生物工艺省公开课一等奖全国示范课微课金奖PPT课件.pptx

第二章培养基及制备第一节工业发酵培养基发酵培养基作用：满足菌体生长促进产物形成一、工业上惯用碳源（carbonsource）1.谷物淀粉（玉米、马铃薯、木薯淀粉）—应用最广。使用条件：微生物必须能分泌水解淀粉、糊精酶类。2.葡萄糖全部微生物都能利用葡萄糖，但会引发葡萄糖效应。工业上惯用淀粉水解糖,不过糖液必须到达一定质量指标。3.糖蜜（制糖工业上废糖蜜或结晶母液）甘蔗糖蜜（canemolasses）包含甜菜糖蜜（beetmolasses）糖蜜使用注意点：二、工业上惯用氮源（nitrogensource）1.无机氮(快速利用氮源)种类：氨水、铵盐或硝酸盐、尿素选择适当无机氮源有两层意义：满足菌体生长稳定和调整发酵过程中pH2.有机氮：起源：一些廉价原料，如玉米浆、豆饼粉、花生饼粉、鱼粉、酵母浸出膏等。成份复杂：除提供氮源外，还提供大量无机盐及生长因子。三、无机盐（inorganicmineral）硫酸盐、磷酸盐、氯化物及一些微量元素。四、生长因子（growthfactor）微生物生长不可缺乏微量有机物质。如氨基酸、嘌呤、嘧啶、维生素。生物素作用:(1)主要影响细胞膜通透性。（2）影响菌体代谢路径。谷氨酸产生菌为生物素缺点型。要到达菌体生长需要“亚适量”。2.提供生长因子农副产品原料（1）玉米浆：（cornsteepliquor,CSL）最具代表性。（2）麸皮水解液（3）糖蜜（4）酵母第二节淀粉水解糖制备在工业生产中，将淀粉水解为葡萄糖（glucose）过程称淀粉糖化，制得溶液叫淀粉水解糖。一、淀粉水解制糖意义大多数微生物不能直接利用淀粉（全部氨基酸生产菌不能直接利用）2.有些微生物能够直接利用淀粉作原料，但必须在微生物产生淀粉酶后才能进行，过程迟缓，发酵周期延长。3.若直接利用淀粉作原料，灭菌过程高温会造成淀粉结块，发酵液粘度剧增。二、淀粉水解糖制备方法及原理（一）酸解法（acidhydrolysismethod）以酸为催化剂，在高温高压下使淀粉水解生成葡萄糖方法。1.水解过程：总反应式：(C6H10O5)n+nH2OnC6H12O6过程：(C6H10O5)n(C6H10O5)xC12H22O11C6H12O6淀粉糊精麦芽糖葡萄糖H+对作用点无选择性，-1,4-糖苷键和-1,6-糖苷键均被切断。2.葡萄糖复合反应和分解反应在水解过程中，因为受到酸和热作用，一部分葡萄糖会发生复合反应和分解反应。淀粉葡萄糖复合二糖5‘－羟甲基糠醛复合低聚糖有机酸、有色物质损失葡萄糖量7％<1％不利影响：（1）降低了葡萄糖收率。（2）给产物提取和糖化液精制带来困难。复合反应：生成多数复合糖不能被微生物利用，使发酵结束时残糖高。分解反应：生成5‘－羟甲基糠醛是产生色素根源，增加了糖化液精制脱色困难。怎样控制分解反应和复合反应发生？（1）淀粉乳浓度（2）酸浓度不能过高（3）温度3.评价优点：工艺简单，水解时间短，生产效率高，设备周转快。缺点：（1）副产物多，影响糖液纯度，普通DE值只有90％左右。（2）对淀粉原料要求严格，不能用粗淀粉，只能用纯度较高精制淀粉。DE值：dextroseequivalentvalue（葡萄糖当量值）表示淀粉糖含糖量。还原糖含量（％）DE值＝100％干物质含量（％）（二）酶解法（enzymehydrolysismethod）用专一性很强淀粉酶及糖化酶将淀粉水解为葡萄糖工艺。分两步：（1）液化：用-淀粉酶将淀粉转化为糊精和低聚糖（2）糖化：用糖化酶（又称葡萄糖淀粉酶）将糊精和低聚糖转化为葡萄糖。所以，淀粉液化和糖化均在酶作用下进行，又称双酶法(doubleenzymehydrolysismethod)。液化（liquification）－淀粉酶水解底物内部－1,4糖苷键，不能水解－1,6糖苷键，普通采取耐高温淀粉酶，使液化速度加紧。85－90。液化程度控制（液化后需糖化原因）糖液DE值低（α-淀粉酶不能水解α-1,6糖苷键）液化在较高温度下进行，液化时间加长，淀粉老化，使糖化酶难以利用。糖化酶水解底物分子要求有一定大小范围。依据生产经验，DE值在2030之间为好，液化终点可经过碘液判断，此时呈棕色。2.糖化（saccharification）糖化酶从非还原性末端水解-1,4糖苷键和-1,6糖苷键。终点确定：DE值达最高时，停顿酶反应。3.评价优点：（1）反应条件温和，不需高温、高压设备。（2）副反应少，水解糖液纯度高。（3）对原料要求粗放，可用粗原料并在较高淀粉乳浓度下水解。（4）糖液颜色浅，质量高。缺点：（1）生产周期长，普通需要48小时。（2）需要更多设备，且操作严格。（三）酸酶结正当（acid-enzymehydrolysismethod）集酸解法和酶解法优点而采取生产工艺。依据原料淀粉性质分：酸酶法