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：A、酵母细胞的培养B、酵母细胞的真空干燥A、酵母细胞培养实验一、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酵罐系统管路的熟悉。•（2）实罐灭菌—培养基灭菌实验。•（3）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。二、实验原理•面包酵母培养是最典型的细胞物质生产过程。利用葡萄糖为碳源，通风培养面包酵母，每200g碳水化合物约可得到100g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。其原理是所谓的反巴斯德效应（CRABTREE效应）：在酵母培养过程中，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。（1）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（growthcycle）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（lagphase），对数生长期(exponentialphase)，稳定期(stationaryphase)，死亡期（deathphase）。迟滞期对数生长期稳定期死亡期（2）分批补料培养（Fed-batchculture）•分批补料培养是Yoshida等（1973）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。•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，虽然菌体总数在不断增加，而细胞浓度仍为一个常数，这种状态被称为半稳态或准稳态（Quasistadystale）。•当以恒速流加培养基达到准稳态时：•稀释率D=F/（V0+Ft）.D随时间而下降。μXv=•生长比速率(h-1)μ===D=F/(V0+Ft)d(xv)dtdvvdtFV补料液浓度(mol/L)SF=X/YX/S补料速度(L/h)F=V0μ0式中：X为菌体浓度（g/L），Yx/s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YX/S约为90g/mol。B.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。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定，必须采用变速流加的方法，加料速度随时间指数增长。•理想的变速流加时体积与补料速度变化为：•醪液体积V=V0eμt•补料速度F=μV0eμt•所谓Crabtree效应即Crabtree（1929）发现，面包酵母的呼吸活力对游离的葡萄糖十分敏感，当其浓度在5μg/L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测定发酵器的排气中的微量乙醇含量来严格控制糖补入量，这样，得到的菌体量接近理论得率。三、实验仪器、设备和材料•10升发酵罐（pH仪，培养液及酸碱液流加装置，蠕动泵），1台；•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，淀粉水解糖液、尿素等原料。四、实验内容与方法•酵母菌经扩大培养后，接入10升机械搅拌通风发酵罐培养，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。•主要内容：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。•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•所需仪器物品：灭菌锅、试管、棉塞、培养基原料、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、500ml三角瓶三只、装液100ml、培养基、培养摇瓶、纱布。•发酵培养基制备，灭菌，接种。•离心机或板框过滤器总流程：分批培养：10升发酵培养基；灭菌；按培养条件方法接种5%培养。面包酵母菌的培养条件及培养基组成•酵母斜面培养基：10º麦芽汁固体斜面，PH5.0•酵母摇瓶培养基：10º麦芽汁，pH5.0或葡萄糖10%，玉米浆1%，尿素0.2%，pH5.0•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10%、玉米浆1%，尿素0.2%，pH5.5。•发酵罐培养：接种量2～5%，温度25℃，搅拌200r/min，通气，1VVM（根据YX/O计算最小需氧量及与菌体量的关系）四、实验分析项目和方法（1）酵母镜检；（2）酵母浓度测定（比浊法：湿重法）：吸取10ml菌液，2500rpm离心5min，去上清液，称量菌体湿重（3）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0.26g鲜酵母，加5g在30℃下恒稳lh的面粉制成面。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法，酵母浓度随时间变化的曲线图。B、酵母细胞真空干燥实验一、实验目的•掌握高速真空干燥箱的结构和工作原理•掌握真空干燥方法的优点和应用范围•掌握真空干燥箱的操作方法二、实验原理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较低的温度下进行。真空干燥的特点：①干燥过程中物料的温度低，无过热现象，水分易于蒸发，干燥产品可形成多孔结构，有较好的溶解性、复水性，有较好的色泽和口感。②干燥产品的最终含水量低。③干燥时间短，速度快。④干燥时所采用的真空度和加热温度范围较大，通用性好。⑤设备投资和动力消耗高于常压热风干燥。三、实验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酵母细胞）放入真空干燥箱内，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，使箱内真空度达到-0.1MPa时，关闭真空阀，再关闭真空泵电源。2、把真空干燥箱电源开关拨至“开”处，选择所需的设定温度，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，一般120min以内可进入恒温状态。3、当所需工作温度较低时，可采用二次设定方法，如所需温度60℃，第一次可设定50℃，等温度过冲开始回落后，再第二次设定60℃。这样可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，再开启真空阀。5、干燥结束后应先关闭干燥箱电源，开启放气阀，解除箱内真空状态，再打开箱门取出物品。（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，等密封圈恢复原形后，才能方便开启箱门。）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。2、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。3、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，以免发生氧化反应引起燃烧。4、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，以防止潮湿体进入真空泵。6、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。8、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。9、真空泵应经常更换真空泵油。10、取出被处理的物品时，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，以免发生氧化反应引起燃烧。11、本设备无防爆装置，不得放入易爆物品干燥。12、电热真空干燥箱使用时，必须有专人看管以确保设备正常运行。13、电热真空干燥箱长期不使用时，应将工作室内的物品取出并擦拭干净，保持设备干燥。14、电热真空干燥箱发生异常现象，应及时检查、维修，如果不能准确判断故障要与采购技术部门联系。真空干燥箱维护保养1、真空箱应经常保持清洁，箱门玻璃应用松软棉布擦拭，切忌用有反应的化学溶剂擦拭，以免发生化学反应和擦伤玻璃。2、如真空箱长期不用，应在电镀件上涂中性油脂或凡士林，以防腐蚀，并套上塑料薄膜防尘罩，防在干燥的室内，以免电器件受潮而影响使用。