项目二:发酵条件优化及扩大培养
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L-苏氨酸发酵种子培养基及培养条件的优化摘要:采用正交试验设计对菌株WS4006-7E-NUT-21L-苏氨酸发酵的种子培养基进行优化,同时对影响种子生长的条件如种子培养时间、种子液初始pH值、种子装液量等进行了研究,最终确定了L-苏氨酸发酵的最优种子培养条件。
确定了种子培养基的最佳组成为葡萄糖30g/L、硫酸铵3g/L、玉米浆40g/L、酵母膏5g/L;种子的最佳培养条件为250mL的三角瓶中装液量25mL,种子培养基的初始pH值7.0,培养时间16h,接种量10%。
关键词:L-苏氨酸;发酵;种子培养基;培养条件;优化L-苏氨酸是一种必需氨基酸,被广泛应用于生产食品、医药、饲料添加剂等[1]。
近年来,随着人民生活水平的提高和养殖业的迅速发展,苏氨酸的需求量大增,但是受技术限制,国内苏氨酸的产量较小,生产工艺和产品质量均不成熟,绝大部分的需求依赖进口[2]。
目前,微生物发酵法以其生产成本低、节约资源、环境污染小等优点成为工业化生产苏氨酸的主要方式。
微生物发酵种子培养的目的是在较短的时间内获得大量健壮活跃的种子,为后续发酵产物的形成打下坚实的基础,若种子质量异常,会给发酵造成极大的影响[3]。
而获得优良种子的主要因素包括选用合适的种子培养基及良好的种子培养条件。
对L-苏氨酸生产菌WS4006-7E-NUT-21的种子培养基及部分培养条件进行了研究,旨在为L-苏氨酸的工业化生产提供理论依据。
1材料与方法1.1材料1.1.1菌株L-苏氨酸产生菌WS4006-7E-NUT-21为从江苏畜牧兽医职业技术学院生物技术实验室保存的菌株WS4006中分离诱变选育得到的菌株,初步鉴定为嗜麦芽寡养单胞菌(Stenotrophomonasmaltophilia)。
1.1.2培养基[4]基础种子培养基:葡萄糖40g/L,硫酸铵4g/L,玉米浆30g/L,酵母膏5g/L,K2HPO41g/L,KH2P041g/L,MgS04·7H200.25g/L,Fe2SO4·7H2O 0.01g/L,MnSO4·H2O0.01g/L,pH7.0,115℃灭菌15min。
发酵工程教案(打印)第一章:发酵工程的概述1.1 发酵工程的定义发酵工程的概念发酵工程的组成1.2 发酵工程的应用领域食品工业制药工业生物化工1.3 发酵工程的发展历程传统发酵技术现代发酵工程技术第二章:发酵过程的微生物学基础2.1 发酵微生物的分类与特性细菌真菌放线菌2.2 发酵微生物的培养与筛选培养基的选择与制备微生物的分离与纯化2.3 发酵微生物的代谢调控微生物的生长曲线微生物的代谢途径第三章:发酵设备的类型与选择3.1 发酵设备的类型大型发酵罐生物反应器膜分离设备3.2 发酵设备的选择原则生产规模产品特性经济效益3.3 发酵设备的运行与维护设备的启动与停止设备的清洗与消毒设备的故障处理第四章:发酵过程的控制与管理4.1 发酵过程的控制参数温度pH值溶氧量营养物质4.2 发酵过程的控制技术自动控制系统反馈控制系统计算机控制系统4.3 发酵过程的管理与优化生产计划的制定发酵条件的优化生产过程的质量控制第五章:发酵工程的案例分析5.1 乳酸菌发酵工程案例酸奶的生产泡菜的制作5.2 酵母菌发酵工程案例啤酒的生产葡萄酒的制作5.3 放线菌发酵工程案例抗生素的生产维生素的生产第六章:发酵工程的安全与环保6.1 发酵工程的安全问题微生物的危害生物安全措施发酵罐的安全操作6.2 发酵过程中的污染控制污染的来源污染的检测与控制清洁生产技术6.3 发酵工程的环保问题废水处理废气处理固体废弃物处理第七章:发酵工程的产业化应用7.1 发酵工程在食品工业的应用面包酵母的生产乳酸菌的产业化7.2 发酵工程在制药工业的应用抗生素的产业化维生素的产业化7.3 发酵工程在其他领域的应用生物燃料的生产生物材料的产业化第八章:发酵工程的研发与创新8.1 发酵工程的新技术发展重组DNA技术基因工程技术合成生物学技术8.2 发酵工程的新设备开发高通量筛选设备生物反应器的设计自动化控制系统8.3 发酵工程的产业化挑战与机遇产业化过程中的问题产业化发展的趋势产业化政策的分析第九章:发酵工程的实例分析与评价9.1 发酵工程案例分析某乳酸菌产品的生产某抗生素的生产9.2 发酵工程项目的评价技术与经济评价环境与社会影响评价风险评价9.3 发酵工程的发展前景与建议行业发展趋势技术创新方向政策与支持措施第十章:发酵工程的实验操作10.1 发酵实验的基本操作菌种的制备与保藏发酵液的制备发酵过程的监控10.2 发酵实验的设计与优化实验设计方法发酵条件的优化实验结果的分析10.3 发酵实验的操作技能培养实验操作的安全规范实验设备的操作与维护实验数据的准确记录与处理重点和难点解析重点环节一:发酵微生物的分类与特性重点掌握不同类型发酵微生物的分类、特点及应用领域。
第一章发酵工程第3节发酵工程及其应用一、发酵工程的基本环节1.发酵工程的基本环节:菌种的选育,扩大培养,培养基的配制、灭菌,接种,发酵罐内发酵,产品分离、提纯等方面。
2.选育菌种目的:获得性状优良的菌种。
3.选育方法(菌种来源):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。
4.菌种选育的重要性(意义):优良的菌种不仅具有健壮,不易退化,其发酵产品的产量高、质量稳定等优点,它往往还会赋予发酵产品独特的风味,因此菌种选育环节在很大程度上决定了生物发酵产物的成败。
5.扩大培养:(1)目的:获得更多的菌种。
(2)原因:工业发酵罐的体积一般较大,因此,需要接入的菌种总体积大(数目多)。
(3)扩大培养的培养基:一般为液体培养基。
6.配制培养基的要求:(1)在菌种确定之后,(结合菌种代谢特点)选择原料制备培养基。
(2)在生产实践中,培养基的配方要经过反复试验才能确定。
(即不断优化培养基)7.培养基和发酵设备都必须经过严格的灭菌原因: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。
8.灭菌目的:避免因杂菌污染而影响产品的品质和产量。
9.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。
10.发酵罐内发酵是发酵工程的中心环节。
11.发酵罐内发酵严格控制发酵条件的原因:(1)环境条件不仅会影响微生物的生长繁殖,而且影响微生物代谢物的形成;(2)严格控制发酵条件,有利于使发酵全过程处于最佳状态。
12.发酵罐内发酵要求: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。
13.不同发酵条件的影响实例——谷氨酸发酵(1)在中性和弱碱性条件下会积累谷氨酸。
(2)在酸性条件下则容易生成谷氨酰胺和N-乙酰谷胺酰胺。
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