1、第三章第三章 微生物發酵培養基微生物發酵培養基 u培養基的營養成分培養基的營養成分u培養基的分類培養基的分類u發酵培養基的選擇發酵培養基的選擇u培養基成分的營養與作用培養基成分的營養與作用u培養基確定方培養基確定方法法l微生物的營養活動，是依靠向外界分泌大量的微生物的營養活動，是依靠向外界分泌大量的酶將周圍環境中大分子的蛋白質、糖類、脂肪酶將周圍環境中大分子的蛋白質、糖類、脂肪等營養物質分解成小分子化合物，再借助細胞膜等營養物質分解成小分子化合物，再借助細胞膜的滲透作用，吸收這些小分子營養來實現的。的滲透作用，吸收這些小分子營養來實現的。l所有發酵培養基都必須提供微生物生長繁殖和產所有發酵培養

2、基都必須提供微生物生長繁殖和產物合成所需的能源，包括碳源、氮源、無機元素、物合成所需的能源，包括碳源、氮源、無機元素、生長因子及水、氧氣等。對于大規模發酵生產，生長因子及水、氧氣等。對于大規模發酵生產，除考慮上述微生物的需要外，還必須重視培養基除考慮上述微生物的需要外，還必須重視培養基原料的價格和來源。原料的價格和來源。 l自養菌：光；氫，硫胺；亞硝酸鹽，亞鐵鹽。自養菌：光；氫，硫胺；亞硝酸鹽，亞鐵鹽。l異養菌：碳水化合物等有機物，石油天然氣和異養菌：碳水化合物等有機物，石油天然氣和 石油化工產品，如醋酸石油化工產品，如醋酸。（1）能源）能源l碳酸氣；碳酸氣；l淀粉水解糖，糖蜜、亞硫酸鹽紙漿廢

3、液等淀粉水解糖，糖蜜、亞硫酸鹽紙漿廢液等l石油、正構石蠟，天然氣石油、正構石蠟，天然氣l醋酸、甲醇、乙醇等石油化工產品醋酸、甲醇、乙醇等石油化工產品（2）碳源：）碳源：l豆餅或蠶蛹水解液，味精廢液，玉米漿，酒糟豆餅或蠶蛹水解液，味精廢液，玉米漿，酒糟水等有機氮水等有機氮l尿素，硫酸銨，氨水，硝酸鹽等無機氮尿素，硫酸銨，氨水，硝酸鹽等無機氮l氣態氮氣態氮（3 3）氮源）氮源(4)(4)無機鹽無機鹽l磷酸鹽，鉀鹽，鎂鹽，鈣鹽等其他礦鹽磷酸鹽，鉀鹽，鎂鹽，鈣鹽等其他礦鹽l鐵、錳、鈷等微量元素鐵、錳、鈷等微量元素l其他其他（5 5）特殊生長因子）特殊生長因子 硫胺素、生物素、對氨基苯甲酸、肌醇等硫胺素

4、、生物素、對氨基苯甲酸、肌醇等l篩選菌種篩選菌種l保藏菌種保藏菌種l檢驗雜菌檢驗雜菌l培養種子培養種子l發酵發酵生產生產（1 1）按培養基組成物質的化學成分）按培養基組成物質的化學成分 合成培養基、半合成培養基、天然培養基。合成培養基、半合成培養基、天然培養基。（2 2）按物理性質）按物理性質 固體培養基，液體培養基固體培養基，液體培養基（3 3）按用途）按用途 選擇性培養基、鑒別培養基、富集培養基等選擇性培養基、鑒別培養基、富集培養基等（1 1）天然培養基）天然培養基 采用化學成分還不清楚或化學成分還不恒采用化學成分還不清楚或化學成分還不恒定的各種植物和動物組織或微生物的浸出物、定的各種植物

5、和動物組織或微生物的浸出物、水解液等物質水解液等物質( (例如牛肉膏、酵母膏、麥芽汁、例如牛肉膏、酵母膏、麥芽汁、蛋白胨等蛋白胨等) )制成的。制成的。 適合于各類異養微生物生長，而一般自養適合于各類異養微生物生長，而一般自養微生物都不能生長。微生物都不能生長。 用化學成分和數量完全了解的物質配制而成用化學成分和數量完全了解的物質配制而成的。成分精確，重復性強，可以減少不能控制的的。成分精確，重復性強，可以減少不能控制的因素因素 適用于在實驗室范圍作有關營養、代謝、分適用于在實驗室范圍作有關營養、代謝、分類鑒定、生物測定及選育菌種、遺傳分析等定量類鑒定、生物測定及選育菌種、遺傳分析等定量研究工

6、作。研究工作。 但一般微生物在合成培養基上生長較慢，有但一般微生物在合成培養基上生長較慢，有些微生物營養要求復雜，在合成培養基上不能生些微生物營養要求復雜，在合成培養基上不能生長。長。 多數培養基配制是采用一部分天然有機物作多數培養基配制是采用一部分天然有機物作碳源、氮源和生長因子的來源，再適當加入一些碳源、氮源和生長因子的來源，再適當加入一些化學藥品以補充無機鹽成分，使其更能充分滿足化學藥品以補充無機鹽成分，使其更能充分滿足微生物對營養的需要。微生物對營養的需要。 大多數微生物都能在此培養基上生長繁殖。大多數微生物都能在此培養基上生長繁殖。因此，在微生物工業生產上和試驗研究中被廣泛因此，在微

7、生物工業生產上和試驗研究中被廣泛使用。使用。（4 4） 液體培養基：液體培養基：l 常用于大規模的工業生產及生理代謝等基常用于大規模的工業生產及生理代謝等基 本理論研究工作。本理論研究工作。l 發酵工業多用作培養種子和發酵的培養基。發酵工業多用作培養種子和發酵的培養基。l 根據微生物對氧的要求情況，分別作靜止根據微生物對氧的要求情況，分別作靜止 或通風攪拌培養。或通風攪拌培養。l 在菌種篩選工作和菌種培養工作中，也常在菌種篩選工作和菌種培養工作中，也常 用液體培養基進行搖瓶培養用液體培養基進行搖瓶培養l 微生物在液體培養基中生長的情況有時也微生物在液體培養基中生長的情況有時也 可用作鑒定菌種的

8、參考。可用作鑒定菌種的參考。生理代謝生理代謝菌種篩選菌種篩選種子培養種子培養發酵培養發酵培養（5 5） 固體培養基固體培養基是在液體培養基中加入凝固劑配成的，最常用是在液體培養基中加入凝固劑配成的，最常用的凝固劑是瓊脂。可分為：斜面試管、平板等的凝固劑是瓊脂。可分為：斜面試管、平板等作用：作用：l固體培養基在菌種的分離、固體培養基在菌種的分離、保藏、菌落特征的觀察、活保藏、菌落特征的觀察、活菌計數和鑒定菌種方面是不菌計數和鑒定菌種方面是不可缺少的。可缺少的。l在制曲、酶制劑、檸檬酸等在制曲、酶制劑、檸檬酸等生產中，用來培養霉菌等的生產中，用來培養霉菌等的固體種子和發酵培養基是由固體種子和發酵培

9、養基是由麩皮等農作物加無機元素等麩皮等農作物加無機元素等制成的。制成的。（6 6）增殖培養基：）增殖培養基： 可以配制成適合某種微生物生長而不適合其可以配制成適合某種微生物生長而不適合其他微生物生長，從而達到從自然界分離這種微他微生物生長，從而達到從自然界分離這種微生物的目的。生物的目的。（7 7）鑒別培養基：）鑒別培養基： 是根據微生物能否利用培養基中某種營養成是根據微生物能否利用培養基中某種營養成分，借助指示劑的顯色反應，以鑒別不同種類分，借助指示劑的顯色反應，以鑒別不同種類的微生物。的微生物。（8 8）選擇培養基：）選擇培養基： 是在培養基內加入某種化學物質以抑制不需是在培養基內加入某種

10、化學物質以抑制不需要菌的生長，而促進某種需要菌的生長。要菌的生長，而促進某種需要菌的生長。工業發酵中培養基往往是依據生產流程和作用工業發酵中培養基往往是依據生產流程和作用分為：分為：l斜面培養基斜面培養基l種子培養基種子培養基l發酵培養基發酵培養基l搖瓶培養基搖瓶培養基 作用：作用： 供微生物細胞生長繁殖用的，包括細菌，酵供微生物細胞生長繁殖用的，包括細菌，酵母等的斜面培養基以及霉菌、放線菌生孢子培養母等的斜面培養基以及霉菌、放線菌生孢子培養基或麩曲培養基等。這類培養基主要作用是供給基或麩曲培養基等。這類培養基主要作用是供給細胞生長繁殖所需的各類營養物質。細胞生長繁殖所需的各類營養物質。特點：

11、特點：l富含有機氮源，少含或不含糖分。有機氮有利富含有機氮源，少含或不含糖分。有機氮有利于菌體的生長繁殖，能獲得更多的細胞。于菌體的生長繁殖，能獲得更多的細胞。l對于放線菌或霉菌的產孢子培養基，則氮源和對于放線菌或霉菌的產孢子培養基，則氮源和碳源均不宜太豐富，否則容易長菌絲而較少形碳源均不宜太豐富，否則容易長菌絲而較少形成孢子。成孢子。l斜面培養基中宜加少量無機鹽類，供給必要的斜面培養基中宜加少量無機鹽類，供給必要的生長因子和微量元素。生長因子和微量元素。 培養種子的目的：培養種子的目的：n 擴大培養，增加細胞數量；擴大培養，增加細胞數量；n 同時也必須培養出強壯、健康、活性高的細同時也必須培

12、養出強壯、健康、活性高的細 胞。為了使細胞迅速進行分裂或菌絲快速生長。胞。為了使細胞迅速進行分裂或菌絲快速生長。l必須有較完全和豐富的營養物質，特別需要充必須有較完全和豐富的營養物質，特別需要充足的氮源和生長因子。足的氮源和生長因子。l種子培養基中各種營養物質的濃度不必太高。種子培養基中各種營養物質的濃度不必太高。供孢子發芽生長用的種子培養基，可添加一些供孢子發芽生長用的種子培養基，可添加一些易被吸收利用的碳源和氮源。易被吸收利用的碳源和氮源。l種子培養基成分還應考慮與發酵培養基的主要種子培養基成分還應考慮與發酵培養基的主要成分相近。成分相近。種子培養基特點：種子培養基特點： 發酵培養基是發酵

13、生產中最主要的培養基，發酵培養基是發酵生產中最主要的培養基，它不僅耗用大量的原材料，而且也是決定發酵生它不僅耗用大量的原材料，而且也是決定發酵生產成功與否的重要因素。產成功與否的重要因素。 發酵培養基的選擇考慮的因素：發酵培養基的選擇考慮的因素：（1）根據產物合成的特點來設計培養基：）根據產物合成的特點來設計培養基： 對菌體生長與產物相偶聯的發酵類型，充分對菌體生長與產物相偶聯的發酵類型，充分滿足細胞生長繁殖的培養基就能獲得最大的產物。滿足細胞生長繁殖的培養基就能獲得最大的產物。 對于生產氨基酸等含氮的化合物時，它的發對于生產氨基酸等含氮的化合物時，它的發酵培養基除供給充足的碳源物質外，還應該

14、添加酵培養基除供給充足的碳源物質外，還應該添加足夠的銨鹽或尿素等氮素化合物。足夠的銨鹽或尿素等氮素化合物。（2 2）發酵培養基的各種營養物質的濃度應盡可）發酵培養基的各種營養物質的濃度應盡可 能高些，這樣在同等或相近的轉化率條件能高些，這樣在同等或相近的轉化率條件 下有利于提高單位容積發酵罐的利用率，下有利于提高單位容積發酵罐的利用率， 增加經濟效益。增加經濟效益。（3 3）發酵培養基需耗用大量原料，因此，原料）發酵培養基需耗用大量原料，因此，原料 來源、原材料的質量以及價格等必須予以來源、原材料的質量以及價格等必須予以 重視。重視。(1)(1)必須提供合成微生物細胞和發酵產物的基本成分。必須

15、提供合成微生物細胞和發酵產物的基本成分。(2)(2)有利于減少培養基原料的單耗，即提高單位營養有利于減少培養基原料的單耗，即提高單位營養 物質所合成產物數量或最大產率。物質所合成產物數量或最大產率。(3)(3)有利于提高培養基和產物的濃度，以提高單位容有利于提高培養基和產物的濃度，以提高單位容 積發酵罐的生產能力。積發酵罐的生產能力。(4)(4)有利于提高產物的合成速度，縮短發酵周期有利于提高產物的合成速度，縮短發酵周期。(5)(5)盡量減少副產物的形成，便于產物的分離純化。盡量減少副產物的形成，便于產物的分離純化。(6)(6)原料價格低廉，質量穩定，取材容易。原料價格低廉，質量穩定，取材容易

16、。(7)(7)所用原料盡可能減少對發酵過程中通氣攪拌的所用原料盡可能減少對發酵過程中通氣攪拌的 影響，利于提高氧的利用率，降低能耗。影響，利于提高氧的利用率，降低能耗。(8)(8)有利于產品的分離純化，并盡可能減少產生有利于產品的分離純化，并盡可能減少產生“三廢三廢”的物質。的物質。1 1、提供必要的營養成分：培養基成分必須滿足、提供必要的營養成分：培養基成分必須滿足細胞生長，代謝活動和合成產物所需的基本要細胞生長，代謝活動和合成產物所需的基本要求。求。2 2、配制合適的濃度：可以從發酵動力學有關生、配制合適的濃度：可以從發酵動力學有關生長、產物合成和基質利用物料平衡的關系中大長、產物合成和基

17、質利用物料平衡的關系中大致推算所需原料或大致計算出所需主要原料的致推算所需原料或大致計算出所需主要原料的需要量。需要量。3 3、主成分與其他成分的配比。、主成分與其他成分的配比。4 4、控制合適的、控制合適的pHpH：微生物的生長繁殖或產物的：微生物的生長繁殖或產物的合成往往需要合成往往需要定的定的pHpH環境，在最適環境，在最適pHpH值下有值下有利于加快各種酶的反應。因此在整個發酵過程利于加快各種酶的反應。因此在整個發酵過程中應使培養基的中應使培養基的pHpH適合于微生物生長或產物合適合于微生物生長或產物合成所需。成所需。 pHpH的具體控制方法的具體控制方法l可以在微生物培養過程中加入酸

18、或堿或流加某可以在微生物培養過程中加入酸或堿或流加某些營養物質調節培養基的些營養物質調節培養基的pHpH，但更應在配制培，但更應在配制培養基時考慮所用營養物質的組成成分，使其養基時考慮所用營養物質的組成成分，使其pHpH值適合該微生物生長或合成代謝產物的需要。值適合該微生物生長或合成代謝產物的需要。l還要注意有些營養物質被利用后培養基的還要注意有些營養物質被利用后培養基的pHpH變變化情況化情況. .l控制控制pHpH最常用的方法是在培養基中添加具有一最常用的方法是在培養基中添加具有一定緩沖能力的物質作為營養物，如以磷酸鹽作定緩沖能力的物質作為營養物，如以磷酸鹽作為磷的成分；或者避免使用容易產

19、生生理酸性為磷的成分；或者避免使用容易產生生理酸性或堿性使培養基或堿性使培養基pHpH波動太大的物質。波動太大的物質。5 5、避免產生微生物不能利用的物質或形成沉淀、避免產生微生物不能利用的物質或形成沉淀l葡萄糖與銨鹽或氨基酸的氨基在滅菌高溫下作葡萄糖與銨鹽或氨基酸的氨基在滅菌高溫下作用形成深褐色物質。這種物質不被微生物利用。用形成深褐色物質。這種物質不被微生物利用。因此這兩類營養物不宜直接配在一起進行滅菌，因此這兩類營養物不宜直接配在一起進行滅菌，而應采用分開滅菌后再加入發酵罐內。而應采用分開滅菌后再加入發酵罐內。l硫酸銨中的硫酸銨中的SOSO4 42-2-與鈣鹽易形成難溶的硫酸鈣，與鈣鹽易

20、形成難溶的硫酸鈣，因此二者也不宜直接配成培養基。因此二者也不宜直接配成培養基。6 6、注意代謝調節物的影響：、注意代謝調節物的影響： 有些物質存在于培養基中往往能明顯地促進、有些物質存在于培養基中往往能明顯地促進、或抑制發酵產物的形成。或抑制發酵產物的形成。l前體物質前體物質l誘導劑誘導劑l阻遏物阻遏物l抑制劑抑制劑l金屬離子金屬離子l 前作物質：是指當添加到發酵培養基中的某些前作物質：是指當添加到發酵培養基中的某些化學物質基本上不改變其分子結構而直接進入化學物質基本上不改變其分子結構而直接進入產物中的小分子物質，從而在一定條件下控制產物中的小分子物質，從而在一定條件下控制產物的合成方向和提高

21、產量。產物的合成方向和提高產量。l 在發酵中添加前體物質將有利于產物的合成和在發酵中添加前體物質將有利于產物的合成和顯著提高產量，如苯乙酸及其衍生物被認為是顯著提高產量，如苯乙酸及其衍生物被認為是青霉素的前體物質青霉素的前體物質。l目前工業用微生物酶多數為誘導酶，如蛋白酶、目前工業用微生物酶多數為誘導酶，如蛋白酶、 淀粉酶、纖維素酶等。淀粉酶、纖維素酶等。l誘導物的存在能大大強化誘導酶的生物合成。誘導物的存在能大大強化誘導酶的生物合成。l酶的正常底物或底物的類似物都可作為誘導物。酶的正常底物或底物的類似物都可作為誘導物。l在各種微生物酶的發酵培養基中必須加入誘在各種微生物酶的發酵培養基中必須加

22、入誘 導物，例如淀粉、糊精或麥芽糖是淀粉酶或導物，例如淀粉、糊精或麥芽糖是淀粉酶或 糖化酶的誘導物。只有添加這些物質的培養基，糖化酶的誘導物。只有添加這些物質的培養基， 才能獲得高產。才能獲得高產。 l培養基中存在反饋阻遏物或分解阻遏物均能影培養基中存在反饋阻遏物或分解阻遏物均能影響酶的合成，降低發酵產量。響酶的合成，降低發酵產量。l有些酶的抑制劑卻能提高某些代謝產物的產量，有些酶的抑制劑卻能提高某些代謝產物的產量，最早利用抑制劑提高中間代謝物產量的例子是最早利用抑制劑提高中間代謝物產量的例子是甘油發酵中加入亞硫酸鈉。甘油發酵中加入亞硫酸鈉。l在培養基配制時必須注意加入有益的抑制劑，在培養基配

23、制時必須注意加入有益的抑制劑，而避免混入有害的抑制物。而避免混入有害的抑制物。7 7、金屬離子的影響：、金屬離子的影響：l有些種類的發酵生產對金屬離子相當敏感，因有些種類的發酵生產對金屬離子相當敏感，因 為有些金屬離子是中間代謝酶的抑制劑或激活為有些金屬離子是中間代謝酶的抑制劑或激活 劑。劑。l因此對于有重大影響的金屬離子必須嚴格控制。因此對于有重大影響的金屬離子必須嚴格控制。 如檸檬酸發酵中鐵、錳和鋅離子都能明顯影響如檸檬酸發酵中鐵、錳和鋅離子都能明顯影響 產量；鈣離子對細菌淀粉酶的生產有促進作產量；鈣離子對細菌淀粉酶的生產有促進作 用；鈷離子對葡萄糖異構酶的發酵是必需的。用；鈷離子對葡萄糖

24、異構酶的發酵是必需的。 這些在培養基配制時都必須予以注意。這些在培養基配制時都必須予以注意。l碳素化合物碳素化合物l氮素化合物氮素化合物 l水水 l微量元素微量元素( (無機鹽類無機鹽類) ) l生長因子生長因子 (a)(a)碳素化合物的作用碳素化合物的作用: :l構成菌體成分的重要元素，構成菌體成分的重要元素，l產生各種代謝產物和細胞內貯藏物質的主要原料，產生各種代謝產物和細胞內貯藏物質的主要原料，l同時又是化能異養型微生物的能量來源。同時又是化能異養型微生物的能量來源。 l糖：單糖中的己糖，寡糖中的蔗糖、麥芽糖、糖：單糖中的己糖，寡糖中的蔗糖、麥芽糖、棉子糖，多糖中的淀粉、纖維素、半纖維素

25、、棉子糖，多糖中的淀粉、纖維素、半纖維素、甲殼質和果膠質等，其中淀粉是大多數微生物甲殼質和果膠質等，其中淀粉是大多數微生物都能利用的碳源。都能利用的碳源。l有機酸：如糖酸、檸檬酸、反丁烯二酸、琥珀有機酸：如糖酸、檸檬酸、反丁烯二酸、琥珀酸、蘋果酸、丙酮酸、酒石酸等。酸、蘋果酸、丙酮酸、酒石酸等。 注意引起注意引起pHpH變化變化（b b）碳源種類）碳源種類葡萄糖：葡萄糖：l是最易利用的糖，并且作為加速微生物生長的一是最易利用的糖，并且作為加速微生物生長的一種有效的糖。種有效的糖。l葡萄糖效應：葡萄糖效應： 培養基中含有過多的葡萄糖會抑制微生物的生長培養基中含有過多的葡萄糖會抑制微生物的生長原因

26、：原因： 1、過多的葡萄糖會過分加速菌體的呼吸，以致、過多的葡萄糖會過分加速菌體的呼吸，以致培培 養基中的溶解氧不能滿足需要。養基中的溶解氧不能滿足需要。 2、葡萄糖代謝產物會產生反饋抑制、葡萄糖代謝產物會產生反饋抑制l糖蜜：是制糖廠生產糖時的結晶母液，是蔗糖糖蜜：是制糖廠生產糖時的結晶母液，是蔗糖廠的副產物。含有較豐富的糖、氨素化合物和廠的副產物。含有較豐富的糖、氨素化合物和無機維生素等，是微生物工業的價廉物美的原無機維生素等，是微生物工業的價廉物美的原料。料。 注意：注意： 不同產地、氣候、收獲季節、制糖工藝不同，不同產地、氣候、收獲季節、制糖工藝不同，糖蜜的組分也不同糖蜜的組分也不同l糖

27、蜜的性質糖蜜的性質 一般為黃褐色或黑褐色，一般為黃褐色或黑褐色，pH5-7.5，略帶甜味，略帶甜味，有硫磺火焦糖味，粘稠狀有硫磺火焦糖味，粘稠狀l澄清處理：澄清處理： 除灰分（影響純度）和蛋白（容易產生泡沫）除灰分（影響純度）和蛋白（容易產生泡沫） 硫酸和石灰處理法：硫酸和石灰處理法： 稀釋（稀釋（1：1） 調調pH （酸或中性）（酸或中性） 加熱加熱 中和中和 沉淀過濾沉淀過濾 澄清液澄清液l脫鈣：脫鈣： Na2CO4 沉淀過濾沉淀過濾l除生物素除生物素 影響營養缺陷型菌株的生長影響營養缺陷型菌株的生長l淀粉：一般要經菌體產生的胞外酶水解成單糖淀粉：一般要經菌體產生的胞外酶水解成單糖后再被吸

28、收利用。可克服葡萄代謝過快的弊病。后再被吸收利用。可克服葡萄代謝過快的弊病。來源豐富，價格比較低廉。常用的為玉米淀粉、來源豐富，價格比較低廉。常用的為玉米淀粉、小麥淀粉和甘薯淀。小麥淀粉和甘薯淀。l醇類中甘露醇、甘油、低濃度的乙醇。醇類中甘露醇、甘油、低濃度的乙醇。l脂肪酸如甲酸、乙酸、丙酸、丁酸等低級脂肪脂肪酸如甲酸、乙酸、丙酸、丁酸等低級脂肪酸都可用作碳源。油酸和亞油酸等高級脂肪酸酸都可用作碳源。油酸和亞油酸等高級脂肪酸可被不少放線菌和真菌作為碳源和能源利用，可被不少放線菌和真菌作為碳源和能源利用，低濃度的高級脂肪酸可刺激細菌生長，但濃度低濃度的高級脂肪酸可刺激細菌生長，但濃度較高時往往有

29、毒害作用。較高時往往有毒害作用。 l正烷烴：一般是指從石油裂得到的正烷烴：一般是指從石油裂得到的14C14C至至18C18C的的直鏈烷烴混合物。直鏈烷烴混合物。l糖蜜：是制糖廠生產糖時的結晶母液，是蔗糖糖蜜：是制糖廠生產糖時的結晶母液，是蔗糖廠的副產物。含有較豐富的糖、氨素化合物和廠的副產物。含有較豐富的糖、氨素化合物和無機維生素等，是微生物工業的價廉物美的原無機維生素等，是微生物工業的價廉物美的原料。料。l淀粉：一般要經菌體產生的胞外酶水解成單糖淀粉：一般要經菌體產生的胞外酶水解成單糖后再被吸收利用。可克服葡萄代謝過快的弊病。后再被吸收利用。可克服葡萄代謝過快的弊病。來源豐富，價格比較低廉。

30、常用的為玉米淀粉、來源豐富，價格比較低廉。常用的為玉米淀粉、小麥淀粉和甘薯淀。小麥淀粉和甘薯淀。l油和脂肪：在微生物分泌的脂肪酶作用下水解油和脂肪：在微生物分泌的脂肪酶作用下水解為甘油和脂肪酸，在溶解氧的參與下，氧化成為甘油和脂肪酸，在溶解氧的參與下，氧化成水和水和COCO2 2。因此用脂肪作碳源時需比糖代謝供。因此用脂肪作碳源時需比糖代謝供給更多的氧。給更多的氧。l氮是構成微生物細胞蛋白質和核酸的主要元素，氮是構成微生物細胞蛋白質和核酸的主要元素，而蛋白質和核酸是微生物原生質的主要組成部而蛋白質和核酸是微生物原生質的主要組成部分。氮素一般不提供能量，但硝化細菌卻能利分。氮素一般不提供能量，但

31、硝化細菌卻能利用氨作為氮源和能源。用氨作為氮源和能源。l就某一類微生物而言，由于其合成能力的差異，就某一類微生物而言，由于其合成能力的差異，對氮營養的需要也有很大區別。對氮營養的需要也有很大區別。氮的來源可分為無機氮和有機氮：氮的來源可分為無機氮和有機氮：u有機氮源：有機氮源： 花生餅粉、黃豆餅粉、棉子餅粉、玉米漿、玉花生餅粉、黃豆餅粉、棉子餅粉、玉米漿、玉米蛋白粉、蛋白胨、酵母膏、魚粉、蠶蛹粉、米蛋白粉、蛋白胨、酵母膏、魚粉、蠶蛹粉、尿素、廢菌絲體和酒糟等。尿素、廢菌絲體和酒糟等。 它們在微生物分泌的蛋白酶作用下，水解它們在微生物分泌的蛋白酶作用下，水解成氨基酸，被菌體進一步分解代謝。成氨基

32、酸，被菌體進一步分解代謝。含有豐富的蛋白質、多肽和游離的氨基酸含有豐富的蛋白質、多肽和游離的氨基酸還含有少量的糖類、脂肪、無機鹽、維生素及生還含有少量的糖類、脂肪、無機鹽、維生素及生長因子。長因子。有機氮源特點：有機氮源特點： 銨鹽、硝酸鹽、氨水等。銨鹽、硝酸鹽、氨水等。u無機氮源：無機氮源：無機氮的特點：無機氮的特點：微生物對其吸收利用比有機物快，所以也稱微生物對其吸收利用比有機物快，所以也稱 速速 效氮。效氮。利用無機氮時應注意引起的利用無機氮時應注意引起的pH變化。變化。 實驗室中常用蛋白胨、牛肉膏、酵母膏等作實驗室中常用蛋白胨、牛肉膏、酵母膏等作為有機氮源；為有機氮源； 工業生產上常用

33、硫酸銨、尿素、氨水、豆餅工業生產上常用硫酸銨、尿素、氨水、豆餅粉、花生餅粉、麩皮等原料作氮源。粉、花生餅粉、麩皮等原料作氮源。 l水是良好的溶劑，菌體所需要的營養物質都是水是良好的溶劑，菌體所需要的營養物質都是溶解于水中被吸收的。溶解于水中被吸收的。l滲透、分泌、排泄等作用都是以水為媒介的；滲透、分泌、排泄等作用都是以水為媒介的；l水直接參與代謝作用中的許多反應。所以，水水直接參與代謝作用中的許多反應。所以，水在生物化學反應中占有極為重要的地位。在生物化學反應中占有極為重要的地位。l水的比熱高，能有效地吸收代謝過程中所放出水的比熱高，能有效地吸收代謝過程中所放出的熱，使細胞內溫度不致驟然上升。

34、的熱，使細胞內溫度不致驟然上升。l水是熱的良導體，有利于放熱，可調節細胞的水是熱的良導體，有利于放熱，可調節細胞的溫度。溫度。 無機鹽類是微生物生命活動所不可缺少的物質。無機鹽類是微生物生命活動所不可缺少的物質。主要功用是：主要功用是： 構成菌體成分；構成菌體成分； 作為酶活性基的組成部分或維持酶的活性；作為酶活性基的組成部分或維持酶的活性； 調節滲透壓、調節滲透壓、pHpH值、氧化還原電位等；值、氧化還原電位等； 作為自養菌的能源。作為自養菌的能源。 無機元素包括主要元素無機元素包括主要元素( (又稱大量元素又稱大量元素) )和微和微量元素兩類，這是依據微生物對它們需要量的大量元素兩類，這是

35、依據微生物對它們需要量的大小劃分的小劃分的。主要元素有主要元素有P、S、Mg、K、Ca等；等；微量元素有微量元素有Fe、Cu、Mn、Zn、Mo、Co、B等。等。當鹽濃度太高時，對微生物生長有抑制作用，當鹽濃度太高時，對微生物生長有抑制作用， 而在較低濃度時卻能刺激生長。而在較低濃度時卻能刺激生長。 一般在復合培養基中由于加入許多動植物原料一般在復合培養基中由于加入許多動植物原料 等都含有微量元素。等都含有微量元素。磷：磷：l是核酸和蛋白質的必要成分，也是是核酸和蛋白質的必要成分，也是ATPATP的成分。的成分。l在代謝途徑調節方面，起著重要作用。促進微在代謝途徑調節方面，起著重要作用。促進微生

36、物生長，但過量時，許多產物的合成受抑制。生物生長，但過量時，許多產物的合成受抑制。l鈣：鈣： 培養基中鈣鹽過多時，會形成磷酸鈣沉淀。可培養基中鈣鹽過多時，會形成磷酸鈣沉淀。可分別消毒或逐步補加。分別消毒或逐步補加。l鎂：鎂： 處于離子狀態時，是許多酶的輔酶的激活劑，處于離子狀態時，是許多酶的輔酶的激活劑，不但影響基質的氧化，也影響蛋白質的合成。不但影響基質的氧化，也影響蛋白質的合成。以硫酸鎂加入，但在堿性溶液中會形成沉淀。以硫酸鎂加入，但在堿性溶液中會形成沉淀。元元 素素人為提供形式人為提供形式生生 理理 功功 能能大大 量量 元元 素素P PKHKH2 2POPO4 4 磷酸二氫鉀磷酸二氫鉀

37、K K2 2HPOHPO4 4 磷酸氫二鉀磷酸氫二鉀核酸、磷酸和輔酶的成分核酸、磷酸和輔酶的成分S SMgSOMgSO4 4 硫酸銨硫酸銨含硫氨基酸（半胱氨酸、甲硫氨酸等）和含含硫氨基酸（半胱氨酸、甲硫氨酸等）和含硫維生素（生物素、硫胺素等）的成分硫維生素（生物素、硫胺素等）的成分K KKHKH2 2POPO4 4 磷酸二氫鉀磷酸二氫鉀K K2 2HPOHPO4 4 磷酸氫二鉀磷酸氫二鉀某些酶（果糖激酶、磷酸丙酮酸轉磷酸酶等）某些酶（果糖激酶、磷酸丙酮酸轉磷酸酶等）的輔因子；維持電位差和滲透壓的輔因子；維持電位差和滲透壓NaNaNaClNaCl氯化鈉氯化鈉維持滲透壓；某些細菌和藍細菌所需維持滲

38、透壓；某些細菌和藍細菌所需CaCaCa(NOCa(NO3 3) )2 2 硝酸鈣硝酸鈣CaClCaCl2 2 氯化鈣氯化鈣某些胞外酶的穩定劑、蛋白酶等的輔因子；某些胞外酶的穩定劑、蛋白酶等的輔因子；細菌形成芽孢和某些真菌形成孢子所需細菌形成芽孢和某些真菌形成孢子所需MgMgMgSOMgSO4 4 硫酸鎂硫酸鎂固氮酶等的輔因子；葉綠素等的成分固氮酶等的輔因子；葉綠素等的成分FeFeFeSOFeSO4 4 硫酸鐵硫酸鐵細胞色素的成分；合成葉綠素、白喉毒素和細胞色素的成分；合成葉綠素、白喉毒素和氧高鐵血紅素所需氧高鐵血紅素所需元元 素素人為提供形式人為提供形式生生 理理 功功 能能微微量量元元素素M

39、nMnMnSOMnSO4 4 硫酸錳硫酸錳超氧化物歧化酶、氨肽酶和超氧化物歧化酶、氨肽酶和L-L-阿拉伯阿拉伯糖異構酶等的輔因子糖異構酶等的輔因子CuCuCuSOCuSO4 4 硫酸銅硫酸銅氧化酶、酪氨酸酶的輔因子氧化酶、酪氨酸酶的輔因子CoCoCoSOCoSO4 4 硫酸鈷硫酸鈷維生素維生素B12B12復合物的成分；肽酶的輔因復合物的成分；肽酶的輔因子子ZnZnZnSOZnSO4 4 硫酸鋅硫酸鋅堿性磷酸酶以及多種脫氫酶、肽酶和堿性磷酸酶以及多種脫氫酶、肽酶和脫羧酶的輔因子脫羧酶的輔因子MoMo(NH(NH4 4) )6 6MoMo7 7O O24 24 鉬酸銨鉬酸銨固氮酶和同化型及異化型硝

40、酸鹽還原固氮酶和同化型及異化型硝酸鹽還原酶的成分酶的成分l廣義說，凡是微生物生長不可缺少的微量有機廣義說，凡是微生物生長不可缺少的微量有機物質都稱為生長因子物質都稱為生長因子( (又稱生長素又稱生長素) )，包括氨基，包括氨基酸、嘌呤、嘧啶、維生素等；狹義說，生長素酸、嘌呤、嘧啶、維生素等；狹義說，生長素僅指維生素。僅指維生素。l與微生物有關的維生素主要是與微生物有關的維生素主要是B B族維生素，這族維生素，這些維生素是各種酶的活性基的組成部分，沒有些維生素是各種酶的活性基的組成部分，沒有它們，酶就不能活動。它們，酶就不能活動。l凡是缺少合成生長素類物質的微生物凡是缺少合成生長素類物質的微生物

41、( (即缺少即缺少了合成生長素過程中的某種酶了合成生長素過程中的某種酶) )，統稱為，統稱為營養營養缺陷型。缺陷型。 （1 1）首先必須做好調查研究工作，了解菌種的）首先必須做好調查研究工作，了解菌種的 來源、生活習慣、生理生化特性和一般的來源、生活習慣、生理生化特性和一般的 營養要求。營養要求。 工業生產主要應用細菌、放線菌、酵母菌工業生產主要應用細菌、放線菌、酵母菌和霉菌四大類微生物。它們對營養的要求既有和霉菌四大類微生物。它們對營養的要求既有共性，也有各自的特性，應根據不同類型微生共性，也有各自的特性，應根據不同類型微生物的生理特性考慮培養基的組成。物的生理特性考慮培養基的組成。（2 2

42、）其次，對生產菌種的培養條件，生物合成）其次，對生產菌種的培養條件，生物合成 的代謝途徑，代謝產物的化學性質、分子結的代謝途徑，代謝產物的化學性質、分子結 構、一般提煉方法和產品質量要求等也需要構、一般提煉方法和產品質量要求等也需要 有所了解，以便在選擇培養基時做到心中有有所了解，以便在選擇培養基時做到心中有 數。數。（3 3）最好先選擇一種較好的化學合成培養基做）最好先選擇一種較好的化學合成培養基做 基礎，開始時先做一些搖瓶試驗基礎，開始時先做一些搖瓶試驗; ; 然后進一步做小型發酵罐培養，摸索菌種然后進一步做小型發酵罐培養，摸索菌種對各種主要有機碳源和氮源的利用情況和產生對各種主要有機碳源

43、和氮源的利用情況和產生代謝產物的能力。代謝產物的能力。 注意培養過程中的注意培養過程中的pHpH變化，觀察適合于菌變化，觀察適合于菌種生長繁殖和適合于代謝產物形成的兩種不同種生長繁殖和適合于代謝產物形成的兩種不同pHpH，不斷調整配比來適應上述各種情況。，不斷調整配比來適應上述各種情況。（4 4）注意每次只限一個變動條件。有了初步結果以）注意每次只限一個變動條件。有了初步結果以 后，先確定一個培養基配比。后，先確定一個培養基配比。 其次再確定各種重要的金屬和非金屬離子對其次再確定各種重要的金屬和非金屬離子對發酵的影響，即對各種無機元素的營養要求，試發酵的影響，即對各種無機元素的營養要求，試驗其

44、最高、最低和最適用量。驗其最高、最低和最適用量。 在合成培養基上得出一定結果后，再做復合在合成培養基上得出一定結果后，再做復合培養基試驗。培養基試驗。 最后試驗各種發酵條件和培養基的關系。培最后試驗各種發酵條件和培養基的關系。培養基內養基內pHpH可由添加碳酸鈣來調節，其他如硝酸鈉、可由添加碳酸鈣來調節，其他如硝酸鈉、硫酸銨也可用來調節。硫酸銨也可用來調節。（5 5）有些發酵產物，如抗生素等，除了配制培）有些發酵產物，如抗生素等，除了配制培 養基以外，還要通過中間補料法，一面對養基以外，還要通過中間補料法，一面對 碳及氮的代謝予以適當的控制，一面間歇碳及氮的代謝予以適當的控制，一面間歇 添加各種養料和前體類物質，引導發酵走添加各種養料和前體類物質，引導發酵走 向合成產物的途徑。向合成產物的途徑。（6 6）根據生產和科學研究的需要選擇培養基）根據生產和科學研究的需要選擇培養基 工業上，液體深層培養具有占地面積小、工業上，液體深層培養具有占地面積小、發酵效率高、操作方便