摇瓶装液量对发酵的影响实验
发酵过程的实验室研究、中试和放大
一. 实验室研究
(一) 实验设备 实验室研究所用的培养仪器和设备，如培养皿、培养箱等，已在微生物教科书和实验中介绍和 使用过，这里就不再叙述。绝大多数是需氧发酵，所以，对沉没(深层）液体培养来说，有气体自 然交换的摇瓶发酵和强制通气的发酵罐发酵。前者需要摇瓶机，后者需要容量大小不同的发酵罐 摇瓶机有往复式和旋转式两种。它们由3-4 个主要部件所构成，有支持台、电动机、控制系统 等可装有不同数量和不同大小的摇瓶，有250，500，1000ml的摇瓶，还有供种子液的4L大的摇瓶 。
1. 瓶塞对氧传递的阻力 为了保证瓶内是纯种培养，必须在瓶口配有一定厚度的棉花或多层纱布等过滤介质，以杜绝外
界空气中的杂菌或杂质进入瓶内。瓶外的氧气通过过滤介质，一定有传递阻力。Hara采用不同物质 的瓶塞，在转速为210r/min, 偏心距为3.5cm的摇瓶机上，29-30 0C下进行试验，采用外界氧扩散进入 取代空瓶中CO2的方法，测定氧透过瓶塞的氧传递系数(KC) O2(cm3/min)。结果见下页图。
第十五章 发酵过程的实验室研究、中试和放大
(Research in Lab. and Scale up) 第一讲
一.实验室研究 二.微生物摇瓶与罐培养的差异和发酵规模改变的影响（上）
凝结芽孢杆菌发酵条件的优化_高书锋
Abstract: The fermentation conditions of Bacillus coagulans were op timized, in which the culture conditions and
湖南农业科学 2010， （23 ） ： 34~38
Hunan Agricultural Sciences
凝结芽孢杆菌发酵条件的优化
高书锋， 任
摘
杰， 张德元， 陈
薇， 许丽娟， 魏小武
（湖南省微生物研究所， 湖南 长沙 410009 ）
要： 对一株畜禽用凝结芽孢杆菌菌株进行了发酵条件的优化， 通过单因素实验对培养条件、 培养基成分进行了筛选， 通过正
关键词： 发酵条件； 正交设计； 凝结芽孢杆菌； 益生菌 中图分类号： Q939.97 文献标识码： A 文章编号： 1006-060X （2010 ） 23-0034-05
Optimization of Fermentation Conditions for Bacillus coagulans
GAO Shu-feng, REN Jie, ZHANG De-yuan, CHEN Wei, XU Li-juan, WEI Xiao-wu
氮含量计算氮浓度， 将基础发酵培养基中的氮源分 别用其他氮源替换， 接种量为 3%， 装液量为 10%， 置 35℃ 、 220 r/min 摇床发酵， 发酵 42 h， 分别对发 酵液活菌数进行测定， 确定最佳氮源。 （3 ） 磷源筛选： 以基础发酵培养基中磷酸盐的 磷含量计算磷浓度， 将基础发酵培养基中的磷源分 别用 KH2PO4、 1/2 KH2PO4+1/2 K2HPO4 和 K2HPO4 替 换， 接种量为 3% ， 装液量为 10% ， 置 35℃ 、 220 r/ min 摇床发酵， 发酵 42 h， 分别对发酵液活菌数进 行测定， 确定最佳磷源。 （4 ） 无机盐筛选： 去掉基础发酵培养基中的无 机盐， 添加 0.002 mol/L 的不同种类的无机盐， 以不 加任何无机盐的发酵培养基作为对照，接种量为 3% ， 装液量为 10% ， 置 35℃ 、 220 r/min 摇床发酵， 发酵 42 h， 分别对发酵液活菌数进行测定， 确定最 佳无机盐类。 1.2.5 正交实验 根据凝结芽孢子杆菌发酵条件 单因素优化实验结果， 选出最佳的碳源、 氮源、 磷源 （葡萄糖、 酵母膏和磷酸二氢钾） 及 2 种对发酵水平 影 响 较 大 的 无 机 盐 类 （MnSO4· H2O 和 MgSO4· 7H2O ） ， 设计五因素四水平正交试验， 选用 L16 （ 45 ） 正交表进行正交实验（表 1 ）。 并对结果进行直观分 析和方差分析， 优化培养基组成。
摇瓶和发酵罐培养
1
体积氧传递系数（ 体积氧传递系数（KLa）和溶解氧的差 异
2
CO2浓度的差异 菌丝受机械损伤的差异
3
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1
体积氧传递系数（ 体积氧传递系数（KLa）和溶解氧的差异
通气状况：
摇瓶培养：瓶塞对氧传递的阻力、表面通气状况 与周围环境有关 发酵罐培养：鼓泡通气
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四、消除差异的方法
消除摇瓶与发酵 罐培养这两种规 模结果的差异， 模结果的差异， 使摇瓶发酵结果 能反映罐上的结 果，是一个很重 要的问题。 要的问题。
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从下面四个方面模拟罐上发酵的条件
1 增加摇瓶机的 转速，提高摇 转速， 瓶的Kd值和 瓶的 值和 溶氧水平
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搅拌增加菌体受损伤的程度
菌体内核酸类物质的漏出率与搅拌转速、 菌体内核酸类物质的漏出率与搅拌转速、搅拌持续 时间、搅拌叶的叶尖线速度、 时间、搅拌叶的叶尖线速度、培养液单位体积吸收的功 率以及体积氧传递系数(KLa)等成正比关系，也就是说， 等成正比关系， 率以及体积氧传递系数 等成正比关系 也就是说， 这些发酵参数的数量增加，其漏出率也增加， 这些发酵参数的数量增加，其漏出率也增加，菌体受损 伤的程度也增加。 伤的程度也增加。 虽然摇瓶发酵也有低分子核酸类物质漏出， 虽然摇瓶发酵也有低分子核酸类物质漏出，其漏出 量远远低于罐的。 量远远低于罐的。
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2 减少培养基的 装量，要注意 装量， 水分蒸发所引 起的误差
3 直接向摇瓶中 通入无菌空气 或氧气等措施
4 可在摇瓶中加 入玻璃珠来模 拟发酵罐的机 械搅拌来研究 因搅拌引起的 差异
摇瓶装液量对发酵的影响实验
摇瓶装液量对发酵的影响实验
摇瓶装液量对发酵的影响实验是研究在不同液量条件下，发酵过程的反应速率和产物得率等参数变化的实验。
这种实验可以有助于确定最佳的液量条件以优化产物得率和反应速率。
实验步骤：
1. 准备不同液量的摇瓶，并在每个摇瓶中加入固定量的发酵物；
2. 使用相同的条件下（如温度、氧气供应等），对每个摇瓶进行发酵操作，并记录反应过程中的反应速率、发酵时间和产物得率等参数；
3. 比较不同液量条件下反应速率和产物得率的变化，确定最优液量条件；
4. 通过分析实验结果，确定液体体积对反应速率和产物得率的影响机制。
需要注意的是，在实验中应控制其它影响因素的影响，例如氧气的供应、温度、菌种的产量和活性等，以确保实验结果准确可靠。
酿酒酵母CWY132以糖蜜为碳源生产2-苯乙醇的培养条件
酿酒酵母CWY132以糖蜜为碳源生产2-苯乙醇的培养条件崔志峰;沈情佳;汪琨;朱廷恒【摘要】对酿酒酵母CWYl32利用糖蜜为碳源,生物转化L-苯丙氨酸(L-Phe)生成2-苯乙醇的液-液两相分批补料培养工艺进行了研究.发现在以聚丙二醇(PPG1500)作为抽提剂的液-液两相培养中,采用分批补料方式添加糖蜜和L-Phe使2-苯乙醇产量明显提高.在0、4、8、12、24 h分别添加40 g/L糖蜜,4、8 h分别添加12g/L、3g/L L-Phe的液-液两相分批补料培养中,2-苯乙醇产量最高达到9.03 g/L,其中抽提相中2-苯乙醇浓度22.5 g/L,比优化前的液-液两相单批培养中的产量4.82 g/L提高了87%.底物L-Phe的摩尔转化率达到0.82 mol/mol.【期刊名称】《食品与发酵工业》【年(卷),期】2010(036)011【总页数】4页(P10-13)【关键词】酿酒酵母;2-苯乙醇;糖蜜;分批补料【作者】崔志峰;沈情佳;汪琨;朱廷恒【作者单位】浙江工业大学生物与环境工程学院,浙江,杭州,310032;浙江工业大学生物与环境工程学院,浙江,杭州,310032;浙江工业大学生物与环境工程学院,浙江,杭州,310032;浙江工业大学生物与环境工程学院,浙江,杭州,310032【正文语种】中文2-苯乙醇(2-phenylethanol，PEA) 是一种具有柔和细腻玫瑰气味的芳香醇，大量应用于玫瑰型及其他类型的香精配方中，在食品和日化用品等领域中也有广泛应用。
天然2-苯乙醇一般从玫瑰等植物精油中提取，但由于原料来源和提取成本等原因而难以满足市场需求。
生物技术的发展为天然2-苯乙醇的生产提供了新的途径，用酵母生物转化生产天然2-苯乙醇周期短、原料便宜，具有大规模生产的潜在能力。
Etschmann等首次报道了酵母用糖蜜作为碳源产2-苯乙醇，并利用油醇(oleyl alcohol)/水两相体系使2-苯乙醇产量大幅提高［1－2］。
发酵现象实验报告
发酵现象实验报告探究酵母菌在无氧条件下发酵作用产生二氧化碳和酒精。
试验仪器及用品：1.试验仪器：带胶塞和胶管的锥形瓶、小气球、Y形管、大烧杯、温度计、试管、比色板、小烧杯、玻璃棒。
2.试验用品: 白糖〔100g〕、一小包干酵母〔约30g〕、澄清的石灰水、酒精、橙色的重铬酸钾溶液。
〔检测酒精的试剂。
0.5ml的浓硫酸溶有0.1g重铬酸钾，体积分数为95％—97％，在酸性条件下与酒精发生化学反应由橙色变为灰绿色〕试验装置及说明：澄清的石灰水可以检测气体中有二氧化碳，重铬酸钾溶液遇到酒精由橙色变为灰绿色。
试验操作：1.将〔100ml〕40℃温水倒入锥形瓶，再用汤匙将一大勺糖及适量干酵母加进来，搅拌匀称后，将锥形瓶放在大烧杯中水浴保温温度保持在30—40 ℃左右。
〔先让酵母菌进行有氧呼吸，是酵母菌快速繁殖，并把葡萄糖分解成二氧化碳和水。
〕2. 观测到酵母菌培育液有气泡产生，塞上橡胶塞〔这样做既可以避开气体散失，影响后面试验效果，也为酒精的产生提供保障〕。
过一段时间后就可看到干瘪的气球渐渐膨胀起来了。
〔酵母菌的无氧呼吸〕3.将夹子打开，挤压气球，使瓶内产生的气体缓缓通过胶管导入试管内的澄清石灰水中，石灰水变浑浊了(检测气体中有二氧化碳。
原理：二氧化碳遇石灰水，石灰水变浑浊)。
4.将重铬酸钾试剂分别滴在比色板的凹槽内，并分别标注1号、2号〔作对比〕、3号。
在3号试剂上滴1滴酒精，在1号试剂上滴1滴酵母菌发酵液。
发觉1号和3号都由橙色变成了灰绿色。
试验创新点及意义：通过上述试验，让我们对酵母菌“发酵现象”所需要的原料、条件及产生的物质都有了较直观的感受，比较简单理解课本上阐述的“酵母菌可以把葡萄糖转化为酒精和二氧化碳”等有关内容，而且印象深刻。
使我们养成很好的节省意识。
试验现象：1. 闻到了发酵后非常的甜酒的芳香气味。
2. 详见【试验操作4】3. 澄清的石灰水变浑浊发酵现象试验报告范文2一、试验目的〔1〕掌控摇床发酵法制备糖化酶的工艺流程及操作方法〔2〕了解利用黑曲霉菌菌种发酵时的生长条件及考前须知〔3〕娴熟掌控试验过程中的无菌操作和培育条件的选择二、试验仪器及试剂菌种：黑曲霉仪器：锥形瓶〔500ml)、移液管、恒温水浴锅、秒表、50mL比色管、牛皮纸、纱布〔8层〕、pH计。
实验报告——精选推荐
实验报告⽣物⼯程综合实验教程实验1 ⼟霉素摇瓶发酵实验（设计型实验）⼀、实验⽬的冯惠勇周晓辉1、熟悉放线菌的微⽣物学特性及培养⽅法2、了解和掌握种⼦制备和摇瓶发酵技术和⽅法3、了解抗⽣素发酵的⼀般规律和代谢调控理论4、熟悉和掌握常⽤的⽐⾊分析⽅法的操作技术⼆、实验原理⼟霉素是四环类抗⽣素，其在结构上含有四并苯的基本母核，随环上取代基的不同或位置的不同⽽构成不同种类的四环素类抗⽣素。
其结构和命名如图。
R 1 R 2 R 3 R 4 R 5 ⼟霉素 H OH CH 3 OH H 四环素 H OH CH 3 H H ⾦霉素 Cl OH CH 3 H H 去甲基⾦霉素 Cl OH H H H 多西环素 H H CH 3 OH H ⽶诺环素 N(CH 3)2 H H H H美他环素H=CH 2OHCH 2(NH)CH(COOH)(CH 2)4NH 2⼟霉素具有⼴谱抗菌性，能抑制多种细菌、较⼤的病毒及⼀部分原⾍。
⼟霉素能抑制细菌的⽣长，在浓度⾼的时候也具有杀菌的作⽤。
它的作⽤机制是⼲扰蛋⽩质的合成。
由于它的毒副作⽤⼩，所以其在医疗上⽤途⼴泛，主要是应⽤于呼吸道和肠道感染。
⼟霉素是由龟裂链丝菌产⽣的，属于放线菌中的链霉菌属，它们具有发育良好的菌丝体，菌丝体分⽀，⽆隔膜，直径约0.4～1.0⽶，长短不⼀，多核。
菌丝体有营养菌丝、⽓⽣菌丝和孢⼦丝之分，孢⼦丝再形成分⽣孢⼦。
⽽龟裂链丝菌的菌落灰⽩⾊，后期⽣褶皱，成龟裂状。
菌丝成树枝分⽀，⽩⾊，孢⼦灰⽩⾊，柱形。
3N2H R 5C H 3 41龟裂链丝菌的菌落形态显微镜观察的菌丝特征⼟霉素是典型的次级代谢产物，其发酵的特点之⼀就是分批过程分为菌体的⽣长期、产物期和菌体期三个阶段。
龟裂链丝菌的⽣长和⼟霉素的⽣物合成受到许多发酵条件的影响：温度、发酵pH值、溶氧、接种量、泡沫等。
同时还受到⼀些代谢调控机制的控制：磷酸盐的调节作⽤、ATP的调节和产⽣菌⽣长速率的调节等。
三、仪器与材料（⼀）培养基1、斜⾯⾼⽒⼀号培养基可溶性淀粉2% 氯化钠0.05% 硝酸钾0.1% 三⽔磷酸氢⼆钾0.05%七⽔硫酸镁0.05% 七⽔硫酸亚铁0.001% 琼脂1.5%-2.0% pH：7.4-7.62、母瓶培养基淀粉3% 黄⾖饼粉0.3% 硫酸铵0.4% 碳酸钙0.5% ⽟⽶浆0.4% 氯化钠0.5% 磷酸⼆氢钾0.015% pH：7.0-7.23、发酵培养基淀粉15% 黄⾖饼粉2% 硫酸铵1.4% 碳酸钙1.4% 氯化钠0.4% ⽟⽶浆0.4% 磷酸⼆氢钾0.01% 氯化钴10µg/ml 消沫剂0.01% 淀粉酶0.1%-0.2% pH：7.0-7.2（⼆）实验菌种：龟裂链丝菌，微⽣物实验室保藏（三）仪器：玻璃试管、试管架、吸管（1ml，2ml，10ml）、吸⽿球、离⼼管、容量瓶、烧杯、三⾓瓶（250 ml，500ml）、量筒（250ml，500ml，1000ml）、玻璃棒、试纸、塑料漏⽃、电炉、接种铲（针）、振荡培养箱、恒温箱、台秤等四、实验题⽬1、溶氧对⼟霉素发酵的影响2、培养基中磷量对⼟霉素发酵的影响3、接种量对⼟霉素发酵的影响4、碳源、氮源浓度对⼟霉素发酵的影响五、实验步骤1．斜⾯孢⼦的制备⽆菌条件下，从冷藏的产⽣菌的斜⾯孢⼦中，刮取适量孢⼦涂在⾼⽒斜⾯上，然后置36.5～37℃的恒温箱培养3天，再置30℃的恒温室培养1天。
香菇液体菌种培养基及摇瓶培养条件优化
Edible and medicinal mushrooms2021，29（3）：242～249香菇液体菌种培养基及摇瓶培养条件优化谢婷1何娟1张顺凯2焦海涛2边银丙1肖扬1*（1.华中农业大学应用真菌研究所，武汉430070；2.湖北森源生态股份有限公司，湖北宜昌444200）摘要建立液体菌种优质高效生产技术体系是香菇工厂化生产的重要保障。
以香菇‘森源16’为试验菌株，选择菌丝生物量、菌丝球密度和直径为主要评价指标，采用单因素和正交试验L9(34)优化香菇摇瓶液体发酵工艺。
结果：棉秆粉为最佳碳源，麸皮为最佳氮源；优化培养基配方为葡萄糖3g/100mL，棉秆粉1.5g/100mL，木屑粉1.5g/100mL，麸皮0.6g/100mL，KH2PO40.1g/100mL，MgSO4·7H2O0.05g/100mL；最优摇瓶发酵条件为装液量100mL/250mL，摇床转速170r/min，初始pH5.5，羧甲基纤维素钠0.20g/100mL，漆酶0.05g/100mL。
关键词香菇；液体菌种；培养基优化；摇瓶发酵；条件优化中图分类号：S646文献标识码：B文章编码：2095-0934（2021）03-242-08 Optimization of liquid spawn media and shake flask culture conditionsof Lentinula edodesXie Ting1He Juan1Zhang ShunKai2Jiao Haitao2Bian Yinbing1Xiao Yang1*(1.Institute of Applied Mycology,Huazhong Agricultural University,Wuhan,Hubei430070,China;2.Hubei SenyuanEcological Co.,Ltd.,Yichang,Hubei444200,China)Abstract The establishment of a high-quality and high-efficiency production technology system for liquid spawn is an important guarantee for the factory production of Lentinula edode s.In this study,Senyuan No.16was used as the test strain,and the mycelial biomass,mycelial ball density and diameter were used as the main evaluation indicators.Single factor test and orthogonal test L9(34)were used to optimize the liquid culture process of L.edodes in shaking flasks. Results showed that cotton stalk powder is the best carbon source and wheat bran is the best nitrogen source.The optimized medium formula is glucose3g/100mL,cotton stalk powder1.5g/100mL,wood chip powder1.5g/100mL, wheat bran0.6g/100mL,KH2PO40.1g/100mL and MgSO4·7H2O0.05g/100mL.The optimal culture conditions for shake flasks are100mL/250mL of liquid volume,170r/min of shaker speed,initial pH of5.5,sodium carboxymethyl cellulose0.25g/100mL,laccase0.05g/100mL.Key words Lentinula edode s;liquid spawn;medium optimization;shake flask culture香菇（Lentinula edodes）营养丰富，味道鲜美，被誉为“山珍之上品”，且具有抗病毒、免疫调节、健胃、助消化、抗炎症、抗菌和抗肿瘤等活性[1,2]。
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五、 实验报告
1. 记录实验结果，并选择出最佳装液量
装液量（mL） 20 30 50 70 90
抑菌圈直径（mm）
2. 下一个实验：发酵培养基初始pH对发酵的影响
实验三 摇瓶装液量对发酵的影响
一、 目的要求 1.了解传氧系数内函和影响摇瓶发酵传氧系数的因素； 2.掌握利用氧传系数通过调节摇瓶装液量增加发酵产量。
二、 基本原理
在发酵过程中有多方面的限制因素，而溶氧往往是最易成 为控制因素。影响摇瓶kla的因素为摇瓶装液量和摇
瓶机的种类。在摇瓶发酵时，装液量越少，传氧 系数越大。但是，由于装液量少，在发酵过程中 增加发酵液的蒸发等。所以在摇瓶发酵时，需要 对摇瓶装液量进行研究，找出最佳状液量。
三 、装液量选择的方法：
1. 根据文献或装液量的一般数据，确定中间 的装液量。
2. 在中间的装液量数值上下，改变摇瓶装液 量，考察在改变装液量时，装液量对产物 合成产生的影响，选择出最佳装液量。
三、 试验材料和用具
1.培养皿、试管、移液管、三角瓶、摇床 2. 培养基 发酵培养基为葡萄糖15g/L、蛋白胨10g/L 、 氯化钠30g/L 、复合盐A液20mL/L、复合 盐B液1mL/L、pH 7.0。 斜面培养基和种子培养基为ISP2 3. 接种工具、酒精灯、天平、培养箱等。
四、实验步骤
1.菌种活化 2. 斜面菌种的扩大培养 3.液体菌种培养基的配置 4.液体菌种接种 5.液体菌种振荡培养 6.不同装液量（10mL、30mL、50mL、70mL、 90mL）发酵培养基的配制 7.发酵培养基接种和振荡培养 8.用琼脂扩散法检测不同装液量情况下，抗菌物 质产生情况，选择出最佳装液量。