按用途培养基按其用途可分为孢子培养基、种子培养基和发酵培养基三种。
a 孢子培养基孢子培养基是供菌种繁殖孢子的一种常用固体培养基，对这种培养基的要求是能使菌体迅速生长，产生较多优质的孢子，并要求这种培养基不易引起菌种发生变异。所以对孢子培养基的基本配制要求是：第一，营养不要太丰富（特别是有机氮源），否则不易产孢子。如灰色链霉在葡萄糖－硝酸盐－其它盐类的培养基上都能很好地生长和产孢子，但若加入0.5%酵母膏或酪蛋白后，就只长菌丝而不长孢子。第二，所用无机盐的浓度要适量，不然也会影响孢子量和孢子颜色。第三，要注意孢子培养基的pH和湿度。生产上常用的孢子培养基有：麸皮培养基、小米培养基、大米培养基、玉米碎屑培养基和用葡萄糖、蛋白胨、牛肉膏和食盐等配制成的琼脂斜面培养基。大米和小米常用作霉菌孢子培养基，因为它们含氮量少，疏松、表面积大，所以是较好孢子培养基。大米培养基的水分需控制在21%－50%，而曲房空气湿度需控制在90%－100%。
b 种子培养基种子培养基是供孢子发芽、生长和大量繁殖菌丝体，并使菌体长得粗壮，成为活力强的“种子”。所以种子培养基的营养成分要求比较丰富和完全，氮源和维生素的含量也要高些，但总浓度以略稀薄为好，这样可达到较高的溶解氧，供大量菌体生长繁殖。种子培养基的成分要考虑在微生物代谢过程中能维持稳定的pH，其组成还要根据不同菌种的生理特征而定。一般种子培养基都用营养丰富而完全的天然有机氮源，因为有些氨基酸能刺激孢子发芽。但无机氮源容易利用，有利于菌体迅速生长，所以在种子培养基中常包括有机及无机氮源。最后一级的种子培养基的成分最好能较接近发酵培养基，这样可使种子进入发酵培养基后能迅速适应，快速生长。
c 发酵培养基发酵培养基是供菌种生长、繁殖和合成产物之用。它既要使种子接种后能迅速生长，达到一定的菌丝浓度，又要使长好的菌体能迅速合成需产物。因此，发酵培养基的组成除有菌体生长所必需的元素和化合物外，还要有产物所需的特定元素、前体和促进剂等。但若因生长和生物合成产物需要的总的碳源、氮源、磷源等的浓度太高，或生长和合成两阶段各需的最佳条件要求不同时，则可考虑培养基用分批补料来加以满足。（
培养基成分和配比的选择培养基的组分（包括这些组分的来源和加工方法）、配比、缓冲能力，粘度，消毒是否易彻底，消毒后营养破坏程度，及原料中杂质的含量都对菌体的生长和产物形成有影响。但目前还不能完全从生化反应的基本原理来推断和计算出适合某一菌种的培养基配方。目前还只能是在生物化学、细胞生物学等的基本理论指导下，参照前人所使用的较适合于某一类菌种的经验配方，再结合所用菌种和产品的特性，采用摇瓶、玻璃罐等小型发酵设备，对碳源、氮源、无机盐和前体等进行逐个单因子试验，观察这些因子对菌体生长和产物合成量的影响。最后再综合考虑各因素的影响，得到一个比较适合本菌种的生产配方，以求得到高产。为了加快试验时间，可考虑用“正式试验设计”等数学方法来确定培养基组分和浓度，它可以通过比较少的实验次数而得到较满意的结果。另外还可通过方差分析，
了解哪个因素影响较大，以引起人们的注意。在考虑培养基总体要求时，要注意一些问题。第一，考虑碳源、氮源时，要注意快速利用的碳（氮）源和慢速利用的碳（氮）源的相互配合，发挥各自的优势，避其所短。第二，选用适当的碳氮比。培养基中氮比的影响极为明显。氮源过多，会使菌体生长过于旺盛，pH偏高，不利于代谢产物的积累，氮源不足，则菌体繁殖量少，从而影响产量，碳源过多，则容易形成较低的pH，若碳源不足，易引起菌体衰老和自溶。另外碳氮比不当还会影响菌体按比例地吸收营养物质，直接影响菌体的生长和产物的形成。菌体在不同的生长阶段，其对碳氮比的最适要求也不一样。一般碳源因为既作碳架又作能源，因此用量要比氮多。从元素分析来看，酵母菌细胞中碳氮比约为100：20，霉菌约为100：10；一般工业发酵培养基的碳氮比约为100：0.2－2.0；但在氨基酸发酵中，因为产物中含氮多，所以碳氮比就要相对高一些。例如谷氨酸生产中取碳氮比100：15－21，若碳氮比为100：0.5－2.0，则会出现只长菌体，而几乎不合成谷氨酸的现象。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，很难确定一个统一的比值。第三，要注意生理酸、碱性盐和pH缓冲剂的加入和搭配。这是根据该菌种在现有工艺设备条件下，其生长合成产物时pH变化情况，以及最适pH控制范围等，综合考虑选用什么生理酸碱性物质及其用量，从而保证在整个发酵过程中pH都能维持在最佳状态（有时也可考虑用中间补料来控制pH）。培养基成分的用量的多少，大部分是根据经验而来。但有些主要代谢的产物因为它们的代谢途径比较清楚，所以可以根据物料平衡计算来加以确定，例如在酒精生产中可根据淀粉的用量计算洒精的理论产率。从上式可计算出青霉素G的理论得率为每克葡萄糖得1.1克青霉素G。在确定培养基中碳源数量时，还要考虑用于菌体生长和 炙 璧南 摹Ｔ谘≡衽嘌 玫挠谢 词保 乇鹨 ⒁庠 系睦丛础⒓庸し椒ê陀行С煞值暮 俊Ｓ谢 创蟛糠治 └辈 罚 渲兴 某煞质懿 亍⒓庸ぁ⒅ 氐鹊挠跋旖洗螅 ；嵋 鸩 康牟ǘ ＠ 缁贫贡 邸⒒ㄉ 邸⒚拮颖 鄣龋 堑牟 夭煌 谢 某煞趾秃 恳膊煌 贝蠖购 装彼岷偷鞍彼岬牧勘然 薄⒔ 喜 幕贫购 扛撸 欣 诹疵顾氐纳 Ｓ秩缍贡 奂庸び腥日ズ屠湔チ街郑 嵌苑⒔筒 返牟 坑跋炀透鞑幌嗤 Ｔ诮从蜕 胁捎萌日ザ贡 虾茫 蛭 日ザ贡 兴 趾 可伲 鞍字屎 扛撸 灼扑榍沂褂梅奖恪６ 疵顾厣 匆岳湔ザ贡 恕Ａ街执 矸椒ǖ亩贡 渌 煞旨 ?－6。低温贮藏可延长贮存期，若于室温存放，尤其是夏天，豆饼中的油酯等易氧化变质，影响微生物生物合成。发霉变质的饼粉对产量也有明显影响。国外为了稳定生产，把棉籽饼粉加工制得成分稳定的商品药用培养基，已用于青霉素等发酵生产。热榨豆饼和冷榨豆饼的主要成分含量成分加工方法水分（%）粗蛋白（%）粗脂（%碳水化合物（%）灰分（%）冷榨
12.12/46.45/6.12/26.24/5.44 热榨 3.38/47.94/ 3.74/22.84/6.31 糖蜜是制糖工业的副产物，其工艺有碳酸法和亚硫酸法，这两种工艺所得糖蜜的成分有所不同，见表7－7。即使同种工艺不同产地的甘蔗（土质、气候）和存放期不同都影响糖蜜的质量，所以它的有效成分波动甚大。用甜菜制作的糖蜜，转化糖含量低，PH呈碱性。甘蔗糖蜜转化糖含量，PH 呈酸性。还有些发酵工厂用葡萄糖结晶后所得的母液作碳源。在制备培养基时水质的影响也应注意，各地区的深井水和自来水的质量有很大差别。其中微量元素的含量，对成分简单的孢子培养基或种子培养基有较大的影响。在制酒或啤酒工业中更要注意选择水瓶、控制水的
硬度、含铁量、含氯量及氨态、硝酸态和亚硝酸态的氮含量，一般常用电渗析或离子交换树脂等进行水的纯化国。培养基的原料在大规模工业生产中用量很大。在选用时，应尽就近利用较丰富的廉价原料，设法降低成本。例如原来生产赖氨酸用山芋漃粉，后来改用山芋粉为碳源，这样不仅价廉，而且山芋粉中还含有生物素、镁盐等，当培养基改用山芋粉后，就将可省去原来要加的玉米浆，硫酸镁，并整个成本降低15%。有些原料在使用前要进行预处理。如一些谷物或山芋干等农产品。使用前要去除杂草、泥块、石头、小铁丁等杂物以免损坏粉碎机。又如要酒精、丙酮、丁醇等的生产中，淀粉原料使用量大，需要预先进行蒸煮、糊化，使酵母能有效地将其糖化。糊化程度与温度、时间有关，蒸煮温度过低使糊化不充分，影响糖化率；反之，则会发生焦化等情况，影响营养成分，甚至产生黑色素等有害物质。为了避免长时间的蒸煮，可将大块干薯加以粉碎过筛。国外生产抗生素用培养基均通过200目筛子。有些谷物如大麦、高粱、橡子等原料最好先云皮壳，这样一方面可防止?中有害物和单宁等带入发酵醪（液），影响微生物生长和产物形成；另一方面大量皮壳占去一定体积，降低了设备的利用率，且堵塞管道，增加流动阻力。在使用糖蜜时，在必要时，也要进行预处理。例如在柠檬酸生产时，为了去除糖蜜中铁离子，防止异柠檬酸的产生，要预先加入黄血盐云除铁离子。在酒精生产或酵母生产中若使用糖蜜，则需要预先进行稀释、酸化、灭菌、灯清和添加营养盐等处理。因为糖蜜中干物质浓度很大，糖分高、产酸细菌多，灰分和胶体物质也很多，酵母无法生长。
发酵培养基是供菌种生长、繁殖和合成产物之用。它既要使种子接种后能迅速生长，达到一定的菌丝浓度，又要使长好的菌体能迅速合成需产物。
工业发酵进展
微生物发酵培养基的优化方法 对于微生物的生长及发酵，其培养基成份非常复杂，特别是有关微生物发酵的培养基，各营养物质和生长因子之间的配比，以及它们之间的相互作用是非常微妙的。面对特定的微生物，人们希望找到一种最适合其生长及发酵的培养基，在原来的基础上提高发酵产物的产量，以期达到生产最大发酵产物的目的。发酵培养基的优化在微生物产业化生产中举足轻重，是从实验室到工业生产的必要环节。能否设计出一个好的发酵培养基，是一个发酵产品工业化成功中非常重要的一步。以工业微生物为例，选育或构建一株优良菌株仅仅是一个开始，要使优良菌株的潜力充分发挥出来，还必须优化其发酵过程，以获得较高的产物浓度（便于下游处理），较高的底物转化率（降低原料成本）和较高的生产强度（缩短发酵周期）。设计发酵培养基时还应时刻把工 实验室最常用的优化方法是单次单因子法，这种方法是在假设因素间不存在交互作用的前提下，通过一次改变一个因素的水平而其他因素保持恒定水平，然后逐个因素进行考察的优化方法。但是由于考察的因素间经常存在交互作用，使得该方法并非总能获得最佳的优化条件。另外，当考察的因素较多时，需要太多的实验次数和较长的实验周期[3]。所以现在的培养基优化实验中一般不采用或不单独采用这种方法，而采用多因子试验。 2.多因子试验 多因子试验需要解决的两个问题: (1)哪些因子对响应具有最大(或最小)的效应，哪些因子间具有交互作用。 (2)感兴趣区域的因子组合情况，并对独立变量进行优化。
3.正交实验设计 正交实验设计是安排多因子的一种常用方法，通过合理的实验设计，可用少量的具有代表性的试验来代替全面试验，较快地取得实验结果。正交实验的实质就是选择适当的正交表，合理安排实验的分析实验结果的一种实验方法。具体可以分为下面四步： （1）根据问题的要求和客观的条件确定因子和水平，列出因子水平表； （2）根据因子和水平数选用合适的正交表，设计正交表头，并安排实验； （3）根据正交表给出的实验方案，进行实验； （4）对实验结果进行分析，选出较优的“试验”条件以及对结果有显著影响的因子。 正交试验设计注重如何科学合理地安排试验，可同时考虑几种因素，寻找最佳因 次 报道。CastroPML报道用此法设计20种培养基，做24次试验，把gamma干扰素的产量提高了45%。 6.部分因子设计法 部分因子设计法与P1ackett-Burman设计法一样是一种两水平的实验优化方法，能够用比全因子实验次数少得多的实验，从大量影响因子中筛选出重要的因子。根据实验数据拟合出一次多项式，并以此利用最陡爬坡法确定最大响应区域，以便利用响应面法进一步优化。部分因子设计法与Plaekett-Burman设计法相比实验次数稍多，如6因子的26-2部分因子设法需要进行20次实验，而Plackett-Burman设计法只需要7次实验。 7.响应面分析法
1）生物素营养缺陷型 ?作用机制:生物素是脂肪酸生物合成最初反应的关键酶乙酰CoA羧化酶的辅酶,参与 了脂肪酸的合成,进而影响脂肪酸的合成.当磷脂合成量少到正常的1/2左右时,细胞变形,Glu向膜外泄漏. ?控制关键:使用该类突变株必须限制发酵培养基中生物素亚适量(5-10 g/L).在发酵 初期(0-8小时),细胞正常生长,当生物素耗尽后,在菌的再次倍增时,开始出现异常形态细胞,即完成了细胞从生长型到积累型转换. 2）油酸营养缺陷型 ?作用机制:油酸营养缺陷型丧失了合成油酸的能力,通过控制油酸使磷脂合成量减少 到正常量的1/2左右. ?控制关键:保证在培养基中油酸亚适量,完成细胞从生长型到生产型的转换. （3）添加表面活性剂 ?添加表面活性剂(如吐温60)或不饱和脂肪酸(C16-18),也能造成细胞渗漏,积累谷氨 酸. ?机理:两者在脂肪酸合成时对生物素有拮抗作用,导致磷脂合成不足,形成不完整的细 胞膜. ?关键:控制好脂肪酸或表面活性剂的时间和浓度,必须在药剂加入后,在这些药剂存在 下进行分裂,形成产酸型细胞. （4）添加青霉素 ?机理:青霉素抑制谷氨酸生产菌细胞壁后期的合成,细胞膜在失去保护,在渗透压的作 用下受损,向外泄露谷氨酸. ?控制关键:一般在进入对数生长期的早期(3-6小时)添加.添加青霉素后倍增的菌体不 能合成完整的细胞壁,完成细胞功能的转换. 谷氨酸发酵强制控制工艺 ?为了稳产,克服培养基原料中某些成分不易控制带来的影响,在谷氨酸发酵时可采取 “强制控制”的方法,如:“高生物素高吐温”或“高生物素高青霉素”的方法. ?控制方法:在发酵培养基中预先配加一定量(过量)的纯生物素,大大地削弱每批原料 中生物素含量变化的影响,高生物素、大接种量能促进菌体迅速增殖.再在菌体倍增的早期加入相对高的吐温或青霉素,形成产酸型细胞.固定其它条件,确保高产稳产。谷氨酸发酵 ? 1.适应期:尿素分解出氨使pH上升.糖不利用.2-4h. 措施:接种量和发酵条件控制使适应期缩短. ? 2.对数生长期:糖耗快,尿素大量分解使pH上升,氨被利用pH又迅速下降.溶氧急剧 下降后维持在一定水平.菌体浓度迅速增大,菌体形态为排列整齐的八字形.不产酸.12h. 措施:及时供给菌体生长必须的氮源及调节pH,在pH7.5-8.0时流加尿素;维持温度30- 32℃ ? 3.菌体生长停止期:谷氨酸合成. 措施:提供必须的氨及pH维持在7.2-7.4.大量通**,控制温度34-37 ℃. ? 4.发酵后期:菌体衰老,糖耗慢,残糖低. 措施:营养物耗尽酸浓度不增加时,及时放罐. 发酵周期一般为30h. 二、谷氨酸发酵的生化过程
第三章发酵培养基 培养基：广义上讲培养基是指一切可供微生物细胞生长繁殖所需的一组营养物质和原料。同时培养基也为微生物培养提供除营养外的其它所必须的条件。 作用：促进产物的形成、满足菌体的生长 发酵培养基的要求: ①培养基能够满足产物最经济的合成； ②发酵后所形成的副产物尽可能的少； ③培养基的原料应因地制宜，价格低廉，且性能稳定，资源丰富，便于采购运输，适合大规模储藏，能保证生产上的供应； ④所选用的培养基应能满足总体工艺的要求，如不应该影响通气、提取、纯化及废物处理等。 培养基的类型及功能 一、按组成物质的纯度 合成培养基: 所用的原料其化学成分明确、稳定 ◆适合于研究菌种基本代谢和过程的物质变化等科研工作； ◆培养基营养单一，价格较高，不适合用于大规模工业生产。 天然培养基: 采用天然原料，其成分不那么“纯” ◆发酵培养基普遍使用天然培养基； ◆原料来源丰富(大多为农副产品)、价格低廉、适合于工业化生产； ◆由于其成分复杂，不易重复，如果对原料质量等方面不加控制会影响生产稳定性。 二、按状态 固体培养基:适合于菌种和孢子的培养和保存，也广泛应用于有子实体的真菌类，如香菇、白木耳等的生产。 半固体培养基:琼脂用量为0.5%～0.8% ，主要用于微生物的鉴定。 液体培养基:发酵工业大规模使用的培养基。 三、按用途（从发酵生产应用考虑） 孢子（斜面）培养基:菌体迅速生长，产较多优质孢子，不易引起菌种变异。要求：营养不太丰富、无机盐浓度适量、合适pH和湿度。常用：麸皮培养基、小米、大米、玉米碎屑、琼脂斜面培养基。 种子培养基：孢子发芽、生长和大量繁殖菌丝体。要求：营养丰富完全、最后一级接近发酵培养基。 发酵培养基：供菌体生长、繁殖和合成产物。 发酵培养基的成分及来源 碳源 1、作用 提供微生物菌种的生长繁殖所需的能源和合成菌体所必需的碳成分；提供合成目的产物所必须的碳成分。 2、来源 糖类、油脂、有机酸、正烷烃
谷氨酸的性质及基本介绍 147.12926 1.538 主要用途简介： （一）食品工业：谷氨酸钠俗称味精，是重要的鲜味剂，对香味具有增强作用。 （二）日用化妆品：谷氨酸作为营养药物可用于皮肤和毛发。 N—酰基谷氨酸钠系列产品是由谷氨酸缩合而成的性能优良的阴离子表面活性剂，广泛用于化妆品、香皂、牙膏、香波、泡沫浴液、洗洁净等产品中。 焦谷氨酸钠（味精脱水生成的产物）具有极强的吸湿性，能保持皮肤湿润，防止干燥，并增强皮肤和毛发的柔软和弹力。日本己有以谷氨酸钠（或谷氨酸）为原料生产的高级人造革、化妆品和洗涤剂等产品。 （三）医药行业：谷氨酸作有较高的营养价值，医学上主要用于治疗肝性昏迷，还用于改善儿童智力发育。 （四）农业：谷氨酸与某些激素配合，可制成柑桔增甜剂；还可作为微肥的载体，在氮磷钾基本满足的条件下，作为叶面喷洒的微肥具有投入少、效益高等特点。 谷氨酸钠既是西红柿保护性杀菌剂，又是防治果树腐烂病的特效杀菌剂。 氨基酸铜是目前生产上良好的杀菌剂，有机铜比无机铜的应用效果好。 特殊说明： （一）谷氨酸晶体为白色结晶或结晶性粉末，味微酸。 （二）吸湿性温度50℃，其临界湿度在90%以上。
谷氨酸生产水平与市场分析 生产水平： 谷氨酸棒状杆菌-生物素敏感型高产菌株：采用生物素亚适量工艺，发酵32h，产酸达140g/L以上，糖酸转化率达62%以上，国内同类研究的领先水平。 谷氨酸棒状杆菌-谷氨酸温度敏感型突变株：在最佳发酵条件下，发酵24h，产酸达到160g/L，糖酸转化率达72%，国际同类研究的先进水平。 市场分析： 我国味精工业的产量稳居世界第一位，2007年全国味精产量达190万吨。味精工厂的味精平均销售价格为7,800元/吨，成本为7,000元/吨。按照上述产量计算，我国味精工业中纯味精的总产值约150亿元，加上相当于上述总值30%的副产品（主要是饲料蛋白、化肥、液态肥料）的产出，我国味精工业年生产总值约为200亿元人民币。 从市场需求来看，2007年国内谷氨酸年产量约190万吨，国内人均消费味精仅1kg，与日本、香港、台湾、东南亚等国家及地区的味精消费水平（1.5kg）相比，还是较低的。味精综合开发利用的效益显著，通过提高产酸率，吨味精成本可降低500元左右，其生产成本将低于日本的味精生产成本，具备了参与国际市场的竞争力，可以抓住机遇扩大味精出口量。同时在国内可降低味精销售价格，刺激国内市场消费。
一简述甜菜糖蜜添加吐温发酵的机理！！！ 吐温是一种表面活性剂，它是在菌体细胞不饱和脂肪酸合成的过程中，作为抗代谢物具有抑制作用，对生物素具有拮抗作用。通过拮抗脂肪酸的生物合成，达到控制磷脂合成，导致磷脂合成不足。结果形成磷脂合成不足的不完全的细胞膜，提高了谷氨酸向膜外漏出的渗透性。 二简述甘蔗糖蜜添加青霉素流加糖发酵的机理！！！ 添加青霉素可抑制谷氨酸生产菌细胞壁的后期合成，主要抑制糖肽转肽酶，影响细胞壁肽聚糖的生物合成。因为青霉素的结构与革兰氏阳性的谷氨酸菌所特有的糖肽的D-Ala-D-Ala末端结构类似，因而它取代合成糖肽的底物而和酶的活性中心结合，是五肽末端的丙氨酸不能被肽酶移去，谷氨酸桥一头无法与它前面的丙氨酸相接，因此交联不能形成，网状的结构连接不起来，糖肽的合成就不能完成，于是菌体内的尿二磷和N-乙酰胞壁酸便大量的积累，青霉素与转肽酶相结合，形成了青霉素的酶，结果形成不完全的细胞壁，导致形成不完全的细胞膜。由于青霉素合成细胞壁后期生物合成，是细胞膜处于无保护的状态，又由于膜内外的渗透压差，进而导致细胞膜的物理损伤，形成不完全的细胞膜，失去渗透障碍物，增大了谷氨酸向胞外分泌的渗透能力。 三简述温度敏感突变株发酵生产谷氨酸的机理！！！ 谷氨酸温度敏感突变株的突变位置是在决定与谷氨酸分泌有密切关系的细胞膜结构基因上，发生碱基的转换或者颠换，一个碱基被另一
个碱基所置换，这样为该基因所指导的酶在高温下失活，导致细胞膜某些结构的改变，当控制培养温度为最适温度时，菌体正常的生长，当温度提高到一定的程度时，菌体便停止生长且大量的产酸。而它仅需通过控制物理的方式就可以完成谷氨酸生产菌由生长型细胞向产酸型细胞的转变。 四简述谷氨酸发酵培养基对发酵的影响及控制措施！！！ 影响因素及控制措施如下： 1.生物素 谷氨酸在发酵的过程中，前期：菌体的生殖期，一定量的生物素是菌体增殖期所必须的一般在5ug/L，而在产物合成期，要控制生物素的浓度,一般在0.5ug/g，以保证产物的正常合成。 2. 碳源 谷氨酸产生菌均不能利用淀粉，只能利用葡萄糖、蔗糖、麦芽糖等；有些菌种能利用醋酸、乙醇、正烷烃等作碳源。淀粉水解糖的质量对发酵影响很大。一般还原性的糖的浓度控制在125—150g/L。 3 碳氮比 碳氮比对谷氨酸发酵影响很大，在发酵的不同阶段，控制碳氮比以促进以生长阶段向产酸阶段转化，在长菌阶段，如氨根离子过量会抑制菌体生长，在产酸阶段，如氨根离子不足，a-酮戊二酸不能还原并氨基化，而积累a-酮戊二酸，谷氨酸生成量少。 一般发酵工业碳氮比为100：(0.2～2.0)，谷氨酸的碳氮比为100：(15～30)，当碳氮比在100：11以上才开始累积谷氨酸。
方法一： LB培养基、平板保存的工程菌HB101/pJJ－rhIFNα2B、Amp、酵母提取物、蛋白胨、 10×SAE、100×MgCl2、100×TES、Tris、HCl 10×SAE配方(1L)： KH2PO410g、K2HPO4·3H2O52.4g、NH4Cl10g、K2SO426g 100L 【步骤】 种子制备： 1、取100mLLB培养基加入到一无菌的500ml三角形中，同时加入100μl100mg/ml的Amp。 2、接种甘油管保存的工程菌HB101/pJJ/rhIFNα-2b100μl，使工程菌分散于培养液中。 3、盖好试管，在摇床上以220rpm的速度，于37℃培养至对数中期（约5小时） 上罐准备： 1、配置500ml10×SAE 2、配置发酵培养基(3L)
称取胰蛋白胨30g，酵母提取物90g，加入2.64L去离子水，搅拌溶解后加入300ml 10×SAE、30ml100×MgCl2、30ml100×TES。 3、将培养基加入到5L发酵罐，插入pH、溶氧电极和温度探头，装上空气过滤膜，包扎好后放入灭菌锅中，同时放入一瓶250ml30%磷酸（调pH用），于1.05kg/cm2高压下蒸汽灭菌30min。 4、待灭菌结束后，将发酵罐放在冷却底座上，开启发酵罐控制系统，联接好冷凝水、空气线路。 5、控制pH=7.4，在转速650r/m、通气量3L/min 定D.O.为100％于自动控制发酵罐上37℃发酵22小时。 6、当培养基温度冷却到37℃后，接入制备好的种子 7、从接种完时刻起，每两小时取适当量样品，其中取1ml用于测菌体浓度（A600nm）；另取1ml加入到一称过重ep管中，12000rpm离心，小心取出900μl上清用作测菌体浓度的空白，甩干后再次称重，计算菌体湿重，按每8.3mg菌体湿重加入300μL水重悬菌体，冻于-20℃备用。并记录发酵罐上溶氧、pH、温度等参数以了解工程菌的生长状态。 8、SDS－PAGE检测不同时间rhIFNα2B的表达情况。 9、发酵终了，收集发酵液，8000rpm离心10min，回收菌体。 10、用1.2L去离子水重悬菌体，8000rpm离心10min，弃上清 11、再用600mlTE重悬菌体，8000rpm离心10min，弃上清,得到菌体-20℃保存 方法二： 2.1种子培养基的配制 LBA：（Tryptone蛋白胨10g ＋Yeast Extr+acts酵母粉5g ＋NaCl 5g ＋双蒸水1L）∕L （NaOH调节PH至7.0）高压蒸气灭菌，压力：0.14Mpa 温度121℃时间：20min，用前加卡那霉素至50μg/ml。 LBA平板：加入2%琼脂粉，其余同上。 2.2生产菌种的制备 2.2.1琼脂培养基菌种的制备 从－80℃的冰箱中取出甘油种子管，在超净工作台中划LBA平板，37℃培养箱中培养过夜。2.2.2一级种子液制备 从LBA平板中挑取单菌落，在超净工作台上接种于约60ml LBA培养液中，与摇床上37℃，180rpm，生长16h，OD600值约为3.0。 2.2.3二级种子液制备 将60ml一级种子液接种于3L LBA 培养液中，于摇床上37℃，180rpm，生长12h，OD600值约为3.0。 3.发酵
生物素对谷氨酸发酵的影响及控制摘要： 阐述生物素对谷氨酸在发酵过程中的影响和控制生物素的用量来提高谷氨酸的产量，以及生物素测定方法的介绍。 关键词：生物素谷氨酸影响测定方法发酵 1生物素对谷氨酸生产的影响 1.1谷氨酸的生物合成途径 谷氨酸生物合成的主要途径：葡萄糖经糖酵解（EMP途径）和磷酸戊糖途径（HMP途径）生成丙酮酸，再被氧化成乙酰辅酶A（乙酰COA），然后进入三羧酸循环，生成α-酮戊二酸，α-酮戊二酸在谷氨酸脱氢酶的催化及NH4+的存在条件下，经还原氨基化反应生成谷氨酸。 1.2 生物素对谷氨酸生物合成途径的影响 生物素对谷氨酸生物合成途径有下列几方面的影响[1]： （1）生物素对糖酵解速度的影响 生物素在糖酵解过程中，主要影响糖酵解速度，而不是EMP途径与HMP途径的比率。在生物素充足条件下，糖降解速度远远超过丙酮酸的氧化速度，打破了糖降解速度与丙酮酸氧化速度之间的平衡，丙酮酸趋于生成乳酸，引起了乳酸的溢出。只有在生物素限量的情况下，糖降解速度与丙酮酸氧化速度才趋于平衡。 （2）生物素对NAD及NADH2含量的影响 在生物素缺乏菌中，葡萄糖氧化能力降低，特别是醋酸、琥珀酸的氧化能力显著减弱。在生物素缺乏菌中，NAD及NADH2含量减少到l/2-1/4。 （3）生物素对乙醛酸循环的影响 乙醛酸循环的关键酶是异柠檬酸裂解酶，该酶受葡萄糖、琥珀酸阻遏，为醋酸所诱导。葡萄糖为原料发酵生产谷氨酸时，在生物素亚适量条件下，异柠檬酸裂解酶几乎没有活性。原因在于丙酮酸氧化能力下降，醋酸生成速度减慢，为醋酸所诱导形成的异柠檬酸裂解酶很少。再者，由于该酶受琥珀酸阻遏，在生物素亚适量条件下，因氧化能力降低而积累的琥珀酸就会反馈抑制该酶活性，并阻遏该酶的生成，乙醛酸循环基本上是封闭的，代谢流向沿异柠檬酸→α-酮戊二酸→谷氨酸的方向高效率地移动。 （4）生物素对氮代谢的影响 生物素限量时，几乎没有异柠檬酸裂解酶，琥珀酸氧化力弱，苹果酸和草酰乙酸脱羧反应停滞，同时由于完全氧化降低的结果，使ATP的形成减少，蛋白质合成活动停滞。在铵离子适量条件下，生成积累谷氨酸，且生成的谷氨酸也不会通过转氨作用生成其他氨基酸。在生物素充足条件下，异柠檬酸裂解酶、琥珀酸氧化力、丙酮酸氧化力、蛋白质合成、乙醛酸循环比例、草酰乙酸和苹果酸脱羧反应都不断加大，导致谷氨酸量减少，通过转氨作用生
第三章工业发酵培养基 一、填空题 1．工业培养基按用途分可分为 、 和 三种类型。 2. 培养中速效碳是指，速效氮是指。 3.工业发酵培养基的成分有碳源、氮源、水以及，， 。 4. 碳源物对微生物的功能是 __和_ __，微生物可用的碳 源物质主要有___ _、___ _、__ _、__ _、__ __等。 5. 微生物利用的氮源物质主要有_ _、_ _、_ __、_ __、__ _等。 6. 生长因子主要包括 、 和 。 7. 在微生物研究和生长实践中，选用和设计培养基的最基本要求是 __ _、_ _、_ _、_ _和 _ _。 2、名词解释 1.前体 2.促进剂 3.碳氮比 4.孢子培养基 5.玉米浆 6.发酵培养基 三、判断题 1. 培养基灭菌前加豆油，主要是预防泡沫的产生和提供氮源。 2. 青霉素发酵培养基中添加苯乙酸目的是促进产量的增加。 3. 前体是构成细胞结构的小分子物质。 4. 营养成分碳源是细胞组成成分和各种产物的构成元素，不能作为生物 能量代谢的必需元素。 5. 柠檬酸可调节培养基的ｐＨ，但不能作为碳源被菌利用。 6. 在味精生产时培养基中添加青霉素是为了抑制杂菌。 7. 在固体培养基中，琼脂的浓度一般为0.5—1.0%． 8. 培养基中加入一定量的NaCl，其作用是调节渗透压。 四、选择题 ⒈大肠杆菌液体培养时，它首先利用的碳源是（ ）。
A 淀粉 B 乳糖 C 葡萄糖 D 玉米粉 ⒉ 适合细菌生长的C/N比一般为（ ） A 5：1 B 25：1 C 40：1 D 80：1 ⒊实验室常用的培养细菌的培养基是（ ） A 牛肉膏蛋白胨培养基 B 马铃薯培养基 C 高氏一号培养基 D 麦芽汁培养基 ⒋下列物质属于生长因子的是（ ） A．葡萄糖 B．蛋白胨 C．NaCl D．生物素 ⒌食品工业微生物发酵一般要求培养基原料( ) A.价格高质量好 B.营养好价格高 C. 价廉易得 D.纯度高 6 无机氮是速效氮，因为其（） A．微生物对其吸收快 B．是无机物 C. 纯度高 D.价廉易得 7 下列哪些是生理碱性物质（） A．硝酸钠 B．氯化钠 C．氢氧化钠 D．氯化铵 8 平板划线分离法需要下面所有的物品，除了( )之外。 A 接种环 B 琼脂培养基平板 C 细菌的培养物 D 电泳仪 五、问答题 1. 选择和配制发酵培养基应遵循哪些基本原则？ ①必须提供合成微生物细胞和发酵产物的基本成份； ②所用的单位营养物质能产生最大量的微生物体或发酵产物； ③能形成最大浓度的微生物体或产物； ④能形成最大产物生成率，从而缩短发酵周期； ⑤尽量减少副产物的形成，便于产物的他离纯化； ⑥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；
目录 一、谷氨酸简介 (2) 二、谷氨酸发酵的工艺流程 (2) 2.1谷氨酸生产菌种 (3) 2.2生产原料 (3) 2.3培养基制备 (3) 2.3.1碳源 (3) 2.3.2氮源 (3) 2.3.3生物素 (4) 2.4种子扩大培养 (4) 2.5谷氨酸发酵 (4) 三、谷氨酸发酵的工艺控制 (4) 3.1环境控制 (4) 3.1.1pH (4) 3.1.2温度 (4) 3.1.3通风量 (5) 3.1.4泡沫 (5) 3.1.5无菌 (5) 3.2.细胞膜渗透性控制 (5) 四、小结 (5) 五、参考文献 (6)
谷氨酸发酵工艺 山东农业大学生命科学学院08级生物工程2班邢若枫 摘要：众所周知，日常所用调味料味精就是L一谷氨酸单钠盐(monosodiuo gluamate，MsG)。自1909年日本发明并工业化生产味情以来，几经变迁，已发展成为以谷氨酸发酵为主体的世界性氨基酸发酵工业。1956年从日本开始，以后先后由面二筋豆粕和废糖蜜浓缩物水解的方向，转向以糖质为原料的细菌发酵法。生产味精谷氨酸之类氨基酸的发酵，区别于传统的酿酒和抗菌素发游，是一种改变微生物代谢的代谢控制发酵。本文则就谷氨酸发酵生产过程、谷氨酸发酵机制和研究动向等方面，说明谷氨酸发酵的发展。[1] 关键词：谷氨酸；发酵；工艺；研究；发展 一、谷氨酸简介 谷氨酸一种酸性氨基酸，分子内含两个羧基，化学名称为α-氨基戊二酸。为无色晶体，有鲜味，微溶于水，而溶于盐酸溶液，等电点3.22。大量存在于谷类蛋白质中，动物脑中含量也较多。分子式C5H9NO4、分子量147.13076。 谷氨酸在生物体内的蛋白质代谢过程中占重要地位，参与动物、植物和微生物中的许多重要化学反应。谷氨酸可生产许多重要下游产品如L—谷氨酸钠、L—苏氨酸、聚谷氨酸等。氨基酸作为人体生长的重要营养物质，不仅具有特殊的生理作用，而且在食品工业中具有独特的功能。谷氨酸钠俗称味精，是重要的鲜味剂，对香味具有增强作用。谷氨酸钠广泛用于食品调味剂，既可单独使用，又能与其它氨基酸等并用。谷氨酸为世界上氨基酸产量最大的品种，作为营养药物可用于皮肤和毛发。用于生发剂，能被头皮吸收，预防脱发并使头发新生，对毛乳头、毛母细胞有营养功能，并能扩张血管，增强血液循环，有生发防脱发功效。用于皮肤，对治疗皱纹有疗效。脑组织只能氧化谷氨酸，而不能氧化其它氨基酸，故谷酰胺可作为脑组织的能量物质，改进维持大脑机能。谷氨酸作为神经中枢及大脑皮质的补剂，对于治疗脑震荡或神经损伤、癫痫以及对弱智儿童均有一定疗效。在工业上，聚谷氨酸可降解塑料，是环境友好材料。[2] 谷氨酸发酵是典型的代谢控制发酵。谷氨酸的大量积累不是由于生物合成途径的特异，而是菌体代谢调节控制和细胞膜通透性的特异调节以及发酵条件的适合。 谷氨酸产生菌主要是棒状类细菌，这类细菌中含质粒较少，而且大多数是隐蔽性质粒，难以直接作为克隆载体，而且此类菌的遗传背景、质粒稳定尚不清楚，在此类细菌这种构建合适的载体困难较多。需要对它们进行改建将棒状类细菌质粒与已知的质粒进行重组，构建成杂合质粒。受体菌选用短杆菌属和棒杆菌属的野生菌或变异株，特别是选用谷氨酸缺陷型变异株为受体，便于从转化后的杂交克隆中筛选产谷氨酸的个体，用谷氨酸产量高的野生菌或变异菌作为受体效果更好。供体菌株选择短杆菌及棒杆菌属的野生菌或变异株，只要具有产谷氨酸能力都可选用,但选择谷氨酸产量高的菌株作为供体效果最好。这样就可以较容易地在棒状类细菌中开展各项分子生物学研究。有了合适的载体及其转化系统后，就可通过DNA 体外重组技术进行谷氨酸产生菌的改造。这对以后谷氨酸发酵的低成本、大规模、高质量有较大的发展空间。[3] 二、谷氨酸发酵的工艺流程 菌种的选育，培养基配制，斜面培养，一级种子培养，二级种子培养，发酵（发酵过程参数控制通风量、pH、温度、泡沫），发酵液。（流程见图表1）
文献综述 发酵培养基的优化 申请学位：学士学位 院（系）：药学院 专业：生物技术 姓名：张永芳 学号：114080107 指导老师：张小华（讲师） 二O 一五年六月五日
文献综述： 发酵培养基的优化 张永芳：114080107 指导老师：刘向勇 【摘要】：发酵，这一门悠久的技艺，在古今中外的生产生活与科学研究中扮 演着不可或缺的角色。在实验室发酵过程中,经常需要通过试验来寻找研究对象的变化规律,这些对象包括培养基的设计、工艺参数等;而这些变化规律的寻找就要通过科学的试验设计与数据分析来实现。通过对规律的研究达到各种实用的目的,比如提高产量、降低消耗、提高产品质量等,特别对于新菌种、新产品的试验。本文对发酵培养基优化的基本方向进行了综述,并比较了常用的试验设计与数据分析方法。 【关键词】：发酵、发酵培养基、优化、最优组合、响应面法优化 【内容】： 在工业化发酵生产中，发酵培养基的设计是十分重要的，因为培养基的成分对产物浓度、菌体生长都有重要的影响。培养基优化，是指面对特定的微生物，通过实验手段配比和筛选找到一种最适合其生长及发酵的培养基，在原来的基础上提高发酵产物的产量，以期达到生产最大发酵产物的目的。发酵培养基的优化在微生物产业化生产中举足轻重，是从实验室到工业生产的必要环节。能否设计出一个好的发酵培养基，是一个发酵产品工业化成功中非常重要的一步。目前，对培养基优化实验进行数学统计的方法很多，下面介绍几种目前应用较多的优化方法： 响应曲面分析法:Box和Wilson提出了利用因子设计来优化微生物产物生产过程的全面方法，Box-Wilson方法即现在的响应曲面法（(Response Surface Methodolog，简称RSM）。RSM是一种有效的统计技术，它是利用实验数据，通过建立数学模型来解决受多种因素影响的最优组合问题。通过对RSM的研究表明，研究工作者和产品生产者可以在更广泛的范围内考虑因素的组合，以及对响应值的预测，而均比一次次的单因素分析方法更有效。现在利用SAS软件可以很轻松地进行响应面分析。 改进单纯形优化法:单纯形优化法(Modified simplex method)是近年来应用较多的一种多因素优化方法。它是一种动态调优的方法，不受因素数的限制。由于单纯形法必须要先确定考察的因素，而且要等一个配方实验完后才能根据计算的结果进行下一次实验，因此主要适用于实验周期较短的细菌或重组工程发酵培养基的优化，以及不能大量实施的发酵罐培养条件的优化。 遗传算法:Genetic algorithm法是一种基于自然群体遗传演化机制的高效探索算法，它是美国学者Holland于1975年首先提出来的。它摒弃了传统的搜索方式，模拟自然界生物进化过程，采用人工进化的方式对目标空间进行随机化搜索。它将问题域中的可能解看作是群体的一个个体或染色体，并将每一个体编码
按用途培养基按其用途可分为孢子培养基、种子培养基和发酵培养基三种。 a 孢子培养基孢子培养基是供菌种繁殖孢子的一种常用固体培养基，对这种培养基的要求是能使菌体迅速生长，产生较多优质的孢子，并要求这种培养基不易引起菌种发生变异。所以对孢子培养基的基本配制要求是：第一，营养不要太丰富（特别是有机氮源），否则不易产孢子。如灰色链霉在葡萄糖－硝酸盐－其它盐类的培养基上都能很好地生长和产孢子，但若加入0.5%酵母膏或酪蛋白后，就只长菌丝而不长孢子。第二，所用无机盐的浓度要适量，不然也会影响孢子量和孢子颜色。第三，要注意孢子培养基的pH和湿度。生产上常用的孢子培养基有：麸皮培养基、小米培养基、大米培养基、玉米碎屑培养基和用葡萄糖、蛋白胨、牛肉膏和食盐等配制成的琼脂斜面培养基。大米和小米常用作霉菌孢子培养基，因为它们含氮量少，疏松、表面积大，所以是较好孢子培养基。大米培养基的水分需控制在21%－50%，而曲房空气湿度需控制在90%－100%。 b 种子培养基种子培养基是供孢子发芽、生长和大量繁殖菌丝体，并使菌体长得粗壮，成为活力强的“种子”。所以种子培养基的营养成分要求比较丰富和完全，氮源和维生素的含量也要高些，但总浓度以略稀薄为好，这样可达到较高的溶解氧，供大量菌体生长繁殖。种子培养基的成分要考虑在微生物代谢过程中能维持稳定的pH，其组成还要根据不同菌种的生理特征而定。一般种子培养基都用营养丰富而完全的天然有机氮源，因为有些氨基酸能刺激孢子发芽。但无机氮源容易利用，有利于菌体迅速生长，所以在种子培养基中常包括有机及无机氮源。最后一级的种子培养基的成分最好能较接近发酵培养基，这样可使种子进入发酵培养基后能迅速适应，快速生长。 c 发酵培养基发酵培养基是供菌种生长、繁殖和合成产物之用。它既要使种子接种后能迅速生长，达到一定的菌丝浓度，又要使长好的菌体能迅速合成需产物。因此，发酵培养基的组成除有菌体生长所必需的元素和化合物外，还要有产物所需的特定元素、前体和促进剂等。但若因生长和生物合成产物需要的总的碳源、氮源、磷源等的浓度太高，或生长和合成两阶段各需的最佳条件要求不同时，则可考虑培养基用分批补料来加以满足。（ 培养基成分和配比的选择培养基的组分（包括这些组分的来源和加工方法）、配比、缓冲能力，粘度，消毒是否易彻底，消毒后营养破坏程度，及原料中杂质的含量都对菌体的生长和产物形成有影响。但目前还不能完全从生化反应的基本原理来推断和计算出适合某一菌种的培养基配方。目前还只能是在生物化学、细胞生物学等的基本理论指导下，参照前人所使用的较适合于某一类菌种的经验配方，再结合所用菌种和产品的特性，采用摇瓶、玻璃罐等小型发酵设备，对碳源、氮源、无机盐和前体等进行逐个单因子试验，观察这些因子对菌体生长和产物合成量的影响。最后再综合考虑各因素的影响，得到一个比较适合本菌种的生产配方，以求得到高产。为了加快试验时间，可考虑用“正式试验设计”等数学方法来确定培养基组分和浓度，它可以通过比较少的实验次数而得到较满意的结果。另外还可通过方差分析，
味精，学名谷氨酸钠，是谷氨酸的钠盐，味精从诞生到现在有一个世纪的历史了。1907年，日本东京帝国大学的研究员池田菊苗在研究海带时发现一些棕色晶体，即谷氨酸。在一个世纪里，味精的发展大致经历三个阶段:第一阶段：1866年德国人里德豪森博士从面筋中分离到氨基酸，他们称谷氨酸，根据原料定名为麸酸或谷氨酸。第二阶段：以面筋或大豆粕为原料通过用酸水解的方法生产味精，在1965年以前是用这种方法生产的。这个方法消耗大，成本高，劳动强度大，对设备要求高，需耐酸设备。第三阶段：随着科学的进步及生物技术的发展，使味精生产发生了革命性的变化，逐渐采用粮食作为原料，通过微生物发酵、提取、精制而得到高质量的谷氨酸钠。我国味精生产始于1923年，上海天厨味精厂率先采用水解法生产，1932年沈阳开始用脱脂豆粉水解生产味精。1958年开始谷氨酸产生菌筛选及其发酵机理的基础性研究，1964年首先在上海进行工业化生产。目前国内味精生产已经全部采用发酵法生产，原料多采用玉米发酵。但是我国生产技术水平与发达国家相比尚有较大差距，菌种选育，工艺技术，生产规模方面还需加大改革与创新力度。 1.1.1.1.玉米为原料生产味精工艺概述及工艺流程图玉米为原料生产味精工艺概述及工艺流程图玉米为原料生产味精工艺概述及工艺流程图玉米为原料生产味精工艺概述及工艺流程图玉米为原料生产味精全过程可划分为四个工艺阶段:(1)原料的预处理及淀粉水解糖的制备；(2)菌种的活化及种子液的制备；(3)发酵；(4)谷氨酸制取味精及味精成品加工。（具体见工艺流程图表1） 2.2.2.2.原料预处理及淀粉水解糖制备原料预处理及淀粉水解糖制备原料预处理及淀粉水解糖制备原料预处理及淀粉水解糖制备 2.12.12.12.1 原料的预处理此工艺操作的目的在于初步破坏原料结构，以便提高原料的利用率，同时去除固体杂质，防止机器磨损。用于除杂的设备为筛选机，常用的是振动筛和转筒筛，其中振动筛结构较为简单，使用方便。用于原料粉碎的设备除盘磨机外，还有锤式粉碎机和辊式粉碎机。盘磨机广泛用于磨碎大米、玉米、豆类等物料，而锤式粉碎机应用于薯干等脆性原料的中碎和细碎作用，辊式粉碎机主要用于粒状物料的中碎和细碎。2.2 2.2 2.2 2.2 淀粉水解糖制备在工业生产上将玉米淀粉水解为葡萄糖的过程称为淀粉的糖化，所制得的糖液称为淀粉水解糖。由于谷氨酸生产菌不能直接利用淀粉或糊精作碳源，因而必须将淀粉水解为葡萄糖，才能供发酵使用。目前，国内许多味精厂采用双酶法制糖工艺。首先，淀粉先要经过液化阶段，然后在与β-淀粉酶作用进入糖化阶段。首先利用α-淀粉酶将淀粉浆液化,降低淀粉粘度并将其水解成糊精和低聚糖,应为淀粉中蛋白质的含量低于原来的大米,所以经过液化的混合液可直接加入糖化酶进入糖化阶段,而不用像以大米为原材料那样液化后需经过板筐压滤机滤去大量蛋白质沉淀。液化过程中除了加淀粉酶还要加氯化钙,整个液化时间约30min。一定温度下液化后的糊精及低聚糖在糖化罐内进一步水解为葡萄糖。淀粉浆液化后,通过冷却器降温至60℃进入糖化罐,加入糖化酶进行糖化。糖化温度控制在60℃左右,pH值 4.5,糖化时间18~32h。糖化结束后,将糖化罐加热至80～85℃,灭酶30min。过滤得葡萄糖液,经过压滤机后进行油水分离(一冷分离,二冷分离),再经过滤后连续消毒后进入发酵罐。 3333....菌种的活化及种子液的制备菌种的活化及种子液的制备菌种的活化及种子液的制备菌种的活化及种子液的制备从试管斜面出发，经活化培养，摇瓶培养，扩大至一级乃至二级种子罐培养，最终向发酵罐提供足够数量的健壮的生产种子。 3.1菌种选择玉米为原料发酵生产味精常用菌株有：谷氨酸棒杆菌、黄色短杆菌、乳糖发酵短杆菌、嗜氨小杆菌、硫殖短杆菌等。国产菌株有：北京棒杆菌AS1.299、北京棒杆菌7338、北京棒杆菌D110、棒杆菌S-944、钝齿棒杆菌AS1.542、钝齿棒杆菌HU7251、。本工艺选用谷氨酸棒状杆菌 3.2菌种的活化 把保藏在斜面上的菌体移接到活化斜面（培养基中添加0.1%葡萄糖）上，在30~32℃下恒
工艺计算 生产方法：以工业淀粉为原料、双酶法糖化、流加糖发酵，低温浓缩、等电提取。主要技术指标： 淀粉液化工艺参数： 糖化工艺参数：
培养基配方： 灭菌各参数：
一、谷氨酸发酵车间的物料衡算 首先计算生产1000kg 纯度为100%的味精需耗用的原材料以及其他物料量。 （一）、发酵液量 设发酵液初糖和流加高浓糖最终发酵液总糖浓度为180kg/ ，则发酵液量为： )(0.8% 124%99%95%601801000 31m V =????= 式中 180——发酵培养基终糖浓度（kg/） 60%——糖酸转化率 95%——谷氨酸转化率 99%——除去倒罐率1%后的发酵成功率 124%——味精对谷氨酸的精制产率 （二）、发酵液配制需水解糖量，以纯糖计算： )(136017011kg V G =?= （三）、二级种液量： )(4.0%5312m V V == （四）、二级种子培养液所需水解糖量： )(164022kg V G == 式中 40——二级种液含糖量（kg/） （五）、生产1000kg 味精需水解糖总量： )(137616136021kg G G G =+=+= （六）、耗用淀粉原料量： 理论上，100kg 淀粉转化生成葡萄糖量为111kg ，故耗用淀粉量为： )(6.1572%)111%5.98%80(G kg G =??÷=淀粉 式中 80%—淀粉原料含纯淀粉量 98.5%—淀粉糖化转化率 （七）、液氨耗用量： 二级种液耗液氨量：2.4V 2=0.96（kg ） 发酵培养基耗液氨量：20V 1=160（kg ） 共耗液氨量：160+0.96=161.0（kg ） （八）、磷酸氢二钾耗量：
正文：1956年从日本开始，以后先后由面二筋豆粕和废糖蜜浓缩物水解的方向，转向以糖质为原料的细菌发酵法。生产味精谷氨酸之类氨基酸的发酵，区别于传统的酿酒和抗菌素发游，是一种改变微生物代谢的代谢控制发酵。谷氨酸发酵培养基包括碳源、氮源、无机盐、生长因子及水等。发酵培养基不仅是供给菌体生长繁殖所需要的营养和能量，而且是构成谷氨酸的碳架来源。要积累大量谷氨酸，就要有足够量的碳源和氮源，对菌体生长所必须的因子——生物素却要控制其用量。 培养基主要成分： （一）碳源及其生产要求 碳源是供给菌体生命活动所需能量和构成菌体细胞一季合成谷氨酸的基础，谷氨酸是异养微生物，只能从有机化合物中取得碳素的营养。目前发现的谷氨酸产生菌只能利用葡萄糖、果糖、蔗糖、麦芽糖等。在一定浓度范围内，谷氨酸产量随糖浓度增加而增加，但是糖浓度过高，由于渗透压增大，对菌体生长和发酵均不利，当工艺条件配合不当时，谷氨酸对糖的转化率降低。同时培养基浓度大，氧溶解阻力大，影响供养速率。目前国内谷氨酸发酵糖浓度为125-150g/L；采用一次高汤发酵工艺，糖浓度可达170~190g/l。为了降低培养基中糖浓度有提高产酸水平，就必须采用低浓度糖的流加糖发酵工艺。 目前我国谷氨酸生产上普遍采用淀粉水解的葡萄糖,其次用甜菜糖蜜,甘蔗糖蜜作为糖质原料来源。在国外也有采用醋酸、乙醇等作为碳源的。 （二）氮源及其成产要求 当氮源的浓度过低时会使菌体细胞营养过度贫乏形成“生理饥饿”，影响菌体增殖和代谢，导致产酸率低。随着玉米浆的浓度增高，菌体大量增殖使谷氨酸非积累型细胞增多，同时又因生物素过量使代谢合成磷脂增多，导致细胞膜增厚不利于谷氨酸的分泌造成谷氨酸产量下降。碳氮比一般控制在100:（15~30）。当碳氮比在100:11以上时才开始积累谷氨酸。在实际生产中，采用尿素或液氨作为氮源时，由于一部分氨用于调节PH，一些分散而逸出，使实际用量很大，当培养基中糖浓度为140g/l,碳氮比为100:32.8。 碳氮比对谷氨酸发酵影响很大，在不同发酵阶段，控制碳氮比以促进以生长为主的阶段向产酸阶段转化。在长菌阶段，，如过量铵离子会抑制菌体生长；在产酸阶段，如铵离子不足，a-酮戊二酸不能还原并氨基化，而积累a-酮戊二酸，谷氨酸生成量减少。 常用氮源有（1）尿素（目前已尿素为氮源的谷氨酸发酵仅属于小使或中试） （2）液氨也可用氨水工业中主要采用液氨 （3）碳酸氢铵谷氨酸发酵的有机氮源常用玉米浆、麸皮水解液、米糠水解液、豆饼水解液和糖蜜等 （三）无机盐及其生产要求 无机盐是微生物生命活动所不可缺少的物质，其主要作用之构成菌体成分，作为酶的组成部分，酶的激活剂或抑制剂，调节培养基的渗透压，调节PH和氧化还原电位等。对无机盐的需要量很少。但对菌体生长和代谢产物的生成影响很大。 主要的无机盐有磷酸盐、硫酸镁、钾盐以及微量元素等。磷量对谷氨酸发酵影响很大。磷浓度过高时，菌体的代谢转向合成缬氨酸，但磷含量低，菌体生长不好。微生物对磷的需要量一般为0.005~0.01mol/l。硫存在与细胞的蛋白质中，是含硫氨基酸的组成成分，构成一些酶的活性基。培养基中的硫已在硫酸镁中供给，不必另加。钾是许多酶的激活剂，谷氨酸的发酵产物生成所需的钾盐比菌体生长需要量高。谷氨酸生成需钾量为0.2~1.0g/l。某些金属离子会一直菌体生长和影响谷氨酸的合成，因此必须避免有害离子加入培养基中。（四）生长因子及其生产要求
谷氨酸生产的培养基和发酵工艺控制的 主要技术参数 摘要：谷氨酸非人体所必需氨基酸，但它参与许多代谢过程，因而具有较高的营养价值，谷氨酸能与血氨结合生成谷酰胺，接触组织代谢过程中所产生的氨毒害作用，另外谷氨酸单钠盐有很强烈的鲜味，是重要的调味品。 关键词：谷氨酸发酵影响因素工艺控制 谷氨酸发酵主要原料有淀粉、甘蔗蜜糖、甜菜蜜糖等，国内多以淀粉为原料生产谷氨酸。谷氨可通过谷氨酸生产菌在代谢过程中合成，这是一个复杂的过程，第一步是将原料淀粉水解成糖，即糖化作用，第二步是将糖在谷氨酸菌的作用下发酵成谷氨酸。 由葡萄糖生物合成谷氨酸的代谢途径： 一、谷氨酸的生物合成途径主要有EMP途径、HM途径、TCA途径、乙醛酸循环、伍德—沃克反应等。谷氨酸的生物合成途径大致是：葡萄糖经糖酵解(EMP途径)和己糖磷酸支路(HMP途径)生成丙酮酸，再氧化成乙酰辅酶A(乙酰COA)，然后进入三羧酸循环，生成α-酮戊二酸。α-酮戊二酸在谷氨酸脱氢
酶的催化及有NH4+存在的条件下，生成谷氨酸。当生物素缺乏时，菌种生长十分缓慢；当生物素过量时，则转为乳酸发酵。因此，一般将生物素控制在亚适量条件下，才能得到高产量的谷氨酸。 二、谷氨酸生产菌的生化特征有： 1、有催化固定CO2的二羧酸合成酶； 2、a —酮戊二酸脱氢酶的活性很弱，这样有利于a —酮戊二酸的蓄积； 3、异柠檬酸脱氢酶活力很强，而异柠檬酸裂解酶的活性不能太强，这样有利于谷氨酸前提物a —酮戊二酸的合成，满足合成谷氨酸的需要； 4、谷氨酸脱氢酶的活力高，这样有利于谷氨酸的合成； 5、谷氨酸生产菌经呼吸链氧化++H NADPH 的能力要求弱； 6、菌体本身进一步分解转化和利用谷氨酸的能力低下，利于谷氨酸的蓄积。 三、谷氨酸发酵工艺 谷氨酸生产菌能在菌体外大量积累谷氨酸是由于菌体代谢调节处于异常状态，只有具特异性生理特征的菌体才能大量积累谷氨酸，这样的菌体对环境条件是敏感。谷氨酸发酵是建立在容易变动的代谢平衡上，是受多种条件支配的。不同环境条件下，可生长大量菌体或得到不同的代谢产物。在最适宜的培养条件下，谷氨酸生产菌可将60%以上的葡萄糖转化为谷氨酸，而只有极少量的副产物。而如果条件不适宜，则可能不产生谷氨酸，却得到大量菌体或其他产物。 培养基的配制原则：1、合适微生物的营养需求。2、合适的碳氮比；3、适宜的PH ；4、要有合适的浓度；5、合适的氧化还原电位 四、 发酵培养基 （1）碳源 谷氨酸生产菌大多数利用葡萄糖、蔗糖、果糖等单糖和双糖作为碳源。碳源在谷氨酸生产菌中的作用有：a 利用葡萄糖经体内代谢转变为核酸蛋白质等，供菌体生长繁殖；b 一部分蔗糖经体内氧化作用产生能量作为菌体生长繁殖以及新陈代谢的能源；c 在培养条件适宜的情况下，大部分蔗糖经菌体糖代谢也就是三羧酸循环途径转变为a —酮戊二酸，在+4NH 和供氧体++H NADPH 存在 时还原氨基划产生谷氨酸，通过细胞渗透到发酵液中。目前国内发酵葡萄糖浓度一般为125-150g/L ，采用一次高糖发酵工艺，糖浓度一般为170g/L-190g/L. （2）氮源 谷氨酸发酵所需碳氮比为100：15~30，当碳氮比在100：11以上才开始积累谷氨酸。在实际生产中采用尿素或液氨作氮源时，由于一部分氨用于调节PH ，一部分分解而逸出，使实际用量很大，当培养基中糖浓度为140g/L ，碳氮比为100：32.8时比较适宜。碳氮比对谷氨酸发酵影响很大，在发酵的不同阶段，需控制碳氮比以促进以生长为主的阶段向产酸阶段转化。谷氨酸发酵中，用于合成菌体的氮仅占总耗用氮的3%—8%，而30%—80%用于合成谷氨酸。 （3）无机盐 无机盐是微生物维持生命活动不可缺少的物质，其主要功能为：构成细胞的成分；作为酶的组成部分；激活或抑制酶的活性；调节培养基的渗透压；调节培养基的PH ；调节培养基的氧化还原电位。微生物对无机盐需求两很少，但无机盐对微生物生长和代谢的影响却很大。谷氨酸发酵所需的无机离子有磷、硫、镁、钾、钙、铁等，这些无机盐的用量为42PO KH 0.05%~0.2,42HPO K 0.05%~0.2%, MgSO4·7O H 20.005%~0.1%,4e SO F ·7O H 20.005%~0.01%,4n SO M ·O H 20.00