第二章

生產(chǎn)菌種選育培養(yǎng)

Microbialbreedingandcellcultivation生產(chǎn)菌種的選育第1頁(yè)有些微生物能在厭氧條件下生長(zhǎng)；有些微生物能夠利用簡(jiǎn)單有機(jī)物和無(wú)機(jī)物滿足本身生長(zhǎng)；有些微生物能進(jìn)行復(fù)雜代謝；有些微生物能利用較復(fù)雜化合物；有些微生物能在極端環(huán)境下生長(zhǎng)。微生物特點(diǎn)概述生產(chǎn)菌種的選育第2頁(yè)一、微生物代謝產(chǎn)物（一）初級(jí)代謝產(chǎn)物(Primarymetabolite)：

微生物本身生長(zhǎng)繁殖所必需代謝產(chǎn)物。（二）次級(jí)代謝產(chǎn)物(Secondarymetabolite)：

與菌體生長(zhǎng)繁殖無(wú)明確關(guān)系代謝產(chǎn)物，既不參加細(xì)胞結(jié)構(gòu)，也不是儲(chǔ)存養(yǎng)料。抗生素(antibiotic)、生物堿(alkaloid)、色素(pigment)等氨基酸，核苷酸，脂肪酸，維生素，蛋白質(zhì)，多糖，低級(jí)有機(jī)酸，醇等突變菌株：營(yíng)養(yǎng)缺點(diǎn)型、抗性變株，基因工程菌等。第一節(jié)微生物代謝及調(diào)控生產(chǎn)菌種的選育第3頁(yè)1、微生物合成次級(jí)代謝產(chǎn)物基本特征(1)次級(jí)代謝產(chǎn)物含有種特異性(2)分批發(fā)酵時(shí)，產(chǎn)生菌生長(zhǎng)周期三個(gè)時(shí)期(3)次級(jí)代謝產(chǎn)物不少是結(jié)構(gòu)相同混合物(4)次級(jí)代謝產(chǎn)物合成受多基因控制生產(chǎn)菌種的選育第4頁(yè)(1)次級(jí)代謝產(chǎn)物含有種特異性分類學(xué)上相同菌種能產(chǎn)生不一樣結(jié)構(gòu)抗生素如：灰色鏈霉菌：鏈霉素----氨基環(huán)醇類殺假絲菌素----六烯大環(huán)內(nèi)酯類不一樣微生物也能產(chǎn)生相同抗生素如：頭孢菌素C：頂頭孢霉和克拉維鏈霉菌生產(chǎn)菌種的選育第5頁(yè)(2)分批發(fā)酵時(shí)，產(chǎn)生菌生長(zhǎng)周期三個(gè)時(shí)期三個(gè)時(shí)期:菌體生長(zhǎng)久產(chǎn)物合成期菌體自溶期生產(chǎn)菌種的選育第6頁(yè)(3)次級(jí)代謝產(chǎn)物不少是結(jié)構(gòu)相同混合物產(chǎn)黃青霉菌合成含有不一樣生物活性青霉素(青霉素G、V、O、F、X)，青霉素母核-6-氨基青霉烷酸（6-APA）

R=G-C6H5CH2-,X-HOC6H4CH2-,F-CH3(CH2)4-,V-C6H50CH2-生產(chǎn)菌種的選育第7頁(yè)原因①參加次級(jí)代謝產(chǎn)物合成酶系底物特異性不強(qiáng)。②產(chǎn)生菌利用一個(gè)或兩種以上初級(jí)代謝產(chǎn)物合成一個(gè)主要次級(jí)代謝產(chǎn)物，產(chǎn)生菌繼續(xù)對(duì)該產(chǎn)物進(jìn)行各種化學(xué)修飾而同時(shí)合成各種衍生物。此種生物合成現(xiàn)象，有時(shí)稱為“代謝樹(shù)”。一個(gè)次級(jí)代謝產(chǎn)物可由兩種或兩種以上代謝路徑合成，這種方式有時(shí)稱為“代謝網(wǎng)”。生產(chǎn)菌種的選育第8頁(yè)原利福霉素I利福霉素Y利福霉素B利福霉素O利福霉素L利福霉素W利福霉素R利福霉素A,C,D,E利福霉素G利福霉素S2丙二酸單元8甲基丙二酸單元3-氨基-5-羥基苯甲酸利福平生物合成（代謝樹(shù)）生產(chǎn)菌種的選育第9頁(yè)紅霉素生物合成(代謝網(wǎng))

1-紅霉素A;2-紅霉素B;3-紅霉素C;4-紅霉素D;5-紅霉素E;6-紅霉素F;EB-紅霉內(nèi)酯B;EA-紅霉內(nèi)酯A;M-碳霉糖;C-紅霉糖;D-脫氧氨基己糖OCODHOOCH3CH3CH3OCH3OO[EB][]EA[EB][EB]OM[]EA[EB]OCODOM[]EA[EB]ODOMODOC[]EAOCODCH2OH[]EAODHO123456生產(chǎn)菌種的選育第10頁(yè)(4)次級(jí)代謝產(chǎn)物合成受多基因控制染色體－基因簇－結(jié)構(gòu)基因；質(zhì)粒－調(diào)控基因，抗性基因質(zhì)粒：（1）天藍(lán)色鏈霉菌生物合成次甲霉素A4個(gè)或5個(gè)結(jié)構(gòu)基因在SCPl質(zhì)粒上（2）螺旋霉素生物合成中，結(jié)構(gòu)基因編碼于復(fù)制子上，而調(diào)整基因位于質(zhì)粒上。生產(chǎn)菌種的選育第11頁(yè)初級(jí)代謝與次級(jí)代謝都受到核內(nèi)遺傳物質(zhì)控制，而在許多抗生素產(chǎn)生茵如天藍(lán)色鏈霉菌、金霉素鏈霉菌、灰色鏈霉菌、龜裂鏈霉菌、卡那霉素鏈霉菌等中發(fā)覺(jué)，抗生素合成同時(shí)受到核外遺傳物質(zhì)--質(zhì)?？刂?，所以，有些人將受到質(zhì)?？刂拼x產(chǎn)物稱為“質(zhì)粒產(chǎn)物”。生產(chǎn)菌種的選育第12頁(yè)1、次級(jí)代謝產(chǎn)物構(gòu)建單位生源說(shuō)和生物合成生源說(shuō)指是次級(jí)代謝產(chǎn)物分子中構(gòu)建單位各種原子起源—有機(jī)化學(xué)。生物合成指是各構(gòu)建單位在各種酶作用下合成次級(jí)代謝產(chǎn)物過(guò)程—生物化學(xué)。中間產(chǎn)物：五碳、四碳、三碳、二碳化合物“分叉中間體”：一些中間產(chǎn)物，即可用于合成初級(jí)代謝產(chǎn)物，又可用于合成次級(jí)代謝產(chǎn)物。（三）初級(jí)代謝與次級(jí)代謝之間關(guān)系生產(chǎn)菌種的選育第13頁(yè)特殊前體(一)聚酮體：聚酮體是經(jīng)過(guò)連續(xù)低級(jí)羧酸如乙酸、丙酸等在聚酮體合成酶(PKS)作用下脫羧縮合合成起始單位有乙酰輔酶A(CoA)、丙酰CoA和丁酰CoA等。（1）葡萄糖(或脂肪酸)降解-乙酰CoA（2）丙酸單位可由琥珀酰CoA轉(zhuǎn)化、奇數(shù)碳脂肪酸降解、支鏈氨基酸降解等形成。（3）丁酸單位通常由一個(gè)乙酰CoA與一個(gè)丙酰CoA縮合形成，還可由亮氨酸經(jīng)過(guò)2-C-異己酸降解生成。亮氨酸2-C-異已酸→→→→→乙酰乙酸→丁酸

轉(zhuǎn)氨酶生產(chǎn)菌種的選育第14頁(yè)作為鏈延長(zhǎng)單位有丙二酰CoA、甲基丙二酰CoA、乙基丙二酰CoA等。是C2、C3和C4供體（4）乙酰CoA＋丙酰CoA→縮合→丁酸→→乙基丙二酰CoA（3）丙酰CoA+草酰乙酸甲基丙二酰CoA十丙酮酸羧基轉(zhuǎn)移酶（2）丙酰CoA+ATP+CO2+H2O甲基丙二酰CoA+ADP+Pi丙酰CoA羧化酶（1）乙酰CoA+ATP+C02+H2O→丙二酰CoA+ADP+Pi乙酰CoA羧化酶生產(chǎn)菌種的選育第15頁(yè)?-聚酮體鏈－連續(xù)而完全還原反應(yīng)取得脂肪酸；不完全還原或還原位點(diǎn)不一樣可取得改變范圍廣泛聚酮體。經(jīng)過(guò)重復(fù)脫水常得到芳香化合物(如四環(huán)類、蒽環(huán)類抗生素)經(jīng)過(guò)環(huán)化作用形成大內(nèi)酯環(huán)(大環(huán)內(nèi)酯類抗生素)，假如形成多個(gè)雙鍵環(huán)狀化合物，就可能造成多烯大環(huán)內(nèi)酯類抗生素合成。生產(chǎn)菌種的選育第16頁(yè)甲羥戊酸和異戊烯焦磷酸生物合成HHHOOOHCOSCoAMeMeCOCH2COSCoAHCH2COSCoAOHOOHHOHSCOAMeOPPHMeHHHOHOOHOHMeOOOHMeOPOOHOPOOHOMeOPPMeHHRS*------CH2COSCoAHMeCOSCoA+--++乙酰乙酰-COA硫解酶HMG·CoA合成酶HMG·CoA還原酶-HRNADPHNADPH2ATPATP-CO2異構(gòu)酶(二)甲羥戊酸(3-甲基-3，5-二羥基戊酸，MVA)乙酰CoA3-羥-3-甲-戊二酰CoA甲羥戊酸甲羥戊酸-5-焦磷酸異戊二烯焦磷酸異戊二烯類或萜類次級(jí)代謝產(chǎn)物赤霉素生物堿甾醇胡蘿卜素生產(chǎn)菌種的選育第17頁(yè)

(三)糖類和氨基糖O-糖苷，N-糖苷、S-糖苷、C-糖苷等與次級(jí)代謝產(chǎn)物分子中糖苷配體連接。葡萄糖和戊糖是這些糖類和氨基糖前體。葡萄糖碳架經(jīng)過(guò)異構(gòu)化、氨基化、脫氧、碳原子重排、氧化還原或脫羧等修飾后并人次級(jí)代謝產(chǎn)物分子中。葡萄糖是合成稀有戊糖直接前體。部分稀有戊糖是在核苷合成之后直接對(duì)核糖部分進(jìn)行修飾而形成。生產(chǎn)菌種的選育第18頁(yè)鏈霉糖生物合成灰色鏈霉菌提取物NADPH灰色鏈霉菌提取物二氫鏈霉糖L-鼠李糖NADPH脫氧酰苷-5-二磷酸葡萄糖生產(chǎn)菌種的選育第19頁(yè)(四)不常見(jiàn)氨基酸200余種非蛋白質(zhì)氨基酸(稱不常見(jiàn)氨基酸)，如D-氨基酸、N-甲基氨基酸；脫氫和b-氨基酸、稀有二氨基酸(如二氨基丁酸)。D-氨基酸可能由L-氨基酸經(jīng)過(guò)氨基酸消旋酶催化形成。有是由正常氨基酸生物合成路徑合成，如a-氨基己二酸是合成頭孢菌素一個(gè)構(gòu)建單位。生產(chǎn)菌種的選育第20頁(yè)(五)環(huán)多醇和氨基環(huán)多醇環(huán)多醇是帶有一些羥基環(huán)碳化合物。氨基環(huán)多醇是環(huán)多醇分子中一個(gè)或多個(gè)羥基被氨基取代衍生物。氨基環(huán)醇類抗生素(如鏈霉素、慶大霉素、卡那霉素等)分子中最常見(jiàn)環(huán)多醇部分是由葡萄糖衍生來(lái)，如α-脫氧鏈霉胺、鏈霉胍都是葡萄糖經(jīng)過(guò)磷酸化、環(huán)化等反應(yīng)形成環(huán)多醇，繼續(xù)經(jīng)過(guò)氨基化等反應(yīng)衍生來(lái)。生產(chǎn)菌種的選育第21頁(yè)比較源自D-葡萄糖鏈霉胍，2-脫氧鏈霉胺和

Actinamine標(biāo)識(shí)模式共同中間體（X,Y=HorOH）生產(chǎn)菌種的選育第22頁(yè)

(六)非核酸嘌呤堿和嘧啶堿生物合成在次級(jí)代謝產(chǎn)物中出現(xiàn)非核酸嘌呤堿基和嘧啶堿基是由合成核酸用嘌嶺和嘧啶經(jīng)過(guò)化學(xué)修飾而形成。

(七)芳香中間體

（八）甲基

S-腺苷蛋氨酸

(S-Adenosyl-L-methionine,SAM)生產(chǎn)菌種的選育第23頁(yè)次級(jí)代謝產(chǎn)物生物合成基本過(guò)程（一）構(gòu)建單位聚合

如柱晶白霉素由5個(gè)乙酰單位，1個(gè)丙酸單位，1個(gè)丁酸單位，1個(gè)羥基乙酰單位經(jīng)聚酮體路徑縮合而成。生產(chǎn)菌種的選育第24頁(yè)新生霉素生源說(shuō)

（）來(lái)自甲硫氨酸；*來(lái)自葡萄糖來(lái)自酪氨酸來(lái)自甲羥戊酸來(lái)自莽草酸OHCOOOOHNH(CH3)來(lái)自谷氨酰胺OOOHOCNH2OO(H3C)CH3(H3C)******生產(chǎn)菌種的選育第25頁(yè)（二）次級(jí)代謝產(chǎn)物最終修飾四環(huán)素土霉素脫氫四環(huán)素－C4氧化反應(yīng)及氨化反應(yīng)C6羥化反應(yīng)C4-NH2甲基化反應(yīng)四環(huán)素環(huán)－四環(huán)素環(huán)－C7氯化反應(yīng)－金霉素OHOHN(CH3)2OHCONH2OOR1R3R2R4OHHH12345678910111211a12a生產(chǎn)菌種的選育第26頁(yè)二、微生物代謝調(diào)整及控制2、酶合成調(diào)整（即酶量調(diào)整）3、能荷調(diào)整1、酶活性調(diào)整酶活性激活酶活性抑制協(xié)同反饋抑制累積反饋抑制增效反饋抑制次序反饋抑制（一）微生物代謝自我調(diào)整機(jī)制生產(chǎn)菌種的選育第27頁(yè)反饋抑制模式

--協(xié)同反饋抑制分支路徑幾個(gè)末端產(chǎn)物同時(shí)過(guò)量時(shí)才抑制共同路徑中第一個(gè)酶活性ABCDEFG生產(chǎn)菌種的選育第28頁(yè)反饋抑制模式

--累積反饋抑制每一個(gè)末端產(chǎn)物按一定百分率單獨(dú)抑制共同路徑中第一個(gè)酶活性ABCDEFG58%40%30%生產(chǎn)菌種的選育第29頁(yè)反饋抑制模式

--增效反饋抑制

代謝路徑中任何一個(gè)末端產(chǎn)物過(guò)量時(shí)，僅部分抑制共同反應(yīng)路徑中第一個(gè)酶活性，不過(guò)兩個(gè)末端產(chǎn)物同時(shí)過(guò)量時(shí)，其抑制作用可超出各產(chǎn)物存在抑制能力總和ABCDEFG20%15%90%生產(chǎn)菌種的選育第30頁(yè)反饋抑制模式

--次序反饋抑制

每個(gè)分支末端產(chǎn)物抑制分支后第一個(gè)酶，產(chǎn)生部分抑制作用BACDEFGHIJK生產(chǎn)菌種的選育第31頁(yè)2、酶合成調(diào)整---誘導(dǎo)與阻遏（2）酶合成阻遏

降解酶類由誘導(dǎo)作用和分解代謝產(chǎn)物來(lái)調(diào)整活性合成酶主要由反饋抑制和反饋?zhàn)瓒簦ㄖ复x終產(chǎn)物到達(dá)一定濃度時(shí)，阻遏該代謝路徑中一個(gè)酶或幾個(gè)酶生物合成）調(diào)整。（1）酶合成誘導(dǎo)

組成酶：有些酶合成不依賴于環(huán)境中物質(zhì)存在。

誘導(dǎo)酶：只有在它們催化底物(或底物結(jié)構(gòu)類似物)存在時(shí)才能合成酶。生產(chǎn)菌種的選育第32頁(yè)3、能荷調(diào)整能荷指細(xì)胞中ATP、ADP、AMP系統(tǒng)中可供利用高能磷酸鍵量度。能荷調(diào)整(或稱腺苷酸調(diào)整)指細(xì)胞經(jīng)過(guò)改變ATP、ADP、AMP三者百分比來(lái)調(diào)整其代謝活動(dòng)。RUU-ATP利用體系酶R-ATP合成體系酶生產(chǎn)菌種的選育第33頁(yè)放線菌（鏈霉素四環(huán)素；紅霉素等）真菌（青霉素、頭孢等）一些產(chǎn)芽孢細(xì)菌植物或動(dòng)物起源（一）抗生素生產(chǎn)相關(guān)微生物抗生素是次級(jí)代謝產(chǎn)物，需要生物體進(jìn)行復(fù)雜代謝，當(dāng)前發(fā)覺(jué)生物起源以下：一、常見(jiàn)工業(yè)微生物第二節(jié)生產(chǎn)菌種選育方法生產(chǎn)菌種的選育第34頁(yè)（二）氨基酸生產(chǎn)相關(guān)微生物氨基酸生產(chǎn)菌要求：代謝路徑比較清楚，代謝路徑比較簡(jiǎn)單谷氨酸發(fā)酵菌種：其它氨基酸生產(chǎn)菌：棒桿菌屬，短桿菌屬、節(jié)桿菌屬或小桿菌屬棒型細(xì)菌常規(guī)菌種普通也是以谷氨酸生產(chǎn)菌選育而成；工程菌，大腸桿菌，枯草芽孢桿菌生產(chǎn)菌種的選育第35頁(yè)（三）食品酶制劑生產(chǎn)相關(guān)微生物開(kāi)發(fā)一個(gè)新酶，都要經(jīng)過(guò)一系列毒理試驗(yàn)。美國(guó)需要得到FDA同意。當(dāng)前已同意使用僅僅少數(shù)微生物能用于生產(chǎn)食品用酶。a-淀粉酶：黑曲霉、米曲霉、米根酶、

枯草牙孢桿菌和地衣牙孢桿菌FDA-FoodandDrugAdministration(美國(guó))食品及藥品管理局：generallyrecognizedassafe/普通認(rèn)為安全GRAS生產(chǎn)菌種的選育第36頁(yè)工業(yè)化菌種要求生產(chǎn)菌及其產(chǎn)物毒性必須考慮（在分類學(xué)上最好與致病菌無(wú)關(guān)）；能夠利用廉價(jià)原料，簡(jiǎn)單培養(yǎng)基，大量高效地合成產(chǎn)物；相關(guān)合成產(chǎn)物路徑盡能地簡(jiǎn)單，或者說(shuō)菌種改造可操作性要強(qiáng)；遺傳性能要相對(duì)穩(wěn)定；不易感染它種微生物或噬菌體；生產(chǎn)特征要符合工藝要求。生產(chǎn)菌種的選育第37頁(yè)二、新菌種分離(separation)與篩選(sereeing)樣品采集；預(yù)處理；富集培養(yǎng)；初篩；復(fù)篩；性能判定；保藏生產(chǎn)菌種的選育第38頁(yè)實(shí)例：堿性纖維素酶產(chǎn)生菌篩選采樣（造紙廠）→80℃30分鐘處理文件:產(chǎn)生菌為中性芽孢桿菌，嗜堿性芽孢桿菌、放線菌及霉菌0.0075%曲利本藍(lán)＋1%CMC（羧甲基纖維素），pH10.5培養(yǎng)3～4天，選擇有凹陷圈菌落從285個(gè)土樣中取得62株26株為組成型36株為誘導(dǎo)型↓constitutiveexpressioninducibleexpression生產(chǎn)菌種的選育第39頁(yè)一）采樣時(shí)要注意問(wèn)題氣候、水分、空氣起源要廣結(jié)合產(chǎn)品特點(diǎn)標(biāo)簽：地點(diǎn)、時(shí)間、氣候等生產(chǎn)菌種的選育第40頁(yè)富集三種方案：定向培養(yǎng):采取特定有利于目標(biāo)微生物富集條件，進(jìn)行培養(yǎng)；二）富集培養(yǎng)富集目標(biāo)：讓目微生物在種群中占優(yōu)勢(shì)，使篩選變得可能。當(dāng)不可能采取定向培養(yǎng)時(shí)，則可設(shè)計(jì)在一個(gè)分類學(xué)中考慮；不能提供任何有利于篩選產(chǎn)生菌信息，這時(shí)只能經(jīng)過(guò)隨機(jī)分離方法。生產(chǎn)菌種的選育第41頁(yè)定向培養(yǎng)富集方法1、底物(Substrate)2、pH條件3、培養(yǎng)時(shí)間4、培養(yǎng)溫度一切能提升目標(biāo)微生物相對(duì)生長(zhǎng)速度伎倆，培養(yǎng)(固體、液體；分批連續(xù))后使目標(biāo)微生物在種群中占優(yōu)勢(shì)。生產(chǎn)菌種的選育第42頁(yè)案例分析—工業(yè)乳酸發(fā)酵菌種選育符合工業(yè)生產(chǎn)菌種標(biāo)準(zhǔn)：經(jīng)濟(jì)性能好，能高效生產(chǎn)乳酸；同型發(fā)酵，即只生產(chǎn)單一一個(gè)乳酸分子而無(wú)其它有機(jī)酸副產(chǎn)物；含有在較高濃度乳酸環(huán)境中生存能力；含有較高耐熱性；菌種營(yíng)養(yǎng)要求相對(duì)簡(jiǎn)單；選擇抗噬菌體菌株。Lacticacidbacteria,LAB生產(chǎn)菌種的選育第43頁(yè)乳酸菌菌株能否在葡萄糖上生長(zhǎng)是否同型發(fā)酵耐乳酸鈉試驗(yàn)產(chǎn)物立體結(jié)構(gòu)專一性第二階段篩選NN棄去棄去第一階段流程生產(chǎn)菌種的選育第44頁(yè)有希望菌株生長(zhǎng)溫度篩選，馴化生物反應(yīng)器分批發(fā)酵細(xì)胞-發(fā)酵液分離特征耐產(chǎn)物馴化第二階段流程有希望菌株生產(chǎn)菌種的選育第45頁(yè)菌種分離普通過(guò)程樣品采取→預(yù)處理→培養(yǎng)→菌落選擇→產(chǎn)品判定使隔離,使孤立,使絕緣,離析ScreenIsolate屏,銀幕,篩子,掩蔽物,屏風(fēng)，掩蔽,偏護(hù),放映,拍攝ing高通量篩選生產(chǎn)菌種的選育第46頁(yè)三、菌種改良及工程菌構(gòu)建生產(chǎn)菌種的選育第47頁(yè)第三節(jié)微生物代謝控制育種辦法一、營(yíng)養(yǎng)缺點(diǎn)型初級(jí)代謝產(chǎn)物高產(chǎn)菌株篩選（1）降低終產(chǎn)物濃度篩選終產(chǎn)物營(yíng)養(yǎng)缺點(diǎn)型(auxotrophicmutant)篩選細(xì)胞膜透性改變菌株（2）篩選抗反饋突變菌株篩選結(jié)構(gòu)類似物抗性突變株利用回復(fù)突變篩選抗反饋突變株生產(chǎn)菌種的選育第48頁(yè)生產(chǎn)菌種的選育第49頁(yè)2、次級(jí)代謝產(chǎn)物高產(chǎn)菌株篩選（1）利用營(yíng)養(yǎng)缺點(diǎn)型篩選磷酸烯醇式丙酮酸＋4－磷酸赤蘚糖7－磷酸阿拉伯庚酮糖莽草酸分枝酸對(duì)氨基苯酸氯霉素苯丙氨酸（營(yíng)養(yǎng)物）酪氨酸（營(yíng)養(yǎng)物）色氨酸（營(yíng)養(yǎng)物）反饋調(diào)整生產(chǎn)菌種的選育第50頁(yè)產(chǎn)黃青霉生物合成賴氨酸和青霉素分枝路徑a-酮戊二酸+乙酰輔酶A高檸檬酸賴氨酸異青霉素N青霉素G反饋抑制a-氨基己二酸同型檸檬酸合成酶生產(chǎn)菌種的選育第51頁(yè)滲漏缺點(diǎn)型(leakymutant)

所謂滲漏缺點(diǎn)型是遺傳性障礙不完全營(yíng)養(yǎng)缺點(diǎn)型，突變使某一個(gè)酶活性下降而不是完全喪失，所以這種缺點(diǎn)型能夠少許地合成某一代謝產(chǎn)物，能在基本培養(yǎng)基上少許地生長(zhǎng)。因?yàn)闈B漏缺點(diǎn)型不會(huì)合成過(guò)多終產(chǎn)物，所以不會(huì)造成反饋調(diào)整而影響中間代謝物積累。生產(chǎn)菌種的選育第52頁(yè)二、抗反饋抑制突變株篩選氨基酸結(jié)構(gòu)類似物抗性突變株a-酮戊二酸＋乙酰輔酶A高檸檬酸合成酶反饋調(diào)整a-氨基已二酸高檸檬酸結(jié)構(gòu)類似物賴氨酸異青霉素N青霉素表2-1一些用來(lái)篩選抗性突變株結(jié)果類似物生產(chǎn)菌種的選育第53頁(yè)三、其它類型突變株生產(chǎn)菌種的選育第54頁(yè)工業(yè)菌種改良方法(1)解除或繞過(guò)代謝路徑中限速步驟：經(jīng)過(guò)增加特定基因拷貝數(shù)或增加對(duì)應(yīng)基因表示能力來(lái)提升限速酶含量；在代謝路徑中引伸出新代謝步驟，由此提供一個(gè)旁路代謝路徑。(2)增加前體物濃度。(3)改變代謝路徑，降低無(wú)用副產(chǎn)品生成以及提升菌種對(duì)高濃度有潛在毒性底物、前體或產(chǎn)品耐受力。(4)抑制或消除產(chǎn)品分解酶。(5)改進(jìn)菌種外泌產(chǎn)品能力。(6)消除代謝產(chǎn)品反饋抑制。如誘導(dǎo)代謝產(chǎn)品結(jié)構(gòu)類似物抗性。生產(chǎn)菌種的選育第55頁(yè)OverviewoftetrapyrrolebiosynthesisGlutamate-1-semiadenhydeGlutamyl-tRNAHemAHemL5-aminolevulinicacidglycineSuccinyl-CoA+HemC,DUroporphyrinogenIIICoproporphyrinigenIIIPrecorrin-2ProtoporphyrinIXProtoheamIXHemYHemHCobAVitaminB12siroheamheamd1PorphobilinogenHemBHemE0.00.51.01.52.02.5024487296120Time(h)ConcentrationofCPIII(mg/L)pPK705pKHEM04(hemA)pKHEM05(hemA,B)pKHEM06(hemB)

PiaoY,KiatpapanP,YamashitaM.etal.,EffectsofexpressionofhemAandhemBgenesonproductionofporphyrininPropionibacteriumfreudenreichii.ApplEnvironMicrobiol,70:7561-7566生產(chǎn)菌種的選育第56頁(yè)第四節(jié)菌種擴(kuò)大培養(yǎng)及保藏菌種擴(kuò)大培養(yǎng)是指將保留在砂土管、冷凍干燥管中處休眠狀態(tài)生產(chǎn)菌種接入試管斜面活化后，再經(jīng)過(guò)扁瓶或搖瓶及種子罐逐層擴(kuò)大培養(yǎng),最終取得一定數(shù)量和質(zhì)量純種過(guò)程。這些純種培養(yǎng)物稱為種子。一、菌種擴(kuò)大培養(yǎng):生產(chǎn)菌種的選育第57頁(yè)種子擴(kuò)培目標(biāo)接種量需要菌種馴化縮短發(fā)酵時(shí)間、確保生產(chǎn)水平種子要求：總量及濃度能滿足要求生理情況穩(wěn)定，個(gè)體與群體活力強(qiáng)，移種至發(fā)酵后，能夠快速生長(zhǎng)無(wú)雜菌污染生產(chǎn)菌種的選育第58頁(yè)菌種擴(kuò)大培養(yǎng)基本過(guò)程試驗(yàn)室階段：不用種子罐，所用設(shè)備為培養(yǎng)箱、搖床等試驗(yàn)室常見(jiàn)設(shè)備，在工廠這些培養(yǎng)過(guò)程普通都在菌種室完成，所以將這些培養(yǎng)過(guò)程稱為試驗(yàn)室階段種子培養(yǎng)。生產(chǎn)車間階段：種子培養(yǎng)在種子罐里面進(jìn)行，普通在工廠歸為發(fā)酵車間管理，所以稱這些培養(yǎng)過(guò)程為生產(chǎn)車間階段。生產(chǎn)菌種的選育第59頁(yè)1）試驗(yàn)室階段培養(yǎng)物選擇標(biāo)準(zhǔn)目標(biāo)：種子擴(kuò)培到一定量和質(zhì)，依據(jù)菌種特點(diǎn)最終培養(yǎng)物可分為兩類：對(duì)于不產(chǎn)孢子和芽胞微生物

——取得一定數(shù)量和質(zhì)量菌體對(duì)于不產(chǎn)芽孢和孢子微生物，試驗(yàn)室階段種子擴(kuò)培最終是取得一定數(shù)量和質(zhì)量菌體，如谷氨酸種子培養(yǎng)。（一）試驗(yàn)室種子制備生產(chǎn)菌種的選育第60頁(yè)取得一定數(shù)量和質(zhì)量孢子菌絲體培養(yǎng)步驟少，因而更輕易取得量和質(zhì)穩(wěn)定種子，但操作繁瑣。對(duì)于產(chǎn)孢子微生物取得一定數(shù)量和質(zhì)量菌絲體便于操作，但需要更仔細(xì)控制。生產(chǎn)菌種的選育第61頁(yè)2）培養(yǎng)基選擇標(biāo)準(zhǔn)培養(yǎng)基選擇應(yīng)該是有利于菌體生長(zhǎng)，對(duì)孢子培養(yǎng)基應(yīng)該是有利于孢子生長(zhǎng)。在原料方面，試驗(yàn)室種子培養(yǎng)階段，規(guī)模普通比較小，所以為了確保培養(yǎng)基質(zhì)量，培養(yǎng)基原料普通都比較精細(xì)。生產(chǎn)菌種的選育第62頁(yè)3）起始接種物傳代問(wèn)題細(xì)菌保藏→活化斜面產(chǎn)孢子保藏→母斜面→子斜面要求：使菌種傳代次數(shù)盡可能少。生產(chǎn)菌種的選育第63頁(yè)（二）生產(chǎn)車間種子制備（1）培養(yǎng)物選擇標(biāo)準(zhǔn)在生產(chǎn)車間階段，最終普通都是取得一定數(shù)量菌絲體。縮短發(fā)酵時(shí)間有利于取得良好發(fā)酵結(jié)果菌絲體比孢子要有利：生產(chǎn)菌種的選育第64頁(yè)（2）培養(yǎng)基選擇標(biāo)準(zhǔn)目標(biāo)：取得一定數(shù)量和質(zhì)量菌體，所以培養(yǎng)基選擇應(yīng)首先考慮是有利于孢子發(fā)育和菌體生長(zhǎng)，所以營(yíng)養(yǎng)要比發(fā)酵培養(yǎng)基豐富。在原料方面：不如試驗(yàn)室階段那么精細(xì)，而是基本靠近于發(fā)酵培養(yǎng)基，這有兩個(gè)方面原因:

一是成本二是馴化生產(chǎn)菌種的選育第65頁(yè)（3）種齡種齡是指種子罐中培養(yǎng)菌體開(kāi)始移入下一級(jí)種子罐或發(fā)酵罐時(shí)培養(yǎng)時(shí)間。種齡短：菌體太少；種齡長(zhǎng)：易老化。標(biāo)準(zhǔn)：對(duì)數(shù)生長(zhǎng)久末，細(xì)胞活力強(qiáng)，菌體濃度相對(duì)較大，不過(guò)最終由試驗(yàn)結(jié)果定。生產(chǎn)菌種的選育第66頁(yè)（4）發(fā)酵級(jí)數(shù)確定谷氨酸：三級(jí)發(fā)酵一級(jí)種子(搖瓶)→二級(jí)種子(小罐)→發(fā)酵青霉素：三級(jí)發(fā)酵一級(jí)種子(小罐)→二級(jí)種子(中罐)→發(fā)酵普通由菌絲體培養(yǎng)開(kāi)始計(jì)算發(fā)酵級(jí)數(shù)，但有時(shí)，工廠從第一級(jí)種子罐開(kāi)始計(jì)算發(fā)酵級(jí)數(shù)生產(chǎn)菌種的選育第67頁(yè)發(fā)酵級(jí)數(shù)確定依據(jù)級(jí)數(shù)受發(fā)酵規(guī)模、菌體生長(zhǎng)特征、接種量影響；級(jí)數(shù)大，難控制、易染菌、易變異，管理困難，普通2-4級(jí)；在發(fā)酵產(chǎn)品放大中，反應(yīng)級(jí)數(shù)確實(shí)定是非常主要一個(gè)方面。生產(chǎn)菌種的選育第68頁(yè)（5）接種量確定移入種子體積接種量＝—————————

接種后培養(yǎng)液體積過(guò)大過(guò)小都不好，最終以實(shí)踐定，如大多數(shù)抗生素為7-15%。不過(guò)普通認(rèn)為大一點(diǎn)好。單種法－1個(gè)種子罐種子接入1個(gè)發(fā)酵罐；雙種法－2個(gè)種子罐種子接入1個(gè)發(fā)酵罐；倒種法－以一個(gè)發(fā)酵罐部分發(fā)酵液給另一發(fā)酵罐作為種子；混種法－以種子液和發(fā)酵液混合作為發(fā)酵罐種子。

接種方法：生產(chǎn)菌種的選育第69頁(yè)1．細(xì)胞或菌體菌體形態(tài)、菌體濃度以及培養(yǎng)液外觀，是種子質(zhì)量主要指標(biāo)。2．生化指標(biāo)種子液糖、氮、磷含量改變和pH值改變是菌生長(zhǎng)繁殖、物質(zhì)代謝反應(yīng)。

3．產(chǎn)物生成量種子液中產(chǎn)物生成量是各種抗生素發(fā)酵考查種子質(zhì)量主要指標(biāo)。4．酶活力土霉素生產(chǎn)種子液中測(cè)定淀粉酶活力。種子質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)生產(chǎn)菌種的選育第70頁(yè)二、菌種衰退與復(fù)壯菌種衰退(degeneration)：菌種經(jīng)過(guò)長(zhǎng)久人工培養(yǎng)或保藏，因?yàn)樽园l(fā)突變作用而引發(fā)一些優(yōu)良特征變?nèi)趸蛳КF(xiàn)象。預(yù)防菌種退化辦法控制傳代次數(shù)選擇適當(dāng)培養(yǎng)條件選擇適當(dāng)保藏方法菌種穩(wěn)定性檢驗(yàn)分離復(fù)壯在生產(chǎn)發(fā)酵中，含有高產(chǎn)有主要經(jīng)濟(jì)價(jià)值某一期待代謝產(chǎn)物主能力微生物菌種保留和長(zhǎng)久保藏，對(duì)于一成功工業(yè)發(fā)酵過(guò)程極為主要。生產(chǎn)菌種的選育第71頁(yè)理想菌種保藏方法應(yīng)具備條件(1)

經(jīng)長(zhǎng)久保藏后菌種存活健在；(2)確保高產(chǎn)突變株不改變表型和基因型，尤其是不改變初級(jí)代謝產(chǎn)物和次級(jí)代謝產(chǎn)物生產(chǎn)高產(chǎn)能力。

菌種保藏基本辦法是低溫、干燥、真空。三、菌種保藏生產(chǎn)菌種的選育第72頁(yè)1、斜面保藏法和穿刺保藏法2、石蠟油封存法3、沙土管4、麩皮保藏法5、冷凍干燥6、液氮低溫保藏7、其它方法菌種保藏方法低溫保藏生產(chǎn)菌種的選育第73頁(yè)低溫保藏種類一、普通冷凍保藏技術(shù)(-20℃)二、超低溫冷凍保藏技術(shù)(-60~-80℃)三、液氮冷凍保藏技術(shù)生產(chǎn)菌種的選育第74頁(yè)凍存保護(hù)劑是指能夠保護(hù)細(xì)胞免受冷凍損傷物質(zhì)（常為溶液）。細(xì)胞懸液中加入冷凍保護(hù)劑可保護(hù)細(xì)胞免受溶液損傷和冰晶損傷。冷凍保護(hù)劑同溶液中水分子結(jié)合，發(fā)生水合作用，弱化水結(jié)晶過(guò)程使溶液粘性增加從而降低冰晶形成，同時(shí)冷凍保護(hù)劑能夠經(jīng)過(guò)在細(xì)胞內(nèi)外維持一定摩爾濃度，降低細(xì)胞內(nèi)外未結(jié)冰溶液中電解質(zhì)濃度，使細(xì)胞免受溶質(zhì)損傷。凍存保護(hù)劑生產(chǎn)菌種的選育第75頁(yè)冷凍保護(hù)劑依據(jù)其是否穿透細(xì)胞膜可分為滲透性和非滲透性兩類。冰晶損傷：因細(xì)胞內(nèi)部結(jié)冰而造成細(xì)胞損傷；溶液損傷：因保留溶液中溶質(zhì)濃度升高而造成細(xì)胞損傷；滲透性冷凍保護(hù)劑：能夠滲透到細(xì)胞內(nèi)，普通是一些小分子物質(zhì)，主要包含甘油、DMSO、乙二醇、丙二醇、乙酰胺、甲醇等；非滲透性冷凍保護(hù)劑：不能滲透到細(xì)胞內(nèi)，普通是寫(xiě)大分子物質(zhì)，主要包含聚乙烯吡咯烷酮（PVP）、蔗糖、聚乙二醇、葡聚糖、白蛋白以及羥乙基淀粉等。

凍存保護(hù)劑生產(chǎn)菌種的選育第76頁(yè)1、普通冷凍保藏技術(shù)(-20℃)將液體培養(yǎng)物或從瓊脂斜面培養(yǎng)物收獲細(xì)胞分接到試管，然后貯藏于一冰箱冷藏室中，或于溫度范圍在-5～-20℃普通冰箱(-20℃)中。或者，將菌種培養(yǎng)在小試管或培養(yǎng)瓶斜面上，待生長(zhǎng)適度后，將試管或瓶口用橡膠塞嚴(yán)格封好，同上置于冰箱中保留。用此方法能夠維持若干微生物活力1-2年。生產(chǎn)菌種的選育第77頁(yè)應(yīng)注意是經(jīng)過(guò)一次解凍菌株培養(yǎng)物不宜再用來(lái)保藏。保藏過(guò)程中應(yīng)注意控制保藏溫度，培養(yǎng)瓶或試管應(yīng)嚴(yán)格密封。這一方法雖簡(jiǎn)便易行，但不宜多數(shù)微生物長(zhǎng)久保藏。生產(chǎn)菌種的選育第78頁(yè)2、超低溫冷凍保藏技術(shù)(-60~-80℃)要求長(zhǎng)久保藏微生物菌種，普通都要求在-60℃以下進(jìn)行保藏。在超低溫冷藏柜中保藏菌種普通方法是：

1．離心收獲對(duì)數(shù)生長(zhǎng)中期至后期微生物細(xì)胞；

2．用無(wú)菌生理鹽水重新懸浮所收獲細(xì)胞；

3．加入等體積20％甘油或10％二甲基亞砜(DMSO)；

4．混勻后分裝入冷凍管或安瓿中，于-70℃超低溫冰箱中保藏。

生產(chǎn)菌種的選育第79頁(yè)3、液氮冷凍保藏技術(shù)生產(chǎn)菌種的選育第80頁(yè)3.凍干保藏冷凍干燥基本方法：是經(jīng)過(guò)在減壓條件下使凍結(jié)細(xì)胞懸液中水分升華，使培養(yǎng)物干燥。此法是微生物菌種長(zhǎng)久保藏最為有效方法之一。冷凍干燥過(guò)程中必須使用冷凍保護(hù)劑，慣用脫脂乳，蔗糖等。大部分微生物菌種能夠在凍干狀態(tài)下保藏之久而不喪失活力。且經(jīng)凍干后菌株無(wú)需進(jìn)行冷凍保藏，便于運(yùn)輸。生產(chǎn)菌種的選育第81頁(yè)1）培養(yǎng)物凍干過(guò)程生產(chǎn)菌種的選育第82頁(yè)2）凍干菌種保藏與再生1．保藏：冷凍干燥后培養(yǎng)物在低于5℃下保藏。較低保藏溫度(-20～-70℃)對(duì)于培養(yǎng)物長(zhǎng)久穩(wěn)定更加好。2．復(fù)蘇：(1)在超凈工作臺(tái)中用70％酒精棉球擦洗安瓿，然后用砂輪在安瓿中銼一道溝。(2)用無(wú)菌紗布或無(wú)菌毛巾包好安瓿，然后用手掰開(kāi)安瓿。(3)在安瓿中加入0.5~1ml營(yíng)養(yǎng)液體培養(yǎng)基，慢慢旋轉(zhuǎn)安瓿，使凍干菌種復(fù)水。然后將此轉(zhuǎn)接到一含有再生培養(yǎng)基無(wú)菌試管中，或直接接種瓊脂斜面或涂布平板。生產(chǎn)菌種的選育第83頁(yè)不一樣菌種保藏方法比較保藏方法適用范圍保留有效時(shí)間斜面冰箱（4℃）各類微生物(病毒除外)細(xì)菌、酵母3個(gè)月，霉菌、放線菌6個(gè)月礦油酵母、霉菌、放線菌低溫1年以上沙土管芽孢桿菌、產(chǎn)孢子霉菌、放線菌低溫1-多年冷凍干燥各類微生物低溫5-固體菌產(chǎn)大量孢子霉菌低溫1-3年超低溫冷凍保藏各類微生物(動(dòng)植物細(xì)胞)3-液氮超低溫各類微生物(動(dòng)植物細(xì)胞)永久性生產(chǎn)菌種的選育第84頁(yè)微生物活力和穩(wěn)定性測(cè)定全部保藏菌種方法都必須是長(zhǎng)久可靠地保持菌種優(yōu)良性狀不變。在保藏時(shí)定時(shí)檢測(cè)菌種活力，以確定保藏培養(yǎng)物保藏期限和保藏方法可靠性，以及確定在實(shí)際保藏過(guò)程中出現(xiàn)細(xì)胞死亡程度和遺傳穩(wěn)定性。對(duì)工業(yè)微生物生產(chǎn)菌種來(lái)說(shuō)，提議保藏菌種形態(tài)學(xué)和生化特征(如代謝產(chǎn)物產(chǎn)生、酶活力、遺傳特征及生化指標(biāo))應(yīng)在保藏后加以檢測(cè)和確定。生產(chǎn)菌種的選育第85頁(yè)加速試驗(yàn)：加速試驗(yàn)是指在確保不改變產(chǎn)品失效機(jī)理前提下,經(jīng)過(guò)強(qiáng)化試驗(yàn)條件,使受試產(chǎn)品加速失效,方便在較短時(shí)間內(nèi)取得必要信息,來(lái)評(píng)定產(chǎn)品在正常條件下可靠性或壽命指標(biāo).經(jīng)過(guò)加速試驗(yàn),可快速查明產(chǎn)品失效原因,快速評(píng)定產(chǎn)品可靠性指標(biāo)。加速保藏試驗(yàn)可用于預(yù)測(cè)保藏過(guò)程中保藏培養(yǎng)物穩(wěn)定性。在一給定溫度下經(jīng)過(guò)對(duì)高溫下短期活力喪失程度檢測(cè)，能夠用來(lái)預(yù)測(cè)保藏菌穩(wěn)定性。生產(chǎn)菌種的選育第86頁(yè)四、國(guó)內(nèi)外主要菌種保藏機(jī)構(gòu)ATCC(American

Type

Culture

Collection）美國(guó)經(jīng)典菌種保藏中心

ATCC

主要從事農(nóng)業(yè)、遺傳學(xué)、應(yīng)用微生物、免疫學(xué)、細(xì)胞生物學(xué)、工業(yè)微生物學(xué)、菌種保藏方法、醫(yī)學(xué)微生物學(xué)、分子生物學(xué)、植物病理學(xué)、普通微生物學(xué)、分類學(xué)、食品科學(xué)等研究。

該中心保藏有藻類111株，細(xì)菌和抗生素16865株，細(xì)胞和雜合細(xì)胞4300株，絲狀真菌和酵母46000株，植物組織79株，種子600株，原生動(dòng)物1800株，動(dòng)物病毒、衣原體和病原體2189株，植物病毒1563種。

另外，該中心還提供菌種分離、判定及保藏服務(wù)。該中心保藏菌種可出售。

生產(chǎn)菌種的選育第87頁(yè)廣義上講培養(yǎng)基是指一切可供微生物細(xì)胞生長(zhǎng)繁殖所需一組營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)和原料。同時(shí)培養(yǎng)基也為微生物培養(yǎng)提供除營(yíng)養(yǎng)外其它所必須條件。培養(yǎng)基作用：滿足菌體生長(zhǎng)促進(jìn)產(chǎn)物形成一、培養(yǎng)基：medium,media,cultureYeastcellswerecultivatedin100mlofYPDmediumat28℃withagitation160r/minfor24hin500mlErlenmeyerflasks.Afterfermentation,

theculturewerecentrifugedwith0×g,10min,at4℃,thecellpelletswerewashedtwicewithcoldPBSbuffer(pH7.2),andre-suspendedinSDSsamplebuffer.概述第五節(jié)發(fā)酵培養(yǎng)基設(shè)計(jì)生產(chǎn)菌種的選育第88頁(yè)1、影響菌體初級(jí)代謝（生長(zhǎng)）（1）生長(zhǎng)速度（2）菌落形態(tài)（3）菌絲形態(tài)(產(chǎn)黃青霉，在堿性時(shí)，膨大呈球狀菌體)（4）細(xì)胞膜透性(谷氨酸---生物素)（5）改變細(xì)胞壁結(jié)構(gòu)（甘氨酸---細(xì)胞壁結(jié)構(gòu)）培養(yǎng)基對(duì)微生物影響生產(chǎn)菌種的選育第89頁(yè)2、影響菌體合成次級(jí)代謝產(chǎn)物（1）影響產(chǎn)量（青霉素發(fā)酵，加入硫酸鹽產(chǎn)量高）（2）影響組分改變（生米卡鏈霉菌－麥迪霉素和柱晶白霉素）添加異亮氨酸-丙酰CoA-麥迪霉素（3）影響產(chǎn)品穩(wěn)定性青霉素：堿性條件下（pH>7.5）環(huán)開(kāi)裂，不穩(wěn)定。

（糖－酸性，有機(jī)氮源－堿性）生產(chǎn)菌種的選育第90頁(yè)一、培養(yǎng)基類型(一)培養(yǎng)基種類(二)培養(yǎng)基選擇微生物特點(diǎn)固體和液體生產(chǎn)和科研經(jīng)濟(jì)效益生產(chǎn)菌種的選育第91頁(yè)工業(yè)發(fā)酵培養(yǎng)基普通要求①營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)組成比較豐富，濃度恰當(dāng)；

②在一定條件下，所采取各種原材料彼此之間不能產(chǎn)生化學(xué)反應(yīng)，理化性質(zhì)相對(duì)穩(wěn)定；

③粘度適中，含有適當(dāng)滲透壓；

④要考慮所選取原材料品種和濃度與代謝產(chǎn)物生物合成過(guò)程中調(diào)整關(guān)系，要利于主要產(chǎn)物生物合成并維持較長(zhǎng)時(shí)間最高生產(chǎn)速率，不需要產(chǎn)物合成速率降至最低；

⑤生產(chǎn)過(guò)程中，既不影響通氣與攪拌效果，又不影響或稍影響產(chǎn)物分離精制和廢物處理；

⑥大生產(chǎn)中選取原材料盡可能做到因地制宜，質(zhì)憂價(jià)廉，成本低。生產(chǎn)菌種的選育第92頁(yè)1、作用提供微生物菌種生長(zhǎng)繁殖所需能源和合成菌體所必需碳成份提供合成目標(biāo)產(chǎn)物所必須碳成份2、起源糖類(單糖、雙糖、多糖、淀粉水解液和糖蜜)

脂肪（油脂）：豆油、花生油、豬油、玉米油

有機(jī)酸、醇：甲醇、乙醇、脂肪酸

烷烴：正十六烷二、發(fā)酵培養(yǎng)基組成

----發(fā)酵工業(yè)原料成份及起源（一）碳源(Carbonesource)：生產(chǎn)菌種的選育第93頁(yè)3、工業(yè)上慣用糖類①葡萄糖(Glucose)

全部微生物都能利用葡萄糖不過(guò)會(huì)引發(fā)葡萄糖效應(yīng)工業(yè)上慣用淀粉水解糖,不過(guò)糖液必須到達(dá)一定質(zhì)量指標(biāo)②糖蜜(sirup)糖蜜是制糖生產(chǎn)時(shí)結(jié)晶母液，它是制糖工業(yè)副產(chǎn)物。糖蜜主要含有蔗糖，總糖可達(dá)50%～75%。普通糖蜜分甘蔗糖蜜和甜菜糖蜜葡萄糖蜜。生產(chǎn)菌種的選育第94頁(yè)糖蜜使用注意點(diǎn)：除糖份外，含有較多雜質(zhì)，其中有些是有用，不過(guò)許多都會(huì)對(duì)發(fā)酵產(chǎn)生不利影響，需要進(jìn)行預(yù)處理。例：谷氨酸發(fā)酵有害物資：膠體成份（起泡、結(jié)晶）、鈣鹽（結(jié)晶）生物素（發(fā)酵控制）預(yù)處理：澄清→脫鈣→脫除生物素例：檸檬酸發(fā)酵有害物質(zhì)：鐵離子含量高（造成異檸檬酸生成）預(yù)處理：→黃血鹽生產(chǎn)菌種的選育第95頁(yè)③淀粉(Starch)、糊精(dextrinordextrine)使用條件：微生物必須能分泌水解淀粉、糊精酶類缺點(diǎn)：難利用、發(fā)酵液比較稠、普通>2.0%時(shí)加入一定α-淀粉酶；成份比較復(fù)雜，有直鏈淀粉和支鏈淀粉等等。優(yōu)點(diǎn)：起源廣泛、價(jià)格底難利用，能夠解除葡萄糖效應(yīng)生產(chǎn)菌種的選育第96頁(yè)（二）氮源(nitrogen)

氮源主要用于組成菌體細(xì)胞物質(zhì)（氨基酸，蛋白質(zhì)、核酸等）和含氮代謝物。慣用氮源可分為兩大類：有機(jī)氮源和無(wú)機(jī)氮源。

1、無(wú)機(jī)氮源(abio-nitrogen)種類：氨鹽、硝酸鹽和氨水特點(diǎn)：微生物對(duì)它們吸收快，所以也稱之謂快速利用氮源。但無(wú)機(jī)氮源快速利用常會(huì)引發(fā)pH改變?nèi)纾?/p>

(NH4)2SO4→2NH3+2H2SO4

NaNO3+4H2→NH3+2H2O+NaOH生產(chǎn)菌種的選育第97頁(yè)無(wú)機(jī)氮源被菌體作為氮源利用后，培養(yǎng)液中就留下了酸性或堿性物質(zhì)，這種經(jīng)微生物生理作用(代謝)后能形成酸性物質(zhì)無(wú)機(jī)氮源叫生理酸性物質(zhì)，如硫酸胺，若菌體代謝后能產(chǎn)生堿性物質(zhì)則此種無(wú)機(jī)氮源稱為生理堿性物質(zhì)，如硝酸鈉。正確使用生理酸堿性物質(zhì)，對(duì)穩(wěn)定和調(diào)整發(fā)酵過(guò)程pH有主動(dòng)作用。所以選擇適當(dāng)無(wú)機(jī)氮源有兩層意義：滿足菌體生長(zhǎng)穩(wěn)定和調(diào)整發(fā)酵過(guò)程中pH生產(chǎn)菌種的選育第98頁(yè)2、有機(jī)氮源(Organicnitrogensource)起源：工業(yè)上慣用有機(jī)氮源都是一些廉價(jià)原料，花生餅粉、黃豆餅粉、棉子餅粉、玉米漿、玉米蛋白粉、蛋白胨、酵母粉、魚(yú)粉、蠶蛹粉、尿素………成份復(fù)雜：除提供氮源外，有些有機(jī)氮源還提供大量無(wú)機(jī)鹽及生長(zhǎng)因子。例玉米漿：①可溶性蛋白、生長(zhǎng)因子(生物素)、苯乙酸

②較多乳酸

③硫、磷、微量元素等生產(chǎn)菌種的選育第99頁(yè)有機(jī)氮源成分復(fù)雜可以從多個(gè)方面對(duì)發(fā)酵過(guò)程進(jìn)行影響，而其次有機(jī)氮源來(lái)源具有不穩(wěn)定性。所以在有機(jī)氮源選取時(shí)和使用過(guò)程中，必須考慮原料波動(dòng)對(duì)發(fā)酵影響。生產(chǎn)菌種的選育第100頁(yè)氮源使用一些相關(guān)問(wèn)題：有機(jī)氮源和無(wú)機(jī)氮源應(yīng)該混合使用早期：輕易利用易同化氮源—無(wú)機(jī)氮源中期：菌體代謝酶系已形成、則利用蛋白質(zhì)有些產(chǎn)物會(huì)受氮源誘導(dǎo)和阻遏例：蛋白酶生產(chǎn)有機(jī)氮源選取時(shí)也要考慮微生物同化能力生產(chǎn)菌種的選育第101頁(yè)（三）無(wú)機(jī)鹽和微量元素(metal)1、作用：各種不一樣2、起源：C、N源，以鹽形式補(bǔ)充3、用量：依據(jù)詳細(xì)產(chǎn)品，以試驗(yàn)決定，4、使用注意點(diǎn)A、對(duì)于其它渠道有可能帶入過(guò)多某種無(wú)機(jī)離子和微量元素在發(fā)酵過(guò)程中必須加以考慮生產(chǎn)菌種的選育第102頁(yè)例：鐵離子青霉素發(fā)酵中，鐵離子濃度要小于20μg/ml

發(fā)酵罐必須進(jìn)行表面處理B、使用時(shí)注意鹽形式（pH改變）例：黑曲酶NRRL-330生產(chǎn)α-淀粉酶，P對(duì)酶活影響

pH酶活不加4.25120分鐘加K2HPO45.4530分鐘加KH2PO44.6275分鐘生產(chǎn)菌種的選育第103頁(yè)（四）生長(zhǎng)因子、前體和產(chǎn)物促進(jìn)劑

從廣義上講，凡是微生物生長(zhǎng)不可缺乏微量有機(jī)物質(zhì)，如氨基酸、嘌呤、嘧啶、維生素等均稱生長(zhǎng)因子。1、生長(zhǎng)因子(growthfactor)

如以糖質(zhì)原料為碳源谷氨酸生產(chǎn)菌均為生物素缺點(diǎn)型，以生物素為生長(zhǎng)因子,生長(zhǎng)因子對(duì)發(fā)酵調(diào)控起到主要作用。

有機(jī)氮源是這些生長(zhǎng)因子主要起源，多數(shù)有機(jī)氮源含有較多B簇維生素和微量元素及一些微生物生長(zhǎng)不可缺乏生長(zhǎng)因子生產(chǎn)菌種的選育第104頁(yè)前體指一些化合物加入到發(fā)酵培養(yǎng)基中，能直接被微生物在生物合成過(guò)程中合成到產(chǎn)物分子中去，而其本身結(jié)構(gòu)并沒(méi)有多大改變，不過(guò)產(chǎn)物產(chǎn)量卻因加入前體而有較大提升。2、前體(prosome)青霉素：分子量356苯乙酸:分子量136生產(chǎn)菌種的選育第105頁(yè)作用：前體有利于提升產(chǎn)量和組份用量：前體用量能夠按分子量衡算，詳細(xì)使用有個(gè)轉(zhuǎn)化率問(wèn)題例：6000單位/ml青霉素G,需要多少苯乙酸青霉素＝6000×0.6（微克）＝36mg/ml

苯乙酸＝（36×136）/356=13.8mg/ml=1.38%實(shí)際使用時(shí)轉(zhuǎn)化率在46-90%之間例某廠單耗為：0.337（kg/10億青霉素）轉(zhuǎn)化率為：0.6/(0.337×36/13.8)=68%生產(chǎn)菌種的選育第106頁(yè)使用方法：前體使用時(shí)普遍采取流加方法

前體普通都有毒性，濃度過(guò)大對(duì)菌體生長(zhǎng)不利苯乙酸，普通基礎(chǔ)料中僅僅添加0.07%

前體相對(duì)價(jià)格較高，添加過(guò)多，輕易引發(fā)揮發(fā)和氧化，流加也有利于提升前提轉(zhuǎn)化率生產(chǎn)菌種的選育第107頁(yè)發(fā)酵生產(chǎn)中慣用前體

產(chǎn)物前體青霉素Ｇ苯乙酸及衍生物青霉素Ｖ苯氧乙酸金霉素氯化物鏈霉素肌醇、精氨酸紅霉素丙酸、丙醇VB12二甲基苯并咪唑

葫蘿卜素-紫羅蘭酮L-異亮氨酸-氨基酸L-色氨酸鄰氨基苯甲酸L-絲氨酸甘氨酸生產(chǎn)菌種的選育第108頁(yè)3、產(chǎn)物促進(jìn)劑(accelerant)所謂產(chǎn)物促進(jìn)劑是指那些非細(xì)胞生長(zhǎng)所必須營(yíng)養(yǎng)物，又非前體，但加入后卻能提升產(chǎn)量添加劑。生產(chǎn)菌種的選育第109頁(yè)

促進(jìn)劑提升產(chǎn)量機(jī)制還不完全清楚，其原因是多方面。有些促進(jìn)劑本身是酶誘導(dǎo)物；有些促進(jìn)劑是表面活性劑，可改進(jìn)細(xì)胞透性，改進(jìn)細(xì)胞與氧接觸從而促進(jìn)酶分泌與生產(chǎn)；也有些人認(rèn)為表面活性劑對(duì)酶表面失活有保護(hù)作用；有些促進(jìn)劑作用是沉淀或螯合有害重金屬離子。生產(chǎn)菌種的選育第110頁(yè)4、抑制劑(inhibitor)會(huì)抑制一些代謝路徑進(jìn)行,同時(shí)刺激另一代謝路徑，以致能夠改變微生物代謝路徑。比如：微生物發(fā)酵生產(chǎn)甘油中，比如亞硫酸氫鈉，它與代謝過(guò)程中乙醛生成加成物。生產(chǎn)菌種的選育第111頁(yè)（五）水

對(duì)于發(fā)酵工廠來(lái)說(shuō)，恒定水源是至關(guān)主要，因?yàn)樵诓灰粯铀粗写嬖诟鞣N原因?qū)ξ⑸锇l(fā)酵代謝影響甚大。

水源質(zhì)量主要考慮參數(shù)包含pH值、溶解氧、可溶性固體、污染程度以及礦物質(zhì)組成和含量。對(duì)于釀造行業(yè)，水主要性不言而喻。對(duì)于常規(guī)發(fā)酵，可靠、持久，能提供大量成份一致清潔水。生產(chǎn)菌種的選育第112頁(yè)三、培養(yǎng)基設(shè)計(jì)與優(yōu)化當(dāng)前還不能完全從生化反應(yīng)基本原理來(lái)推斷和計(jì)算出適合某一菌種培養(yǎng)基配方，只能用生物化學(xué)、細(xì)胞生物學(xué)、微生物學(xué)等基本理論，參考前人所使用較適合某一類菌種經(jīng)驗(yàn)配方，再結(jié)合所用菌種和產(chǎn)品特征，采取搖瓶、玻璃罐等小型發(fā)酵設(shè)備，按照一定試驗(yàn)設(shè)計(jì)和試驗(yàn)方法選擇出較為適合培養(yǎng)基。生產(chǎn)菌種的選育第113頁(yè)培養(yǎng)基設(shè)計(jì)基本步驟：依據(jù)前人經(jīng)驗(yàn)和培養(yǎng)基成份確定時(shí)一些必須考慮問(wèn)題，初步確定可能培養(yǎng)基成份。經(jīng)過(guò)單因子試驗(yàn)最終確定出最為適宜培養(yǎng)基成份。當(dāng)培養(yǎng)基成份確定后，剩下問(wèn)題就是各成份最適濃度，因?yàn)榕囵B(yǎng)基成份很多，為降低試驗(yàn)次數(shù)常采取一些合理試驗(yàn)設(shè)計(jì)方法。這些試驗(yàn)往往基于多因子試驗(yàn)，包含均勻設(shè)計(jì)、正交試驗(yàn)設(shè)計(jì)、響應(yīng)面分析等生產(chǎn)菌種的選育第114頁(yè)詳細(xì)配比確定后應(yīng)注意：依據(jù)原料成份調(diào)整培養(yǎng)基配比；依據(jù)原料物理特征調(diào)整培養(yǎng)基配比；依據(jù)原料起源、儲(chǔ)運(yùn)、價(jià)格等調(diào)整培養(yǎng)基配比；依據(jù)生產(chǎn)設(shè)備；依據(jù)生產(chǎn)工藝；依據(jù)微生物特征；依據(jù)非營(yíng)養(yǎng)作用特殊要求。生產(chǎn)菌種的選育第115頁(yè)種子制備過(guò)程舉例（一）谷氨酸生產(chǎn)種子制備制備過(guò)程斜面菌種→一級(jí)種子培養(yǎng)→二級(jí)種子培養(yǎng)→發(fā)酵第六節(jié)生產(chǎn)實(shí)例生產(chǎn)菌種的選育第116頁(yè)1、斜面(AS1.299)培養(yǎng)基：蛋白胨1%，牛肉膏1%，氯化鈉0.5

瓊脂2%，pH7.0-7.2培養(yǎng)基特點(diǎn)：有利于菌體生長(zhǎng)，原料比較精細(xì)培養(yǎng)條件：32℃，生長(zhǎng)18-二十四小時(shí)生長(zhǎng)斜面要求：生長(zhǎng)良好，所使用斜面連續(xù)傳代不超出3次生產(chǎn)菌種的選育第117頁(yè)2.一級(jí)種子（搖瓶）培養(yǎng)條件：于1000ml三角瓶中，裝液200-250ml,32℃培養(yǎng)18-二十四小時(shí)。培養(yǎng)基：葡萄糖2%，尿素0.5%，玉米漿2.5%，K2HPO40.1%培養(yǎng)基特點(diǎn)：有利于菌體生長(zhǎng)，所使用原料已經(jīng)基本靠近于發(fā)酵培養(yǎng)基生產(chǎn)菌種的選育第118頁(yè)3.二級(jí)種子(種子罐)培養(yǎng)條件：在種子罐中培養(yǎng)（容積為發(fā)酵罐1%），32℃培養(yǎng)7-10個(gè)小時(shí)培養(yǎng)基：和一級(jí)種子相同，其中葡萄糖用水解糖代替，濃度為2.5%培養(yǎng)基特點(diǎn)：長(zhǎng)菌體，更靠近于發(fā)酵培養(yǎng)基生產(chǎn)菌種的選育第119頁(yè)4、種子質(zhì)量指標(biāo)：108-109個(gè)/ml大小均勻，呈單個(gè)或八字排列pH7.0-7.2時(shí)結(jié)束，6.8→8→7.0-7.2活力旺盛生產(chǎn)菌種的選育第120頁(yè)4、種子質(zhì)量要求：量：要求到達(dá)一定濃度質(zhì):形態(tài)（生優(yōu)點(diǎn)于某個(gè)階段、均勻等等）理化指標(biāo)：C、N、P含量，pH、酶活等無(wú)污染生產(chǎn)菌種的選育第121頁(yè)淀粉制糖工藝生產(chǎn)菌種的選育第122頁(yè)1、淀粉顆粒外觀淀粉顆粒呈白色，不溶于冷水和有機(jī)溶劑，其內(nèi)部呈復(fù)雜結(jié)晶組織。隨原料品種和種類不一樣，淀粉顆粒含有不一樣形狀和大小。形狀不規(guī)則，大致上可分為圓形、橢圓形和多角形；普通說(shuō)來(lái)，水份含量高，蛋白少植物，顆粒較大，形狀較整齊，大多為圓形或卵形，如馬鈴薯、甘薯淀粉；顆粒較大薯類淀粉較易糊化，顆粒較小谷物淀粉相對(duì)較難糊化；淀粉顆粒組成以下：氫鍵聚集淀粉分子鏈針狀晶體淀粉顆粒淀粉水解理論基礎(chǔ)生產(chǎn)菌種的選育第123頁(yè)2，淀粉分子結(jié)構(gòu)淀粉可分為直鏈和支鏈淀粉兩類。直鏈淀粉經(jīng)過(guò)α-1,4鍵連接。支鏈淀粉直鏈部分經(jīng)過(guò)α-1,4鍵連接，分支點(diǎn)則有α-1,6鍵連接，支鏈平都有25個(gè)葡萄糖基團(tuán)，因而還原性末端數(shù)量較少。普通植物中直鏈淀粉含量為20～25%，支鏈淀粉占75～80%。直鏈淀粉在70～80℃水中可溶，溶液粘度較小，遇I2呈純藍(lán)色；支鏈淀粉在高溫水中可溶，溶液粘度大，遇I2呈蘭紫色。生產(chǎn)菌種的選育第124頁(yè)膨脹：淀粉是一個(gè)親水膠體，遇水加熱后，水分子滲透淀粉顆粒內(nèi)部，使淀粉分子體積和重量增加，這種現(xiàn)象稱為膨脹。糊化：在溫水中，當(dāng)?shù)矸垲w粒無(wú)限膨脹形成均一粘稠液體現(xiàn)象，稱為淀粉糊化。此時(shí)溫度稱為糊化溫度。3、淀粉膨脹和溶解生產(chǎn)菌種的選育第125頁(yè)溶解或液化：淀粉糊化后，假如提升溫度至130℃，因?yàn)橹ф湹矸蹘缀跞咳芙?，網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)徹底破壞，淀粉溶液粘度快速下降，變?yōu)榱鲃?dòng)性很好醪液，稱為淀粉溶解或液化。生產(chǎn)菌種的選育第126頁(yè)理論收率（111%)

（C6H10O5)n+H2OnC6H12O616218180實(shí)際收率（105%~108%）

淀粉轉(zhuǎn)化率

基本概念生產(chǎn)菌種的選育第127頁(yè)DE值：糖化液中還原糖含量（以葡萄糖計(jì)）占干物質(zhì)百分率，用以表示淀粉糖糖組成。

還原糖用斐林法或碘量法測(cè)定，干物質(zhì)用阿貝折光儀測(cè)定。DX值：糖化液中葡萄糖含量占干物質(zhì)百分率。生產(chǎn)菌種的選育第128頁(yè)1.酸解法（酸糖化法）定義：以酸（無(wú)機(jī)酸或有機(jī)酸）為催化劑，在高溫高壓下將淀粉水解為葡萄糖方法。優(yōu)點(diǎn)：工藝簡(jiǎn)單，設(shè)備較單一；水解時(shí)間短，設(shè)備周轉(zhuǎn)快。缺點(diǎn)：需耐高溫、高壓和耐腐蝕設(shè)備；副產(chǎn)物多，淀粉轉(zhuǎn)化率低；對(duì)原料要求高；廢水難處理。一、淀粉水解糖制備方法生產(chǎn)菌種的選育第129頁(yè)酶解法是用淀粉酶將淀粉水解為葡萄糖。酶解法制葡萄糖可分為二步:“液化”和“糖化”。淀粉“液化”和“糖化”都是在酶作用下進(jìn)行，故也稱為雙酶水解法。

優(yōu)點(diǎn)：

2.酶解法反應(yīng)條件較溫和,不需耐高溫、高壓、耐酸設(shè)備;水解副反應(yīng)少,水解糖液純度高，淀粉轉(zhuǎn)化率高;可在較高淀粉乳濃度下水解;微生物酶制劑中菌體細(xì)胞自溶，糖液營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)較豐富;用酶法制得糖液顏色淺、較純凈、無(wú)苦味、質(zhì)量高,有利于糖液精制。

生產(chǎn)菌種的選育第130頁(yè)缺點(diǎn):

酶解反應(yīng)時(shí)間較長(zhǎng)(從投料到糖化完成需2～3天);

要求設(shè)備較多;

而且因?yàn)槊副旧硎堑鞍踪|(zhì)，易造成糖液過(guò)濾困難。

生產(chǎn)菌種的選育第131頁(yè)(1)酸酶法

有些淀粉(如玉米、小麥等)顆粒堅(jiān)實(shí)，假如用淀粉酶液化，在短時(shí)間內(nèi)作用，液化反應(yīng)往往不徹底。采取酸(鹽酸)將淀粉水解至葡萄糖值(DE值10～15)，然后將水解液降溫、中和，再加入糖化酶進(jìn)行糖化。

優(yōu)點(diǎn):用酸酶水解淀粉制糖,含有酸液化速度快,用酸量較少,產(chǎn)品顏色淺,糖液質(zhì)量高。

3.酸酶結(jié)正當(dāng)生產(chǎn)菌種的選育第132頁(yè)(2)酶酸法

有些淀粉原料,顆粒大小不一(如碎米淀粉等),假如用酸法水解,則常致使水解不均勻,出糖率低，故采取先經(jīng)淀粉酶液化,過(guò)濾除雜質(zhì)后,再用酸法水解制成葡萄糖。

優(yōu)點(diǎn):此法能采取粗原料淀粉,淀粉濃度較酸法高,生產(chǎn)較易控制,時(shí)間短,而且酸水解pH稍高,可降低淀粉水解副反應(yīng)發(fā)生,糖液色澤較淺。

生產(chǎn)菌種的選育第133頁(yè)二、

淀粉酸水解工藝1、原理淀粉分子內(nèi)α-1，4和α-1，6葡萄糖苷鍵斷裂，相對(duì)分子質(zhì)量逐步變小，依次變?yōu)楹?，低聚糖，麥芽糖和葡萄糖。糊精是若干種分子大于低聚糖碳水化合物，普通含2~10葡萄糖單位為低聚糖。糊精含有旋光性，還原性，能溶于水，不溶于酒精。與碘作用，聚合度不一樣顏色不一樣。生產(chǎn)菌種的選育第134頁(yè)淀粉水解過(guò)程反應(yīng)水解過(guò)程中存在三大化學(xué)反應(yīng)：

復(fù)合二糖復(fù)合低聚糖水解淀粉葡萄糖

5-羥甲基糖醛有機(jī)酸、有色物質(zhì)132生產(chǎn)菌種的選育第135頁(yè)1)水解反應(yīng)（C6H10O5)n+H2OnC6H12O6主要產(chǎn)物：葡萄糖副產(chǎn)物：二糖、三糖等生產(chǎn)菌種的選育第136頁(yè)淀粉酸水解反應(yīng)動(dòng)力學(xué)a---催化劑活性常數(shù)N---酸摩爾濃度d---多糖水解常數(shù)l---溫度對(duì)水解速度影響常數(shù)生產(chǎn)菌種的選育第137頁(yè)1）α為催化劑活性系數(shù)催化劑HClH2SO4H3PO4HAcHBrHIα值10.5-0.520.30.0251.72.5各種酸α值2）N為酸摩爾濃度3）δ為多糖水解性常數(shù)影響水解反應(yīng)速度常數(shù)k幾個(gè)原因多糖種類棉花淀粉木材稻草半纖維素蔗糖d值14002.0-2.510-4001004001.0復(fù)合糖量（%）HClHAcH2SO4酸濃度（mol/l)生產(chǎn)菌種的選育第138頁(yè)水解溫度不一樣溫度下淀粉水解反應(yīng)速度常數(shù)溫度℃119133138143k值0.1250.4700.7701.200阿侖尼烏斯定律Arrheniuslaw生產(chǎn)菌種的選育第139頁(yè)酸解法中慣用酸鹽酸：高效，但中和后產(chǎn)生氯化物，增加糖液灰分，對(duì)葡萄糖結(jié)晶，分離及收率會(huì)有影響。硫酸：能力僅次于鹽酸，用碳酸鈣中和，經(jīng)脫色，離子交換可除去。草酸：能力低，用石灰中和生成草酸鈣，脫色過(guò)濾易除去，非強(qiáng)酸，降低了復(fù)合反應(yīng)。結(jié)論：淀粉水解所用催化劑種類、濃度、反應(yīng)溫度均對(duì)水解反應(yīng)速度有很大影響。生產(chǎn)菌種的選育第140頁(yè)2C6H12O6C12H22O11+H2O酸和熱復(fù)合反應(yīng)中兩個(gè)葡萄糖分子經(jīng)過(guò)復(fù)合反應(yīng)聚合成二糖時(shí)，并不是經(jīng)過(guò)1，4-糖苷鍵聚合成為麥芽糖，而主要是經(jīng)由1，6-糖苷鍵聚合成異麥芽糖或經(jīng)由1，6-糖苷鍵聚合成龍膽二糖。當(dāng)然此復(fù)合反應(yīng)是可逆，復(fù)合糖能夠再水解變成葡萄糖。糖其它反應(yīng)2)葡萄糖復(fù)合反應(yīng)生產(chǎn)菌種的選育第141頁(yè)3）己糖改變(葡萄糖和果糖)：果糖在酸性介質(zhì)中不穩(wěn)定，因?yàn)檩p易開(kāi)鏈，所以較易分解。部分5-羥甲基糖醛縮合生成黃棕色色素。葡萄糖在pH2～4內(nèi)穩(wěn)定性最正確。葡萄糖分解反應(yīng)

1）5-羥甲基糠醛是產(chǎn)生色素根源；2）色素生成量隨葡萄糖濃度增加而增加；3）pH值等于3時(shí)，色素生成量最小生產(chǎn)菌種的選育第142頁(yè)4）戊糖改變：蒸煮過(guò)程中戊糖和己糖一樣脫水生產(chǎn)糠醛，不過(guò)后者比羥甲基糠醛穩(wěn)定。生產(chǎn)菌種的選育第143頁(yè)5)焦糖化：當(dāng)溫度到達(dá)糖熔點(diǎn)時(shí)(185℃)，糖分脫水形成黑色無(wú)定形物，統(tǒng)稱焦糖。焦糖不但不能被發(fā)酵利用，而且還會(huì)妨礙糖化酶對(duì)淀粉糖化作用，影響微生物生長(zhǎng)。焦糖化反應(yīng)在高濃度醪液中比低濃度中較易進(jìn)行。在不易與溶液接觸地方（如蒸煮鍋死角），或鍋壁局部過(guò)熱處都輕易發(fā)生。生產(chǎn)菌種的選育第144頁(yè)6）氨基糖反應(yīng)：還原糖與氨基酸之間產(chǎn)生呈色反應(yīng)稱為氨基糖反應(yīng)。氨基糖反應(yīng)不是一個(gè)簡(jiǎn)單聚合反應(yīng)，而是一個(gè)過(guò)程相當(dāng)復(fù)雜反應(yīng)。

NH2己糖糖醛↓聚合戊糖→羥甲基糖醛─→──→氨基糖其它醛酮類縮合中間產(chǎn)物生產(chǎn)菌種的選育第145頁(yè)淀粉水解過(guò)程反應(yīng)水解過(guò)程中存在三大化學(xué)反應(yīng)：

復(fù)合二糖復(fù)合低聚糖水解淀粉葡萄糖

5-羥甲基糖醛有機(jī)酸、有色物質(zhì)132a---催化劑活性常數(shù)N---酸摩爾濃度d---多糖水解常數(shù)l---溫度對(duì)水解速度影響常數(shù)生產(chǎn)菌種的選育第146頁(yè)酸法糖化工藝流程淀粉鹽酸蒸汽