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 日课程设计任务书目录1.摘要··页码2.关键字··页码3.设计背景·页码3.1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ＭＲＳ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７个营养因子增菌培养乳酸菌进行优化。

利用Ｌ8（２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３％、牛肉膏１％、乳糖１％。

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ＭＲＳ培养基发酵液中，３７℃培养２０ｈ，菌落数均高于原ＭＲＳ培养基发酵液的菌落数，达到１护ｃｕｍＬ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４0％，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2~6℃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牛乳中所需要的浓度为0.1mol/L的NaOH的毫升数为1°T，称为1吉尔涅尔度。

一般牛乳的酸度超过20°T，即可认为该牛乳已开始变酸。

酸度越高，对热的稳定性越差，越易凝固。

由图1可得知，保加利亚乳杆菌和嗜热链球菌单独作为发酵剂时，它们在开始阶段的发酵速度比混合菌的快，其中，嗜热链球菌的发酵速度又较保加利亚乳杆菌快。

随着发酵时间的延长，嗜热链球菌的发酵速度开始减小，保加利亚乳杆菌的发酵的速度也开始减小，但混合菌的发酵速度逐渐加大，并且在2h后混合菌发酵牛乳的酸度分别超过杆菌的和球菌的，酸度明显提高；12h后，其酸度远远超过单菌的。

品尝酸奶时，发现混合菌发酵的酸奶口感更好.有一上可知混合菌的发酵条件比单菌的更好更有价值，但如何搭配这两种菌使其得到更加优化的乳酸菌呢？现就设计不同比例的保加利亚乳杆菌和嗜热链球菌的发酵条件来得出使乳酸菌增菌的最佳混合菌的比例。

绘制不同比例的混合菌发酵曲线：将菌种混合后，在相同的温度下培养，测定菌种的比例，并随着时间的变化分别测定其酸度值，然后绘制曲线，具体操作步骤如下。

（1）取配制好且灭菌的质量分数10%的脱脂牛乳1000mL，分装于5个烧瓶，每瓶200mL，分别接种。

第1个烧瓶中注入含嗜热链球菌的牛乳0.75mL和含保加利亚乳杆菌的牛乳2.5mL；第2个烧瓶中注入含嗜热链球菌的牛乳0.5mL和含保加利亚乳杆菌的牛乳5mL；第3个烧瓶中注入含嗜热链球菌的牛乳0.8 mL和含保加利亚乳杆菌的牛乳2mL；第4个烧瓶中注入含嗜热链球菌的牛乳0.25mL和含保加利亚乳杆菌的牛乳7.5mL；第5个烧瓶中注入含嗜热链球菌的牛乳0.6mL和含保加利亚乳杆菌的牛乳4mL。

分别标注发酵剂1号~5号。

（2）取接种牛乳的5个烧瓶，每瓶中分别倒出50mL 于另一烧瓶中，编上号。

培养前，取装混合菌的5个烧瓶中的牛乳，用酸奶的特征微生物菌落计数法记数。

将接种的5瓶牛乳密封后，放在43℃的恒温培养箱里面培养。

将另5个烧瓶盖上塞子后，置于43℃的水浴锅中，每5min测定5个烧瓶里牛乳的酸度值。

（3）待到水浴锅中的烧瓶中的牛乳出现凝聚时，将恒温箱中对应的烧瓶取出，测定其酸度，之后置于4℃的冰箱中储存。

将菌种1和菌种2每隔一段时间从冰箱中取出后，倒出30mL测定其酸度，然后放回冰箱中继续储存。

4.3营养因子的比例设计结果不同营养因子对嗜酸乳杆菌生长关系影响大小顺序为：玉米浆＞马铃薯汁＞牛肉膏＞乳糖＞际蛋白陈＞葡萄糖＞番茄汁＞帕拉金糖1．3 正交试验培养基中共取７个营养因子：牛肉膏、乳糖、番茄汁、马铃薯汁、葡萄糖、玉米浆、际蛋白胨采用７个因子２个位级的正交表Ｌ8（２的7次方）设计试验，接种嗜酸乳杆菌采用二级发酵试验由７个因子的Ｒ值，得出它们作用的主次顺序为：玉米浆＞牛肉膏＞乳糖＞际蛋白陈＞马铃薯汁＞番茄汁＞葡萄糖，分析得到下表：利用正交试验所优化培养基组成（即：玉米浆３％、牛肉膏１％、乳糖１％，加其他盐），进步用３种乳酸菌进行发酵试验，验证培养基的发酵增菌效果并与ＭＲＳ培养基进行比较，分别接种３种乳酸菌，３7℃发酵培养２0ｈ，用平板计数法（无氧培养）进行检测，均进行３次发酵，测定发酵液菌落数，结果见表4.4理化条件的控制1、温度温度是影响微生物生长的最重要因素之一。