江南大学：《发酵工程原理与技术》课程教学资源（课件讲稿）第二篇 发酵过程及相关设备 第四章 培养基及其制备

1 1 第二篇 发酵过程及相关设备

1 1 第二篇 发酵过程及相关设备

2 2 第四章 培养基及其制备

2 2 第四章 培养基及其制备

3 3 本章教学内容 第一节 原料 第二节 原料的预处理 第三节 淀粉的水解糖的制备 第四节 糖蜜原料的处理 第五节 非粮食生物质的转化 第六节 前体物质、促进剂

3 3 本章教学内容 第一节 原料 第二节 原料的预处理 第三节 淀粉的水解糖的制备 第四节 糖蜜原料的处理 第五节 非粮食生物质的转化 第六节 前体物质、促进剂

4 4 第一节 原料 一、原料的定义及选择原则 1，原料的定义： ，原料的定义： • 从工艺角度来看，凡是能被生物细胞利用并 转化成所需的代谢产物或菌体的物料，都可 作为发酵工业生产的原料

4 4 第一节 原料 一、原料的定义及选择原则 1，原料的定义： ，原料的定义： • 从工艺角度来看，凡是能被生物细胞利用并 转化成所需的代谢产物或菌体的物料，都可 作为发酵工业生产的原料

5 5 2，原料选择的原则 ，原料选择的原则 • 原料价格低廉； • 因地制宜，就地取材； • 原料资源要丰富，容易收集； • 原料要容易贮藏； • 对人体无害，影响发酵过程的杂质含量因应 当极少，或者几乎不含； • 适合微生物的需要和吸收利用。 • 对生产中除发酵以外的其他方面，如通气、 搅拌、精制、废弃物的处理等所带来的困难 最少

5 5 2，原料选择的原则 ，原料选择的原则 • 原料价格低廉； • 因地制宜，就地取材； • 原料资源要丰富，容易收集； • 原料要容易贮藏； • 对人体无害，影响发酵过程的杂质含量因应 当极少，或者几乎不含； • 适合微生物的需要和吸收利用。 • 对生产中除发酵以外的其他方面，如通气、 搅拌、精制、废弃物的处理等所带来的困难 最少

6 6 在确定原料选择原则时需注意的问题 • 所选用的培养基与所使用的发酵罐的结构有关。 – 例如ICI公司因指定用甲醇和氨生产单细胞蛋白质而另行 设计新的发酵罐。 – 同样的理由，在一个巳设定的发酵罐中，发酵必然会受 到培养基组份改变的影响。 • 从实验室规模放大到实验工厂规模，以至于放大到 工业生产规模，都要考虑培养基的组份的变化。 • 培养基的组成，除了考虑到菌体生长和产物的形成 的需要外，还要考虑到培养基的pH变化、泡沫的 形成、氧化还原电位和微生物的形态等，而且还有 前体和代谢抑制剂的需要

6 6 在确定原料选择原则时需注意的问题 • 所选用的培养基与所使用的发酵罐的结构有关。 – 例如ICI公司因指定用甲醇和氨生产单细胞蛋白质而另行 设计新的发酵罐。 – 同样的理由，在一个巳设定的发酵罐中，发酵必然会受 到培养基组份改变的影响。 • 从实验室规模放大到实验工厂规模，以至于放大到 工业生产规模，都要考虑培养基的组份的变化。 • 培养基的组成，除了考虑到菌体生长和产物的形成 的需要外，还要考虑到培养基的pH变化、泡沫的 形成、氧化还原电位和微生物的形态等，而且还有 前体和代谢抑制剂的需要

7 7 二、常用主要原料及其化学组成 1，常用原料种类 • 薯类：甘薯、马铃薯、木薯、山药等。 • 粮谷类：高粱、玉米、大米、谷子、大麦、小麦 、燕麦、黍和稷等。 • 野生植物：橡子仁、葛根、土茯苓、蕨根、石蒜 、金刚头、香符子等。 • 农产品加工副产物：米粞、米糠饼、麸皮、高粱 糠、淀粉渣等。 • 非粮食生物质原料：纤维素、木质素、半纤维素 等

7 7 二、常用主要原料及其化学组成 1，常用原料种类 • 薯类：甘薯、马铃薯、木薯、山药等。 • 粮谷类：高粱、玉米、大米、谷子、大麦、小麦 、燕麦、黍和稷等。 • 野生植物：橡子仁、葛根、土茯苓、蕨根、石蒜 、金刚头、香符子等。 • 农产品加工副产物：米粞、米糠饼、麸皮、高粱 糠、淀粉渣等。 • 非粮食生物质原料：纤维素、木质素、半纤维素 等

8 8 2，常用原料的化学组成 • 碳水化学物：主要是单糖和双糖，发酵微生 物的碳源和能源。一些多糖则需转化为单糖 或双糖后才被利用。 • 蛋白质：蛋白质经蛋白酶分解后产生的多肽 或氨基酸，是糖化菌和酵母菌生长繁殖的氮 源。 • 脂肪：针对不同的发酵产品其作用有较大差 别 • 灰分：主要是 P 、Mg 、 K 、 S 、Ca等元素，是 微生物生长和代谢所必需的

8 8 2，常用原料的化学组成 • 碳水化学物：主要是单糖和双糖，发酵微生 物的碳源和能源。一些多糖则需转化为单糖 或双糖后才被利用。 • 蛋白质：蛋白质经蛋白酶分解后产生的多肽 或氨基酸，是糖化菌和酵母菌生长繁殖的氮 源。 • 脂肪：针对不同的发酵产品其作用有较大差 别 • 灰分：主要是 P 、Mg 、 K 、 S 、Ca等元素，是 微生物生长和代谢所必需的

9 9 三、工业发酵培养基的设计 1，为何要进行培养基的设计？ • 完善的培养基设计是实验室的试验、实验工 厂和生产规模的放大中的一个重要步骤。 • 在发酵过程中，我们的目的产品是菌体或代 谢产物。而发酵培养基是否适合于菌体的生 长或积累代谢产物，对最终产品的得率具有 非常大的影响

9 9 三、工业发酵培养基的设计 1，为何要进行培养基的设计？ • 完善的培养基设计是实验室的试验、实验工 厂和生产规模的放大中的一个重要步骤。 • 在发酵过程中，我们的目的产品是菌体或代 谢产物。而发酵培养基是否适合于菌体的生 长或积累代谢产物，对最终产品的得率具有 非常大的影响

10 10 2，培养基设计的基本原则 • 培养基的组成必需满足细胞的生长和代 谢产物所需的元素，并能提供生物合成 和细胞维持活力所需要的能量

10 10 2，培养基设计的基本原则 • 培养基的组成必需满足细胞的生长和代 谢产物所需的元素，并能提供生物合成 和细胞维持活力所需要的能量