Question

发酵工业培养基和实验室培养基选材有什么不同

Answer 1

实验室培养基选材要做到效果最好。而发酵工业培养基尽量选择廉价的，大规模适用的。
培养基在大规模生产中用量很大，在选用时应尽量地利用较丰富的廉价原料，设法降低成本。例如，赖氨酸(Lys)生产中先选用山芋淀粉，后改为用山芋粉为碳源，这样不仅价廉，而且山芋粉中还含有生物素、镁盐等，省去了原来所加的玉米浆、硫酸镁，并使整个成本降低15%。
　　工业发酵培养基
　　从微生物的营养要求来看，所有的微生物都需要碳源、氮源、无机元素、水、能源和生长物质，如果是好氧微生物则还需要氧气。碳源是供给菌体生命活动所需的能量和构成菌体细胞以及代谢产物的基础。氮源主要是构成菌体细胞物质和代谢产物，即蛋白质、氨基酸等之类的含氮代谢物。微生物生长发育过程和生物合成过程也需要大量元素和微量元素，如镁、硫、磷、钾、锰等。一些特殊的微量生长因子如生物素、硫胺素、肌醇等，对缺陷型微生物是必不可少的。生物体内各种生化作用必须在水溶液中进行，营养物质必须溶解于水中，才能透过细胞膜被微生物利用。另外有些产品的生产还需要使用诱导剂、前体和促进剂。在实验室规模上配制含有纯化合物的培养基是相当简单的，虽然它能满足微生物的生长要求，但在大规模生产上往往是不适合的。在发酵工业中，必须使用廉价的原料来配制培养基，使之尽可能地满足下列条件：① 消耗每克底物将产生最大的菌体得率或产物得率;② 能产生最高的产品或菌体的浓度;③ 能得到产物生成的最大速率;④ 副产品的得率最小;⑤ 价廉并具有稳定的质量;⑥ 来源丰富且供应充足;⑦ 通气和搅拌、提取、纯化、废物处理等生产工艺过程都比较容易。
　　用甘蔗糖蜜、甜菜糖蜜、谷物淀粉等作为碳源，用铵盐、尿素、硝酸盐、玉米浆及发酵的残余物作为氮源，便能较好地满足上述配制培养基的条件。

追答

　　值得注意的是培养基的选择还会影响到发酵罐的设计。例如用甲醇和氨生产单细胞蛋白是用气升式反应器代替普通的机械通用搅拌罐，从而克服了由于高速通气和高速搅拌所产生的热量问题，并节约了能源。同样如果发酵罐是现成的，将很明显限制了培养基的选择。
　　从实验室放大到中试规模，最后到工业生产，放大效应会产生各种各样的问题。比如实验室使用的培养基一般黏度较高，而在大型发酵罐中使用，由于气液传递速率降低，高黏度的培养基显然要消耗更高的搅拌功率，故要加以调整。除了能满足生长和产物形成的要求外，培养基的组成也会影响到pH值的变化、泡沫的形成、氧化还原电位和微生物的形态。在培养基中，有时也需要添加前体物质或代谢的抑制剂，有时需加促进剂，以促进产物的形成。