研究生第七讲ppt课件

1、工艺、设备、传统、现代第九讲固态发酵原理及运用第十讲固定化细胞发酵技术及运用发酵培育发酵培育- -五五 第七讲第七讲 微生物培育过程的参数检测微生物培育过程的参数检测 物理参数的测定物理参数的测定 化学参数的测定化学参数的测定 生物参数的测定生物参数的测定 一、一、 概述概述物理参数：温度、搅拌转速、空气压力、空气物理参数：温度、搅拌转速、空气压力、空气流量、表观粘度、浊度、罐压、泡沫等。流量、表观粘度、浊度、罐压、泡沫等。化学参数：基质浓度包括糖、氮、磷等、化学参数：基质浓度包括糖、氮、磷等、pHpH、产物浓度、溶氧浓度、产物浓度、溶氧浓度、 CO2CO2浓度、核浓度、核酸量等。酸量等。生物

2、参数：菌丝形状、菌浓度、菌体比生长速生物参数：菌丝形状、菌浓度、菌体比生长速率、呼吸强度、关键酶活力等。率、呼吸强度、关键酶活力等。三大参数从检测手段分可分为：直接参数、间接参数三大参数从检测手段分可分为：直接参数、间接参数1、直接形状参数：、直接形状参数：经过仪器或其它分析手段可以测得的参数，如温度、经过仪器或其它分析手段可以测得的参数，如温度、pH、残糖等。、残糖等。直接参数直接参数在线检测参数和离线检测参数在线检测参数和离线检测参数1.1 在线检测参数在线检测参数指不经取样直接从发酵罐上安装的仪表上得到的参数，指不经取样直接从发酵罐上安装的仪表上得到的参数，如温度、如温度、pH、搅拌转速

3、、溶氧等。、搅拌转速、溶氧等。在线检测必需用专门的传感器也叫电极或探头放入在线检测必需用专门的传感器也叫电极或探头放入发酵系统，将发酵的一些信息传送出来，为发酵控制提发酵系统，将发酵的一些信息传送出来，为发酵控制提供根据。供根据。由于微生物培育过程是纯培育过程，无菌要求高，因此由于微生物培育过程是纯培育过程，无菌要求高，因此对传感器有特殊要求：对传感器有特殊要求：插入罐内的传感器必需能经受高压蒸汽灭菌资料、数据插入罐内的传感器必需能经受高压蒸汽灭菌资料、数据传感器构造不能存在灭菌不透的死角，以防染菌密封性传感器构造不能存在灭菌不透的死角，以防染菌密封性好好传感器对丈量参数要敏感，且能转换成电信

4、号。呼应快、传感器对丈量参数要敏感，且能转换成电信号。呼应快、灵敏灵敏传感器性能要稳定，受气泡影响小。传感器性能要稳定，受气泡影响小。 在线检测原理：在线检测原理：化学或物理信号化学或物理信号 电信号电信号 放大放大 记录显示仪半自动记录显示仪半自动 控制器与设定参数比较控制器与设定参数比较 发出调理信号发出调理信号 控制器动作全自动控制器动作全自动三、三、 化学参数的测定化学参数的测定 溶氧的测定相对溶氧溶氧的测定相对溶氧如今国内外测定溶液中的溶解氧根本上用复膜溶氧电如今国内外测定溶液中的溶解氧根本上用复膜溶氧电极。极。1 电极的构造：电极的构造：由半透膜和电极两部分组成，一切的薄膜要求能透

5、过由半透膜和电极两部分组成，一切的薄膜要求能透过氧分子，但不能透过电解质和水，同时要能耐高温。氧分子，但不能透过电解质和水，同时要能耐高温。普通运用聚四氟乙烯、氟化乙烯普通运用聚四氟乙烯、氟化乙烯-丙烯共聚物或聚丙丙烯共聚物或聚丙烯薄膜，也可用硅橡胶膜。烯薄膜，也可用硅橡胶膜。复膜氧电极的构造复膜氧电极的构造在阴极银铂在阴极银铂片的前面包一张片的前面包一张半透膜，氧可以半透膜，氧可以透过半透膜到达透过半透膜到达阴极上进展电极阴极上进展电极反响。该半透膜反响。该半透膜固定在阴极外表。固定在阴极外表。2 复膜氧电极的任务原理复膜氧电极的任务原理电极部分包括阳极、阴极、电解液，阴极由铂、电极部分包括

6、阳极、阴极、电解液，阴极由铂、银、金等贵金属组成，用于复原氧分子，贵金属银、金等贵金属组成，用于复原氧分子，贵金属起传送电子的作用。阳极由铅、锡、铝等组成起传送电子的作用。阳极由铅、锡、铝等组成 。溶液中的氧就在阴极被复原。当产生的电流与溶溶液中的氧就在阴极被复原。当产生的电流与溶液中氧含量成正比时，此时的电极电流为饱和电液中氧含量成正比时，此时的电极电流为饱和电流。氧浓度与饱和电流成正比关系。流。氧浓度与饱和电流成正比关系。在阴极外表发生的电极反响：在阴极外表发生的电极反响：O2+2H2O+4e- 4OH-阳极上的反响是：阳极上的反响是： Pb Pb2+ +2e- 电极反响：电极反响： Pb

7、+O2+2H2O 2 Pb(OH)2 于是在二电极之间构成电流，将氧的信号转于是在二电极之间构成电流，将氧的信号转变成电信变成电信 号。氧浓度越高，电流越大。号。氧浓度越高，电流越大。化学信号转变成电信号化学信号转变成电信号3 电极的标定电极的标定普通测定中应进展以下二点标定普通测定中应进展以下二点标定1零点标定零点标定用饱和用饱和Na2SO3作无氧形状的溶液，将氧电极放入作无氧形状的溶液，将氧电极放入该溶液中，显示仪表上可见溶氧浓度下降，待下降该溶液中，显示仪表上可见溶氧浓度下降，待下降稳定后，调理零点旋钮显示零值。稳定后，调理零点旋钮显示零值。 2饱和校正满刻度饱和校正满刻度 进展简便测定

8、时，可以采取空气饱和方式。将电进展简便测定时，可以采取空气饱和方式。将电极放入培育液中，通气搅拌一段时间，显示仪上极放入培育液中，通气搅拌一段时间，显示仪上可见溶氧上升，待上升稳定，调理满刻度旋钮至可见溶氧上升，待上升稳定，调理满刻度旋钮至100%即为饱和值。即为饱和值。四、发酵过程的中间体分析四、发酵过程的中间体分析1.1 pH1.1 pH1.2 1.2 糖含量糖含量1.3 1.3 氨基氮和氨氮氨基氮和氨氮1.4 1.4 磷含量磷含量1.5 1.5 菌浓度和菌形状菌浓度和菌形状1.6 1.6 产物浓度产物浓度 抗生素效价的表示抗生素效价的表示抗生素效价表示抗生素的有效成分的抗生素效价表示抗生

9、素的有效成分的多少，效价大小用单位多少，效价大小用单位U来表示来表示1.6 1.6 产物浓度产物浓度 以最低抑菌浓度以最低抑菌浓度(50ml肉汤培育基中完肉汤培育基中完全抑制金黄色葡萄球菌规范菌株发育全抑制金黄色葡萄球菌规范菌株发育的最小青霉素剂量为一个单位，如的最小青霉素剂量为一个单位，如青霉素青霉素0.6微克微克1U如链霉素、卡那霉素、红霉素单位：如链霉素、卡那霉素、红霉素单位：规定某些抗生素活性部分规定某些抗生素活性部分1g=1u等等定义活性部分定义活性部分1g1u 生物法以抗生素的杀菌才干为衡量效价的规范，其生物法以抗生素的杀菌才干为衡量效价的规范，其原理恰好与临床运用的要求相一致，而

10、且此法灵敏原理恰好与临床运用的要求相一致，而且此法灵敏度高，需用的检品量较小。度高，需用的检品量较小。 但此法得到结果比较慢，需经过但此法得到结果比较慢，需经过1618小时培育。小时培育。生物法常用于发酵终了产品效价的测定。生物法常用于发酵终了产品效价的测定。生物法测定抗生素效价生物法测定抗生素效价常用的生物法测定抗生素，采用杯碟法常用的生物法测定抗生素，采用杯碟法“杯是放被测抗生素的不锈钢小管，小杯是放被测抗生素的不锈钢小管，小管内径为管内径为6mm，高，高10mm的圆筒形管子，的圆筒形管子，管子的分量尽能够相等。碟是摊布培育基管子的分量尽能够相等。碟是摊布培育基的玻璃培育皿。的玻璃培育皿。

11、操作方法是：将已灭菌的琼脂培育基加热操作方法是：将已灭菌的琼脂培育基加热到完全融化，倒在培育皿内，每碟到完全融化，倒在培育皿内，每碟15ml下层，待其凝固。此外，将融化的培下层，待其凝固。此外，将融化的培育基冷却到育基冷却到500C左右混入实验菌，将混左右混入实验菌，将混有菌的培育基有菌的培育基5 ml加到已凝固的培育基上加到已凝固的培育基上待凝固上层。待凝固上层。 在培育基外表垂直放上小杯，在杯中参与在培育基外表垂直放上小杯，在杯中参与待检样品，加满后在待检样品，加满后在370C培育培育1618小时。小时。在培育中在培育中,一方面实验菌开场生长另一方一方面实验菌开场生长另一方面抗生素呈球面分

12、散，离杯越近，抗生素面抗生素呈球面分散，离杯越近，抗生素浓度越大，离杯越远抗生素浓度越小。随浓度越大，离杯越远抗生素浓度越小。随着抗生素浓度减小，有一条最低抑菌浓度着抗生素浓度减小，有一条最低抑菌浓度带，在带范围内，菌不能生长，而呈透明带，在带范围内，菌不能生长，而呈透明的圆圈，这就叫的圆圈，这就叫“抑菌圈。抗生素浓度抑菌圈。抗生素浓度越高，抑菌圈越大，越高，抑菌圈越大， r: 抑菌圈的半径抑菌圈的半径(毫米毫米M：抗生素在管中的量：抗生素在管中的量单位单位C：最低抑菌浓度单：最低抑菌浓度单位位/毫升毫升H：培育基的厚度毫：培育基的厚度毫米米L：管子的高度毫米：管子的高度毫米D：抗生素的分散系数：抗生素的分散系数毫米毫米/小时小时T：细菌生长到肉眼所：细菌生长到肉眼所用的时间用的时间 小时小时详细测定方法：详细测定方法：a.规范曲线的制造规范曲线的制造假设选用的