關(guān)于培養(yǎng)基和滅菌第一頁，共五十九頁，2022年，8月28日第一節(jié)培養(yǎng)基成分及其功能碳源、氮源、無機鹽、微量元素、水、生長因子、前體、誘導劑或刺激劑、抑制劑例：高氏培養(yǎng)基（培養(yǎng)放線菌）：

可溶性淀粉2克，硝酸鉀0.1克，磷酸氫二鉀0.05克，氯化鈉0.05克，硫酸鎂0.05克，硫酸亞鐵0.001克，瓊脂2克，水100毫升。第二頁，共五十九頁，2022年，8月28日一、碳源：提供微生物生長繁殖所需的能源，構(gòu)成細胞和抗生素的碳骨架。1．碳水化合物：單糖（葡萄糖、阿拉伯糖、甘露糖、半乳糖），二糖（麥芽糖、乳糖），多糖（蔗糖、淀粉、糊精等）

2．脂肪：油（脂肪）水解脂肪酶

甘油（脂肪酸）溶解氧C02+H20

第三頁，共五十九頁，2022年，8月28日3．有機酸有機酸或它們的鹽也能作為微生物的碳源。注意！有機酸的利用常會使pH上升。

CH3COONa+O2→2CO2+H2O+NaOH第四頁，共五十九頁，2022年，8月28日葡萄糖是最容易被吸收利用的碳源，幾乎所有微生物都可以利用葡萄糖，葡萄糖可以加速微生物的生長，但葡萄糖濃度過高，反而對生長、產(chǎn)抗生素不利。淀粉、糊精等也是常用的碳源，一般經(jīng)胞外酶水解成單糖后被吸收利用。第五頁，共五十九頁，2022年，8月28日二、氮源：主要用于構(gòu)成菌體細胞物質(zhì)，如氨基酸、蛋白質(zhì)、核酸等和含氮的目的產(chǎn)物如青霉素、鏈霉素等抗生素。1、無機氮源（快速利用N源）：銨鹽（如氯化銨、硫酸銨、硝酸銨、磷酸銨），硝酸鹽（如硝酸鈉、硝酸鉀）和氨水等。特點：（1）分解快，能被微生物迅速利用；（2）引起pH變化。

(NH4)2S04→2NH3+H2S04生理酸性物質(zhì)

NaNO3+4H2→NH3+2H20+NaOH生理堿性物質(zhì)第六頁，共五十九頁，2022年，8月28日2、有機氮源（慢速利用氮源，多為天然有機物）：花生餅粉，黃豆餅粉，玉米漿，玉米蛋白粉，蛋白胨，酵母膏。在微生物分泌的蛋白酶作用下，水解成氨基酸，被菌體吸收后再進一步分解代謝．最終用于合成菌體細胞物質(zhì)和含氮的目的產(chǎn)物。第七頁，共五十九頁，2022年，8月28日三、無機鹽、微量元素：

微生物在生長繁殖和合成目的產(chǎn)物的過程中，需要某些無機鹽和微量元素作為其生理活性物質(zhì)的組成或代謝的調(diào)節(jié)物，為微生物提供除C、N源外的各種重要元素。P、S（可構(gòu)成細胞物質(zhì)）Mg、Fe（可作為酶的組成成分或維持酶活性）K、Na（調(diào)節(jié)細胞滲透壓）Cu、Zn、Mn（作為酶的輔基和激活劑）第八頁，共五十九頁，2022年，8月28日四、水：

（1）構(gòu)成生物體的成分；（2）培養(yǎng)基的組成部分；（3）參與代謝反應(yīng)；（4）作為代謝反應(yīng)介質(zhì)；（5）作為物質(zhì)傳遞介質(zhì)；（6）良好的熱導體。第九頁，共五十九頁，2022年，8月28日五、生長因子：生長因子：有些微生物即使在具有合適的水分、碳源、氮源、無機鹽等的條件下，還不能生長或生長不好，但如果加入少量微生物生長所必需的有機物質(zhì)，則生長良好。通常把那些對微生物生長不可缺少的微量有機物質(zhì)，微生物不能通過普通的碳源、氮源合成這些物質(zhì)，需另外添加的營養(yǎng)物質(zhì)稱為生長因子。1．維生素：是輔酶的組成成分；2．氨基酸：有些生物不能合成某種氨基酸；3．嘌呤和嘧啶：構(gòu)成核酸和輔酶。第十頁，共五十九頁，2022年，8月28日六、前體

在微生物合成抗生素過程中，有些化合物能被微生物直接利用來構(gòu)成抗生素分子結(jié)構(gòu)的一部分，而化合物本身的結(jié)構(gòu)沒有大的變化，這些物質(zhì)稱為抗生素的前體。第十一頁，共五十九頁，2022年，8月28日七、誘導物或刺激劑：

所謂誘導物是指一些具有調(diào)節(jié)抗生素生物合成能力的小分子物質(zhì)，它們是既不是營養(yǎng)物質(zhì)又不是前體卻能提高產(chǎn)物產(chǎn)量的添加劑。如：β－吲哚乙酸是金霉素生物合成的刺激物；甲硫氨酸和亮氨酸是頭孢菌素的刺激劑。第十二頁，共五十九頁，2022年，8月28日八、抑制劑：抑制劑是指在發(fā)酵過程中會抑制某些代謝途徑的進行，同時會使另一代謝途徑活躍，從而獲得人們所需的某種產(chǎn)物或是正常代謝的某一代謝中間產(chǎn)物積累起來。如加入二乙基巴比妥鹽可抑制利福霉素B以外其他利福霉素的生成，從而增加利福霉素B的含量和產(chǎn)量。第十三頁，共五十九頁，2022年，8月28日第二節(jié)培養(yǎng)基的種類

一、按來源分類：1、合成培養(yǎng)基（1）所用原料的化學成分明確、穩(wěn)定；（2）實驗重現(xiàn)性好、低泡；（3）適用于研究菌種基本代謝和過程的物質(zhì)變化；（4）營養(yǎng)單一，價格昂貴，不適用于大規(guī)模工業(yè)生產(chǎn)。第十四頁，共五十九頁，2022年，8月28日2、天然培養(yǎng)基（天然的動植物產(chǎn)品）（1）營養(yǎng)豐富，適合于微生物的生長繁殖和目的產(chǎn)物的合成。（2）組成培養(yǎng)基的原料來源豐富，價格低廉，適用于工業(yè)生產(chǎn)。（3）組分復(fù)雜，不易重復(fù)，若對原料質(zhì)量等方面不加控制會嚴重影響生產(chǎn)的穩(wěn)定性。LB培養(yǎng)基：1g酵母粉，0.5g蛋白胨，1gNaCl，100mLH2O第十五頁，共五十九頁，2022年，8月28日二、按狀態(tài)分類：

固體培養(yǎng)基：適用于菌種的培養(yǎng)和保存；半固體培養(yǎng)基：（瓊脂用量為0.5～0.8％）主要用于鑒定菌種、觀察細菌運動特征及噬菌體的效價測定等；液體培養(yǎng)基：（水80％～90％），是發(fā)酵工業(yè)大規(guī)模使用的培養(yǎng)基，它有利于氧和物質(zhì)的傳遞。

第十六頁，共五十九頁，2022年，8月28日三、按用途分類：

1．孢子培養(yǎng)基供菌種繁殖孢子的固體培養(yǎng)基。能使菌體迅速生長，產(chǎn)生較多優(yōu)質(zhì)孢子并不易引起菌種發(fā)生變異。例如：高氏培養(yǎng)基第十七頁，共五十九頁，2022年，8月28日2．種子培養(yǎng)基指一、二級種子罐的培養(yǎng)基和搖瓶培養(yǎng)基。主要含有容易被利用的碳源、氮源、無機鹽等，使孢子很快發(fā)芽、生長以及大量繁殖菌絲體，并使菌體長得粗壯和使各種有關(guān)的初級代謝酶的活力提高。赤霉素產(chǎn)生菌種子培養(yǎng)基：葡萄糖1.5%,糊精1.0%,花生粉1.5%,MgSO4·7H2O0.1%,KH2PO40.1%,消泡劑0.2%第十八頁，共五十九頁，2022年，8月28日3．發(fā)酵培養(yǎng)基發(fā)酵培養(yǎng)基可供菌種生長、繁殖和合成產(chǎn)物。發(fā)酵培養(yǎng)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(chǎn)物所需的特定元素、前體和促進劑等。玉米淀粉7.0％，飴糖2.5％，豆餅粉0.3％，花生粉1.0％，MgSO4·7H2O0.07％，KH2PO40.14％，消沫劑0.05％，α-淀粉酶0.05％第十九頁，共五十九頁，2022年，8月28日第三節(jié)影響培養(yǎng)基質(zhì)量的因素

一、原材料質(zhì)量的影響：玉米漿、黃豆粉、花生餅粉、蛋白胨、淀粉、糊精品種、產(chǎn)地、加工方法、儲藏條件

第二十頁，共五十九頁，2022年，8月28日二、水質(zhì)的影響地質(zhì)（地區(qū)）（地貌）、季節(jié)、處理方法（漂白粉、沉淀劑、消毒劑）和環(huán)境水源質(zhì)量的主要考慮參數(shù)包括pH、溶解氧、可溶性固體、污染程度以及礦物質(zhì)組成和含量。

第二十一頁，共五十九頁，2022年，8月28日三、滅菌操作滅菌操作不當不僅會減少培養(yǎng)基中有效的營養(yǎng)成分，還會產(chǎn)生一些有毒物質(zhì)，給發(fā)酵帶來不利的影響。蛋白質(zhì)在高溫下變性，維生素在高溫下失活葡萄糖與含氨基的物質(zhì)反應(yīng)形成5-羥甲基糖醛和棕色的類黑精（焦化），對微生物有一定的毒性第二十二頁，共五十九頁，2022年，8月28日四、培養(yǎng)基粘度的影響粘度是培養(yǎng)基物性的重要指標之一，它直接影響氧的傳遞、營養(yǎng)成分、無機鹽、生長因子等的擴散，從而影響細胞的呼吸、營養(yǎng)成分的吸收，最終導致影響目標產(chǎn)物的形成?！跋∨浞健保海?）中間補料；（2）精料發(fā)酵、基礎(chǔ)原料液體化；（3）補加無菌水第二十三頁，共五十九頁，2022年，8月28日第四節(jié)培養(yǎng)基配置的原則

一、碳氮源種類的確定原則快速利用碳氮源、慢速利用碳氮源的種類、配比要滿足不同微生物，不同生長階段和生產(chǎn)階段的需要。例：頂頭孢霉（頭孢菌素c），葡萄糖有利于菌體生長，而半乳糖對抗生素生產(chǎn)有利。

第二十四頁，共五十九頁，2022年，8月28日二、碳氮源比例的確定原則

1、氮源過多，會使菌體生長過于旺盛，pH偏高，不利于代謝產(chǎn)物的積累；氮源不足，則菌體繁殖量少，從而影響產(chǎn)量。2、碳源過多，則容易形成較低的pH；若碳源不足，則易引起菌體衰老和自溶。3、碳氮比不當還會影響菌體按比例地吸收營養(yǎng)物質(zhì)，直接影響菌體的生長和產(chǎn)物的形成。4、C/N比等應(yīng)與環(huán)境因素結(jié)合考慮。第二十五頁，共五十九頁，2022年，8月28日三、培養(yǎng)基配置與pH之關(guān)系原則酸性抗生素發(fā)酵環(huán)境一般呈酸性（pH<7），中性及堿性抗生素發(fā)酵環(huán)境一般呈中堿性（pH>=7）。配置培養(yǎng)基時，生理酸堿性原料應(yīng)合理搭配。第二十六頁，共五十九頁，2022年，8月28日四、保證源副材料質(zhì)量的穩(wěn)定性原則培養(yǎng)基中各組分質(zhì)量的穩(wěn)定性是獲得連續(xù)、高產(chǎn)的關(guān)鍵。定點采購、定點加工、穩(wěn)定加工工藝、恒定的貯存條件、預(yù)試驗。第二十七頁，共五十九頁，2022年，8月28日第五章思考題1、培養(yǎng)基在抗生素發(fā)酵中的作用如何？2、培養(yǎng)基的種類及其特點是什么？3、培養(yǎng)基的成分及其在抗生素發(fā)酵中的功用是什么？4、影響培養(yǎng)基質(zhì)量的因素有哪些？5、培養(yǎng)基配制的原則？第二十八頁，共五十九頁，2022年，8月28日第六章

滅菌及染菌防治

染菌對抗生素生產(chǎn)過程的危害：（1）消耗培養(yǎng)基的營養(yǎng)成分；（2）使培養(yǎng)條件如溶氧、粘度發(fā)生變化；（3）有的雜菌會分泌一些對抗生素產(chǎn)生菌有毒或能使抗生素降解失活的物質(zhì)，從而造成抗生素產(chǎn)量大幅度下降；（4）影響后道工序的正常生產(chǎn)、影響產(chǎn)品外觀及內(nèi)在質(zhì)量；（5）如果污染了噬菌體，不僅引起產(chǎn)生菌自溶，而且還會迅速大面積蔓延，嚴重威脅抗生素的生產(chǎn)。第二十九頁，共五十九頁，2022年，8月28日第一節(jié)滅菌的理論和技術(shù)滅菌是指用化學或物理的方法殺滅或去除物料及設(shè)備中所有生命有機體的過程。一、物理滅菌射線滅菌熱滅菌（濕熱和干熱）過濾除菌第三十頁，共五十九頁，2022年，8月28日

（一）射線滅菌1、方法：通常用紫外線、高能量的電磁波或粒子輻射滅菌。其中以紫外線最常用。2、原理：紫外線的作用光譜與細菌體內(nèi)核酸的吸收光譜相一致，DNA鏈上核苷酸的堿基因此具有強烈的吸收紫外線的能力，引起DNA結(jié)構(gòu)形式的變化而導致死亡。3、特點：紫外線對芽孢和營養(yǎng)細胞都能起作用，但其穿透力極低，只能用于表面滅菌。對真菌孢子的殺滅能力不大。主要用來進行一定空間內(nèi)空氣的滅菌（如無菌室等）。第三十一頁，共五十九頁，2022年，8月28日（二）干熱滅菌

1、方法：包括火焰滅菌和熱空氣滅菌，常用的干熱空氣滅菌是利用電熱或者紅外線在一定設(shè)備內(nèi)對各種用具物品進行殺菌。生產(chǎn)上常用的干熱滅菌的條件是160℃，時間1－2h。2、原理：高溫時微生物各種與溫度有關(guān)的氧化過程速率增快。3、特點：時間長、耗熱量大，應(yīng)用不廣。一般用于滅菌后要求保持干燥狀態(tài)的物料。第三十二頁，共五十九頁，2022年，8月28日（三）濕熱滅菌1、方法：直接用加壓濕蒸汽進行物料或設(shè)備容器的滅菌。用蒸汽將物料升溫到115－140℃保持一定時間，可殺死各種微生物。常用的滅菌條件是120℃，20－30min。2、原理：在高溫及有水分存在的條件下，微生物細胞中的蛋白質(zhì)極易凝固而引起微生物的死亡。3、特點：經(jīng)濟，快速，適用于大量培養(yǎng)基及發(fā)酵設(shè)備的滅菌。第三十三頁，共五十九頁，2022年，8月28日（四）介質(zhì)過濾除菌對培養(yǎng)液中某此不耐熱的成分可采用過濾除菌法。發(fā)酵過程中所用的大量無菌空氣也是用過濾除菌法。第三十四頁，共五十九頁，2022年，8月28日二、化學滅菌

1、定義：化學藥劑滅菌是通過藥劑與微生物細胞接觸而發(fā)生諸如蛋白質(zhì)變性等作用而達到殺滅微生物的目的。2、滅菌用化學藥劑必須具備以下四個條件：（1）殺菌譜廣。有效濃度低且殺滅微生物的速度快。（2）性質(zhì)穩(wěn)定，易溶于水且可在常溫下使用。（3）基本上不受有機物、酸、堿和其他物理化學因素的影響。（4）無腐蝕性，無毒或低毒，使用安全。第三十五頁，共五十九頁，2022年，8月28日3、常用的化學藥劑：乙醇、甲醛、苯扎溴銨（新潔爾滅）、戊二醛、環(huán)氧乙烷、漂白粉和苯酚（石炭酸）等。4、用途：化學滅菌主要用來進行皮膚表面、器具及無菌區(qū)域的滅菌，很少用于培養(yǎng)基的滅菌。第三十六頁，共五十九頁，2022年，8月28日第二節(jié)培養(yǎng)基及有關(guān)設(shè)備的滅菌

一、實罐滅菌

分批滅菌是將配制好的培養(yǎng)基投入發(fā)酵罐中，經(jīng)過間接蒸汽預(yù)熱后，直接通入飽和蒸汽使培養(yǎng)基和設(shè)備一起滅菌。流程：培養(yǎng)基預(yù)熱培養(yǎng)基滅菌冷卻第三十七頁，共五十九頁，2022年，8月28日第三十八頁，共五十九頁，2022年，8月28日注意事項：1．培養(yǎng)基預(yù)熱：80～90℃。避免產(chǎn)生冷凝水造成培養(yǎng)基稀釋。2．培養(yǎng)基滅菌：120～130℃，保溫30min。各路蒸汽進口要暢通，防止逆流，罐內(nèi)液體翻動要劇烈，以使罐內(nèi)物料達到均一的滅菌溫度。排汽量不宜過大，以節(jié)約蒸汽用量。3．冷卻：滅菌將要結(jié)束時，應(yīng)立即引入無菌空氣以保持罐壓，然后開夾套或蛇管冷卻水冷卻，避免罐壓迅速下降，產(chǎn)生負壓而抽吸外界空氣。第三十九頁，共五十九頁，2022年，8月28日（一）實罐滅菌

優(yōu)點：不需要專門的滅菌設(shè)備，投資少，操作簡單，滅菌效果可靠。

缺點：設(shè)備利用率較低；滅菌過程需要時間較長，培養(yǎng)基營養(yǎng)成分破壞較多。

該法多用于中小型發(fā)酵罐和種子罐的滅菌。第四十頁，共五十九頁，2022年，8月28日二、空罐滅菌空罐滅菌是指將飽和蒸汽通入未加培養(yǎng)基的發(fā)酵罐或種子罐內(nèi)，進行罐體濕熱滅菌的過程?？展逌缇话憔S持罐壓1.5×105～2.0×105Pa，罐溫125～130℃，30～45min，直接蒸汽法。滅菌后為避免罐壓急速下降造成負壓，要等到經(jīng)過滅菌的無菌培養(yǎng)基輸入罐內(nèi)后，才可以開冷卻水冷卻。第四十一頁，共五十九頁，2022年，8月28日（二）空罐滅菌

優(yōu)點：罐內(nèi)死角少，蒸汽傳熱效率高，滅菌效果好。

適用范圍：沒有使用的發(fā)酵罐、染菌罐、發(fā)酵罐更換菌種、培養(yǎng)基連續(xù)滅菌工藝、發(fā)酵罐及附屬設(shè)備。第四十二頁，共五十九頁，2022年，8月28日三、連續(xù)滅菌培養(yǎng)基在發(fā)酵罐外，通過專用滅菌裝置，連續(xù)不斷加熱，維持保溫和冷卻后，送入已滅菌的發(fā)酵罐內(nèi)的工藝過程，又稱連消。流程：培養(yǎng)基預(yù)熱連續(xù)滅菌維持滅菌溫度冷卻發(fā)酵罐第四十三頁，共五十九頁，2022年，8月28日注意事項：1．培養(yǎng)基預(yù)熱：60一75℃，避免連續(xù)滅菌時由于料液與蒸汽溫度相差過大而產(chǎn)生水汽撞擊聲。2．連續(xù)滅菌：連續(xù)滅菌的溫度一般以126一132℃為宜。3．維持滅菌溫度：利用維持罐使料液在滅菌溫度下保持5—7min，以達到滅菌的目的。4．冷卻：采用冷水噴淋時，噴淋前冷卻管內(nèi)應(yīng)充滿填料。第四十四頁，共五十九頁，2022年，8月28日特點：（1）連續(xù)滅菌的時間短、溫度較高。培養(yǎng)基受到的破壞較少，故質(zhì)量較好。連續(xù)滅菌時蒸汽負荷均衡一致。（2）不足之處是所需設(shè)備較多，操作較麻煩，染菌的機會也相應(yīng)增多。第四十五頁，共五十九頁，2022年，8月28日四、發(fā)酵附屬設(shè)備及管路的滅菌

發(fā)酵附屬設(shè)備有總空氣過濾器、管道、計量罐、補料罐等?？展逌缇构迌?nèi)蒸汽壓力達到1.5×105Pa，保溫45min。補料罐的實罐滅菌條件應(yīng)視物料性質(zhì)而定。第四十六頁，共五十九頁，2022年，8月28日第三節(jié)空氣過濾除菌抗生素產(chǎn)生菌一般都是好氧菌,所以發(fā)酵過程中必須通入無菌空氣來滿足產(chǎn)生菌生理上的需要。如果空氣除菌不當或除菌設(shè)備失效,就會引起大面積染菌,造成極大的損失。因此,空氣除菌是抗生素發(fā)酵生產(chǎn)極其重要的一環(huán)。第四十七頁，共五十九頁，2022年，8月28日第三節(jié)空氣過濾除菌

一、介質(zhì)除菌的機制

1．沉降作用2．截留作用

3．慣性碰撞4．擴散現(xiàn)象5．靜電吸附第四十八頁，共五十九頁，2022年，8月28日二、空氣過濾介質(zhì)1、要求：能耐高溫、高壓，不易被油水污染。且成本低、易更換。2、常用的空氣過濾介質(zhì)：棉花、活性炭、玻璃棉、超細玻璃纖維紙、石棉濾板等。3、新型過濾介質(zhì)：膜過濾器。第四十九頁，共五十九頁，2022年，8月28日折疊式膜過濾器：設(shè)備體積小，過濾效率高，操作、維修、更換方便，效果較好。其濾膜采用進口聚四氟乙烯膜,濾膜孔徑小，截留能力強；孔隙率高，流速快，流量大;濾膜吸附性??；氣體過濾精度能100%濾除0.02μｍ以上微粒(包括0.02μｍ～0.45μｍ的細菌和0.04μｍ的噬菌體)。第五十頁，共五十九頁，2022年，8月28日三、空氣過濾除菌的工藝過程

主要目的：1、提高壓縮前空氣的質(zhì)量2、去除壓縮空氣中所帶的油和水3、獲得無菌空氣第五十一頁，共五十九頁，2022年，8月28日第四節(jié)發(fā)酵染菌的原因及防治一、種子帶菌接種瓶中剩余的少量種子液繼續(xù)進行培養(yǎng)，以觀察判定是否為種子帶菌。制備種子時對沙土管、冷凍管、斜面及搖瓶進行嚴格控制。第五十二頁，共五十九頁，2022年，8月28日二、設(shè)備及附件滲漏1、化學腐蝕使用耐腐蝕材料、防腐涂料等降低