关于黑曲霉柠檬酸产生菌的培养环境
黑曲霉柠檬酸产生菌是化能异养微生物,只能利用有机碳源。为了满足黑曲霉菌的生长、繁殖,必须提供足量的碳源、氮源和无机盐.使培养基中的化学物质元素组成和菌体物质元素组成相当。但要使黑曲霉柠檬酸产生菌大量生成和积累柠檬酸,必须控制营养物质的供给,使菌体生长受限制,处于半“饥饿”和代谢失调状态。
依据柠檬酸发酵机制,黑曲霉大量生成和积累柠檬酸的基本条件,是提供高浓度的葡萄糖和充足的氧,而对磷、锰、铁、锌等无机盐物质的要求则处于低水平。 碳源目前都认为高糖浓度是柠檬酸发酵的一大特征。我国采用薯干粉的深层发酵,粉浆浓度为16%~20%,若采用淀粉质的深层发酵粉浆浓度可达25%。
氮源 氮源的作用是合成细胞物质(蛋白质、氨基酸、核酸、维生素等)和调节代谢,这 是因为细胞中铵离子浓度的升高,能解除ATP和柠檬酸对关键酶磷酸果糖激酶的反馈 抑制.使EMP代谢流增强.有利于柠檬酸生成与积累。生理酸性氮: (NH4)2SO4, (NH4)3PO4, (NH4)2HPO4 生理碱性氮: NaNO3.KN03 两性氮:NH4NO3 有机氮: 麸皮、米糠、蛋白陈、氨基酸、尿素等。 经试验证明,黑曲霉偏好于无机氮,当有机氮和无机氮同时存在时,它首先利用无机氮。在无机氮中,生理酸性氮比碱性氮好,这是因为生理酸性氮中的铵离子被利用后,使培养基变酸,可以使发酵中的黑曲霉生长阶段结束,转入产酸阶段,PH下降到较低水平有利于柠檬酸的积累。所以铵盐既可以调节代谢,也可以控制PH。简单的有机氮比复杂的好,例如,尿素比氨基酸好,氨基酸比蛋白胨好。在蔗糖合成培养基上,NH4NO3是最好的氮源。黑曲霉以同样的速度消耗两种氮,所以培养基酸度不变。若原料中有机氮含量过分丰富,菌生长代谢加快,对缩短发酵周期有利。但是不利于柠檬酸积累,产酸率不高。这就是我们不能利用含蛋白质丰富的粗玉米粉直接发酵的原因。
另据报道,在拧核酸发酵中途添加铵盐,尤其是当发酵中柠檬酸生成速率开始下降时,添加铵离子最为有利,它对菌体无影响。这种效应可能与铵离子对柠檬酸积累调节作用有关。近年来,我国采用高浓度薯干粉发酵,为缩短发酵周期,提高柠檬酸产酸速率,有时也添加0.01%~0.05%的(NH4)2SO4。
无机盐 无机盐是构成微生物生命活动不可缺少的物质.在柠檬酸发酵中,有的构成菌体有的促进代谢,有的促进产酸等,因此对黑曲霉的生长和柠檬酸发酵具有重要的作用。 我国采用诱变方法改良的菌种能耐很高的金属离子,因此原料和水不经任何处理就可用于发酵。采用薯于粉、马铃薯、木薯和糖蜜等原料发酵,原料中所含的P、K、Mg、S量已足够黑曲霉生长,不需专门添加。