❶ 如何利用微生物发酵生产粮食
在日常生活中,发酵现象是司空见惯的。然而,你知道微生物发酵吗?微生物能通过自己的新陈代谢,对一些物质进行分解或合成,产生另外一些物质。利用微生物的这种本领,生产人们需要的各种原料和产品,这就是微生物发酵。
微生物的发酵作用是在神奇的“魔术师”——酵的作用下进行的,只要是常温、常压就可以了。由于微生物种类繁多,因而能在不同的环境中形成不同的发酵产物。这些产物几乎都与我们日常生活密切相关,如,醋、甘油、味精、酒精、抗生素、维生素和微生物杀虫剂。
能不能利用微生物发酵来生产粮食呢?不久前,微生物学家发现可以利用微生物发酵生产粮食。这里说的粮食不是指淀粉,而是蛋白质。微生物发酵生产蛋白质的速度比植物快500倍,比动物快2000倍。一个细菌一昼夜发酵生产的蛋白质,大约等于它自身重量的30~40倍。一个农民每年要种0.67公顷的土地,才能收获1000多千克的大豆,得到400千克的植物蛋白;而一个工人在工厂里利用微生物发酵生产粮食,一年竟能生产10万千克蛋白质。
微生物发酵对人类作出了巨大的贡献。随着科学技术的发展,它的应用前景将越来越广阔。
❷ 微生物生长曲线的检测方法
生长量测定法
体积测量法:又称测菌丝浓度法。
通过测定一定体积培养液中所含菌丝的量来反映微生物的生长状况。方法是,取一定量的待测培养液(如10毫升)放在有刻度的离心管中,设定一定的离心时间(如5分钟)和转速(如5000 rpm),离心后,倒出上清夜,测出上清夜体积为v,则菌丝浓度为(10-v)/10。菌丝浓度测定法是大规模工业发酵生产上微生物生长的一个重要监测指标。这种方法比较粗放,简便,快速,但需要设定一致的处理条件,否则偏差很大,由于离心沉淀物中夹杂有一些固体营养物,结果会有一定偏差。
称干重法:
可用离心或过滤法测定。一般干重为湿重的10-20%。在离心法中,将一定体积待测培养液倒入离心管中,设定一定的离心时间和转速,进行离心,并用清水离心洗涤1-5次,进行干燥。干燥可用烘箱在105 ℃或100℃下烘干,或采用红外线烘干,也可在80℃或40℃下真空干燥,干燥后称重。如用过滤法,丝状真菌可用滤纸过滤,细菌可用醋酸纤维膜等滤膜过滤,过滤后用少量水洗涤,在40C下进行真空干燥。称干重发法较为烦琐,通常获取的微生物产品为菌体时,常采用这种方法,如活性干酵母(activity dry yeast, ADY),一些以微生物菌体为活性物质的饲料和肥料。
比浊法:
微生物的生长引起培养物混浊度的增高。通过紫外分光光度计测定一定波长下的吸光值,判断微生物的生长状况。对某一培养物内的菌体生长作定时跟踪时,可采用一种特制的有侧臂的三角烧瓶。将侧臂插入光电比色计的比色座孔中,即可随时测定其生长情况,而不必取菌液。该法主要用于发酵工业菌体生长监测。如我所使用UNICO公司的紫外-可见分光光度计,在波长600nm 处用比色管定时测定发酵液的吸光光度值OD600,以此监控E.Coli的生长及诱导时间。
菌丝长度测量法:
对于丝状真菌和一些放线菌,可以在培养基上测定一定时间内菌丝生长的长度,或是利用一只一端开口并带有刻度的细玻璃管,到入合适的培养基,卧放,在开口的一端接种微生物,一段时间后记录其菌丝生长长度,借此衡量丝状微生物的生长。
微生物计数法
血球计数板法:
血球计数板是一种有特别结构刻度和厚度的厚玻璃片,玻片上有四条沟和两条嵴,中央有一短横沟和两个平台,两嵴的表比两平台的表面高0.1 mm,每个平台上刻有不同规格的格网,中央0.1 mm面积上刻有400个小方格。通过油镜观察,统计一定大格内微生物的数量,即可算出1毫升菌液中所含的菌体数。这种方法简便,直观,快捷,但只适宜于单细胞状态的微生物或丝状微生物所产生的孢子进行计数,并且所得结果是包括死细胞在内的总菌数。
染色计数法:
为了弥补一些微生物在油镜下不易观察计数,而直接用血球计数板法又无法区分死细胞和活细胞的不足,人们发明了染色计数法。借助不同的染料对菌体进行适当的染色,可以更方便的在显微镜下进行活菌计数。如酵母活细胞计数可用美蓝染色液,染色后在显微镜下观察,活细胞为无色,而死细胞为蓝色。
比例计数法:
将已知颗粒(如霉菌孢子或红细胞)浓度的液体与一待测细胞浓度的菌液按一定比例均匀混合,在显微镜视野中数出各自的数目,即可得未知菌液的细胞浓度。这种计数方法比较粗放。并且需要配制已知颗粒浓度的悬液做标准。
液体稀释法:
对未知菌样做连续十倍系列稀释,根据估计数,从最适宜的三个连续的10倍稀释液中各取5毫升试样,接种1毫升到3组共15只装培养液的试管中,经培养后记录每个稀释度出现生长的试管数,然后查最大或然数表MPN(most probably number)得出菌样的含菌数,根据样品稀释倍数计算出活菌含量。该法常用于食品中微生物的检测,例如饮用水和牛奶的微生物限量检查。
平板菌落计数法:
这是一种最常用的活菌计数法。将待测菌液进行梯度稀释,取一定体积的稀释菌液与合适的固体培养基在凝固前均匀混合,或将菌液涂布于已凝固的固体培养基平板上。保温培养后,用平板上出现的菌落数乘以菌液稀释度,即可算出原菌液的含菌数。一般以直径9cm的平板上出现50-500个菌落为宜。但方法比较麻烦,操作者需有熟练的技术。平板菌落计数法不仅可以得出菌液中活菌的含菌数,而且同时将菌液中的细菌进行了一次分离培养,获得了单克隆。
试剂纸法:
在平板计数法的基础上,发展了小型商品化产品以供快速计数用。形式有小型厚滤纸片,琼脂片等。在滤纸和琼脂片中吸有合适的培养基,其中加入活性指示剂2,3,5-氯化三苯基四氮唑(TTC,无色)待蘸取测试菌液后置密封包装袋中培养。短期培养后在滤纸上出现一定密度的玫瑰色微小菌落与标准纸色板上图谱比较即可估算出样品的含菌量。试剂纸法计数快捷准确,相比而言避免了平板计数法的人为操作误差。
膜过滤法:
用特殊的滤膜过滤一定体积的含菌样品,经丫叮橙染色,在紫外显微镜下观察细胞的荧光,活细胞会发橙色荧光,而死细胞则发绿色荧光。
生理指标法:
微生物的生长伴随着一系列生理指标发生变化,例如酸碱度,发酵液中的含氮量,含糖量,产气量等,与生长量相平行的生理指标很多,它们可作为生长测定的相对值。
测定含氮量:
大多数细菌的含氮量为干重的12.5%,酵母为7.5%,霉菌为6.0%。根据含氮量×6.25,即可测定粗蛋白的含量。含氮量的测定方法有很多,如用硫酸,过氯酸,碘酸,磷酸等消化法和Dumas测N2气法。Dumas测N2气法是将样品与CuO混合,在CO2气流中加热后产生氮气,收集在呼吸计中,用KOH吸去CO2后即可测出N2的量。
测定含碳量:
将少量(干重0.2-2.0 mg)生物材料混入1毫升水或无机缓冲液中,用2毫升2%的K2Cr2O7溶液在100 C下加热30分钟后冷却。加水稀释至5毫升,在580nm的波长下读取吸光光度值,即可推算出生长量。需用试剂做空白对照,用标准样品做标准曲线。
还原糖测定法:
还原糖通常是指单糖或寡糖,可以被微生物直接利用,通过还原糖的测定可间接反映微生物的生长状况,常用于大规模工业发酵生产上微生物生长的常规监测。方法是,离心发酵液,取上清液,加入斐林试剂,沸水浴煮沸3分钟,取出加少许盐酸酸化,加入Na2S2O3临近终点时加入淀粉溶液,继续加Na2S2O3至终点,查表读出还原糖的含量。
氨基氮的测定:
方法是,离心发酵液,取上清液,加入甲基红和盐酸作指示剂,加入0.02N的NaOH调色至颜色刚刚褪去,加入底物18%的中性甲醛,反应数刻,加入0.02N的使之变色,根据NaOH的用量折算出氨基氮的含量。根据培养液中氨基氮的含量,可间接反映微生物的生长状况。
其他生理物质的测定:
P,DNA,RNA,ATP,NAM(乙酰胞壁酸)等含量以及产酸,产气,产CO2(用标记葡萄糖做基质),耗氧,黏度,产热等指标, 都可用于生长量的测定。也可以根据反应前后的基质浓度变化,最终产气量,微生物活性三方面的测定反映微生物的生长。如我所在BMP-2的发酵生产上,随时监测溶氧量的变化和酸碱度的变化,判断细菌的长势。
商业化快速微生物检测法:
微生物的检测,其发展方向是快速,准确,简便,自动化,当前很多生物制品公司利用传统微生物检测原理,结合不同的检测方法,设计了形式各异的微生物检测仪器设备,正逐步广泛应用于医学微生物检测和科学研究领域。例如:
1、抗干扰培养基和微生物数量快速检测技术结合解决了传统微生物检测手段不能解决的难题,为建立一套完整的抗干扰微生物检测系统奠定了坚实的基础。中科院广州分院合作产业处提供的抗干扰微生物培养基,新型生化鉴定管,微生物计数卡,环境质量检测试剂盒等,可方便的用于多项检测。
2、BACTOMETER 全自动各类总菌数及快速细菌检测系统可以数小时内获得监测结果,样本颜色及光学特征都不影响读数,对酵母和霉菌检测同样高度敏感原理是利用电阻抗法(IMPEDANCE TECHNOLOGY)将待测样本与培养基置于反应试剂盒内,底部有一对不锈钢电极,测定因微生物生长而产生阻抗改变。如微生物生长时可将培养基中的大分子营养物经代谢转变为活跃小分子,电阻抗法可测试这种微弱变化,从而比传统平板法更快速监测微生物的存在及数量。测定项目包括总生菌数,酵母菌,大肠杆菌群,霉菌,乳酸菌,嗜热菌,革兰氏阴性菌,金黄色葡萄球菌等。
❸ 微生物的生长曲线及其在生产上的应用
生长曲线能对微生物发酵(培养)起到指导性意义,一般来说,微生物的生长阶段分为延滞期、对数生长期、平台期、衰亡期四个时期,工业化生产微生物及其代谢产物要求微生物生长快速或者延迟生长,故必须对微生物的生长特性有足够的了解,但是一般微生物的生长曲线是从实验室的条件下测出来的,与工业上微生物的生长时期有一定的区别。举个例子,我们在制备菌种的时候,一般采用对数生长期的微生物来作为传代菌种,因为这个时期的微生物处于一个高速生长的阶段,和一个人处于青壮年时期结婚生子是一个道理。
❹ 简述微生物发酵的操作方式及特点
微生物发酵过程即微生物反应过程,是指由微生物在生长繁殖过程中所引起的生化反应过程。
根据微生物的种类不同(好氧、厌氧、兼性厌氧),可以分为好氧性发酵和厌氧性发酵两大类。
(1)好氧性发酵
在发酵过程中需要不断地通人一定量的无菌空气,如利用黑曲霉进行柠檬酸发酵、利用棒状杆菌进行谷氨酸发酵、利用黄单抱菌进行多糖发酵等等。
(2)厌氧性发酵
在发酵时不需要供给空气,如乳酸杆菌引起的乳酸发酵、梭状芽抱杆菌引起的丙酮、丁醇发酵等。
(3)兼性发酵
酵母菌是兼性厌氧微生物,它在缺氧条件下进行厌气性发酵积累酒精,而在有氧即通气条件下则进行好氧性发酵,大量繁殖菌体细胞。
按照设备来分,发酵又可分为敞口发酵、密闭发酵、浅盘发酵和深层发酵。
一般敞口发酵应用于繁殖快并进行好氧发酵的类型,如酵母生产,由于其菌体迅速而大量繁殖,可抑制其他杂菌生长。所以敞口发酵设备要求简单。相反,密闭发酵是在密闭的设备内进行,所以设备要求严格,工艺也较复杂。浅盘发酵(表面培养法)是利用浅盘仅装一薄层培养液,接人菌种后进行表面培养,在液体上面形成一层菌膜。在缺乏通气设备时,对一些繁殖快的好氧性微生物可利用此法。深层发酵法是指在液体培养基内部(不仅仅在表面)进行的微生物培养过程。
同其他发酵方法相比,它具有很多特点:
①液体悬浮状态是很多微生物的最适生长环境。
②在液体中,菌体及营养物、产物(包括热量)易于扩散,使发酵可在均质或拟均质条件下进行,便于控制,易于扩大生产规模。
③液体输送方便,易于机械化操作。
④厂房面积小,生产效率高,易进行自动化控制,产品质量稳定。
⑤产品易于提取、精制等。因而液体深层发酵在发酵工业中被广泛应用。
❺ 微生物发酵的操作与特点
微生物发酵过程即微生物反应过程,是指由微生物在生长繁殖过程中所引起的生化反应过程。
根据微生物的种类不同(好氧、厌氧、兼性厌氧),可以分为好氧性发酵和厌氧性发酵两大类。
(1)好氧性发酵 在发酵过程中需要不断地通人一定量的无菌空气,如利用黑曲霉进行柠檬酸发酵、利用棒状杆菌进行谷氨酸发酵、利用黄单抱菌进行多糖发酵等等。
(2)厌氧性发酵 在发酵时不需要供给空气,如乳酸杆菌引起的乳酸发酵、梭状芽抱杆菌引起的丙酮、丁醇发酵等。
(3)兼性发酵 酵母菌是兼性厌氧微生物,它在缺氧条件下进行厌气性发酵积累酒精,而在有氧即通气条件下则进行好氧性发酵,大量繁殖菌体细胞。
按照设备来分,发酵又可分为敞口发酵、密闭发酵、浅盘发酵和深层发酵。
一般敞口发酵应用于繁殖快并进行好氧发酵的类型,如酵母生产,由于其菌体迅速而大量繁殖,可抑制其他杂菌生长。所以敞口发酵设备要求简单。相反,密闭发酵是在密闭的设备内进行,所以设备要求严格,工艺也较复杂。浅盘发酵(表面培养法)是利用浅盘仅装一薄层培养液,接人菌种后进行表面培养,在液体上面形成一层菌膜。在缺乏通气设备时,对一些繁殖快的好氧性微生物可利用此法。深层发酵法是指在液体培养基内部(不仅仅在表面)进行的微生物培养过程。
同其他发酵方法相比,它具有很多特点:
①液体悬浮状态是很多微生物的最适生长环境。
②在液体中,菌体及营养物、产物(包括热量)易于扩散,使发酵可在均质或拟均质条件下进行,便于控制,易于扩大生产规模。
③液体输送方便,易于机械化操作。
④厂房面积小,生产效率高,易进行自动化控制,产品质量稳定。
⑤产品易于提取、精制等。因而液体深层发酵在发酵工业中被广泛应用。
❻ 发酵饲料制作方法
随着着大伙儿对发酵饲料掌握的加剧,越来越多的人一开始选择运用发酵饲料,但是随着着时间的转变,也是有一部分人发现购买产品产量的发酵饲料直接成本较高,那么有没有一种方法 可以 自己在家做发酵饲料呢?如何做发酵饲料呢?我们来听听专家教授怎么说。
发酵饲料因为其优点,得到越来越多大伙儿的认可。既可以 降低喂养直接成本又能提高经济效益,养的动物得病率还降低,省了医疗费用,因而发酵饲料尽快制作吧。
要想制作高质量的发酵饲料,就务必要有高质量的发酵饲料祖传秘方,还要有合适的水分、温度、地理环境。发酵饲料水分一般建议的发酵饲料水分在40-60正中间,这里范围之内的发酵饲料祖传秘方还是很好的。其次是充分考虑营养元素,比如应用构树发酵做颗粒饲料,单纯构树是发酵不起来的,需要互相配合麸皮等微量元素。最后就是充分考虑原料的直接成本了,比如你的祖传秘方里面不能再加太多了玉米或者豆柏,虽然营养元素高,但是直接成本过高缺失发酵的现实意义。
发酵需要三个标准,温度、空气相对湿度、连续发酵,处在最好是的温度、空气相对湿度范围内,生产整个过程中有升温、热管散热器,又要有连续发酵,汽体隔绝机器设备,却不知道一些一般大农场没法考虑到这类标准。存在很大 的问题是霉菌空气污染!发酵场地、消毒灭菌做不大好,导致霉菌空气污染,可能便会损坏一堆料,接着猪群吃了那般的发酵饲料欠佳影响没法意料!也是有一些问在着发酵过多、酒精中毒,腹泻便秘,这种。发酵的原料不一样,预期效果祖传秘方不一样,导致的作用也不一样,这类养殖场也没有生产指标,出现这类问题在所难免,因而需要一些目的性的培训方式,从而事倍功半。
❼ 怎样制作发酵饲料
1、先将发酵剂与要发酵的物料充分拌均匀(为了达到混匀目的可以采用逐步稀释的办法)
2、再加水拌匀,物料含水率一般控制在65%—75%之间。其判断办法为:将拌好的发酵物料紧抓一把,指缝见水印但不滴水,松开落地即能散开为适宜。若能挤出水汁,落地不散开,则含水率大于75%,太干太湿均不利,应调整。
3、加水拌匀后随即装入盆、缸、池、塑料袋等容器中,在自然气温下密封发酵2-3天,等有香、甜、酒气时即可饲喂。
4、大规模发酵时可直接堆放在干净的水泥地板或发酵池中,加盖塑料薄膜密封发酵即可。
饲料发酵的参考配方
稻草粉碎后5—15%,豆渣占60%左右,其余可用米糠,其中米糠和豆渣的比例可根据豆渣水分等实际情况进行适当的调整。二型饲料发酵剂的使用量按1-2‰添加。
(7)生物发酵饲料产品如何做曲线图扩展阅读
发酵饲料的优点
1、提高饲料营养水平, 促进动物生长
饲料经过发酵后,蛋白质被分解为更易被动物体消化吸收的小分子活性肽、寡肽, 纤维素、果胶被降解为单糖和寡糖,
同时代谢产生的多种消化酶、氨基酸、维生素、抑菌物质、免疫增强因子以及其它一些菌体蛋白,作为营养物质被动物体吸收利用,显着提高了饲料的营养水平和饲料利用率,从而提高动物体的各项生产指标。
2、维持动物肠道菌群平衡,提高动物免疫力
发酵饲料中存在的有益微生物在肠道内迅速繁殖,相对于致病菌在数量上占据了绝对优势,形成了竞争性抑制作用,大大抑制了病原菌的生长繁殖。
同时有益菌的某些代谢产物 (如乳酸和乙酸) 使消化道pH降低,在低pH环境下, 可以有效抑制潜在病原菌的滋长、繁殖, 从而维持或恢复肠道内微生物菌群平衡, 增强肠道的抗感染能力。
3、发酵脱毒,饲料更安全
近年来某些研究表明,某些乳酸菌可抑制霉菌的生长和产毒,嗜酸乳杆菌可抑制寄生曲霉的孢子萌发。另外,多数情况下微生物的代谢产物可以降低饲料中毒素的含量。
据报道,曲霉属、串珠霉属等5个菌株可以有效地降低发酵棉粕中游离棉酚的含量。可见,发酵饲料比未发酵饲料的有害物质含量更低,对于被日益关注的食品安全问题更具意义。
❽ 做发酵培养基优化时,怎样根据一种某个菌种的生长曲线 判断何时结束发酵并且测定产物浓度
从此图像可以发现,结束发酵并且测定产物浓度的最佳时机应该是在“稳定期”吧!
由此也可以知道,你的基础工作也就明确了,你应该绘制出该菌种的生长曲线哪!