第三章__培养基的制备和灭菌设备
生产工艺第三章 培养基制备 第三节培养基的配制
第三节 培养基的配制
3．渗透压 配制培养基时，应注意营养物质要有合适的浓度。营 养物质的浓度太低，不仅不能满足微生物生长对营养物质 的需求，而且也不利于提高发酵产物的产量和提高设备的 利用率。但是，培养基中营养物质的浓度过高时，由于培 养基的渗透压太大，会抑制微生物的生长。此外培养基中 的各种离子的浓度比例也会影响到培养基的渗透压和微生 物的代谢活动，因此，培养基中各种离子的比例需求要平 衡。在发酵生产过程中，在不影响微生物的生理特性和代 谢转化率的情况下，通常趋向在较高浓度下进行发酵，以 提高产物产量，并尽可能选育高渗透压的生产菌珠。当然， 培养基浓度太大会使培养基黏度增加和溶氧量降低。
第三节 培养基的配制
1．根据微生物的培养需要 不同的微生物所需要的培养基成分是不同的，要确 定一个合适的培养基，就需要了解生产用菌种的来源、 生理生化特性和一般的营养要求，根据不同生产菌种的 培养条件、生物合成的代谢途径、代谢产物的化学性质 等确定培养基。
第三节 培养基的配制
2．营养成分比例恰当 微生物所需的营养物质之间应有适当的比例，培养基 中的碳氮的比例（C/N）在发酵工业中尤其重要。如培养 基中氮肥源过多，会引起微生物生长过于旺盛，而不利于 产物的积累；氮源不足，则微生物菌体生长过于缓慢。当 培养基中的碳源供应不足时，容易引起微生物菌体的衰老 和自溶。培养基的碳氮比不仅会影响微生物菌体的生长， 同时也会影响到发酵的代谢途径。不同的微生物菌种、不 同的发酵产物所要求的碳氮比是不同的。即使是同一微生 物在不同的培养阶段，对培养基的碳氮比的要求也是不一 样的。
第三节 培养基的配制
为了减少实验次数，可考虑用“正交试验设计”等数 学方法来确定培养基给分和浓度，它可以通过比较少的实 验次数而得到较满意的结果，另处，还可通过方差分析， 确定哪些因素影响较大，以引起人们的注意。
实验三：培养基的制备与灭菌
实验三：培养基的制备与灭菌一、实验目的与要求：（1）熟悉玻璃器皿的洗涤包装和灭菌前的准备工作。
（2）学习微生物培养基和无菌水的制备，了解培养基配方中各成分的作用、制备流程及各环节的操作技术与应用。
（3）学习并掌握培养基的高压蒸气灭菌原理、操作关键技术和灭菌技术。
二、实验原理培养基的制备原理培养基是按照微生物生长发育的需要，用不同组分的营养物质调制而成的营养基质。
人工制备培养基的目的，在于给微生物创造一个良好的营养条件。
把一定的培养基放入一定的器皿中，就提供了人工繁殖微生物的环境和场所。
自然界中，微生物种类繁多，由于微生物具有不同的营养类型，对营养物质的要求也各不相同，加之实验和研究上的目的不同，所以培养基在组成原料上也各有差异。
但是，不同种类和不同组成的培养基中，均应含有满足微生物生长发育的水分、碳源、氮源、无机盐和生长素以及某些特需的微量元素等。
此外，培养基还应具有适宜的酸碱度(pH值)和一定缓冲能力及一定的氧化还原电位和合适的渗透压。
根据制备培养基对所选用的营养物质的来源，可将培养基分为天然培养基、半合成培养基和合成培养基三类。
按照培养基的形态可将培养基分为液体培养基和固体培养基。
根据培养基使用目的，可将培养基分为选择培养基、加富培养基及鉴别培养基等。
培养基的类型和种类是多种多样的，必须根据不同的微生物和不同的目的进行选择配制，本实验分别配制常用培养细菌、放线菌和真菌的牛肉膏蛋白胨培养基、高氏一号合成培养基和马铃薯蔗糖培养基等固体培养基。
固体培养基是在液体培养基中添加凝固剂制成的，常用的凝固剂有琼脂、明胶和硅酸钠，其中以琼脂最为常用，其主要成份为多糖类物质，性质较稳定，一般微生物不能分解，故用凝固剂而不致引起化学成份变化。
琼脂在95℃的热水中才开始融化，融化后的琼脂冷却到45℃才重新凝固。
因此用琼脂制成的固体培养基在一般微生物的培养温度范围内(25℃-37℃)不会融化而保持固体状态。
高压蒸气灭菌原理高压蒸汽灭菌是将待灭菌的物品放在一个密闭的加压灭菌锅内，通过加热，使灭菌锅隔套间的水沸腾而产生蒸汽。
发酵工程工艺原理复习思考题答案。修改版
《发酵工程工艺原理》复习思考题第一章思考题：1．何谓次级代谢产物？次级代谢产物主要有哪些种类？举例说明次级代谢产物在食品中的应用及对发酵食品的影响。
P50初级代谢：指微生物的生长、分化和繁殖所必需的代谢活动而言的。
初级代谢过程所生成的产物就是初级代谢产物。
关系不大，生理功能也不十分清楚，但可能对微生物的生存有一定价值。
次级代谢过程所生成的产物就是次级代谢产物。
通常在细胞生成的后期形成。
次级代谢产物有抗生素、生物碱、色素和毒素等。
2．典型的发酵过程由哪几个部分组成？发酵工程的一般过程可分为三个步骤：第一，准备阶段；第二，发酵阶段；第三，产品的分离提取阶段。
准备阶段的任务包括四个方面，即各种器具的准备，培养基的准备，优良菌种的选择或培育，器具和培养基的消毒。
优良菌种是保证发酵产品质量好、产量高的基础。
优良菌种的取得，最初是通过对自然菌体进行筛选得到的。
20世纪40年代开始使用物理的或化学的诱变剂，如紫外线、芥子气等处理菌种，进行人工诱发突变，从而迅速选育出比自然菌种更优良的菌种。
后来，又运用细胞工程和遗传工程的成果来获取菌种。
例如，使用大肠杆菌生产人类的胰岛素、生长素、干扰毒等等。
在发酵过程中，还要防止“不速之客”来打扰。
发酵工程要求纯种发酵，以保证产品质量。
因此，防止杂菌污染是确实保证正常生产的关键之一。
其方法是，对于这些不受欢迎的“来客”进行灭菌消毒。
在进行发酵之前，对有关器械、培养基等也进行严格的消毒。
第二章思考题：1．食品发酵对微生物菌种有何要求？举例说明。
➢能在廉价原料制成的培养基上迅速生长，并能高产和稳产所需的代谢产物。
➢可在易于控制的培养条件下迅速生长和发酵，且所需的酶活性高。
➢生长速度和反应速度快，发酵周期短。
➢副产物尽量少，便于提纯，以保证产品纯度。
➢菌种不易变异退化，以保证发酵生产和产品质量的稳定性。
➢对于用作食品添加剂的发酵产品以及进行食品发酵，其生产所用菌种必须符合食品卫生要求。
微生物工程实验报告
实验1 培养基的配制和灭菌一、目的要求1.了解培养基的配制原理和方法，掌握其配制过程。
2.了解几种灭菌方法，掌握高压蒸汽灭菌法的原理及其使用方法。
3.熟悉菌种分离筛选的前期准备工作及操作方法。
4.每2人一组，每人一份实验报告。
二、实验材料1.药品：酵母粉、蛋白胨、氯化钠、琼脂、葡萄糖、KNO3、MgSO4•7H2O、FeSO4•7H2O、1N HCl、1N NaOH2.设备：高压蒸汽灭菌锅、紫外线灭菌灯、75%酒精棉。
3.材料：天平、药匙、电炉、pH 试纸、烧杯、量筒、5mL、10mL 注射器、玻璃棒、试管、培养基、吸管、移液器（1mL 0.2mL）、牛皮纸、线绳、标签等。
三、实验内容(一) 培养基的配制1．培养基的配制方法和步骤1)称量：按照配方正确称取所需药品放于烧杯中。
2)溶化：在烧杯中加入所需水量，玻棒搅匀，加热溶解。
3)调pH 值：用1N NaOH 或1N HCl 调pH，用pH 试纸对照。
4)加琼脂溶化：加热过程要不断搅拌，可适当补水。
5)分装：注意不要污染试管塞或纱布。
6)包扎成捆：用记号笔注明何种培养基。
7)灭菌：在高压锅中， 115 °C 高温灭菌30min。
2．培养基的配制A.富集培养基（液体）：海水2216E 液体培养基（g/L）：蛋白胨5.0，酵母粉1.0，海水1L，pH 8.0。
取50mL 分装250mL 三角瓶后，8 层纱布封口，外包1层牛皮纸，121℃，高温灭菌20min。
B. 2216E 斜面（固体）：海水2216E 液体培养基中加入2%的琼脂粉，加热溶化琼脂，每支试管内。
加入3mL，121℃高温灭菌20min，灭菌后摆斜面。
C. 无菌生理盐水和保种液：生理盐水： NaCl 0.85% 蒸馏水配制。
每支试管加入5mL，盖上试管帽、包扎、121°C 高温灭菌20min。
保种液：生理盐水，加25%甘油D. 碳源优化培养基：以海水2216E 液体培养基（蛋白胨0.5%，酵母粉0.1%，磷酸铁0.01%，人工海水，pH7.6）为基础，碳源分别是：葡萄糖、蔗糖、甘油、柠檬酸钠、乳糖，每种碳源的添加量为1%。
《发酵工程实验》教案：发酵培养基的制备和实罐灭菌
发酵培养基的制备和实罐灭菌一、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—培养基灭菌实验二、实验原理2.1 培养基组分的种类和作用：人工按一定比例配制的供微生物生长繁殖和合成各种代谢产物的营养物质。
主要包括：碳源、氮源、无机盐、生长因子、前体2.2 实罐灭菌原理保温温度（℃）加热保温冷却温度（℃）时间（min）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；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。
主要内容有：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。
总流程：斜面培养基配制与灭菌所需仪器物品：灭菌锅、试管、棉塞、培养基原料、培养箱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。
面包酵母菌的培养基组成：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。
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；实罐灭菌工艺。
附：机械搅拌发酵系统介绍：1 技术指标1.1 概述具有温度、转速、氧气流量、空气流量、pH 、DO 、补料、消泡显示及控制功能，并配有机械消泡浆。
1.2指标1.2.1温度：自动控制范围：自来水温+5℃～ 50℃﹙±0.2 ℃﹚显示范围：0 ～150 ℃1.2.2搅拌转速：调速范围50 ～1000±5rpm1.2.3空气流量：显示控制范围0 ～ 10L/min1.2.4pH显示控制：2 ～12pH±0.05﹙酸碱双向﹚1.2.5溶解氧：0 ～150±2℅1.2.6补料、消泡蠕动泵各一台1.2.7 罐体总容积10L,设计压力2.0kg/c㎡、最高工作压力2.0kg/c ㎡,设计工作温度131 ℃1.2.8 灭菌方法:手动控制蒸汽消毒灭菌1.2.9 功率：主机：3kw, 单相220v1.2.10 气源：2 ～4kg/c㎡1.2.11 蒸汽： 2 ～4kg/c㎡2 管路说明该流程图中空气管路阀门的标号为“AXX”,蒸汽管路阀门的标号为“SXX”，冷却水管路阀门标号为“WXX”，冷凝水管路阀门标号为“VXX”，电磁阀标号为“CXX”，物料管路阀门标号为“PXX”,冷冻水管路标号为“CWX”，其它气体管路标号为“NXX”。
3第三章-灭菌
第一节 灭菌的原理和方法
一、常用的灭菌方法 1 化学物质灭菌 内容：苯酚、高锰酸钾、新洁尔灭、过氧乙酸、
漂白粉等化学药剂易于微生物细胞中的某些成分 发生化学反应，使蛋白质变性、酶类失活、细胞 膜透性发生改变等，导致微生物死亡。 特点：化学物质灭菌法比较适于生产环境或小型 器具的灭菌，可采用浸泡、添加、擦拭、喷洒、 气态熏蒸等方式进行。可用于无法用加热方法灭 菌的物品。 注意：由于培养基中蛋白质等营养物质也容易与 上述化学药剂发生反应，且药物加入培养基后很 难去除，因此化学物质不适于培养基的灭菌。
待灭菌的培养基原料介待灭菌的培养基原料介质用泵打入喷射加热器质用泵打入喷射加热器加热蒸汽以较高的速度加热蒸汽以较高的速度从喷嘴喷出借高速流体从喷嘴喷出借高速流体的抽吸作用与培养基的抽吸作用与培养基直接混合加热升温至预定灭直接混合加热升温至预定灭菌温度菌温度140140后进后进入管式维持器保温一段时间入管式维持器保温一段时间23min23min进行灭菌
相对热阻 1.0
3 000 000 2~10 1~5
如上图示，细菌芽孢较其他类型的微生物对湿热的 热阻大得多。因此，在设计灭菌操作时常以能否杀 死热阻大的细菌芽孢为指标，只有杀死了芽孢，才 可认为是彻底灭菌。
UV指紫外线灭菌
2 微生物的热死规律
热死：微生物的热死是指微生物受热失 活。
研究表明，在一定温度下微生物的热死 遵循分子反应速度理论。在微生物受热 失活的过程中，微生物不断地被杀死， 活菌数不断减少，其死亡速率与任何瞬 间残存的活菌数成正比。这就是“对数 残留定律”，可用下式表示：
4①--B热空气灭菌
内容：利用干热空气在一定设备内对各种 用具、物品进行杀菌。160~170℃ 1~1.5h （电热干燥箱）
培养基的制备过程与设备
（三）真空冷却器
（三）真空冷却器
1.冷却的目的： 由汽液分离器排出的糊化醪温度为100 ℃ 左右，黏度大，含固形物，需降温 至60 ℃ 左右进行糖化，在糊化醪糖化 之前需要进行冷却。
（3）蒸煮器和后熟器体积的计算
当蒸煮罐和后熟罐采用相同体积时，每 个后熟器所需要的体积计算方法：
V1τ=V2(N-1)+V2Φ 所以： V2=V1 τ/(N+ Φ-1) 其的中糊：化V醪1：量包，括m有3/h加；热蒸气冷凝水在内 τ ：蒸煮时间，h； N：蒸煮罐和后熟器的数目； Φ：最后一个后熟器的充满系数，约为0.5
a.水平式糖蜜稀释器
b.立式糖蜜稀释器
• 圆筒形，高1.5m。下部有3个连接管， 最下方的2个分别为热水和糖蜜进口。 糖蜜和热水进入后流过下边的一个中心 有圆形孔的隔板，又与刚进入的冷水混 合。圆筒部分有7-8块具有半圆形缺口 的隔板交替配置，迫使液体交错呈湍流 运动，使糖蜜和水更好地混合。
b.立式糖蜜稀释器
2.糖蜜的稀释 主要采用间歇式和连续式糖蜜稀释器。
（1）间歇式稀释设备 a.敞口容器：内部安装搅拌装置或用通风代替
搅拌。
b.稀释器的体积：5-20m3; 几何尺寸：D（圆筒部分直径）：H（圆筒部分
高）=1：1.1 c.装满系数： η = V实/ V V：稀释器的总体积，m3 V实：稀释器内稀糖液的体积， m3 η ：装填系数，一般取0.8-0.85
（四）糖化设备
1.连续糖化罐 （3）糖化罐的尺寸 H：圆筒部分高 h:球形底（或罐底）高度 r:球形底曲率半径 H=(0.5-1.0)D h=(0.11-0.25)D r=(D2+4h2)/8h
微生物工程(发酵)第三章 培养基制备与灭菌
3.3 培养基及设备的灭菌
3.3.1常见灭菌方法： • 加热灭菌 • 过滤灭菌 • 辐射灭菌 • 化学灭菌 • 熏蒸灭菌
1、高温灭菌
• 1）干热灭菌
烘箱内热空气灭菌 160℃，2小时
干）煮沸消毒
3）丁达尔灭菌 4）常规高压灭菌 121℃，15分钟； 115℃，30分钟；
类胡萝卜素高产菌Y11的培养基的优化
郭秒,食品与工业发酵，2004
类胡萝卜素的作用：色素、营养保健
原培养基:
初步确定可能的培养基成分(以碳源为例)
通过单因子实验确定适宜的培养基成分(以碳源为例)
考虑到成本：乙酸钠是较为合适的碳源 进一步：乙酸钠的浓度2%比较好
结果： 碳源：乙酸钠 0. 2% 氮源：氯化铵 0.2% 酵母膏0.03%
3.1.1.6 前体物质、抑制剂和促进剂
前体物质指某些化合物加入到发酵培养基中，能直接彼 微生物在生物合成过程中合成到产物物分子中去，而其自身 的结构并没有多大变化，但是产物的产量却因加入前体而有 较大的提高。
青霉素：分子量356
苯乙酸:分子量136
• 前体一般都有毒性，浓度过大对菌体的生 长不利 • 苯乙酸，一般基础料中仅仅添加 0.07%
有些促进剂的作用是沉淀或螯合有害的重金属离子。
抑制剂：能使酶的催化活性下降而不引起酶蛋白质 变性的物质； 可用透析或超滤的方式去除；
在培养基中添加抑制剂会抑制某些代谢途径的进行， 同时会使另一代谢途径活跃，从而获得人们所需要 的某一终产物或使正常代谢的某一代谢中间产物积 累起来;
3.1.2 发酵工业原料的选择原则
• • • • • • • • 因地制宜，就地取材； 营养丰富，浓度恰当； 资源丰富，容易收集； 易于储藏； 理化性质稳定，成分间无反应； 不影响通气、搅拌、产物分离，废物处理方便 不含毒副作用的物质 价格低廉
第三章 食用菌菌种制作
用途
栽培生产
特点 菌丝多而壮、适应性强
生产总过程
子实体 母种
栽培
原种
栽培种
（二）状态不同的菌种
1.固体 菌种
概念 用固体基质培养的菌种 设备、工艺简单 特点 菌龄长而不一 发酵率较低
概念 用液体基质培养的菌种 2.液体 设备、工艺较复杂 菌种 菌龄短而一致 特点 发酵率高 易老化和自溶
三、菌种生产程序
2、气体灭菌法（熏蒸杀菌法）
适用：接种箱、接种室和菇房消毒。 常用药物：40%甲醛溶液、硫磺、菇保一号、 科达气雾消毒盒、克霉灵气雾消毒剂。
第二节 母种制作
一、母种培养基制作
二、菌种分离 三、母种扩繁
一 母种培养基制作
（一）营养液制作(PDA培养基)
1.
准备工作
（1）材料 马铃薯、葡萄糖（或蔗糖）、琼脂、 水。 （2）仪器用具及消毒药品 电炉子、铝锅、玻 璃棒、漏斗、纱布、止水夹、漏斗架、切菜小刀、切 板、1000ml烧杯、捆扎绳、棉花、试管 （18mm×180mm）、试管架、铁丝筐、1.5cm厚的长木 条、标签、天平、称量纸、牛角匙、精密pH试纸、牛 皮纸、皮筋、纱布、恒温培养箱、手提式高压灭菌锅、 超净工作台或接种箱、接种铲、酒精灯、火柴、记号 笔等。消毒药品包括：75％的酒精棉球、0.25%新洁 尔灭溶液、烟雾消毒王或菇保一号等。
二 菌种分离
（一）概念
菌种分离：用无菌操作的方法将所需要的食用菌 从混杂的微生物群体中单独分离出来的过程。
（二）关键
严格按无菌操作规程进行 无菌操作：任何一个操作过程都要注意避免把其 它任何无关的菌体带入到培养基中。 注意二点： 1．严格树立无菌观念； 2．严格遵循无菌操作规程。
培养基的制备与灭菌实验报告
培养基的制备与灭菌实验报告一、实验目的本实验旨在掌握培养基的制备方法和灭菌技术，为后续的微生物培养提供保障。
二、实验原理1. 培养基的制备方法：（1）选用适当的基质：如蛋白胨、肉汤、蔗糖等；（2）添加必需元素：如氮源、碳源、矿物质盐等；（3）调节pH值：使其接近微生物生长最适pH值；（4）加入琼脂：使液态培养基凝固成固态培养基。
2. 灭菌技术：灭菌是指将微生物及其孢子全部杀灭或去除，以保证培养基无菌。
常用的灭菌方法有高温灭菌法和化学药剂灭菌法。
三、实验材料和设备材料：蛋白胨、肉汤、琼脂、氧化钠等。
设备：量筒、天平、自动移液器、恒温水浴器等。
四、实验步骤1. 制备液态培养基：（1）称取所需的蛋白胨和肉汤，按比例混合加入适量的蒸馏水中，搅拌均匀；（2）调节pH值至7.0-7.2，若pH值过高可加入适量的氧化钠溶液；（3）将制好的液态培养基分装到不锈钢培养皿中，每个培养皿约20ml；（4）将分装好的液态培养基在恒温水浴器中加热至沸腾，持续煮沸10分钟。
2. 制备固态培养基：（1）按照液态培养基制备方法制备好液态培养基；（2）将琼脂加入到液态培养基中，搅拌均匀；（3）将制好的固态培养基分装到无菌试管或无菌平板中；（4）在恒温水浴器中加热至琼脂完全溶解。
3. 灭菌：将制备好的液态和固态培养基放入高压灭菌锅中进行灭菌处理，温度和时间根据不同材料和设备而定。
五、实验结果经过灭菌处理后，制备好的液态和固态培养基均无菌，可以用于微生物培养。
六、实验注意事项1. 实验过程中要严格遵守无菌操作规范，以保证培养基无菌。
2. 制备液态培养基时，要注意加入必需元素的比例和pH值的调节。
3. 制备固态培养基时，要注意琼脂的加入量和溶解度。
4. 灭菌处理时，要根据实验材料和设备选择合适的灭菌方法和时间。
5. 实验结束后，要对实验器材进行消毒处理。
七、实验结论本实验通过制备液态和固态培养基以及灭菌处理等操作，掌握了培养基制备和灭菌技术。
培养基的制备与灭菌实验报告
培养基的制备与灭菌实验报告一、实验目的。
本实验旨在掌握培养基的制备方法和灭菌技术，为后续微生物培养提供基础支持。
二、实验原理。
1.培养基的制备。
培养基是微生物生长繁殖的基础，其主要成分包括碳源、氮源、矿物盐和生长因子。
按照微生物的需求，可以选择适当的培养基配方进行制备。
2.灭菌技术。
灭菌是指将培养基、培养器皿和其他实验用具中的微生物全部杀灭，以保证实验过程的纯净和结果的可靠性。
常用的灭菌方法包括高压蒸汽灭菌、紫外线灭菌和化学灭菌等。
三、实验材料。
1.所需培养基原料，葡萄糖、蛋白胨、酵母提取物、琼脂等；2.灭菌设备，高压蒸汽灭菌器、紫外线灭菌仪等；3.实验用具，培养皿、试管、移液器等。
四、实验步骤。
1.培养基的制备。
（1）称取适量葡萄糖、蛋白胨、酵母提取物等原料，按照配方比例加入蒸馏水中；（2）搅拌均匀，加热至溶解；（3）加入适量琼脂，再次搅拌均匀；（4）分装至培养皿或试管中，待凝固后即可使用。
2.灭菌实验。
（1）将制备好的培养基放入高压蒸汽灭菌器中，进行高压蒸汽灭菌；（2）将培养器皿等实验用具放入紫外线灭菌仪中，进行紫外线灭菌；（3）取出灭菌后的培养基和实验用具，进行后续的微生物培养实验。
五、实验结果与分析。
经过培养基的制备和灭菌实验后，观察到培养基无明显异物和霉菌生长，实验用具无细菌污染。
说明培养基制备和灭菌实验取得了成功。
六、实验总结。
通过本次实验，我们掌握了培养基的制备方法和灭菌技术，为后续微生物培养实验奠定了基础。
同时，也提醒大家在实验过程中要注意操作规范，保证实验结果的可靠性。
七、实验注意事项。
1.培养基制备过程中要注意原料的准确称取和比例的精确控制；2.灭菌实验中要严格按照灭菌方法和时间进行操作，确保实验用具的无菌状态；3.实验结束后要及时清理实验台面和设备，保持实验环境的整洁。
八、参考文献。
1. 《微生物实验技术手册》。
2. 《生物实验技术指南》。
以上就是本次培养基的制备与灭菌实验报告的全部内容，希望对大家有所帮助。
生物工程设备知识点
第二章物料输送过程与设备1.离心泵：①原理：驱动机通过泵轴带动叶轮旋转产生离心力，在离心力的作用下液体沿叶片流道被甩向叶轮出口，液体经蜗壳收集送入排出管。
液体从叶轮获得能量，使压力能和速度能均增加，并依靠此能量将液体送到工作地点。
同时，叶轮入口中心形成低压，在吸液罐和叶轮中心处的液体之间产生了压差。
洗液罐中的液体在这个压差的作用下不断吸入管路及泵的吸入室，进入叶轮中心。
2.气蚀：离心泵工作时，叶轮中心处产生真空形成低压而将液体吸上，在真空区发生大量汽化气泡。
含气泡的液体挤入高压区急剧凝聚破裂产生局部真空。
周围的液体以极高的速度流向气泡中心，产生巨大的冲击力。
把泵内气泡的形成和破裂而使叶轮材料受到破坏的过程，叫做气蚀。
气缚：离心泵启动时，如泵内有空气，由于空气密度很小产生离心力。
因而液体中心产生低压不足以吸入液体，这样虽然启动离心泵也不能完成输送任务的现象。
3.往复泵：①原理：活塞自左向右移动时泵缸内形成负压，液体吸入电动往复泵阀进入缸内。
当活塞自右向左移动时，缸内液体受挤压，压力增大。
由排出阀排出。
活塞往复一次则各吸入和排出一次液体，这成为一个工作循环。
②结构：泵缸、活塞、活塞杆、吸入阀、排出阀4.漩涡轮：①特点：流量小。
压强大。
②原理：叶轮旋转时，液体进入流道，受旋转叶轮的离心力作用，被甩向四周环形流道并转动，叶轮内侧液体受离心力的作用大，而在流道内受到离心力作用小，由于所受离心力大小不同，因而引起液体作纵向漩涡运动。
5.螺纹杆泵：①特点：流量稳定、压强高、作为连消塔进料泵。
②原理：利用螺杆的回转来吸排液体。
6.压缩比：P出口/P进口（绝对压强）7.涡轮式空压机：①犹如一台多级串联的离心泵压缩机。
②特点：动气量大、出口压强大③③型号：DA型和SA型“D”---单吸“S”---双吸“A”—涡轮压气机8.往复式空压机：①缺点：气量不稳、空气中夹带油。
②原理：气罐并联。
吸入阀和排气阀具有止逆作用，使缸内气体数量保持一定，活塞移动使气体的压力升高，当达到稍大于出口管的气体压力时，缸内气体便开始顶开排气阀的弹簧进入出口管，不断排出。
培养基的制备与灭菌实验报告
培养基的制备与灭菌实验报告实验目的，通过本次实验，掌握培养基的制备方法和灭菌技术，为后续微生物培养实验打下基础。
一、培养基的制备。
1.准备所需试剂和设备，蔗糖、蛋白胨、酵母提取物、琼脂、蒸馏水、培养皿、量筒、坩埚、移液器等。
2.称取适量蔗糖、蛋白胨、酵母提取物加入蒸馏水中，充分溶解后调节pH值至7.0。
3.加入适量琼脂，搅拌均匀。
4.分装至培养皿中，待凝固后进行灭菌处理。
二、培养基的灭菌。
1.将制备好的培养基装入培养皿中，封口。
2.将培养皿放入高压灭菌锅中，进行高压灭菌处理。
3.灭菌条件，121℃，压力为15psi，持续20分钟。
4.取出培养皿，放置在无菌工作台上待凉，避免细菌再次污染。
5.观察培养基表面是否有凝固不均匀或气泡，如有则说明灭菌不彻底，需重新处理。
三、实验结果。
1.经过灭菌处理的培养基表面平整，无气泡，无明显异物。
2.在无菌条件下打开培养皿，用无菌移液器移取适量微生物菌种接种于培养基表面。
3.将接种好的培养皿放入培养箱中，进行培养观察。
4.培养箱条件，温度控制在37℃，培养时间根据不同微生物而定。
四、实验结论。
本次实验通过制备培养基和灭菌处理，成功培养出微生物菌种，并观察到了微生物的生长情况。
培养基的制备和灭菌是微生物实验中非常重要的步骤，只有保证培养基的无菌，才能得到准确的实验结果。
通过本次实验的学习，相信对于今后的微生物实验有了更深入的认识和理解。
五、实验注意事项。
1.在制备培养基时，需注意称取试剂的准确性和加入顺序。
2.灭菌处理时，要确保培养基充分接受高压蒸汽的灭菌作用。
3.实验操作要在无菌条件下进行，避免外界污染。
4.培养箱的温度和培养时间要根据不同微生物的生长特性进行调整。
六、实验延伸。
在今后的实验中，可以尝试不同种类的培养基制备和灭菌处理，观察其对微生物生长的影响，进一步探索微生物的生长规律和特性。
总之，培养基的制备和灭菌是微生物实验中不可或缺的重要环节，只有掌握了这些基本技能，才能进行准确可靠的微生物实验。
培养基的制备与灭菌实验报告
培养基的制备与灭菌实验报告实验目的：掌握培养基制备的基本操作技巧，理解培养基的重要性以及灭菌操作的必要性。
实验原理：培养基是一种提供营养物质和环境条件的物质，用于微生物的培养和繁殖。
通常包括碳源、氮源、无机盐和其他必需营养物质等。
培养基的配制主要包括以下步骤：1.称取所需的化学试剂和溶质，按照一定比例称取固体试剂和溶液试剂。
2.将固体试剂加入蒸馏水中，溶解并搅拌均匀。
然后加入相应量的溶液试剂。
3.调节溶液的pH值，通常使用酸和碱进行调节，直至达到所需的pH 值。
4.将培养基溶液装入培养瓶或试管中，密封和标记。
灭菌操作是为了杀灭或去除试验中的微生物，以保证实验的可靠性和安全性。
常见的灭菌方法有高温热处理、高压灭菌和化学灭菌等。
实验材料和设备：1.培养基配制所需化学试剂和溶液。
2.培养瓶和试管。
3.电子天平、酸碱仪和pH计。
4.高压灭菌锅。
实验步骤：1.根据实验要求选择合适的培养基配方。
2.按照所需比例称取固体试剂和溶液试剂。
3.将固体试剂加入适量蒸馏水中，溶解并搅拌均匀。
4.加入相应量的溶液试剂。
5.使用酸和碱调节溶液的pH值，直至达到所需值。
6.将培养基溶液装入培养瓶或试管中，密封和标记。
7.准备好待灭菌的培养基样品和高压灭菌锅。
8.将培养基样品放入高压灭菌锅中，进行高压灭菌操作。
9.灭菌结束后取出培养基样品，观察样品的无菌性。
实验结果：制备完成的培养基溶液应该是透明且无悬浮物的。
经过高压灭菌处理后的培养基样品应该是无菌的，没有任何微生物的生长。
实验讨论：在实验中，我们使用了高压灭菌锅进行灭菌操作。
高压灭菌通常可以在较短时间内灭菌，且能够彻底杀灭微生物，保证培养基的无菌性。
然而，操作时需要注意灭菌锅的安全使用，并遵循相应的操作规程，确保操作人员的安全。
总结：通过本实验，我掌握了培养基制备的基本操作技巧，了解了培养基的重要性以及灭菌操作的必要性。
制备无菌培养基是微生物实验中的基础工作，对于后续实验的结果和判断具有重要影响。
发酵工程原理
发酵工程原理第一章绪论1.发酵（fermentation）:采用现代工程技术手段，利用天然生物体或人工改造的生物体对原料进行加工，为人类生产有用的产品，或直接把生物体应用于工业生产的过程。
【名】2.第一阶段（~1900年）：酒精、醋；第二阶段（1900~1940）：酵母面包、甘油、柠檬酸、丙酮；第三阶段（1940~1960）：青霉素、链霉素、赤霉素、氨基酸、核苷酸、酶【判、单】3.1900~1940年期间是发酵工业的第二阶段【判】4.从发霉的甜瓜中筛选“产黄青霉”菌株，使青霉素效价提高了几百倍。
【判、填】5.现代发酵工程是以基因工程的诞生为标志，以微生物工程为核心内容。
【填】6.发酵工程的6个部分：a.菌种以及确定的种子培养基和发酵培养基的组成；b.培养基、发酵罐和辅助设备的灭菌；c.大规模的有活性、纯种的种子培养物的生产；d.发酵罐中微生物最优的生长条件下产物的大规模生产；e.产物的提取、纯化；f.发酵废液的处理。
7.选育菌种的基本方法：自然选育、抗噬菌体选育、诱变育种、代谢工程育种、基因定向育种、基因组改组。
【填】8.我国已是发酵工业大国，但不是发酵强国。
【判】9.发酵产业的差距：【解】a.工业生产菌种的技术水平较差b.发酵工业相对落后。
c.产品科技含量低，产品浓度低、能耗高、污染大。
d.装备水平落后。
第二章微生物菌种制备原理与技术1.发酵工业常用的微生物主要有：细菌、放线菌、酵母菌和霉菌。
【填】细菌、放线菌偏碱7~7.5；霉菌和酵母偏酸4.5~6.2.自然界分离筛选目的菌株的一般步骤和方法：【解】a.含微生物样品的采集b.含微生物样品的富集培养c.微生物的分离d.野生型目的菌株的筛选f.野生型目的菌株的菌株鉴定3.菌种退化：生产菌种或选育过程中筛选出来的较优良菌株，由于进行移接传代或保藏之后，群体中某些生理特征和形态特性逐渐减退或完全丧失的现象。
【名】4.工业微生物菌种的保藏方法：斜面保藏法（1~3个月）、液体石蜡油保藏法、冷冻干燥保藏法、真空干燥法、液氮超低温保藏法、工程菌的保藏。
3 培养基与设备的灭菌
D=
1
（3）温度对微生物死亡速率常数的影响 微生物的受热死亡属于单分子反应
∆E K = A exp − RT
4.0 3.0 2.0 1.0 0.8 0.6 0.4 0.2 0.1 2.54 2.56 2.58 2.60 2.62 2.64 斜率= -ΔE/R
d ln K = −
第三章 液体培养基与设备的灭菌
一、概述 二、分批灭菌 三、连续灭菌 四、设备灭菌
一、概述
1、常用的灭菌方法 化学灭菌、 化学灭菌、射线灭菌、 射线灭菌、干热灭菌、 干热灭菌、湿热灭菌、 湿热灭菌、 过滤灭菌、 过滤灭菌、火焰灭菌。 火焰灭菌。 在发酵工业中， 在发酵工业中，广泛使用湿热灭菌法。 广泛使用湿热灭菌法。 动物细胞、 动物细胞、植物细胞、 植物细胞、微藻培养基的灭菌与微 生物不同
培养基达到完全灭菌时， 培养基达到完全灭菌时，灭菌温度和 时间对营养成分的破坏（ （以VB1为准 时间对营养成分的破坏 VB1为准） 为准）
灭菌温度/ 灭菌温度/℃ 110 110 115 120 130 145 150 灭菌时间/min 灭菌时间/min 400 36 15 4 0.5 0.08 0.01 营养成分破坏率/ 营养成分破坏率/％ 99.3 67 50 27 8 2 <1
进汽
2
（1）灭菌前先将各排气阀打开， 灭菌前先将各排气阀打开，将蒸汽引入夹 套或蛇管进行预热， 套或蛇管进行预热，待罐温升至75 待罐温升至7590℃，将排 75-90℃ 气阀逐渐关小。 气阀逐渐关小。 （2）接着将蒸汽从进气口、 接着将蒸汽从进气口、排料口、 排料口、取样口直 接通入罐中， 接通入罐中，使罐温上升到118 使罐温上升到118118-120℃ 120℃，罐压维 持在0.09 持在0.090.09-0.1Mpa 0.1Mpa（ Mpa（表），保持 ），保持20 保持2020-25min左右 25min左右。 左右。 （3）保温结束后， 保温结束后，关闭进汽阀门， 关闭进汽阀门，待罐内压力 接近空气压力时， 接近空气压力时，向罐内通入无菌空气， 向罐内通入无菌空气，在夹套 或蛇管中通冷却水降温， 或蛇管中通冷却水降温，使培养基的温度降到所 需的温度。 需的温度。
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3dG1C A T2dT
0
W2C A1T 1 Tt1
冷却降温时间：
3G1C AlnT1t1
W2CA1 T2t1
式中： T1—培养基冷却前的温度，℃ T2—培养基冷却后的温度，℃
.
2、加热和冷却介质用量
加热蒸汽用量：
S1 GC1(T2 T1)
I
式中：I—加热蒸汽的焓，kJ/kg
λ—冷凝水的焓，kJ/kg
（三）加热灭菌方式
培养基→加热升温→维持保温→冷却降温→发酵
分批灭菌：三个过程在一个设备内完成 连续灭菌：三个过程分别在不同的设备内完成
（四）灭菌要求
❖ 达到无菌程度 ❖ 尽量减少营养成分损失 ❖ 降低能量消耗
.
（五）理论灭菌时间
微生物的受热死灭过程属于一级反应
dN kN
d
式中： τ——受热时间 N——活菌个数 k——反应速率常数，随反应温度变化
营养成分破坏较少 蒸汽负荷均衡，操作方便 降低了劳动强度，适宜自动
控制
缺点：需要专门设备，投资较大 设备较多，染菌机会也相.应较多
2、要求
①.加热设备：加热均匀， 1 4 4 ℃ 2 0 s 2 - 3 m i n 2 0 s 快速升温到灭菌温度
（温度一致）
②.维持设备：使培养基按
温 度
顺序流动，维持灭菌
N0 40106 2107 81014(个) NS 0.001(个） k 0.25(s1) t 1 ln N0 2.7(min)
k NS
.
二、分批灭菌过程与计算
（一）分批灭菌操作过程
(实罐灭菌或实消)
❖ 升温：将培养基置于 发酵罐中用蒸汽加热
❖ 保温：达到预定灭菌 温度后维持一定时间
❖ 通水：向罐夹套或 蛇管中通入冷却水 降温
❖ 送气：向罐内送入 无菌空气，降温不 降压
.
（二）分批灭菌特点 优点：不需要专门的灭菌设备，投资少；对
设备要求简单，对蒸汽的要求也比较 低；操作简单易行，灭菌效果可靠 缺点：占罐时间长，发酵罐的利用率低；灭 菌所需时间较长，使培养基中营养成 分破坏较多；用汽不平衡 适用：生产规模较小或极易发泡、粘度较大 难以连续灭菌的培养基灭菌
❖ 培养液的预热过程同时为灭菌后培养液的冷却过 程，减少了加热蒸汽和冷却水的用量
.
4、设备构造和计算
（1）连消塔
作用：加热培养基至灭菌 温度
蒸汽
出料口
培养液
要求：在20s~30s或更短 的
时间内将料液加热 至130℃~140℃ 培 养 液 类型：套管式、混合式
排液口
蒸汽进口 进料口
.
图 2 -7 连 消 塔 的 构 造
保温蒸汽用量：
S2 1.19F2 P
式中：F—排汽口的面积，m2 P—罐内蒸汽压力，atm υ—蒸汽比容，. m3/kg
冷却水用量： 已知冷却水流量W，计算A
KF
A eWC2
计算冷却时间τ3和冷却水用量 Q= W τ3
要求τ3时间完成冷却，试差求A
3
GC1 KF
A lnT1t1 A1 T2t1
T t1
T t
则 t T T t1 A
.
培养基： dQGC 1dT
∵
d dQ Gd1C dTW2C (tt1)
W2C (TTt1t1) A
WC2(Tt1)TA t1
1 WC 2(Tt1)1( )
A
.
∴ dG1C 1 dTG1C A dT
W2C 11Tt1 W2C A1Tt1 A
上式积分：
❖ 冷却降温时间：（双变量不稳定传热）
冷却水：
d dQ kF tmW2C (tt1)t
移项：
KF t t1 WC2 tm
GT 冷t1却水
平均温度差：
tm(Tltn1)T(T t1t)lntTt1t1
Tt
Tt
.
两式合并：
KFtt1lnTt1 W2C tm Tt
KF
eWC2Biblioteka t1T t设KF
AeW C2
不考虑升、降温阶段的灭菌作用时：
保温时间： 21lnN0 2.30l3gN0
（灭菌时间）
k NS k
计算升温阶段的灭菌作用时：∵
NS
p
1 ln N0
km Np
∴
Np
N0 e km p
式中：τp—升温时间，h （一般是指从100℃到灭菌温度的时间）
.
km—τp阶段的平均灭菌速率常数，s-1
T2 kdT
温度达到灭菌时间
（时间一致）
27℃
③.冷却设备：传热速率高，
尽快冷却到发酵要求
时 间 (min)
温度，密封性好，回
图 2-3 培 养 基 连 续 灭 菌 过 程 中 温 度 的 变 化
收热能 .
3、流程 ①.连消塔加热－喷淋冷却连续灭菌流程
流程：连消塔、维持罐、喷淋冷却器
2
❖ 培养基用泵打入 连消塔与蒸汽直
km T1 T1T 2
近似计算：
1 km (k1k24k中)
6
式中：k1—T1（ 100℃）时灭菌速率常数，s-1 k2—T2（ 灭菌温度）时灭菌速率常数，s-1 K中—(T1＋T2)/2时灭菌速率常数，s-1
保温时间： 21lnNp 2.30l3gNp
k NS. k NS
③ 冷却降温阶段（间接冷却到发酵温度）
图 2 -8 连 消 器 的 构 造
结构
蒸汽
用两根以上管子套合组成
内管壁上开有45°向下倾 斜的小孔，孔径一般为
KF Tt2
式中：τ1—间接加热时间，h
G—培养基的质量，Kg C1—培养基的比热，kJ/kg.℃ K—总传热系数， kJ/m2.h.℃ F—传热面积，m2 T—加热蒸汽温度，℃ t1—加热前培养基的温度，℃ t2—加热后. 培养基的温度，℃
② 维持保温阶段（维持灭菌温度到灭菌时间） ❖ 维持保温时间：
第三章 培养基的制备设备
主要内容：第一节 培养基的灭菌设备 第二节 原料的蒸煮与糖化设备 第三节 麦芽汁的制备设备 第四节 淀粉水解制糖设备
学习要求：掌握培养基的分批灭菌计算、连 续灭菌流程和设备的结构及设计 了解培养基制备设备的结构和设计
.
第一节 培养基的灭菌设备
一、灭菌的基本理论 二、分批灭菌过程与计算 三、连续灭菌流程与设备
❖ 管道维持器保证物料先
时 间 (min)
进先出，缩短保温时间 图 2 - 3 培 养 基 连 续 灭 菌 过 程 中 温 度 的 变 化 蒸汽
❖ 真空冷却器需要安装一 生 培 养 液 喷 射 加 热 器
真空
台出料泵，或将其置于 发酵罐10m以上的高处
维持管
膨胀阀 急聚蒸发室
❖ 真空冷却可能造成培养 基重新污染
罐连接的管道在灭菌过程 中如果不进入蒸汽就一定 要进行排汽，使所有管道 都被加热蒸汽（或二次蒸 汽）经过而实现热灭菌 ❖ 进汽：凡开口在培养基液 面以下的各连接管道及冲 视镜管道都应进汽 ❖ 排汽：凡开口在液面之上 者均应排汽 ❖ “三进四出”、“三进五. 出”
冷却降温阶段
❖ 关汽：关闭各排汽、 进汽阀门
蒸汽
喷射加热器
真空
生培养液
❖培养基用泵打入喷射加
膨胀阀
热器与蒸汽混合升温
维持管
急聚蒸发室
❖进入管道维持器保温
一定时间
❖进入真空闪急蒸发室
灭菌好的培养液
冷却降温
. 图 2-5 加 热 -真 空 冷 却 连 续 灭 菌 流 程
特点
20s
2-3min
20s
144℃
❖ 加热和冷却在瞬间完成，
温 度
营养成分破坏最少 27℃
.
1、灭菌操作时间
① 加热升温阶段(先间接加热，后直接加热)
❖ 间接加热时间：（不稳定传热）
传热速率： dQkF(Tt) 蒸汽 T
d
Gt
培养基： dQGC1dt
两式合并： 上式积分：
GC1dt kF(Tt)
d
01dG K.C F 1 tt12Td-tt
冷凝水
间接加热时间： 1 GC1lnTt1
① 不计升、降温阶段的灭菌作用，灭菌所需时间？ （logK＝－14854/T+36.127）
② 其它条件不变，培养基体积增大一倍，灭菌时间是多少？
③ 若已知升降温阶段培养基从100℃升至121℃共需 15min，那么升温结束时，培养基中残存芽孢数及在 121℃保温时间？
④ 若发酵罐的传热面积为25m2，则用2kg/cm2（表）的 蒸汽间接加热使培养基由25℃升至90℃，所需时间？ （K=4.187×400KJ/m3·h·℃ 、 ρ=1000kg/m3）
E
k Ae RT
式中： E—活化能
T—加热温度
R—气体常数
.
A—常数
（六）灭菌温度
加热温度和受热时间与灭菌程度和营养成分的破坏都有关系
细菌死亡的活化能与培养基营养成分破坏的活化能
活化能E
细菌死亡(kJ/mol) 4.187×(50～100)
酶、蛋白质或维生素破坏 4.187×(2～26)
葡萄糖破坏 4.187×24
4
6
7
5
接混合升温 1
3
❖ 达到灭菌温度后 进入维持罐
❖ 维持一定时间后 经喷淋冷却进入 发酵罐
图2-4 连续灭菌设备流程示意图
1-配料. 罐（拌料罐）2-蒸汽入口 3-连消塔 4-维持罐 5-培养基出口 6-喷淋冷却 7-冷却水
②.喷射加热－真空冷却连续灭菌流程
流程：喷射加热、管道维持、真空冷却
上式积分
NS dNk d
N N0