03生物工艺学第三章工业培养基及其设计_百度文库
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03生物工艺学第三章工业培养基及其设计|好
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你可能喜欢第三章 发酵培养基(2006)_百度文库
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第三章 发酵培养基(2006)|发​酵​工​程​课​件​ ​张​嗣​良​ ​华​东​理​工​大​学​生​物​工​程​学​院
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你可能喜欢3-发酵工业培养基及原料(4)_百度文库
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3-发酵工业培养基及原料(4)|微​生​物​生​物​技​术​课​件
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培养基的类型以及应用
发布时间：12-09-18
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培养基 的类型以及应用
培养基种类繁多，根据其成分、物理状态和用途可将培养基分成多种类型。
（一）按成分不同划分
1、天然 培养基 (complex medium) 这类培养基含有化学成分还不清楚或化学成分不恒定的天然有机物，也称非化学限定培养基(chemically undefined medium)。牛肉膏蛋白胨培养基和麦芽汁培养基就属于此类。基因克隆技术中常用的LB(Luria&Bertani)培养基也是一种天然培养基，其组成见表5.9。
牛肉浸膏、蛋白胨及酵母浸膏的来源及主要成分
营养物质 牛肉浸膏
来 源 瘦牛肉组织浸出汁浓缩而成的膏状物质
主要成分 富含水溶性糖类、有机氮化合物、维生素、盐等
营养物质 蛋白胨
来 源 将肉、酪素或明胶用酸或蛋白酶水解后干燥而成
主要成分 富含有机氮化合物、也含有一些维生素和糖类的粉末状物质
营养物质 酵母浸膏
来 源 酵母细胞的水溶性提取物浓缩而成的膏状物质
主要成分 富含B类维生素，也含有有机氮化合物和糖类
常用的天然有机营养物质包括牛肉浸膏、蛋白胨、酵母浸膏(表5.10)、豆芽汁、玉米粉、土壤浸液、麸皮、牛奶、血清、稻草浸汁、羽毛浸汁、胡萝卜汁、椰子汁等，嗜粪微生物(coprophilous microorganisms)可以利用粪水作为营养物质。天然培养基成本较低，除在实验室经常使用外，也适于用来进行工业上大规模的微生物发酵生产。
2、合成培养基(synthic medium)是由化学成分完全了解的物质配制而成的培养基，也称化学限定培养基(chemically defined medium)，高氏I号培养基和查氏培养基就属于此种类型。配制合成培养基时重复性强，但与天然培养基相比其成本较高，微生物在其中生长速度较慢，一般适于在实验室用来进行有关微 生物营养需求、代谢、分类鉴定、生物量测定、菌种选育及遗传分析等方面的研究工作。
（二）根据物理状态划分
根据培养基中凝固剂的有无及含量的多少，可将培养基划分为固体培养基、半固体培养基和液体培养基三种类型。
1、固体培养基(so1id medium)
在液体培养基中加入一定量凝固剂，使其成为固体状态即为固体培养基。理想的凝固剂应具备以下条件：①不被所培养的微生物分解利用；②在微生物生长的温度范围内保持固体状态，在培养嗜热细菌时，由于高温容易引起培养基液化，通常在培养基中适当增加凝固剂来解决这一问题；③凝固剂凝固点温度不能太低，否则将不利于微生物的生长；④凝固剂对所培养的微生物无毒害作用；⑤凝固剂在灭菌过程中不会被破坏；⑥透明度好，粘着力强；⑦配制方便且价格低廉。常用的凝固剂有琼脂(agar)、明胶(gelatain)和硅胶(silica gel)。表5.11列出琼脂和明胶的一些主要特征。
对绝大多数微生物而言，琼脂是最理想的凝固剂，琼脂是由藻类(海产石花菜)中提取的一种高度分支的复杂多糖；明胶是由胶原蛋白制备得到的产物，是最早用来作为凝固剂的物质，但由于其凝固点太低，而且某些细菌和许多真菌产生的非特异性胞外蛋白酶以及梭菌产生的特异性胶原酶都能液化明胶，目前已较少作为凝固剂；硅胶是由无机的硅酸钠(Na2SO3)及硅酸钾(K2SiO3)被盐酸及硫酸中和时凝聚而成的胶体，它不含有机物，适合配制分离与培养自养型微生物的培养基。
2、半固体培养基(semisolid medium)
半固体培养基中凝固剂的含量比固体培养基少，培养基中琼脂含量一般为0.2%～0.7%。半固体培养基常用来观察微生物的运动特征、分类鉴定及噬菌体效价滴定等。
3、液体培养基(1iquid medium) 液体培养基中未加任何凝固剂。在用液体培养基培养微生物时，通过振荡或搅拌可以增加培养基的通气量，同时使营养物质分布均匀。液体培养基常用于大规模工业生产以及在实验室进行微生物的基础理论和应用方面的研究。
（三）按用途划分
1、基础培养基(minimum medium)
尽管不同微生物的营养需求各不相同，但大多数微生物所需的基本营养物质是相同的。基础培养基是含有一般微生物生长繁殖所需的基本营养物质的培养基。牛肉育蛋白胨培养基是最常用的基础培养基。基础培养基也可以作为一些特殊培养基的基础成分，再根据某种微生物的特殊营养需求，在基础培养基中加入所需营养物质。
2、加富培养基(enrichment medium)
加富培养基也称营养培养基，即在基础培养基中加入某些特殊营养物质制成的一类营养丰富的培养基，这些特殊营养物质包括血液、血清、酵母浸膏、动植物组织液等。加富培养基一般用来培养营养要求比较苛刻的异养型微生物，如培养百日咳博德氏菌(败ydd6c6jj6加rzM55Z5)需要含有血液的加富培养基。加富培养基还可以用来富集和分离某种微生物，这是因为加富培养基含有某种微生物所需的特殊营养物质，该种微生物在这种培养基中较其他微生物生长速度快，并逐渐富集而占优势，逐步淘汰其他微生物，从而容易达到分离该种微生物的目的。从某种意义上讲，加富培养基类似选择培养基，两者区别在于，加富培养基是用来增加所要分离的微生物的数量，使其形成生长优势，从而分离到该种微生物；选择培养基则一般是抑制不需要的微生物的生长，使所需要的微生物增殖，从而达到分离所需微生物的目的。
3、鉴别培养基(differential medium)
鉴别培养基是用于鉴别不同类型微生物的培养基。在培养基中加入某种特殊化学物质，某种微生物在培养基中生长后能产生某种代谢产物，而这种代谢产物可以与培养基中的特殊化学物质发生特定的化学反应，产生明显的特征性变化，根据这种特征性变化，可将该种微生物与其他微生物区分开来。鉴别培养基主要用于微生物的快速分类鉴定，以及分离和筛选产生某种代谢产物的微生物菌种。常用的一些鉴别培养基参见表5.12。
4、选择培养基(selective　medium)
选择培养基是用来将某种或某类微生物从混杂的微生物群体中分离出来的培养基。根据不同种类微生物的特殊营养需求或对某种化学物质的敏感性不同，在培养基中加入相应的特殊营养物质或化学物质，抑制不需要的微生物的生长，有利于所需微生物的生长。
一种类型选择培养基是依据某些微生物的特殊营养需求设计的，例如，利用以纤维素或石蜡油作为唯一碳源的选择培养基，可以从混杂的微生物群体中分离出能分解纤维素或石蜡油的微生物；利用以蛋白质作为唯一氮源的选择培养基，可以分离产胞外蛋白酶的微生物；缺乏氮源的选择培养基可用来分离固氮微生物。另一类选择培养基是在培养基中加入某种化学物质，这种化学物质没有营养作用，对所需分离的微生物无害，但可以抑制或杀死其他微生物，例如，在培养基中加入数滴10%酚可以抑制细菌和霉菌的生长，从而由混杂的微生物群体中分离出放线菌；在培养基中加入亚硫酸铵，可以抑制革兰氏阳性细菌和绝大多数革兰氏阴性细菌的生长，而革兰氏阴性的伤寒沙门氏菌(Salmomnella typhi)可以在这种培养基上生长；在培养基中加入染料亮绿(brilliant green)或结晶紫(crystal vio1et)，可以抑制革兰氏阳性细菌的生长，从而达到分离革兰氏阴性细菌的目的；在培养基中加人青霉素、四环素或链霉素，可以抑制细菌和放线菌生长，而将酵母菌和霉菌分离出来。现代基因克隆技术中也常用选择培养基，在筛选含有重组质粒的基因工程菌株过程中，利用质粒上具有的对某种(些)抗生素的抗性选择标记，在培养基中加入相应抗生素，就能比较方便地淘汰非重组菌株，以减少筛选目标菌株的工作量。
除上述四种主要类型外，培养基按用途划分还有很多种，比如：分析培养基(assay medium)常用来分析某些化学物质(抗生素、维生素)的浓度，还可用来分析微生物的营养需求；还原性培养基(reduced medium)专门用来培养厌氧型微生物；组织培养物培养基(tissue-culture midium)含有动、植物细胞，用来培养病毒、衣原体(chlamydia)、立克次氏体(rickettsia)及某些螺旋体(spirochete)等专性活细胞寄生的微生物。尽管如此，有些病毒和立克次氏体目前还不能利用人工培养基来培养，需要接种在动植物体内、动植物组织中才能增殖。常用的培养病毒与立克次氏体的动物有小白鼠、家鼠和琢鼠，鸡胚也是培养某些病毒与立克次氏体的良好营养基质，鸡瘟病毒、牛痘病毒、天花病毒、狂犬病毒等十几种病毒也可用鸡胚培养。03生物工艺学第三章工业培养基及其设计_中华文本库
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文本预览：
国家十一五规划教材《生物工艺学》（邱树毅主编）配套课件
o o o o o o o o o o 第一章 第二章 第三章 第四章 第五章 第六章 第七章 第八章 第九章 第十章
绪论 工业微生物菌种选育、制备与保藏 工业培养基及其设计 生物工艺过程中的无菌技术 生物反应动力学 发酵过程原理 生物反应器及生物工艺过程的放大 生物反应过程参数检测与控制 生物产品分离及纯化技术 生物产品工艺学及应用
共28页 第2页
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工业培养基及其设计
o 3.1 工业培养基的基本要求 o 3.2 工业培养基的成分及来源
3.2.1 碳源 3.2.2 能源 3.2.3 氮源 3.2.4 无机盐及微量元素 3.2.5 生长调节物质 3.2.6 水
o 3.3 培养基类型
? 3.3.1 制备培养基的基本原则 ? 3.3.2 培养基的种类及其应用
? 3.4.1 培养基的设计原理 ? 3.4.2 培养基的优化方法
共28页 第3页
o 3.4 培养基设计原理与优化方法
3.1 工业培养基的基本要求
o 工业培养基是提供微生物生长繁殖和生物合成各种代谢 产物所需要的，按一定比例配制的多种营养物质的混合物。
? 新培养基配方层出不穷
? 共同遵循的内在本质、营养需求的统一性
元素水平：20种左右，以C、H、O、N、S、P这6种为主。
营养要素水平：6大类：碳源、氮源、生长因子、无机盐和水。
共28页 第4页
3.1 工业培养基的基本要求
一般设计适宜于工业大规模发酵的培养基就要遵循以下 原则：
①必须提供合成微生物细胞和发酵产物的基本成分。 ②有利于减少培养基原料的单耗，即提高单位营养物质的转 化率。 ③有利于提高产物的浓度，以提高单位容积发酵罐的生产能力。 ④有利于提高产物的合成速度，缩短发酵周期。 ⑤尽量减少“三废”等副产物的形成，便于产物的分离纯化（同 ⑧）。 ⑥原料价格低廉，质量稳定，取材容易。 ⑦所用原料尽可能减少对发酵过程中通气搅拌的影响，利于提高氧 的利用率，降低能耗。 共28页 第5页
3.2 工业培养基的成分及来源
六大要素：碳源、氮源、生长因子、无机盐和水。 微 生 物 细 胞 成 分
80%水 20%干物质
12-15%氮素 3-10%矿物质
共28页 第6页
3.2.1 碳源
碳源：一切能满足微生物生长繁殖所需碳元素的营 养源，是微生物细胞需要量最大的元素。 能被微生物作为碳源的物质：
? 简单无机含碳化合物：CO2、NaHCO3、 CaCO3… ? 较复杂的有机物：烃类、醇、羧酸、脂肪酸、糖… ? 复杂有机大分子：蛋白质、脂质、核酸…
? 复杂天然含碳物质：牛肉膏、蛋白胨、糖蜜、石油…
? 被少数微生物利用的：二甲苯、酚等有毒物。
第1页/共9页
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