发酵工艺原理实验讲义-2012年.doc

发酵罐分批补料培养酵母细胞 一、实验原理 微生物细胞是发酵的主体，在生长过程中，微生物细胞通过代谢活动将部分营养物质转变成微生物细胞的构成物质，表现出细胞体积增大和数目增多，基质逐渐消耗，代谢产物不断积累。 分批补料培养又称为流加发酵或半连续培养，是一种介于分批培养和连续培养之间的过渡培养方式，是在分批培养过程中，间隙或连续地补加新鲜培养基的培养方法。分批补料培养同时兼有间歇培养和连续培养的某些特点，其优点是，可使发酵系统中维持很低的底物浓度，减少底物的抑制或其分解代谢的阻遏作用，不会出现当某种培养基成分的浓度 高时影响菌体得率和代谢产物生成速率的现象。 分批补料培养的要求是控制底物浓度，因此，其核心问题是流加什么和怎样流加。从流加方式看，流加培养分为无反馈控制和有反馈控制两类。无反馈控制流加培养中，底物的流量按事先设置好的条件变化，又分为定流量流加、断续流加、指数流加等方法。在有反馈控制的流加培养中，根据控制方式分为间接（取与过程密切相关的、可以测定的参数为控制指标，例如pH、DO、QCO2等）和直接（连续或间断地测定培养液中流加的底物浓度，以此作为控制指标）两类。另外，根据控制流加底物浓度的情况，可分为保持一定浓度值（定值控制）和浓度随时间变化（程序控制）的控制方法。 二、实验教学的目的与要求 发酵工艺原理实验的教学目的是使学生在发酵工艺原理理论课的基础上，通过实验加深学生对培养基制备、种子培养、发酵过程控制以及菌种制备至发酵全过程的污染控制等教学环节所学知识的感性认识。由于发酵工艺原理实验涉及微生物学和发酵产品分析等实验操作，所以要求学生具有较好的相关实验基础，在操作中体会发酵生产的技术要求和过程控制原理，通过发酵工艺原理实验要求学生： 1. 进一步加深对发酵工艺原理基本概念、基本理论的理解； 2. 了解发酵罐结构、控制系统； 3. 掌握发酵罐的使用方法和操作过程； 4. 掌握分批补料培养的原理和操作方法； 5. 能正确使用仪器设备，具有较扎实的实验技能； 6. 能正确记录和处理实验数据，撰写实验报告； 7. 培养严谨、认真和实事求是的科学态度，提高观察、分析和解决问题的能力。 三、实验方式和基本要求 实验方式： 教师简略讲解及演示仪器操作,学生分组独立完成。 基本要求： ①做好实验预习（明确实验目的、任务、有关原理、操作的主要步骤、注意事项。并于实验前写好实验预习报告等）； ②实验中要勤于动脑思考和动手操作，细心记录实验现象和数据，严格遵守操作规程及注意事项，自觉遵守实验室各项规章制度； ③实验的原始记录经指导教师签阅后妥善保管备查。认真撰写实验报告。 四、考核方式 从实验过程表现和报告质量两方面进行实验考核，采用五级记分制，成绩体现在实验报告的成绩中，主要根据以下内容来评定成绩： （1）学生的预习报告和预习效果：占10%； （2）学生在实验过程中的实验态度和操作能力（包括思考问题、动手操作和仪器使用等）：占50%； （3）实验数据的处理：占20%； （4）实验问题讨论：占20%。 五、实验课程内容（项目）设置 序 号 实 验 项 目 实 验 内 容 学 时 实验 类型 备注 1 种子培养 三角瓶培养：将液体试管种子接入无菌麦芽汁的三角瓶，恒温培养。 1 操作 2 发酵罐安装、检查 培养基及发酵罐的灭菌 首先检查所有的连接；检查通风排气系统是否有漏气、阻塞现象；检查搅拌系统的运转；检查保温系统、pH调节系统；检查各接口管密封完好程度。 在发酵罐中调配培养基，放在灭菌锅中灭菌，葡萄糖液和消泡剂（泡敌）分别同时灭菌。灭菌后冷却到发酵温度。 3 操作 3 系统安装、流加培养及样品分析 利用硅橡胶管将糖液贮瓶、氨液贮瓶分别连接蠕动泵和培养罐上的入口，消泡剂贮瓶与培养罐的入口用硅胶管连接，把传感器在75%酒精中浸泡灭菌，然后用无菌水洗净，尽快安装在培养罐上。调整通气量和搅拌转数，然后接种。 开动蠕动泵流加葡萄糖液，调节流量使发酵罐内葡萄糖浓度达到0.2-1.0g/L。滴加0.1mol/L氨液，控制培养液pH5.5。通过调节风量和搅拌转数控制溶氧浓度在10%左右。流加培养8h，每隔2h取样测定培养液中葡萄糖浓度和菌体量。采用分光光度计测定培养液浊度得菌体密度，用滤纸过滤发酵液得菌体，干燥至恒重测菌体干重，采用斐林滴定法测定葡萄糖浓度。 培养结束后，将培养基灭菌后弃掉，清洗培养罐。 12 综合 六、实验用菌种与培养基 1．菌种 异常汉逊氏酵母 2. 培养基 斜面培养基：协定糖化法制备的麦汁，4°麦汁。 种子培养基（g/L）：葡萄糖20，酵母膏10，蛋白胨10，pH自然 发酵培养基（g/L） 葡萄糖60，（NH4）2SO4 10，磷酸二氢钾4.5，硫酸镁0.75，酵母膏6，pH