项目二：发酵条件优化及扩大培养

L-苏氨酸发酵种子培养基及培养条件的优化

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。

育肥猪发酵饲料用乳酸菌的培养基及培养条件优化

杨胜张利平，范寰，乔家运，王文杰
，
（１．甘肃农业大学动物科学技术学院，甘肃兰州
７３００７０；２．天津市畜牧兽医研究所，天津
３００１１２）
摘要：通过正交试验和响应面试验对用于育肥猪发酵饲料的乳酸菌培养基及培养条件进行了优化．结果表明：优化后的培养基配方为酵母粉１０ｇ／Ｌ，蛋白胨１５ｇ／Ｌ，葡萄糖６ｇ／Ｌ，ＭｇＳ０４・７Ｈ２Ｏ０．２ｇ／Ｌ，ＭｎＳＯ４０．０５ｇ／Ｉ，
ｔｕｒｅｃｏｎｄｉｔｉｏｎｓｏｆｌａｃｔｉｃａｃｉｄｂａｃｔｅｒｉａｔｈａｔｗｅｒｅｕｓｅｄｆｏｒｔｈｅｆｅｒｍｅｎｔａｔｉｏｎｆｅｅｄｏｆｆａｔｔｅｎｉｎｇｐｉｇｓ．Ｔｈｅｒｅｓｕｌｔｓ
Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：ｌａｃｔｉｃａｃｉｄｂａｃｔｅｒｉａ；ｆｅｒｍｅｎｔａｔｉｏｎｆｅｅｄ；ｆａｔｔｅｎｉｎｇｐｉｇ；ｍｅｄｉｕｍ；ｒｅｓｐｏｎｓｅｓｕｒｆａｃｅｔｅｓｔ
Ｏｐｔｉｍｉｚａｔｉｏｎｏｆｃｕｌｔｕｒｅｍｅｄｉｕｍａｎｄｃｏｎｄｉｔｉｏｎｓｏｆｌａｃｔｉｃａｃｉｄｂａｃｔｅｒｉａｉｎｆｅｒｍｅｎｔａｔｉｏｎｆｏｒａｇｅｆｏｒｆａｔｔｅｎｉｎｇｐｉｇ

发酵工程教案(打印)

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。

酶工程第三章酶的发酵生产第三节发酵工艺条件及控制

为了获得足够多的能量，以满足细胞生长和发酵产酶的需要，培养基中的能源（一般是碳源提供）必须经有氧解才能产生大量的ATP。为此，必须供给充足的氧气。
第三节发酵工艺条件及控制
无机元素是通过添加无机盐来提供的，一般采用水溶性的硫酸盐、磷酸盐或盐酸盐等。有时也使用硝酸盐，在提供无机氮的同时，提供无机元素。
4．生长因素生长因素是指细胞生长繁殖所必不可缺的微量有机化合物主要包括各种氨基酸、嘌呤、嘧啶、维生素，以及动植物生长激素等。各种氨基酸是蛋白质和酶的组分；嘌呤和嘧啶是核酸和某些辅酶的组分；维生素主要起辅酶作用；动植物生长激素则分别对动物细胞和植物细胞的生长、分裂起调节作用。有的细胞能够自己合成各种生长因素，而有的细胞则缺少合成一种或多种生长因素的能力，需由外界供给，才能正常生长繁殖，这样的细胞称为营养缺陷型。
第三节发酵工艺条件及控制
在酶的发酵生产中，通常在培养基中加进玉米浆、酵母膏等，以提供各种必需的生长因素。有时，也加进纯化的生长因素，以供细胞生长繁殖之需。
现举例几种酶发酵培养基：（1）枯草杆菌BF7658α—淀粉酶发酵培养基：玉米粉 8%，豆饼粉4%，磷酸氢二钠0.8%，硫酸铵0.4%，氧化钙 0.2%，氯化铵0.15%。（2）枯草杆菌AS1.398中性蛋白酶发酵培养基：玉米粉4%，豆饼粉3%，麸皮3.2%，米糠1%，磷酸氢二钠0.4%，磷酸二氢钾0.03%。（3）黑曲霉糖化发酵培养基：玉米粉10%，豆饼粉4%，麸皮1%（PH4.4—5.0）。
第三节发酵工艺条件及控制
不同细胞生长繁殖的最适PH有所不同。一般细胞和放线菌的生长最适PH为中性或微碱性（PH6.5—8.0）；霉菌和酵母的生长最适PH为偏酸性（PH4.0—6.0）；植物细胞生长的最适PH为5—6。

发酵过程优化与控制(原理部分)

16
大型发酵罐搅拌装置
17
现代发酵工程的主要研究内容
1.发酵过程的优化控制技术 2.生化过程的模型化 3.高密度培养技术 4.代谢工程和代谢网络控制 5.新型生化反应器的研究和开发 6.新型发酵和产品分离技术
18
第一章
绪论
一. 发酵过程优化在生化工程中的地位二. 发酵过程优化的目标和研究内容三. 发酵过程优化的研究进展四. 流加发酵过程的优化控制
19
一. 发酵过程优化在生化工程中的地位
现代生物技术不仅能在生产新型食品、饲料添加剂、药物的过程中发挥重要的作用，还能经济、清洁地生产传统生物技术或一般化学方法很难生产的特殊化学品，在解决人类面临的人口、粮食、健康、环境等重大问题的过程中必将发挥积极的作用如何才能更好地发挥现代生物技术的作用？以工业微生物为例，选育或构建一株优良菌株仅仅是一个开始，要使优良菌株的潜力充分发挥出来，还必须优化其发酵过程，以获得较高的产物浓度(便于下游处理)、较高的底物转化率(降低原料成本)和较高的生产强度(缩短发酵周期) 20
养或半连续发酵，是指在分批发酵过程
中间歇或连续地补加新鲜培养基的发酵
方法
36
流加发酵的研究进展
在20世纪70年代以前流加发酵的理论研究几乎是个空白，流加过程控制仅仅以经验为主，流加方式也仅仅局限于间歇或恒速流加
1973年日本学者Yoshida等人首次提出了 “Fed-Batch Fermentation”这个术语，并从理论上建立了第一个数学模型，流加发酵的研究才开始进入理论研究阶段
11
基于碳氢化合物的经济转变为基于碳水化合物的经济
将工业革命世纪转变到生物技术世纪只有工业微生物才能将来源于太阳能的可再

产氨基丁酸乳酸菌分离与发酵条件优化及饮料开发

4、初始糖浓度
随着初始糖浓度的增加，乳酸菌生长速度和产酸能力均有所提高。但当初始糖浓度超过10%后，乳酸菌生长速度和产酸能力开始下降，饮料口感也变差。因此，优化后的初始糖浓度为10%。
讨论
通过单因素实验结果的分析，发现发酵时间、温度、接种量、初始糖浓度等因素对南酸枣乳酸菌饮料发酵的影响具有显著性差异。在优化的发酵条件下，乳酸菌生长速度和产酸能力均得到显著提高，饮料口感也更加酸甜可口。
接下来，将菌悬液涂布在含有特定培养基的平板上，培养一段时间，让乳酸菌在培养基上生长。常用的培养基包括罗伊氏乳杆菌培养基、MRS培养基等。
最后，从平板上挑选具有产氨基丁酸特性的菌落，进行分离和纯化。这个过程中可以采用显微镜观察、生化反应等手段辅助鉴定和筛选。
2、发酵条件优化
优化发酵条件可以提高产氨基丁酸乳酸菌的发酵效率和产品质量。影响发酵效果的因素包括培养时间、温度、初始pH值等。为了确定这些因素的最优组合，可以采用以下方法进行实验：
产氨基丁酸乳酸菌分离与发酵条件优化及饮料开发
01 引言
03 结论
目录
02 主体部分 04 参考内容
引言
随着人们健康意识的提高，功能性食品已成为市场上的热门需求。其中，富含氨基丁酸（GABA）的乳酸菌饮料因其具有改善睡眠、调节血压等多种保健功能而受到广泛。为了提高产氨基丁酸乳酸菌的发酵效率和产品质量，本次演示将探讨其分离与发酵条件优化及饮料开发的相关问题。
结论
通过对南酸枣乳酸菌饮料发酵条件的优化研究，得到了以下结论：发酵时间为10小时，温度为35℃，接种量为10%，初始糖浓度为10%时，南酸枣乳酸菌饮料的品质和产量达到最佳水平。优化后的发酵条件在实际生产中具有重要的应用前景，可以为南酸枣乳酸菌饮料的品质和产量提供有力保障。

高中生物选择性必修三第三单元发酵工程及应用((含答案))高二生物单元复习知识清单

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。

《菌种扩大培养》课件

重要性
菌种扩大培养是微生物实验和工业生产中的重要环节，它能够提供足够数量的微生物用于实验或生产，是实现微生物利用的关键步骤。
菌种扩大培养的基本原理
生长曲线
菌种扩大培养需遵循微生物的生长曲线，即适应期、对数生长期和稳定期。在适应期，微生物需要适应新的环境；在对数生长期，微生物快速分裂繁殖；在稳定期，微生物繁殖速度减缓，细胞开始出现分化。
菌种活性检测
定期检测菌种的活性，确保菌种在培养过程中保持较高的活性。
03
菌种扩大培养的技术与设备
微生物培养技术
微生物培养基
选择适宜的培养基成分，如碳源、氮源、无机盐等，以支持微生物的生长和繁殖。
无菌技术
培养条件控制
根据微生物的特性，控制培养温度、湿度、pH值等条件，以获得最佳生长效果。
工业生产
在工业生产中，菌种扩大培养可用于发酵、酶工程、生物制药等领域，提供足够数量的目的产物。
农业生产
在农业生产中，菌种扩大培养可用于菌肥、生物农药等的生产，提高农作物的产量和品质。
02
菌种扩大培养的步骤
菌种选择与纯化
菌种选择
选择适合工业化生产的菌种，考虑其生长速度快、产率高、对环境的适应性等。
新型发酵技术如连续发酵、分批补料发酵等能够提高菌种的发酵效率和产物得率，降低能耗和资源消耗。
新型发酵技术还有助于解决传统发酵工艺中存在的瓶颈问题，如高细胞密度培养和产物抑制等，为菌种扩大培养提供新的解决方案。
智能化、自动化技术的进一步发展
智能化、自动化技术能够实现菌种扩大培养过程的实时监测、控制和优化，提高培养过程的稳定性和可重复性。
《菌种扩大培养》PPT课件
目录 Contents