生物工程设备综合实验指导定稿

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1、生物工程设备综合实验指导讲义实验名称：生物反应器使用及酵母培养1.实验目的本课程是配合生物工程设备课程教学设置的独立实践环节，通过实验，使学牛加深对牛物工程设备所学知识的理解，进一步使学牛掌握牛物工程企业的设备流程、设备结构及工作原理，了解设备的安装与维护。通过本课程的学习，使学牛初步具有独立分析和解决牛产及试验研究中工程设备问题的能力。2.实验原理生物反应器是一个容器，在此容器里，人们对生物有机体进行有效控制和培养以生产某种产品，或进行特定的反应。生物反应器最早的形式是发酵罐（fermentator）o生物反应器与化学反应器在使用中的主要不同点是生物（酶除外）反应都以“自催化”（a

2、utocatalysis）方式进行，即在目的产物生成的过程中产物自身要生长繁殖。另外，由于生物反应速率较慢，生物反应器的体积反应速率不高；与其它相当生产规模的加工过程相比，所需反应器体积大；对好氧反应,因通风与混合等，动力消耗高；产物浓度低。生物反应器的作用就是为生物体代谢提供一个优化的物理及化学环境，使生物体能更好地生长，得到更多所需的生物量或代谢产物。高效生物反应器的特点是设备简单，结构严密，良好的液体混合性能，较高的三传（动量传递、质量传递、热量传递）效率，能耗低，易于放大，具有配套而又可靠的检测及控制仪表灯。判断生物反应器好坏的标准应是该装置能否适合工艺要求，以获得最大的生产

3、效率。3.实验器材与试剂3.1实验器材5L发酵罐，控制台，pH电极，溶氧电极，蒸汽高压灭菌锅，高速离心机，分光光度计（包括比色皿），恒温水浴槽，电热恒温鼓风干燥箱、lOOOmL棕色试剂瓶、100mL容量瓶，20mL试管、10mL离心管。3.2实验材料和试剂（1）材料菌种：面包酵母培养基：①种子活化培养基（g/L）：酵母膏10,蛋白腺20,葡萄糖10,pH自然；②液体培养基（g/L）：酵母膏10,蛋白腺20,葡萄糖20,pH自然.葡萄糖（分析纯）、氢氧化钠、酒石酸钾钠、结晶酚、亚硫酸钠、蒸憾水（2）试剂Img/mL葡萄糖标准溶液：准确称取分析纯葡萄糖100mg,置于100mL容量瓶中，

4、用蒸憾水溶解并定容至lOOmL,摇匀，在冰箱中保存。3,5■二硝基水杨酸(DNS)试剂：准确称取185g酒石酸钾钠，用5O°C左右的蒸憾水溶解。向此酒石酸钾钠热水溶液中先加入6.3gDNS和262mLNaOH溶液，再加入5g结晶酚和5g亚硫酸钠，搅拌，使其溶解，冷却后加蒸憎水定容至lOOOmL,储存于棕色试剂瓶中，一周后使用。1.实验方法f罐的实罐灭菌(1)在罐内放入发酵培养液；拔下pH、DO电极及电机的电器插头；(2)注意拔下的接头不能缠绕接触、不可与罐体接触，放在干燥平台上；(3)使用内六角扳手旋松搅拌电机固定螺栓，取下电机，横放在柔软、干燥桌面上；(4)将发酵罐放入高压蒸汽灭菌

5、锅，设置好灭菌温度(121°C)及时间(20min)后开始进行灭菌；(5)当设定的灭菌时间到时，仪器鸣叫报警，此时将灭菌锅电源关闭，让罐体自然冷却；(6)当灭菌锅内温度降到90°C以下吋，打开溢流阀排岀剩余蒸汽；(7)当灭菌锅内常压状态时，打开灭菌锅，小心取出发酵罐，放置在基座上冷却备用。4.2pH电极及溶氧电极校正(1)pH电极的校止pH电极先后放入pH=6.86及4.0的标准溶液中进行标定。(2)pH电极的维护•pH电极不用时应将其浸泡在3mol/L的KC1溶液或KC1饱和溶液中，严禁将电极浸泡与蒸憾水或自来水中。•若电极被无机物污染，可用0.1mol/L的HC1或NaOH溶液清

6、洗数分钟,然后用蒸憾水洗净。•若电极被有机物污染，可用酒精或丙酮清洗，然后用蒸憾水洗净。•严禁用水或潮湿空气侵蚀电极上端和电缆线相连接处的高阻抗部件。(3)DO(溶氧电极的校止)将溶氧电极分别放入4%的亚硫酸钠溶液中(校止零点)及空气中(100%标定)。(4)溶氧电极的维护•长期不用应将电极取下，放入电极盒。•严禁用液体浸泡、用蒸汽或潮湿空气侵蚀电缆线接头盒电极接头。•在每次换模或换电解液后，电极必须重新极化和校准。•极化需连续通电7h以上。4.3还原糖测定通过准确、快速测定发酵液总糖或述原糖的含量，可及时了解微生物对还原糖的消耗情况，并将此消耗情况与pH的变化情况进行关联分析，得到

7、补料分批式发酵过程的补糖策略，从碳源调控的角度实现发酵过程的优化。本次实验采用3,5■二硝基水杨酸(DNS)比色法测定发酵液中还原糖含量。述原糖是指含有自由醛基或酮基的糖类。在糖类中，分子中含有游离醛基或酮基的单糖和含有游离酮基的二糖都具有还原性。还原糖在碱性条件下加热，被氧化成糖酸及其他产物，3,5■二硝基水杨酸则被还原为棕红色的3■氨基・5■硝基水杨酸。在一定范围内，还原糖的量与棕红色物质颜色的深浅度呈一定比例关系。利用分光光度计，在540nm波长下测