酵母菌选育、最适培养基筛选及菌种发酵培养
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高二生物微生物的培养与应用试题答案及解析1.某研究小组从有机废水中分离微生物用于废水处理。
下列叙述正确的是A.培养基分装到培养皿后进行灭菌B.转换划线角度后需灼烧接种环再进行划线C.接种后的培养皿须放在光照培养箱中培养D.培养过程中每隔一周观察一次【答案】B【解析】在配制培养基的过程中要先灭菌后分装,A错误;转换划线角度后要对接种环进行灼烧灭菌再进行划线,B正确;接种后放置在恒温培养箱中进行培养,C错误;培养过程中一般要隔天观察一次,D错误。
【考点】微生物的分离和培养【名师】本题提醒学生要注意细节,如培养基的制备、灭菌的方法、接种方法的选择、结果的分析等,需要考生在平时的学习过程中注意积累,学会构建知识网络结构,对选项作出准确的判断。
2.下列微生物的产物中没有菌种特异性的一组是A.氨基酸、核苷酸、多糖、色素B.多糖、脂类、维生素、抗生素、氨基酸C.核苷酸、多糖、维生素、毒素、抗生素D.核苷酸、维生素、多糖、脂类、氨基酸【答案】D【解析】对于不同的微生物来说,初级代谢途径是一样的,产生的物质也不具有特异性,而在不同微生物体内次级代谢的途径是千差万别的,因此产物也各不相同,表现出特异性。
色素属于次级代谢产物,A错误;抗生素属于次级代谢产物,B错误;毒素、抗生素属于次级代谢产物,C错误;核苷酸、维生素、多糖、脂类、氨基酸都属于初级代谢产物,没有菌种特异性,D正确。
【点睛】解答本题的关键是了解到初级代谢产物是没有菌种的特异性的,而次级代谢产物有菌种特异性,并识记常见的次级代谢产物。
3.某小组同学为了调查湖水中细菌的污染情况而进行了实验,实验包括制备培养基、灭菌、接种、培养及菌落观察与计数,请回答与此实验相关的问题:(1)培养基中含有的蛋白胨、淀粉分别为细菌培养提供了__________和__________。
除此之外,培养基还必须含有的基本成分是__________和__________。
(2)对培养基进行灭菌,应该采用的方法是___________________________________。
《微生物菌种选育实验》是一门涉及食品理化分析、微生物学实验且由学生自行设计实验方案的综合性、设计性实验课程,集中三周时间开课。
一、实验目的通过本环节训练,加深对发酵工程上游技术中菌种筛选的认识;学会常规选种方法;掌握微生物诱变育种的方法;掌握常规工业微生物菌种保藏法;树立科学认真仔细的态度,培养科研协作精神。
二、实验内容实验一工业微生物菌种分离根据一定的生产目的如产酶、产酸、产酯等,建立不同的筛选模型,并从特定的样品如曲药、酸乳、土壤中筛选出高产适宜的菌株。
1、分离培养基的配制2、无菌器材的准备3、菌悬液的制备4、接种5、培养6、初步鉴定(1) 菌落形态(2) 个体形态7、斜面接种培养实验二工业微生物菌种复筛通过摇瓶培养对实验一所得的菌株的生产性能进行精确的定量测定。
1、发酵培养基的配制;2、目的菌株的摇瓶培养;3、发酵液的生理活性测定。
实验三微生物的诱变育种用紫外线对实验一所得的高产菌株进行诱变,并测定诱变后的菌株的生产能力。
1、单细胞(或单孢子) 悬液的制备;2、致死曲线的测定;3、诱变处理;4、初筛;5、复筛;6、菌种保藏。
三、实验要求1.学生自行设计具体实验方案,在教师指导下由学生自主完成实验。
2.实验结束后,要求学生完成一篇微型小论文。
论文的撰写应本着实事求是的原则,对所做实验过程和数据进行认真、严格的记录和处理,并进行独立分析,不得抄袭他人的数据。
四、考核办法1、考核内容:实验方案、实验态度、操作技能、实验报告等。
2、考核办法:按照实验方案、实验态度、操作技能、实验报告等内容综合考核学生,得到学生该门实验课程的成绩。
成绩考核采用优秀、良好、中等、及格、不及格五级记分制。
3、考核标准:以实际操作技能和分析解决问题的技能为主,实验考核内容各单项所占分数比例为实验方案20%、实验态度10%、操作技能40%、实验报告30%。
微生物菌种选育概述微生物的菌种对进行微生物工作来讲是非常重要的。
没有“种”无法进行微生物的科学研究;没有良种,不能进行发酵工业的生产。
第3节发酵工程及其应用一、发酵工程的基本环节发酵工程一般包括菌种的选育,扩大培养,培养基的配制、灭菌,接种,发酵,产品分离、提纯等方面。
1.选育菌种:性状优良的菌种可以从自然界中筛选出来,也可以通过诱变育种或基因工程育种获得。
2.扩大培养:工业发酵罐的体积很大,接入的菌种总体积也较大,因此在发酵之前还需要对菌种进行扩大培养。
3.配制培养基:在菌种确定之后,要选择原料制备培养基。
培养基的配方要经过反复试验才能确定。
4.灭菌:发酵工程中所用的菌种大多是单一菌种。
一旦有杂菌污染,可能导致产量大大下降。
因此,培养基和发酵设备都必须经过严格的灭菌。
5.接种:扩大培养的菌种和灭菌后的培养基加入发酵罐中。
大型发酵罐有计算机控制系统,能对发酵过程中的温度、pH、溶解氧、罐压、通气量、搅拌、泡沫和营养等进行监测和控制。
6.发酵罐内发酵:在发酵过程中,要随时检测培养液中的微生物数量、产物浓度等,以了解发酵进程。
还要及时添加必需的营养组分,要严格控制温度、pH和溶解氧等发酵条件。
7.分离、提纯产物:如果发酵产品是微生物细胞本身,可在发酵结束之后,采用过滤、沉淀等方法将菌体分离和干燥得到产品。
如果产品是代谢物,可根据产物的性质采取适当的提取、分离和纯化措施来获得产品。
二、发酵工程的应用1.在食品工业上的应用(1)生产传统的发酵产品,如酱油、各种酒类。
(2)生产各种各样的食品添加剂,如通过黑曲霉发酵制得的柠檬酸,由谷氨酸棒状杆菌发酵生产味精。
(3)生产酶制剂,如α淀粉酶、β淀粉酶、脂肪酶等。
2.在医药工业上的应用基因工程、蛋白质工程等的广泛应用给发酵工程制药领域的发展注入了强劲动力。
3.在农牧业上的应用(1)生产微生物肥料。
微生物肥料利用了微生物在代谢过程中产生的有机酸、生物活性物质等来增进土壤肥力,改良土壤结构,促进植株生长,常见的有根瘤菌肥、固氮菌肥等。
(2)生产微生物农药。
微生物农药是利用微生物或其代谢物来防治病虫害的。
酵母菌的筛选思路和分离筛选流程
酵母菌的筛选思路和分离筛选流程通常包括以下几个步骤:
1. 采集样品:从自然环境中或已知的发酵样品中采集可能含有酵母
菌的样品,如水、土壤、植物材料、发酵食品等。
2. 预处理样品:对样品进行预处理,如去除杂质、抑制细菌生长等。
这可以通过过滤、离心、稀释等方法实现。
3. 分离酵母:将预处理后的样品通过不同的分离方法(如稀释涂布法、滴管稀释法、涂布法等)分离到培养基上,使单个酵母菌落生长。
4. 筛选途径:根据所需目标酵母菌的特征,选择特定的筛选途径加
以筛选。
- 抗性筛选:在培养基中添加特定的抗生素或抗菌药物,可以筛选出对此类物质具有抗性或耐受能力的酵母菌。
- 产物筛选:培养基中添加特定的检测试剂或基质,通过对应的反应或变色现象,筛选出产生特定产物的酵母菌。
- 形态特征筛选:通过观察酵母菌的形态特征,如菌落形状、颜色、纹理等,筛选出符合要求的酵母菌。
- 发酵能力筛选:通过检测酵母菌的发酵能力,如对糖类底物的发酵能力,选择具有高发酵活性的酵母菌。
5. 分离纯培养:将筛选出来的单个酵母菌菌落分离到新的培养基上
进行纯培养,以获得纯种的酵母菌。
6. 鉴定酵母菌:通过形态学观察、生理生化特征、分子生物学方法
等对所分离出的酵母菌进行鉴定,确定其菌种。
值得注意的是,以上步骤仅为一般的酵母菌筛选思路,具体的筛选
方法和流程可能会因实验目的和需要而有所差异。
人教生物学选择性必修3单元检测卷(一) 发酵工程(本试卷满分:100分)一、选择题(本题共16小题,共40分。
第1~12小题,每小题2分;第13~16小题,每小题4分。
每小题给出的四个选项中,只有一个选项是最符合题目要求的。
) 1.果酒、果醋、泡菜的制作都离不开微生物的发酵作用,下列叙述正确的是() A.制作果酒时,自始至终都要保持无氧状态,这样才能提高产量B.果醋发酵时,要保持充足的氧气C.参与泡菜制作的微生物不能用于生产酸奶D.泡菜发酵过程中,在泡菜坛盖边沿的水槽中一次性注满水即可解析:选B制果酒时先通气后密闭;果醋发酵时用的是醋酸菌,醋酸菌是好氧细菌;参与泡菜制作的微生物是乳酸菌,可用于生产酸奶;泡菜发酵过程中,要注意经常向泡菜坛盖边沿的水槽中补水。
2.下列有关果醋制作原理的说法,错误的是()A.果醋制作利用的是醋酸菌,它是一种能进行有氧呼吸的原核生物B.当糖源不足时,醋酸菌先将乙醇转化为乙醛,再将乙醛变为醋酸C.当氧气和糖源充足时,醋酸菌可将葡萄汁中的糖分解成醋酸D.实验表明,醋酸菌对氧气的含量不是很敏感,可以短时间内中断通气解析:选D果醋制作利用的是醋酸菌,它是一种能进行有氧呼吸的原核生物,A正确;当糖源不足时,醋酸菌先将乙醇转化为乙醛,再将乙醛变为醋酸,B正确;当氧气和糖源充足时,醋酸菌可将葡萄汁中的糖分解成醋酸,C正确;实验表明,醋酸菌对氧气的含量特别敏感,当进行深层发酵时,即使只是短时间中断通入氧气,也会引起醋酸菌死亡,D错误。
3.下列有关微生物培养基种类及配制原则的表述,正确的是()A.任何培养基都必须含有碳源、氮源、水、无机盐及生长因子B.液体培养基可用于观察菌落,固体培养基可用于工业生产C.微生物的生长除受营养因素影响外,还受到pH、O2、渗透压等的影响D.培养霉菌时需将培养基pH调到中性或微碱性解析:选C培养基一般都含有碳源、氮源、水和无机盐等,有的微生物还需要生长因子;一般固体培养基可用于观察菌落,液体培养基可用于工业生产;微生物的培养过程中除受营养因素影响外,还受到pH、O2、渗透压的影响;培养霉菌时需将培养基的pH调至酸性。
易错点26发酵工程1.有关“倒平板”(1)培养基要冷却到50℃左右时开始倒平板。
温度过高会烫手,过低培养基又会凝固。
(2)要使锥形瓶的瓶口通过酒精灯火焰。
通过灼烧灭菌,防止瓶口的微生物污染培养基。
(3)倒平板时,要用左手的拇指和食指将培养皿打开一条稍大于瓶口的缝隙,不要完全打开,以免杂菌污染培养基。
(4)平板冷凝后,要将平板倒置。
因为平板冷凝后,皿盖上会凝结水珠,平板倒置后,既可避免培养基表面的水分过快地挥发,又可防止皿盖上的水珠落入培养基,造成污染。
(5)在倒平板的过程中,如果不小心将培养基溅在皿盖与皿底之间的部位,那么这个平板不能用来培养微生物。
因为空气中的微生物可能在皿盖与皿底之间的培养基上滋生。
(6)整个操作过程要在酒精灯火焰旁进行,避免杂菌污染。
2.有关“平板划线法”①第一次划线及每次划线之前都需灼烧接种环灭菌,划线操作结束仍需灼烧接种环。
②灼烧接种环之后,要等其冷却后才能伸入菌液,以免温度太高杀死菌种。
③在做第二次以及其后的划线操作时,总是从上一次划线的末端开始划线,这样才能使细菌的数目随着划线次数的增加而逐步减少,最终得到由单个细菌繁殖而来的菌落。
④划线时最后一区域不要与第一区域相连。
⑤划线用力大小要适当,防止用力过大将培养基划破。
3.有关“选择培养基与鉴别培养基”4.有关“消毒和灭菌”消毒:使用较温和的物理或化学方法杀死物体表面或内部的部分微生物(不包括芽孢和孢子)。
灭菌:指使用强烈的理化因素杀死物体内外所有的微生物,包括芽孢和孢子。
1.下列有关微生物培养基的配制表述错误的是()A .培养硝化细菌的培养基中的铵盐可作为氮源和能源B .尿素固体培养基中的K 2HPO 4能用于维持培养基的pH项目选择培养基鉴别培养基制备方法培养基中加入某些化学物质培养基中加入某种指示剂或化学药品原理依据某些微生物对某些物质或环境条件的嗜好或抗性而设计产生特定的颜色或其他变化用途从众多微生物中分离出所需的微生物鉴别不同种类的微生物C.培养光能自养型的蓝细菌的培养基中不需提供有机物D.马铃薯蔗糖固体培养基中的琼脂能作为酵母菌的碳源2.酵母的蛋白含量高,可用作饲料蛋白,且有些酵母能利用工业废甲醇作为碳源进行繁殖,既可减少污染,又可降低成本。
2025届高考生物一轮复习专题训练发酵工程一、单选题1.下列是关于“检测土壤中细菌总数”实验操作的叙述,其中正确的是()A.必须用无菌水配制牛肉膏蛋白胨培养基,并将pH调至中性或弱碱性B.取104、105、106倍的土壤稀释液和无菌水各1mL,分别涂布于各组平板上C.该实验不需借助选择培养基,统计的菌落数目往往比活菌的实际数目多D.确定对照组无菌后,选择菌落数在30~300之间的实验组平板进行计数2.在科研和生产上,研究和应用微生物的前提是防止杂菌污染,获得纯净的微生物培养物,无菌操作是防止杂菌污染的关键,下列相关叙述错误的是()A.煮沸消毒可以杀死物体内外所有的微生物,包括芽孢和孢子B.巴氏消毒法消毒牛奶,基本不破坏其中的营养物质C.耐高温的、需要保持干燥的物品,可用干热灭菌法进行灭菌D.紫外线消毒前,适量喷洒消毒液可以加强消毒效果3.发酵工程一般包括菌种的选育、扩大培养、培养基的配制、灭菌、接种、发酵、产品的分离、提纯等环节。
下面有关解题思路正确的是()A.优良菌种只能通过诱变育种或基因工程育种来获得B.扩大培养采用液体培养基,其目的是提高接种时发酵罐中菌种的数目C.发酵时的环境条件会影响微生物的生长繁殖,并不影响微生物代谢物的形成D.发酵工程产生的废弃物对环境的污染大4.下列关于传统发酵技术的说法,正确的是()A.腐乳的制作过程中,多种微生物参与了豆腐的发酵,其中起主要作用的是乳酸菌B.传统发酵以单一菌种的固体发酵及半固体发酵为主,通常是家庭式或作坊式C.果酒制作过程中,用体积分数为90%的酒精对发酵瓶、榨汁机等器具消毒D.醋酸菌是好氧细菌,在缺少糖源时可将乙醇转化为乙醛,再将乙醛变为乙酸5.果酒主要以山果酒和水果酒为主。
其中山果酒以山果为原料,采用传统酿制工艺,先发酵后蒸馏而成,其工艺流程独具特色。
下列说法正确的是()A.山果酒的酒精度数比普通葡萄酒的酒精度数低B.过程①的发酵温度应控制在30~35℃,有利于酒精的产生C.过程②和③的主要差别在于醋酸菌发酵消耗的有机物不同D.过程④需向发酵装置内滴加酸性重铬酸钾,以检测酒精6.自然界中微生物种类庞杂,要对其中的某种微生物进行研究,就必须获得具纯净培养物。
《发酵工程》练习题题集一、选择题1.下列哪项不是发酵工程的基本过程?A. 培养基的制备B. 菌种的扩大培养C. 发酵产物的分离与纯化D. 发酵产物的市场销售答案:D。
发酵工程的基本过程包括培养基的制备、菌种的扩大培养、发酵产物的形成以及发酵产物的分离与纯化,市场销售不属于其基本过程。
2.以下哪种微生物常用于啤酒发酵?A. 乳酸菌B. 酵母菌C. 醋酸菌D. 大肠杆菌答案:B。
酵母菌是啤酒发酵中的关键微生物,通过其代谢作用将糖类转化为酒精和二氧化碳。
3.发酵过程中,pH值对微生物生长和产物形成有何影响?A. 无显著影响B. 影响微生物酶的活性C. 只影响产物形成D. 只影响微生物生长答案:B。
pH值是发酵过程中的重要参数,它影响微生物酶的活性,进而影响微生物的生长和产物的形成。
4.下列哪种技术常用于提高发酵产物的产量?A. 降低温度B. 减少氧气供应C. 优化培养基组成D. 增加污染物答案:C。
优化培养基组成是提高发酵产物产量的常用技术,通过调整营养成分的比例和种类,可以为微生物提供更好的生长环境。
5.在发酵工业中,哪种设备常用于大规模的液体发酵?A. 摇床B. 发酵罐C. 培养皿D. 试管答案:B。
发酵罐是发酵工业中常用的设备,特别适用于大规模的液体发酵,具有良好的密封性和混合效果。
6.下列哪种因素不是影响发酵产物纯度的主要原因?A. 发酵时间B. 提取方法C. 发酵温度D. 发酵液的pH值答案:A。
发酵时间主要影响产物的产量,而不是纯度。
纯度受提取方法、发酵温度和发酵液pH值等因素的影响更大。
7.在发酵过程中,为了维持无菌环境,常采用哪种技术?A. 高温灭菌B. 低温保存C. 紫外线消毒D. 化学消毒答案:A。
高温灭菌是发酵过程中常用的技术,通过高温处理杀死或去除培养基和发酵设备中的微生物,以维持无菌环境。
8.下列哪种发酵产物在食品工业中有广泛应用?A. 青霉素B. 乙醇C. 柠檬酸D. 胰岛素答案:C。
、名词解释1、分批发酵:在发酵中,营养物和菌种一次加入进行培养,直到结束放出,中间除了空气进入和尾气排出外,与外部没有物料交换。
2、补料分批发酵:又称半连续发酵,是指在微生物分批发酵中,以某种方式向培养系统不加一定物料的培养技术。
3、絮凝:在某些高分子絮凝剂的作用下,溶液中的较小胶粒聚合形成较大絮凝团的过程。
二、填空1、生物发酵工艺多种多样,但基本上包括菌种制备、种子培养、发酵和提取精制等下游处理几个过程。
2、根据过滤介质截留的物质颗粒大小的不同,过滤可分为粗滤、微滤、超滤和反渗透四大类。
3、微生物的育种方法主要有三类:诱变法,细胞融合法,基因工程法。
4、发酵培养基主要由碳源,氮源,无机盐,生长因子组成。
5、青霉素发酵生产中,发酵后的处理包括:过滤、提炼,脱色,结晶。
6、利用专门的灭菌设备进行连续灭菌称为连消,用高压蒸汽进行空罐灭菌称为空消。
7、可用于生产酶的微生物有细菌、真菌、酵母菌。
常用的发酵液的预处理方法有酸化、加热、加絮凝剂。
8、根据搅拌方式的不同,好氧发酵设备可分为机械搅拌式发酵罐和通风搅拌式发酵罐两种。
9、依据培养基在生产中的用途,可将其分成孢子培养基、种子培养基、发酵培养基三种。
10、现代发酵工程不仅包括菌体生产和代谢产物的发酵生产,还包括微生物机能的利用。
11、发酵工程的主要内容包括生产菌种的选育、发酵条件的优化与控制、反应器的设计及产物的分离、提取与精制。
12、发酵类型有微生物菌体的发酵、微生物酶的发酵、微生物代谢产物的发酵、微生物转化发酵、生物工程细胞的发酵。
13、发酵工业生产上常用的微生物主要有细菌、放线菌、酵母菌、霉菌。
14、当前发酵工业所用的菌种总趋势是从野生菌转向变异菌,从自然选育转向代谢调控育种,从诱发基因突变转向基因重组的定向育种。
15、根据操作方式的不同,液体深层发酵主要有分批发酵、连续发酵、补料分批发酵。
16、分批发酵全过程包括空罐灭菌、加入灭过菌的培养基、接种、发酵过程、放罐和洗罐,所需的时间总和为一个发酵周期。
酵母培养物生产工艺(一)酵母培养物生产工艺介绍•酵母培养物是一种用于生产发酵产品的微生物培养物,具有广泛的应用领域。
•本文将介绍酵母培养物生产的工艺流程和关键步骤。
工艺流程•选择合适的酵母菌株–根据所需产品的特性,选择适合的酵母菌株。
•制备培养基–根据酵母菌的需求,配制适宜的培养基。
•菌种培养–将选定的酵母菌株接种到培养基中,进行预培养。
•移植培养–将预培养得到的酵母菌种移植到大规模培养器中进行主培养。
•发酵控制–控制培养器中的温度、pH值、氧气供应等条件,促进酵母菌的生长和代谢。
•收获培养物–在发酵结束后,通过分离、过滤等方法,获取酵母培养物。
关键步骤1.酵母菌株的选择非常重要,必须考虑到所需产品的特性和生产条件。
2.培养基的配制需要满足酵母菌的生长和代谢需求,如碳源、氮源、微量元素等。
3.培养器的选择和设计对酵母菌的培养效果至关重要,需考虑到氧气传递、温度控制等因素。
4.发酵过程中,控制发酵液的温度、pH值、氧气供应等指标,以及添加适量的培养基。
5.发酵结束后,通过适当的分离、过滤等步骤,获得纯净的酵母培养物。
结论•酵母培养物生产工艺需要综合考虑多个因素,包括酵母菌株的选择、培养基配制、发酵过程控制等。
•通过合理的工艺流程和关键步骤的控制,可以获得高质量的酵母培养物,满足不同产品的需求。
•进一步研究和改进酵母培养物生产工艺,有助于提高酵母培养物的产量和品质,促进相关产业的发展。
注:本文仅为示例,实际文章中需根据具体情况展开讨论。
培养基的配制•培养基是酵母培养物生产中至关重要的组成部分。
•酵母菌对培养基中的碳源、氮源、微量元素等有不同的需求。
•碳源可以选择葡萄糖、麦芽糖等,氮源可以选择酵母粉、尿素等。
•培养基需要pH调整,一般在5.0-6.0之间为宜。
发酵过程中的控制•发酵过程中,温度、pH值、氧气供应等控制是至关重要的。
•温度通常控制在26-30摄氏度之间,适合大多数酵母菌的生长。
•pH值的控制可以通过添加酸碱调节剂实现,常常在5.0-6.0之间调整。
酵母菌选育、最适培养基筛选及菌种发酵培养[摘要]在无菌条件下,用紫外线对酵母菌(yeast)进行不同时长的照射诱变处理,选出合适的诱变菌种进行振荡培养。
经振荡培养后的诱变菌种运用正交试验设计的方法采用四个因素三个水平选出最适的菌种培养基,进行进一步的发酵培养。
在发酵罐中加入最适培养基成分和合适的酵母菌诱变菌种进行发酵扩培,最终获得大量的菌种和发酵产物。
[关键词]酵母菌,紫外线,最适培养基,正交试验设计,发酵培养面包酵母(Saccharomyces cerevisiae)是一种单细胞微生物,是酵母菌的一种,它含蛋白质50%左右,氨基酸含量高,富含B族维生素,还有丰富的酶系和多种经济价值很高的生理活性物质。
几千年前人类就用面包酵母发酵面包和酒类,在现代食品工业方面,广泛用作人类主食面包、馒头、包子、饼干糕点等食品的优良发酵剂和营养剂。
本实验选用的物理诱变因子为紫外线,DNA能强烈吸收紫外线,尤其是碱基中的胸腺嘧啶,从而在形成二聚体,改变DNA结构,引起基因突变。
本实验的面包酵母菌经不同时长的紫外线诱变处理,培养出的适合的诱变菌种进行最适的菌种培养基的筛选和发酵培养。
最适菌种培养基的筛选是通过正交实验设计进行的。
正交试验设计(Orthogonal experimental design)是研究多因素多水平的又一种设计方法,它是根据正交性从全面试验中挑选出部分有代表性的点进行试验,这些有代表性的点具备了“均匀分散,齐整可比”的特点,正交试验设计是分式析因设计的主要方法,是一种高效率、快速、经济的实验设计方法。
正交表是一整套规则的设计表格,用L为正交表的代号,n为试验的次数,t为水平数,c为列数,也就是可能安排最多的因素个数,本实验采用了四因素三水平进行最适培养基的筛选。
选出合适的诱变菌种和适合诱变的酵母菌生长的培养基后,便可以能过发酵罐进行发酵培养,分时段观察记录发酵过程中的PH,溶氧,菌种数。
绘制出面包酵母的生长曲线1材料与方法1.1实验材料菌种:面包酵母菌仪器:高压蒸汽灭菌锅,超净工作台,光学显微镜,恒温培养摇床,分析天平,小型发酵罐用品:枪头及1mL和0.5mL移液器,三角瓶,试管,玻璃涂棒,平皿,血球计数板,酒精灯,棉塞,试管架,盖玻片,记号笔试剂:酵母膏,蛋白胨,(NH4)SO4,葡萄糖PDA培养基,PDA液体培养基(不加琼脂):去皮马铃薯200克、葡萄糖20克、琼脂20克、自来水1000毫升、自然PH [其做法是称取200g马铃薯,洗净去皮切碎,加水1000ml煮沸半个小时,纱布过滤,再加10~20g葡萄糖和17~20g琼脂,,高压蒸气(121℃)灭菌20分钟,冷却后贮存备用。
]1.2 试验方法1.2.1酵母菌选育1)制备PDA固体培养基和液体培养基(不加琼脂),将所用用具如玻璃涂棒,9mL无菌水试管,培养皿,斜面试管等包好,121℃,30min 高压蒸汽灭菌。
2)在超净工作台中,制备固体培养基平板和液体培养基试管,用移液器取1mL菌悬液加入9mL无菌水试管,依次进行浓度梯度稀释,取稀释菌液进行计数,选取合适浓度梯度,进行涂板。
3)由于固体培养基制备的量不足,实验选取2个浓度梯度,紫外线照射时长选定为50s,70s,90s,进行涂布,涂布平板情况如下(表1),涂布后,紫外灯下照射诱变。
表1 涂布平板个数浓度梯度0s 50s 70s 90s1x107 1 2 2 21x108 1 2 2 24)诱变后在30℃培养2天后,进行平板计数,计算死亡率,挑取诱变单菌落于PDA液体培养基中30℃振荡培养。
1.2.2最适培养基筛选1)酵母菌发酵配方:酵母膏10g,蛋白胨10g,(NH4)2SO4 5g,葡萄糖20g,PH 6.4,选取酵母膏,蛋白胨,(NH4)2SO4,葡萄糖四个因素配成培养基母液,按四因素三水平的正交表(表4)和实验因素与水平表(表2)配制液体培养基,后进行高压蒸汽灭菌。
表2 实验因素与水平水平\因素酵母膏蛋白胨(NH4)2SO4葡萄糖1 0.5﹪0.5﹪0.25﹪1﹪2 1﹪1﹪0.5﹪2﹪3 2﹪2﹪1﹪4﹪2)将酵母菌菌液加于液体培养基中,28℃振荡培养2天,用活体计数法计算试管内菌体密度,进行级差分析。
1.2.3菌种发酵培养1)按照设备流程图认识发酵罐,了解发酵培养的流程。
2)校正pH计(4~6.68)根据正交试验设计结果配制最适培养基,将配好的发酵培养基12L(酵母膏180g、蛋白胨60g、(NH4)2SO4 60g、葡萄糖240g)倒入发酵罐中,进行分批灭菌(开启401,关闭404与302开启搅拌,开启202关小403使温度上去至118℃10分钟灭菌之后,开启401关小402开启203与A9将接种盖开松。
关闭405与203,打开402降压,关闭401打开102、101之后调节402),然后将菌种使用火焰保护法迅速接种到发酵罐中。
3)发酵过程中,每隔30分钟观察记录pH和DO值的变化,每隔1小时取样进行活体计数。
4)根据pH、DO、菌数的变化绘制标准曲线。
5)发酵培养结束后,进行倒罐,对发酵罐进行清洗。
2 结果与分析2.1 酵母菌选育经活体计数的菌体密度为3.55x109,选取10-7、10-8浓度梯度进行涂布,紫外线照射时长为50s、70s、90s。
诱变处理后培养得:在未经照射的空白对照平板上长出的菌落极少,紫外线诱变处理后的平板上没有长出菌落。
由于在计数时稀释浓度记错,菌体实际浓度应为3.55x108,因按菌体密度为3.55x109,选取10-7、10-8浓度梯度进行涂布,故实际涂平板的菌体较少。
又因为固体培养基制备的量不足,选取的浓度梯度由最优的三个变为两个,再经紫外线照射时选取的时间较长,不利于原本较少的菌体诱变生长,故诱变的平板上没有长出菌落。
表3 涂布诱变和诱变涂布的死亡率比较死亡率\诱变时长60s 75s涂布诱变70% 90.7%在进行酵母菌选育时,我们选用了涂布诱变的方法,这种方法均匀度好,但由于平板涂布的菌体较菌悬液来说较少,所以诱变的突变率较低。
而采用诱变涂布的方法,菌悬液的浓度高,突变率大,但诱变后涂板培养的工作量较涂布诱变来说大很多。
由表3的数据可观察得出:先诱变再涂布的方法菌种的死亡率远低于先涂布再诱变的死亡率(此为一次实验结果可能会产生微小误差)。
故实验室中一般采用诱变涂布的方法来增加菌种的突变率,获得所需的突变菌株。
2.2最适培养基筛选表4 正交试验结果NO.\因素酵母膏蛋白胨(NH4)2SO4葡萄糖实验结果1 1 1 1 1 1.30×1082 1 2 2 2 1.61×1083 1 3 3 3 2.27×1084 2 1 2 3 2.15×1085 2 2 3 1 0.80×1086 2 3 1 2 1.85×1087 3 1 3 2 2.20×1088 3 2 1 3 2.35×1089 3 3 2 1 1.15×108K1 1.73 1.88 1.83 1.08K2 1.6O 1.59 1.84 1.89K3 1.90 1.76 1.76 2.25R 0.30 0.29 0.08 1.17从表4的数据R可以得出影响因子主次依次为葡萄糖、酵母膏、蛋白胨、(NH4)2SO4。
其中葡萄糖为菌体生长的主要影响因素,酵母膏蛋白胨的影响作用相近,(NH4)2SO4次要影响因素。
最优的培养基配方为第八组的培养基配方,即2%酵母膏、1%蛋白胨、0.25% (NH4)2SO4、4%葡萄糖。
在实际实验操作中,小范围的PH值变动对菌体生长影响不大,因此在选取影响因子时,PH较葡萄糖,酵母膏,蛋白胨,(NH4)2SO4的影响小些。
从正交试验的极差分析(图1)中可看出,葡萄糖的影响作用随浓度增大而增大。
酵母膏,蛋白胨,(NH4)2SO4的影响曲线变化不规则,此为一次实验的结果,可能会产生误差。
再由R值分析可得四个因素的影响作用大小依次为葡萄糖、酵母膏、蛋白胨、(NH4)2SO4。
2.3菌种发酵培养表5 发酵培养中的条件变化时间(h)菌数(106)pH DO0 1.35 5.38 100.0﹪0.5 5.35 90.0﹪1.02.10 5.32 82.7﹪1.5 5.31 78.5﹪2.0 7.85 5.28 72.6﹪2.5 5.25 75.3﹪3.0 14.355.21 68.6﹪3.5 5.17 62.1﹪4.0 21.505.10 34.2﹪4.55.04 76.6﹪5.0 41.5 4.95 63.5﹪5.5 62.5 4.86 54.4﹪随着发酵培养的进行可从表5观察出发酵培养基的pH、DO值逐渐下降,菌体的数量逐渐增加,发酵进行到4.5小时时由于发酵罐的压力突然掉零,使溶氧值迅速下降,经调整通气管路,使压力回升,发酵液中的溶氧量回升,后随发酵进行DO值开始逐渐下降。
在发酵的过程中还应进行还原糖的测定(DNS比色法)和氨基酸浓度的测定(甲醛滴定法),对发酵过程的参数变化进一步完善。
由面包酵母的生长曲线(图2)可以看出面包酵母在发酵过程中菌数一直呈现上升状态,其生长速率也在增加。
在0~1h之间菌数变化较小,此时面包酵母处在新的培养环境的适应阶段;在1~4h之间,菌数有一定幅度的上升,酵母的生长速率提高,说明面包酵母适应了新的培养环境,开始大量分裂繁殖;在4~5.5h之间,曲线的增幅明显增大,酵母的生长速率明显增快,说明菌体进入旺盛生长期。
在发酵培养的过程中酵母的生长要经历延迟期、对数期、稳定期、衰亡期四个阶段,由于实验时间的限制,这四个时期的有生长曲线观察得只进行到了延迟期和对数生长期的起始部分,从这部分的发酵培养中,可观察得出:菌体从开始适应新的养环境,生长缓慢,到适应环境,生长显著增加的过程中,菌体的生长速率一直呈现增长状态,说明菌体的活性也在不断地增加。
根据面包酵母发酵pH变化曲线图(图3),可以观察出发酵液随发酵培养时间的延长pH 值一直呈现逐渐下降状态,pH的变化由开始的5.38变为最终的4.86,变化范围达0.52,且下降的趋势也逐渐增大。
这是由于面包酵母在发酵过程中分解发酵液中营养物质,自身释放酸性物质,使发酵液中H+不断积累,发酵液pH不断下降。
随发酵的进行,菌数不断增加,菌体分裂旺盛,发酵液的pH值下降的愈发明显。
根据面包酵母发酵过程中溶氧变化曲线(图4),可以看出发酵液的DO值随时间大体呈下降趋势。
在0~3.5h之间,溶氧量的大体呈逐渐下降的趋势;发酵到3.5h时发酵罐发生漏气,罐内的压力迅速掉0,罐内压力突然下降,发酵液中溶氧迅速释放,发酵罐内溶氧量急剧下降;经调整通气管路处理后,压力回升,发酵液中的溶氧量回升。