工業(yè)發(fā)酵培養(yǎng)基 工業(yè)培養(yǎng)基的成分及來源

3.工業(yè)發(fā)酵培養(yǎng)基3.3工業(yè)培養(yǎng)基的成分及來源工業(yè)培養(yǎng)基的成分碳源氮源無機(jī)鹽生長因子前體物質(zhì)和促進(jìn)劑工業(yè)培養(yǎng)基的成分氮源氮源主要用于構(gòu)成菌體細(xì)胞物質(zhì)（氨基酸，蛋白質(zhì)、核酸等）和含氮代謝物。無機(jī)鹽無機(jī)鹽是微生物生命活動(dòng)所不可缺少的物質(zhì)。其主要功能是構(gòu)成菌體成分、作為酶的組成部分、酶的激活劑或抑制劑、調(diào)節(jié)培養(yǎng)基滲透壓、調(diào)節(jié)pH值和氧化還原電位等。無機(jī)鹽含量對(duì)菌體生長和產(chǎn)物的生成影響很大。碳源提供微生物菌種生長繁殖所需的能源和合成菌體所必需的碳成分；提供合成目的產(chǎn)物所必須的碳成分。前體物質(zhì)和促進(jìn)劑為了進(jìn)一步大幅度提高發(fā)酵產(chǎn)率，還需要添加某些特殊功用的物質(zhì)。這些物質(zhì)加入到培養(yǎng)基中有助于調(diào)節(jié)產(chǎn)物的形成生長因子于某些自己不能合成這些成分的微生物生長因子是必不可少的營養(yǎng)物一、碳源功能來源工業(yè)上常用的碳源為糖類、油脂、有機(jī)酸、正烷烴等，特殊情況下（如碳源貧乏時(shí)），蛋白質(zhì)水解物或氨基酸等也可被微生物作為碳源使用。提供微生物菌種生長繁殖所需的能源和合成菌體所必需的碳成分；提供合成目的產(chǎn)物所必須的碳成分。工業(yè)上常用的碳源工業(yè)上常用的碳源及主要來源乳

糖來源：純?nèi)樘?、乳清粉?/p>

粉來源：大麥、花生粉、燕麥粉、黑麥粉、大豆粉等葡萄糖來源：純葡萄糖、水解淀粉蔗

糖來源：甜菜糖蜜、甘蔗糖蜜、粗紅糖、精白糖等普遍以碳水化合物作為碳源。玉米淀粉，馬鈴薯、木薯淀粉。淀粉可用酸法或酶法水解產(chǎn)生葡萄糖，滿足生產(chǎn)使用。

大麥經(jīng)發(fā)芽制成麥芽，除了淀粉外，麥芽還含有許多糖分。麥芽是啤酒生產(chǎn)的主要原料。

蔗糖一般來自甘蔗或甜菜，在發(fā)酵培養(yǎng)基中常用的甜菜或甘蔗糖蜜是在糖精制作過程中留下的殘液。用于生產(chǎn)疫苗的培養(yǎng)基，通常是用牛血清蛋白、牛肉汁等蛋白質(zhì)作為碳源。

酒精、簡單的有機(jī)酸、烷烴等含碳物質(zhì)在發(fā)酵過程中作為碳源，雖然它們的價(jià)格比相等數(shù)量的粗碳水化合物要昂貴很多，但由于純度較高，便于發(fā)酵結(jié)束后產(chǎn)物的回收和精制。

甲烷、甲醇和烷徑已經(jīng)用于微生物菌體的生產(chǎn)，例如將甲醇作為底物生產(chǎn)單細(xì)胞蛋白，用烷徑進(jìn)行有機(jī)酸、維生素等的生產(chǎn)。工業(yè)常用碳源的來源二、氮源常用的氮源有機(jī)氮源無機(jī)氮源功能來源氮源主要用于構(gòu)成菌體細(xì)胞物質(zhì)（氨基酸，蛋白質(zhì)、核酸等）和含氮代謝物。

為機(jī)體提供必需的氮源無機(jī)氮源無機(jī)氮源被菌體作為氮源利用后，培養(yǎng)液中就留下了酸性或堿性物質(zhì)，這種經(jīng)微生物生理作用（代謝）后能形成酸性物質(zhì)的無機(jī)氮源叫生理酸性物質(zhì)，如硫酸胺；若菌體代謝后能產(chǎn)生堿性物質(zhì)的則此種無機(jī)氮源稱為生理堿性物質(zhì)，如硝酸鈉。

無機(jī)氮源種類：氨鹽、硝酸鹽和氨水特點(diǎn)：微生物對(duì)它們的吸收快，所以也稱之謂迅速利用的氮源。但無機(jī)氮源的迅速利用常會(huì)引起pH的變化如：(NH4)2SO4→2NH3+2H2SO4

NaNO3+4H2→NH3+2H2O+NaOH正確使用生理酸堿性物質(zhì)，對(duì)穩(wěn)定和調(diào)節(jié)發(fā)酵過程的pH有積極作用。所以選擇合適的無機(jī)氮源有兩層意義：滿足菌體生長，穩(wěn)定和調(diào)節(jié)發(fā)酵過程中的pH。有機(jī)氮源有機(jī)氮源氮源使用的一些相關(guān)問題：有機(jī)氮源和無機(jī)氮源應(yīng)當(dāng)混合使用；有些產(chǎn)物會(huì)受氮源的誘導(dǎo)和阻遏；有機(jī)氮源選取時(shí)也要考慮微生物的同化能力；開發(fā)效果好、有針對(duì)性的有機(jī)氮源仍然是令人感興趣的課題。來源：工業(yè)上常用的有機(jī)氮源都是一些廉價(jià)的原料，花生餅粉、黃豆餅粉、棉子餅粉、玉米漿、玉米蛋白粉、蛋白胨、酵母粉、魚粉、蠶蛹粉、尿素、廢菌絲體和酒糟。成分復(fù)雜：除提供氮源外，有些有機(jī)氮源還提供大量的無機(jī)鹽及生長因子。例如：玉米漿，是一種很容易被微生物利用的良好氮源：

①含豐富的氨基酸、生長因子（生物素、苯乙酸）

②較多的乳酸

③豐富的硫、磷、微量元素等三、無機(jī)鹽磷酸鹽硫酸鎂鉀鹽微量元素?zé)o機(jī)鹽主要來源鎂是某些細(xì)菌的葉綠素的組成分。是許多重要的酶（如己糖磷酸化酶、異檸檬酸脫氫酶、羧化酶等）的激活劑。硫是構(gòu)成一些酶的活性基。培養(yǎng)基中的硫已在硫酸鎂中供給。微生物需要量十分微小，但又是不可缺少的，例如錳是某些酶的激活劑，鐵是細(xì)胞色素氧化酶、過氧化氫酶的成分，又是若干酶的激活劑。一般作為碳、氮源的農(nóng)副產(chǎn)物天然原料中，本身就含有某些微量元素，不必另加。汞和銅離子，具有明顯的毒性，必須避免有害離子加入培養(yǎng)基中。磷是某些蛋白質(zhì)和核酸的組成成分。腺二磷（ADP）、腺三磷（ATP）是重要的能量傳遞者，參與一系列的代謝反應(yīng)。磷酸鹽在培養(yǎng)基中還具有緩沖作用。鉀是許多酶的激活劑。菌體生長需鉀量約為0.1g/L，谷氨酸生成需鉀量為0.2~1.0g/L。鉀對(duì)谷氨酸發(fā)酵有影響，鉀鹽少長菌體，鉀鹽足夠產(chǎn)谷氨酸。四、生長因子123生長因子生物素生物素的作用主要影響谷氨酸產(chǎn)生菌細(xì)胞的通透性，同時(shí)也影響菌體的代謝途徑。大量合成谷氨酸所需要的生物素濃度比菌體生長的需要量低，即為菌體生長需要的“亞適量”。一般為5μg/L左右。維生素B1（硫胺素）維生素B1對(duì)某些谷氨酸菌種的發(fā)酵有促進(jìn)作用。提供生長因子的農(nóng)副產(chǎn)品原料(1)玉米漿

玉米漿是用亞硫酸浸泡玉米而得的浸泡液的濃縮物，也是玉米淀粉生產(chǎn)的副產(chǎn)品。一般用量為0.4%~0.8%。玉米漿主要用作氮源。但它含有乳酸、少量還原糖和多糖，含有豐富的氨基酸、核酸、維生素、無機(jī)鹽等，因此常用作為提供生長因子的物質(zhì)。(2)麩皮水解液

可以代替玉米漿，但蛋白質(zhì)、氨基酸等營養(yǎng)成分比玉米漿少。用量一般為1%（干麩皮計(jì)）左右。(3)糖蜜

甘蔗糖蜜和甜菜糖蜜均可代替玉米漿。但氨基酸等有機(jī)氮含量較低。甘蔗糖蜜用量為0.1%~0.4%。(4)酵母

可用酵母膏、酵母浸出液或直接用酵母粉。五、前體物質(zhì)和促進(jìn)劑前體物質(zhì)和促進(jìn)劑發(fā)酵過程中的促進(jìn)劑和抑制劑在發(fā)酵培養(yǎng)基中加入某些對(duì)發(fā)酵起一定促進(jìn)作用的物質(zhì)，稱為促進(jìn)劑或刺激劑。誘導(dǎo)物、表面活性劑及其他一些產(chǎn)酶促進(jìn)劑，可以大大增加菌體的產(chǎn)酶量。誘導(dǎo)物，一般的誘導(dǎo)物是相應(yīng)酶的作用底物或一些底物類似物，“啟動(dòng)”微生物內(nèi)的產(chǎn)酶機(jī)構(gòu)。前體物質(zhì)某些化合物加到發(fā)酵培養(yǎng)基中，能直接被微生物在生物合成過程結(jié)合到產(chǎn)物分子中去，而其自身的結(jié)構(gòu)并沒有多大變化，但產(chǎn)物的量卻因加入而有較大的提高。在一定條件下前體物質(zhì)可控制生產(chǎn)菌的合成方向和增加抗生素的產(chǎn)量。氨基酸菌

株前體物質(zhì)產(chǎn)率/%絲氨酸色氨酸色氨酸蛋氨酸異亮氨酸異亮氨酸蘇氨酸嗜甘油棒狀桿菌異常漢遜酵母麥角菌脫氮極毛桿菌粘質(zhì)賽桿菌阿氏棒狀桿菌(Corynamagasahi)谷氨酸小球菌甘氨酸氨茴酸吲

哚2-羥基4-甲基硫代丁酸-氨基丁酸D-蘇氨酸高絲氨酸1.60.81.31.10.81.52.0表

氨基酸發(fā)酵的前體物質(zhì)某些化合物加到發(fā)酵培養(yǎng)基中，能直接被微生物在生物合成過程結(jié)合到產(chǎn)物分子中去，而其自身的結(jié)構(gòu)并沒有多大變化，但產(chǎn)物的量卻因加入而有較大的提高。在一定條件下前體物質(zhì)可控制生產(chǎn)菌的合成方向和增加抗生素的產(chǎn)量。但要注意這些前體加入過多對(duì)菌體會(huì)產(chǎn)生毒性前體物質(zhì)抗生素前體物質(zhì)抗生素前體物質(zhì)青霉素G

青霉素O青霉素V鏈霉素苯乙酸或在發(fā)酵中能形成苯乙酸的物質(zhì)，如乙基酰胺等烯丙基-硫基乙酸苯氧乙酸肌醇、精氨酸、甲硫氨酸金霉素溴四環(huán)素

紅霉素灰黃霉素放線菌素C3氯化物溴化物丙酸、丙醇、丙酸鹽、乙酸鹽氯化物肌氨酸表

抗生素發(fā)酵常用的前體物質(zhì)前體物質(zhì)的利用往往與菌種的特性和菌齡有關(guān)。當(dāng)前體物質(zhì)是合成過程中的限制因素時(shí)，前體物質(zhì)加入量越多，抗生素產(chǎn)量就越高。但前體物質(zhì)的濃度越大，利用率越低。故一次加入量不宜過大。一般采取間隙分批添加或連續(xù)滴加的方法加入。前體物質(zhì)發(fā)酵過程中的促進(jìn)劑和抑制劑促進(jìn)劑的專一性較強(qiáng)，往往不能相互套用。不同的情況不同的促進(jìn)劑所起作用也不相同促進(jìn)劑可大大地增加某些微生物酶的產(chǎn)量改善菌體對(duì)氧的有效利用改進(jìn)細(xì)胞的滲透性增強(qiáng)氧的傳遞速度在發(fā)酵培養(yǎng)基中加入某些對(duì)發(fā)酵起一定促進(jìn)作用的物質(zhì)，稱為促進(jìn)劑或刺激劑。誘導(dǎo)物、表面活性劑及其他一些產(chǎn)酶促進(jìn)劑，可以大大增加菌體的產(chǎn)酶量。生長因素的作用推遲菌體的自溶，有的是抑制了某些合成其他產(chǎn)物的途徑而使之向所需產(chǎn)物的途徑轉(zhuǎn)化；降低了生產(chǎn)菌的呼吸，改善通氣效果，與抗生素形成復(fù)鹽。誘導(dǎo)物，一般的誘導(dǎo)物是相應(yīng)酶的作用