① 從育種方面如何獲得高產菌株
菌株分離(separation)就是將一個混雜著各種微生物的樣品通過分離技術區分開,並按照實際要求和菌株的特性採取迅速、准確、有效的方法對他們進行分離、篩選,進而得到所需微生物的過程。菌株分離、篩選(screening)雖為兩個環節,但卻不能絕然分開,因為分離中的一些措施本身就具有篩選作用。工業微生物產生菌的篩選一般包括兩大部分:一是從自然界分離所需要的菌株,二是把分離到的野生型菌株進一步純化並進行代謝產物鑒別。
在實驗工作中,為使篩選達到事半功倍的效果,總的說來可從以下幾個途徑進行收集和篩選:
(1)向菌種保藏機構索取有關的菌株,從中篩選所需菌株。
(2)由自然界採集樣品,如土壤、水、動植物體等,從中進行分離篩選。
(3)從一些發酵製品中分離目的菌株,如從醬油中分離蛋白酶產生菌,從酒醪中分離澱粉酶或糖化酶的產生菌等。該類發酵製品經過長期的自然選擇,具有悠久的歷史,從這些傳統產品中容易篩選到理想的菌株。
菌株的分離和篩選一般可分為采樣、富集、分離、產物鑒別幾個步驟。
第一節 含微生物樣品的採集
自然界含菌樣品極其豐富,土壤、水、空氣、枯枝爛葉、植物病株、爛水果等都含有眾多微生物,種類數量十分可觀。但總體來講土壤樣品的含菌量最多。
一、從土壤中采樣
土壤由於具備了微生物所需的營養、空氣和水分,是微生物最集中的地方。從土壤中幾乎可以分離到任何所需的菌株,空氣、水中的微生物也都來源於土壤,所以土壤樣品往往是首選的採集目標。一般情況下,土壤中含細菌數量最多,且每克土壤的含菌量大體有如下的遞減規律:細菌(108)>放線菌(107)>黴菌(106)>酵母菌(105)>藻類(104)>原生動物(103),其中放線菌和黴菌指其孢子數。但各種微生物由於生理特性不同,在土壤中的分布也隨著地理條件、養分、水分、土質、季節而有很大的變化。因此,在分離菌株前要根據分離篩選的目的,到相應的環境和地區去採集樣品。
(一)根據土壤特點
1.土壤有機質含量和通氣狀況
一般耕作土、菜園土和近郊土壤中有機質含量豐富,營養充足,且土壤成團粒結構,通氣飽水性能好,因而,微生物生長旺盛,數量多,尤其適合於細菌、放線菌生長。山坡上的森林土,植被厚,枯枝落葉多,有機質豐富,且陰暗潮濕,適合黴菌、酵母菌生長繁殖,微生物數量相應也比較少。
從土層的縱剖面看,1~5cm的表層土由於陽光照射,蒸發量大,水分少,且有紫外線的殺菌作用,因而微生物數量比5~25cm土層少;25cm以下土層則因土質緊密,空氣量不足,養分與水分缺乏,含菌量也逐步減少。因此,采土樣最好的土層是5~25cm。一般每克土中含菌數約幾十萬到幾十億個,並且各種類型的細菌和放線菌幾乎都能分離到。如好氣芽孢桿菌、假單胞菌、短桿菌、大腸桿菌、某些嫌氣菌等。但總的說來酵母菌分布土層最淺,約5~10cm,黴菌和好氧芽孢桿菌也分布在淺土層。
2.土壤酸鹼度和植被狀況
土壤酸鹼度會影響微生物種類的分布。偏鹼的土壤(pH7.0~7.5)環境,適合於細菌、放線菌生長。反之在偏酸的土壤(pH7.0以下)環境下,黴菌、酵母菌生長旺盛。由於植物根部的分泌物有所不同,因此,植被對微生物分布也有一定的影響。如番茄地或腐爛番茄堆積處有較多維生素C生產菌。葡萄或其他果樹在果實成熟時,其根部附近土壤中酵母菌數量增多。豆科植物的植被下,根瘤菌數量比其他植被下占優勢。
3.地理條件
南方土壤比北方土壤中的微生物數量和種類都要多,特別是熱帶和亞熱帶地區的土壤。許多工業微生物菌種,如抗生素產生菌,尤其是黴菌、酵母菌,大多從南方土壤中篩選出來。原因是南方溫度高,溫暖季節長,雨水多,相對濕度高,植物種類多,植被覆蓋面大,土壤有機質豐富,造成得天獨厚的微生物生長環境。
4.季節條件
不同季節微生物數量有明顯的變化,冬季溫度低,氣候乾燥,微生物生長緩慢,數量最少。到了春天隨著氣溫的升高,微生物生長旺盛,數量逐漸增加。但就南方來說,春季往往雨水多,土壤含水量高,通氣不良,即使有微生物所需的溫度、濕度,也不利於其生長繁殖。隨後經過夏季到秋季,約有7~10個月處在較高的溫度和豐富的植被下,土壤中微生物數量比任何時候都多,因此,秋季采土樣最為理想。
(二)采樣方法
用取樣鏟,將表層5cm左右的浮土除去,取5~25處的土樣10~25,裝入事先准備好的塑料袋內紮好。北方土壤乾燥,可在10~30處取樣。給塑料袋編號並記錄地點、土壤質地、植被名稱、時間及其他環境條件。一般樣品取回後應馬上分離,以免微生物死亡。但有時樣品較多,或到外地取樣,路途遙遠,難以做到及時分離,則可事先用選擇性培養基做好試管斜面,隨身帶走。到一處將取好的土樣混勻,取3~4撒到試管斜面上,這樣可避免菌株因不能及時分離而死亡。
二.根據微生物生理特點采樣
1.根據微生物營養類型
每種微生物對碳\氮源的需求不一樣,分布也有差異。研究表明,微生物的營養需求和代謝類型與其生長環境有著很大的相關性。如森林土有相當多枯枝落葉和腐爛的木頭等,富含纖維素,適合利用纖維素作碳源的纖維素酶產生菌生長;在肉類加工廠附近和飯店排水溝的污水、污泥中,由於有大量腐肉、豆類、脂肪類存在,因而,在此處采樣能分離到蛋白酶和脂肪酶的產生菌;在麵粉加工廠、糕點廠、酒廠及澱粉加工廠等場所,容易分離到產生蛋白酶、糖化酶的菌株。若要篩選以糖質為原料的酵母菌,通常到蜂蜜、蜜餞、甜果及含糖濃度高的植物汁液中采樣。在篩選果膠酶產生菌時,由於柑橘、草莓及山芋等果蔬中含有較多的果膠,因此,從上述樣品的腐爛部分及果園土中采樣較好。若需要篩選代謝合成某種化合物的微生物,從大量使用、生產或處理這種化合物的工廠附近採集樣品,容易得到滿意的結果。在油田附近的土壤中就容易篩選到利用碳氫化合物為碳源的菌株。Hartman等人曾從乙烯氯化物的工廠附近分離到一株以乙烯氯化物為碳源和能源的分枝桿菌。含1%乙烯氯化物的空氣通過該菌培養可除去93%的毒性。也有人從含油污泥中篩選出能以20#機械潤滑油為惟一碳源的3株石油降解菌菌株,分別為動膠菌屬(Zoogloea sp.)、氮單胞菌屬(Azomonas sp.)和假單胞菌屬(Pseudomonas sp.)。當然,也可將一種需要降解的物質作為樣品中微生物的惟一碳源或氮源進行富集,然後分離篩選。
此外,不少微生物對碳源的利用是不完全專一的,如以油脂為碳源的某些脂肪酶產生菌同樣也可以分解澱粉或其他糖類物質獲得能源而生長。以石油等碳氫化合物為碳源的油田微生物,也可以利用一些糖類為碳源。具有以上特性的微生物在一般土壤、水、及其他樣品中也會存在。不過數量較少。
2.根據微生物的生理特性
在篩選一些具有特殊性質的微生物時,需根據該微生物獨特的生理特性到相應的地點采樣。如篩選高溫酶產生菌時,通常到溫度較高的南方,或溫泉、火山爆發處及北方的堆肥中採集樣品;分離低溫酶產生菌時可到寒冷的地方,如南北極地區、冰窖、深海中采樣;分離耐壓菌則通常到海洋底部采樣。因為深海中生活的微生物能耐很高的靜水壓,如從海中篩到一株水活微球菌(Micrococcus aquivivus),它能在600個大氣壓下生長。分離耐高滲透壓酵母菌時,由於其偏愛糖分高、酸性的環境,一般在土壤中分布很少,因此,通常到甜果、蜜餞或甘蔗渣堆積處采樣。如有人曾在花蜜中分離到一株能耐30%高糖的耐高滲透壓的酵母菌。
三、特殊環境下采樣
1.局部環境條件的影響
值得注意的是微生物的分布除了本身的生理特性和環境條件綜合因素的影響之外,還要受局部環境條件的影響。如北方氣候寒冷,年平均溫度低,高溫微生物相對較少。但在該地區的溫泉或堆肥中,卻會出現為數眾多的高溫微生物。氧氣充足的土層中按理只適合於好氧菌生長,實際上也有一些嫌氣菌生活,原因是好氣菌生長繁殖消耗了土層中大量氧氣,為嫌氣菌創造了局部生長的有利環境,故一般土壤中也能分離到嫌氣菌。
海洋對於微生物來說是一個特殊的局部環境,盡管許多微生物也是經河水、污水、雨水或塵埃等途徑而來,但由於海洋獨特的高鹽度、高壓力、低溫及光照條件,使海洋微生物具備特殊的生理活性,相應也產生了一些不同於陸地來源的特殊產物。前蘇聯學者發現,20%~50%的海鞘、海參體內的微生物可產生具有細菌毒性和殺菌活性的化合物。此外,美國馬里蘭大學也曾從海綿體內的共生或共棲的細菌中分離到抗白血病、鼻咽癌的抗癌物質。日本發現深海魚類腸道內的嗜壓古細菌,80%以上的菌株可以生產EPA 和DHA,最高產量可達36%和24%。筆者從鱈魚腸道中分離到一株pj20細菌,產EPA14.78mg/L,在15℃培養時EPA占脂肪酸的12.7%。日本也從海洋Thraustochvtrium aureum中篩選到一株產DNA達290mg/L的菌株。從海洋中采樣時,可參考其中不同種類微生物的分布規律:表層多為好氣異養菌,底層由於有機質豐富,硫化氫含量高,厭氣性腐敗菌和硫酸鹽還原菌較多,兩層中則多為紫硫菌。
具有特殊性質的微生物通常分布在一些特殊的環境中。如得克薩斯州中南部的一個岩洞中存在著大量嗜鹼性的,能進行氨氧化和產幾丁質酶的微生物,其原因是這里生活這2000萬只蝙蝠,它們每晚吃釣5萬lb(磅)昆蟲,其排泄物造成了洞內0m深的豐富營養層,這種特殊的環境對該種微生物起了選擇和富集的作用。還有人從侵蝕木船的一種蠕蟲腸道中分離到既能固氮又能降解纖維素的微生物。從考拉(Koala)熊腸中也曾分離到萜烯分解酶的產生菌,這可能因為考拉專吃含有高萜烯的桉樹類植物,給該種微生物創造了一個適宜的生長環境。美國從用硝酸處理過的花生殼中分離到一株節桿菌,該菌以木質素為唯一碳源,它對處理過的花生殼的消化率可達到63%,再加入釀酒酵母使其蛋白質含量達到13.6%,可作為牛、豬、雞飼料的添加劑。
2.極端環境條件的影響
微生物一般在中溫、中性pH條件下生長。但在絕大多數微生物所不能生長的高溫、低溫、高酸、高鹼、高鹽或高輻射強度的環境下,也有少數微生物存在,這類微生物被稱為極端微生物。生活所處的特殊環境,導致它們具有不同與一般微生物的遺傳特性、特殊結構和生理機能,因而在冶金、采礦及生產特殊酶制劑方面有著巨大的應用價值。
嗜冷菌(thermophiles)的最適生長溫度為15℃,在0℃也可生長繁殖,最高溫度不超過20℃。主要分布於寒冷的環境中,如南北兩極地區、冰窟、高山、深海和土壤等低溫環境中。這類微生物在低溫發酵時可生產許多風味食品且可節約能源及減少中溫菌的污染。最適生長pH在8.0以上,通常在pH9~10之間的微生物,稱之為嗜鹼菌(alkaliphiles)。大量不同類型的嗜鹼菌已經從土壤、鹼湖、鹼性泉甚至海洋中分離得到。由於大部分鹼湖伴有高鹽,許多嗜鹼菌同時也是嗜鹽菌。該類菌所產生的酶如耐鹼蛋白酶和鹼性纖維素酶可作為洗滌劑的舔加成分,也可將鹼性澱粉酶用於紡織品工業。嗜鹼菌中的基因還可以用來調節其他細菌中基因產物的表達和分泌。嗜熱微生物是嗜熱菌最好的來源。有人從溫泉和海底火山口分離出了極端嗜熱菌。從義大利境內的噴硫磺氣的火山口中分離到一種原始的微生物,在pH2和90℃時生長最好,其代謝類型極不尋常,既能作為耗氧型自養菌將硫氧化成硫酸,使自己增殖,又能作為厭氧菌用氫還原硫,生成H2S
② 我想問一下菌種是怎樣培養的
在自然界里,食用菌都不是單獨存在的,而是和許多細菌、放射菌、黴菌等生活在一起的。所謂菌種分離,就是把這些和食用菌一起生活的雜菌分離出來,通過培養,獲得純的優良菌種。菌種分母種、原種、栽培種。
(一)母種的分離培養
食用菌母種的分離,可分為孢子分離法、組織分離法以及基內菌絲分離等。
1.孢子分離法
孢子分離法,是用食用菌的有性孢子或無性孢子萌發成菌絲,培養成菌種的方法。這種菌種生活力較強,但孢子個體之間有差異,且自然分化現象較嚴重,變異大,需經出菇試驗才能在生產上應用。
(l)單孢分離法:是每次或每支試管只取一個擔孢子, 讓它萌發成菌絲體來獲得純菌種的方法。蘑菇和草菇用單孢分離得到的菌絲,有結實能力,可採用此法分離生產純菌種。單孢分離生產上較少採用,而且技術復雜,一般採用多孢分離法。
(2)多孢分離法:就是把許多孢子接種在同一培養基上,讓它們萌發、自由交配來獲得食用菌純菌種的一種方法。具體操作方法,有以下幾種:
①種菇孢子彈射法:選擇個體健壯、朵形圓正,無病蟲害、出菇均勻、高產穩產,適應性強的八九分成熟的種菇,切去大部分,菌柄用無菌水沖洗數遍後再用已滅菌的紗布或脫脂棉、濾紙吸干表面水分。在接種箱或無菌室內,把種菇的菌褶朝下用鐵絲倒掛在玻璃漏斗下面,漏鬥倒蓋在培養皿上面;上端小孔用棉花塞住。培養皿放在一個鋪有紗布的搪瓷盤上,靜置12~20小時,菌褶上的孢子就會散落在培養皿內。形成一層粉末狀孢子印(平菇極淡紫色,蘑菇、草菇 為褐色,香菇、金針菇孢子印白色)。用接種針沾取少量孢子在試管中的瓊脂外面或培養皿上劃線接種。待孢子萌發,生成菌落時,選孢子萌發早、長勢好的菌落進行試管培養。
還可用孢子採集器收集孢子。方法是選好種菇後,按上述程序,輕輕掀開玻璃鍾罩,將種菇柄朝下插在孢子採收器的鋼絲架上,放在培養皿正中央。隨即蓋好玻璃罩,用紗布將鍾掌周圍塞好。並在紗布上倒少許升汞或無菌水。移入 20℃左右恆溫箱培養。
②褶上塗抹法:按無菌操作分離時;應選擇成熟的種菇,用接種針直接插入褶片之間,輕輕抹取褶片表面子實體尚未彈射的孢子,再在培養基上劃線接種。
③鉤懸法:取成熟菌蓋的幾片菌褶或一小塊耳片(黑木耳、毛木耳、白木耳〕,用無菌不銹鋼絲(或鐵絲、棉線等其他懸掛材料)懸掛於三角瓶內的培養基的上方,勿使接觸到培養基或四周瓶壁。置適宜溫度下培養、轉接即可。
④貼附法:按無菌操作將成熟的菌褶或耳片取一小塊, 用溶化的瓊脂培養基或阿拉伯膠、漿糊等貼附在配管斜面培養基正上方的試管壁上。經6~12小時的培養,待孢子落在斜面上,立即把孢子連同部分瓊脂培養基移植到新的試管中培養即可。
孢子分離得到的母種、必須進一步提純復壯,當母種定植一星期左右,菌絲布滿斜面時,選擇菌絲健壯、生長旺盛無老化、無感染雜茵的母種試管,進而轉管擴大,一般到栽培種,轉管不宜超過5次。
孢子分離得到的母種,必須通過出菇試驗,鑒定為優質菌種後,才可供生產使用。
一般菌類如蘑菇、平菇、鳳尾菇、香菇、冬菇和草菇等,都可用多孢分離法獲得母種。
現就銀耳孢子分離略述於下:
按無菌操作獲取種耳後,懸掛種耳的三角瓶經12小時培養後,瓶底培養基表面就有"孢子印"。取出種耳,置 20℃—25℃溫箱培養2~3天,培養基表面會出現乳白色透明的糊狀小菌落,就是銀耳的酵母狀分生孢子形成的少量銀耳菌絲。此時移接入試管斜面培養基上,待長滿斜面後,再移接入營養豐富,且表面比較乾燥的培養基上。經30天左右,菌落長出白色菌絲。
銀耳的酵母狀分生孢子、菌絲只有與羽毛狀菌絲的子囊菌(香灰菌絲)混合培養時,由後者幫助分解木材及其他一些纖維物質,提供營養,才能利於銀耳孢子萌發,菌絲的定植和子實體的形成。
在兩種菌絲交會時,先選出兩種純菌絲。
羽毛狀菌絲要純化選育,一般要選取生長迅速,爬壁力強的試管斜面或種瓶,取先端菌絲,轉管移接,置25℃—28℃上培養,重復轉管幾次即可得到優良純種。
銀耳菌絲的特點,菌絲生長緩慢,擔孢子也不易萌發。在進行兩菌混合時,先取經8~IO天培養的銀耳菌絲斜面,按無菌操作方法在該斜面上距銀耳菌絲約0.5厘米處接入一 小塊羽毛狀菌絲。置25℃下培養1周即得到混合好的銀耳母種。
2.組織分離培養法
利用子實體內部組織,進行無性繁殖而獲得母種的簡便方法,即組織分離。該法操作簡便,菌絲生長發育快,品種特性易保存下來,特別是雜交育種後,優良菌株用組織分離法能使遺傳特性穩定下來。常採用以下分離方法。
(l)子實體分離:種菇要選朵大蓋厚,柄短,八九分成熟的優良品種。切去菇兩基部,在無菌箱內以0.1%的升汞水浸幾分鍾,再用無菌水沖洗並揩乾或用75%酒精棉球擦拭菌蓋與菌柄2次,進行表面消毒。接種時,只要將種菇撕開,在萌蓋和菌柄交界處或菌褶處,挑取一小塊組織;移接 到PDA培養基上。置25℃左右溫度下培養3-5天,就可以看到組織上產生白色絨毛狀菌絲,轉管擴大即得到菌種。如香菇、平菇等可以用此方法。
(2)菌核分離:茯苓、豬苓、雷丸等菌的子實體不易採集。而常見的是它貯藏營養的菌核。用菌核分離,同樣可以獲得菌種。方法是將菌核表面洗凈,用酒精或升汞消毒後,切開菌核,取中間組織一小塊,約黃豆大小,接種在PDA 培養基斜面上,保溫培養。應注意的是,菌核是貯藏器官,大部分是多糖類物質,只含有少量的菌絲,因此挑取的組織塊要大一些,如果組織塊過小,則不易分出菌種。
(3)菌素分離:有一部分子實體不易找到,也沒有菌核,可以用菌素進行分離。如蜜環菌、假蜜環菌。其操作方法是先用酒精或升汞將菌素表面黑色皮層輕輕擦拭2~3次, 然後去掉黑色外皮層(菌鞘),抽出白色菌髓部分;用無菌剪刀將菌髓剪一小段,接種在培養基上,保溫培養,即得該菌菌種。
菌素分離要注意:因菌素比較細小,分離素也比較細小,分離時極易污染雜菌,所以要嚴格操作。
3.基內菌絲分離培養法
利用食用菌生育的基質作為分離材料,來得到純菌種的一種方法,叫基內菌絲分離法。
此種分離方法是適宜只有在特定的季節才出現,而且是朝生暮死,不易採得的子實體。基內分離法與組織分離法不同之點是,乾燥的菇木或耳木中的菌絲常呈休眠狀態。接種後有時並不立刻恢復生長。因此,有必要保留較長的時間(約1個月),以斷定菌絲是否能成活。基內菌絲分離法又可分為,材中菌絲分離(即菇木或耳木分離法)及土中菌絲分離法等。
(1)材中菌絲分離法:就是菇木或耳木分離法,為了減少雜菌的感染,菇(耳)木在分離之前,必須進行無菌處理。可以把菇(耳)水表面用酒精燈火焰輕輕燒過,以燒死黴菌的孢子,或再用0.1%的升汞水浸孢幾分鍾,然後用無菌水沖洗後用無菌濾紙吸干。接種塊切取時應注意。接種塊必須在該菌菌絲分布的范圍內切取。所以,菌絲生長緩慢的種類應淺取;菌種生長快的種類可以深取。同時。還應根據菇菌的種類、木材質地、菇(耳)木粗細、發育時間的長短來確定菌絲分布的范圍。然後用一把利刀進行切取。接種塊應盡量小些,以減少雜菌感染機會,提離菌種的純度。接種塊移到培養基上,就應該放到適合菌絲生長的22℃~26℃ 的溫室或溫箱中培養,使菌絲恢復生長。
(2)土中菌絲分離:食用菌種類很多,許多土生的食用菌;孢子不易萌發。組織分離也不易成功,用土中菌絲分離獲得純種的方法,叫土中菌絲分離。
土中菌絲分離時要注意,由於土中菌絲體的周圍生活著多種多樣的土壤微生物,因此分離時必須盡可能避開這些微生物的干擾,盡可能批取清潔菌絲素的尖端、不帶雜物的菌絲接種,反復用無菌水沖洗,在培養基中加入一些抑制細菌 生長的葯物,如 40微克/升的鏈黴素或金黴素。如發現感染細菌,可以把菌落邊緣的菌絲挑出來,接種到木屑培養基中。因細菌沒有分解木質素的能力,因此在木屑培養基中不易擴展;只局限於接種處。待菌絲長出感染區後,就可以再進行擴大提純了。
(3)子實體基部分離:從瓶栽、袋栽或大床栽培的子實體基部分離出新菌絲的方法,叫子實體基部分離,現以袋栽銀耳為例說明:
從出耳早、出耳率離、無病蟲害的栽培室中;選擇生活力最強的幼耳5袋,移到氣候溫和,有散射光的野外場所進行後期培養,以增強菌絲體的生活力。經培養7~10天後,待子實體直徑達4~5厘米時便可取回,作為分離的母體。再從中篩選最理想的一朵,用利刀割掉銀耳子實體,放置於 0℃的冰箱或有敵敵畏的容器中過夜,以便殺死瓶中的害蟲。然後用75%酒精或升汞擦洗耳基和袋子外邊的雜質,連同接種工具、接種培養基等移進無菌室。經滅菌後,用接種刀把袋口上部約15毫米厚的老菌根挖除,並進行培養。待袋口露出白色菌絲時,用接種針挑取一塊半粒米大的白色菌結體,迅速移入母種試管培養基的中央,輕輕地脫去接種針, 塞上棉塞。 為了能夠獲得較多的母種,一次接種量要有100—200支試管,以便從中選擇。分離後應及時移入22℃—24℃恆溫箱或溫室中培養。由於培養基內水分較多,菌絲恢復要比耳木分離得快。經2-3天後,分離物的邊緣就可看 到白色菌絲。每天要至少觀察兩次,以便提純。觀察、提純方法與耳木分離法擔同。經適溫培養10-15天後,當接種塊扭結團出現紅、黃色水珠時,即可擴大原種。
(二)原種和栽培種的接種培養
母種獲得以後,為了滿足菌種生產的需要。應選出優良、純度高的母種進一步擴大為原種。
原種培養基一般採用棉籽殼、木屑、草類等培養基。
瓶裝或袋裝的原種培養基滅菌後,可送入滅過菌的接種箱內,待瓶中的培養基冷至30℃以下,可按照無菌操作程序進行接種。
菌種瓶(袋)放入培養室時,要經常進行檢查,一經發現雜菌污染,立即取出。培養成的原種,菌絲體必須健壯有力,緊貼瓶壁而不幹縮,顏色純正,具有一定清香味,生活力強,擴製成栽培種時吃料快。
栽培種就是將原種進一步擴大培養成三級種,它和原種的接種及培養相同。一般香菇、平菇、冬菇、猴頭、木耳、銀耳的栽培種多用鋸木、棉皮作培養基。蘑菇多用糞草做培養料。
栽培種要求料塊不脫水干縮。菌絲體健壯有力、顏色純正,有清香味,無老化現象,無雜菌污染,有的種許可有少量原基,接入栽培料後,發菌快,長勢好,生活力強。
原種在接栽培種時,原種瓶口的一層菌絲體應挖去不用。
(三)液體種的簡單培養
目前,用液體深層發酵法生產菌種,具有生產量大、周期短、菌齡整齊、成本低廉、接種方便等特點,是實現食用菌工廠化生產的目標。現將液體種培育過程簡述於後,供參考。
簡言之就是將純正優良的菌種,接入液體培養基(固體培養基不加凝固劑),使菌絲繁殖形成大量小菌球,然後將這種培養基拌入木屑或棉籽皮料內,製成菌塊、培養其形成子實體。還可用於制原種、栽培種。
培養液體菌種,可將培養液裝入三角瓶中,約占空瓶的五分之一重量。用搖瓶機(也稱搖床)來培養。搖瓶機有旋轉式和往復式兩種,一般多用往復式。液體培養基可用馬鈴薯汁(加糖),麥芽汁配製,也可用玉米粉、豆餅粉、糖、無機鹽等配製。可以混合培養基,因適用於多種食用菌和葯用菌的培養,均有好效果。組分:豆餅粉2%,玉米粉1%, 葡萄糖3%,酵母粉0.5%,磷酸二氫鉀0.1%,碳酸鈣 0.2%, pH自然, 12℃滅菌半小時。然後接種培養。
如果生產量較大,在三角瓶的基礎上,再逐級擴大種子缸,發酵罐中進行液體深層通氣發酵,產生大量菌種。但由於生產中要求設備繁多,技術性強,我們還應創造條件;實現食用菌栽培的現代化。
(四)菌種質量的鑒定
菌種質量鑒定最好的方法是,做出菇試驗。但是時間比較長。在購置菌種時,或在菌種生產中,如何能知菌絲生長情況,快速判斷菌種質量?我們介紹幾種方法:
1.肉眼觀察:優良菌種菌絲濃白,絨狀,粗壯密集,生長整齊,速度快,香味濃厚。
2.優良菌種標准可歸納為:"純、香、正、壯、潤"五個字。檢查時,打開瓶塞,從菌種瓶中部取出小塊菌絲體,觀察色澤,聞其氣味,手捏料塊檢查其含水量,看是否符合上述要求標准。
3.顯微鏡檢查:挑取少量菌絲,置顯微鏡上觀察其形態,菌絲分枝,分隔情況,鎖狀聯合,細胞膜的厚薄。 培養觀察:從菌種瓶中挑取小塊菌絲體,接種斜面試管培養基上,置23℃~25℃恆溫中培養,經五周後檢查菌種生活力。如果菌絲生長快,旺盛純一,健壯濃厚,長且整齊,則表示菌種的生活力強。
4.分塊法:在桌上放一張白紙,把菌齡相同的菌種從瓶內取出一大塊,用手分成2塊,再把2塊分成4塊,4塊 分成8塊,依次進行。優良菌種整塊多,碎渣少。劣次菌整塊少,碎渣多。
5.液體菌種鑒別:當三角瓶或發酵缸培養3-7天後,如液面出現氣泡,產生"油皮"、混濁等現象,說明菌種本 身帶有雜菌。如菌塊上浮,或遲遲長出很薄的菌絲層,則說明菌種生活力弱。白塊四周的菌絲生長快、濃白、棉絮狀,表明菌種生命力強。
(五)菌種生產過程中的雜茵防治
在生產菌種時,要時刻注意雜菌污染,以防為主,一旦發生,根治很不容易。所以整個制種過程都必須在無菌條件下進行。接種箱及所有分離、接種的用具、器皿,都要進行嚴格的消毒滅菌。工作人員的雙手要用消毒劑清洗,並穿戴消過毒的工作服、帽和口罩,動作要敏捷、准確,盡量不要講話走動,以防空氣中的雜菌感染。
分離母種時,選擇出菇早、生活力強,第一潮菇是關鍵,因它生活力強,接種後迅速佔領陣地,無雜菌侵入的機會。
被污染的菌種,原因是多方面的,一般是滅菌不徹底所致,或因接種時無菌操作不嚴、瓶蓋不合適造成的。所以滅菌一定要徹底,最好在接種萌將培養基置25℃左右溫箱中做效果檢查,經2天不長雜菌,說明徹底,可以使用,接種過程中一定要嚴格無菌操作。
污染雜菌另一個原因可能是分離母種時感染雜菌,因種菇表面帶菌,消毒不徹底,通過組織塊將雜菌帶入培養基。
總之,污染機會很多,要注意環境消毒,按無菌操作規程徹底滅菌,層層把關,環環抓緊,嚴加註意;提離菌種質量。
③ 如何培養微生物
液體接種
從中海生物技術固體培養基中將菌洗下,倒入液體培養基中,或者從液體培養物中,用移液管將菌液接至液體培養基中,或從液體培養物中將菌液移至固體培養基中,都可稱為液體接種
穿刺接種
在保藏厭氧菌種或研究微生物的動力時常採用此法。做穿刺接種時,用的接種工具是接種針。用的培養基一般是半固體培養基。它的做法是:用接種針蘸取少量的菌種,沿半固體培養基中心向管底作直線穿刺,如某細菌具有鞭毛而能運動,則在穿刺線周圍能夠生長
活體接種
活體接種是專門用於培養病毒或其它病原微生物的一種方法,因為病毒必須接種於活的生物體內才能生長繁殖。所用的活體可以是整個動物;也可以是某個離體活組織,例如猴腎等;也可以是發育的雞胚。接種的方式是注射,也可以是拌料喂養
澆混接種
該法是將待接的微生物先放入中海生物的培養皿中,然後再倒入冷卻至45°C左右的固體培養基,迅速輕輕搖勻,這樣菌液就達到稀釋的目的。待平板凝固之後,置合適溫度下培養,就可長出單個的微生物菌落
劃線接種
這是最常用的接種方法。即在固體培養基表面作來回直線形的移動,就可達到接種的作用。常用的接種工具有接種環,接種針等。在斜面接種和平板劃線中就常用此法
塗布接種
與澆混接種略有不同,就是先倒好平板,讓其凝固,然後再將菌液倒入平板上面,迅速用塗布棒在表面作來回左右的塗布,讓菌液均勻分布,就可長出單個的微生物的菌落
④ 如何得到一株高產菌株
.1 食醋
食醋是我國勞動人民在長期的生產實踐中製造出來的一種酸性調味品。它能增進食慾,幫助消化,在人們飲食生活中不可缺少。在我國的中醫葯學中醋也有一定的用途。全國各地生產的食醋品種較多。著名的山西陳醋、鎮江香醋、四川麩醋、東北白醋、江浙玫瑰米醋、福建紅曲醋等是食醋的代表品種。食醋按加工方法可分為合成醋、釀造醋、再制醋三大類。其中產量最大且與我們關系最為密切的是釀造醋,它是用糧食等澱粉質為原料,經微生物制曲、糖化、酒精發酵、醋酸發酵等階段釀制而成。其主要成分除醋酸(3%~5%)外,還含有各種氨基酸、有機酸、糖類、維生素、醇和酯等營養成分及風味成分,具有獨特的色、香、味。它不僅是調味佳品,長期食用對身體健康也十分有益。
1.1.1 生產原料
目前釀醋生產用的主要原料有:薯類 如甘薯、馬鈴薯等;糧谷類 如玉米、大米等;糧食加工下腳料 如碎米、麩皮、谷糠等;果蔬類 如黑醋栗、葡萄、胡蘿卜等;野生植物 如橡子、菊芋等;其他 如酸果酒、酸啤酒、糖蜜等。
生產食醋除了上述主要原料外,還需要疏鬆材料如谷殼、玉米芯等,使發酵料通透性好,好氧微生物能良好生長。
1.2 發酵乳製品
發酵乳製品是指良好的原料乳經過殺菌作用接種特定的微生物進行發酵作用,產生具有特殊風味的食品,稱為發酵乳製品。它們通常具有良好的風味、較高的營養價值、還具有一定的保健作用。並深受消費者的普遍歡迎。常用發酵乳製品有酸奶、乳酪、酸奶油、馬奶酒等。
發酵乳製品主要包括酸奶和乳酪兩大類,生產菌種主要是乳酸菌。乳酸菌的種類較多,常用的有乾酪乳桿菌(Lactobacillus casei)、保加利亞乳桿菌(L. bulgaricus)、嗜酸乳桿菌(L. acidophilus)、植物乳桿菌(L. plantarum)、乳酸乳桿菌(L. Lactis)、乳酸乳球菌(Lactococcus lactis)、嗜熱鏈球菌(Streptococcus thermophilus)等。
近年來,隨著對雙歧乳酸桿菌在營養保健方面作用的認識,人們便將其引入酸奶製造,使傳統的單株發酵,變為雙株或三株共生發酵。由於雙歧桿菌的引入,使酸奶在原有的助消化、促進腸胃功能作用基礎上,又具備了防癌、抗癌的保健作用。雙歧桿菌因其菌體尖端呈分枝狀(如Y型或V型)而得名。雙歧桿菌是無芽孢革蘭氏陽性細菌,專性厭氧、不抗酸、不運動、過氧化氫酶反應為陰性,最適生長溫度為37~41℃。初始生長最適pH6.5~7.0,能分解糖。雙歧桿菌能利用葡萄糖發酵產生醋酸和乳酸(2:3),不產生CO2。目前已知的雙歧桿菌共有24種,其中9種存在於人體腸道內,它們是兩歧雙歧桿菌(B. bifim)、長雙歧桿菌(B. longum)、短雙歧桿菌(B. brevvis)、嬰兒雙歧桿菌(B. angulatum)、鏈狀雙歧桿菌(B. adolescentis)、假鏈狀雙歧桿菌(B. pseudocatenulatum)和牙雙歧桿菌(B. dentmum)等。應用於發酵乳製品生產的僅為前面5種。
雙歧桿菌與人體,除了如在酸奶中起到和其它乳酸菌一樣的對乳營養成分的「預消化」作用,使鮮乳中的乳糖、蛋白質水解成為更易為人體吸收利用的小分子以外,主要產生雙歧桿菌素。其對腸道中的致病菌如沙門氏菌、金黃色葡萄球菌、志賀氏菌等具有明顯的殺滅效果。乳中的雙歧桿菌還能分解積存於腸胃中的致癌物N-亞硝基胺,防止腸道癌變,並能通過誘導作用產生細胞干擾素和促細胞分裂劑,活化NK細胞,促進免疫球蛋白的產生、活化巨嗜細胞的功能,提高人體的免疫力,增強人體對癌症的抵抗和免疫能力。
目前,發酵乳製品的品種很多,如酸奶、飲料、乾酪、乳酪等。現僅簡要介紹一下雙歧桿菌酸奶的生產工藝。
雙歧桿菌酸奶的生產有兩種不同的工藝。一種是兩歧雙歧桿菌與嗜熱鏈球菌、保加利亞乳桿菌等共同發酵的生產工藝,稱共同發酵法。另一種是將兩歧雙歧桿菌與兼性厭氧的酵母菌同時在脫脂牛乳中混合培養,利用酵母在生長過程中的呼吸作用,以生物法耗氧,創造一個適合於雙歧桿菌生長繁殖、產酸代謝的厭氧環境,稱為共生發酵法。
1.3 氨基酸發酵
1.3.1 概述
氨基酸是組成蛋白質的基本成分,其中有8種氨基酸是人體不能合成但又必需的氨基酸,稱為必需氨基酸,人體只有通過食物來獲得。另外在食品工業中,氨基酸可作為調味料,如谷氨酸鈉、肌苷酸鈉、鳥苷酸鈉可作為鮮味劑,色氨酸和甘氨酸可作為甜味劑,在食品中添加某些氨基酸可提高其營養價值等等。因此氨基酸的生產具有重要的意義。表7~1列出部分氨基酸生產所用的菌株。
自從60年代以來,微生物直接用糖類發酵生產谷氨酸獲得成功並投入工業化生產。我國成為世界上最大的味精生產大國。味精以成為調味品的重要成員之一,氨基酸的研究和生產得到了迅速發展。隨著科學技術的進步,對傳統的工藝不斷地進行改革,但如何保持傳統工藝生產的特有風味,從而使新工藝生產出的產品更具魅力,是今後研究的課題。
1.5 黃原膠
1.5.1 概況
黃原膠(Xamthan Gum)別名漢生膠,又稱黃單胞多糖,是國際上70年代發展起來的新型發酵產品。它是由甘蘭黑腐病黃單胞細菌(Xanthomonas campestris)以碳水化合物為主要原料,經通風發酵、分離提純後得到的一種微生物高分子酸性胞外雜多糖。其作為新型優良的天然食品添加劑用途越來越廣泛。
國際上,黃原膠開發及應用最早的是美國。美國農業部北方地區Peoria實驗室於60年代初首先用微生物發酵法獲得黃原膠。1964年,美國Merck公司Keco分部在世界上首先實現了黃原膠的工業化生產。1979年世界黃原膠總產量為2000t,1990年達4000t以上。在美國,黃原膠年產值約為5億美元,僅次於抗生素和溶劑的年產值,在發酵產品中居第3位。
我國對黃原膠的研究起步較晚,進行開發研究的單位,如南開大學、中科院微生物研究所、山東食品發酵研究所等,均已通過中試鑒定。目前全國有煙台、金湖、五連等數家黃原膠生產廠,年產在200t左右,主要用作食品添加劑。我國生產黃原膠的澱粉用量一般在5%左右,發酵周期為72~96h,產膠能力30~40g/L,與國外比較,生產水平較低。隨著黃原膠生產和應用范圍的進一步發展,目前北京、四川、鄭州、蘇州、山東等地都有黃原膠生產新廠建成,預示著我國的黃原膠生產將呈現一個新的局面。
2 食品製造中的酵母及其應用
酵母菌與人們的生活有著十分密切的關系,幾千年來勞動人民利用酵母菌製作出許多營養豐富、味美的食品和飲料。目前,酵母菌在食品工業中佔有極其重要的地位。利用酵母菌生產的食品種類很多,下面僅介紹幾種主要產品。
2.1 麵包
麵包是產小麥國家的主食,幾乎世界各國都有生產。它是以麵粉為主要原料,以酵母菌、糖、油脂和雞蛋為輔料生產的發酵食品,其營養豐富,組織蓬鬆,易於消化吸收,食用方便,深受消費者喜愛。
酵母是生產麵包必不可少的生物松軟劑。麵包酵母是一種單細胞生物,屬真菌類,學名為啤酒酵母。麵包酵母有圓形、橢圓形等多種形態。以橢圓形的用於生產較好。酵母為兼性厭氧性微生物,在有氧及無氧條件下都可以進行發酵。
2.2 釀酒
我國是一個酒類生產大國,也是一個酒文化文明古國,在應用酵母菌釀酒的領域里,有著舉足輕重的地位。許多獨特的釀酒工藝在世界上獨領風騷,深受世界各國贊譽,同時也為我國經濟繁榮作出了重要貢獻。
釀酒具有悠久的歷史,產品種類繁多如:黃酒、白酒、啤酒、果酒等品種。而且形成了各種類型的名酒,如紹興黃酒、貴州茅台酒、青島啤酒等。酒的品種不同,釀酒所用的酵母以及釀造工藝也不同,而且同一類型的酒各地也有自己獨特的工藝。
2.2.1 啤酒
啤酒是以優質大麥芽為主要原料,大米、酒花等為輔料,經過制麥、糖化、啤酒酵母發酵等工序釀制而成的一種含有C02、低酒精濃度和多種營養成分的飲料酒。它是世界上產量最大的酒種之一。
3.1 生產用黴菌菌種
澱粉的糖化、蛋白質的水解均是通過黴菌產生的澱粉酶和蛋白質水解酶進行的。通常情況是先進行黴菌培養制曲。澱粉、蛋白質原料經過蒸煮糊化加入種曲,在一定溫度下培養,曲中由黴菌產生的各種酶起作用,將澱粉、蛋白質分解成糖、氨基酸等水解產物。
在生產中利用黴菌作為糖化菌種很多。根霉屬中常用的有日本根霉(Rhizopus japonicus AS3. 849)、米根霉(Rhizopus oryzae)、華根霉(Rhizopus chinensis〉等;麴黴屬中常用的有黑麴黴(Aspergillus niger)、宇佐美麴黴(Asp. usamii)、米麴黴(Asp. oryzae)和泡盛麴黴(Asp. awamori)等;毛霉屬中常用的有魯氏毛霉(Mucor rouxii),還有紅曲屬(Monascus)中的一些種也是較好的糖化劑,如紫紅麴黴(Monascus. Purpurens)、安氏紅麴黴(Monascus. anka)、銹色紅麴黴(Monascus. rubiginosusr)、變紅麴黴(Monascus. serorubescons AS3.976)等。
3.2 醬類
醬類包括大豆醬、蠶豆醬、面醬、豆瓣醬、豆豉及其加工製品,都是由一些糧食和油料作物為主要原料,利用以米麴黴為主的微生物經發酵釀制的。醬類發酵製品營養豐富,易於消化吸收,即可作小菜,又是調味品,具有特有的色、香、味,價格便宜,是一種受歡迎的大眾化調味品。
用於醬類生產的黴菌主要是米麴黴(Asp.oryzae),生產上常用的有滬釀3.042,黃麴黴Cr-1菌株(不產生毒素),黑麴黴(Asp. Nigerf-27)等。所用的麴黴具有較強的蛋白酶、澱粉酶及纖維素酶的活力,它們把原料中的蛋白質分解為氨基酸,澱粉變為糖類,在其他微生物的共同作用下生成醇、酸、酯等,形成醬類特有的風味。
3.3 醬油
醬油是人們常用的一種食品調味料,營養豐富,味道鮮美,在我國已有兩千多年的歷史。它是用蛋白質原料(如豆餅、豆柏等)和澱粉質原料(如麩皮、麵粉、小麥等),利用麴黴及其他微生物的共同發酵作用釀制而成的。
醬油生產中常用的黴菌有米麴黴、黃麴黴和黑麴黴等,應用於醬油生產的麴黴菌株應符合如下條件:不產黃麴黴毒素;蛋白酶、澱粉酶活力高,有谷氨醯胺酶活力;生長快速、培養條件粗放、抗雜菌能力強;不產生異味,制曲釀造的醬製品風味好。
1923年美國科學家研究成功了以廢糖蜜為原料的淺盤法檸檬酸發酵,並設廠生產。1951年美國Miles公司首先採用深層發酵大規模生產檸檬酸。我國1968年用薯干為原料採用深層發酵法生產檸檬酸成功,許多微生物都能產生蘋果酸,
食品製造中的主要微生物酶制劑及其應用
酶是一種生物催化劑,催化效率高、反應條件溫和和專一性強等特點,已經日益受到人們的重視,應用也越來越廣泛。生物界中已發現有多種生物酶,在生產中廣泛應用的僅有澱粉酶、蛋白酶、果膠酶、脂肪酶、纖維素酶、葡萄糖異構酶、葡萄糖氧化酶等十幾種。利用微生物生產生物酶制劑要比從植物瓜果、種子、動物組織中獲得更容易。因為動、植物來源有限,且受季節、氣候和地域的限制,而微生物不僅不受這些因素的影響,而且種類繁多、生長速度快、加工提純容易、加工成本相對比較低,充分顯示了微生物生產酶制劑的優越性。現在除少數幾種酶仍從動、植物中提取外,絕大部分是用微生物來生產的。
4.1 主要酶制劑、用途及產酶微生物
酶制劑可以由細菌、酵母菌、黴菌、放線菌等微生物生產。
.3.1 酶制劑在食品保鮮方面的應用
隨著人們對食品的要求不斷提高和科學技術的不斷進步,一種嶄新的食品保鮮技術—酶法保鮮技術正在崛起。酶法保鮮技術是利用生物酶的高效的催化作用,防止或消除外界因素對食品的不良影響,從而保持食品原有的優良品質和特性的技術。由於酶具有專一性強、催化效率高、作用條件溫和等特點,可廣泛地應用於各種食品的保鮮,有效地防止外界因素,特別是氧化和微生物對食品所造成的不良影響。
葡萄糖氧化酶(Glucose oxidase)是一種氧化還原酶,它可催化葡萄糖和氧反應,生成葡萄糖酸和雙氧水。將葡萄糖氧化酶與食品一起置於密封容器中,在有葡萄糖存在的條件下,該酶可有效地降低或消除密封容器中的氧氣,從而有效地防止食品成分的氧化作用,起到食品保鮮作用。
酶制劑在澱粉類食品生產中的應用
澱粉類食品是指含大量澱粉或以澱粉為主要原料加工而成的食品,是世界上產量最大的一類食品。澱粉可以通過水解作用生成糊精、低聚糖、麥芽糊精和葡萄糖等產物。這些產物又可進一步轉化為其他產物。在這些產物的生產中,已廣泛應用各種酶。
在澱粉類食品的加工中,多種酶被廣泛地應用,其中主要的有a-澱粉酶、β-澱粉酶、糖化酶、支鏈澱粉酶、葡萄糖異構酶等。現在國內外葡萄糖的生產絕大多數是採用澱粉酶水解的方法。酶法生產葡萄糖是以澱粉為原料,先經a-澱粉酶液化成糊精,再利用糖化酶生成葡萄糖。果葡糖漿是有葡萄糖異構酶催化葡萄糖異構化生成果糖,而得到含有葡萄糖和果糖的混合糖漿。
⑤ 微生物如何培養
原理:1.單個微生物過小,一般採取菌落培養法進行培養觀察.
2.由於不同的微生物生長環境不同,種群間有明顯界限.一個菌落可認為是同一菌種的集合.
儀器:接種鏟和接種針(用於陸生菌種) 接種環(用於水生菌種) 酒精燈 培養皿
步驟:1.配置不同濃度的營養液稀釋液:取營養液1ml溶於9ml無菌水中,振盪 5min配成10%的溶液.
2.將容器口靠近(注意不是對著)酒精燈燈焰用吸管從此溶液中吸取1ml加入到裝有9ml無菌水的試管中.以此類推製成1%,0.1%,0.01%等不同濃度的稀釋液.
3.將試管口靠近(注意不是對著)酒精燈燈焰,左手拿試管,右手托培養皿(僅露一條小縫,且靠近燈焰).將溶液倒入培養皿中,在各培養皿上標上濃度.
4.將有細菌生長的樣品容器口靠近(注意不是對著)酒精燈燈焰,用接種環挑取菌落上的少量菌體加入10%的營養液中.把接種環放在酒精燈上灼燒滅菌,再次取樣加入盛1%的營養液的培養皿(僅露一條小縫,且靠近燈焰)中.重復這個操作,將各濃度的營養液接上種.
5.輕輕搖勻接上種的培養皿,置於恆溫箱內37攝氏度保存,2~3天後就有菌落出現.
⑥ 微生物的培養方法
1.平板劃線分離培養法
對混有多種細菌,採用劃線分離和培養,使原來混雜在一起的細菌沿劃線在瓊脂平板表面分離,得到分散的單個菌落,以獲得純種。平板劃線分離法通常有兩種方法:
①分區劃線分離法:此法常用於含菌量較多的細菌的分離。先用接種環挑取標本塗布於瓊脂平板1區(占培養基總面積的¼)並作數條劃線,再於2、3、4區依次劃線。每劃完一個區域,均將接種環燒灼滅菌1次,冷後再劃下一區域,每一區域的劃線均與上一區域的劃線交接1~3次。一個成功分區劃線的平板,培養後分別觀察1區形成菌苔,2區菌落連成線,3區和4區可分離到單個菌落。
②連續劃線分離法:此法常用於含菌量不多的標本或培養物中的細菌分離培養。方法是先將接種物在瓊脂平板上1/5處輕輕塗抹,然後再用接種環或拭子在平板表面曲線連續劃線接種,直至劃滿瓊脂平板表面。
2.瓊脂斜面接種法
主要用於菌落的移種,以獲得純種進行鑒定和保存菌種等。用接種環(針)挑取單個菌落或培養物,從培養基斜面底部向上劃一條直線,然後再從底部沿直線向上曲折連續劃線,直至斜面近頂端處止。生化鑒定培養基斜面接種,用接種針挑取待鑒定細菌的菌落,從斜面中央垂直刺入底部,抽出後在斜面上由下至上曲折劃線接種。
3.穿刺接種法
此法多用於半固體培養基或雙糖鐵、明膠等具有高層的培養基接種,半固體培養基的穿刺接種可用於觀察細菌的動力。接種時用接種針挑取菌落,由培養基中央垂直刺入至距管底0.4cm處,再沿穿刺線退出接種針。雙糖鐵等有高層及斜面之分的培養基,穿刺高層部分,退出接種針後直接劃線接種斜面部分。
4.液體培養基接種法
用於各種液體培養基如肉湯、蛋白腖水、糖發酵管等的接種。用接種環挑取單個菌落,傾斜液體培養管,在液面與管壁交界處研磨接種物(以試管直立後液體淹沒接種物為准)。此接種法應避免接種環與液體過多接觸,更不應在液體中混勻、攪拌,以免形成氣溶膠,造成實驗室污染。
5.傾注平板法
本法主要用於飲水、飲料、牛乳等標本中的細菌計數。取純培養物的稀釋或原標本1ml至無菌培養皿內,再將已融化並冷卻至45~50℃左右的瓊脂培養基15~20ml傾注入該無菌培養皿內,混勻,待凝固後置37℃培養,長出菌落後進行菌落計數,以求出每毫升標本中所含菌數。先數6個方格(每格為1cm2)中菌落數,求出每格的平均菌落數,並算出平皿直徑,然後按下列公式計數,求出每毫升標本中的細菌數。
全平板菌落數=每方格的平均菌落數×лr2
每ml標本中的細菌數=全平板菌落數×稀釋倍數
6.塗布接種法
本法多用於紙片擴散法葯敏試驗的細菌接種。將一定量或適量的菌液加到瓊脂培養基表面,然後用滅菌的L型玻璃棒或棉拭子於不同的角度反復塗布,使被接種液均勻分布於瓊脂表面,然後貼上葯敏紙片,或直接培養,本法經培養後細菌形成菌苔。
⑦ 微生物優良性能的菌種可通過哪些途徑和生物技術手段獲得
在適當培養基上培養,分離
工業上生產用菌株都是經過選育過的。工業菌種的育種是運用遺傳學原理和技術對某個用於特定生物技術目的的菌株進行的多方位的改造。通過改造,可使現存的優良性狀強化,或去除不良性質或增加新的性狀。
工業菌種育種的方法:誘變、基因轉移、基因重組。
育種過程包括下列3個步驟:(1)在不影響菌種活力的前提下,有益基因型的引入。
(2)希望基因型的選出。(3)改良菌種的評價(包括實驗規模和工業生產規模)。
⑧ 如何培養微生物
實驗一 常用培養基的制備、滅菌與消毒
實驗二 土壤中微生物分離純化培養
實驗三 菌種保藏
實驗四 細菌形態觀察及單染色
實驗五 放線菌及黴菌形態觀察
實驗六 革蘭氏染色及芽孢染色
實驗七 酵母菌的形態觀察及死活細胞的鑒定
實驗八 微生物直接計數法及測微技術
實驗九 大腸桿菌生長曲線的測定
實驗十 水中細菌總數的測定
實驗十一細菌細胞的生化反應實驗
實驗十二噬菌體的分離、純化及效價測定
實驗一 常用培養基的制備、滅菌與消毒
一、實驗目的
了解培養基的配製原理;掌握配製培養基的一般方法和步驟;了解常見滅菌、清毒基本原理及方法;掌握乾熱天菌、高壓蒸汽滅菌及過濾除菌的操作方法。
二、實驗原理
培養基是人工按一定比例配製的供微生物生長繁殖和合成代謝產物所需要的營養物質的混合物。培養基的原材料可分為碳源、氮源、無機鹽、生長因素和水。根據微生物的種類和實驗目的不同,培養基也有不同的種類和配製方法。
牛肉膏蛋白腖培養基是一種應用最廣泛和最普通的細菌基礎培養基,有時又稱為普通培養基。由於這種培養基中含有一般細胞生長繁殖所需要的最基本的營養物質,所以可供微生物生長繁殖之用。
乾熱天菌、高壓蒸汽滅菌方法主要是通過升溫使蛋白質變性從而達到殺死微生物的效果。
三、試劑與器材
1.器材 試管、三角瓶、燒杯、量筒、玻璃棒、培養基、分裝器、天平、牛角匙、高壓蒸汽滅菌鍋、pH度紙、棉花、牛皮紙、記號筆、麻繩、紗布、吸管、培養皿、電烘箱、注射器、微孔濾膜過濾器、鑷子等。
2.試劑 牛肉膏、蛋白腖、NaCl、瓊脂
四、實驗內容
1.稱量→溶化→調pH→過濾→分裝→加塞→包紮→滅菌→無菌檢查
2.乾熱滅菌:裝入待滅菌物品→升溫→恆溫→降溫→開箱取物
3.高壓蒸汽滅菌:加水→裝物品→加蓋→加熱→排冷空氣→加壓→恆壓→降壓回零→排汽→取物→無菌檢查
4.過濾除菌:組裝滅菌→連接→壓濾→無菌檢查→清洗滅菌
五、關鍵步驟及注意事項
1.要嚴格按配方配製。
2.調pH不要過頭。
3.乾熱滅菌要注意物品不要堆放過緊,注意溫度的時間控制,70ºC以下放物、取物。
4.高壓滅菌要注意物品不要過多,加熱後排除冷空氣,到時降壓回零取物。
5.過濾除菌要注意各部件滅菌,壓濾時,壓力要適當,不可太猛太快,濾膜要注意清洗保存。
實驗二 土壤中微生物分離純化培養
一、實驗目的
掌握倒平板的方法和幾種常用的分離純化微生物的基本操作技術;了解不同的微生物菌落在斜面上、半固體培養基和液體培養基中的生長特徵;進一步熟練和掌握微生物無菌操作技術;掌握微生物培養方法。
二、實驗原理
從混雜的微生物群體中獲得只含有某一種或某一株微生物的過程稱為微生物的分離與純化。常用的分離、純化方法:單細胞挑取法,稀釋塗布平板法,稀釋混合平板法,平板劃線法 稀釋塗布平板法步驟:倒平板-制備土壤污水稀釋液-塗布-培養-挑菌落;平板劃線法步驟:倒平板-標記培養基名稱-劃線。
三、試劑與器材
1.器材 盛9m1無菌水的試管、盛90m1無菌水並帶有玻璃珠的三角燒瓶、無菌玻璃塗棒、無菌吸管、接種環、酒精燈、無菌培養皿、顯微鏡、血細胞計數板等。
2.試劑 牛肉膏蛋白腖培養基,高氏1號培養基,查氏培養基
四、實驗內容
1.土壤稀釋液的制備
2.微生物分離純化:稀釋塗平板法,平皿劃線分離法,微生物培養技術
五、關鍵步驟及注意事項
1.掌握含菌培養基的配製,嚴格控制溫度。
2.平板劃線應防止染菌,同時應注意劃線深度及密度。
實驗三 菌種保藏
一、實驗目的
1.學習並掌握菌種保藏的基本原理。
2.掌握常用的幾種不同的菌種保藏方法。
二、實驗原理
微生物個體微小、代謝旺盛、生長繁殖快,如果保存不妥容易發生變異和雜菌污染,甚至導致細胞死亡等現象。因此,保存好菌種是非常必要和重要的。常用的菌種保藏方法包括傳代培養法、載體法、懸液法、冷凍法和真空乾燥法
三、試劑與器材
1.材料 大腸桿菌、青黴菌、放線菌
2.試劑 液體石蠟、甘油、五氧化二磷、95%乙醇、10%鹽酸、無水氯化鈣、食鹽、乾冰
3.器材 無菌吸管、無菌滴管、無菌培養皿;安額管、凍干管、40目與100目篩子、油紙、濾紙條(0.5X1.2cm)、乾燥器、真泵器、真空泵、真空壓力表、噴燈、L形五通管、冰箱、低溫冰箱(—30℃)、超低溫冰箱和液氮罐等。
四、實驗內容
1.斜面保藏法
2.液體石蠟法
3.穿刺保藏法
4.砂土管保藏法
5.冷凍真空乾燥保存法
五、關鍵步驟及注意事項
1.清楚各種保藏方法的優缺點,針對不同要求選擇適宜的保藏方法。
2.熔封安瓶時防止封閉不嚴。
3.液氮凍存操作應防止凍傷。
實驗四 細菌形態觀察及單染色
一、實驗目的
1.了解簡單染色法的原理,並掌握其操作方法。
2.學習並掌握微生物塗片、染色的基本技術和無菌操作技術。
3.鞏固顯微鏡(油鏡)的使用方法。
4.初步認識細菌的形態特徵。
二、實驗原理
細菌個體微小,且較透明,必須藉助染色法使菌體著色,與背景形成鮮明的對比,以便在顯微鏡下進行觀察。根據實驗目的不同,可分為簡單染色法、鑒別染色法和特殊染色法等。簡單染色法是最基本的染色方法,是利用單一染料對細菌進行染色。此法操作簡便,適用於菌體一般形狀和細菌排列的觀察。常用鹼性染料進行簡單染色。
三、試劑與器材
1.材料 大腸桿菌,枯草芽孢桿菌
2.試劑 呂氏鹼性美藍染液(或草酸銨結晶紫染液)、齊氏石炭酸復紅染液。
3.器材 顯微鏡、酒精燈、載玻片、接種環、雙層瓶(內裝香柏油和二甲苯)等。
四、實驗內容
簡單染色法:塗片→乾燥→固定→染色→水洗→乾燥→鏡檢
五、關鍵步驟及注意事項
1.塗片時,生理鹽水及取菌不宜過多,塗片應盡可能均勻,
2.水洗步驟水流不宜過大,過急,以免塗片薄膜脫落。
實驗五 放線菌及黴菌形態觀察
一、實驗目的
1.了解放線菌、黴菌形態觀察的原理。
2.學習並掌握觀察放線菌、黴菌形態的操作方法。
3.初步了解放線菌、黴菌的形態特徵。
二、實驗原理
放線菌是指能形成分枝絲狀體或菌絲體的一類革蘭氏陽性細菌。常見放線菌大多能形成菌絲體,緊貼培養基表面或深入培養基內生長的叫基內菌絲(簡稱「基絲」),基絲生長到一定階段還能向空氣中生長出氣生菌絲(簡稱「氣絲」),並進一步分化產生孢子絲及孢子。有的放線菌只產生基絲而無氣絲。在顯微鏡下直接觀察時,氣絲在上層、基絲在下層,氣絲色暗,基絲較透明。孢子絲依種類的不同,有直、波曲、各種螺旋形或輪生。
黴菌可產生復合分枝的菌絲體,分基內菌絲和氣生菌絲,氣生菌絲生長到一定階段分化產生繁殖菌絲,由繁殖菌絲產生孢子。黴菌菌絲體(尤其是繁殖菌絲)及孢子的形態特徵是識別不同種類黴菌的重要依據。黴菌菌絲和孢子的寬度通常比細菌和放線菌粗得多,常是細菌菌體寬度的幾倍至幾十倍,因此,用低倍顯微鏡即可觀察。人們設計了各種培養和觀察方法,這些方法的主要目的是為了盡可能保持放線菌自然生長狀態下的形態特徵。本實驗採用插片法。
插片法:將放線菌接種在瓊脂平板上,插上滅菌蓋玻片後培養,使放線菌菌絲沿著培養基表面與蓋玻片的交接處生長而附著在蓋玻上。觀察時,輕輕取出蓋玻片,置於載玻片上直接鏡檢。這種方法可觀察到放線菌自然生長狀態下的特徵,而且便於觀察不同生長期的形態。
三、試劑與器材
1.材料 黑麴黴、青黴和根霉,細黃鏈黴菌或青色鏈黴菌,滅菌的高氏I號瓊脂和滅菌的查氏培養基。
2.實驗器材 經滅菌的:平皿、玻璃紙、無菌吸管、蓋玻片、玻璃塗棒,以及載玻片、接種環、接種鏟、鑷子、顯微鏡等。
四、實驗內容
倒平板→接種→插片→培養→鏡檢
五、關鍵步驟及注意事項
1.倒平板要厚一些,接種時劃線要密。
2.插片時要有一定角度並與劃線垂直。
3.觀察時,宜用略暗光線;先用低倍鏡找到適當視野,更換高倍鏡觀察。
4.如果用0.1%美藍對培養後的蓋玻片進行染色後觀察,效果會更好。
實驗六 革蘭氏染色及芽孢染色
一、實驗目的
1.了解革蘭氏染色法和芽孢染色法的原理,並掌握其操作方法。
2.了解革蘭氏染色法在細菌分類鑒定中的重要性。
3.學習並掌握微生物塗片、染色的基本技術和無菌操作技術。
4.學習顯微鏡(油鏡)的使用方法。
5.初步認識細菌的形態特徵。
二、實驗原理
革蘭氏染色法的基本步驟是:先用初染劑結晶紫進行染色,再用碘液媒染,然後用乙醇(或丙酮)脫色,最後用復染劑(如番紅)復染。經此方法染色後,細胞保留初染劑藍紫色的細菌為革蘭氏陽性菌;如果細胞中初染劑被脫色劑洗脫而使細菌染上復染劑的顏色(紅色),該菌屬於革蘭氏陰性菌。革蘭氏染色反應是細菌重要的鑒別特徵,為保證染色結果的正確性,採用規范的染色方法是十分必要的。
芽孢染色法的基本原理,用著色力強的染色劑孔雀綠或石炭酸復紅,在加熱條件下染色,使染料不僅進入菌體也可進入芽孢內,進入菌體的染料經水洗後被脫色,而芽孢一經著色難以被水洗脫,當用對比度大的復染劑染色後,芽孢仍保留初染劑的顏色,而菌體和芽孢囊被染成復染劑的顏色,使芽孢和菌體更易於區分。
三、試劑與器材
1.材料:枯草芽孢桿菌12~18h營養瓊脂斜面培養物,大腸桿菌約24h營養瓊脂斜面培養物
2.試劑 革蘭氏染色液(結晶紫液、碘液、95%乙醇、番紅液)。5%孔雀綠水溶液
3.實驗器材 小試管、滴管、燒杯、試管架、濾紙、木夾子、載玻片、蓋玻片、凹載玻片、無菌水、顯微鏡等、接種環、雙層瓶(內裝香柏油和二甲苯)、擦鏡紙、生理鹽水等。
四、實驗內容
1.革蘭氏染色法 製片→初染→媒染→脫色→復染→鏡檢。
2.Schaefer-Fulton氏染色法 製片→染色→水洗→復染→水洗→鏡檢。
五、關鍵步驟及注意事項
1.塗片時,生理鹽水及取菌不宜過多,塗片應盡可能均勻,
2.乙醇脫色是革蘭氏染色操作的關鍵環節,嚴格掌握脫色時間。
實驗七 酵母菌的形態觀察及死活細胞的鑒定
一、實驗目的
1.觀察酵母菌的形態特徵、出芽生殖方式,並掌握酵母菌與細菌形態特徵的區別。
2.學習鑒別死活細胞的實驗方法。
二、實驗原理
酵母菌是單細胞的真核微生物,菌體比細菌大而且不運動。酵母菌的繁殖方式分為無性繁殖和有性繁殖兩種,以無性繁殖為主。芽殖是酵母菌普遍的無性繁殖方式,少數為裂殖;有性繁殖是產生子囊和子囊孢子。本實驗是通過美藍染液水浸片和水一碘液水浸片來觀察酵母的形態和芽殖方式。
美藍是一種無毒性的染料,它的氧化型呈藍色,還原型無色。用美藍對酵母活細胞染色時,由於細胞的新陳代謝作用,細胞內具有較強的還原能力,能使美藍由藍色的氧化型變為無色的還原型,而對代謝作用微弱或死細胞,無此還原能力或還原能力極弱,而被美藍染成藍色或淡藍色。因此,不僅用此法可觀察酵母細胞形態,也可用來鑒別酵母菌的死細胞和活細胞。
三、試劑與器材
1.材料 釀酒酵母(Saccharomyces cerevisiae)或卡爾酵母(Saccharomyces calsbergensis)培養2天左右的麥芽汁(或豆芽汁)液體培養物。
2.試劑 0.05%和O.1%呂氏鹼性美藍染色液、革蘭氏染色用的碘液。
3.器材 顯微鏡、載玻片、蓋玻片、接種環、灑精燈等。
四、實驗內容
1.美藍浸片觀察 酵母培養→製片→染色→鏡檢→30分鍾後再鏡檢
2.水-碘浸片觀察
五、關鍵步驟及注意事項
1.染液不宜過多或過少,否則,在蓋上蓋玻片時,菌液溢出或出現大量氣泡。
2.用鑷子取一塊蓋玻片,先將一側與菌液接觸,然後慢慢將蓋玻片放下,使其蓋在菌液上,蓋玻片不宜平著放下,避免氣泡產生。
實驗八 微生物直接計數法及測微技術
一、實驗目的
1.了解血球計數板計數原理,並掌握計數方法。
2.掌握用測微尺測定微生物大小的方法。
二、實驗原理
顯微鏡直接計數法是將一定稀釋的菌體或孢子懸液注入血球計數板的計數室中,於顯微鏡下直接計數的一種簡便、快速、直觀的方法。因為計數板是一塊特別的載玻片。其上由四條槽構成三個平台;中間較寬的平台又被一短橫槽隔成兩半,每一邊的平台上各刻有一個方格網,每個方格網共分為九個大方格,一種是一個大方格分成25個中方格,而每個中方格又分成16個小方格(見圖2—3—44);另一種是一個大方格分成16個中方格,每個中方格又分成25個小方格,無論哪種每個大方格中的小方格都是400個。每一個大方格邊長為0.1mm,所以計數室的容積為0.1mm3。計數時,通常只用5個中格內的菌體(孢子)數即可。然後求出每個中方格的平均值,再乘上25或16,得出一個大方格中的總茵數,再換算成lml菌液中的總菌數。若設5個中方格中總菌數為N,菌液稀釋倍數為M,如果是25個中方格計數板,則計算方法為:
lml菌液中的總菌數=平均每個中格中菌的個數×25×104×M=50000N·M(個)
微生物細胞的大小是微生物基本的形態特徵,也是分類鑒定的依據之一。微生物大小的測定,需要在顯微鏡下,藉助於特殊的測量工具——測微尺,包括目鏡測微尺和鏡台測微尺。鏡台測微尺是中央部分刻有精確等分線的載玻片,一般是將1mm等分為100格,每格長0.01mm(即10pm)。鏡台測微尺並不直接用來測量細胞的大小,而是用於校正目鏡測微尺每格的相對長度。
三、試劑與器材
1.材料 釀酒酵母、藤黃微球菌和大腸桿菌的染色標本片、釀酒酵母24h馬鈴薯斜面培養物。
2.實驗器材 細胞計數板、顯微鏡、蓋玻片、無菌毛細滴管、目鏡測微尺、鏡台測微尺、載玻片、蓋玻片、顯微鏡等。
四、實驗內容
1.微生物直接計數法 菌懸液制備→鏡檢計數室→加樣品→顯微鏡計數→清洗血細胞計數板
2.微生物測微技術 裝目鏡測微尺→校正→菌體大小測定
五、關鍵步驟及注意事項
1.防止加樣空氣泡產生。
2.調節顯微鏡光線的強弱適當。
實驗九 大腸桿菌生長曲線的測定
一、實驗目的
1.了解大腸桿菌的生長曲線特徵和繁殖規律,並學會繪制生長曲線。
2.復習光電比濁法測量細菌數量的方法。
二、實驗原理
將一定量的細菌轉入新鮮液體培養基中,在適宜的條件下培養細胞要經歷延遲期、對數期、穩定期和衰亡期四個階段。以培養時間為橫坐標,以細菌數目的對數或生長速率為縱坐標作圖所繪制的曲線稱為該細菌的生長曲線。不同的細菌在相同的培養條件下其生長曲線不同,同樣的細菌在不同的培養條件下所繪制的生長曲線也不相同。
三、試劑與器材
1.材料與試劑 大腸桿菌、LB液體培養基70ml、分裝2支大試管(5ml/支)、剩餘60ml裝入250ml的三角瓶。
2.器材 722型分光光度計、恆溫振盪搖床、無菌試管、無菌吸管等。
四、實驗內容
編號→接種→培養→比濁測定
五、關鍵步驟及注意事項
1.測定OD值時,要求從低濃度到高濃度測定
2.嚴格控制培養時間
實驗十 水中細菌總數的測定
一、實驗目的
1.學習水樣的採取方法和水樣細菌總數測定的方法。
2.了解水源水的平板菌落計數的原理。
二、實驗原理
本實驗應用平板計數技術測定水中細菌總數。由於水中細菌種類繁多,它們對營養和其他生長條件的要求差別很大,不可能找到一種培養基在一種條件下,使水中所有的細菌均能生長繁殖,因此,以一定的培養基平板上生長出來的菌落,計算出來的水中細菌總數僅是一種近似值。目前一般是採用普通牛肉膏蛋白腖瓊脂培養基。
三、試劑與器材
1.試劑 牛肉膏蛋白腖瓊脂培養基,滅菌水
2.器材 滅菌三角瓶,滅菌的帶玻璃塞瓶,滅菌培養皿,滅菌吸管,滅菌試管等。
四、實驗內容
1.水樣的採取
2.細菌總數測定
3.菌落計數方法
五、關鍵步驟及注意事項
1.注意全過程防止染菌
實驗十一 細菌細胞的生化反應實驗
一、實驗目的
了解並掌握細菌鑒定中常用生理生化反應的原理和方法。
二、實驗原理
各種細菌由於具有不同的酶系統,致使它們能利用不同的底物,或雖然可以利用相同的底物,卻產生不同的代謝產物,因此可以利用各種生理生化反應來鑒別細菌。
糖發酵是最常用的生化反應,存在於大多數細菌中。不同的細菌在糖的分解能力上存在很大的差異。有些細菌能分解某種糖並產生酸性物質(如乳酸、丙酸、醋酸等)和氣體(如二氧化碳、氫、甲烷等),而有些細菌只產生酸不產生氣體。例如大腸桿菌分解乳糖和葡萄糖產酸並產氣,普通變形桿菌分解葡萄糖產酸產氣,但不能分解乳糖。酸的產生可利用指示劑來判斷。在培養基中加入溴甲酚紫(pH5.2為黃色,pH6.8為紫色),當發酵產酸時,使培養基由紫色變為黃色。氣體的產生可由發酵試管中倒置的德漢氏小管中有無氣泡的出現來驗證.
三、試劑與器材
1.材料大腸桿菌、普通變性桿菌、產氣桿菌、糖發酵培養基、蛋白腖水培養基、葡萄糖蛋白腖水培養基。
2.試劑甲基紅試劑、40%KOH、5%a一萘酚、乙醚、吲哚試劑。
3.實驗器材德漢氏小管、試管、接種環、恆溫培養箱。
四、實驗內容
培養基配製→編號→試管→接種→培養→觀察結果
五、關鍵步驟及注意事項
1.要嚴格按照培養基配方配製培養基。
2.觀察結果時要注意滴加葯量及反應時間。
實驗十二 噬菌體的分離、純化及效價測定
一、實驗目的
1.學習分離、純化噬菌體的原理和方法
2.觀察噬菌斑的形態和大小
3.掌握噬菌體效價測定的基本方法
二、實驗原理
噬菌體是細菌的專性寄生物,自然界中凡是有細菌存在的地方,均可以發現其特異性的噬菌體,噬菌體侵入細菌細胞後,利用宿主細胞的酶系統進行復制和增殖,最終導致細菌細胞裂解,噬菌體從細胞中釋放出來,可以進一步侵染細菌細胞。在液體培養基中,噬菌體可以使渾濁的菌懸液變為澄清。在長有宿主細菌的固體培養基平板上,噬菌體可以裂解細菌形成透明的空斑,即噬菌斑,一個噬菌體產生一個噬菌斑,因此可以利用這個性質對噬菌體進行分離和效價的測定。
噬菌體的效價是指噬菌體的濃度,即一毫升培養液中所含有的噬菌體數量。噬菌體效價的測定方法多採用雙層瓊脂平板法。先在培養皿中倒入底層固體培養基,凝固後再倒入含有宿主細菌和一定稀釋度噬菌體的半固體培養基。培養一段時間後,計算噬菌斑的數量。
三、試劑與器材
1.材料大腸桿菌、牛肉膏蛋白腖固體培養基、牛肉膏蛋白腖半固體培養基(含有瓊脂0.5%,試管分裝,每管3~5m1)、三倍濃縮的牛肉膏蛋白腖液體培養基。
2.器材培養皿、無菌吸管、三角瓶、抽濾瓶、蔡氏細菌濾器、真空泵、陰溝污水。
四、實驗內容
噬菌體分離→噬菌體純化→效價測定
五、關鍵步驟及注意事項
1.噬菌體時要注意細菌濾器的型號。
2.純化噬菌體時要注意形態、大小。
3.效價測定時要注意雙層瓊脂平板法的使用技巧。
⑨ 污水處理微生物菌種如何培養
1、甘度復合菌種:降解COD/BOD/氨氮/總氮/總磷等污染物;助力新老系統快速啟動。
復合菌種主要是降解COD/BOD/氨氮/總氮/總磷等污染物,復合菌種是一個復合型菌種,屬於兼性菌種,主要成分硝化細菌屬、反硝化細菌屬、芽孢桿菌屬、假單胞菌屬和活化酶以及多糖等等。同時應用於新老系統啟動也具有非常好的效果。
2、 甘度硝化細菌:主要降解氨氮
氨氮的去除所用的細菌是硝化細菌,硝化細菌屬於好氧菌種,主要應用於好氧池,其成分主要是亞硝酸菌和硝酸菌組成。
3、 甘度反硝化細菌:主要降解總氮
總氮的去除所用的細菌是反硝化細菌,屬於厭氧菌,主要應用於厭氧池或缺氧池,其主要成分是假單胞菌屬、芽孢桿菌科等等。
硝化階段
硝化階段:含氮有機物(有機氮)在有氧貨無氧環境中被氨化為氨氮,改部分污水進入有氧的處理構築物後,在亞硝酸細菌和硝化菌的做一下轉化為硝酸鹽氮,為後續反硝化提供准備。
控制條件:
1、溶解氧:溶解氧控制在2~3mg/l之間,溶解氧低於0.6mg/l硝化過程將受到較大抑制,
2、水溫:硝化菌比較合適的水溫25~35℃之間。通常低於5℃時,細菌的活性會受到抑制,硝化菌就很難發揮它的作用。
3、PH值:硝化菌選擇在的PH值7.5~8.5之間
4、底物濃度:硝化細菌是自養型好氧菌,底物濃度對於硝化菌不是其生產的必要因素。
5、污泥齡:需要保證好氧系統的微生物有足夠的硝化菌,提供硝化菌的濃度,通常將污泥齡控制在10d左右。
反硝化階段
反硝化階段:承接硝化段的產物硝酸鹽氮,對其進行反硝化反應,使硝酸鹽氮轉化為氮氣排出水體。
PH值:反硝化過程合適的PH值6.5~7.5,PH值控制不當,將影響反硝化細菌的生長速率及反硝化酶的活性。
水溫:反硝化菌和硝化菌對水溫的要求基本相同,反硝化菌耐受高水溫較硝化菌強,一般在20~40℃。
底物濃度:底物濃度對於反硝化的進行至關重要,BOD5/RKN>4.0,否則需要補充底物(投加碳源)。
溶解氧:反硝化進行需要嚴格控制溶解氧,一般控制在DO>0.5mg/l,反硝化菌屬於兼性菌,有氧和無語條件下皆可生存,我們需要利用的是反硝化菌無氧代謝。
培菌方法:
1、所謂活性污泥培養,就是為活性污泥的微生物提供一定的生長繁殖條件,即營養物,溶解氧,適宜溫度和酸鹼度。
(1)營養物:即水中碳、氮、磷之比應保持100∶5∶1。
(2)溶解氧:就好氧微生物而言,環境溶解氧大於0.3mg/l,正常代謝活動已經足夠。但因污泥以絮體形式存在於曝氣池中,以直徑500µm活性污泥絮粒而言,周圍溶解氧濃度2mg/l時,絮粒已低於0.1mg/l,好氧菌生長緩慢,所以曝氣池溶解氧濃度常需高於3-5mg/l,常按5-10mg/l控制。調試一般認為,曝氣池出口處溶解氧控制在2mg/l較為適宜。
(3)溫度:任何一種細菌都有一個適生長溫度,隨溫度上升,細菌生長加速,但有一個低和高生長溫度范圍,一般為10-45ºC,適宜溫度為15-35ºC,此范圍內溫度變化對運行影響不大。
(4)酸鹼度:一般PH為6-9。特殊時,進水高可為PH 9-10.5,超過上述規定值時,應加酸鹼調節。
培菌法:
(1)生活污水培菌法:在溫暖季節,先使曝氣池充滿生活污水,悶曝(即曝氣而不進污水)數十小時後,即可開始進水。引進水量由小到大逐漸調節,連續運行數天即可見活性污泥出現,並逐漸增多。為加快培養進程,在培菌初期投加一些濃質糞便水或米泔水等,以提高營養物濃度。特別注意,培菌時期(尤其初期)由於污泥尚未大量形成,污泥濃度低,故應控制曝氣量,應大大低於正常期曝氣量。
(2)干泥接種培菌法:取水質相同已正常運行的污水系統脫水後的干污泥作菌種源進行接種培養。一般按曝氣池總溶積1%的干泥量,加適量水搗碎,然後再加適量工業廢水和濃糞便水。按上述的方法培菌,污泥即可很快形成並增加至所需濃度
(3)數級擴大培菌法:根據微生物生長繁殖快的特點,仿照發酵工業中菌種→種子罐→發酵罐數級擴大培菌工藝,分級擴大培菌。如某工程設計為三級曝氣池,此時可先在一個池中培菌,在少量接種條件下,在一個曝氣池內培菌,成功後直接擴大至二三級。
(4)工業廢水直接培菌法:某些工業廢水,如罐頭食品、豆製品、肉類加工廢水,可直接培菌;另一類工業廢水,營養成分尚全,但濃度不夠,需補充營養物,以加快培養進程。所加營養物品常有:澱粉漿料、食堂米泔水、面湯水(碳源);或尿素、硫氨、氨水(氮源)等,具體情況應按不同水質而定。
(5)有毒或難降解工業廢水培菌:有毒或難降解工業廢水,只能先以生活污水培菌,然後再將工業廢水逐步引入,逐步馴化的方式進行。