活性干酵母的生产ppt课件

1、活性干酵母的生产活性干酵母的生产本实验包括两大部分内容：本实验包括两大部分内容：A、酵母细胞的培养、酵母细胞的培养B、酵母细胞的真空干燥、酵母细胞的真空干燥1A A、酵母细胞培养实验、酵母细胞培养实验2一、实验目的一、实验目的 要求学生掌握通风发酵的基本原理及过程，掌握要求学生掌握通风发酵的基本原理及过程，掌握上罐操作技术，掌握流加补料控制技术。上罐操作技术，掌握流加补料控制技术。 （1）发酵罐及管路、空气过滤器灭菌操作及发）发酵罐及管路、空气过滤器灭菌操作及发酵罐系统管路的熟悉。酵罐系统管路的熟悉。 （2）实罐灭菌）实罐灭菌培养基灭菌实验。培养基灭菌实验。 （3）观察并记录酵母菌扩培过程及上

2、罐发酵过）观察并记录酵母菌扩培过程及上罐发酵过程菌种生长变化情况。程菌种生长变化情况。3二、实验原理二、实验原理 面包酵母培养是最典型的细胞物质生产过程。利面包酵母培养是最典型的细胞物质生产过程。利用葡萄糖为碳源，通风培养面包酵母，每用葡萄糖为碳源，通风培养面包酵母，每200g碳碳水化合物约可得到水化合物约可得到100g干酵母。即得率约为干酵母。即得率约为50%。 在通风供氧充足的前提下，分批补料（流加）培在通风供氧充足的前提下，分批补料（流加）培养。本实验面包酵母培养的目的是获得最大酵母养。本实验面包酵母培养的目的是获得最大酵母浓度。因此采用流加培养较为理想。其原理是所浓度。因此采用流加培养

3、较为理想。其原理是所谓的反巴斯德效应（谓的反巴斯德效应（CRABTREE效应）：在酵母效应）：在酵母培养过程中，糖浓度过高时，即使溶解氧很充足，培养过程中，糖浓度过高时，即使溶解氧很充足，但由于糖生成乙醇，从而使菌体得率下降的现象。但由于糖生成乙醇，从而使菌体得率下降的现象。 4（1）分批培养）分批培养 分批培养是微生物在特定条件下只完成一个生长周期分批培养是微生物在特定条件下只完成一个生长周期（growth cycle）的方法，即接种少量微生物在一密闭系）的方法，即接种少量微生物在一密闭系统中生长繁殖，直到某些营养物耗尽或某些产物积聚到毒统中生长繁殖，直到某些营养物耗尽或某些产物积聚到毒害浓

4、度为止。生长中微生物群体所经历的几个生长阶段分害浓度为止。生长中微生物群体所经历的几个生长阶段分别为迟滞期（别为迟滞期（lag phase），对数生长期），对数生长期(exponential phase)，稳定期，稳定期(stationary phase)，死亡期，死亡期（deathphase）。）。 迟滞期对数生长期稳定期死亡期5（2）分批补料培养（）分批补料培养（Fed-batch culture）分批补料培养是分批补料培养是Yoshida等（等（1973）创用的，是指分批）创用的，是指分批培养过程中连续地补加培养基，而不从发酵器中间断地培养过程中连续地补加培养基，而不从发酵器中间断地放出

5、培养液。这样培养液的体积随着时间延长而增加。放出培养液。这样培养液的体积随着时间延长而增加。分批补料培养是分批培养和连续之间的一种过渡培养方分批补料培养是分批培养和连续之间的一种过渡培养方式，兼有两者的优点又可克服它们的缺点，因此在发酵式，兼有两者的优点又可克服它们的缺点，因此在发酵工业中被广泛运用。工业中被广泛运用。分批补料培养中当达到最大菌体浓度时开始补加培养基，分批补料培养中当达到最大菌体浓度时开始补加培养基，且流加培养基速率与底物被消耗速率相等，虽然菌体总且流加培养基速率与底物被消耗速率相等，虽然菌体总数在不断增加，而细胞浓度仍为一个常数，这种状态被数在不断增加，而细胞浓度仍为一个常数

6、，这种状态被称为半稳态或准稳态称为半稳态或准稳态 （Quasistady stale）。）。6当以恒速流加培养基达到准稳态时：当以恒速流加培养基达到准稳态时：稀释率稀释率D=F/（V0+Ft）.D随时间而下降。随时间而下降。Xv=生长比速率生长比速率(h-1)= = =D=F/( V0+Ft) d(xv) dt dv vdt F V补料液浓度补料液浓度(mol/L)SF=X/YX/S补料速度补料速度(L/h)F=V00式中：式中：X为菌体浓度（为菌体浓度（g/L），），Yx/s为基质对菌体转化率为基质对菌体转化率（g/mol），一般以葡萄糖为基质酵母培养时），一般以葡萄糖为基质酵母培养时YX/

7、S 约为约为90g/mol。7 B.上述的恒速流加在一些次级代谢产物的生产中上述的恒速流加在一些次级代谢产物的生产中可以用到，但在以菌体为目的的培养就不适用了。可以用到，但在以菌体为目的的培养就不适用了。当培养目的为获得菌体时，并要使限制性底物的当培养目的为获得菌体时，并要使限制性底物的浓度保持一定浓度，且菌体的比生长速率保持恒浓度保持一定浓度，且菌体的比生长速率保持恒定，必须采用变速流加的方法，加料速度随时间定，必须采用变速流加的方法，加料速度随时间指数增长。指数增长。 理想的变速流加时体积与补料速度变化为：理想的变速流加时体积与补料速度变化为： 醪液体积醪液体积V=V0et 补料速度补料速

8、度F=V0et8 所谓所谓Crabtree效应即效应即Crabtree（1929）发现，面）发现，面包酵母的呼吸活力对游离的葡萄糖十分敏感，当包酵母的呼吸活力对游离的葡萄糖十分敏感，当其浓度在其浓度在5g/L时即出现阻遏作用。为获得最大时即出现阻遏作用。为获得最大酵母得率，不能用恒速流加的方法，而保持最大酵母得率，不能用恒速流加的方法，而保持最大生长速率的变速流加法只是理想状态。现今酵母生长速率的变速流加法只是理想状态。现今酵母的分批补料发酵的生产所采有用的方法是以自动的分批补料发酵的生产所采有用的方法是以自动测定发酵器的排气中的微量乙醇含量来严格控制测定发酵器的排气中的微量乙醇含量来严格控制

9、糖补入量，这样，得到的菌体量接近理论得率。糖补入量，这样，得到的菌体量接近理论得率。9三、实验仪器、设备和材料三、实验仪器、设备和材料 10升发酵罐（升发酵罐（pH仪，培养液及酸碱液流加仪，培养液及酸碱液流加装置，蠕动泵），装置，蠕动泵），1台；台； 摇床，超净工作台，离心机，显微镜，分摇床，超净工作台，离心机，显微镜，分光光度计，三角瓶，面包酵母菌种，淀粉光光度计，三角瓶，面包酵母菌种，淀粉水解糖液、尿素等原料。水解糖液、尿素等原料。10四、实验内容与方法四、实验内容与方法 酵母菌经扩大培养后，接入酵母菌经扩大培养后，接入10升机械搅拌升机械搅拌通风发酵罐培养，根据实际情况选用分批通风发酵罐

10、培养，根据实际情况选用分批培养或分批补料培养，测定酵母浓度。培养或分批补料培养，测定酵母浓度。 主要内容：主要内容： 试管斜面培养基的配制、面包酵母种子扩大培试管斜面培养基的配制、面包酵母种子扩大培养基配制、流加用培养基的配制及灭菌。养基配制、流加用培养基的配制及灭菌。11斜面培养摇瓶种子上罐培养菌体分离斜面培养摇瓶种子上罐培养菌体分离斜面培养基配制与灭菌，接种，培养斜面培养基配制与灭菌，接种，培养所需仪器物品：灭菌锅、试管、棉塞、培养所需仪器物品：灭菌锅、试管、棉塞、培养基原料、培养箱基原料、培养箱斜面培养摇瓶种子上罐培养菌体分离300毫升种子液、毫升种子液、500ml三角瓶三只、装液三角瓶

11、三只、装液100ml、培养基、培养摇瓶、纱布。培养基、培养摇瓶、纱布。发酵培养基制备，灭菌，接种。发酵培养基制备，灭菌，接种。离心机或板框过滤器离心机或板框过滤器总流程：总流程：分批培养：分批培养：10升发酵培养基；灭菌；按培养条件方法接种升发酵培养基；灭菌；按培养条件方法接种5%培养。培养。 12面包酵母菌的培养条件及培养基组成面包酵母菌的培养条件及培养基组成 酵母斜面培养基：酵母斜面培养基：10麦芽汁固体斜面，麦芽汁固体斜面，PH5.0 酵母摇瓶培养基：酵母摇瓶培养基：10麦芽汁，麦芽汁，pH5.0或葡萄糖或葡萄糖10%，玉米浆，玉米浆1%，尿素，尿素0.2%，pH5.0 酵母分批发酵培养

12、基：玉米淀粉经液化、糖化，酵母分批发酵培养基：玉米淀粉经液化、糖化，折合葡萄糖浓度为折合葡萄糖浓度为10%、玉米浆、玉米浆1%，尿素，尿素0.2%，pH5.5。 发酵罐培养：接种量发酵罐培养：接种量25%，温度，温度25，搅拌，搅拌200r/min，通气，通气，1VVM（根据（根据YX/O计算最小需计算最小需氧量及与菌体量的关系）氧量及与菌体量的关系）13四、实验分析项目和方法四、实验分析项目和方法（1）酵母镜检；）酵母镜检；（2）酵母浓度测定（比浊法：湿重法）：吸）酵母浓度测定（比浊法：湿重法）：吸取取10ml菌液，菌液，2500rpm离心离心5min，去上清，去上清液，称量菌体湿重液，称量

13、菌体湿重（3）还原糖浓度：费林法（见工业发酵分析）还原糖浓度：费林法（见工业发酵分析）（4）发酵活力的测定（选做）：称取）发酵活力的测定（选做）：称取0.26g鲜酵母，加鲜酵母，加5g在在30下恒稳下恒稳lh的面粉制成的面粉制成面。面。14五、实验报告内容和数据处理五、实验报告内容和数据处理 实验设计原理；发酵系统的结构与操作方实验设计原理；发酵系统的结构与操作方法，酵母浓度随时间变化的曲线图。法，酵母浓度随时间变化的曲线图。15B B、酵母细胞真空干燥实验、酵母细胞真空干燥实验16一、实验目的一、实验目的 掌握高速真空干燥箱的结构和工作原理掌握高速真空干燥箱的结构和工作原理 掌握真空干燥方法

14、的优点和应用范围掌握真空干燥方法的优点和应用范围 掌握真空干燥箱的操作方法掌握真空干燥箱的操作方法17二、实验原理二、实验原理 食品物料的真空干燥和常压下的干燥原理相食品物料的真空干燥和常压下的干燥原理相同，只是由于在真空状态下，水分的蒸发同，只是由于在真空状态下，水分的蒸发温度较常压下的蒸发温度低。真空度越高，温度较常压下的蒸发温度低。真空度越高，蒸发温度越低，因此整个干燥过程可以在蒸发温度越低，因此整个干燥过程可以在较低的温度下进行。较低的温度下进行。18真空干燥的特点真空干燥的特点：干燥过程中物料的温度低，无过热现象，水分干燥过程中物料的温度低，无过热现象，水分易于蒸发，干燥产品可形成多

15、孔结构，有较好的易于蒸发，干燥产品可形成多孔结构，有较好的溶解性、复水性，有较好的色泽和口感。溶解性、复水性，有较好的色泽和口感。干燥产品的最终含水量低。干燥产品的最终含水量低。干燥时间短，速度快。干燥时间短，速度快。干燥时所采用的真空度和加热温度范围较大，干燥时所采用的真空度和加热温度范围较大，通用性好。通用性好。设备投资和动力消耗高于常压热风干燥。设备投资和动力消耗高于常压热风干燥。19三、实验方法 真空干燥箱操作方法真空干燥箱操作方法 1、需干燥处理的物品（本实验为上次实验获得的、需干燥处理的物品（本实验为上次实验获得的酵酵母细胞母细胞）放入真空干燥箱内，将箱门关上，并关闭）放入真空干燥

16、箱内，将箱门关上，并关闭放气阀，开启真空阀，接通真空泵电源开始抽气，放气阀，开启真空阀，接通真空泵电源开始抽气，使箱内真空度达到使箱内真空度达到-0.1M Pa时，关闭真空阀，再关时，关闭真空阀，再关闭真空泵电源。闭真空泵电源。 2、把真空干燥箱电源开关拨至、把真空干燥箱电源开关拨至“开开”处，选择所处，选择所需的设定温度，箱内温度开始上升，当箱内温度接需的设定温度，箱内温度开始上升，当箱内温度接近设定温度时，加热指示灯忽亮忽熄，反复多次，近设定温度时，加热指示灯忽亮忽熄，反复多次，一般一般120min以内可进入恒温状态。以内可进入恒温状态。 20 3、当所需工作温度较低时，可采用二次设定方、

17、当所需工作温度较低时，可采用二次设定方法，如所需温度法，如所需温度60，第一次可设定，第一次可设定50，等温，等温度过冲开始回落后，再第二次设定度过冲开始回落后，再第二次设定60。这样可。这样可降低甚至杜绝温度过冲现象，尽快进入恒温状态。降低甚至杜绝温度过冲现象，尽快进入恒温状态。4、根据不同物品潮湿程度，选择不同的干燥、根据不同物品潮湿程度，选择不同的干燥时间，如干燥时间较长，真空度下降，需再次抽时间，如干燥时间较长，真空度下降，需再次抽气恢复真空度，应先开真空泵电源，再开启真空气恢复真空度，应先开真空泵电源，再开启真空阀。阀。 5、干燥结束后应先关闭干燥箱电源，开启放、干燥结束后应先关闭干

18、燥箱电源，开启放气阀，解除箱内真空状态，再打开箱门取出物品。气阀，解除箱内真空状态，再打开箱门取出物品。（解除真空后，如密封圈与玻璃门吸紧变形不易（解除真空后，如密封圈与玻璃门吸紧变形不易立即打开箱门，经过一段时间后，等密封圈恢复立即打开箱门，经过一段时间后，等密封圈恢复原形后，才能方便开启箱门。）原形后，才能方便开启箱门。）21真空干燥箱注意事项 1、真空箱外壳必须有效接地，以确保使用安全。、真空箱外壳必须有效接地，以确保使用安全。 2、真空箱不需连续抽气使用时，应先关闭真空阀，再、真空箱不需连续抽气使用时，应先关闭真空阀，再关闭真空泵电源，否则真空泵油要倒灌至箱内。关闭真空泵电源，否则真空

19、泵油要倒灌至箱内。 3、取出被处理物品撕，如处理的是易燃物品，必须待、取出被处理物品撕，如处理的是易燃物品，必须待温度冷却到低于燃点后，才能放入空气，以免发生氧化反温度冷却到低于燃点后，才能放入空气，以免发生氧化反应引起燃烧。应引起燃烧。 4、真空箱无防爆装置，不得放入易爆物品干燥。、真空箱无防爆装置，不得放入易爆物品干燥。 5、真空箱与真空泵之间最好跨过滤器，以防止潮湿体、真空箱与真空泵之间最好跨过滤器，以防止潮湿体进入真空泵。进入真空泵。 22 6、非必要时，请勿随意拆开边门，以免损坏电器系统。、非必要时，请勿随意拆开边门，以免损坏电器系统。 7、本设备应装专用空气开关。、本设备应装专用空气开关。 8、电气绝缘完好，设备外壳必须有可靠的保护接地或、电气绝缘完好，设备外壳必须有可靠的保护接地或保护接零。保护接零。9、真空泵应经常更换真空泵油。、真空泵应经常更换真空泵油。10、取