培养基 概念：人工按一定比例配制的供微生物生长繁殖和合成各种代谢产物的营养物质 影响： 产生菌的生长发育 发酵单位的增长 成品的质量

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1 培养基 概念：人工按一定比例配制的供微生物生长繁殖和合成各种代谢产物的营养物质 影响： 产生菌的生长发育 发酵单位的增长 成品的质量
提炼工艺

2 第一节 培养基的成分及其功用 组成： C 源、N 源、无机盐（包括微量元素）、水、生长因子和前体等成分 一、C 源 功能：提供能源
第一节 培养基的成分及其功用 组成： C 源、N 源、无机盐（包括微量元素）、水、生长因子和前体等成分 一、C 源 功能：提供能源 构成菌体成分 抗生素合成所需的碳成分 种类：糖类（常用）、脂肪和有机酸

3 （一）糖类： 1、单糖（葡萄糖、阿拉伯糖、甘露糖、半乳糖） 葡萄糖是最易吸收利用的碳源（快速碳源） 不利：过度呼吸、葡萄糖效应
2、双糖（蔗糖、乳糖） 蔗糖以糖蜜的形式供应，乳糖利用缓慢 3、多糖（淀粉、糊精） 淀粉、糊精等也是常用的碳源，一般经胞外酶水解成单糖后被吸收利用

4 注意缓慢利用与快速利用混合碳源的使用 快速碳源和慢速碳源对红霉素发酵的影响：
发酵初期较高浓度葡萄糖有利于菌丝体(孢子)萌发、生长和大量繁殖。在同样的发酵周期内,缩短了营养期(即生长期) 葡萄糖可以产生碳分解代谢物阻遏效应 合成红霉素(即生产期)主要利用的是的淀粉 葡萄糖和淀粉二者的配比是优化红霉素产生菌种工艺,提高红霉素发酵效价的一个重要措施

5 （二）油和脂肪 双重作用 油和脂肪→甘油、脂肪酸→CO2+H2O （三）有机酸 乳酸、琥珀酸、枸橼酸等及其盐 CH3COONa+2O2 → 2CO2+H2O+NaOH

6 二、N 源 功能：构成菌体成分 含N抗生素的氮来源 种类：有机 N 源和无机 N 源两类 （一）有机 N 源（利用缓慢） 多为天然有机物：黄豆饼粉、花生饼粉、棉子饼粉、玉米浆、蛋白胨、酒糟、鱼粉、蚕蛹粉等 含有丰富的蛋白质、蛋白胨、多肽和游离氨基酸外，还含有少量糖类、脂肪、无机盐，是微生物的良好营养物质，促进菌丝生长旺盛

7 几种常用的有机N源 1、黄豆饼粉： 是发酵工业中首选的有机N源 黄豆的不同产地、以及加工方法都会对发酵产生很大影响 2、玉米浆：
是用亚硫酸浸泡玉米的水经过浓缩加工而成 因含有丰富的氨基酸、还原糖、磷微量元素和生长素，是一种很容易被微生物利用的良好N源 3、蛋白胨： 由动植物蛋白经酶、酸、碱水解而获得的胨、肽、氨基酸组成的水溶性混合物，经真空干燥制得的干制品。 4、尿素： 是一种成分比较单一的有机N源 抗生素发酵工业上氮源的来源十分丰富，在选择氮源时，应当注意根据生产的实际结合每种氮源的特性作出选择。

8 （二）无机 N 源（利用快速） 常用的无机N源： 铵盐如氯化铵、硫酸铵、硝酸铵 硝酸盐如硝酸钠、硝酸钾 氨水

9 无机氮源对抗生素合成的影响 起始阶段过量的快速氮源或硝酸盐强烈地抑制红霉素的生物合成。
培养基中残留无机氮源水平是红霉素生物合成的一个关键调节因素。 从红霉素生物合成角度讲,无机氮源水平低些好,但是从菌丝体生长来看,过低的无机氮源不利于菌丝体的生长

10 借助吸附缓释原理,把无机氮储藏在一个“库”中缓慢地释放。培养基中无机氮源浓度高时将其纳入“库”中,菌丝体生长需要时又可自如地吐出来。
捕集器：借助磷酸三钙、沸石对ＮＨ+4的独特吸附和释放作用,将二者按5∶1混合配成吸附和吐纳效果很好的捕集剂,对发酵液中游离无机氮源进行控制,可使抗生素生物合成量适当提高15%～29%

11 培养基中无机N源被微生物迅速利用后经常会引起pH值变化如：
（NH4）2SO4 2NH3 + H2SO4 NaNO3 + 4H2 NH3 + 2H2O + NaOH

12 生理酸性物质：经微生物代谢后能形成酸性物质的无机N源
正确使用生理酸碱性物质，可以稳定、调节培养基的pH值

13 氨水: 经常被作为pH调节剂起作用 发酵过程中补充N源的一种，能被迅速利用 注意少量多次加入，以防培养基pH值急剧升高，并加强搅拌。
注意防止污染（嗜碱微生物的存在）

14 无机盐类是构成微生物菌体的重要成分，在调节微生物生命活动方面也起着很大的作用
三、无机盐类 可分为主要元素和微量元素两大类 主要元素有P、S、K、Mg、Ca、Na、Fe等 微量元素（含量低于0.01％）如Cu、Zn、Mn、Mo、Co等 无机盐类是构成微生物菌体的重要成分，在调节微生物生命活动方面也起着很大的作用 功能：构成菌体原生质的成分（P、S） 作为酶的组成成分或维持酶活性（如P、 Mg、Fe、Ca） 调节细胞的渗透压（K、Na） 参加抗生素的生物合成（P、S、Cl等）

15 P 含量的控制对发酵产抗生素有重大影响。过低不利于菌体生长，过高可抑制抗生素的合成
许多抗生素只能在低于对生长最适的无机磷酸盐浓度下产生。例如， mmol/L磷酸盐可促进细胞良好生长,而10 mmol/L磷酸盐往往会抑制抗生素的合成

16 S:存在于细胞蛋白质中,是某些辅酶（辅酶A、谷光甘肽、硫辛酸等）的活性基团,也是某些抗生素组成成分。
Mg:是许多重要酶（如糖磷酸化酶、羧化酶等、DNA聚合酶）的激活剂。 Fe:是细胞色素、细胞色素氧化酶和过氧化氢酶的组成部分。 Cl:含氯抗生素如氯霉素、灰黄霉素发酵时需要额外补充

17 在制备培养基时，通常加入K2HPO4（或KH2PO4）、MgSO4就可满足主要元素
微量元素从天然物、自来水中就可以满足

18 四、抗生素合成的前体 概念：在抗生素生物合成中，菌体用来构成抗生素分子而本身结构又没有显著改变的物质， 但抗生素产量却因前体的加入有较大提高。 如苯乙酸是青霉素用来构成青霉素G分子中的苯乙酰基，而苯乙酸的结构无显著变化

19 前体的作用: 提高产量 控制合成方向 过量对产生菌有毒 定向生物合成：在发酵过程中通过添加某种特定的前体物质，使微生物的生物合成朝着将这些前体物质掺入到抗生素分子的某一特定部位，而产生过量的含有这种前体的抗生素方法

20 　前体的分类: 内源性:半胱氨酸（青霉素） 外源性:苯乙酸(青霉素G) 丙酸盐(红霉素)

21 五、生长因子: 凡能调节微生物代谢活动的微量有机物，统称为生长因子，一般指B族维生素，也有氨基酸、嘌呤和嘧啶
酵母膏、玉米浆、肝脏浸出液等，通常被作为生长因子的来源物质。事实上，许多作为碳源和氮源的天然成分，如麦芽汁、牛肉膏、麸皮、米糠、土豆汁等本身就含有极为丰富的生长因子，一般在这类培养基中，无需再另外添加生长因子。

22 　六、刺激剂及抑制剂 　刺激剂：B因子（利副霉素） 　　　　　亮氨酸（头孢菌素） 　抑制剂：溴化物（四环素） 　　　　　 二乙基巴比妥盐（利副霉素B） 七、水

23 第二节 培养基的种类 一、按配方成分分类 1.天然培养基： 原料为一些天然动植物产品，具体成分不太明确，如蛋白胨、玉米浆。
优点：营养丰富，价格便宜，适合于大规模培养微生物。 缺点：成分不稳定、不清楚

24 2.合成培养基： 用高纯度的化学试剂配制，对其组分很了解 优点：成分精确、重复性好 缺点：价格较贵、配制较烦

25 二、按培养基形态分类 固体培养基：适用于菌种的分离和保存 粘液型菌落

26 半固体培养基：用于鉴定菌种，观察细菌的运动特征

27 液体培养基：是发酵工业大规模使用的培养基
菌膜 菌沉淀 均匀浑浊 对照

28 三、按用途分 1、孢子培养基 用途：供菌种繁殖孢子用的，能产生大量优质孢子 要求：能够使菌种发芽生长快，产生大量优质孢子，并且不会引起菌种变异 　　　　营养不要太丰富（特别是有机N源）　　　 　　　　无机盐的浓度要适量 常用的有麸皮培养基、小米培养基、琼脂斜面等

29 2、种子培养基 用途：用作摇瓶种子及种子罐的营养成分，供孢子发芽、生长繁殖菌丝用 要求：营养丰富且易于吸收 　　　　N源和维生素的含量高，但总浓度以略稀薄为宜 　　　　与发酵培养基成分的一致性

30 3、发酵培养基 用途：供菌丝迅速生长繁殖和合成抗生素用的。 要求：营养适当丰富和完全 　　　　pH要适当而稳定，特别在抗生素分泌期 如果发酵培养基组成不合适，有可能使菌体朝着繁殖大量菌丝的方向发展，使抗生素合成受到抑制； 或者因营养不良，导致菌丝体过早自溶，从而缩短抗生素分泌期； 或者因营养不当，使菌体产生异常代谢等

31 　４、补料培养基　 　单一补料培养基 　复合补料培养基