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发酵培养基的基本配制原则

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发酵培养基的基本配制原则

发布日期:2019-01-08 00:00 来源:http://www.yinhekn.com 点击:

发酵培养基的基本配制原则:

培养基的配制必须提供合成微生物细胞和发酵产物的基本成分;有利于减少培养基原料的单耗,单位营养物质所合成产物数量大或产率大;有利于提高培养基产物的浓度,以提高单位容积发酵罐的生产能力;有利于提高产物的合成速度,缩短发酵周期;尽量减少副产物的形成;减少对发酵过程中通气搅拌的影响,有利于提高氧的利用率、降低能耗;有利于产品的分离和纯化;并尽可能减少产生“三废”的物质。

当然,设计任何一种培养基都不可能面面俱到地满足上述各项要求,需根据具体情况,抓主要环节。使其即满足微生物的营养要求,又能获得优质高产的产品,同时也符合增产节约、因地制宜的原则。发酵培养基的主要作用是为了获得预期的产物,必须根据产物特点来设计培养基。因此要求营养要适当丰富和完备,菌体迅速生长和健壮,整个代谢过程pH值适当且稳定;糖、氮代谢能完全符合高单位罐、批的要求,能充分发挥生产菌种合成代谢产物的能力。此外还要求成本降低。

1、根据不同微生物的营养需要配制不同的培养基

不同的微生物所需要的发酵培养基成分是不同的,要确定一个合适的培养基,就需要了解生产用菌种的来源、生理生化特性和一般的营养要求,根据不同生产菌种的培养条件、生物合成的代谢途径、代谢产物的化学性质等确定培养基。

2、营养成分的恰当配比

微生物所需的营养物质之间应有适当的比例,培养基中的碳氮的比例(C/N)在发酵工业中尤其重要。不同的微生物菌种、不同的发酵产物所要求的碳氮比是不同的。菌体在不同生长阶段,对其碳氮比的最适要求也不一样。培养基的碳氮比不仅会影响微生物菌体的生长,同时也会影响到发酵的代谢途径。由于碳既作碳架又作能源,所以用量要比氮多。

碳氮比随碳水化合物及氮源的种类以及通气搅拌等条件而异,很难确定统一的比值。一般情况下,碳氮比偏小,能导致菌体的旺盛生长,易造成菌体提前衰老自溶,影响产物的积累;碳氮比过大,菌体繁殖数量少,不利于产物的积累;碳氮比较合适,但碳源、氮源浓度高,仍能导致菌体的大量繁殖,增大发酵液粘度,影响溶解氧浓度,容易引起菌体的代谢异常,影响产物合成;碳氮比较合适,但碳源、氮源浓度过低,会影响菌体的繁殖,同样不利于产物的积累。

3、渗透压

配制培养基时,应注意营养物质要有合适的浓度。营养物质的浓度太低,不仅不能满足微生物生长对营养物质的需求,而且也不利于提高发酵产物的产量和提高设备的利用率。但是,发酵培养基中营养物质的浓度过高时,由于培养基溶液的渗透压太大,会抑制微生物的生长。此外培养基中的各种离子的浓度比例也会影响到培养基的渗透压和微生物的代谢活动,因此,培养基中各种离子的比例需求要平衡。在发酵生产过程中,在不影响微生物的生理特性和代谢转化率的情况下,通常趋向在较高浓度下进行发酵,以提高产物产量,并尽可能选育高渗透压的生产菌株。当然,培养基浓度太大会使培养基黏度增加和溶氧量降低。

4pH

各种微生物的正常生长均需要有合适的pH值,一般霉菌和酵母菌比较适于微酸性环境,放线菌和细菌适于中性或微碱性环境。为此,当培养基配制好后,若pH值不合适,必须加以调节。当微生物在培养过程中改变培养基的pH值而不利于本身的生长时,应以微生物菌体对各种营养成分的利用速度来考虑培养基的组成,同时加入缓冲剂,以调节培养液的pH值。

5、氧化还原电位

对大多数微生物来说,发酵培养基的氧化还原电位一般对其生长的影响不大,即适合它们生长的氧化还原电位范围较广。但对于厌氧菌,由于氧的存在对其有毒害作用,因而往往在培养基中加入还原剂以降低氧化还原电位。

在配制培养基时,除应注意以上几条原则外,还要考虑到营养成分的加入顺序,为了避免生成沉淀而造成营养成分的损失,加入的顺序一般为先加入缓冲化合物,溶解后加入主要物质,然后加入维生素、氨基酸等生长素类的物质。

 

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