需氧菌的发酵工艺设计

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1、成绩课程设计学生姓名：学院：系别：班级：学号：指导教师：日期：菌种理论装液系数理想装液系数接种量发酵时长初始pH温度枯草芽孢杆菌8%-20%8%3%12h6.037℃一、课程设计任务书1、设计题目：单批次液体发酵50吨需氧菌的发酵工艺设计2、设计任务：（1）基本工艺流程设计（2）单批次液体发酵50吨需氧菌的发酵的相关工艺参数计算（3）种子罐及发酵罐选型与计算3、基本工艺流程：保藏枯草芽孢杆菌的菌种→平板划线培养→挑取单菌落→菌种摇瓶培养→种子扩大培养→主发酵→半成品4、设计依据：枯草芽孢杆菌，是芽孢杆菌属的一种。

2、单个细胞0.7～0.8×2～3微米，着色均匀。无荚膜，周生鞭毛，能运动，革兰氏阳性菌。枯草芽孢杆菌的生理特征为专性好氧，不具凝乳作用，过氧化氢酶实验、硝酸盐还原实验、V-P实验阳性。苯丙氨酸脱氨酶实验、卵黄卵磷脂酶实验阴性，解葡萄糖产酸不产气，能分解阿拉伯糖、甘露醇、酪素、明胶、淀粉。菌体生长过程中产生的枯草菌素、多粘菌素、制霉菌素、短杆菌肽等活性物质，这些活性物质对致病菌或内源性感染的条件致病菌有明显的抑制作用。刺激动物免疫器官的生长发育，激活T、B淋巴细胞，提高免疫球蛋白和抗体水平，增强细胞免疫和体液免疫功能

3、，提高群体免疫力；能合成维生素B1、B2、B6、烟酸等多种B族维生素，提高动物体内干扰素和巨噬细胞的活性。枯草芽孢杆菌不仅在饲料中应该比较广泛,在污水处理及生物肥发酵或发酵床制作中应用也相当广泛,是一种多功能的微生物。二、概述2.1菌种菌种名称：枯草芽孢杆菌拉丁学名：Bacillussubtilis(Ehrenberg)Cohn2.1.1生理特性枯草芽孢杆菌是芽孢杆菌属的一种。单个细胞0.7～0.8×2～3微米，着色均匀。无荚膜，周生鞭毛，能运动。革兰氏阳性菌，芽孢0.6～0.9×1.0～1.5微米，椭圆到柱状，

4、位于菌体中央或稍偏，芽孢形成后菌体不膨大。菌落表面粗糙不透明，污白色或微黄色，在液体培养基中生长时，常形成皱醭。需氧菌。可利用蛋白质、多种糖及淀粉，分解色氨酸形成吲哚。有的菌株是α-淀粉酶和中性蛋白酶的重要生产菌；有的菌株具有强烈降解核苷酸的酶系，故常作选育核苷生产菌的亲株或制取5'-核苷酸酶的菌种。在遗传学研究中应用广泛，对此菌的嘌呤核苷酸的合成途径与其调节机制研究较清楚。广泛分布在土壤及腐败的有机物中，易在枯草浸汁中繁殖，故名枯草芽孢杆菌。2.1.2功能特性1、能调节动物肠道菌群平衡,改善肠道微生态环境,促进

5、动物生长和提高抗病力。2、在不利环境条件下能以孢子形式存在,在饲料制粒、贮存及胃酸环境中仍能保持高活性。3、能刺激动物免疫器官的生长发育,激活淋巴细胞,提高免疫球蛋白和抗体水平,增强细胞免疫和体液免疫功能,提高机体免疫力。4、能自身合成消化性酶类,如蛋白酶、淀粉酶、脂肪酶和纤维素酶等,与内源消化酶共同发挥作用,促进养分的消化吸收。文章以一株枯草芽孢杆菌为研究对象,对其摇瓶发酵培养基及发酵条件进行优化,为其规模化发酵提供依据。2.1.3作用机理　1、枯草芽孢杆菌菌体生长过程中产生的枯草菌素、多粘菌素、制霉菌素、短杆

6、菌肽等活性物质，这些活性物质对致病菌或内源性感染的条件致病菌有明显的抑制作用；　2、枯草芽孢杆菌迅速消耗环境中的游离氧，造成肠道低氧，促进有益厌氧菌生长，并产生乳酸等有机酸类，降低肠道PH值，间接抑制其它致病菌生长；　3、刺激动物免疫器官的生长发育，激活T、B淋巴细胞，提高免疫球蛋白和抗体水平，增强细胞免疫和体液免疫功能，提高群体免疫力；4、枯草芽孢杆菌菌体自身合成α-淀粉酶、蛋白酶、脂肪酶、纤维素酶等酶类，在消化道中与动物体内的消化酶类一同发挥作用；5、能合成维生素B1、B2、B6、烟酸等多种B族维生素，提高动

7、物体内干扰素和巨噬细胞的活性。2.1.4菌种用途　1、该菌种对特殊菌体进行促芽孢和微胶囊包被处理，在孢子状态下稳定性好，能耐氧化；耐挤压；耐高温，能长期耐60°C高温，在120°C温度下能存活20分钟；耐酸碱，在酸性胃环境中能保持活性，可以耐唾液和胆汁的攻击，是饲料微生物中可100%直达大小肠的活菌。　2、枯草芽孢杆菌以孢子状态进入消化道后，迅速由休眠状态复活，在短期内繁殖成高含菌量的优势种群，消耗掉肠道内大量氧气，并能产生过氧化氢、细菌素，建立微生态平衡，促进有益厌氧微生物的繁殖，抑制有害细菌（大肠杆菌、沙门氏

8、杆菌）的生长，从而预防腹泻、下痢等肠胃道疾病。　3、在快速繁殖过程中，产生大量多种维生素、有机酸、氨基酸、蛋白酶（特别是碱性蛋白酶）、糖化酶、脂肪酶、淀粉酶，能降解植物性饲料中复杂的有机物，从而促进消化吸收，提高饲料利用率，防止动物消化不良，出现“饲料便”等状况发生。　4、该菌种安全高效，无药残，无毒副作用，能减少抗生素药物的使用，增强免疫力。同时缓解动物不进食，生长缓慢