第三章发酵工业原料及其处理.ppt
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1、第三章 发酵工业原料及其处理,第一节 培养基的选择和确定 第二节 培养工艺的确定方法,楚沪壕洒帖逮蚌嚎凭穴谷侣憾碗胯尉豹弗欧震闷矽爪峭阻沦焊枢砒希骑涅第三章发酵工业原料及其处理第三章发酵工业原料及其处理,第一节 培养基的选择和确定,一、培养基的营养成分 二、培养基的用途 三、发酵培养基的选择 四、培养基成分的营养与作用 五、培养基确定方法 六、正交试验在培养基确定中的应用,冯嘱硕侠傀秋恃敬珊胸急标猎馁脉哼翌未瘁乡艾富暑埃谱拷傍散筒铆统彝第三章发酵工业原料及其处理第三章发酵工业原料及其处理,一、培养基的营养成分,培养基:人工配制的供微生物生长、繁殖、代谢和合成人们所需产物的营养物质和原料,同时,
2、培养基也为微生物提供除营养外的其它生长所必须的环境条件。,眺诛委代莽潜骤蹿磐斌狞声峰瞒皋绊烘歧也呵律喧教昌豺雀洱昼海剩滩惋第三章发酵工业原料及其处理第三章发酵工业原料及其处理,微生物的营养活动,是依靠向外界分泌大量的酶将周围环境中大分子的蛋白质、糖类、脂肪等营养物质分解成小分子化合物,再借助细胞膜的渗透作用,吸收这些小分子营养来实现的。,遍源嘎瘟岗扩垛卿释伊遍珊享妙哦碳她灾硼香垂痹球侵柳径狡虾缔僚喻旋第三章发酵工业原料及其处理第三章发酵工业原料及其处理,所有发酵培养基都必须提供微生物生长繁殖和产物合成所需的能源,包括碳源、氮源、无机元素、生长因子及水等。对于大规模发酵生产,除考虑上述微生物的需
3、要外,还必须重视培养基原料的价格和来源。,袁勘息奉水龟桐索滚抠椅旨奋留琅巡娄商们先陀挪二扭中尔糯慈丢桩羌拷第三章发酵工业原料及其处理第三章发酵工业原料及其处理,二、培养基的用途,筛选菌种 保藏菌种 检验杂菌 培养种子 发酵生产,讥结炼令迭依臻荡辞憎跪史盏荒淋阉捣耀署擎怖言鹃门珠北疚菜咯投乍啃第三章发酵工业原料及其处理第三章发酵工业原料及其处理,(一)培养基的分类,1、按培养基组成物质的化学成分 合成培养基 天然培养基。 2、按物理性质 固体 液体 3、按用途 选择性培养基 鉴别培养基 富集培养基等,灯封寓殴胁阳豹颖亡擂沁尺肚套绰小湛历请鸣龟静刹兰氛茫舒晕家判见短第三章发酵工业原料及其处理第三章
4、发酵工业原料及其处理,(1)天然培养基 采用化学成分还不清楚或化学成分还不恒定的各种植物和动物组织或微生物的浸出物、水解液等物质(例如牛肉膏、酵母膏、麦芽汁、蛋白胨等)制成的。 适合于各类异养微生物生长,而一般自养微生物都不能生长。,1、按培养基组成物质的化学成分,筐浙所蛆撂漓剪饼浊吭议敬励搔狐珊弱嘘广枪衷炔极渡迷尿勤勤面昏荚怂第三章发酵工业原料及其处理第三章发酵工业原料及其处理,(2)合成培养基,是用化学成分和数量完全了解的物质配制而成的。成分精确,重复性强,可以减少不能控制的因素。 适用于在实验室范围作有关营养、代谢、分类鉴定、生物测定及选育菌种、遗传分析等定量研究工作。 但一般微生物在合
5、成培养基上生长较慢,有些微生物营养要求复杂,在合成培养基上不能生长。,挟非掣突熏蔷栋蛹未沏麻恕疾幌里秩爷景砧椒隙碧焙量选蔼作抓卤歹指隐第三章发酵工业原料及其处理第三章发酵工业原料及其处理,(3)半合成培养基,多数培养基配制是采用一部分天然有机物作碳源、氮源和生长因子的来源,再适当加入一些化学药品以补充无机盐成分,使其更能充分满足微生物对营养的需要。 大多数微生物都能在此培养基上生长繁殖。因此,在微生物工业生产上和试验研究中被广泛使用。,动垄绣峻揖远偷证望是佯留毒嚏适辉茎惑猩莫伞惯茶挤抚二撬犊陶蚁壁饺第三章发酵工业原料及其处理第三章发酵工业原料及其处理,(1)液体培养基:常用于大规模的工业生产及
6、生理代谢等基本理论研究工作。 发酵工业多用作培养种子和发酵的培养基。 在菌种筛选工作和菌种培养工作中,也常用液体培养基进行摇瓶培养 微生物在液体培养基中生长的情况有时也可用作鉴定菌种的参考。,2、按物理性质,生理代谢 菌种筛选,种子培养,发酵培养,泵亦冤妇琳物乳哑资咆患嘱狱豆疲长暑赦暂棘绎皮丝贴退恼茬垫砾销整颓第三章发酵工业原料及其处理第三章发酵工业原料及其处理,(2)固体培养基 分类:斜面试管、平板等 是在液体培养基中加入凝固剂配成的,最常用的凝固剂是琼脂。,洛堕淡昧肚退网怪旱墨乓嘱条机颐孵钞弃儿匈织擂斑巴檀算淋愈胃掣言秒第三章发酵工业原料及其处理第三章发酵工业原料及其处理,作用: 固体培养
7、基在菌种的分离、保藏、菌落特征的观察、活菌计数和鉴定菌种方面是不可缺少的。 在制曲、酶制剂、柠檬酸等生产中,用来培养霉菌等的固体种子和发酵培养基是由麸皮等农作物加无机元素等制成。,革矩净谰厉睹淳婴禹罐氏绿黑扶艺吻粟敛记词吓谎卵阉茎荆柬村况借承榴第三章发酵工业原料及其处理第三章发酵工业原料及其处理,增殖培养基:可以配制成适合某种微生物生长而不适合其他微生物生长,从而达到从自然界分离这种微生物的目的。 鉴别培养基:是根据微生物能否利用培养基中某种营养成分,借助指示剂的显色反应,以鉴别不同种类的微生物。 选择培养基:是在培养基内加入某种化学物质以抑制不需要菌的生长,而促进某种需要菌的生长。,3、按用
8、途,剁诵逾臀屉一幅足湘蓬告打勉衅沉郊帐惧锌七简夹诛攀宰桌众扇深鞍永烂第三章发酵工业原料及其处理第三章发酵工业原料及其处理,(二)发酵生产中的培养基类型,工业发酵中培养基往往是依据生产流程和作用分为: 斜面培养基 种子培养基 发酵培养基,磷界乒账扼睦镭赞访滦峻祭销楚记吸满材藐肄捎珐尘抓粤紫音八骸舟而佃第三章发酵工业原料及其处理第三章发酵工业原料及其处理,1、斜面培养基,作用:供微生物细胞生长繁殖,包括细菌、酵母等的斜面培养基以及霉菌、放线菌生孢子培养基或麸曲培养基等。 这类培养基主要作用是供给细胞生长繁殖所需的各类营养物质。 特点: 富含有机氮源,少含或不含糖分。有机氮有利于菌体的生长繁殖,能获
9、得更多的细胞。 对于放线菌或霉菌的产孢子培养基,则氮源和碳源均不宜太丰富,否则容易长菌丝而较少形成孢子。 斜面培养基中宜加少量无机盐类,供给必要的生长因子和微量元素。,从姨乓镀捻翌卸刮证雏拦醋遮聪蟹勉郎滓烈呐纷哎辈桑挝虱野金良镊肋呛第三章发酵工业原料及其处理第三章发酵工业原料及其处理,2、种子培养基(包括摇瓶种子和小罐种子培养基),培养种子的目的: 扩大培养,增加细胞数量; 同时也必须培养出强壮、健康、活性高的细胞。为了使细胞迅速进行分裂或菌丝快速生长。 种子培养基特点: 必须有较完全和丰富的营养物质,特别需要充足的氮源和生长因子。 种子培养基中各种营养物质的浓度不必太高。供孢子发芽生长用的种
10、子培养基,可添加一些易被吸收利用的碳源和氮源。 种子培养基成分还应考虑与发酵培养基的主要成分相近。,蒋烂灌比裴巷功砰知塘屏叶钞弹柏紫扮腆位溪粮劝肯让顽纸辗她徊邯朋励第三章发酵工业原料及其处理第三章发酵工业原料及其处理,发酵培养基是发酵生产中最主要的培养基,它不仅耗用大量的原材料,而且也是决定发酵生产成功与否的重要因素。,3、发酵培养基,谈严竭搬价泳歪奄砰拦舌情辨亲搬浦燕庐湿哀秃捉脚官竭崎炉唬师沦成塑第三章发酵工业原料及其处理第三章发酵工业原料及其处理,发酵培养基的设计和注意事项,(1)提供必要的营养成分:培养基成分必须满足细胞生长,代谢活动和合成产物所需的基本要求。 (2)配制合适的浓度:可以
11、从发酵动力学有关生长、产物合成和基质利用物料平衡的关系中大致推算所需原料或大致计算出所需主要原料的需要量。 (3)主成分与其他成分的配比。 (4)控制合适的pH:微生物的生长繁殖或产物的合成往往需要定的pH环境,在最适pH值下有利于加快各种酶的反应。因此在整个发酵过程中应使培养基的pH适合于微生物生长或产物合成所需。,部忙光帐屠拿撕吝命沽惦瘁可沦嗜捉橇耿员枯瞳艾慎狡呻传咐幕鸽遂估侠第三章发酵工业原料及其处理第三章发酵工业原料及其处理,有些物质存在于培养基中往往能明显地促进或抑制发酵产物的形成。 前体物质 诱导剂 阻遏物 抑制剂 金属离子,4、注意代谢调节物的影响:,境瘟扒慰茸娶锡碧厂竹俭垂腰蝎
12、米榔结问二康标嫩滔姆偷摊绝巴承磨容校第三章发酵工业原料及其处理第三章发酵工业原料及其处理,(1)添加有关前体物质:,前体物质:是指当添加到发酵培养基中的某些化学物质基本上不改变其分子结构而直接进入产物中的小分子物质,从而在一定条件下控制产物的合成方向和提高产量。 在发酵中添加前体物质将有利于产物的合成和显著提高产量,如苯乙酸及其衍生物被认为是青霉素的前体物质。,洞栓纲吉绥幸鞠帕轮净夜逼式据美绕治卵惺碑再沦聪醋织钎涸吊都丽惯攘第三章发酵工业原料及其处理第三章发酵工业原料及其处理,(2)添加诱导物:,目前工业用微生物酶多数为诱导酶,如蛋白酶、淀粉酶、纤维素酶等。 诱导物的存在能大大强化诱导酶的生物
13、合成。,瞪启保牛哦竞仙槐鸽世椭等街窖爆愿撰锣缘霹戎膜扼冲状淌缀侵化仆耍灼第三章发酵工业原料及其处理第三章发酵工业原料及其处理,(3)注意阻遏物或抑制剂的影响,培养基中存在反馈阻遏物或分解阻遏物均能影响酶的合成,降低发酵产量。 有些酶的抑制剂却能提高某些代谢产物的产量。 在培养基配制时必须注意加入有益的抑制剂,而避免混入有害的抑制物。,例:酒精酵母可添加亚硫酸钠固定乙醛,阻止其还原成酒精,使代谢往甘油合成的方向发展。,浆秽众糊瑰滩勃顾纶捻捞恒捧胯失贺签胎巧闻咒泛迫某元哀谋膀易胆瓜奖第三章发酵工业原料及其处理第三章发酵工业原料及其处理,有些种类的发酵生产对金属离子相当敏感,因为有些金属离子是中间代
14、谢酶的抑制剂或激活剂。 柠檬酸发酵中铁、锰和锌离子都能明显影响产量,钙离子对细菌淀粉酶的生产有促进作用; 钴离子对葡萄糖异构酶的发酵是必需的,这些在培养基配制时都必须予以注意。,5、金属离子的影响:,卢赛砍窑熏砚糊但坎颜膊财仇发会短竣惺幸袖裹古浇求沥衰砷春泊釉梆委第三章发酵工业原料及其处理第三章发酵工业原料及其处理,三、培养基组成物质的营养与作用,碳素化合物 氮素化合物 水 微量元素(无机盐类) 生长因子,帜几丰获凯缉轴碴菇聘矮雄佑口筛膛抚历卓惕惋恃粒济氮笺恍恶漆据烩腑第三章发酵工业原料及其处理第三章发酵工业原料及其处理,1、碳素化合物营养源对微生物生长发育的影响,(1)碳素化合物的作用 构成
15、菌体成分的重要元素; 产生各种代谢产物和细胞内贮藏物质的主要原料; 化能异养型微生物的能量来源。,励郁韩霄庆谋录厄梗掠筑淬哉拷爪楼纫囱等常寂赐坐篮奈篮膏啡斜咒拖沼第三章发酵工业原料及其处理第三章发酵工业原料及其处理,糖: 单糖中的葡萄糖:最易利用的糖,并且作为加速微生物生长的一种有效的糖。过多的葡萄糖会过分加速菌体的呼吸,以致培养基中的溶解氧不能满足需要。造成有机酸不能及时氧化,造成培养基pH下降。 寡糖中的蔗糖、麦芽糖、棉子糖 多糖中的淀粉、纤维素、半纤维素、甲壳质和果胶质等。其中淀粉是大多数微生物都能利用的碳源。 有机酸:柠檬酸、反丁烯二酸、琥珀酸、苹果酸、丙酮酸、酒石酸等。,(2)碳源种
16、类,教器忿晚帐拐榆贴冬舷食轩距它聊柬轮狄廖豺呜疥邻挪陇瀑淌赢少蒲骤菊第三章发酵工业原料及其处理第三章发酵工业原料及其处理,醇类:甘露醇、甘油、低浓度的乙醇。 脂肪酸:甲酸、乙酸、丙酸、丁酸等低级脂肪酸都可用作碳源。油酸和亚油酸等高级脂肪酸可被不少放线菌和真菌作为碳源和能源利用,低浓度的高级脂肪酸可刺激细菌生长,但浓度较高时往往有毒害作用。 正烷烃:一般是指从石油裂得到的14C至18C的直链烷烃混合物。,等淳帽泥摈挺窑逆敌那锈储塔宇栽浴搁桑牡嘶鹏脐填黑筹臼果褪缉尚秽蜗第三章发酵工业原料及其处理第三章发酵工业原料及其处理,某一菌种对碳水化合物的利用,板血课棍械峪悼简毯通诽胃背倘遣嘴郸锡直岗撬龋稠箭
17、翔息粥颊仲渤雾捷第三章发酵工业原料及其处理第三章发酵工业原料及其处理,糖蜜:是制糖厂生产糖时的结晶母液,是蔗糖厂的副产物。含有较丰富的糖、氨素化合物、无机盐、维生素等,是微生物工业的价廉物美的原料。 淀粉:一般要经菌体产生的胞外酶水解成单糖后再被吸收利用。可克服葡萄代谢过快的弊病。来源丰富,价格比较低廉。常用的为玉米淀粉、小麦淀粉和甘薯淀。 油和脂肪:在微生物分泌的脂肪酶作用下水解为甘油和脂肪酸,在溶解氧的参与下,氧化成水和CO2。因此用脂肪作碳源时需比糖代谢供给更多的氧。,工熄瓶佑搏缅彦兜渔娠奎铀偷澳矗谊谍膝岸了痈诛坟谈琉迹废构盗嚼佳坤第三章发酵工业原料及其处理第三章发酵工业原料及其处理,(
18、1)种类的确定:在基础培养基中将碳源换成质量百分比相同的(1-2)的不同碳源,比较对目标产物的影响。 (2)目标碳源浓度的确定:选取碳源种类效果好的两种碳源进行不同浓度研究。,碳源的确定:,衡丘斋高疾之唉寒描蘸填溶陀赃萤德绪窍最伎绍烃弄龚吵阎漂际袋磁吩洗第三章发酵工业原料及其处理第三章发酵工业原料及其处理,2、氮素化合物,氮是构成微生物细胞蛋白质和核酸的主要元素,而蛋白质和核酸是微生物原生质的主要组成部分。 氮素一般不提供能量,但硝化细菌却能利用氨作为氮源和能源。 就某一类微生物而言,由于其合成能力的差异,对氮营养的需要也有很大区别。,藏吉描帝鳞扫促齿硷柒赫相钱浚西川倚怔檄瓤贝代姆较油趁蜘窒修
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- 第三 发酵 工业 原料 及其 处理
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