微生物发酵碳源和氮源

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1、微生物营养要求看，所有微生物都需要碳源，氮源，无机元素，水及生长物质。如果是好氧微生物还需要氧气。在实验室规模上配制含有纯化合物的培养基非常简单，但在大规模生产上是不合适的。第一节工业发酵培养基发酵培养基的作用： -满足菌体的生长 -促进产物的形成一、工业上常用的碳源（carbonsource）1.应用最广的是谷物淀粉（玉米、马铃薯、木薯淀粉），淀粉水解后得葡萄糖。使用条件：微生物必须能分泌水解淀粉、糊精的酶类。缺点：  a.难利用、发酵液比较稠、一般>2.0%时加入一定的α-淀粉酶。 b.成分较复杂，有直链淀粉和支链淀粉等。优点：

2、  来源广泛、价格低，可解除葡萄糖效应。          2.葡萄糖-所有的微生物都能利用葡萄糖，但会引起葡萄糖效应。-工业上常用淀粉水解糖,但是糖液必须达到一定的质量指标。3.糖蜜制糖工业上的废糖蜜wastemolasses或结晶母液 包括：甘蔗糖蜜（canemolasses）——糖高，氮少       甜菜糖蜜（beetmolasses） 两者成分见P226糖蜜使用的注意点：除糖份外，含有较多的杂质，对发酵产生不利的影响，需要进行预处理。二、工业上常用的氮源（nitrogensource）1.无机氮(迅速利用的氮源)种类：氨水

3、、铵盐或硝酸盐、尿素特点：吸收快，但会引起pH值的变化选择合适的无机氮源有两层意义： -满足菌体生长 -稳定和调节发酵过程中的pH无机氮源的影响：硫酸铵>硝酸铵>硝酸钠>尿素2.有机氮：来源：一些廉价的原料，如玉米浆、豆饼粉、花生饼粉、鱼粉、酵母浸出膏等。其中玉米浆（玉米提取淀粉后的副产品）和豆饼粉既能做氮源又能做碳源。成分复杂：除提供氮源外，还提供大量的无机盐及生长因子。微生物早期容易利用无机氮，中期菌体的代谢酶系已形成——有机氮源。有机氮源来源不稳定，成份复杂，所以利用有机氮源时要考虑到原料波动对发酵的影响。三、无机盐（inor

4、ganicmineral）   硫酸盐、磷酸盐、氯化物及一些微量元素。无机盐含量对菌体生长和产物的生成影响很大。四、生长因子（growthfactor）微生物生长不可缺少的微量有机物质。如氨基酸、嘌呤、嘧啶、维生素。生长因子不是所有微生物都必需的。只是对于某些自己不能合成这些成分的微生物才是必不可少的营养物。如以糖质原料为碳源的谷氨酸生产菌均为生物素缺陷型（biotinauxotroph）,以生物素为生长因子。1.生物素作用:(1)主要影响细胞膜通透性。P263（2）影响菌体的代谢途径。生物素浓度对菌体生长和谷氨酸积累均有影响。大量

5、合成谷氨酸所需要的生物素浓度比菌体生长的需要量低，即为菌体生长需要的“亚适量”。原因：P263，P260（OD值）生物素过量：菌体大量繁殖，不产或少产谷氨酸。生物素不足：菌体生长不好，谷氨酸产量也低。-谷氨酸产生菌为生物素缺陷型。   -要达到菌体生长需要的“亚适量”。生物素存在于动植物组织中，多与蛋白质呈结合状态存在。用酸水解可以分开。那么，生产上有哪些原料可以作为生物素来源呢？2.提供生长因子的农副产品原料（1）玉米浆：（cornsteepliquor,CSL）    最具代表性。虽然主要用作氮源，但含有乳酸，少量还原糖和多糖，

6、含有丰富的氨基酸，核酸，维生素，无机盐等。常作为提供生长因子的物质。所以，从某种意义上说，玉米浆液用于配制发酵培养基是发酵工业中的一个重大发现。（2）麸皮水解液：可代替玉米浆，但蛋白质，氨基酸等营养成分比玉米浆少。（3）糖蜜：两种糖蜜（canemolasses，beetmolasses）均可代替玉米浆。但氨基酸等有机氮含量较低。（4）酵母：可用酵母膏，酵母浸出液或直接用酵母粉。第二节淀粉水解糖的制备   在工业生产中，将淀粉水解为葡萄糖（glucose）的过程称淀粉的糖化，制得的溶液叫淀粉水解糖。其主要糖分是葡萄糖。根据水解条件不同

7、，尚有数量不等的少量麦芽糖及其它一些二糖，低聚糖等复合糖。一、淀粉水解制糖的意义1.大多数微生物不能直接利用淀粉（所有的氨基酸生产菌不能直接利用）2.有些微生物能够直接利用淀粉作原料，但必须在微生物产生淀粉酶后才能进行，过程缓慢，发酵周期延长。3.若直接利用淀粉作原料，灭菌过程的高温会导致淀粉结块，发酵液粘度剧增。二、淀粉水解糖的制备方法及原理（一）酸解法（acidhydrolysismethod）     以酸为催化剂，在高温高压下使淀粉水解生成葡萄糖的方法。1.水解过程：总反应式：(C6H10O5)n+nH2O   →  nC6

8、H12O6过程：(C6H10O5)n  →   (C6H10O5)x   →  C12H22O11  →  C6H12O6       淀粉              糊精            麦芽糖        葡萄糖   H+