结冷胶发酵条件的优化精选PPT.ppt

结冷胶发酵条件的优结冷胶发酵条件的优化化第1页，此课件共24页哦框架框架研究背景研究背景课题方向课题方向124第2页，此课件共24页哦研究背景研究背景结冷胶是近年来所发现的最有结冷胶是近年来所发现的最有 发展前景的微生发展前景的微生物多糖之一，过去曾称杂多糖物多糖之一，过去曾称杂多糖PS-60，1987年，年，由美国科学家由美国科学家Kaneko and Kang在在 默克公司默克公司Kelco分公司分公司 实验室发现了结冷胶，后来该公司实验室发现了结冷胶，后来该公司利用稍动鞘脂假单胞菌为生产菌，将其正式投入利用稍动鞘脂假单胞菌为生产菌，将其正式投入生产。生产。结冷胶是一种高分子阴离子型多糖，主链是线性结冷胶是一种高分子阴离子型多糖，主链是线性四糖重复单位，包括四糖重复单位，包括-D-葡萄糖，葡萄糖，-D-葡萄糖醛葡萄糖醛酸，酸，-(1-4)-L-鼠李糖，其组成比例大约为鼠李糖，其组成比例大约为2:1:1，分子量高达，分子量高达500KD，有一些基团被乙酰基和，有一些基团被乙酰基和L-甘油酸酯（或盐）取代。甘油酸酯（或盐）取代。第3页，此课件共24页哦研究背景研究背景u结结 冷冷 胶胶 以以 两两 种种 形形 式式 存存 在，天然在，天然 结冷结冷胶和低酰胶和低酰 基结冷胶基结冷胶第4页，此课件共24页哦研究背景研究背景u结冷胶生物合成的可结冷胶生物合成的可能途径能途径 u图中图中PGI：磷酸葡萄：磷酸葡萄糖异构酶，糖异构酶，PGM：磷：磷酸葡萄糖变位酶，酸葡萄糖变位酶，UGP：UDP-葡萄糖葡萄糖焦磷酸化酶，焦磷酸化酶，TGP：TDP-葡萄糖焦磷酸化葡萄糖焦磷酸化酶，酶，UGD：UDP-葡葡萄糖脱氢酶，萄糖脱氢酶，TRS：TDP-鼠李糖合成酶鼠李糖合成酶第5页，此课件共24页哦研究背景研究背景u结冷胶的特性结冷胶的特性u1.极好的稳定性。结冷胶形成的凝胶具极好的稳定性。结冷胶形成的凝胶具有极好的热稳定性，而且还能耐酸碱。有极好的热稳定性，而且还能耐酸碱。结冷胶可以替代琼脂作为微生物培养基结冷胶可以替代琼脂作为微生物培养基的胶凝剂。的胶凝剂。u2.独特的澄清透明性独特的澄清透明性u3.良好的配伍性良好的配伍性第6页，此课件共24页哦结冷胶应用结冷胶应用u1 面制品中的应用面制品中的应用.可以改善面条的口可以改善面条的口 感，感，还可以提还可以提 高它高它 们的粘们的粘 度，弹度，弹 性以及硬性以及硬度度u2 乳制品中的应用乳制品中的应用.具有极其良好的增具有极其良好的增 稠稠性和凝胶性性和凝胶性u3代替琼脂。对于对培养基澄清度要求非代替琼脂。对于对培养基澄清度要求非常高的嗜温微生物而言，高纯度结冷胶常高的嗜温微生物而言，高纯度结冷胶代替代替 琼琼 脂，可以解脂，可以解 决这个问题。决这个问题。第7页，此课件共24页哦课题方向课题方向u1.从从 实验保实验保 藏的菌种藏的菌种 出发，通过紫外线（出发，通过紫外线（UV）诱诱 变和亚硝变和亚硝 基胍（基胍（NTG）诱变，筛选得）诱变，筛选得 到高产结到高产结冷胶的菌冷胶的菌 株；株；u2.通过单因素实验和响应面实验对菌株发酵通过单因素实验和响应面实验对菌株发酵 产产结冷胶的结冷胶的 培养基成分和最适培养条培养基成分和最适培养条 件进件进 行优化，行优化，确定了菌株的最佳确定了菌株的最佳 的发酵条件。并通过的发酵条件。并通过10L、1吨吨发酵罐的实验，进一步摸索菌株的发酵罐的实验，进一步摸索菌株的 特性，从特性，从 而而 使其产量使其产量 提高；提高；u3.研究了离子对结研究了离子对结 冷胶凝胶温度冷胶凝胶温度 及凝胶强度及凝胶强度 的的 影响，可为影响，可为 后提取后提取 提供一定的提供一定的 理论理论 参数。参数。u4.对结对结 冷胶的冷胶的 后提取进后提取进 行了初行了初 步的步的 摸索。摸索。第8页，此课件共24页哦1.结冷胶菌种的诱变结冷胶菌种的诱变本实验室本实验室 保藏了保藏了 一株生产结一株生产结 冷胶的菌株冷胶的菌株Pseudomonas elodea（伊乐假单胞菌），但（伊乐假单胞菌），但 该菌该菌 株产结冷株产结冷 胶的胶的 量较低，仅有量较低，仅有 3.9g/L左左 右，不适右，不适合合 工业化工业化 生产。生产。在研在研 究过究过 程中，以实验室原有程中，以实验室原有 菌株为出菌株为出 发菌株发菌株 进行了进行了 紫外线（紫外线（UV）、亚硝）、亚硝 基胍（基胍（NTG）诱变处）诱变处理，经过理，经过 大量大量 的自然分的自然分 离，获得了一离，获得了一 株转化株转化 率率较高的较高的 菌株菌株P-8，经经 发酵试验检测，其产发酵试验检测，其产 胶得率胶得率 达到达到14.2g/L，是初，是初 始菌始菌 株产株产 胶率的胶率的3.64倍。倍。第9页，此课件共24页哦1.结冷胶菌种的诱变结冷胶菌种的诱变u菌株及菌落形态特征菌株及菌落形态特征第10页，此课件共24页哦1.结冷胶菌种的诱变结冷胶菌种的诱变第11页，此课件共24页哦1.结冷胶菌种的诱变（小结）结冷胶菌种的诱变（小结）u以实验室原有菌株为出发菌株，进行了以实验室原有菌株为出发菌株，进行了紫外线（紫外线（UV）、亚硝基胍（）、亚硝基胍（NTG）诱变处）诱变处理，得到一株产胶率高并且性能稳定的理，得到一株产胶率高并且性能稳定的菌株菌株P-8，使结冷胶的产胶得率由，使结冷胶的产胶得率由3.9g/L提高到提高到14.2g/L，提高了，提高了2.64倍。倍。u并且，该菌株碳源利用较广，能很好的并且，该菌株碳源利用较广，能很好的利用有机氮源，最适生长温度为利用有机氮源，最适生长温度为28-30，最适生长初始，最适生长初始pH为为6.57.0，用，用磷酸盐缓冲液可保藏半年时间。磷酸盐缓冲液可保藏半年时间。第12页，此课件共24页哦2.结冷胶发酵条件的研究结冷胶发酵条件的研究u菌株的高产特性不仅由其遗传特性决定，菌株的高产特性不仅由其遗传特性决定，而且也由其所处的环境条件决定。而且也由其所处的环境条件决定。u先在摇瓶培养的基础上，确定了较适宜先在摇瓶培养的基础上，确定了较适宜的发酵培养基组成和最佳的培养条件。的发酵培养基组成和最佳的培养条件。然后在摇瓶的基础上，在发酵罐中进一然后在摇瓶的基础上，在发酵罐中进一步优化伊乐假单胞菌生产结冷胶的条件。步优化伊乐假单胞菌生产结冷胶的条件。从而实现结冷胶高产量和高生产强度的从而实现结冷胶高产量和高生产强度的相对统一。相对统一。第13页，此课件共24页哦2.结冷胶发酵条件的研究结冷胶发酵条件的研究u1 种龄及接种量种龄及接种量对结冷胶发酵的影响对结冷胶发酵的影响u2 初始初始pH对发酵的影响对发酵的影响u3 温度温度对发酵的影响对发酵的影响u4 培养基装液量及摇床转速培养基装液量及摇床转速对发酵的影对发酵的影响响第14页，此课件共24页哦2.结冷胶发酵条件的研究结冷胶发酵条件的研究u1 种龄及接种量对结种龄及接种量对结冷胶发酵的影响冷胶发酵的影响 种子的活力主要由种种子的活力主要由种子液的种龄决定，菌子液的种龄决定，菌体生长最旺盛阶段为体生长最旺盛阶段为对数生长期，选择对对数生长期，选择对数生长中后期的种子数生长中后期的种子作为种子液为最佳。作为种子液为最佳。本菌株对数生长中后本菌株对数生长中后期的种子液从外观来期的种子液从外观来看有一定的粘稠性，看有一定的粘稠性，镜检菌体形态均一，镜检菌体形态均一，粗壮，染色均匀。粗壮，染色均匀。第15页，此课件共24页哦结冷胶发酵条件的研究结冷胶发酵条件的研究u本实验中将不同种龄（本实验中将不同种龄（16-32hr）的种子）的种子培养液皆以相同的接种量（培养液皆以相同的接种量（10%）分别）分别接入摇瓶震荡培养（培养时间为接入摇瓶震荡培养（培养时间为72h），），结果如图结果如图3-9所示。由此可见，种子液最所示。由此可见，种子液最佳种龄为佳种龄为24h，种龄过长或过短，发酵液，种龄过长或过短，发酵液的得率偏低。因此选用的得率偏低。因此选用24h作为最佳接种作为最佳接种时间。时间。第16页，此课件共24页哦2.结冷胶发酵条件的研究结冷胶发酵条件的研究u2初始初始pH对发酵的影响对发酵的影响发酵过程中发酵过程中底物的消耗速率、细胞生长速率与接种底物的消耗速率、细胞生长速率与接种量的大小有密切的关系，尤其是延迟期量的大小有密切的关系，尤其是延迟期的长短与接种量关系极其密切，因此这的长短与接种量关系极其密切，因此这也间接影响了发酵周期的长短和目的产也间接影响了发酵周期的长短和目的产物的产量。接种量过少会导致菌体延滞物的产量。接种量过少会导致菌体延滞期延长，从而延长整个发酵周期。而过期延长，从而延长整个发酵周期。而过多的接种量会导致菌体的过快生长，消多的接种量会导致菌体的过快生长，消耗了大量的底物，从而影响了目的产物耗了大量的底物，从而影响了目的产物的合成，同时也会增加种子液成本的合成，同时也会增加种子液成本第17页，此课件共24页哦2.结冷胶发酵条件的研究结冷胶发酵条件的研究u 由图由图3-10可以看出，选取接种量为可以看出，选取接种量为3%-10%时，结冷胶的得率变化不大，时，结冷胶的得率变化不大，且达到结冷胶的最高得率，接种量小于且达到结冷胶的最高得率，接种量小于5%时，发酵周期延长，接种量大于时，发酵周期延长，接种量大于5%时，发酵周期为时，发酵周期为72h左右，发酵周期左右，发酵周期较短。因此，选择最佳接种量为较短。因此，选择最佳接种量为5%。第18页，此课件共24页哦u由图由图3-10可以看出，可以看出，选取接种量为选取接种量为3%-10%时，结冷胶的得时，结冷胶的得率变化不大，且达到率变化不大，且达到结冷胶的最高得率，结冷胶的最高得率，接种量小于接种量小于5%时，时，发酵周期延长，接种发酵周期延长，接种量大于量大于5%时，发酵时，发酵周期为周期为72h左右，发左右，发酵周期较短。因此，酵周期较短。因此，选择最佳接种量为选择最佳接种量为5%。结冷胶发酵条件的研究结冷胶发酵条件的研究第19页，此课件共24页哦2.结冷胶发酵条件的研究结冷胶发酵条件的研究u3 温度对发酵的影响温度对发酵的影响u不同种类不同种类的微生物对的微生物对pH的要求的要求不同，因此发酵液初不同，因此发酵液初始始pH对微生物的生长对微生物的生长和代谢产物的形成都和代谢产物的形成都有很大的影响，即使有很大的影响，即使是同一种微生物，环是同一种微生物，环境境pH不同，产物积累不同，产物积累量也不同。量也不同。第20页，此课件共24页哦结冷胶发酵条件的研究结冷胶发酵条件的研究u培养基的初始培养基的初始pH对胞外多糖的产量对胞外多糖的产量影响较大，选择不同起始影响较大，选择不同起始pH，进行，进行发酵实验，结果如图发酵实验，结果如图3-11所示，发酵所示，发酵液初始液初始pH对结冷胶得率的影响明显，对结冷胶得率的影响明显，当当PH为为7.0时，结冷胶的得率达到最时，结冷胶的得率达到最高。高。第21页，此课件共24页哦2.结冷胶发酵条件的研究结冷胶发酵条件的研究u4 培养基装液量及摇培养基装液量及摇床转速对发酵的影响床转速对发酵的影响u温度对温度对微生物菌体的生长微生物菌体的生长代谢、产物合成等代谢、产物合成等影响是多方面的，影响是多方面的，其中最重要的影响其中最重要的影响是可以改变细胞代是可以改变细胞代谢过程中各种关键谢过程中各种关键酶的活性。酶的活性。第22页，此课件共24页哦结冷胶发酵条件的研究结冷胶发酵条件的研究u为了寻求合适的发酵温度，为了寻求合适的发酵温度，我们利用恒温条件较好的摇我们利用恒温条件较好的摇床，选择床，选择24，26，28，30，32等几个点进行等几个点进行摇瓶发酵实验，结果见图摇瓶发酵实验，结果见图3-12。由图可以看出，当发酵温度由图可以看出，当发酵温度为为28时，结冷胶得率最高。时，结冷胶得率最高。第23页，此课件共24页哦第24页，此课件共24页哦