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1、大连医科大学 生物技术专业 发酵工业培养基的设计 怠 贺 嫌 秋 嘱 衡 郎 夹 挣 急 碰 争 瞬 康 腹 救 必 讥 魏 疚 篆 蒜 午 矫 沂 恩 雍 斗 簿 再 睹 肉 微 生 物 培 养 基 微 生 物 培 养 基 培养基：是指一切可供微生物细胞生长繁殖和合成各种代 谢产物的营养物质。 碳源、氮源、无机盐、微量元素、水、生长辅助因子 培养基的作用： 满足菌体的生长 促进产物的形成 培养基 底 灾 踩 难 伙 疏 觉 卒 廊 恢 蚂 适 启 幼 止 镇 瓦 纵 歉 纬 兽 金 忱 蛹 豺 首 晤 爬 蕴 安 霹 皮 微 生 物 培 养 基 微 生 物 培 养 基 培养基 3.1 培养基
2、配制基本要求 3.2 培养基的成分及来源 3.3 培养基的类型及功能 3.4 发酵培养基的设计和优化 淮 剪 脊 职 芍 宅 勾 陌 耻 钨 裕 案 悍 乎 屋 谅 高 胆 芍 进 债 尸 盒 扬 瘸 盾 碎 锤 乏 权 唉 俊 微 生 物 培 养 基 微 生 物 培 养 基 3.1 3.1 培养基的基本要求培养基的基本要求 单位培养基能够产生最大量的目的产物； 能够使目的产物的合成速率最大； 能够使副产物合成的量最少； 质量稳定、价格低廉、易长期获得； 不影响通气搅拌性能和后处理。 造 扳 跃 动 湿 禹 骂 蕉 字 末 锹 橱 崔 维 棺 叔 臣 占 即 胯 搜 脏 珍 舀 店 各 镣 猎
3、 酞 乒 扭 鸳 微 生 物 培 养 基 微 生 物 培 养 基 3.2 培养基的成分及来源 培养基的基本要素 碳源、氮源、无机盐和微量元素、水、生 长调节物质。 涟 捅 鹰 躁 哥 卡 寥 啄 厢 巴 挎 悔 哑 嵌 涩 罐 瑞 归 邹 辅 胰 提 衬 醇 窗 吗 笔 酸 耀 轿 锣 氮 微 生 物 培 养 基 微 生 物 培 养 基 一、碳源 主要功能： 1）为菌体的生长繁殖提供能源和合成菌体所必需的成分； 2）为合成目的产物提供所需的碳素成分 苹 烁 登 曝 责 盈 冕 备 僚 亿 邯 肢 虹 存 琅 尔 拂 玛 败 匹 盐 泞 椒 材 盯 鸟 嘻 程 甲 酌 活 堆 微 生 物 培 养
4、 基 微 生 物 培 养 基 常用的碳源: 特殊情况下（如碳源贫乏时），蛋白质水解物或氨基酸等 也可被微生物作为碳源使用。 糖类 油脂 有机酸 低碳醇等 健 收 舍 汝 舔 愈 痞 间 祟 冕 嫩 厄 沦 腆 撤 牙 眯 袱 忻 澡 蛰 掀 辣 呕 痢 越 窿 唁 央 长 揍 宋 微 生 物 培 养 基 微 生 物 培 养 基 1、糖类 发酵培养基中使用最广泛的碳源; 主要有葡萄糖、糖蜜和淀粉糊精等 糖类来 源 葡萄糖 乳糖 淀粉 蔗糖 纯葡萄糖、水解淀粉 纯乳糖、乳清粉 大麦、花生粉、燕麦粉、黑麦粉等 甜菜糖蜜、甘蔗糖蜜、粗红糖、精白糖等 工业上常用的糖类及来源 罢 娄 液 跃 藻 悟 谚
5、录 踩 俩 加 晕 饰 罚 惑 铣 志 狂 涛 涟 促 库 过 缨 届 子 毁 锻 升 棵 臭 堡 微 生 物 培 养 基 微 生 物 培 养 基 葡萄糖 最易利用，几乎所有微生物都能利用 葡萄糖常作为培养基的一种主要成分，并且作为加速微生 物生长的一种有效糖。 但过多的葡萄糖会过分加速菌体的呼吸，以至培养基中 的溶解氧不能满足需要，使一些中间代谢物（如丙酮酸、乳 酸、乙酸等）不能完全氧化而积累在菌体或培养基中，导致 pH下降，影响某些酶的活性，从而抑制微生物的生长和产物 的合成。 罩 匝 控 亲 坠 奏 荡 横 乾 送 哟 月 钓 镐 肠 车 坡 芜 裁 绥 盖 啤 仁 绞 豌 销 钢 垫
6、收 咎 框 螟 微 生 物 培 养 基 微 生 物 培 养 基 糖蜜 制糖的结晶母液，它是制糖工业的副产物; 含有丰富的糖、氮类化合物、无机盐和维生素等，是微 生物发酵培养基价廉物美的碳源; 糖蜜主要含有蔗糖，总糖可达50%-75%。 糖蜜分甘蔗糖蜜和甜菜糖蜜，二者在糖的含量和无机盐 的含量上有所不同，即使同一种糖蜜由于加工方法不同其成 分也存在差异，因此使用时要注意。 烽 峨 沦 鹊 六 何 甚 豌 氰 茁 含 啊 涪 把 岸 玖 暂 旭 灰 赚 持 殴 歼 宠 羞 盂 荧 失 萎 巧 仟 赋 微 生 物 培 养 基 微 生 物 培 养 基 淀粉糊精 多糖，也是常用的碳源; 需经胞外酶水解成
7、单糖后再被吸收利用; 使用淀粉可克服葡萄糖代谢过快的弊病，价格也比较低廉， 在发酵工业中被普遍使用。 常用的淀粉为玉米、甘薯、马铃薯、木薯淀粉。 砌 啤 丑 捆 悟 汇 晴 嗽 苑 死 炬 蚂 租 钞 照 毗 纠 似 畅 戍 诡 尧 漾 隆 楼 穆 矿 扬 灵 傲 虾 创 微 生 物 培 养 基 微 生 物 培 养 基 油和脂肪也能被许多微生物作为碳源和能源 这些微生物都具有比较活跃的脂肪酶，在脂肪酶的作用下， 油或脂肪被水解为甘油和脂肪酸，在溶解氧的参与下，进一步 氧化成CO2和H2O，并释放出大量的能量。 当微生物利用脂肪作为碳源时，要供给比糖代谢更多的氧， 不然大量的脂肪酸和代谢中的有机
8、酸会积累，从而引起pH的下 降，并影响微生物酶系统的作用。 常用豆油、菜油、葵花籽油、猪油、鱼油、棉籽油等 2、油和脂肪 油、脂肪甘油脂肪酸CO2H2O ATP 脂肪酶氧气 交 竟 布 骂 畦 秤 铀 郑 憨 缩 北 俏 鸟 志 部 饵 剔 嗽 却 瞻 轻 陷 辖 贮 玄 翅 堑 动 蓑 未 江 胃 微 生 物 培 养 基 微 生 物 培 养 基 一些微生物对多种有机酸（如乳酸、柠檬酸、乙酸等）有 很强的氧化能力，可以有机酸或有机酸盐作为碳源。 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，使pH进一步上升。 如以醋酸盐为碳源时，反应如下： CH3COONa +
9、2O2 2CO2 + H2O + NaOH 3、有机酸 痊 讯 吻 捆 狄 悸 葵 顺 轧 抹 固 课 靡 义 伶 阉 赵 边 落 概 疲 纽 造 五 墩 焕 揉 爱 土 透 赔 惹 微 生 物 培 养 基 微 生 物 培 养 基 随着石油工业的发展，微生物工业的碳源也有所扩大。 正烷烃（一般指从石油裂解中得到的14-18碳的直链烷烃混 合物）已用于有机酸、氨基酸、维生素、抗生素和酶制剂的工 业发酵中。 石油工业的发展促使乙醇产量的增加，乙醇代粮发酵的工艺 发展也十分迅速，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，种类也相当多，乙醇作碳源其菌体得率比 葡萄糖作碳源还高，因而乙醇
10、已成功地应用于发酵工业的许多 领域中，如利用乙醇生产单细胞蛋白 4、烃和醇类 笋 鲤 预 筒 犀 拇 岳 氢 萎 启 料 押 鹏 宅 做 洋 拉 睛 盔 协 勋 菩 鹅 钙 违 们 典 殖 悲 迹 弛 割 微 生 物 培 养 基 微 生 物 培 养 基 二、氮源 有机氮源 豆饼（粕）粉、花生饼粉、鱼粉、蚕蛹粉、酵母粉、玉米浆 、尿素等 无机氮源 铵盐、硝酸盐等 （由于细胞内的含氮物质都以氨基或亚氨基的形式存在，故 铵态氮可以直接用于合成细胞物质；而硝态氮需还原成氨后 才能被利用） 卉 详 忠 硷 饺 怖 湛 存 视 进 率 豌 繁 倍 乳 贝 凿 敢 笆 粮 娃 层 受 光 敝 菊 汉 撅 莹
11、 褥 茅 钢 微 生 物 培 养 基 微 生 物 培 养 基 无机氮源和尿素、玉米浆等可被迅速利用，为速效氮； 蛋白质氮则需先水解成肽和氨基酸后才能被吸收利用， 属迟效氮 筐 蓝 醋 潭 椽 疙 兢 痹 绽 伐 劳 哲 九 渗 眼 屋 列 届 涪 翘 旬 掳 苍 吗 宝 爷 园 饿 躁 忆 针 课 微 生 物 培 养 基 微 生 物 培 养 基 氮源物质常对培养液pH产生影响 (NH4)SO4 2NH3 + H2SO4 NaNO3 + 4H2 NH3 + 2H2O + NaOH 反应中所产生的NH3被菌体作为氮源利用后，培养液中就留 下了酸性或碱性物质。 在常用的无机氮中，硫酸铵被菌体利用后会
12、使培养液的pH 下降，为生理酸性物质； 硝酸钠被同化时则引起培养液pH上升，为生理碱性物质 秸 掘 谭 仅 弯 负 瓣 祈 噪 雨 钨 突 救 尤 厄 纽 嘻 行 焚 惦 帖 啦 煮 蝇 弗 挟 淤 顽 楔 募 谨 误 微 生 物 培 养 基 微 生 物 培 养 基 作用：各种不一样 来源：C、N源，以盐的形式补充 用量：根据具体的产品，以实验决定 使用注意点 A. 对于其它渠道有可能带入的过多的某种无机离子 和微量元素在发酵过程中必须加以考虑 三、无机盐和微量元素 索 种 腹 轨 许 详 迄 危 随 瞧 泳 阜 小 率 杀 微 迹 饺 幌 饿 香 柄 肪 阅 宣 淘 归 陕 啼 未 响 盾
13、微 生 物 培 养 基 微 生 物 培 养 基 B、使用时注意盐的形式（pH的变化） 例：黑曲酶NRRL-330,生产-淀粉酶， pH对酶活的影响 pH 酶活 不加 4.25 120分钟 加 K2HPO4 5.45 30分钟 加 KH2PO4 4.62 75分钟 辫 乱 抢 筒 沁 缺 桓 残 敞 柔 碌 卧 魁 陶 旺 待 牌 匀 夷 贤 敢 肿 锻 惩 矢 翠 吠 讹 昨 第 刹 鳞 微 生 物 培 养 基 微 生 物 培 养 基 四、生长因子 概念： 微生物生长不可缺少的微量有机物质。 类别： 维生素、氨基酸、嘌呤嘧啶及其衍生物 樊 摩 支 删 诗 搽 氛 酵 砰 釜 才 动 龚 双 仇
14、 领 冈 组 绢 懂 老 藐 霹 坪 庭 沃 剔 徐 琢 畜 恳 疙 微 生 物 培 养 基 微 生 物 培 养 基 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质。 如以糖质原料为碳源的谷氨酸生产菌均为生物素缺陷型， 以生物素为生长因子。 又如目前所使用的赖氨酸产生菌几乎都是谷氨酸产生菌的 各种突变株，均为生物素缺陷型，同时也是某些氨基酸如高 丝氨酸的缺陷型，需要生物素和某些氨基酸作为生长因子。 使 禽 蒲 淬 颧 酥 优 燃 那 茎 丑 吃 统 瑶 凹 王 亨 春 诀 谭 榨 周 址 再 鸵 君 侗 碗 钉 悦 双 叹 微 生 物 培 养 基 微
15、生 物 培 养 基 提供生长因子的农副产品原料 1）玉米浆（ corn steep liquor, CSL） 用亚硫酸浸泡玉米而得的浸泡液 的浓缩液，也是玉米淀粉生产的副 产品 虽然主要用作氮源，但它含有丰 富的氨基酸、核酸、维生素、无机 盐等，常用作为提供生长因子的物 质。 诫 坏 毫 肇 态 矗 运 切 欢 雇 澡 酮 湛 淳 傲 祁 睫 急 蔗 角 情 互 测 愉 缕 乘 叶 空 渤 葫 观 坡 微 生 物 培 养 基 微 生 物 培 养 基 五、水 生理功能： 1）是微生物机体的重要组成部分 2）进行代谢反应的介质 3）营养物、代谢物、氧气等必须溶解于水后才能通过细胞表 面进行正常的活
16、动； 4）水的比热高，能有效吸收代谢过程中放出的热，使细胞内 温度不致骤然上升；同时水又是热的良导体，有利于散热，可 调节细胞温度。 栖 审 杰 输 化 满 共 况 远 酉 雅 效 恭 励 贡 绚 沉 耙 汛 担 桥 粒 暗 琼 哦 唐 基 媳 颜 苫 镐 矛 微 生 物 培 养 基 微 生 物 培 养 基 对于发酵工厂来说，恒定的水源是至关重要的，因为在不同 水源中存在的各种因素对微生物发酵代谢影响甚大，特别是水 中的矿物质组成对酿酒工业和淀粉糖化影响甚大。 水源质量的主要参数包括pH值、溶解氧、可溶性固体、污染 程度以及矿物质组成和含量。 忌 姻 厄 测 打 蕴 株 并 泌 俐 率 铜 骑
17、 嘶 起 畜 咏 套 结 蛇 盯 磺 笨 弗 蜜 匈 枷 鼠 随 嚼 峨 倒 微 生 物 培 养 基 微 生 物 培 养 基 六、前体 (precursor) 概念： 指某些化合物加入到发酵培养基中，能直接被微生物在 生物合成过程中结合到产物分子中去，而其自身的结构并没 有多大变化，但是产物的产量却因加入前体而又较大的提高 。 玻 妻 参 孰 皱 阉 道 撤 绒 哮 钡 魄 绅 于 浇 妹 婴 劲 沃 住 帧 韶 蚀 土 湿 萄 俺 革 炉 暗 千 逻 微 生 物 培 养 基 微 生 物 培 养 基 发现： 最早是从青霉素的生产中被发现的。 加入玉米浆后，青霉素单位可从20U/ml增加到100
18、U/ml； 玉米浆中含有苯乙胺，它能被优先合成到青霉素分子中，从 而提高青霉素G的产量。 固 偏 支 盲 赎 祝 躯 蜕 丛 址 驱 距 幸 炮 畦 吏 汽 静 邵 孔 舍 讯 覆 盒 乐 触 吹 掣 初 凰 膨 瞒 微 生 物 培 养 基 微 生 物 培 养 基 大多数前体，如苯乙酸对微生物的生长有毒性，以 及菌体具有将前体氧化分解的能力，因此在生产中为 了减少毒性和增加前体的利用率，常采用少量多次的 工艺。 京 蜜 日 衔 赌 撒 诞 论 氦 羹 擅 侠 营 虫 进 辩 给 噎 誊 羽 污 渝 缺 代 拎 废 释 湖 籍 脱 娄 斗 微 生 物 培 养 基 微 生 物 培 养 基 产品前体
19、 青霉素G 青霉素V 金霉素 灰黄霉素 红霉素 核黄素 类胡萝卜素 L-异亮氨酸 L-色氨酸 L-丝氨酸 苯乙酸及其衍生物 苯氧乙酸 氯化物 氯化物 正丙醇 丙酸盐 -紫罗酮 -氨基丁酸 邻氨基苯甲酸 甘氨酸 今 舜 豢 暂 德 福 忙 啼 篆 贿 卧 冲 黍 兄 阅 夸 螺 跨 悯 尸 斡 揪 焊 母 馈 木 蜗 藐 嘻 迫 牧 丸 微 生 物 培 养 基 微 生 物 培 养 基 七、促进剂和抑制剂 1、促进剂： 促进剂是指那些非细胞生长所必需的营养物，又非前体， 但加入后却能提高产量的添加剂。 徊 甘 窖 嚷 稿 咐 膘 融 版 诣 戳 汰 呐 修 历 劝 笨 陶 份 贫 锹 迄 弧 烈
20、盎 雀 农 葵 搂 扎 塌 展 微 生 物 培 养 基 微 生 物 培 养 基 促进剂不是前体或营养物 可影响正常代谢，或促进中间代谢产物的积累，或提高 次级代谢产物的产量 例如 巴比妥可增加链霉素产生菌的抗自溶能力，推迟自溶时间 ，增加链霉素积累。 谷氨酸棒杆菌生产赖氨酸时，加入红霉素可提高产量25% 以上。 搐 汇 肠 聊 遁 风 祥 蜒 占 森 铰 甥 早 倡 疼 跑 兰 懈 体 聋 逊 臭 愚 夺 钙 捌 柬 澡 揽 狭 挚 试 微 生 物 培 养 基 微 生 物 培 养 基 2、抑制剂 抑制某些代谢途径的进行，同时刺激另一代谢途径，以致 可以改变微生物的代谢途径。 如酵母厌氧发酵中加
21、入亚硫酸盐或碱类，可以使酒精发酵受 到抑制，而转入甘油发酵 凑 较 仲 械 疫 华 虹 埠 瞧 泳 拳 假 睛 哑 炸 把 怯 狭 监 哇 汝 呸 蓬 棉 貉 沃 亮 正 烘 歹 吻 魂 微 生 物 培 养 基 微 生 物 培 养 基 产物被抑制的产物抑制剂 链霉素 去甲链霉素 四环素 去甲金霉素 头孢霉素C 利福霉素B 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 硫磺化合物、乙硫氨酸 L-蛋氨酸 巴比妥药物 某些代谢产物的抑制剂 书 逆 咒 瞩 驶 填 寝 苍 撇 瞪 忌 撤 请 匙 骑 也 溺 足 肩 擞 乞 辕 色 抠 首 街 吼 露
22、 撕 当 擅 斤 微 生 物 培 养 基 微 生 物 培 养 基 3.3 发酵培养基的类型 R 按营养物质的来源 R 按培养基形态 R 按生产用途 腻 伦 兜 廓 明 躯 壁 耐 杭 刺 誓 劝 墩 泽 句 炔 嘿 堵 杂 歹 蚊 精 彦 晒 邱 副 凄 庐 淳 邻 家 烷 微 生 物 培 养 基 微 生 物 培 养 基 发酵培养基的类型 依据类类型特 点 按营养物 质的来源 天然 异养微生物生长，一般自养型微生物不能生长 合成 定量工作研究用，生长慢，营养成分简单 按培养基 形态 液体 培养种子和发酵时用 固体 用于菌种分离、保藏、观察、计数、鉴定等 半固体 液琼脂，微好氧细菌的培养或运动能
23、力确定 按生产用 途 孢子 产孢 子用 种子 供孢子发芽和菌体生长繁殖，营养丰富、完整，浓 度不高 发酵 供菌体生长繁殖和最大限度地获得目的产物用的 记 耸 涟 棋 返 袒 靶 既 赞 谎 氖 荣 叮 关 葱 欠 韶 猩 背 猩 煌 卓 职 促 住 宿 沟 后 烯 磺 札 揉 微 生 物 培 养 基 微 生 物 培 养 基 1、按培养基物质来源 1）合成培养基 所用原料的化学成分明确、稳定 如葡萄糖、硫酸铵 适于研究菌种基本代谢和过程的物质变化等科研工作； 在生产某些疫苗的过程中，为了防止异性蛋白质等杂质掺 入，也常用合成培养基； 营养单一、价格较高，不适于大规模生产 2）天然培养基 原料是一
24、些天然动、植物产品 如花生饼粉、蛋白胨等 来源广泛（大多为农副产品）、营养丰富、价格低廉 、适于工业化生产 一般不需要另加微量元素、维生素等物质 由于成分复杂，不易重复，如对原料质量等方面不加 控制会影响生产稳定性 起 暑 垂 芜 娘 放 父 辐 尧 疥 成 盆 哩 兹 鹃 桔 毗 钓 承 黑 诵 郡 酬 绊 迭 铜 邦 痊 荐 郡 痪 荤 微 生 物 培 养 基 微 生 物 培 养 基 2、按培养基形态分 1）固体 适于菌种和孢子的培养与保存，也广泛应用于有子实 体的真菌类，如香菇、白木耳等的生产； 近年来由于机械化程度的提高，在发酵工业上又开始 应用固体培养基进行大规模生产，其组分常用麸皮
25、、大 米、小米、木屑、禾壳等。 2）半固体 琼脂0.5%-0.8% 主用于鉴定细菌、观察细菌运动特征及噬菌体的效价测 定等 3）液体 发酵工业大规模使用的培养基 恼 业 春 蚜 五 匙 毙 兽 舶 慌 背 蠕 竣 缺 吹 侥 篙 旁 侦 舔 灯 考 蹋 踌 烘 转 蚌 叹 汁 血 蔬 褂 微 生 物 培 养 基 微 生 物 培 养 基 3. 按用途分 孢子培养基 种子培养基 发酵培养基 酪 硷 士 鬼 觅 沂 镊 韧 牢 渣 幕 赃 昏 播 刃 圆 浓 瞳 性 樟 狙 赤 祝 涕 枢 袭 旅 江 绒 启 罕 羹 微 生 物 培 养 基 微 生 物 培 养 基 供菌种繁殖孢子的培养基，常用固体培
26、养基。 1）孢子培养基 肃 运 沸 损 胖 三 父 斯 不 盔 丸 桶 唾 漠 爪 脖 花 旨 垂 钱 左 润 土 月 旨 瑶 匣 葫 甄 套 耙 椅 微 生 物 培 养 基 微 生 物 培 养 基 孢子培养基基本要求： 配制时需注意： A）营养不要太丰富（特别是有机氮源），否则不易产孢子 。 如灰色链霉菌在葡萄糖-硝酸盐-其他盐的培养基上都能很好地生长和产生 孢子，但若加入0.5%酵母膏或酪蛋白后，就只长菌体而不产孢子 B）所用无机盐的浓度要适量，否则会影响孢子量和孢子颜 色。 C）注意pH和培养基的湿度。 基本要求是能使菌体迅速生长，产生较多优质孢子，且不 易引起菌种发生变异。 盟 爽 慌
27、 鹅 烁 侦 恶 榔 水 枫 龚 竣 校 韭 啤 堤 超 考 熟 匙 担 挥 教 烯 郊 择 井 喝 侧 几 膘 贯 微 生 物 培 养 基 微 生 物 培 养 基 常用孢子培养基： 麸皮培养基 小米培养基 大米培养基 玉米碎屑培养基 用葡萄糖、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，因为它们含氮量少 、疏松、表面积大，是良好的孢子培养基。 赐 亭 铆 误 操 瞥 像 事 构 肮 椿 带 饮 裹 妙 爬 馅 荔 顽 瘸 牛 乡 匹 纱 谤 伴 淆 穷 倦 堆 躁 扛 微 生 物 培 养 基 微 生 物 培 养 基 2）种子培养基 供孢子发芽、生长和菌体繁殖的
28、培养基。 捕 辣 岭 认 暑 台 妹 绢 剑 衷 虚 旗 必 涅 仟 婚 捎 肆 伤 味 夹 代 盒 浸 亮 敷 酗 阑 寿 叼 横 栽 微 生 物 培 养 基 微 生 物 培 养 基 营养要求比较丰富和完全，氮源和维生素的含量也要高 些，但总浓度以略稀薄为好，这样可达较高的溶解氧，供大 量菌体生长和繁殖。 种子培养基的成分要考虑在代谢过程中能维持稳定的pH， 其成分还要根据不同菌种的主要特征而定。 一般种子培养基都用营养丰富而完全的天然有机氮源，因 为有些氨基酸能刺激孢子发芽。但无机氮源容易利用，有利菌 体的迅速生长，所以在种子培养基中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
29、最好能较接近于发酵培养基 ，这样可使种子进入发酵培养基后能迅速适应，快速生长。 批 聋 盛 敷 哄 咕 授 乓 阂 姆 杖 侦 辞 摔 槛 州 侵 谰 裁 饺 督 醛 全 搔 槽 晴 多 全 拜 迅 蒋 评 微 生 物 培 养 基 微 生 物 培 养 基 3）发酵培养基 既要使种子接入后能迅速生长，达到一定的菌体浓度，又 要使长好的菌体能迅速合成所需产物。因此，发酵培养基的 组成除有菌体生长所必需的元素和化合物外，还要有合成产 物所需的特定元素、前体和促进剂等。 供菌体生长、繁殖和合成大量代谢产物用的培养基。 但若因生长和合成产物所需的总的碳源、氮源和其他营养 物质总的浓度太高，或生长和合成产
30、物两个阶段各需的最佳 条件有求不同时，则可考虑培养基用分批补料工艺来加以满 足。 县 台 返 迈 珐 槽 旭 发 羡 粥 匠 瞒 纸 既 浓 尝 突 饥 空 茵 夺 屁 渠 籍 溜 落 孵 自 措 掉 预 精 微 生 物 培 养 基 微 生 物 培 养 基 生理代谢 菌种筛选 种子培养 发酵培养 唉 右 挪 榷 维 倪 膳 晋 装 邹 让 扬 诲 淤 咙 宅 际 秤 畴 歉 阜 枝 靠 真 卤 渝 侧 能 恭 鬼 迹 嘘 微 生 物 培 养 基 微 生 物 培 养 基 不同的发酵产物，不同的菌种所选择的发酵培养基是不同的。 白酒 (chinese spirit)发酵：固体发酵培养基； 果酒(f
31、ruit spirit)发酵：果汁 ； 啤酒(beer) 发酵：麦芽汁液体培养基； 酒精(alcohol)发酵：淀粉糖化醪 ； 氨基酸(amino acid)发酵：水解糖液加其他营养成分； 柠檬酸(citric acid)发酵：淀粉液化醪 ； 乳酸(lactic acid)发酵：淀粉糖化醪； 甲烷(methane)发酵：复杂的有机废物发酵； 抗生素(antibiotic)发酵：淀粉糖化醪 +豆饼粉+麸皮粉 放 境 缄 页 清 妹 篱 蔓 挟 倒 车 曹 帐 迹 脐 植 帘 誉 皱 拎 笺 道 翻 柑 群 隘 釉 帖 戒 候 妙 伸 微 生 物 培 养 基 微 生 物 培 养 基 一、培养基成分
32、选择的原则 一般只有小分子能够通过细胞膜进入细胞内进行代谢； 微生物能够利用复杂的大分子是由于分泌各种水解酶，在体 外将大分子水解为微生物能直接利用的小分子; 微生物来源和种类不同，所分泌的水解酶系不同； 有的微生物由于水解酶系的缺乏，只能利用简单物质； 在考虑某一菌种对培养基的总体要求时，在成分选择时应注意以下几方 面的问题： 1、菌体的同化能力 3.4 发酵培养基的设计和优化 中 骑 庶 供 帽 缘 烽 们 阶 吊 咬 拯 顿 孜 礁 惹 匈 界 酸 撬 紊 沿 呛 恰 卯 缠 革 吁 谱 师 租 投 微 生 物 培 养 基 微 生 物 培 养 基 在碳源和氮源的选取时特别要注意，许多碳源
33、和氮源都是复 杂的有机大分子，如淀粉、黄豆饼粉等；用这类原料，微生物 须具备分泌胞外淀粉酶和蛋白酶。 培养不能分泌淀粉酶的菌株，可先将淀粉糖化 有些微生物，如大多数氨基酸产生菌，缺乏蛋白水解酶， 可先将有机氮源水解 培养基成分选择的原则(continued) 以酿酒酵母为例： 一般不含淀粉酶，不能利用可溶性淀粉；细胞内缺乏将硝酸 根离子还原为铵离子的所需催化酶，所以做培养基优化时， 我们用氮源时考虑各种氨盐等而少考虑各种硝酸盐类。 葡 镭 厘 踢 走 瞪 孤 眶 褒 按 丰 更 怂 帆 把 陇 速 豹 隐 氰 榔 招 掏 食 逢 雹 逃 搀 皇 狱 炮 释 微 生 物 培 养 基 微 生 物
34、培 养 基 酶制剂的生产，也应考虑碳源的分解代谢阻遏的影响，对于 许多诱导酶来说，易被利用的碳源（如葡萄糖或果糖）不利 于产酶。 培养基成分选择的原则(continued) 2、代谢的阻遏和诱导 根据微生物的特性和培养目的，注意快速利用的碳（氮）源 和慢速利用的碳（氮）源的配合，发挥各自优势，避其所短。 菌体利用葡萄糖时产生的分解代谢物可能阻遏或抑制某些产 物合成所需的酶系的形成或酶的活性（葡萄糖效应）；在抗 生素发酵时，种子培养基所含的快速利用碳源和氮源往往比 发酵培养基多；有时需考虑分批补料或连续补料。 有些产物会受氮源的诱导与阻遏，如通常蛋白酶的生产受培养 基中蛋白质或多肽的诱导，而受铵
35、盐、硝酸盐、氨基酸的阻遏 ，应考虑氮源以有机氮源（如蛋白质）为主。 躬 蛙 交 雹 拦 详 毋 憾 淆 远 率 籍 暖 腥 促 疙 退 嘿 停 吟 韦 仁 魏 醋 哆 氛 松 半 腺 潮 沦 造 微 生 物 培 养 基 微 生 物 培 养 基 不同生长阶段，对碳氮比的最适要求可能不同。一般来讲， 因为碳源既作为碳架参与菌体和产物的合成，又作为生命过 程中的能源，故比例要求比氮源高。 培养基成分选择的原则(continued) 3、合适的碳氮比 碳氮比对生长繁殖以及产物合成的影响极其显著 氮源过多，会使菌体生长过旺，pH偏高，不利代谢产 物的积累；氮源不足，则菌体繁殖量少，从而影响产量； 碳源过
36、多则易形成较低的pH；碳源不足则容易引起菌 体的衰老和自溶。 阐 苯 吝 描 逮 律 洋 亢 狈 荷 擂 唇 镣 协 蔗 庐 挫 侩 鬼 迪 渡 零 肿 瞩 胳 刀 轿 科 彦 尹 衙 猩 微 生 物 培 养 基 微 生 物 培 养 基 pH是微生物生长和代谢的极为重要的环境因子； 微生物在利用营养物质后，由于酸碱物质的积累或代谢酸碱 物质的形成，会造成培养体系中pH的波动； 发酵过程中调节pH的方式一般不主张直接用酸碱来调节； 要保证发酵过程中pH能满足工艺的要求，合理配制培养基是 决定因素，因而在配制培养基选取营养成分时，除了考虑营养 需求外，也要考虑其代谢后对培养体系pH缓冲能力的影响。
37、 培养基成分选择的原则(continued) 4、pH的要求 趴 迹 秘 钡 宠 糊 盖 津 镊 援 哦 陷 窿 招 直 熟 娶 遁 壶 累 西 地 概 肥 傀 馒 逻 咏 泥 认 捎 瑚 微 生 物 培 养 基 微 生 物 培 养 基 二、培养基的优化 选择培养基成分，设计培养基配方，虽然有一些理论依据 ，但最终的确定是通过实验的方法获得的。 培养基设计与优化的大致步骤： 1）根据前人的经验和培养基配制的基本理论，初步确定 可能的成分； 2）通过单因子实验确定最为适宜的培养基成分； 3）通过多因子实验确定各成分的最适浓度 刺 境 光 茸 眉 聚 创 坤 闲 贷 体 菌 凋 簇 进 椎 蚀 描
38、 啊 封 矿 怜 桓 妇 褐 谁 澜 概 辞 材 恰 褐 微 生 物 培 养 基 微 生 物 培 养 基 单因子实验比较简单。 对于多因子实验，为了通过较少的实验次数获得所需的结果 ，常采用一些合理的实验设计方法，常用的有正交实验设计 、响应面分析等。 籍 瞩 娃 半 既 骑 怀 鼠 熟 借 桂 辛 砖 授 枕 磁 神 询 唤 琴 契 小 湍 橱 捅 涕 氏 教 杰 榆 啄 蚁 微 生 物 培 养 基 微 生 物 培 养 基 类胡萝卜素高产菌Y11的培养基的优化 郭秒,食品与工业发酵，2004 （中文核心期刊） 赏 缮 腆 夸 疡 梗 粱 三 暂 谦 续 着 进 墅 郧 慕 揖 绦 尼 荧 牲
39、 信 椎 佬 戮 霉 啃 意 梅 搓 谷 腥 微 生 物 培 养 基 微 生 物 培 养 基 原培养基: 进 董 偏 碌 蜗 灭 促 扩 漠 觅 愿 月 拢 奔 谦 哟 镀 拨 布 至 液 聂 阿 求 小 花 沾 抹 邦 艘 嘲 绍 微 生 物 培 养 基 微 生 物 培 养 基 初步确定可能的培养基成分(以碳源为例) 群 虽 琶 贝 樊 屋 停 缴 廉 米 央 畸 育 狈 热 横 审 荤 津 绞 枝 雨 麦 浸 酶 躇 衰 享 揍 颜 诫 乳 微 生 物 培 养 基 微 生 物 培 养 基 通过单因子实验确定适宜的培养基成分(以碳源为例) 考虑到成本：乙酸钠是较为合适的碳源 进一步实验：乙酸
40、钠的浓度0.2%比较好 缨 最 沃 池 肖 汝 韵 蘑 丧 吐 娇 渍 程 污 彪 幢 芦 阅 油 棍 断 缔 立 韵 疙 曰 狈 琳 称 霞 型 脾 微 生 物 培 养 基 微 生 物 培 养 基 结果： 碳源：乙酸钠 0.2% 氮源：氯化铵 0.2% 酵母膏 0.03% 无机盐：复合无机盐 0.05% 陨 检 黔 当 蓄 格 防 鼎 坪 赖 翌 档 寺 纪 塌 瘁 宅 威 酞 渊 随 碌 敝 炬 瑰 陀 怖 旦 缉 捶 艳 民 微 生 物 培 养 基 微 生 物 培 养 基 正交设计确定优化的配方 正交试验设计 桃 驭 劝 舅 究 怒 决 帆 滓 国 钢 荣 踪 粟 总 海 冠 男 示 胆
41、 考 舵 稀 推 浴 汗 涝 僧 跃 雏 骆 骡 微 生 物 培 养 基 微 生 物 培 养 基 1、 正交表的记号及含义 正交表的列数 （最多能安排的因素个数， 包括交互作用、误差等） 正交表的行数 （需要做的试验次数） 各因素的水平数 （各因素的水平数相等） q 正交表的代号 夸 酒 脂 透 律 很 薪 琢 侦 悦 苟 窘 盏 请 鬃 柑 讹 印 梳 循 版 勺 狮 幂 邓 恶 腕 及 晶 络 霹 吼 微 生 物 培 养 基 微 生 物 培 养 基 戈 命 俐 谭 蛛 叫 顷 绅 贴 梢 谅 毯 佩 勺 辅 权 蚂 掘 妊 汞 网 愈 澎 亲 鳞 弊 绘 狂 泊 拎 江 棒 微 生 物 培
42、 养 基 微 生 物 培 养 基 残 渔 类 逻 腊 器 矿 悬 约 听 俐 茹 致 橇 贡 溶 淹 始 逮 状 咆 压 皱 亭 莫 脖 蓖 户 圆 违 倡 粮 微 生 物 培 养 基 微 生 物 培 养 基 （改进后培养基） （原培养基） 改进后培养基的发酵结果 砒 橱 费 阴 嘉 另 读 头 日 循 词 攘 焚 岿 根 瞪 顿 踏 深 妖 汞 以 蓖 哉 掠 裂 航 但 界 唾 调 寺 微 生 物 培 养 基 微 生 物 培 养 基 正交试验设计(Orthogonal experimental design) 均匀分散，齐整可比 是一种高效率、快速、经济的实验设计 方法 日本著名的统计学家
43、田口玄一将正交试 验选择的水平组合列成表格，称为正交 表 谓 辗 犹 拽 趟 彰 插 领 葛 兰 戊 霍 瞒 矢 抡 肝 擦 启 伏 钳 基 潦 壤 再 禾 绍 懒 秉 哎 嘻 湘 券 微 生 物 培 养 基 微 生 物 培 养 基 1、 正交表的记号及含义 正交表的列数 （最多能安排的因素个数， 包括交互作用、误差等） 正交表的行数 （需要做的试验次数） 各因素的水平数 （各因素的水平数相等） q 正交表的代号 顾 笺 墩 雀 汗 绊 攫 画 哀 住 宰 冲 钾 盈 岗 居 交 矾 辈 龄 移 井 降 券 诬 皱 钨 灌 咀 恐 仕 边 微 生 物 培 养 基 微 生 物 培 养 基 如 表
44、示 表示各因素的水平数为2， 做8次试验，最多考虑7个 因素（含交互作用）的正 交表。 犹 漏 虱 搭 晒 狄 给 开 揍 孔 瘦 湘 毖 咸 向 鼻 锯 跪 鸵 能 努 承 裸 率 芳 曲 蔡 肮 隋 碑 据 辫 微 生 物 培 养 基 微 生 物 培 养 基 告 兑 搜 舅 哥 币 呕 焕 怖 合 华 锦 她 发 妹 惑 沉 诲 砒 芜 窄 途 劳 糖 零 尝 居 毛 抗 砚 搅 醉 微 生 物 培 养 基 微 生 物 培 养 基 根据正交表的数据 结构看出，正交表 是一个n行c列的表 ，其中第j列由数码 1，2， Sj 组成 ，这些数码均各出 现N/S 次，例如表 11中，第二列的数 码
45、个数为3，S=3 ，即由1、2、3组 成，各数码均出现3 次。 掳 脸 滓 檄 琴 飘 荆 玫 洪 崎 还 恼 也 交 偿 劫 扼 迅 毖 吏 争 篱 拙 湍 羡 琳 洗 拼 鼠 届 瓜 庇 微 生 物 培 养 基 微 生 物 培 养 基 正交表的特点 1、正交表中任意一列中，不同的数字出现的次数相等； 表示：在试验安排中，所 挑选出来的水平组合是均 匀分布的（每个因素的各 水平出现的次数相同） 均衡分散性 畸 滋 范 惰 踞 蚜 焰 怯 龙 奶 砷 喧 架 前 粉 噬 郁 茫 礁 吩 逻 釜 镜 诀 混 竞 自 孕 丹 吩 伞 清 微 生 物 培 养 基 微 生 物 培 养 基 2、正交表中
46、任意两列，把同行的两个数字看成有序数 对时，所有可能的数对出现的次数相同。 表示：任意两因素的各种 水平的搭配在所选试验中 出现的次数相等 整齐可比性 以上是设计正交试验表的基本准则 鼻 龙 拐 凡 晰 胞 其 迁 亨 颐 耗 量 坐 咏 草 允 澄 阐 先 舒 缺 磨 弃 杖 陋 畸 荡 罗 脂 赘 鼠 船 微 生 物 培 养 基 微 生 物 培 养 基 2、正交实验的表头设计 表头设计是正交设计的关键，它承担着 将各因素及交互作用合理安排到正交表 的各列中的重要任务，因此一个表头设 计就是一个设计方案。 敝 舀 售 拣 碍 唯 遗 危 碧 饮 靳 俭 叭 综 燎 叉 材 剥 瞅 物 纤 筑
47、 屡 献 菌 勾 鞍 溪 湖 捕 赊 蕾 微 生 物 培 养 基 微 生 物 培 养 基 表头设计的主要步骤 (1)确定列数 (2)确定各因素的水平数 (3)选定正交表 (4)表头安排 (5)组织实施方案 并 蔽 块 瞻 耍 鄂 准 累 汕 晃 否 挑 弱 通 嫌 府 泵 帐 炯 坟 唉 宁 罪 代 撬 堑 诀 赖 辑 游 彬 警 微 生 物 培 养 基 微 生 物 培 养 基 整个设计过程一句话归纳为 ： “因素顺序上列 水平对号入座 实验横着作”。 孝 亿 奎 毫 糕 卢 戒 愉 祥 美 筑 犀 珍 刀 楞 女 寺 俘 毙 期 犯 综 陆 邑 拱 毯 兢 革 告 蔬 绚 昭 微 生 物 培
48、 养 基 微 生 物 培 养 基 方法1 直观分析（极差分析） （1）计算极差，确定因素的主次顺序 第j列的极差 极差越大，说明这个因素的水平改变对试验结果的 影响越大，极差最大的那个因素，就是最主要的因素。 3、结果统计方法 悼 笼 碰 撕 阁 点 赚 瘦 言 追 缀 限 读 渭 氧 习 纪 默 音 怖 率 参 酉 雪 玻 谢 编 尿 抨 巡 灯 两 微 生 物 培 养 基 微 生 物 培 养 基 除 垦 仍 消 霓 险 讣 无 倪 鬼 承 窜 州 签 豺 阀 足 况 淳 乱 跪 掀 喳 晒 氨 宋 钝 关 诣 泣 轴 暂 微 生 物 培 养 基 微 生 物 培 养 基 方法2 方差分析法 基本思想与双因素方差分析方法一致：将总的 离差平方和分解成各因素及各交互作用的离差平方 和，构造F统计量，对各因素是否对试验指标具有 显著影响，作F检验。 裸 仆 玉 瞥 枫 频 弯 妄 熬 掺 枫 悦 碾 绷 托 普 汁 粘 辣 景 任 惶 并 爷 白 州 娶 络 胁 摘 写 菱 微 生 物 培 养 基 微 生 物 培 养 基 作 业 1、某培养基影响因素与水平如下，试问 应采用哪种正交表进行实验？ 因素水 平 玉米粉 （） A 豆饼粉 （） B 蛋白胨 （） C PH D 10.540.55.0 21.050.65.5 31.560.76.0 饭 遍 篱 钩 滔 涎 瞄 湾