❶ 如何利用微生物發酵生產糧食
在日常生活中,發酵現象是司空見慣的。然而,你知道微生物發酵嗎?微生物能通過自己的新陳代謝,對一些物質進行分解或合成,產生另外一些物質。利用微生物的這種本領,生產人們需要的各種原料和產品,這就是微生物發酵。
微生物的發酵作用是在神奇的「魔術師」——酵的作用下進行的,只要是常溫、常壓就可以了。由於微生物種類繁多,因而能在不同的環境中形成不同的發酵產物。這些產物幾乎都與我們日常生活密切相關,如,醋、甘油、味精、酒精、抗生素、維生素和微生物殺蟲劑。
能不能利用微生物發酵來生產糧食呢?不久前,微生物學家發現可以利用微生物發酵生產糧食。這里說的糧食不是指澱粉,而是蛋白質。微生物發酵生產蛋白質的速度比植物快500倍,比動物快2000倍。一個細菌一晝夜發酵生產的蛋白質,大約等於它自身重量的30~40倍。一個農民每年要種0.67公頃的土地,才能收獲1000多千克的大豆,得到400千克的植物蛋白;而一個工人在工廠里利用微生物發酵生產糧食,一年竟能生產10萬千克蛋白質。
微生物發酵對人類作出了巨大的貢獻。隨著科學技術的發展,它的應用前景將越來越廣闊。
❷ 微生物生長曲線的檢測方法
生長量測定法
體積測量法:又稱測菌絲濃度法。
通過測定一定體積培養液中所含菌絲的量來反映微生物的生長狀況。方法是,取一定量的待測培養液(如10毫升)放在有刻度的離心管中,設定一定的離心時間(如5分鍾)和轉速(如5000 rpm),離心後,倒出上清夜,測出上清夜體積為v,則菌絲濃度為(10-v)/10。菌絲濃度測定法是大規模工業發酵生產上微生物生長的一個重要監測指標。這種方法比較粗放,簡便,快速,但需要設定一致的處理條件,否則偏差很大,由於離心沉澱物中夾雜有一些固體營養物,結果會有一定偏差。
稱乾重法:
可用離心或過濾法測定。一般乾重為濕重的10-20%。在離心法中,將一定體積待測培養液倒入離心管中,設定一定的離心時間和轉速,進行離心,並用清水離心洗滌1-5次,進行乾燥。乾燥可用烘箱在105 ℃或100℃下烘乾,或採用紅外線烘乾,也可在80℃或40℃下真空乾燥,乾燥後稱重。如用過濾法,絲狀真菌可用濾紙過濾,細菌可用醋酸纖維膜等濾膜過濾,過濾後用少量水洗滌,在40C下進行真空乾燥。稱乾重發法較為煩瑣,通常獲取的微生物產品為菌體時,常採用這種方法,如活性乾酵母(activity dry yeast, ADY),一些以微生物菌體為活性物質的飼料和肥料。
比濁法:
微生物的生長引起培養物混濁度的增高。通過紫外分光光度計測定一定波長下的吸光值,判斷微生物的生長狀況。對某一培養物內的菌體生長作定時跟蹤時,可採用一種特製的有側臂的三角燒瓶。將側臂插入光電比色計的比色座孔中,即可隨時測定其生長情況,而不必取菌液。該法主要用於發酵工業菌體生長監測。如我所使用UNICO公司的紫外-可見分光光度計,在波長600nm 處用比色管定時測定發酵液的吸光光度值OD600,以此監控E.Coli的生長及誘導時間。
菌絲長度測量法:
對於絲狀真菌和一些放線菌,可以在培養基上測定一定時間內菌絲生長的長度,或是利用一隻一端開口並帶有刻度的細玻璃管,到入合適的培養基,卧放,在開口的一端接種微生物,一段時間後記錄其菌絲生長長度,藉此衡量絲狀微生物的生長。
微生物計數法
血球計數板法:
血球計數板是一種有特別結構刻度和厚度的厚玻璃片,玻片上有四條溝和兩條嵴,中央有一短橫溝和兩個平台,兩嵴的表比兩平台的表面高0.1 mm,每個平台上刻有不同規格的格網,中央0.1 mm面積上刻有400個小方格。通過油鏡觀察,統計一定大格內微生物的數量,即可算出1毫升菌液中所含的菌體數。這種方法簡便,直觀,快捷,但只適宜於單細胞狀態的微生物或絲狀微生物所產生的孢子進行計數,並且所得結果是包括死細胞在內的總菌數。
染色計數法:
為了彌補一些微生物在油鏡下不易觀察計數,而直接用血球計數板法又無法區分死細胞和活細胞的不足,人們發明了染色計數法。藉助不同的染料對菌體進行適當的染色,可以更方便的在顯微鏡下進行活菌計數。如酵母活細胞計數可用美藍染色液,染色後在顯微鏡下觀察,活細胞為無色,而死細胞為藍色。
比例計數法:
將已知顆粒(如黴菌孢子或紅細胞)濃度的液體與一待測細胞濃度的菌液按一定比例均勻混合,在顯微鏡視野中數出各自的數目,即可得未知菌液的細胞濃度。這種計數方法比較粗放。並且需要配製已知顆粒濃度的懸液做標准。
液體稀釋法:
對未知菌樣做連續十倍系列稀釋,根據估計數,從最適宜的三個連續的10倍稀釋液中各取5毫升試樣,接種1毫升到3組共15隻裝培養液的試管中,經培養後記錄每個稀釋度出現生長的試管數,然後查最大或然數表MPN(most probably number)得出菌樣的含菌數,根據樣品稀釋倍數計算出活菌含量。該法常用於食品中微生物的檢測,例如飲用水和牛奶的微生物限量檢查。
平板菌落計數法:
這是一種最常用的活菌計數法。將待測菌液進行梯度稀釋,取一定體積的稀釋菌液與合適的固體培養基在凝固前均勻混合,或將菌液塗布於已凝固的固體培養基平板上。保溫培養後,用平板上出現的菌落數乘以菌液稀釋度,即可算出原菌液的含菌數。一般以直徑9cm的平板上出現50-500個菌落為宜。但方法比較麻煩,操作者需有熟練的技術。平板菌落計數法不僅可以得出菌液中活菌的含菌數,而且同時將菌液中的細菌進行了一次分離培養,獲得了單克隆。
試劑紙法:
在平板計數法的基礎上,發展了小型商品化產品以供快速計數用。形式有小型厚濾紙片,瓊脂片等。在濾紙和瓊脂片中吸有合適的培養基,其中加入活性指示劑2,3,5-氯化三苯基四氮唑(TTC,無色)待蘸取測試菌液後置密封包裝袋中培養。短期培養後在濾紙上出現一定密度的玫瑰色微小菌落與標准紙色板上圖譜比較即可估算出樣品的含菌量。試劑紙法計數快捷准確,相比而言避免了平板計數法的人為操作誤差。
膜過濾法:
用特殊的濾膜過濾一定體積的含菌樣品,經丫叮橙染色,在紫外顯微鏡下觀察細胞的熒光,活細胞會發橙色熒光,而死細胞則發綠色熒光。
生理指標法:
微生物的生長伴隨著一系列生理指標發生變化,例如酸鹼度,發酵液中的含氮量,含糖量,產氣量等,與生長量相平行的生理指標很多,它們可作為生長測定的相對值。
測定含氮量:
大多數細菌的含氮量為乾重的12.5%,酵母為7.5%,黴菌為6.0%。根據含氮量×6.25,即可測定粗蛋白的含量。含氮量的測定方法有很多,如用硫酸,過氯酸,碘酸,磷酸等消化法和Dumas測N2氣法。Dumas測N2氣法是將樣品與CuO混合,在CO2氣流中加熱後產生氮氣,收集在呼吸計中,用KOH吸去CO2後即可測出N2的量。
測定含碳量:
將少量(乾重0.2-2.0 mg)生物材料混入1毫升水或無機緩沖液中,用2毫升2%的K2Cr2O7溶液在100 C下加熱30分鍾後冷卻。加水稀釋至5毫升,在580nm的波長下讀取吸光光度值,即可推算出生長量。需用試劑做空白對照,用標准樣品做標准曲線。
還原糖測定法:
還原糖通常是指單糖或寡糖,可以被微生物直接利用,通過還原糖的測定可間接反映微生物的生長狀況,常用於大規模工業發酵生產上微生物生長的常規監測。方法是,離心發酵液,取上清液,加入斐林試劑,沸水浴煮沸3分鍾,取出加少許鹽酸酸化,加入Na2S2O3臨近終點時加入澱粉溶液,繼續加Na2S2O3至終點,查表讀出還原糖的含量。
氨基氮的測定:
方法是,離心發酵液,取上清液,加入甲基紅和鹽酸作指示劑,加入0.02N的NaOH調色至顏色剛剛褪去,加入底物18%的中性甲醛,反應數刻,加入0.02N的使之變色,根據NaOH的用量折算出氨基氮的含量。根據培養液中氨基氮的含量,可間接反映微生物的生長狀況。
其他生理物質的測定:
P,DNA,RNA,ATP,NAM(乙醯胞壁酸)等含量以及產酸,產氣,產CO2(用標記葡萄糖做基質),耗氧,黏度,產熱等指標, 都可用於生長量的測定。也可以根據反應前後的基質濃度變化,最終產氣量,微生物活性三方面的測定反映微生物的生長。如我所在BMP-2的發酵生產上,隨時監測溶氧量的變化和酸鹼度的變化,判斷細菌的長勢。
商業化快速微生物檢測法:
微生物的檢測,其發展方向是快速,准確,簡便,自動化,當前很多生物製品公司利用傳統微生物檢測原理,結合不同的檢測方法,設計了形式各異的微生物檢測儀器設備,正逐步廣泛應用於醫學微生物檢測和科學研究領域。例如:
1、抗干擾培養基和微生物數量快速檢測技術結合解決了傳統微生物檢測手段不能解決的難題,為建立一套完整的抗干擾微生物檢測系統奠定了堅實的基礎。中科院廣州分院合作產業處提供的抗干擾微生物培養基,新型生化鑒定管,微生物計數卡,環境質量檢測試劑盒等,可方便的用於多項檢測。
2、BACTOMETER 全自動各類總菌數及快速細菌檢測系統可以數小時內獲得監測結果,樣本顏色及光學特徵都不影響讀數,對酵母和黴菌檢測同樣高度敏感原理是利用電阻抗法(IMPEDANCE TECHNOLOGY)將待測樣本與培養基置於反應試劑盒內,底部有一對不銹鋼電極,測定因微生物生長而產生阻抗改變。如微生物生長時可將培養基中的大分子營養物經代謝轉變為活躍小分子,電阻抗法可測試這種微弱變化,從而比傳統平板法更快速監測微生物的存在及數量。測定項目包括總生菌數,酵母菌,大腸桿菌群,黴菌,乳酸菌,嗜熱菌,革蘭氏陰性菌,金黃色葡萄球菌等。
❸ 微生物的生長曲線及其在生產上的應用
生長曲線能對微生物發酵(培養)起到指導性意義,一般來說,微生物的生長階段分為延滯期、對數生長期、平台期、衰亡期四個時期,工業化生產微生物及其代謝產物要求微生物生長快速或者延遲生長,故必須對微生物的生長特性有足夠的了解,但是一般微生物的生長曲線是從實驗室的條件下測出來的,與工業上微生物的生長時期有一定的區別。舉個例子,我們在制備菌種的時候,一般採用對數生長期的微生物來作為傳代菌種,因為這個時期的微生物處於一個高速生長的階段,和一個人處於青壯年時期結婚生子是一個道理。
❹ 簡述微生物發酵的操作方式及特點
微生物發酵過程即微生物反應過程,是指由微生物在生長繁殖過程中所引起的生化反應過程。
根據微生物的種類不同(好氧、厭氧、兼性厭氧),可以分為好氧性發酵和厭氧性發酵兩大類。
(1)好氧性發酵
在發酵過程中需要不斷地通人一定量的無菌空氣,如利用黑麴黴進行檸檬酸發酵、利用棒狀桿菌進行谷氨酸發酵、利用黃單抱菌進行多糖發酵等等。
(2)厭氧性發酵
在發酵時不需要供給空氣,如乳酸桿菌引起的乳酸發酵、梭狀芽抱桿菌引起的丙酮、丁醇發酵等。
(3)兼性發酵
酵母菌是兼性厭氧微生物,它在缺氧條件下進行厭氣性發酵積累酒精,而在有氧即通氣條件下則進行好氧性發酵,大量繁殖菌體細胞。
按照設備來分,發酵又可分為敞口發酵、密閉發酵、淺盤發酵和深層發酵。
一般敞口發酵應用於繁殖快並進行好氧發酵的類型,如酵母生產,由於其菌體迅速而大量繁殖,可抑制其他雜菌生長。所以敞口發酵設備要求簡單。相反,密閉發酵是在密閉的設備內進行,所以設備要求嚴格,工藝也較復雜。淺盤發酵(表面培養法)是利用淺盤僅裝一薄層培養液,接人菌種後進行表面培養,在液體上面形成一層菌膜。在缺乏通氣設備時,對一些繁殖快的好氧性微生物可利用此法。深層發酵法是指在液體培養基內部(不僅僅在表面)進行的微生物培養過程。
同其他發酵方法相比,它具有很多特點:
①液體懸浮狀態是很多微生物的最適生長環境。
②在液體中,菌體及營養物、產物(包括熱量)易於擴散,使發酵可在均質或擬均質條件下進行,便於控制,易於擴大生產規模。
③液體輸送方便,易於機械化操作。
④廠房面積小,生產效率高,易進行自動化控制,產品質量穩定。
⑤產品易於提取、精製等。因而液體深層發酵在發酵工業中被廣泛應用。
❺ 微生物發酵的操作與特點
微生物發酵過程即微生物反應過程,是指由微生物在生長繁殖過程中所引起的生化反應過程。
根據微生物的種類不同(好氧、厭氧、兼性厭氧),可以分為好氧性發酵和厭氧性發酵兩大類。
(1)好氧性發酵 在發酵過程中需要不斷地通人一定量的無菌空氣,如利用黑麴黴進行檸檬酸發酵、利用棒狀桿菌進行谷氨酸發酵、利用黃單抱菌進行多糖發酵等等。
(2)厭氧性發酵 在發酵時不需要供給空氣,如乳酸桿菌引起的乳酸發酵、梭狀芽抱桿菌引起的丙酮、丁醇發酵等。
(3)兼性發酵 酵母菌是兼性厭氧微生物,它在缺氧條件下進行厭氣性發酵積累酒精,而在有氧即通氣條件下則進行好氧性發酵,大量繁殖菌體細胞。
按照設備來分,發酵又可分為敞口發酵、密閉發酵、淺盤發酵和深層發酵。
一般敞口發酵應用於繁殖快並進行好氧發酵的類型,如酵母生產,由於其菌體迅速而大量繁殖,可抑制其他雜菌生長。所以敞口發酵設備要求簡單。相反,密閉發酵是在密閉的設備內進行,所以設備要求嚴格,工藝也較復雜。淺盤發酵(表面培養法)是利用淺盤僅裝一薄層培養液,接人菌種後進行表面培養,在液體上面形成一層菌膜。在缺乏通氣設備時,對一些繁殖快的好氧性微生物可利用此法。深層發酵法是指在液體培養基內部(不僅僅在表面)進行的微生物培養過程。
同其他發酵方法相比,它具有很多特點:
①液體懸浮狀態是很多微生物的最適生長環境。
②在液體中,菌體及營養物、產物(包括熱量)易於擴散,使發酵可在均質或擬均質條件下進行,便於控制,易於擴大生產規模。
③液體輸送方便,易於機械化操作。
④廠房面積小,生產效率高,易進行自動化控制,產品質量穩定。
⑤產品易於提取、精製等。因而液體深層發酵在發酵工業中被廣泛應用。
❻ 發酵飼料製作方法
隨著著大夥兒對發酵飼料掌握的加劇,越來越多的人一開始選擇運用發酵飼料,但是隨著著時間的轉變,也是有一部分人發現購買產品產量的發酵飼料直接成本較高,那麼有沒有一種方法 可以 自己在家做發酵飼料呢?如何做發酵飼料呢?我們來聽聽專家教授怎麼說。
發酵飼料因為其優點,得到越來越多大夥兒的認可。既可以 降低喂養直接成本又能提高經濟效益,養的動物得病率還降低,省了醫療費用,因而發酵飼料盡快製作吧。
要想製作高質量的發酵飼料,就務必要有高質量的發酵飼料祖傳秘方,還要有合適的水分、溫度、地理環境。發酵飼料水分一般建議的發酵飼料水分在40-60正中間,這里范圍之內的發酵飼料祖傳秘方還是很好的。其次是充分考慮營養元素,比如應用構樹發酵做顆粒飼料,單純構樹是發酵不起來的,需要互相配合麩皮等微量元素。最後就是充分考慮原料的直接成本了,比如你的祖傳秘方裡面不能再加太多了玉米或者豆柏,雖然營養元素高,但是直接成本過高缺失發酵的現實意義。
發酵需要三個標准,溫度、空氣相對濕度、連續發酵,處在最好是的溫度、空氣相對濕度范圍內,生產整個過程中有升溫、熱管散熱器,又要有連續發酵,汽體隔絕機器設備,卻不知道一些一般大農場沒法考慮到這類標准。存在很大 的問題是黴菌空氣污染!發酵場地、消毒滅菌做不大好,導致黴菌空氣污染,可能便會損壞一堆料,接著豬群吃了那般的發酵飼料欠佳影響沒法意料!也是有一些問在著發酵過多、酒精中毒,腹瀉便秘,這種。發酵的原料不一樣,預期效果祖傳秘方不一樣,導致的作用也不一樣,這類養殖場也沒有生產指標,出現這類問題在所難免,因而需要一些目的性的培訓方式,從而事倍功半。
❼ 怎樣製作發酵飼料
1、先將發酵劑與要發酵的物料充分拌均勻(為了達到混勻目的可以採用逐步稀釋的辦法)
2、再加水拌勻,物料含水率一般控制在65%—75%之間。其判斷辦法為:將拌好的發酵物料緊抓一把,指縫見水印但不滴水,松開落地即能散開為適宜。若能擠出水汁,落地不散開,則含水率大於75%,太干太濕均不利,應調整。
3、加水拌勻後隨即裝入盆、缸、池、塑料袋等容器中,在自然氣溫下密封發酵2-3天,等有香、甜、酒氣時即可飼喂。
4、大規模發酵時可直接堆放在干凈的水泥地板或發酵池中,加蓋塑料薄膜密封發酵即可。
飼料發酵的參考配方
稻草粉碎後5—15%,豆渣佔60%左右,其餘可用米糠,其中米糠和豆渣的比例可根據豆渣水分等實際情況進行適當的調整。二型飼料發酵劑的使用量按1-2‰添加。
(7)生物發酵飼料產品如何做曲線圖擴展閱讀
發酵飼料的優點
1、提高飼料營養水平, 促進動物生長
飼料經過發酵後,蛋白質被分解為更易被動物體消化吸收的小分子活性肽、寡肽, 纖維素、果膠被降解為單糖和寡糖,
同時代謝產生的多種消化酶、氨基酸、維生素、抑菌物質、免疫增強因子以及其它一些菌體蛋白,作為營養物質被動物體吸收利用,顯著提高了飼料的營養水平和飼料利用率,從而提高動物體的各項生產指標。
2、維持動物腸道菌群平衡,提高動物免疫力
發酵飼料中存在的有益微生物在腸道內迅速繁殖,相對於致病菌在數量上占據了絕對優勢,形成了競爭性抑製作用,大大抑制了病原菌的生長繁殖。
同時有益菌的某些代謝產物 (如乳酸和乙酸) 使消化道pH降低,在低pH環境下, 可以有效抑制潛在病原菌的滋長、繁殖, 從而維持或恢復腸道內微生物菌群平衡, 增強腸道的抗感染能力。
3、發酵脫毒,飼料更安全
近年來某些研究表明,某些乳酸菌可抑制黴菌的生長和產毒,嗜酸乳桿菌可抑制寄生麴黴的孢子萌發。另外,多數情況下微生物的代謝產物可以降低飼料中毒素的含量。
據報道,麴黴屬、串珠霉屬等5個菌株可以有效地降低發酵棉粕中游離棉酚的含量。可見,發酵飼料比未發酵飼料的有害物質含量更低,對於被日益關注的食品安全問題更具意義。
❽ 做發酵培養基優化時,怎樣根據一種某個菌種的生長曲線 判斷何時結束發酵並且測定產物濃度
從此圖像可以發現,結束發酵並且測定產物濃度的最佳時機應該是在「穩定期」吧!
由此也可以知道,你的基礎工作也就明確了,你應該繪制出該菌種的生長曲線哪!