文档介绍：第二章:生物制药工程基础
第一节培养基制备
第二节空气净化除菌
第三节微生物发酵与酶催化基本理论
第四节产物的提取与纯化
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第一节培养基制备
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一、培养基主要成分及常用原料
培养基(media)用以培养各种生物的基质或营养液。其中含有生物生长发育所需要的营养物质、足够的能源和适宜的pH等。不同的生物所需要的营养成分各不一样,而且由于培养目的的不同,培养基的成分也不相同。培养基的种类很多,有液体也有固体培养基。但万变不离其宗,培养基的主要营养成分有:
:是构成微生物细胞及代谢产物的碳架及所需的能量来源。直接作培养基的常用碳源物质有葡萄糖、蔗糖以及淀粉、糖蜜等。
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:是构成生物细胞蛋白质(包括酶)和某些代谢产物的主要成分。没有氮源,微生物发酵就不可能进行。氮源可分为有机氮和无机氮两大类。有机氮如:酵母抽提物、蛋白胨、玉米浆等,无机氮如:硫酸铵、硝酸钾、氨水等。
:钾、钠、镁、钙、锌、磷、硫等矿物质元素是构成微生物细胞的重要成分。还有锰、钼、铜、钴等微量矿物质元素对微生物的生长、代谢往往都是必不可少的。它们除与细胞质成分有关外,还可影响和调节细胞膜的通透性和渗透压等。
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(是使生物细胞维持正常生长代谢必需的系列微量有机化合物):如氨基酸\维生素及生长激素等, 它可以纯化合物形式加入到培养基中,但生产上经常以富含生长因子的动植物组织抽提物(牛肉膏\麦芽汁\蛋白胨等)酵母等微生物菌体抽提物和糖蜜、玉米浆等作原料加入。
:前体是指能直接被微生物细胞利用合成目的代谢产物,如红发夫酵母细胞可利用α-蒎烯作前体物质合成虾青素。促进剂是对酶反应或微生物发酵起着重要促进和帮助的作用的试剂。如:纤维素酶生产时需加入麸皮等纤维素物质作诱导促进剂,可大大提高酶产量。
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二、培养基的类型
在实验室中配制的适合微生物生长繁殖或累积代谢产物的任何营养基质,都叫做培养基(Media)。由于各类微生物对营养的要求不同,培养目的和检测需要不同,因而培养基的种类很多。我们可根据某种标准,将种类繁多的培养基划分为若干类型:
1、根据对培养基组成物质的化学成分是否完全了解来区分,可以将培养基分为天然培养基、合成培养基和半合成培养基。
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1)天然培养基:天然培养基是指利用各种动、植物或微生物的原料,其成分难以确切知道。用作这种培养基的主要原料有:牛肉膏、麦芽汁、蛋白胨、酵母膏、玉米粉、麸皮、各种饼粉、马铃薯、牛奶、血清等。用这些物质配成的培养基虽然不能确切知道它的化学成分,但一般来讲,营养是比较丰富的,微生物生长旺盛,而且来源广泛,配制方便,所以较为常用,尤其适合于配制实验室常用的培养基。这种培养基的稳定性常受生产厂或批号等因素的影响。
2)合成培养基:合成培养基是一类化学成分和数量完全知道的培养基,它是用已知化学成分的化学药品配制而成。这类培养基化学成分精确、重复性强,但价格昂贵,而微生物又生长缓慢,所以它只适用于做一些科学研究,例如营养、代谢的研究。
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3)半合成培养基:在合成培养基中,加入某种或几种天然成分;或者在天然培养基中,加入一种或几种已知成分的化学药品即成半合成培养基。例如马铃薯蔗糖培养基等。这种培养基在生产实践和实验室中使用最多。
2、根据培养基的物理状态来区分,可以分为固体培养基、液体培养基和半固体培养基。
1)液体培养基所配制的培养基是液态的,其中的成分基本上溶于水,没有明显的固形物,液体培养基营养成分分布均匀,易于控制微生物的生长代谢状态。
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2)固体培养基在液体培养基中加入适量的凝固剂即成固体培养基。常用作凝固剂的物质有琼脂、明胶、硅胶等,以琼脂最为常用。固体培养基在实际中用得十分广泛。在实验室中,它被用作微生物的分离、鉴定、检验杂菌、计数、保藏、生物测定等。
3)半固体培养基如果把少量的凝固剂加入到液体培养基中,就制成了半固体培养基。以琼脂为例,~1%之间。这种培养基有时可用来观察微生物的动力,有时用来保藏菌种。
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3、根据培养基的用途来区分,可分为选择培养基、增殖培养基、鉴别培养基等。
1)选择培养基在培养基中加入某种物质以杀死或抑制不需要的菌种生长的培养基,称之为选择培养基。如链霉素、氯霉素等抑制原核微生物的生长;而制霉菌素、灰黄霉素等能抑制真核微生物的生长;结晶紫能抑制革兰氏阳性细菌的生长等。
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