什么是種子培養基和發酵培養基

發布時間： 2011/1/5　　點擊次數： 2290次

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按用途培養基按其用途可分為孢子培養基、種子培養基和發酵培養基三種。

a 孢子培養基孢子培養基是供菌種繁殖孢子的一種常用固體培養基，對這種培養基的要求是能使菌體迅速生長，產生較多的孢子，并要求這種培養基不易引起菌種發生變異。所以對孢子培養基的基本配制要求是：*，營養不要太豐富（特別是有機氮源），否則不易產孢子。如灰色鏈霉在葡萄糖－硝酸鹽－其它鹽類的培養基上都能很好地生長和產孢子，但若加入0.5%酵母膏或酪蛋白后，就只長菌絲而不長孢子。第二，所用無機鹽的濃度要適量，不然也會影響孢子量和孢子顏色。第三，要注意孢子培養基的pH和濕度。生產上常用的孢子培養基有：麩皮培養基、小米培養基、大米培養基、玉米碎屑培養基和用葡萄糖、蛋白胨、牛肉膏和食鹽等配制成的瓊脂斜面培養基。大米和小米常用作霉菌孢子培養基，因為它們含氮量少，疏松、表面積大，所以是較好孢子培養基。大米培養基的水分需控制在21%－50%，而曲房空氣濕度需控制在90%－100%。

b 種子培養基種子培養基是供孢子發芽、生長和大量繁殖菌絲體，并使菌體長得粗壯，成為活力強的“種子”。所以種子培養基的營養成分要求比較豐富和*，氮源和維生素的含量也要高些，但總濃度以略稀薄為好，這樣可達到較高的溶解氧，供大量菌體生長繁殖。種子培養基的成分要考慮在微生物代謝過程中能維持穩定的pH，其組成還要根據不同菌種的生理特征而定。一般種子培養基都用營養豐富而*的天然有機氮源，因為有些氨基酸能刺激孢子發芽。但無機氮源容易利用，有利于菌體迅速生長，所以在種子培養基中常包括有機及無機氮源。zui后一級的種子培養基的成分能較接近發酵培養基，這樣可使種子進入發酵培養基后能迅速適應，快速生長。

c 發酵培養基發酵培養基是供菌種生長、繁殖和合成產物之用。它既要使種子接種后能迅速生長，達到一定的菌絲濃度，又要使長好的菌體能迅速合成需產物。因此，發酵培養基的組成除有菌體生長所必需的元素和化合物外，還要有產物所需的特定元素、前體和促進劑等。但若因生長和生物合成產物需要的總的碳源、氮源、磷源等的濃度太高，或生長和合成兩階段各需的*條件要求不同時，則可考慮培養基用分批補料來加以滿足。（

培養基成分和配比的選擇培養基的組分（包括這些組分的來源和加工方法）、配比、緩沖能力，粘度，消毒是否易*，消毒后營養破壞程度，及原料中雜質的含量都對菌體的生長和產物形成有影響。但目前還不能*從生化反應的基本原理來推斷和計算出適合某一菌種的培養基配方。目前還只能是在生物化學、細胞生物學等的基本理論指導下，參照前人所使用的較適合于某一類菌種的經驗配方，再結合所用菌種和產品的特性，采用搖瓶、玻璃罐等小型發酵設備，對碳源、氮源、無機鹽和前體等進行逐個單因子試驗，觀察這些因子對菌體生長和產物合成量的影響。zui后再綜合考慮各因素的影響，得到一個比較適合本菌種的生產配方，以求得到高產。為了加快試驗時間，可考慮用“正式試驗設計”等數學方法來確定培養基組分和濃度，它可以通過比較少的實驗次數而得到較滿意的結果。另外還可通過方差分析，了解哪個因素影響較大，以引起人們的注意。在考慮培養基總體要求時，要注意一些問題。*，考慮碳源、氮源時，要注意快速利用的碳（氮）源和慢速利用的碳（氮）源的相互配合，發揮各自的優勢，避其所短。第二，選用適當的碳氮比。培養基中氮比的影響極為明顯。氮源過多，會使菌體生長過于旺盛，pH偏高，不利于代謝產物的積累，氮源不足，則菌體繁殖量少，從而影響產量，碳源過多，則容易形成較低的pH，若碳源不足，易引起菌體衰老和自溶。另外碳氮比不當還會影響菌體按比例地吸收營養物質，直接影響菌體的生長和產物的形成。菌體在不同的生長階段，其對碳氮比的zui適要求也不一樣。一般碳源因為既作碳架又作能源，因此用量要比氮多。從元素分析來看，酵母菌細胞中碳氮比約為100：20，霉菌約為100：10；一般工業發酵培養基的碳氮比約為100：0.2－2.0；但在氨基酸發酵中，因為產物中含氮多，所以碳氮比就要相對高一些。例如谷氨酸生產中取碳氮比100：15－21，若碳氮比為100：0.5－2.0，則會出現只長菌體，而幾乎不合成谷氨酸的現象。碳氮比隨碳水化合物及氮源的種類以及通氣攪拌等條件而異，很難確定一個統一的比值。第三，要注意生理酸、堿性鹽和pH緩沖劑的加入和搭配。這是根據該菌種在現有工藝設備條件下，其生長合成產物時pH變化情況，以及zui適pH控制范圍等，綜合考慮選用什么生理酸堿性物質及其用量，從而保證在整個發酵過程中pH都能維持在*狀態（有時也可考慮用中間補料來控制pH）。培養基成分的用量的多少，大部分是根據經驗而來。但有些主要代謝的產物因為它們的代謝途徑比較清楚，所以可以根據物料平衡計算來加以確定，例如在酒精生產中可根據淀粉的用量計算灑精的理論產率。從上式可計算出青霉素G的理論得率為每克葡萄糖得1.1克青霉素G。在確定培養基中碳源數量時，還要考慮用于菌體生長和維持所需的消耗。在選擇培養基所用的有機氮源時，特別要注意原料的來源、加工方法和有效成分的含量。有機氮源大部分為農副產品，其中所含的成分受產地、加工、貯藏等的影響較大，常會引起產量的波動。例如黃豆餅粉、花生餅粉、棉子餅粉等，它們的產地不同有機氮的成分和含量也不同，東北大豆含胱氨酸和蛋氨酸的量比華北、江南產的黃豆含量高，有利于鏈霉素的生產。又如豆餅粉加工有熱榨和冷榨兩種，它們對發酵產品的產量影響就各不相同。在醬油生產中采用熱榨豆餅較好，因為熱榨豆餅中水分含量少，蛋白質含量高，易破碎且使用方便。而鏈霉素生產卻以冷榨豆餅為宜。兩種處理方法的豆餅其所含成分見表7－6。低溫貯藏可延長貯存期，若于室溫存放，尤其是夏天，豆餅中的油酯等易氧化變質，影響微生物生物合成。發霉變質的餅粉對產量也有明顯影響。國外為了穩定生產，把棉籽餅粉加工制得成分穩定的商品藥用培養基，已用于青霉素等發酵生產。熱榨豆餅和冷榨豆餅的主要成分含量成分加工方法水分（%）粗蛋白（%）粗脂（%碳水化合物（%）灰分（%）冷榨 12.12/46.45/6.12/26.24/5.44 熱榨 3.38/47.94/ 3.74/22.84/6.31 糖蜜是制糖工業的副產物，其工藝有碳酸法和亞硫酸法，這兩種工藝所得糖蜜的成分有所不同，見表7－7。即使同種工藝不同產地的甘蔗（土質、氣候）和存放期不同都影響糖蜜的質量，所以它的有效成分波動甚大。用甜菜制作的糖蜜，轉化糖含量低，PH呈堿性。甘蔗糖蜜轉化糖含量，PH呈酸性。還有些發酵工廠用葡萄糖結晶后所得的母液作碳源。在制備培養基時水質的影響也應注意，各地區的深井水和自來水的質量有很大差別。其中微量元素的含量，對成分簡單的孢子培養基或種子培養基有較大的影響。在制酒或啤酒工業中更要注意選擇水瓶、控制水的硬度、含鐵量、含氯量及氨態、硝酸態和亞硝酸態的氮含量，一般常用電滲析或離子交換樹脂等進行水的純化國。培養基的原料在大規模工業生產中用量很大。在選用時，應盡就近利用較豐富的廉價原料，設法降低成本。例如原來生產賴氨酸用山芋漃粉，后來改用山芋粉為碳源，這樣不僅價廉，而且山芋粉中還含有生物素、鎂鹽等，當培養基改用山芋粉后，就將可省去原來要加的玉米漿，硫酸鎂，并整個成本降低15%。有些原料在使用前要進行預處理。如一些谷物或山芋干等農產品。使用前要去除雜草、泥塊、石頭、小鐵丁等雜物以免損壞粉碎機。又如要酒精、丙酮、丁醇等的生產中，淀粉原料使用量大，需要預先進行蒸煮、糊化，使酵母能有效地將其糖化。糊化程度與溫度、時間有關，蒸煮溫度過低使糊化不充分，影響糖化率；反之，則會發生焦化等情況，影響營養成分，甚至產生黑色素等有害物質。為了避免長時間的蒸煮，可將大塊干薯加以粉碎過篩。國外生產抗生素用培養基均通過200目篩子。有些谷物如大麥、高粱、橡子等原料先云皮殼，這樣一方面可防止?中有害物和單寧等帶入發酵醪（液），影響微生物生長和產物形成；另一方面大量皮殼占去一定體積，降低了設備的利用率，且堵塞管道，增加流動阻力。在使用糖蜜時，在必要時，也要進行預處理。例如在檸檬酸生產時，為了去除糖蜜中鐵離子，防止異檸檬酸的產生，要預先加入黃血鹽云除鐵離子。在酒精生產或酵母生產中若使用糖蜜，則需要預先進行稀釋、酸化、滅菌、燈清和添加營養鹽等處理。因為糖蜜中干物質濃度很大，糖分高、產酸細菌多，灰分和膠體物質也很多，酵母無法生長。

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