发酵工程实验指导书

《发酵工程实验指导书》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在行业资料-天天文库。

1、实验二酵母培养中的基质代谢、呼吸和生长的参数检测与参数相关分析一、实验目的微生物的生长受自身代谢特性和环境的影响，比如在不同的介质中同一种菌的代谢特性和代谢速率会不一样，不同的生长阶段菌的代谢也会不同。在分批培养中，随着微生物的生长，基质的利用，代谢产物的积累，环境发生变化，从而对微生物代谢产生影响。所以测定代谢过程的参数，如菌浓度、基质浓度、pH、溶氧浓度等，并对这些参数的时序变化进行分析及动力学分析，可以使人们对微生物培养过程有一个量化的了解，所以检测代谢参数是过程控制与优化的基本前提，其中基质代谢、氧的消耗与菌体生长密切相关。本实验力图使学

2、生掌握测定菌体浓度、基质消耗、呼吸相关的各种参数的方法，以及学会分析这些参数的时序变化和相互间的关系。一种参数可以有不同的检测方法，本实验将选取在实际应用中比较常见的检测项目，使学生通过实验能掌握常用参数的测定方法，并且将实时测定的数据进行时序分析和多参数的关联分析使学生对代谢的网络化有一个初步的认识。二、实验原理在需氧代谢中，菌体生长是以基质代谢和氧的消耗为基础的，因为他们提供了生长所需要的前体物质和能量，而且从基质和氧的消耗速率也可以反映菌生长的状况和阶段。本实验在15L发酵罐中进行酵母培养，可保证发酵全过程生长条件的一致性（较之摇瓶），对菌

3、的生长代谢分析有参数的稳定性和可靠性。酵母的生长以葡萄糖为碳源，随着葡萄糖的利用，酵母生长同时也会产生代谢副产物——小分子酸，因此要用氨水调节pH。氨水消耗的多少与糖代谢相关。分批发酵中，酵母生长会出现延迟期、对数生长期、稳定期、衰亡期等阶段，通过测定菌量就可以了解生长情况与阶段。三、器材与试剂1.种子培养基配方（1L）酵母提取物10g、蛋白胨20g、葡萄糖20g、pH5.5。2.发酵培养基配方（1L）酵母提取物10g、蛋白胨20g、葡萄糖20g、灭菌前pH5.5，泡敌0.1%。3.补糖配方（1L）葡萄糖200g、K2HPO410g、MgSO4·

4、H2O1.6g、NH4Cl1.4g。4.葡萄糖测定SBA–40型谷氨酸(乳酸)–葡萄糖双功能生物传感分析仪测定，详见第四章实验五十三。5.15L全自动发酵罐电极标定（1）pH电极标定将pH电极连上电极线，将发酵罐pH电极标定控制屏幕上的斜率和截距分别设置为1和0；将电极插入pH6.86（称为标1）的标准缓冲液中，等pH显示的读数稳定后读取读数（称为测1）。拿出电极，用去离子水冲洗电极，并用卷筒纸轻轻的吸干电极头上的水，然后插入pH4.00（称为标2）的标准电极缓冲液中，等pH显示的读数稳定后读取读数（称为测2）。电极的斜率由下式计算得到：在发酵罐

5、的控制屏幕上输入斜率，再把电极插入pH6.86标准溶液中看pH读数与标准缓冲液值得差距，调节截距，使读数等于标准缓冲液pH。这时的截距就是标定的截距。（2）溶氧电极的标定将发酵罐溶氧电极标定控制屏幕上的斜率和截距分别设置为1和0；在培养基灭菌温度达到115℃时，调节显示屏上的斜率读数使溶氧读数为零，此时的斜率读数即为标定的斜率。接种结束后发酵开始时，调节截距使溶氧读数在80%左右，此时的截距为标定的截距。四、实验操作1.A600与菌体干重的关系测定酵母是单细胞生物，它在液体中呈单个悬浮状态，因此可以通过测定发酵液的吸光度来得知菌生长量。由于发酵液

6、略显黄色，因此选择的波长要对黄色光吸收尽量地少，本实验选择600nm，测量A600。菌体干重测定的具体方法如下：取10mL发酵液，冷冻离心，转速10000r/min，离心10min，弃去上清液，得到湿菌体，在95℃干燥箱干燥12h，称取干重并除以10。绘图计算得到A600与菌体干重的关系：菌体干重（g/mL）=a×A600+b2.基质代谢和菌体生长的关系（1）种子培养基的配制及种子培养①种子培养基的配制：按照种子培养基配方，配制1200mL培养基，并用盐酸调好pH，分装到11个500mL的摇瓶中，每瓶100mL，用松棉塞塞住瓶口，并用牛皮纸包扎好

7、瓶口。放入高压灭菌锅115℃，灭菌15min。②接种：在超净工作台上用无菌接种针挑取一针斜面菌种，接入已灭菌的种子培养积极，包扎好瓶口，没接种一瓶种子需换一根接种针，以免染菌。③种子培养：放入30℃摇床培养，转速230～240r/min，培养16h。（2）发酵培养基配制及营养①发酵培养基配制：按照发酵培养基配方，计算出10L培养液所需各成分的含量并称取。用自来水溶解后装入发酵罐，定容至7.5L。用高压蒸汽直接通入发酵罐灭菌，灭菌体积控制在9L。灭菌条件：115℃，15min。②接种：将培养好的种子10瓶，在超净工作台上合并成2瓶，并用无菌棉塞塞好

8、，待接种。火焰接种法从发酵罐的接种口倒入种子，盖上接种口盖子，撤去火圈，调节溶氧浓度到80%。余下的一瓶种子用于菌体干重测定。③发酵过程