黄原胶发酵实验报告

2019-05-22 08:37:50

[摘要]本月的生物(Organism)工程大实验(experiment)是黄原胶摇床以及发酵罐实验。实验结果表明,黄原胶作为一种代谢产物,在约20
  H、对数生长期后期开始产生,且具体产量与溶氧相关度较大。在本次实验(experiment)中,发酵罐的溶氧情况略好于摇床,在结果上直接反映为产胶量大以及菌体OD高。但是由于取样点时间间隔较远,不能够很好的反映出更具体的生长态势,在下一次实验中,将尽可能增加取样的次数。
1 实验材料与方法:
1.1 实验材料(Material)
1.1.1菌种:产黄原胶菌种,具体菌株名不详
1.1.2培养基:
⑴摇瓶实验(experiment)培养基:

  ①斜面培养基(g/100mL):
葡萄糖2.0,酵母浸粉0.1,琼脂0.5,牛肉膏0.3,蛋白胨0.5,pH7.0 ,121℃ 20min灭菌。

  ②种子培养基:(g/100mL):
葡萄糖2.0, NaCl 0.3,蛋白胨0.3,KH2PO4 0.1, pH7.0 ,121℃ 20min灭菌。300mL三角瓶装50mL种子培养基。

  ③发酵培养基:(g/L):
葡萄糖50.0,蛋白胨6.0,K2HPO4 5.0,MgSO4 0.2,pH7.0 ,121℃ 20min灭菌。500mL三角瓶装100mL发酵(fermentation)培养基。
⑵发酵罐实验培养基:

  ①斜面培养基(g/100mL):
葡萄糖2.0,酵母浸粉0.1,琼脂0.5,牛肉膏0.3,蛋白胨0.5,pH7.0 ,121℃ 20min灭菌。医药发酵展变性淀粉还可按生产工艺路线进行分类,有干法(如磷酸酯淀粉、酸解淀粉、阳离子淀粉、羧甲基淀粉等)、湿法、有机溶剂法(如羧基淀粉制备一般采用乙醇作溶剂)、挤压法和滚筒干燥法(如天然淀粉或变性淀粉为原料生产预糊化淀粉)等。

  ②种子培养基:(g/100mL):
葡萄糖2.0,酵母浸粉0.1,牛肉膏0.3,蛋白胨0.5,pH7.0 ,121℃ 20min灭菌。5000mL三角瓶装1000mL种子培养基。

  ③发酵培养基:(g/100mL):
葡萄糖3.0,酵母浸粉0.1,蛋白胨0.2,KH2PO4 0.3,K2SO4 0.1,Na2HPO4 0.1,MgSO4 0.1,pH7.0 ,121℃ 20min灭菌。生物制药展许多试剂都能氧化淀粉,但是工业生产中最常用的是碱性次氯酸盐。用次氯酸盐氧化的淀粉被称为“氯化淀粉”(虽然处理中并没有把氯引进淀粉分子内)。蛋白质工程展淀粉不仅在烹调、调味中发挥着积极的重要作用,而且营养价位也很丰富。
1.1.3培养条件(tiáo jiàn):
⑴摇瓶实验

  ①接种斜面培养基,30℃恒温培养箱4-10小时活化菌种;

  ②接种种子培养基,30℃ 220rpm 24h;

  ③接种发酵培养基,30℃ 220rpm 72h。
⑵发酵罐实验

  ①接种斜面培养基,30℃恒温培养箱4-10小时活化菌种;

  ②接种种子培养基,30℃ 220rpm 24h;

  ③接种发酵培养基,30L发酵罐培养 48h。
1.1.4实验(experiment)器材:
试管,300mL三角瓶,500mL三角瓶,5000mL三角瓶,酒精灯,接种环,移液管,灭菌锅,培养箱,摇床,30L发酵(fermentation)罐及配套装置。
1.2 实验方法(method)
1.分光光度计620nm测菌(fungus)体OD;
2.粘度计3号转子20S读数测产胶粘度;
3.DNS法作葡萄糖标准曲线测残糖;
4.SBA测残糖;
5.发酵液用乙醇粗制,80℃烘6h。
2 结果与讨论:
1 摇床实验
图一 葡萄糖标准曲线
从摇床实验结果(表一)中可以看出,经过72小时的发酵,葡萄糖仍有10%左右的剩余,说明菌体还有继续发酵的空间,经过测2号瓶的产胶量,结果表明100mL发酵液产了1.01胶。
表一 摇床实验结果

序号
菌(fungus)体OD(×100)
测残余葡糖液OD(×10)
残余葡萄糖浓度 g/L
粘度cP
1号瓶
0.091
1.184
5.57
5730
2号瓶
0.106
0.789
3.81
6810
3号瓶
0.106
0.938
4.47
6240
4号瓶
0.094
0.923
4.55
2040

注:4号瓶在实验(experiment)过程中被晃倒。SBA法测定残糖为0.7%。
此外,通过3号瓶和4号瓶对比可以看出,尽管两瓶的菌体生长情况(Condition)、残余葡萄糖浓度大致相同,但是粘度相差的却很大,说明黄原胶的粘度高低取决于溶氧的好坏,因为黄原胶的粘度和产量也存在正比关系,因此,通过3、4号瓶的对比,我们可以得出结论:溶氧降低会抑制黄原胶产量。
2 发酵罐实验
表二 发酵(fermentation)罐实验结果

时刻
菌体OD
粘度
残糖
10mL产胶量
0

1.8%
8
0.487
1.5%
0.06
16
1.062
0.9%
0.07
24
1.3355
720
0.9%
0.09
32
1.256
2325
0.4%
0.10
40
1.368
3720
0.2%
0.11
48
1.341
5820
0.0%
0.13

根据表二所示实验结果,可以看出,菌(fungus)在20小时左右便进入稳定(解释:稳固安定;没有变动)生长期,此时也是黄原胶开始生成的时期。此后,菌体总数不再发生变化,但是通过粘度的增长我们可以知道这段时期黄原胶开始大量生成,产胶量的一直稳步上升,也反映了此问题。
由于使用的三号转子测量范围有限,因此在8和16时刻没有能够测出粘度,但从产胶量来说,此时已经有了一定的粘度。
残糖在16时刻和24时刻的值相同,考虑到前三组残糖和后四组是分别测定(gage)的,且两次测定之间仪器进行过一次维修,因此不能够排除由零点漂移的情况,就图中表现的总体趋势(trend)而言,可以很明显的看出其下降趋势。早期的下降是由菌体分裂繁殖造成的,后期的则是由于合成了黄原胶。
将发酵罐实验结果同摇床实验结果相比较,可以看出发酵罐实验中糖消耗几乎完全,且菌体生长情况以及产胶量均略好于摇床实验,说明发酵罐中通过搅拌桨的作用(role),溶氧效果要好于摇床。