活性干酵母的生产.ppt

关于活性干酵母的生产A、酵母细胞培养实验第2页,共24页，星期六，2024年，5月一、实验目的

要求学生掌握通风发酵的基本原理及过程，掌握上罐操作技术，掌握流加补料控制技术。（1）发酵罐及管路、空气过滤器灭菌操作及发酵罐系统管路的熟悉。（2）实罐灭菌—培养基灭菌实验。（3）观察并记录酵母菌扩培过程及上罐发酵过程菌种生长变化情况。第3页,共24页，星期六，2024年，5月二、实验原理面包酵母培养是最典型的细胞物质生产过程。利用葡萄糖为碳源，通风培养面包酵母，每200g碳水化合物约可得到100g干酵母。即得率约为50%。在通风供氧充足的前提下，分批补料（流加）培养。本实验面包酵母培养的目的是获得最大酵母浓度。因此采用流加培养较为理想。其原理是所谓的反巴斯德效应（CRABTREE效应）：在酵母培养过程中，糖浓度过高时，即使溶解氧很充足，但由于糖生成乙醇，从而使菌体得率下降的现象。第4页,共24页，星期六，2024年，5月（1）分批培养分批培养是微生物在特定条件下只完成一个生长周期（growthcycle）的方法，即接种少量微生物在一密闭系统中生长繁殖，直到某些营养物耗尽或某些产物积聚到毒害浓度为止。生长中微生物群体所经历的几个生长阶段分别为迟滞期（lagphase），对数生长期(exponentialphase)，稳定期(stationaryphase)，死亡期（deathphase）。迟滞期对数生长期稳定期死亡期第5页,共24页，星期六，2024年，5月（2）分批补料培养（Fed-batchculture）分批补料培养是Yoshida等（1973）创用的，是指分批培养过程中连续地补加培养基，而不从发酵器中间断地放出培养液。这样培养液的体积随着时间延长而增加。分批补料培养是分批培养和连续之间的一种过渡培养方式，兼有两者的优点又可克服它们的缺点，因此在发酵工业中被广泛运用。分批补料培养中当达到最大菌体浓度时开始补加培养基，且流加培养基速率与底物被消耗速率相等，虽然菌体总数在不断增加，而细胞浓度仍为一个常数，这种状态被称为半稳态或准稳态（Quasistadystale）。第6页,共24页，星期六，2024年，5月当以恒速流加培养基达到准稳态时：稀释率D=F/（V0+Ft）.D随时间而下降。

μXv=生长比速率(h-1)μ===D=F/(V0+Ft)d(xv)dtdvvdtFV补料液浓度(mol/L)SF=X/YX/S补料速度(L/h)F=V0μ0式中：X为菌体浓度（g/L），Yx/s为基质对菌体转化率（g/mol），一般以葡萄糖为基质酵母培养时YX/S约为90g/mol。第7页,共24页，星期六，2024年，5月B.上述的恒速流加在一些次级代谢产物的生产中可以用到，但在以菌体为目的的培养就不适用了。当培养目的为获得菌体时，并要使限制性底物的浓度保持一定浓度，且菌体的比生长速率保持恒定，必须采用变速流加的方法，加料速度随时间指数增长。理想的变速流加时体积与补料速度变化为：醪液体积V=V0eμt补料速度F=μV0eμt第8页,共24页，星期六，2024年，5月所谓Crabtree效应即Crabtree（1929）发现，面包酵母的呼吸活力对游离的葡萄糖十分敏感，当其浓度在5μg/L时即出现阻遏作用。为获得最大酵母得率，不能用恒速流加的方法，而保持最大生长速率的变速流加法只是理想状态。现今酵母的分批补料发酵的生产所采有用的方法是以自动测定发酵器的排气中的微量乙醇含量来严格控制糖补入量，这样，得到的菌体量接近理论得率。第9页,共24页，星期六，2024年，5月三、实验仪器、设备和材料10升发酵罐（pH仪，培养液及酸碱液流加装置，蠕动泵），1台；摇床，超净工作台，离心机，显微镜，分光光度计，三角瓶，面包酵母菌种，淀粉水解糖液、尿素等原料。第10页,共24页，星期六，2024年，5月四、实验内容与方法酵母菌经扩大培养后，接入10升机械搅拌通风发酵罐培养，根据实际情况选用分批培养或分批补料培养，测定酵母浓度。主要内容：试管斜面培养基的配制、面包酵母种子扩大培养基配制、流加用培养基的配制及灭菌。第11页,共24页，星期六，2024年，5月斜面培养摇瓶种子上罐培养菌体分离斜面培养基配制与灭菌，接种，培养所需仪器物品：灭菌锅、试管、棉塞、培养基原料、培养箱斜面培养摇瓶种子上罐培养菌体分离300毫升种子液、500ml三角瓶三只、装液100ml、培养基、培养摇瓶、纱布。发酵培养基制备，灭菌，接种。离心机或板框过滤器总流程：分批培养：1