产品异养菌功能：生长、繁殖需要；碳酸气淀粉水解糖、糖蜜、亚硫酸盐纸浆废液等石油、正构石蜡、天然气醋酸、甲醇、乙醇等石油化工产品功能：提供能量、构成菌体、代谢产物的物质基础；豆饼或蚕蛹水解液、味精废液Ⅲ.氮源玉米浆、酒糟

2、水等有机氮尿素、硫酸铵、氨水、硝酸盐等无机氮、气态氮功能：构成菌体、含氮代谢物；Ⅱ.碳源磷酸盐、钾盐、钙盐等矿物盐Ⅳ.无机盐铁、锰、钴等微量元素功能：构成菌体，参与酶的组成，维持酶活性，调节渗透压，调节pH值，维持氧化还原电位；Ⅴ.特殊生长因子：硫胺素、生物素、对氨基苯甲酸、肌醇等功能：酶的辅助部分，维持生命活动；Ⅵ.水分功能：生化反应均在水溶液中进行二、培养基的类型1.依营养物质的来源分类①天然培养基；（麦芽汁、玉米粉、麸皮、锯末等）②合成培养基；（高氏培养基、察氏培养基等）③半合成培养基；（牛肉膏蛋白胨、土豆葡萄糖培养基）2.依培养基制成的形式分：①液体培

3、养基；②固体培养基；3.依培养基主要成分和使用目的来分①基础培养基②完全培养基③鉴别培养基④选择培养基4.根据生产工艺来分①孢子培养基②种子培养基③发酵培养基附：培养基配方举例三、发酵培养基的选择发酵培养基的用途与要求、成分、配比经实验确定，配制时兼顾原料来源、成本及工艺管理；四、原料转换及意义发酵培养基中所用原材料，大部分属于粮食、油脂、蛋白质和农用肥料，其中山芋粉、玉米粉、淀粉、糊精、麦芽糖等都是可供人畜食用的粮食、油料或以粮食为原料的产品；我国人口众多，发酵产品的品种和产量与日俱增，每年都要消耗大量粮食、油料和蛋白质原料。随着原料的转换，不仅要选育与原料

4、转换相适应的菌种，同时发酵的控制方法也不相同。第二节淀粉水解糖的制备一、淀粉水解糖的制备方法1.酸解法2.酶解法双酶水解法制葡萄糖的优点：（1）淀粉水解是在酶的作用下进行的，酶解的反应条件比较温和。（2）微生物作用的专一性强，淀粉的水解副反应少，因而水解糖液纯度高，淀粉的转化率高。（3）可在较高淀粉乳浓度下水解。（4）由于微生物酶制剂中菌体细胞的自溶，糖液的营养物质较丰富，这就是发酵培养基的组成可加以简化。（5）用酶法制得的糖液颜色浅、较纯净、无苦味、质量高，有利于糖液的精制。3.酸酶结合法①酸酶法②酶酸法二、淀粉酸水解理论基础淀粉水解成葡萄糖的反应过程中同时

5、发生这：水解反应、复合反应、分解反应；其中水解反应是主要的。在淀粉糖化过程中，这三种化学反应的关系如下：淀粉葡萄糖复合二糖5‘-羟甲基糖醛复合低聚糖有机酸、有色物质等复合盐酸复合反应：葡萄糖分子间经1-6糖苷键结合成龙胆二糖（有苦味）、异麦芽糖和其他低聚糖（合称复合低聚糖）。分解反应：葡萄糖→羟甲基糠醛→有机酸、色素等。㈠淀粉的水解反应1.淀粉水解过程H+H+3O进攻糖苷键的OΔ-形成共轭酸糖苷键断裂2.淀粉酸水解反应动力学3.影响酸水解的因素酸的种类主要因素浓度水解温度㈡葡萄糖的复合反应极其影响因素复合反应：在淀粉的酸糖化过程中，水解生成的葡萄糖受酸和热的影

6、响，葡萄糖分子之间通过糖苷键相聚合，生成二糖、三糖及其他低聚糖。影响复合反应的因素：1.淀粉浓度的影响（用DE值表示葡萄糖纯度）：2.酸的影响：㈢葡萄糖的分解反应及其影响因素葡萄糖→5'-羟甲基糠醛→乙酰丙酸、蚁酸、色素物质；影响因素：浓度、温度、pH值；第三节糖蜜前处理一、糖蜜的来源与特点二、糖蜜前处理的方法1.加酸通风沉淀法（冷酸通风处理法）2.加热加酸沉淀法（热酸通风沉淀法）3.添加絮凝剂澄清处理法三、谷氨酸发酵糖蜜前处理1.糖蜜预处理法①活性炭处理法②树脂处理法③亚硝酸处理法2.添加化学药剂处理法①添加青霉素法②添加表面活性剂③添加抗氧剂法3.追加糖蜜

7、法第四节石油代粮发酵原料一、石油代粮发酵的特点二、石油代粮发酵原料的选择第五节前体物质、促进剂一、生物合成的前体物质氨基酸菌种前体物质产率（%）丝氨酸色氨酸色氨酸蛋氨酸异亮氨酸异亮氨酸苏氨酸嗜甘油棒状杆菌异常汉孙酵母麦角菌脱氮极毛杆菌粘质赛氏杆菌阿氏棒状杆菌谷氨酸小球菌甘氨酸氨茴酸吲哚硫代丁酸α-氨基丁酸D-苏氨酸高丝氨酸1.60.81.31.10.81.52.0二、发酵过程的促进剂和抑制剂抗生素被抑制的产物抑制剂链霉素去甲基链霉素四环素去甲基金霉素头孢菌素C利福霉素甘露糖链霉素链霉素金霉素金霉素头孢霉素N其他利福霉素甘露聚糖乙硫氨酸溴化物、硫脲硫胺化合物L-

8、蛋氨酸巴比妥药物