论述工业生产用培养基在设计和优化过程中的注意事项

1.论述工业生产用培养基在设计和优化过程中的注意事项首先，在发酵培养基的选择时的几点原则：（1）必须提供合成微生物细胞和发酵产物的基本成分。（2）有利于减少培养基原料的单耗，即提高单位营养物质所合成产物数量或最大产率。（3）有利于提高培养基和产物的浓度，以提高单位容积发酵罐的生产能力。（4）有利于提高产物的合成速度，缩短发酵周期。（5）尽量减少副产物的形成，便于产物的分离纯化。（6）原料价格低廉，质量稳定，取材容易。（7）所用原料尽可能减少对发酵过程中通气搅拌的影响，利于提高氧的利用率，降低能耗。（8）利于产品的分离纯化，并尽可能减少产生“三废“的物质。培养基几点注意：(1)提供必须的营养成分：培养基成分必须满足细胞生长，代谢活动和合成产物所需的基本要求。(2)配制合适的浓度：可以从发酵动力学有关生长、产物合成和基质利用物料平衡的关系中大致推算所需原料或大致计算出所需主要原料的需要量。(3)主成分与其他成分的配比。(4)控制合适的PH：微生物的生长繁殖或产物的合成往往需要一定的PH环境，在最适PH环境，在最适PH值下有利于加快各种酶的反应。因此在整个发酵过程中应使培养基的PH适合于微生物的生长或产物合成所需。其中，PH的具体控制方法：①.可以在微生物培养过程中加入酸或碱或流加某些营养物质调剂培养基的PH，但更应在配制培养基时考虑所用营养物质的组成成分，使其PH值适合该微生物生长或合成代谢产物的需要。②还要注意有些营养物质被利用后培养基的PH的变化情况。③最常用的方法是再培养基中流加具有一定缓冲能力的物质作为营养物质如以磷酸盐最为磷的成分；或者避免使用容易产生生理酸性或碱性培养基PH波动太大的物质。④避免产生微生物不能利用的物质或形成沉淀。如葡萄糖与铵盐或氨基酸的安吉在灭菌高温下作用形成深褐色的物质。这种物质不被微生物利用，因此这两类营养物不宜直接配在一起进行灭菌，而应采用分开灭菌后再加入发酵罐内。2.比较实验室中和工业生产中具体灭菌措施和异同。①灭菌措施：（1）实验室：1.高压蒸汽灭菌为湿热灭菌方法的一种。是微生物培养中最重要的灭菌方法。这种灭菌方法是基于水在煮沸时所形成的蒸汽不能扩散到外面去，而聚集在密封的容器中，在密闭的情况下，随着水的煮沸，蒸汽压力升高，温度也相应增高。高压蒸汽是最有效的灭菌法，能迅速地达到完全彻底灭菌。一般在15磅/英寸2压力下（121.6℃），15～30分钟，所有微生物包括芽孢在内都可杀死。它适用于对一般培养基和玻璃器皿的灭菌。2.干热灭菌微生物培养中常用的干热灭菌是指热空气灭菌。一般在电烘箱中进行。干热灭菌所需温度较湿热灭菌高，时间也较湿热灭菌长。这是因为蛋白质在干燥无水的情况下不容易凝固。一般须在160℃左右保持恒温3～4小时，方能达到灭菌的目的。干热灭菌适用于空玻璃器皿的灭菌，凡带有橡胶的物品和培养基，都不能进行干热灭菌。3.间歇灭菌各种微生物的营养体在100℃温度下半小时即可被杀死。而其芽孢和孢子在这种条件下却不会失去生活力。间歇灭菌就是根据这一原理进行的。间歇灭菌的方法是用100℃、30分钟杀死培养基内杂菌的营养体，然后将这种含有芽孢和孢子的培养基在温箱内或室温下放置24小时，使芽孢和孢子萌发成为营养体。这时再以100℃处理半小时，再放置24小时。如此连续灭菌3次，即可达到完全灭菌的目的。间歇灭菌通常在流动蒸汽的灭菌锅中进行，也可用普通铝锅代替。这种灭菌方法多用于明胶、牛乳等物质的灭菌，这类物质在100℃以上的温度下处理较长时间，会被破坏，而用间歇灭菌法就既起到了杀菌作用，又使被处理的物质免遭破坏。4.紫外线灭菌紫外线杀菌力最强的是波长2650～2660Å的部分。无菌室缓冲间和接种箱常用紫外线灯作空气灭菌。无菌室和缓冲间的照射时间为20～50分钟（视房间大小而定），接种箱照射10～15分钟即可。为了加强紫外线灭菌的效果，在照射前，可在无菌室、缓冲间或接种箱内喷洒5%石炭酸，以使空气中附着有微生物的尘埃降落，同时也可以杀死一部分微生物。无菌室的工作台的台面和椅子，可用2～3%的来苏儿擦洗。然后再照射紫外线。由于紫外线对人体有伤害作用，所以人不要直视正在照射的紫外线灯，也不要在照射情况下进行工作。灭菌后，为了检验紫外线的灭菌效果，可以在无菌室、缓冲间或接种箱内放一套盛有培养基的培养皿，将皿盖打开5～10分钟，盖好后，放入温箱中培养。如果只有一、二个菌落，可认为灭菌效果良好。如杂菌丛生。则需延长照射时间或同时加强其它灭菌措施。（2）工业上：主要采用湿热灭菌法灭菌条件：121℃下处理30min多数细菌和真菌的营养细胞在60℃左右处理5~10min后即可杀死；酵母菌和真菌的孢子稍耐热些，要用80℃以上的温度处理才能杀死；而细菌的芽孢最耐热，一般要再120℃下处理15min才能杀死。湿热灭菌分：a分批灭菌b连续灭菌其中，连续加压灭菌法的主要操作是将培养基在发酵罐外连续不断地进行加热、维持和冷却，然后才进入发酵罐。培养基一般在135~140℃处理5~15秒钟。②异同：实验室工业生产上灭菌范围1）使用的培养基和设备须经灭菌2）好养培养中使用的空气应经除菌处理；3）设备应严密，发酵罐维持正压环境；4）培养过程中加入的物料应经过灭菌；5）使用无污染的纯粹种子。主要是培养基和实验仪器的灭菌常用方法高压蒸汽灭菌、干热灭菌、紫外线灭菌、间歇灭菌湿热灭菌法（蒸汽来源容易，操作费用低、本身无毒；蒸汽有强的穿透力，灭菌易于彻底）特点数量少、固体物质较少、简便易行数量多、含有很多固体物质、有利于生产菌的生长、方便易行价格便宜生物工艺学作业生物08-1涂伟伟200810513031