活性干酵母的生產(chǎn)

關(guān)于活性干酵母的生產(chǎn)A、酵母細(xì)胞培養(yǎng)實(shí)驗(yàn)第2頁(yè),共24頁(yè)，2024年2月25日，星期天一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康?/p>

要求學(xué)生掌握通風(fēng)發(fā)酵的基本原理及過(guò)程，掌握上罐操作技術(shù)，掌握流加補(bǔ)料控制技術(shù)。（1）發(fā)酵罐及管路、空氣過(guò)濾器滅菌操作及發(fā)酵罐系統(tǒng)管路的熟悉。（2）實(shí)罐滅菌—培養(yǎng)基滅菌實(shí)驗(yàn)。（3）觀察并記錄酵母菌擴(kuò)培過(guò)程及上罐發(fā)酵過(guò)程菌種生長(zhǎng)變化情況。第3頁(yè),共24頁(yè)，2024年2月25日，星期天二、實(shí)驗(yàn)原理面包酵母培養(yǎng)是最典型的細(xì)胞物質(zhì)生產(chǎn)過(guò)程。利用葡萄糖為碳源，通風(fēng)培養(yǎng)面包酵母，每200g碳水化合物約可得到100g干酵母。即得率約為50%。在通風(fēng)供氧充足的前提下，分批補(bǔ)料（流加）培養(yǎng)。本實(shí)驗(yàn)面包酵母培養(yǎng)的目的是獲得最大酵母濃度。因此采用流加培養(yǎng)較為理想。其原理是所謂的反巴斯德效應(yīng)（CRABTREE效應(yīng)）：在酵母培養(yǎng)過(guò)程中，糖濃度過(guò)高時(shí)，即使溶解氧很充足，但由于糖生成乙醇，從而使菌體得率下降的現(xiàn)象。

第4頁(yè),共24頁(yè)，2024年2月25日，星期天（1）分批培養(yǎng)分批培養(yǎng)是微生物在特定條件下只完成一個(gè)生長(zhǎng)周期（growthcycle）的方法，即接種少量微生物在一密閉系統(tǒng)中生長(zhǎng)繁殖，直到某些營(yíng)養(yǎng)物耗盡或某些產(chǎn)物積聚到毒害濃度為止。生長(zhǎng)中微生物群體所經(jīng)歷的幾個(gè)生長(zhǎng)階段分別為遲滯期（lagphase），對(duì)數(shù)生長(zhǎng)期(exponentialphase)，穩(wěn)定期(stationaryphase)，死亡期（deathphase）。

遲滯期對(duì)數(shù)生長(zhǎng)期穩(wěn)定期死亡期第5頁(yè),共24頁(yè)，2024年2月25日，星期天（2）分批補(bǔ)料培養(yǎng)（Fed-batchculture）分批補(bǔ)料培養(yǎng)是Yoshida等（1973）創(chuàng)用的，是指分批培養(yǎng)過(guò)程中連續(xù)地補(bǔ)加培養(yǎng)基，而不從發(fā)酵器中間斷地放出培養(yǎng)液。這樣培養(yǎng)液的體積隨著時(shí)間延長(zhǎng)而增加。分批補(bǔ)料培養(yǎng)是分批培養(yǎng)和連續(xù)之間的一種過(guò)渡培養(yǎng)方式，兼有兩者的優(yōu)點(diǎn)又可克服它們的缺點(diǎn)，因此在發(fā)酵工業(yè)中被廣泛運(yùn)用。分批補(bǔ)料培養(yǎng)中當(dāng)達(dá)到最大菌體濃度時(shí)開(kāi)始補(bǔ)加培養(yǎng)基，且流加培養(yǎng)基速率與底物被消耗速率相等，雖然菌體總數(shù)在不斷增加，而細(xì)胞濃度仍為一個(gè)常數(shù)，這種狀態(tài)被稱為半穩(wěn)態(tài)或準(zhǔn)穩(wěn)態(tài)（Quasistadystale）。第6頁(yè),共24頁(yè)，2024年2月25日，星期天當(dāng)以恒速流加培養(yǎng)基達(dá)到準(zhǔn)穩(wěn)態(tài)時(shí)：稀釋率D=F/（V0+Ft）.D隨時(shí)間而下降。

μXv=生長(zhǎng)比速率(h-1)μ===D=F/(V0+Ft)d(xv)dtdvvdtFV補(bǔ)料液濃度(mol/L)SF=X/YX/S補(bǔ)料速度(L/h)F=V0μ0式中：X為菌體濃度（g/L），Yx/s為基質(zhì)對(duì)菌體轉(zhuǎn)化率（g/mol），一般以葡萄糖為基質(zhì)酵母培養(yǎng)時(shí)YX/S

約為90g/mol。第7頁(yè),共24頁(yè)，2024年2月25日，星期天B.上述的恒速流加在一些次級(jí)代謝產(chǎn)物的生產(chǎn)中可以用到，但在以菌體為目的的培養(yǎng)就不適用了。當(dāng)培養(yǎng)目的為獲得菌體時(shí)，并要使限制性底物的濃度保持一定濃度，且菌體的比生長(zhǎng)速率保持恒定，必須采用變速流加的方法，加料速度隨時(shí)間指數(shù)增長(zhǎng)。理想的變速流加時(shí)體積與補(bǔ)料速度變化為：醪液體積V=V0eμt補(bǔ)料速度F=μV0eμt第8頁(yè),共24頁(yè)，2024年2月25日，星期天所謂Crabtree效應(yīng)即Crabtree（1929）發(fā)現(xiàn)，面包酵母的呼吸活力對(duì)游離的葡萄糖十分敏感，當(dāng)其濃度在5μg/L時(shí)即出現(xiàn)阻遏作用。為獲得最大酵母得率，不能用恒速流加的方法，而保持最大生長(zhǎng)速率的變速流加法只是理想狀態(tài)。現(xiàn)今酵母的分批補(bǔ)料發(fā)酵的生產(chǎn)所采有用的方法是以自動(dòng)測(cè)定發(fā)酵器的排氣中的微量乙醇含量來(lái)嚴(yán)格控制糖補(bǔ)入量，這樣，得到的菌體量接近理論得率。第9頁(yè),共24頁(yè)，2024年2月25日，星期天三、實(shí)驗(yàn)儀器、設(shè)備和材料10升發(fā)酵罐（pH儀，培養(yǎng)液及酸堿液流加裝置，蠕動(dòng)泵），1臺(tái)；搖床，超凈工作臺(tái)，離心機(jī)，顯微鏡，分光光度計(jì)，三角瓶，面包酵母菌種，淀粉水解糖液、尿素等原料。第10頁(yè),共24頁(yè)，2024年2月25日，星期天四、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容與方法酵母菌經(jīng)擴(kuò)大培養(yǎng)后，接入10升機(jī)械攪拌通風(fēng)發(fā)酵罐培養(yǎng)，根據(jù)實(shí)際情況選用分批培養(yǎng)或分批補(bǔ)料培養(yǎng)，測(cè)定酵母濃度。主要內(nèi)容：試管斜面培養(yǎng)基的配制、面包酵母種子擴(kuò)大培養(yǎng)基配制、流加用培養(yǎng)基的配制及滅菌。第11頁(yè),共24頁(yè)，2024年2月25日，星期天斜面培養(yǎng)搖瓶種子上罐培養(yǎng)菌體分離斜面培養(yǎng)基配制與滅菌，接種，培養(yǎng)所需儀器物品：滅菌鍋、試管、棉塞、培養(yǎng)基原料、培養(yǎng)箱斜面培養(yǎng)搖瓶種子上罐培養(yǎng)菌體分離300毫升種子液、500ml三角瓶三只、裝液100ml、培養(yǎng)基、培養(yǎng)搖瓶、紗布。發(fā)酵培養(yǎng)基制備，滅菌，接種。離心機(jī)或板框過(guò)濾器總流程：分批培養(yǎng)：10升發(fā)酵培養(yǎng)基；滅菌；按培養(yǎng)條件方法接種5%培養(yǎng)。第12頁(yè),共24頁(yè)，2024年2月25日，星期天面包酵母菌的培養(yǎng)條件及培養(yǎng)基組成酵母斜面培養(yǎng)基：10o麥芽汁固體斜面，PH5.0酵母搖瓶培養(yǎng)基：10o麥芽汁，pH5.0或葡萄糖10%，玉米漿1%，尿素0.2%，pH5.0酵母分批發(fā)酵培養(yǎng)基：玉米淀粉經(jīng)液化、糖化，折合葡萄糖濃度為10%、玉米漿1%，尿素0.2%，pH5.5。發(fā)酵罐培養(yǎng)：接種量2～5%，溫度25℃，攪拌200r/min，通氣，1VVM（根據(jù)YX/O計(jì)算最小需氧量及與菌體量的關(guān)系）第13頁(yè),共24頁(yè)，2024年2月25日，星期天四、實(shí)驗(yàn)分析項(xiàng)目和方法（1）酵母鏡檢；（2）酵母濃度測(cè)定（比濁法：濕重法）：吸取10ml菌液，2500rpm離心5min，去上清液，稱量菌體濕重（3）還原糖濃度：費(fèi)林法（見(jiàn)工業(yè)發(fā)酵分析）（4）發(fā)酵活力的測(cè)定（選做）：稱取0.26g鮮酵母，加5g在30℃下恒穩(wěn)lh的面粉制成面。第14頁(yè),共24頁(yè)，2024年2月25日，星期天五、實(shí)驗(yàn)報(bào)告內(nèi)容和數(shù)據(jù)處理實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)原理；發(fā)酵系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)與操作方法，酵母濃度隨時(shí)間變化的曲線圖。第15頁(yè),共24頁(yè)，2024年2月25日，星期天B、酵母細(xì)胞真空干燥實(shí)驗(yàn)第16頁(yè),共24頁(yè)，2024年2月25日，星期天一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康?/p>

掌握高速真空干燥箱的結(jié)構(gòu)和工作原理掌握真空干燥方法的優(yōu)點(diǎn)和應(yīng)用范圍掌握真空干燥箱的操作方法第17頁(yè),共24頁(yè)，2024年2月25日，星期天二、實(shí)驗(yàn)原理

食品物料的真空干燥和常壓下的干燥原理相同，只是由于在真空狀態(tài)下，水分的蒸發(fā)溫度較常壓下的蒸發(fā)溫度低。真空度越高，蒸發(fā)溫度越低，因此整個(gè)干燥過(guò)程可以在較低的溫度下進(jìn)行。

第18頁(yè),共24頁(yè)，2024年2月25日，星期天真空干燥的特點(diǎn)：

①干燥過(guò)程中物料的溫度低，無(wú)過(guò)熱現(xiàn)象，水分易于蒸發(fā)，干燥產(chǎn)品可形成多孔結(jié)構(gòu)，有較好的溶解性、復(fù)水性，有較好的色澤和口感。

②干燥產(chǎn)品的最終含水量低。

③干燥時(shí)間短，速度快。

④干燥時(shí)所采用的真空度和加熱溫度范圍較大，通用性好。

⑤設(shè)備投資和動(dòng)力消耗高于常壓熱風(fēng)干燥。

第19頁(yè),共24頁(yè)，2024年2月25日，星期天三、實(shí)驗(yàn)方法

真空干燥箱操作方法

1、需干燥處理的物品（本實(shí)驗(yàn)為上次實(shí)驗(yàn)獲得的酵母細(xì)胞）放入真空干燥箱內(nèi)，將箱門(mén)關(guān)上，并關(guān)閉放氣閥，開(kāi)啟真空閥，接通真空泵電源開(kāi)始抽氣，使箱內(nèi)真空度達(dá)到-0.1MPa時(shí)，關(guān)閉真空閥，再關(guān)閉真空泵電源。

2、把真空干燥箱電源開(kāi)關(guān)撥至“開(kāi)”處，選擇所需的設(shè)定溫度，箱內(nèi)溫度開(kāi)始上升，當(dāng)箱內(nèi)溫度接近設(shè)定溫度時(shí)，加熱指示燈忽亮忽熄，反復(fù)多次，一般120min以內(nèi)可進(jìn)入恒溫狀態(tài)。第20頁(yè),共24頁(yè)，2024年2月25日，星期天3、當(dāng)所需工作溫度較低時(shí)，可采用二次設(shè)定方法，如所需溫度60℃，第一次可設(shè)定50℃，等溫度過(guò)沖開(kāi)始回落后，再第二次設(shè)定60℃。這樣可降低甚至杜絕溫度過(guò)沖現(xiàn)象，盡快進(jìn)入恒溫狀態(tài)。

4、根據(jù)不同物品潮濕程度，選擇不同的干燥時(shí)間，如干燥時(shí)間較長(zhǎng)，真空度下降，需再次抽氣恢復(fù)真空度，應(yīng)先開(kāi)真空泵電源，再開(kāi)啟真空閥。

5、干燥結(jié)束后應(yīng)先關(guān)閉干燥箱電源，開(kāi)啟放氣閥，解除箱內(nèi)真空狀態(tài)，再打開(kāi)箱門(mén)取出物品。（解除真空后，如密封圈與玻璃門(mén)吸緊變形不易立即打開(kāi)箱門(mén)，經(jīng)過(guò)一段時(shí)間后，等密封圈恢復(fù)原形后，才能方便開(kāi)啟箱門(mén)。）第21頁(yè),共24頁(yè)，2024年2月25日，星期天真空干燥箱注意事項(xiàng)1、真空箱外殼必須有效接地，以確保使用安全。

2、真空箱不需連續(xù)抽氣使用時(shí)，應(yīng)先關(guān)閉真空閥，再關(guān)閉真空泵電源，否則真空泵油要倒灌至箱內(nèi)。

3、取出被處理物品撕，如處理的是易燃物品，必須待溫度冷卻到低于燃點(diǎn)后，才能放入空氣，以免發(fā)生氧化反應(yīng)引起燃燒。

4、真空箱無(wú)防爆裝置，不得放入易爆物品干燥。

5、真空箱與真空泵之間最好跨過(guò)濾器，以防止潮濕體進(jìn)入真空泵。第22頁(yè),共24頁(yè)，2024年2月25日，星期天6、非必要時(shí)，請(qǐng)勿隨意拆開(kāi)邊門(mén)，以免損壞電器系統(tǒng)。

7、本設(shè)備應(yīng)裝專用空氣開(kāi)關(guān)。

8、電氣絕緣完好，設(shè)備外殼必須有可靠的保護(hù)接地或保護(hù)接零。

9、真空泵應(yīng)經(jīng)常更換真空泵油。

10、取出被處理的物品時(shí)，如處理的是易燃物品，必須待溫度冷卻到低于燃點(diǎn)后，才能放入空氣，以免發(fā)生氧化反應(yīng)引起燃燒。

11、本設(shè)備無(wú)防爆裝置，