圣琪多元发酵培养基酵母培养基篇

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1、圣琪生物多元发酵培养基酵母培养基篇 u圣琪生物酵母培养基圣 琪 生 物 结 合 不 同 发 酵 客 户 的 不 同 的 菌 种 特 性 、 不 同 的 培 养 基 营 养 需 求 、 不 同 的 产 品 的 发 酵 代谢 途 径 、 不 同 产 物 的 合 成 机 制 等 多 个 因 素 生 产 适 合 不 同 发 酵 产 品 的 不 同 需 求 的 培 养 基 。 圣琪生物的酵母培养基 开发背景1 、 与 国 外 酵 母 培 养 基 产 品 相 比 ， 国 内 的 一 些 培 养 基 在 某 些 发 酵 产 品 的 应 用 效 果 上 与 国 外 还 有一 点 差 距 ， 需 要 针 对 这

2、 些 产 品 生 产 的 营 养 需 求 特 征 来 开 发 特 定 的 培 养 基 ， 提 高 产 品 的 竞 争 力 。 2 、 生 物 产 业 的 竞 争 在 加 剧 ， 高 附 加 值 和 采 用 清 洁 生 产 工 艺 生 产 的 新 型 发 酵 产 品 越 来 越 多 ， 传统 的 酵 母 培 养 基 已 不 能 完 全 满 足 行 业 的 发 展 需 求 。 大 部 分 发 酵 产 品 是 微 生 物 的 初 级 代 谢 产 物 或 次 级代 谢 产 物 ， 特 别 是 微 生 物 的 次 级 代 谢 过 程 复 杂 ， 其 中 培 养 基 的 调 节 作 用 非 常 关 键 ，

3、 有 机 氮 源 中 的 多营 养 成 分 对 次 级 代 谢 的 促 进 作 用 和 反 馈 抑 制 作 用 往 往 同 时 存 在 ， 所 以 培 养 基 生 产 厂 家 需 要 加 强 对 发酵 代 谢 调 控 理 论 的 研 究 ， 通 过 发 酵 代 谢 调 控 理 论 来 分 析 产 物 的 生 成 原 理 ， 将 培 养 基 的 生 产 和 产 品 生产 紧 密 的 结 合 起 来 ， 使 培 养 基 中 的 各 营 养 成 分 与 发 酵 产 品 的 生 产 工 艺 需 求 及 产 物 表 达 原 理 更 匹 配 。 应 用 领 域 目 前 ， 酵 母 培 养 基 已 经 被

4、广 泛 应 用 于 抗生 素 、 生 物 催 化 、 生 物 防 腐 剂 、 生 物 有机 酸 、 维 生 素 、 生 物 多 糖 、 酶 制 剂 、 核酸 、 氨 基 酸 、 基 因 工 程 药 、 微 生 态 、 脂肪 酸 及 藻 类 等 微 生 物 发 酵 产 品 的 生 产 中。 蛋 白 质 、 氨 基 酸 、 核 酸 、 维 生 素 、 微量 金 属 元 素 等 营 养 物 质 含 量 均 衡 合 理 的酵 母 培 养 基 能 显 著 提 升 发 酵 产 品 得 率 。 在 一 些 采 用 营 养 缺 陷 型 生 产 菌 种 或 基 因工 程 菌 种 类 产 品 的 生 产 中 ，

5、加 入 酵 母 培养 基 后 ， 产 品 生 产 更 稳 定 ， 可 显 著 的 提高 产 品 产 量 ， 缩 短 发 酵 时 间 。 产 品 型 号 应 用 领 域 L601/P601 微 生 态 （ 厌 氧 发 酵 ） 、 普 鲁 兰 糖 、 谷胱 甘 肽 、 乳 酸 链 球 菌 素 、 透 明 质 酸 、鼠 李 糖 脂 、 部 分 放 线 菌 种 子 培 养 L602/P602/P603/P604 苏 氨 酸 、 赖 氨 酸 、 色 氨 酸 、 苯 丙 氨 酸 、那 他 霉 素 、 辅 酶 Q10、 ARA、 DHA、TG酶 、 纤 维 素 酶 、 左 旋 肉 碱 ， 部 分抗 生 素

6、种 子 培 养 、 丙 酸 、 维 生 素 L800/P800 微 生 态 （ 厌 氧 发 酵 ） 、 赤 藓 糖 醇 、 杆菌 肽 、 黄 原 胶 L801/P801 维 生 素 C、 D-核 糖 、 氢 化 可 的 松 、 阿维 菌 素 、 头 孢 （ 7-ACA） 、 曲 酸 、 土壤 净 化 微 生 物 、 长 链 二 元 酸 u圣琪的酵母浸出物产品 产 品 型 号 应 用 领 域u圣琪的酵母浸出物的特色产品 L650 氨 基 酸 、 鸟 苷 、 肌 苷 、 VB2 P680 微 生 态 、 酶 、乳 酸 链 球 菌 素 L681/P681 聚 丙 烯 酰 胺 (腈 水 合 酶 发 酵

7、 ) 实验室及高档发酵产品专用 应 用 领 域 P606/P686/P687 细 菌 鉴 定 培 养 、 种 子 培 养 、 透 明质 酸 、 胰 岛 素 、 干 扰 素 、 鸟 苷 、肌 苷 、 虫 草 、 新 型 抗 生 素 发 酵 等u圣琪生物的试剂级酵母浸粉 产 品 型 号 应 用 领 域 P01/P02 伊 维 菌 素 、 阿 维 菌 素 、 泰 乐 菌素 、 头 孢 菌 素 、 硫 酸 新 霉 素 、 S-诱 抗 素 M01 金 霉 素 、 维 生 素 P622/P822 金 霉 素 、 医 药 中 间 体u圣琪生物的酵母粉 下 面 将 通 过 一 些 发 酵 产 品的 生 产 菌

8、 种 的 特 性 分 析 和发 酵 代 谢 途 径 的 分 析 ， 推荐 适 用 于 不 同 发 酵 产 品 的酵 母 培 养 基 产 品 。 链 霉 素新 霉 素卡 那 霉 素巴 龙 霉 素壮 观 霉 素核 糖 霉 素 多 糖己 糖 磷 酸丙 糖 磷 酸丝 氨 酸 磷 酸 甘 油 酸PEP 丙 酮 酸青 霉 素头 孢 霉 素Cephamycin 丁 糖 磷 酸戊 糖 磷 酸 核 酸核 苷 半 胱 氨 酸缬 氨 酸 -氨 基 己 二 酸 莽 草 酸分 支 酸 新 生 霉 素氯 霉 素绿 脓 菌 素四 环 素色 氨 酸 苯 丙 氨 酸 酪 氨 酸新 生 霉 素林 肯 霉 素放 线 菌 素吲 哚

9、霉 素麦 角 酸 支 霉 粘 素草 酰 乙 酸 乙 酰 CoA顺 乌 头 酸 甲 羟 戊 酸 -酮 戊二 酸 衣 康 酸谷 氨 酸 间 型 霉 素 麦 角 甾 醇赤 霉 素类 胡 萝 卜 素甾 醇类 异 戊 二 烯 脂 肪 酸Brefeldin 丙 二 酸四 环 素红 霉 素力 福 霉 素放 线 菌 酮曲 张 链 菌 素 曲 酸 从 发 酵 代 谢 途 径 看 ， 大部 分 发 酵 产 品 是 微 生 物的 酵 解 途 径 、 磷 酸 戊 糖途 径 、 三 羧 酸 循 环 途 径等 的 初 级 代 谢 产 物 或 次级 代 谢 产 物 ， 生 产 时 ，需 要 进 行 严 格 的 发 酵 代谢

10、 调 控 才 能 提 高 产 品 的 产 量 。 u主要发酵产品的生物合成途径 乳酸发酵菌种专门强化了EMP途径，弱化了TCA途径，因此，生产菌种属多种营养物质的营养缺陷型，需要靠从外界吸收大量的营养物质来维持菌体的生长。 推荐使用的酵母浸出物型号： P602/P604/P687u乳酸发酵 Leu-、 Thr-黄 色 短 杆 菌 生 产 赖 氨 酸 氨基酸发酵属于典型的代谢调控发酵，为了减少产物的反馈阻遏和反馈抑制作用，赖氨酸的生产菌种多为某些氨基酸的营养缺陷型菌株，因此对培养基的要求也比较高。推荐使用的酵母浸出物型号： P603/P604/P608xx u赖氨酸发酵 u丙酸发酵 丙酸发酵主要

11、以葡萄糖、 甘油、 乳糖、 乳酸等作为碳源， 产丙酸的同时还伴随有乙酸、 琥珀酸、 CO2等副产物生成。丙酸杆菌一般由底物经 E MP途径，再经过 Wood-We r k man循环途径、 乙酸和 CO2合成途径、 琥珀酸合成途径、 糖异生途径， 三羧酸循环途径等生成 。 u丙酸发酵根 据 丙 酸 的 代 谢 途 径 分 析 ， 丙 酸 主 要 来 自 于 碳 源 ， 转 化 方 程 式 可 简 单 描 述 为 ：（ 1） 以 甘 油 为 碳 源 发 酵 时 ： 甘 油 丙 酸 +水（ 2） 以 葡 萄 糖 为 碳 源 发 酵 时 ： 1.5葡 萄 糖 2丙 酸 +乙 酸 +二 氧 化 碳 +

12、水（ 3） 以 乳 酸 为 碳 源 发 酵 时 ： 3乳 酸 2丙 酸 +乙 酸 +二 氧 化 碳 +水高 浓 度 的 碳 源 和 丙 酸 均 会 抑 制 菌 体 的 生 长 ， 因 此 ， 仅 通 过 分 批 培 养 难 以 实 现细 胞 和 丙 酸 的 高 产 量 。 通 过 脉 冲 补 料 、 恒 速 流 加 培 养 等 培 养 方 式 可 在 减 少 碳 源 抑 制 的 同 时 增 加 培 养 基 中 的 总 碳 源 量 ， 从 而 可 提 高 菌 体 的 生 长 密 度 和 丙 酸的 产 量 。 推 荐 使 用 的 酵 母 浸 出 物 型 号 ： P602/P604/P604HD 鸟

13、 苷 、 肌 苷 发 酵 菌 种 及 代 谢 调 控 鸟苷、肌苷的发酵多采用腺嘌呤、黄嘌呤、鸟嘌呤的营养缺陷型菌株，通过控制培养基中的腺嘌呤、黄嘌呤、鸟嘌呤的含量，减弱某些非目的产物的合成途径,减弱目的产物的分解代谢途径。如图所示，生产鸟苷时就减弱AMP代谢途径，生产肌苷时就减弱AMP、XMP、GMP的代谢途径，从而达到积累鸟苷、 肌苷的目的. u鸟苷、肌苷的发酵 鸟 苷 酸 、 肌 苷 酸 从 头 合 成 过 程 鸟 苷 、 肌 苷 的 合 成 属 于 核 苷酸 的 从 头 合 成 途 径 ， 如 图 所示 ， 在 核 酸 的 合 成 过 程 中 ，天 冬 氨 酸 、 谷 氨 酰 胺 、 甘

14、 氨酸 是 肌 苷 酸 、 鸟 苷 酸 生 产 的重 要 原 料 ， 因 此 ， 需 要 提 供营 养 丰 富 的 培 养 基 保 持 菌 体的 快 速 生 长 。 推荐使用的酵母浸出物型号： L650/P601/P687 u鸟苷、肌苷的发酵原料 赤 藓 糖 醇 的 生 产 菌 种 为 耐 渗 透 压酵 母 ， 菌 体 在 高 渗 透 压 环 境 下 通过 自 适 应 调 节 ， 通 过 积 累 赤 藓 糖来 对 抗 高 渗 环 境 ， 代 谢 途 径 如 图所 示 ， 培 养 基 中 高 浓 度 的 葡 萄 糖经 磷 酸 戊 糖 途 径 转 化 成 赤 藓 糖 。u赤藓糖醇的发酵 赤 藓 糖

15、 的 合 成 图 阿 拉 伯 糖 醇 推荐使用的酵母浸出物型号： P604BL/L800 大 肠 杆 菌 、 黄 色 短 杆 菌 、 谷 氨 酸 杆 菌 等 生 产 芳 香 族 氨 基 酸 u芳香族氨基酸的发酵 u芳香族氨基酸发酵L-苯 丙 氨 酸 的 发 酵 是 利 用 磷 酸 烯醇 式 丙 酮 酸 羧 化 酶 的 活 性 被 高 浓度 的 葡 萄 糖 强 烈 抑 制 的 原 理 。 当培 养 基 中 的 初 始 糖 浓 度 较 高 时 ，菌 体 中 的 烯 醇 式 丙 酮 酸 和 赤 藓 糖得 到 大 量 积 累 ， 被 用 来 生 成 L-苯丙 氨 酸 ， 根 据 苯 丙 氨 酸 的 合

16、 成 途径 ： 推荐使用的酵母浸出物型号： P604/P608/L602/L800 uVB2的发酵 VB2的 合 成 从 葡 萄 糖 经 磷 酸 戊 糖 途径 合 成 5-磷 酸 核 糖 开 始 ， 进 一 步 生成 L-3， 4-二 羟 基 -2-丁 酮 -4-磷 酸 （DHBP） ， 同 时 由 核 酸 从 头 合 成 途径 生 成 三 磷 酸 鸟 苷 （ GTP） 。DHBP和 GTP作 为 前 体 进 入 VB 2合成 途 径 。 国 外 一 般 使 用 营 养 更 为 丰富 的 酵 母 抽 提 物 作 为 VB2的 发 酵 培养 基 ， 国 内 还 在 使 用 酵 母 粉 。 推荐使

17、用的酵母浸出物型号： P602/L602/L650 u杆菌肽的发酵 杆菌肽是以芽孢杆菌生产的多肽类抗生素，是由半胱氨酸、谷氨酸、组氨酸、异亮氨酸、亮氨酸、赖氨酸、鸟氨酸、苯基丙氨酸、天门冬氨酸等氨基酸组成。 左图所示为合成杆菌肽的半胱氨酸、谷氨酸、组氨酸、异亮氨酸、亮氨酸、赖氨酸、鸟氨酸、苯基丙氨酸和天门冬氨酸的生物合成途径。由左图可知，合成杆菌肽的氨基酸大部分是经TCA循环途径合成；另外需要经糖酵解途径合成半胱氨酸和亮氨酸；需经过磷酸戊糖途径合成组氨酸；需经糖酵解和磷酸戊糖途径共同合成苯丙氨酸，因此，杆菌肽的发酵需要营养均衡的培养基。 推荐使用的酵母浸出物型号： L800/P800/P604

18、/P608 杆菌肽发酵的氨基酸合成途径 u乳酸链球菌素的发酵 乳酸链球菌素是乳酸乳球菌在酸性条件下产生的活性多肽，由34个氨基酸组成，一分子乳酸链球菌素主要由8分子丙氨酸、4分子Abu、3分子的甘氨酸、赖氨酸、异亮氨酸、2分 子的亮氨酸、蛋氨酸、天冬酰胺、DHA、1分子的缬氨酸、组氨酸、丝氨酸、脯氨酸、DHB组成 左图所示为合成乳酸链球菌素的组氨酸、脯氨酸、异亮氨酸、蛋氨酸、赖氨酸、天冬酰胺、亮氨酸、缬氨酸、丙氨酸、丝氨酸、甘氨酸等的生物合成途径。由图可知，合成乳酸链球菌素的大部分氨基酸属于天门冬氨酸族氨基酸；另外需要经糖酵解途径合成甘氨酸和丝氨酸；需经过磷酸戊糖途径合成组氨酸；需经TCA循环

19、途径合成脯氨酸； 推荐使用的酵母浸出物型号： L601/P601/P608/P680 乳酸链球菌素的氨基酸合成途径 uDHA的发酵 DHA多采用裂殖壶菌发酵生产，在高碳氮比、高渗透压条件下菌体通过自适应调节抗渗透压产脂肪酸。发酵前期，培养基中氮磷含量相对丰富，碳源和氮源被优先利用于菌体生长，脂肪酸产量低。 当氮源被逐渐耗尽后，需要进行其他含氮物质的脱氨基、转氨基等复杂的代谢 过程来补充铵根离子，新的蛋白质和核酸的合成因而减速甚至停止，这时脂肪酸的合成开始加速。 推荐使用的酵母浸出物型号： L601/P601/L800/P800 u透明质酸的发酵 如图所示，透明质酸是经磷酸戊糖途径生成的乙酰基葡

20、萄糖和葡萄糖醛酸双糖单位重复连接构成的线性多糖。每合成1 moL二糖单位 ,消耗 5 moLATP 、 2 moLNADH和1 moL乙酰CoA,所以透明质酸的合成是一个耗能过程，需要维持菌体的快速生长供能。 透明质酸主要存在于链球菌的荚膜中，链球菌正常生长时透明质酸的产量不高，通常做 法是在稳定生长期提高发酵液的pH值，菌体会因pH突然变大而暂时停止生长，从而增加荚膜中透明质酸的产量。 推荐使用的酵母浸出物型号： P601/P686/P687 葡 萄 糖 281-磷 酸 葡 萄 糖6-磷 酸 葡 萄 糖6-磷 酸 果 糖3-磷 酸 甘 油 醛 磷 酸 二 羟 丙 酮 烯 醇 式 丙 酮 酸

21、丙 酮 酸0.510.63TCA循 环中 间 产 物 乙 醇 乙 酸 17 糖 原直 链 淀 粉蔗 糖纤 维 素 乳 糖木 糖 赤 藓 糖 葡 萄 糖 醛 酸 2葡 萄 糖 胺果 糖 甘 露 糖 3 TCA 循 环 黄原胶是由葡萄糖：甘露糖：葡萄糖醛酸：乙酸：丙酮酸=28:3:2:17:0.510.63所构成的“五糖重复单元”结构聚合体，这几大物质的合成多集中在酵解途径和磷酸戊糖合成途径，因此发酵培养基采用较高的碳氮比，高浓度的葡萄糖抑制了烯醇式丙酮酸羧化酶的活力，导致草酰乙酸含量降低，三羧酸循坏减慢和蛋白合成受阻，从而强化了磷酸戊糖途径和糖的异 生. 推荐使用的酵母浸出物型号： L800/P

22、800/P604 u黄原胶的生物合成途径 从 乳 酸 、 赖 氨 酸 、 丙 酸 、 鸟 苷 、 肌 苷 、 赤 藓 糖 醇 、 色 氨 酸 、 苯 丙 氨 酸 、 杆菌 肽 、 乳 酸 链 球 菌 素 、 DHA、 透 明 质 酸 、 黄 原 胶 的 发 酵 来 看 ， 每 种 发 酵 产 品的 生 产 都 遵 循 特 定 的 产 物 合 成 和 表 达 原 理 ， 需 要 严 格 控 制 培 养 基 中 的 营 养 成 分， 通 过 代 谢 调 控 使 其 进 入 特 定 的 合 成 途 径 才 能 增 加 目 的 产 物 的 合 成 。 所 以 酵 母 培 养 基 生 产 厂 家 需 要 加 强 了 解 生 产 菌 种 的 营 养 缺 陷 特 征 ， 深 入 研究 产 品 的 发 酵 代 谢 途 径 ， 准 确 的 对 酵 母 培 养 基 中 的 某 些 重 要 营 养 成 分 进 行 优 化调 配 ， 从 而 强 化 或 弱 化 微 生 物 的 某 些 代 谢 途 径 ， 使 酵 母 培 养 基 中 的 各 营 养 成 分及 含 量 更 符 合 生 产 厂 家 的 工 艺 控 制 需 求 。 u小结