科普 | 微生物与氮源

  • 作者:鸿润宝顺宣传部
  • 时间:2021-03-05
  • 所属类型:公司新闻

 一、微生物

        自古以来,人类在日常生活和生产实践中,已经觉察到微生物的生命活动及其所发生的作用。中国利用微生物进行酿酒的历史,可以追溯到4000多年前的龙山文化时期,北魏贾思勰(xie)的《齐民要术》(533~544)中,列有谷物制曲、酿酒、制酱、造醋和腌菜等方法。

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        17世纪,荷兰人列文虎克用自制的简易显微镜第一次发现细菌,之后德国、意大利的科学家发现更多的细菌种类。进入19世纪,法国科学家巴斯德对微生物生理学的研究奠定现代微生物学基础。人们逐渐开始利用微生物进行乙醇、丙酮、丁醇、甘油、各种有机酸、氨基酸、蛋白质、油脂等的工业化生产,及医用抗生素、动植物病害防治和食品保藏等方面的应用。

       发展到现在微生物已经形成一门独立学科,是现代基因工程、细胞工程、酶工程及发酵工程的理论与技术基础,也是生物类专业发展及农林业现代化的重要基石之一。

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       微生物包括细菌、病毒、真菌以及一些小型的原生动物如放线菌、立克次体、支原体、衣原体、螺旋体等。影响微生物繁殖的主要物质就是微生物营养素。微生物营养素包括碳源、氮源、无机盐、生长因子和水。


1、碳源

        碳是微生物细胞需要量最大的元素,占细胞干重的50%。能提供微生物营养所需碳素或碳架的营养物质称为碳源。

2、氮源

        氮是微生物细胞蛋白蛋和核酸的主要成分。氮素对微生物的生长发育有着重要的意义,微生物利用它在细胞内合成氨基酸和碱基,进而合成蛋白质,核酸等细胞成分,以及含氮的代谢产物。本文将详细介绍氮源在微生物发酵培养中的作用。

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3、无机盐

        无机盐是构成细胞的组成成分、作为酶的组成成分、 维持酶的活性、调节细胞的渗透压、氢离子浓度和氧化还原电位以及作为某些自氧菌的能源。

4、生长因子

        生长因子主要促进微生物的生长。

5、游离水

        水作为细胞吸收营养物质和排出代谢产物的溶剂及生化反应的介质、一定量的水分又是维持细胞渗透压的必要条件、由于水的比热高又是热的良导体,能有效地调节细胞内的温度。


二、氮源

        氮源是指构成微生物细胞和代谢产物中的氮素的营养物质,能提供微生物生长繁殖所需氮元素,是构成生物体的蛋白质、核酸及其他氮素化合物的主要材料。

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 1. 氮源的种类

        常用的氮源有有机氮源和无机氮源两大类。动物和一部分细菌,主要利用有机氮化合物作为氮源。作为植物的氮源最重要的是无机化合物的硝酸盐和氨盐。硝酸盐一般需还原成氨盐后才能进入有机体中, 但由于生物的性质和环境条件的不同,作为氮源来说,有时氨盐适宜,有时硝酸盐适宜。如浓度适宜,亚硝酸盐、羟胺等也可作为氮源。作为氮源的有机化合物有氨基酸、酰胺和胺等。特殊的细菌,也有时需要以极其特殊的氮素化合物作为唯一的氮源来进行培养。有机氮一般有各种饼粉、植物动物浸粉、酵母提取物、蛋白胨和乳清等,无机氮有铵盐和尿素等。

        微生物可以同时使用无机氮源和有机氮源,尽管个别微生物有时倾向于使用其中一种。对有机食品的偏好可能仅仅表明对有机食品中所含的一种或其他氨基酸或维生素的需求。只有在必要时,氨基酸和维生素可以单独添加到含无机物的营养培养基中,但这很昂贵,因此仅限于小规模的生物过程。

 

2. 有机氮源

        有机氮源除含有丰富的蛋白质、肽类、游离的氨基酸以外,还含有少量的糖类、脂肪、无机盐和生长因子等,是较理想的营养物质。微生物在有机氮源的培养基中,可以直接利用游离氨基酸或其他有机化合物的碳架,合成用于构成细胞的蛋白质和其他细胞物质。

        花生饼粉、黄豆饼粉、棉子饼粉、玉米浆、酵母粉、鱼粉、蚕蛹粉、蛋白胨、酵母浸出液、麸皮、废菌丝体蛋等都是工业发酵常用的有机氮源。蛋白胨多由动物组织和植物(酸或酶)水解制备的。在发酵过程中,酵母浸粉和蛋白胨已被视为必需营养物质,为达到最佳发酵效果,两者总是会搭配使用。

        酵母浸粉蛋白分子与蛋白胨分子相比较小,水解物分子量介于月示䏡和肽之间,小分子的酵母浸粉有利于菌体吸收,促进菌体生长,蛋白胨的使用则利于产物稳定期的延长,促进产物代谢,大分子蛋白质有利于刺激蛋白的表达,促进产物代谢。发酵培养基一般是选用含有快速和慢速利用的混合氮源。


        有机氮源在发酵培养基中除提供氮源外,有些有机氮源还提供大量的无机盐及生长因子,诱导某些酶的产生,提高新陈代谢率。

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1. 无机氮源

        常用的无机氮源包括各种铵盐、硝酸盐、尿素和氨水等。

在发酵培养基中,氮主要以还原形式存在于细胞的有机化合物中,主要以氨基形式存在。

大多数光合作用生物体以氧化无机状态同化这种元素,如硝酸盐和硫酸盐。许多非光合作用的细菌和真菌也能从硝酸盐和硫酸盐满足对氮和硫的需求。有些微生物不能使一种或两种阴离子还原,必须以还原形式提供这些元素。在这种情况下,氮可以以氨盐的形式供应,硫可以以硫化物或含有巯基的有机化合物半胱氨酸的形式供应。

        有机营养物质如氨基酸和更复杂的蛋白质降解产物如蛋白胨也可以提供还原形式的氮和硫以及碳和能量。

 

2. 氮源作用

        氮是许多生命必需的重要成分化学成分,是构成DNA的基石,也是构成氨基酸的重要元素,当它们结合在一起就形成了酶,驱动生命所有的生化反应。对于大多数生物来说,固定的氮源是合成蛋白质、核酸和其他细胞成分所必需的成分。根据生物体的酶能力,氮可以以大量蛋白质的形式提供,如豆粕;或以消解的多肽形式,如蛋白胨或胰蛋白酶;或者作为以氨或硝酸盐形式。

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        总之,在工业发酵领域使用越来越多复杂的有机氮源,其主要是农业和食品加工工业的副产品,如玉米浆、干蒸馏液、酵母、鱼或骨粉、玉米胚芽或面筋粉、蛋白胨、水解物和酪蛋白、酵母、棉籽、牛奶蛋白等。北京鸿润宝顺作为成立十多年的培养基原料厂家,生产各种有机氮源,同时这些氮源还富含许多其他营养物质,满足各种微生物培养的需求,并且价格合理,成为微生物发酵行业厂家的主要选择,欢迎各界朋友来



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