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【毕业学位论文】（Word原稿）博莱霉素发酵培养基及发酵条件优化研究微生物学硕士论文
密级论文编号中国农业科学院硕士学位论文博莱霉素发酵培养基及发酵条件优化研究ononI摘要博莱霉素从轮枝链霉菌酵产物中发现的具有抗肿瘤活性的多组分糖肽类抗生素，各组分区别在于末端胺的不同。博莱霉素是广谱，低毒的抗肿瘤药物，对恶性淋巴瘤、头颈部癌、乳腺癌和食道癌有良好的疗效，还对发病率高，又无有效药物治疗的肝癌有较满意的疗效。因此提高博莱霉素在发酵液中的含量具有非常重要的意义。从博莱霉素的摇瓶发酵着手，对培养基组成和培养条件进行了优化，并考察了前体加入时间和加入浓度对博莱霉素产量的影响。考察了碳源、有机氮源、无机氮源、磷酸盐和博莱霉素发酵的影响，确定了最佳发酵培养基配方为葡萄糖1，麦芽糖3，可溶性淀粉3，大豆蛋白胨黄豆饼粉3，玉米浆1，豆油，，，，优化后的发酵培养基使链霉菌摇瓶培养条件下博来霉素的产量达到对链霉菌培养条件优化的过程中，分别考察了接种龄、接种量、发酵培养基初始、摇瓶装液量对发酵的影响，结果表明链霉菌最适接种龄为48h，最佳培养温度为28℃，发酵培养基的最适初始种量为6，摇瓶装液量为8000。经发酵培养条件优化后，链霉菌摇瓶培养条件下博莱霉素的产量达到采用优化的发酵培养基配方和发酵条件，并在发酵进行至60h添加前体精胺，可明显提高效价，其摇瓶效价达以摇瓶发酵实验为基础，进行了博莱霉素发酵由摇瓶到16L发酵罐的放大，考察了轮枝链霉菌16L发酵罐中的代谢特性，包括发酵过程中的代谢、氮代谢、生物量、溶氧、效价，确定了发酵的溶氧临界点不低于20、发酵周期为192h以及发酵过程的控制在近。连续上了三批发酵罐，结果表明在16L发酵罐上的博莱霉素发酵单位可达关键词博莱霉素轮枝链霉菌发酵培养基发酵罐前体aofinofinaonofasasanotoSoitistoinWeofofofofonofonof,,，，，0.3.ofmlofOnofofpHofon8h,8℃,,0ofofmg/0h..oninupina16Lin6Lofisofbeno0,92pHbeat.4,ofofg/录第一章绪论.................................................5莱霉素研究概况...................................................................5............................................................................................5........................................................................................................6................................................................................................7................................................................................................8........................................................................................................8....................................................................................................9.................................................................................................................10生素的发酵.......................................................................10生素的发酵优化控制技术.................................................................................10..................................................12生素培养基对发酵的影响.................................................................................12生素培养条件对发酵的影响.............................................................................13第二章摇瓶发酵试验.......................................15料和方法............................................................................15.................................................................................................................15.................................................................................................................17果与分析............................................................................23......................................................................................23..........................................................................................25..........................................................................25..............................................................................26..................................................................................29..................................................................................31..................................................................32..............................................................................34............................................................................34种龄对博莱霉素产量的影响..........................................................................35种量对博莱霉素产量的影响..........................................................................36莱霉素产量的影响.................................................36...................................................................37...............................................................................38章小结...............................................................................39第三章小罐发酵试验........................................40料和方法............................................................................40.................................................................................................................40.................................................................................................................41果与分析............................................................................42章小结...............................................................................46第四章结论与讨论..........................................47参考文献...................................................49致谢....................................................54作者简历...............................................55中国农业科学院硕士学位论文第一章绪论5第一章绪论莱霉素研究概况抗生素是青霉素、链霉素、红霉素等一类化学物质的总称。通常包括微生物、植物和动物等生物在其生长活动过程中所产生，并能在低微浓度下有选择地抑制或杀灭其他微生物或肿瘤细胞的有机物质。抗生素是一个低分子量的代谢产物，分子量在150间，由碳、氢、氧、氮、硫、磷或卤族元素组成（王以光，1998）。抗生素的分类方法很多，可根据其生物来源、作用、化学结构、作用机制和生物合成途径等对抗生素进行分类。但通常按照其化学结构进行分类，即把具有相同基本化学结构的天然或化学半合成的抗生素分成一类，包括⑴β青霉素、头孢霉素及它们的衍生物⑵氨基糖苷类，如链霉素、庆大霉素、卡那霉素、井岗霉素、春雷霉素等⑶大环内脂类，如红霉素、麦迪霉素、阿维菌素、四抗菌素、泰乐菌素等⑷四环类，如四环素、土霉素金霉素等⑸多肽类，如多黏菌素、杆菌肽等⑹抗肿瘤抗生素，如博莱霉素、丝裂霉素、放线菌素D、阿霉素等。近年来，随着对肿瘤发生、发展机制认识的深入，一些结构新颖、作用机制独特的抗肿瘤抗生素不断涌现，抗肿瘤抗生素是由微生物代谢产生的具有抗肿瘤活性的化学物质，其种类繁多，已应用于临床的有10余种。博莱霉素、丝裂霉素、阿霉素、柔红霉素等天然来源的抗肿瘤抗生素以及经化学修饰的同类物，已成为肿瘤治疗的较常用药物。这些抗生素抗肿瘤活性强、选择性高、毒性较低，显示出了很好的应用前景（杨鸣琦等，2005）。博莱霉素是一个广谱，低毒的抗肿瘤抗生素，不但对恶性淋巴瘤、头颈部癌、乳腺癌和食道癌有良好的疗效，更重要的是它对发病率高，又无有效药物的肝癌的作用更是目前已有的抗癌药中所少见的。博莱霉素从轮枝链霉菌酵产物中发现的具有抗肿瘤活性的多组分糖肽类抗生素，根据纸层析、B两族，再分别进行1、1、组分区别在于末端胺的不同李军等，2003。博莱霉素的抗肿瘤作用机制可以解释为博莱霉素进入体内后与形成博莱霉素合物，使氧分子形成氧自由基（包括超氧阴离子和羟基自由基）与脱氧核糖反应，引发解、断链，阻止制，从而抑制肿瘤细胞合成。在体内氧化酶的作用下，博莱霉素成博莱霉素后者在含巯基的化合物作用下可还原为前者，此循环作用可不断破坏肿瘤复制（杨鸣琦等，2005）。内外博莱霉素的发展日本的梅泽滨夫等人在1966年首先从轮枝链霉菌酵产物中发现博中国农业科学院硕士学位论文第一章绪论6莱霉素它是一个由十余种组份组成的混合物，是一组糖肽类抗生素，区别在于末端胺的不同。根据纸层析、B两族，再分别进行层析而得到1、，主要组份为博莱霉素别占5525七十年代中晚期，培罗霉素（在博莱霉素基础上发展起来的第二代博莱霉素产品。与博莱霉素相比，它在肿瘤细胞中浓度提高4倍，而毒性仅为博莱霉素的1/3。其末端胺为苯乙丙双氨，该化合物的抗瘤谱比原来的博莱霉素广，不良反应比博莱霉素轻。我国从六十年代末开始土壤中分离出了博莱霉素产生菌。七十年代初，即研制成争光霉素复合物，争光霉素具有多组份特点，其中组份化学结构与日本博莱霉素5）完全相同，组份2、致。在七十年代中期研究发现，虽然我国争光霉素某些组分与日本博莱霉素的某些组分完全相同，但我国争光霉素复合物的组分与博莱霉素复合物相比，差别很大其中分一般可达50尤其0以上，这在博莱霉素的情况下是不可能的。国际市场上所用的博莱霉素药品为博莱霉素博莱霉素混合物，与国外所用的博莱霉素药品不同，国内的争光霉素的主要成分为博莱霉素国对博莱霉素成功开发，使得这个化合物于八十年代初，即以单组分被命名为平阳霉素，用于临床肿瘤化疗，1982年获国家二级发明奖。平阳霉素的重要特点是抗瘤谱广，其肺毒性与致相当，近二十年来发挥了良好的作用并于1990年收入我国药典。八十年代末，中国医学科学院对争光霉素通过化学方法及光谱分析，可以肯定争光霉素博莱霉素构完全相同，在复合物中所占比例一般在10左右，在某些批样中可达15以上。但在日本的博莱霉素复合物中，博莱霉素莱霉素的结构博莱霉素是糖肽类抗生素，由双噻唑基团、古洛糖和氨基甲酰甘露糖及嘧啶咪唑区三部分组成，各组分分子结构间差异仅在于氨基取代侧链的不同。例如博莱霉素R为精胺。中国农业科学院硕士学位论文第一章绪论7结构式CNNNONNNO3NNOSSN2CONH2O3OO3OH2N3OHNHOOO2OHHH2R.HCl产生菌轮枝链霉菌平阳新变种StreptomycesverticillusVar.Pingyangensisnsp.R末端氨基22‖56莱霉素的生物合成博莱霉素的生物合成包括多肽和末端胺基两部分。在研究多肽部分生物合成过程中，从博莱霉素的发酵液中分离到９种生物合成中间体，M甲基、表明了博莱霉素肽链的延长和修饰过程是从Ｎ－端氨基酸逐步结合氨基酸和乙酸后延长的。通过记化合物对这几种氨基酸的生物合成过程的研究表明，稀有氨基酸是在氨基酸结合入肽链后修饰而成的，２分子天冬酰胺和１分子丝氨酸、１分子甲硫氨酸甲中国农业科学院硕士学位论文第一章绪论8基合成丙氨酸、乙酸及甲硫氨酸甲基各１分子合成由１分子的?研究末端胺基生物合成时发现在博莱霉素的发酵过程中加入博莱霉素末端胺基（用记），结果产生了标记了的博莱霉素研究证明胺类物质可结合进入博莱霉素的末端胺基部分（张文莉，2003）。莱霉素的前体效应在抗生素生物合成中产生菌用来合成抗生素分子而本身又没有显著改变的物质，称为前体（宋培国，1995）。前体除直接参与抗生素的生物合成外，在一定条件下还控制菌体合成抗生素的方向和增加抗生素的产量。在博莱霉素发酵培养基中加入天然或非天然博莱霉素的末端胺，可以抑制其它天然博莱霉素的生成，并生成包含该种末端胺的新的博莱霉素产物。往博莱霉素发酵液中加入培罗霉素前体以产生培罗霉素就是基于这一原理。胺基烷基衍生物如胺、胍、锍等也可以结合至博莱霉素成为末端胺基团这说明在博莱霉素的生产途径中，可以使用不同的末端胺对不同的博莱霉素进行生物合成（张文莉，2003）。已有资料显示加入博莱霉素非天然末端胺基抑制了其它天然博莱霉素成分的产生，这种前体效应也存在于其它的天然博莱霉素成分中。但例外的是2及莱霉素2的末端胺基不能结合进入博莱霉素分子，而发酵液中加入博莱霉素末端胺基，却产生了博莱霉素只有痕迹量（李军等，2003金文珊，许鸿章，1994）。所以国外对博莱霉素今未见进行深入研究和开发的报道。我国争光霉素分与博莱霉素构完全相同，但我国开发的菌种具有天然产生该组份的能力，我国的轮枝链霉菌平阳变种（n.其天然产生的产物中0以上，这表明了我国的菌种具有与日本菌种不同的特点，这个特点也成为我们对其进行开发研究的基础。莱霉素的发酵发酵即借助微生物大量繁殖并积累特定代谢产物的现象（白秀峰等，2003）。博莱霉素发酵为多组分发酵，提高其发酵水平的重要途径是选择合适的培养基和发酵工艺条件以及前体。发酵培养基是博莱霉素产生菌生长、繁殖、代谢和合成博莱霉素的营养物质。培养基的组成和元素的配比对菌体生长发育、发酵单位、提炼工艺及抗生素成品的产量和质量有相当大的影响（宋培国，1995）。发酵过程中，博莱霉素侧链的形成需要胺基类化合物的参与，研究发现不同的氮源，由于所含的胺基类物质的种类和比例各不相同，所产生的博莱霉素的组份和比例也有所不同（张文莉，2003）。发酵工艺条件包括种龄、接种量、转速、摇瓶装量、补料等。在博莱霉素发酵中，种龄是一个比较重要的参数，应选择处于生命力旺盛指数生长期的菌体，种子培养时间太短，菌体太少，会使发酵周期延长种子培养时间太长，则菌体易衰老，影响发酵产素单位（宋培国，1995）已有资料显示目前在博莱霉素发酵中其斜面培养时间以7、种龄48h为宜（张文莉，2003）。大多数抗生素的最适接种量为5有时可加大到20也有的抗生素采用小接种量较中国农业科学院硕士学位论文第一章绪论9合适（梅乐和，1999），博莱霉素发酵时接种量为4较好。博莱霉素发酵过程存在菌体生长和产生抗生素两个阶段，为好氧发酵，两个阶段对氧的需求程度不一样，通过改变摇床的转速和培养基的装量可以改变摇瓶中的通气量，装量越多，培养基与空气的接触面越小，空气在培养基中的扩散程度越差（田云龙，2001），已有资料显示博莱霉素发酵过程中转速为220r/摇瓶装量为5050产素效果较好。发酵过程中培养基菌体在一定环境条件下代谢活动的综合指标，它对菌体生长及产品积累有很大影响，是一项重要参数，已有资料显示博莱霉素发酵过程右产素效果较好。对博莱霉素产生菌0106酵工艺的研究表明，其斜面培养时间以7为宜，种龄为48h，接种量为4，发酵周期8天时，博莱霉素产量较高。经过对培养条件的正交试验，发现在750瓶中，以50量并于度30℃培养，菌体产博莱霉素能力相对最强。补料技术在抗生素生产中被广泛应用，补料的内容有补碳源、补氮源以及补全料，在博莱霉素发酵中已有资料显示70株在摇瓶试验时，基础培养基为葡萄糖饴糖7、蚕蛹粉为基础培养基中的有机氮源，在发酵过程中进行玉米浆补料，即于接种后第二天开始补玉米浆，每隔24h各补总量为28℃，15050发酵7天，效价生物检定结果说明补料后发酵单位有所提高（虞悝等，1976）。莱霉素组分鉴别博莱霉素发酵为典型的多组分发酵，因此需要一个可简便对各组份进行定性鉴别的方法。发酵液纸层析所能提示的组分，只能代表Ａ、Ｂ两大类，葡聚糖凝胶梯度柱层析虽能将所有组分分离，但分离所需的样品量较大，且需一定的设备和时间，尤其在同时分离多数样品时存在一定的困难此外特别需要指出的是，由于博莱霉素的各个组分对生物效价测定用的枯草杆菌的敏感度十分悬殊，因此生物效价的高低并不能反映绝对得量的差异，更不能表示博莱霉素各组分的绝对百分比，为此使用薄层层析分离法。薄层层析后的干板，用以水浸润的滤纸复盖，使博莱霉素扩散于纸上，扩散所需时间依样品量而异，通常于15分钟左右轻轻取下滤纸，使不影响硅胶的剥蚀，然后将此滤纸供生物显影用，指示菌为枯草杆菌6633，37℃过夜后可以获得清晰的层析图硅胶板风干后，喷洒三酮乙醇溶液供茚三酮反应阳性组份的鉴别用用酮溶液及坂口反应阳性组份的鉴别用所有的B组组份都呈坂口反应阳性，某些A组的组分呈茚三酮反应阳性，茚三酮亦有反应但不呈紫色将生物显影的层析图与茚三酮反应及坂口反应阳性的点子相对比，再结合某些标准品，根据结果为6、包括在定性角度出发可进行二相薄层层析，从定量的角度出发需进一步选择分离效果更好的溶剂系，除上述定性鉴别外亦可使用萤光反应，萤光强度可以直接反映各组分含量的多寡，但此时样品的纯度必需提高，不过萤光反应的灵敏度不如生物显影法高（虞悝等，1976）。中国农业科学院硕士学位论文第一章绪论10究展望博莱霉素是广谱，低毒的抗肿瘤药物，对恶性淋巴瘤、头颈部癌、乳腺癌和食道癌有良好的疗效，值得一提的是其了具有与博莱霉素相同的抗瘤谱外，与同类的博莱霉素族抗生素相比，它的肺毒性最低，且对心、肝、肾无害，尤其不损伤人体自身的免疫功能和骨髓造血功能，还对发病率高，又无有效药物治疗的肝癌有较满意的疗效。因此提高博莱霉素分在发酵液中的含量具有非常重要的意义（杨铭等，1995）。研究发现我国土壤中筛选出来的菌种经过选育、优化后得到的轮枝链霉菌平阳新种其天然产生的产物中份即可达10以上，表明了我国的博莱霉素产生菌所具有的重要特点。若向发酵培养基中加入其前体精胺，可将博莱霉素复合物中的含量提高到50这将为我国成功开发博莱霉素外还应深入考察前体物加入法的具体方式和最佳用量以及与其它相关因素的关系。另外对博莱霉素基因工程菌以及博莱霉素与酶概念关系的研究在理论上也有重大意义（1999）。生素的发酵生素的发酵优化控制技术抗生素的发酵过程是一个非线性、多变量和随机性的动态过程，发酵体系是一个复杂的被控对象。温度、溶氧、养基成分、细胞形态、细胞浓度、产物组成及含量等均是发酵过程的重要控制参数。微生物发酵是复杂的生命过程，随着计算机及控制技术的突飞猛进，生物传感器技术的发展，发酵动力学模型研究的完善，发酵过程控制系统愈来愈多，应用范围亦越来越广。以下介绍近年在抗生素发酵过程中出现的几种优化控制技术。尺度微生物过程优化法多尺度微生物过程优化法是基于细胞代谢流检测、参数相关分析的一种发酵优化理论和方法。此方法高度重视细胞代谢过程中代谢流变化所导致的某些现象特征的获得（张嗣良，）。通过代谢参数（）与离线参数（糖耗速率、氧耗速率等）随时间变化情况的相关分析以微尺度的工程学观点，了解细胞代谢物质流与生物反应器物料流变化的相关性，对发酵过程进行深入研究，进而达到发酵优化的目的（，1988E，）。以此理论为指导，梅岭霉素的发酵水平在50L发酵罐中超过了400u/斌，2003A，1979C，）。归正交实验设计法正交回归设计是将正交设计与回归分析结合起来的一种试验方法，利用回归设计安排试验，对试验结果用方程拟合，得到数学模型，利用计算机对模型进行图形模拟或数学模拟，求得模型的最优解，并在一定范围内预估最佳方案（刘细明，1994）。此法模型参数估计精度高、计算简中国农业科学院硕士学位论文第一章绪论11便，使实验工作量大为减少，实验验证寻优结果满意。所得到的模型还可用于预报、控制及其它深层研究（陈敏，王静馨，1993贺仲雄，1985薛履中，1989）。近年来，正交回归法在国外已经应用于抗生素科研和生产的培养基组份与条件的优化中。匀设计法均匀设计e法，是我国数学家方开泰等独创的将数论与多元统计相结合而建立起来的一种试验方法。均匀设计中使用的试验结果数据务必尽量精确，这是准确进行多元回归分析的前提，否则很难优化出准确结果（魏春，宋文军，2003张克旭，1992方开泰，1994黄剑，姚庆祥，1992）。均匀设计适合于多因素、多水平试验，可使试验处理数目减少到最小程度，仅等于因素水平个数。均匀设计虽然节省了大量的试验处理，但仍能反映事物变化的主要规律。通过此方法对利福霉素酵培养基中的氮源配比进行优化，确定了各成分的最佳配比，使摇瓶发酵效价提高了10以上（蒋毅等，2005）。心组合设计法中心组合设计国外近年来开发出的一种基于统计技术的优化方法，有实验次数少，精度高，预测性好等优点，已成功应用于生物技术的各个领域。（陈斌，庄英萍，2002A，1979C，1980）。应用中心组合设计对梅岭霉素发酵培养基进行优化，通过部分因子实验对发酵培养基进行评估，确认玉米粉、淀粉和酵母粉是影响梅岭霉素发酵水平的关键因子，优化后梅岭霉素发酵单位从5113μ高至23118μg斌等，P，1999）。式识别法模式识别方法是从空间区域划分和属性类别判断角度出发，处理多元数据的一种非函数方法。应用模式识别调优法，对发酵的各项可控工艺参数进行优化设计，对降低原料单耗和产品成本具有很大潜力（王静馨，1997）。由于发酵培养基中成分较多，各成分间有相互影响，而模式识别方法对处理这样的多因子、非线性、高噪声和数据样本点分布不均匀的复杂数据很有优势（徐咏全，张蓓等，陈敏，刘万卉等，1996）。糊综合评价法模糊综合评价法处理发酵过程多目标优化是一种有效的方法，发酵过程受多指标制约，而各指标很难采用简单评价分法。同时，应用单纯形式优化搜索时，必须有优化目标的定量数值（陈敏，王静馨，1995）。模糊综合评价既解决了多重评价目标的模糊性问题，也将多目标转化为单目标并且能给出用于试验排序及推进的优化目标定量数值。此外，还有响应面分析法、稳健性设计法、关联度分析法、神经网络法等抗生素发酵优化方法。（钟环宇，许建军等，2004王亚军，姚善泾等，2003方柏山，陈宏文等，2000周华，韦萍等，2002）。现代控制理论的发展推动了发酵过程最优化控制，但这样的控制往往是次优的而不是最优的，这是因为发酵罐中所培养的微生物有其特定的遗传特性，对环境有各自特定的响应。目前，大量的研究工作者已为发酵过程最优化控制做出了巨大的贡献，积累了一些成果和经验。今后仍需发中国农业科学院硕士学位论文第一章绪论12酵、化工、自控、仪表和数学科技人员合作与努力，将现代控制理论与发酵生物学原理、生化工程理论相结合，在工业生产上尽快实现和普及发酵过程最优化控制。生素产生菌的生长与抗生素生物合成的关系在长期的研究中发现，通常情况下抗生素产生菌的生长与抗生素的生物合成有比较密切的关系。当微生物生长的潜力得到充分表达，菌体生长迅速时，就会对次级代谢活性产生抑制。相反，限制菌体生长的条件却能促进次级代谢的活性（et）。一些比较早的有关抗生素生物合成的资料主要来自于分批培养的发酵动力学研究。在抗生素工业生产中抗生素产生菌的生长曲线可以被划分为菌体生长和抗生素生产两个阶段。生长阶段被称为菌体生长期，而生产阶段被称为代谢产物合成期。在营养丰富的培养基中进行分批发酵，通常只有在某一种营养成分已耗竭或其浓度已降低至一定的水平，菌体的生长速率降低时才开始大量产素。产素菌的这一特性可能是在克服竞争性生存压力的进化中建立起来的，抗生素产生菌为了能在营养贫乏的环境中争夺有限的生存资源而合成次级代谢物质以抑制或杀死其它微生物。这种两阶段的划分也并不是绝对的，有时这两个阶段是相互重叠的，甚至是平行的，如氯霉素的发酵过程（et）。在能支持产素菌快速生长的复杂培养基中，许多抗生素的发酵（如氯霉素、粘杆菌素、青霉素和杆菌肽）动力学符合典型的菌体生长期代谢产物合成期两阶段，但在支持慢速生长的合成培养基中生长和产素这两个阶段经常互相重叠（etet967972）。1968年曾提出（1968），在发酵过程的两个不同阶段，抗生素产生菌的形态与生理特点有显著差异。主要表现在，生长阶段代谢旺盛，营养物质利用迅速，菌丝干重增加很快，在这个时期几乎不产生抗生素而在抗生素合成阶段则相反，生长停止，营养几乎耗尽，抗生素迅速合成。上述论述说明抗生素产生菌的生长与抗生素的合成有密切关系，因此在发酵过程中，营养物质的同化作用能够影响抗生素的合成是毫无疑问的（田云龙，2001）。生素培养基对发酵的影响培养基是人们提供微生物生长繁殖和生物合成各种代谢产物所需要的按一定比例配制的多种营养物质的混合物。培养基组成对菌体的生长繁殖、生物合成、以及产品的数量、质量都有重要的影响。其所用的原材料归纳起来可分为碳源、氮源、无机盐和微量元素、生长因子、前体、抑制剂等（常中义，江波等，2000）。碳源是组成培养基的主要成分之一，其主要功能有两个一是为微生物菌种的生长繁殖提供能源和合成菌体所必需的碳成分二是为菌体合成目的产物提供所需的碳成分（王欣荣，刘淑奎等，2002），例如，阿维菌素的十六元环的碳骨架就是来源于碳源（王海彬，2003）。氮源主要用于构成菌体细胞物质氨基酸、蛋白质、核酸等和含氮的目的产物（蔡慧农，王灼维等2003）。常用的氮源有有机氮源和无机氮源两大类。花生饼粉、黄豆饼粉、玉米浆、酵母粉膏中国农业科学院硕士学位论文第一章绪论13等都属于有机氮源，无机氮源有铵盐、硝酸盐和氨水等（于广成，郭殿武等，1998）。微生物在生长繁殖和合成目的产物的过程中，需要某些无机盐和微量元素以作为其生理活性的组成或物质合成时的调节物，如磷、硫、铁、镁、锌、钴、铝、锰等，这些物质一般在低浓度时对微生物的生长和目的产物的合成有促进作用，而在高浓度下则表现出明显的抑制作用（2003刘峰，杨桂英）。所以要通过试验才能了解菌种对无机盐和微量元素的最适的需求量。生长因子根据其化学结构及代谢与功能可分为三大类维生素、氨基酸和嘌呤、嘧啶。不过好多异养微生物以及所有自养微生物都不用从外界环境中得到现成的生长因子，因为它们自身可以合成本身所必需的生长因素（范代娣，陈斌等，1999范代娣，党政等2000）。前体是指微生物全部利用或部分利用后掺入到其代谢产物分子中的化合物。一般来说，微生物产生目的代谢产物的能力与利用前体的能力有密切相关。很多前体物质过高时会对菌体产生毒性，所以在实际中为了减少毒性和提高前体的利用率，往往采用前体少量多次的流加工艺（杨东靖，陈冠群等，2003吴亚铭，吕永平等，2004）。在发酵过程中，抑制剂会抑制某些代谢途径的进行，同时会使另一代谢途
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