培养基优化设计

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1、课 程 设 计 说 明 书课程名称： 新编生物工艺学设计题目: 培养基优化设计院 系： 生物与食品工程学院学生姓名： 学 号： 200806040035专业班级： 08生物技术指导教师： 关 现 军 2011 年 6月 3 日课 程 设 计 任 务 书设计题目培养基优化设计学生姓名张学义所在院系生物院专业、年级、班08生物技术设计要求：1、进一步巩固加深所学生物工艺学、生物工程设备、生物工厂设计、生物反应工程和发酵工艺学等专业课程的基本理论和知识，使之系统化、综合化。2、培养学生综合运用基础理论和专业知识解决工程实际问题的能力。3、掌握有关设计手册（如化工设备设计手册、化学工程手册等）的使用。

2、学生应完成的工作：优化出培养墓营养因子最佳组成是：玉米浆、牛肉膏 、乳糖。研究结果表明，嗜酸乳杆菌、嗜热链球菌、保加利亚乳杆菌、嗜酸乳酸菌，在优化后的培养基发酵液中，培养 ，菌落数均高于原培养基发酵液的菌落数，达到 护以上，乳酸菌发酵液得到了浓缩，大大降低了乳酸菌发酵培养墓的成本，原料成本降低了约0，同时使菌种数量达到最大。参考文献阅读： 【1】 徐中儒.农业试验最优回归设计. 北京:农业出版社 ,1988 【2】 贵州农学院. 生物统计附试验设计. 北京:农业出版社 ,1983 【3】 刘忠敏，林兴兵，杨生玉. 现代应用生物技术. 北京：化学工业出版社，2004 【4】 陶兴元，刘志国，田俊

3、. 生物工程概论. 北京：化学工业出版社，2005 【5】 诸葛健，沈微. 工业微生物育种. 北京：化学工业出版社，2006 【6】 鲍新华. 生物工程. 北京：化学工业出版社，2008工作计划：用开始两周的时间进行课程设计的实验，包括实验设计、实验准备、实验实施、实验结果的记录、实验的后续补充。实验全部完成后，进行课程设计的撰写，讨论实验结果，提出问题、解决问题、得出结论与探索的新方向，完成本次课程设计。任务下达日期： 2011 年 5 月 23 日 任务完成日期： 2011年 6 月 3 日指导教师（签名）： 学生（签名）： 张学义目 录1.摘要页码 2.关键字页码3.设计背景页码 3.1

4、培养基简介页码 3.2培养基优化设计的重用意义页码4 设计方案页码 4.1原材料制备页码 4.2菌种的选择页码 4.3营养因子的比例设页码 4.4理化条件控制页码 4.5总工艺流程列叙页码5 预期结果页码 6 方案实施时可能出现的问题与对策页码7 设计感受页码7.1 关于本方案页码 7.2 关于自我页码8参考文献页码. 1 摘要 以改良发酵培养基为墓础，选择玉米浆、牛肉膏、乳糖、番茄汁、际蛋白陈等 个营养因子增菌培养乳酸菌进行优化。利用8（的7次方）正交实验，优化出培养墓营养因子最佳组成是：玉米浆、牛肉膏 、乳糖。研究结果表明，嗜酸乳杆菌、嗜热链球菌、保加利亚乳杆菌、嗜酸乳酸菌，在优化后的培养

5、基发酵液中，培养 ，菌落数均高于原培养基发酵液的菌落数，达到 护以上，乳酸菌发酵液得到了浓缩，大大降低了乳酸菌发酵培养墓的成本，原料成本降低了约0，同时使菌种数量达到最大。 2 关键字 乳酸菌，营养因子，优化培养，最大产菌 3. 设计背景3.1乳酸菌培养基简介 乳酸菌工业产品为菌体本身细胞，因而设计出能增菌的培养基在工业上具有重要意义。设计选用工业上佳美低廉的原料，便于降低成本，也有利于降低菌种的适应期，利于增值。乳酸菌增菌液配方设计中因营养要求复杂,影响生长的因素多,在实际工作中还应做其他条件的优化,如增菌液氧化还原电势、pH值、温度等,因工作量大而时间有限,只能对配方作初步的优化设计。为了

6、降低生产成本,在工业应用时可选用乳清和脱脂乳经蛋白酶水解,用以提高增菌效果,再加入乳糖、啤酒酵母的自溶水解物,在发酵罐内完成乳酸菌的增菌,罐内可以通入过滤除菌的N2和CO2 ,以降低反应液氧化还原电势(特别是保加利亚乳杆菌)。若有自动化发酵罐还可通过监测pH值,发酵罐自动注入灭菌的1 mol - 1NaOH或NH4OH液,以中和代谢乳酸。 培养基（Medium）是供微生物、植物和动物组织生长和维持用的人工配制的养料，一般都含有碳水化合物、含氮物质、无机盐（包括微量元素）以及维生素和水等。有的培养基还含有抗菌素和色素，用于单种微生物培养和鉴定。 培养基由于配制的原料不同，使用要求不同，而贮存保管

7、方面也稍有不同。一般培养基在受热、吸潮后，易被细菌污染或分解变质，因此一般培养基必须防潮、避光、阴凉处保存。对一些需严格灭菌的培养基（如组织培养基），较长时间的贮存，必须放在26的冰箱内。由于液体培养基不易长期保管，现在均改制成粉末。化学分类：天然培养基（指一类利用动、植物或微生物体包括其提取物制成的培养基。如牛肉膏蛋白胨培养基、麦芽汁培养基等 ）；组合培养基（又称为合成培养基或综合培养基，是一类按微生物的营养要求精确设计后用多种高纯化学试剂配制成的培养基。如葡萄糖铵盐培养基、淀粉硝酸盐培养基等。） ；半组合培养基（指一类主要以化学试剂配制，同时还加有某种或某些天然成分的培养基。例如，马铃薯蔗

8、糖培养基。）物理分类：液体培养基（一类呈液态的培养基。）； 固体培养基（一类外观呈固态的培养基。根据性质又分为固化培养基、非可逆性固化培养基、天然固态培养基、滤膜。）； 半固体培养基（指在液体培养基中加入少量的凝固剂而配制成的半固体状态的培养基。）； 脱水培养基（又称预制干燥培养基，指含有除水分外的一切成分的商品培养基。)微生物分类：选择性培养基（一类根据某微生物的特殊营养要求或其对某化学、物理因素的抗性而设计的培养基，具有使混合菌样中的劣势菌变成优势菌的功能，广泛用于菌种筛选等领域。） ；鉴别培养基（一类在成分中加有能与目的菌的无色代谢产物发生显色反应的指示剂，从而达到只须用肉眼辨别颜色就能

9、方便的从近似菌落中找出目的菌菌落的培养基。例如，伊红美蓝乳糖培养基（EMB）。）另外一种就是天然培养基。天然培养基是指来自动物体液或利用组织分离提取的一类培养基，如血浆、血清、淋巴液、鸡胚浸出液等。组织培养技术建立早期，体外培养细胞都是利用天然培养基。但是由于天然培养基制作过程复杂、批间差异大，因此逐渐为合成培养基所替代。目前广泛使用的天然培养基是血清，另外各种组织提取液、促进细胞贴壁的胶原类物质在培养某些特殊细胞也是必不可少。3.2存在问题目前的培养基虽能进行乳酸菌生产，但是，其有操作复杂、产量小、资源浪费、成本过高等不足之处。3.3培养基优化设计的重用意义合理配置的培养基中各种营养物质成分

10、达到最适比例，PH达到最适，溶解氧也达到了最适浓度，这样就给微生物创造了最适宜生长的环境条件，并且对环境产生的污染降到最低，实现了资源的循环利用。又能单位时间内生长最多的菌量。同时减少了动力设备与加压设备，大大减少了成本，这对于一个生产企业来说无疑意义重大。4.设计方案 4.1原材料制备41.1 菌种 嗜热链球菌、保加利亚乳杆菌及其混合菌，4.1、2电子天平，酸度计，培养箱，电热恒温水浴锅，高压灭菌锅，放大镜 冰箱4.1，3玻璃仪器 试管、三角烧瓶、试剂瓶、刻度吸管、平皿等4.1,4 实验室试剂 浓度为1mol/L的NaOH，；体积分数为75的乙醇；M17合成培养基、酸化MRS培养基；质量分数

11、为10脱脂乳液的配制：取150g脱脂奶粉，加入1350mL的蒸馏水中，配成10%的脱脂乳液，备用 4.2菌种的选择4.2.1 酸奶的特征微生物菌落计数9及菌落形态将样品以十进制稀释后，取适当的稀释度分别接种，应用选择性培养基倒平板；MRS培养基，在 37下培养72h，计算其保加利亚乳杆菌的菌落数；M17培养基，在37下培养48h，计算其嗜热链球菌的菌落数。 4.2.2 绘制球菌和杆菌及混合菌的发酵曲线 取已知含嗜热链球菌和保加利亚乳杆菌菌量的牛 乳，在相同的温度下，各取1种单独培养，同时也使 2种菌按一定的比例混合后培养，随着时间的变化分别测定其酸度值，然后绘制曲线，其操作步骤如下。（1） 取

12、质量分数10%的脱脂乳液600mL，分装于3个烧瓶中，每个烧瓶装入200mL，于105下高温蒸汽灭菌15min。（2） 无菌室（超净台）中的分别接种。取装有接种菌种牛乳的试管，摇匀里面的牛乳。用吸管吸取含嗜热链球菌的牛乳1mL，注入1个烧瓶中，用吸管吸取含保加利亚乳杆菌的牛乳10mL，注入第2个烧 瓶中，然后，用吸管吸取含嗜热链球菌的牛乳0.5mL，同时用吸管吸取含保加利亚乳杆菌的牛乳5mL，一起注入第3个烧瓶中，并均编号 （3）将3个烧瓶密封，充分振摇，然后将其都放在42的培养箱中恒温培养。每隔30min测定1次3个烧瓶中牛乳的酸度。做出其酸度随时间变化的曲线。 【测定酸牛乳的酸度（吉尔涅尔度）】。取10mL酸牛乳，用20mL的蒸馏水稀释，加入0.5mL体积 分数为0.5%的酒精性酚酞指示剂，以浓度0.1mol/L的NaOH滴定，将消耗的NaOH体积（mL）数乘以 10，即每100mL牛乳中所需要的