研究生第七講ppt課件

1、工藝、設(shè)備、傳統(tǒng)、現(xiàn)代第九講固態(tài)發(fā)酵原理及運用第十講固定化細胞發(fā)酵技術(shù)及運用發(fā)酵培育發(fā)酵培育- -五五 第七講第七講 微生物培育過程的參數(shù)檢測微生物培育過程的參數(shù)檢測 物理參數(shù)的測定物理參數(shù)的測定 化學參數(shù)的測定化學參數(shù)的測定 生物參數(shù)的測定生物參數(shù)的測定 一、一、 概述概述物理參數(shù)：溫度、攪拌轉(zhuǎn)速、空氣壓力、空氣物理參數(shù)：溫度、攪拌轉(zhuǎn)速、空氣壓力、空氣流量、表觀粘度、濁度、罐壓、泡沫等。流量、表觀粘度、濁度、罐壓、泡沫等?；瘜W參數(shù)：基質(zhì)濃度包括糖、氮、磷等、化學參數(shù)：基質(zhì)濃度包括糖、氮、磷等、pHpH、產(chǎn)物濃度、溶氧濃度、產(chǎn)物濃度、溶氧濃度、 CO2CO2濃度、核濃度、核酸量等。酸量等。生物

2、參數(shù)：菌絲形狀、菌濃度、菌體比生長速生物參數(shù)：菌絲形狀、菌濃度、菌體比生長速率、呼吸強度、關(guān)鍵酶活力等。率、呼吸強度、關(guān)鍵酶活力等。三大參數(shù)從檢測手段分可分為：直接參數(shù)、間接參數(shù)三大參數(shù)從檢測手段分可分為：直接參數(shù)、間接參數(shù)1、直接形狀參數(shù)：、直接形狀參數(shù)：經(jīng)過儀器或其它分析手段可以測得的參數(shù)，如溫度、經(jīng)過儀器或其它分析手段可以測得的參數(shù)，如溫度、pH、殘?zhí)堑?。、殘?zhí)堑?。直接參?shù)直接參數(shù)在線檢測參數(shù)和離線檢測參數(shù)在線檢測參數(shù)和離線檢測參數(shù)1.1 在線檢測參數(shù)在線檢測參數(shù)指不經(jīng)取樣直接從發(fā)酵罐上安裝的儀表上得到的參數(shù)，指不經(jīng)取樣直接從發(fā)酵罐上安裝的儀表上得到的參數(shù)，如溫度、如溫度、pH、攪拌轉(zhuǎn)速

3、、溶氧等。、攪拌轉(zhuǎn)速、溶氧等。在線檢測必需用專門的傳感器也叫電極或探頭放入在線檢測必需用專門的傳感器也叫電極或探頭放入發(fā)酵系統(tǒng)，將發(fā)酵的一些信息傳送出來，為發(fā)酵控制提發(fā)酵系統(tǒng)，將發(fā)酵的一些信息傳送出來，為發(fā)酵控制提供根據(jù)。供根據(jù)。由于微生物培育過程是純培育過程，無菌要求高，因此由于微生物培育過程是純培育過程，無菌要求高，因此對傳感器有特殊要求：對傳感器有特殊要求：插入罐內(nèi)的傳感器必需能經(jīng)受高壓蒸汽滅菌資料、數(shù)據(jù)插入罐內(nèi)的傳感器必需能經(jīng)受高壓蒸汽滅菌資料、數(shù)據(jù)傳感器構(gòu)造不能存在滅菌不透的死角，以防染菌密封性傳感器構(gòu)造不能存在滅菌不透的死角，以防染菌密封性好好傳感器對丈量參數(shù)要敏感，且能轉(zhuǎn)換成電信

4、號。呼應(yīng)快、傳感器對丈量參數(shù)要敏感，且能轉(zhuǎn)換成電信號。呼應(yīng)快、靈敏靈敏傳感器性能要穩(wěn)定，受氣泡影響小。傳感器性能要穩(wěn)定，受氣泡影響小。 在線檢測原理：在線檢測原理：化學或物理信號化學或物理信號 電信號電信號 放大放大 記錄顯示儀半自動記錄顯示儀半自動 控制器與設(shè)定參數(shù)比較控制器與設(shè)定參數(shù)比較 發(fā)出調(diào)理信號發(fā)出調(diào)理信號 控制器動作全自動控制器動作全自動三、三、 化學參數(shù)的測定化學參數(shù)的測定 溶氧的測定相對溶氧溶氧的測定相對溶氧如今國內(nèi)外測定溶液中的溶解氧根本上用復(fù)膜溶氧電如今國內(nèi)外測定溶液中的溶解氧根本上用復(fù)膜溶氧電極。極。1 電極的構(gòu)造：電極的構(gòu)造：由半透膜和電極兩部分組成，一切的薄膜要求能透

5、過由半透膜和電極兩部分組成，一切的薄膜要求能透過氧分子，但不能透過電解質(zhì)和水，同時要能耐高溫。氧分子，但不能透過電解質(zhì)和水，同時要能耐高溫。普通運用聚四氟乙烯、氟化乙烯普通運用聚四氟乙烯、氟化乙烯-丙烯共聚物或聚丙丙烯共聚物或聚丙烯薄膜，也可用硅橡膠膜。烯薄膜，也可用硅橡膠膜。復(fù)膜氧電極的構(gòu)造復(fù)膜氧電極的構(gòu)造在陰極銀鉑在陰極銀鉑片的前面包一張片的前面包一張半透膜，氧可以半透膜，氧可以透過半透膜到達透過半透膜到達陰極上進展電極陰極上進展電極反響。該半透膜反響。該半透膜固定在陰極外表。固定在陰極外表。2 復(fù)膜氧電極的任務(wù)原理復(fù)膜氧電極的任務(wù)原理電極部分包括陽極、陰極、電解液，陰極由鉑、電極部分包括

6、陽極、陰極、電解液，陰極由鉑、銀、金等貴金屬組成，用于復(fù)原氧分子，貴金屬銀、金等貴金屬組成，用于復(fù)原氧分子，貴金屬起傳送電子的作用。陽極由鉛、錫、鋁等組成起傳送電子的作用。陽極由鉛、錫、鋁等組成 。溶液中的氧就在陰極被復(fù)原。當產(chǎn)生的電流與溶溶液中的氧就在陰極被復(fù)原。當產(chǎn)生的電流與溶液中氧含量成正比時，此時的電極電流為飽和電液中氧含量成正比時，此時的電極電流為飽和電流。氧濃度與飽和電流成正比關(guān)系。流。氧濃度與飽和電流成正比關(guān)系。在陰極外表發(fā)生的電極反響：在陰極外表發(fā)生的電極反響：O2+2H2O+4e- 4OH-陽極上的反響是：陽極上的反響是： Pb Pb2+ +2e- 電極反響：電極反響： Pb

7、+O2+2H2O 2 Pb(OH)2 于是在二電極之間構(gòu)成電流，將氧的信號轉(zhuǎn)于是在二電極之間構(gòu)成電流，將氧的信號轉(zhuǎn)變成電信變成電信 號。氧濃度越高，電流越大。號。氧濃度越高，電流越大?；瘜W信號轉(zhuǎn)變成電信號化學信號轉(zhuǎn)變成電信號3 電極的標定電極的標定普通測定中應(yīng)進展以下二點標定普通測定中應(yīng)進展以下二點標定1零點標定零點標定用飽和用飽和Na2SO3作無氧形狀的溶液，將氧電極放入作無氧形狀的溶液，將氧電極放入該溶液中，顯示儀表上可見溶氧濃度下降，待下降該溶液中，顯示儀表上可見溶氧濃度下降，待下降穩(wěn)定后，調(diào)理零點旋鈕顯示零值。穩(wěn)定后，調(diào)理零點旋鈕顯示零值。 2飽和校正滿刻度飽和校正滿刻度 進展簡便測定

8、時，可以采取空氣飽和方式。將電進展簡便測定時，可以采取空氣飽和方式。將電極放入培育液中，通氣攪拌一段時間，顯示儀上極放入培育液中，通氣攪拌一段時間，顯示儀上可見溶氧上升，待上升穩(wěn)定，調(diào)理滿刻度旋鈕至可見溶氧上升，待上升穩(wěn)定，調(diào)理滿刻度旋鈕至100%即為飽和值。即為飽和值。四、發(fā)酵過程的中間體分析四、發(fā)酵過程的中間體分析1.1 pH1.1 pH1.2 1.2 糖含量糖含量1.3 1.3 氨基氮和氨氮氨基氮和氨氮1.4 1.4 磷含量磷含量1.5 1.5 菌濃度和菌形狀菌濃度和菌形狀1.6 1.6 產(chǎn)物濃度產(chǎn)物濃度 抗生素效價的表示抗生素效價的表示抗生素效價表示抗生素的有效成分的抗生素效價表示抗生

9、素的有效成分的多少，效價大小用單位多少，效價大小用單位U來表示來表示1.6 1.6 產(chǎn)物濃度產(chǎn)物濃度 以最低抑菌濃度以最低抑菌濃度(50ml肉湯培育基中完肉湯培育基中完全抑制金黃色葡萄球菌規(guī)范菌株發(fā)育全抑制金黃色葡萄球菌規(guī)范菌株發(fā)育的最小青霉素劑量為一個單位，如的最小青霉素劑量為一個單位，如青霉素青霉素0.6微克微克1U如鏈霉素、卡那霉素、紅霉素單位：如鏈霉素、卡那霉素、紅霉素單位：規(guī)定某些抗生素活性部分規(guī)定某些抗生素活性部分1g=1u等等定義活性部分定義活性部分1g1u 生物法以抗生素的殺菌才干為衡量效價的規(guī)范，其生物法以抗生素的殺菌才干為衡量效價的規(guī)范，其原理恰好與臨床運用的要求相一致，而

10、且此法靈敏原理恰好與臨床運用的要求相一致，而且此法靈敏度高，需用的檢品量較小。度高，需用的檢品量較小。 但此法得到結(jié)果比較慢，需經(jīng)過但此法得到結(jié)果比較慢，需經(jīng)過1618小時培育。小時培育。生物法常用于發(fā)酵終了產(chǎn)品效價的測定。生物法常用于發(fā)酵終了產(chǎn)品效價的測定。生物法測定抗生素效價生物法測定抗生素效價常用的生物法測定抗生素，采用杯碟法常用的生物法測定抗生素，采用杯碟法“杯是放被測抗生素的不銹鋼小管，小杯是放被測抗生素的不銹鋼小管，小管內(nèi)徑為管內(nèi)徑為6mm，高，高10mm的圓筒形管子，的圓筒形管子，管子的分量盡能夠相等。碟是攤布培育基管子的分量盡能夠相等。碟是攤布培育基的玻璃培育皿。的玻璃培育皿。

11、操作方法是：將已滅菌的瓊脂培育基加熱操作方法是：將已滅菌的瓊脂培育基加熱到完全融化，倒在培育皿內(nèi)，每碟到完全融化，倒在培育皿內(nèi)，每碟15ml下層，待其凝固。此外，將融化的培下層，待其凝固。此外，將融化的培育基冷卻到育基冷卻到500C左右混入實驗菌，將混左右混入實驗菌，將混有菌的培育基有菌的培育基5 ml加到已凝固的培育基上加到已凝固的培育基上待凝固上層。待凝固上層。 在培育基外表垂直放上小杯，在杯中參與在培育基外表垂直放上小杯，在杯中參與待檢樣品，加滿后在待檢樣品，加滿后在370C培育培育1618小時。小時。在培育中在培育中,一方面實驗菌開場生長另一方一方面實驗菌開場生長另一方面抗生素呈球面分

12、散，離杯越近，抗生素面抗生素呈球面分散，離杯越近，抗生素濃度越大，離杯越遠抗生素濃度越小。隨濃度越大，離杯越遠抗生素濃度越小。隨著抗生素濃度減小，有一條最低抑菌濃度著抗生素濃度減小，有一條最低抑菌濃度帶，在帶范圍內(nèi)，菌不能生長，而呈透明帶，在帶范圍內(nèi)，菌不能生長，而呈透明的圓圈，這就叫的圓圈，這就叫“抑菌圈?？股貪舛纫志Α？股貪舛仍礁?，抑菌圈越大，越高，抑菌圈越大， r: 抑菌圈的半徑抑菌圈的半徑(毫米毫米M：抗生素在管中的量：抗生素在管中的量單位單位C：最低抑菌濃度單：最低抑菌濃度單位位/毫升毫升H：培育基的厚度毫：培育基的厚度毫米米L：管子的高度毫米：管子的高度毫米D：抗生素的分散系數(shù)：抗生素的分散系數(shù)毫米毫米/小時小時T：細菌生長到肉眼所：細菌生長到肉眼所用的時間用的時間 小時小時詳細測定方法：詳細測定方法：a.規(guī)范曲線的制造規(guī)范曲線的制造假設(shè)選用的