学习情境一细菌发酵制药教案.ppt
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1、LOGO学习情境一细菌发酵制药 Still waters run deep.流静水深流静水深,人静心深人静心深 Where there is life,there is hope。有生命必有希望。有生命必有希望LOGO子学习情境子学习情境1.1天冬酰胺酶发酵天冬酰胺酶发酵LOGO天冬酰胺酶生产的工艺流程天冬酰胺酶生产的工艺流程 LOGO任务任务1 1 菌种保藏菌种保藏任务任务2 菌种复壮菌种复壮任务任务3 种子扩大培养种子扩大培养任务任务4 发酵罐的使用和维护发酵罐的使用和维护任务任务5 发酵控制、分离纯化及活性测定发酵控制、分离纯化及活性测定子学习情境子学习情境1 天冬酰胺酶发酵天冬酰胺酶发
2、酵LOGO任务任务1 1 菌种保藏菌种保藏LOGO一、菌种保藏的目的一、菌种保藏的目的 保持菌种的存活率与优良遗传性状保持菌种的存活率与优良遗传性状;防止菌种退化与污染 使已经退化的菌种恢复原有的性状 总之,就是防止优良遗传性状的丧失和菌种死亡。LOGO二、菌种保藏的原理二、菌种保藏的原理挑选典型培养物(挑选典型培养物(typical culturetypical culture)的优良纯种,)的优良纯种,并创造最有利于休眠的环境条件,使微生物处于并创造最有利于休眠的环境条件,使微生物处于代谢不活泼、生长受抑制的休眠状态。代谢不活泼、生长受抑制的休眠状态。菌种的保藏主要是依据微生物的生理、生化
3、特性,人工创造条件使微生物代谢活动处于不活泼状态。利用微生物的孢子、芽孢及营养体,给以不适合其萌发、生长、繁殖的条件,即低温、干燥、缺氧、缺营养等手段来达到菌种保藏的目的。LOGO三、菌种的保藏方法三、菌种的保藏方法斜面保藏法 沙土保藏法 冷冻真空干燥保藏法 试管熔封保藏法 矿油保存法 LOGO(一)斜面保藏法(一)斜面保藏法1、贴标签:将注有菌株名称和接种日期的标签贴在试管斜面正上方。2、接种:将待藏菌种用些面接种法移种至标明菌名的相应试管斜面上。3、培养:细菌置37恒温培养1524h,酵母菌置2830恒温培养3660h,放线菌和丝状真菌置28培养47d。4、收藏:为防止棉塞受潮长杂菌,管口
4、棉花应用牛皮纸包扎或用熔化的固体石蜡熔封棉塞后置4冰箱保存。保存温度不宜太低,否则会因结冰脱水而加速菌种的死亡。斜面菌种LOGO(二)沙土管或硅胶管保藏法(二)沙土管或硅胶管保藏法1、处理沙土:取河沙经60目筛子过筛以除去大的颗粒,用10%HCL浸泡(用量以浸没沙面为度)24h(或煮沸30min)以除去有机质,然后倒去盐酸,用流水冲洗至中性,烘干或晒干备用。另取非耕作层瘦黄土(不含有机质)风干、粉碎,用100120目的筛子过筛备用。2、装沙土管:将沙与土按2:1或4:1(W/W)比例混合均匀,装入试管(10mm100 mm)中,装置约1cm高,加棉塞后用高压蒸汽灭菌(121灭菌30min)。灭
5、菌后取少许置于牛肉膏蛋白胨或麦芽汁培养液中,在合适的温度下培养一段时间确证无菌生长才能使用。3、制备菌液:吸3ml无菌水至斜面菌种管内,用接种环轻轻搅动,洗一下孢子制成孢子悬液。4、加孢子液:吸取上述孢子液0.10.5ml于每一沙土管中,加入量以湿润沙土达2/3高度为宜。5、干燥:将含菌的沙土管放入干燥器中,干燥器内用培养皿盛P2O5(或变色硅胶)做干燥剂,再用真空泵抽气24h以加速干燥。6、收藏:沙土管可选择下列方法之一。保藏于干燥器中。将沙土管取出,管口用火焰熔封后保藏。将沙土管装入含CaCl2等干燥剂的大试管内,塞上橡皮塞并用蜡封管口,置于4冰箱中保藏。7、恢复培养:使用时挑少量混有孢子
6、的沙土接种于斜面培养基上即可。沙土管仍可原法继续保藏。LOGO(三)冷冻真空干燥保藏法(三)冷冻真空干燥保藏法分支管再与麦氏真空计和冷凝管相连。冷凝管的另一端连接在真空泵上。置冷凝管于盛有干冰(固体CO2)的广口保温瓶中,使安瓿管中抽出的水汽进入冷凝管内立刻冻结。将安瓿管的下半部也埋入干冰中,使管内物质骤然冷却。约10min,管内物质已全部冻结,开动真空泵30min后,将安瓿管移入-15的冰盐水中,继续开动真空泵抽气1h,然后将安瓿管置于室温中,再抽气30min。此时管内物质已全部干燥,样品呈疏松状。用微型煤气灯在真空状态下,熔封安瓿管的颈部。将制好的冷冻菌种管置于4冰箱中保藏。先将牛奶煮沸后
7、冷却,去掉上面的一层脂肪。反复三次后用脱脂棉过滤,或者将牛奶在3000r/min的离心机中离心数分钟,除去表面脂肪后,在50kPa压力下灭菌30min。然后用牛奶洗下在斜面上长好的菌体,制成菌悬液,装入安瓿管中约0.1ml,塞上棉塞,用橡皮管将安瓿管连接在分支管上(见图1-1)图1-1 冷冻干燥封管装置简图1、安瓿管 2、干冰容器 3、接真空计 4、接真空泵 5、冷凝管LOGO(四)试管熔封(密封)保藏法(四)试管熔封(密封)保藏法试管熔封法的一般操作如下:用各种琼脂斜面(普通肉汤等)常规灭菌后,经接种,室温培养2448小时后,将接种菌生长旺盛的试管用喷灯将其管口熔封,分别置室温和冰箱下保存。
8、使用时,用砂轮在管口划一圈,并在乙醇灯下火焰灭菌后敲开管口即可转接到另一斜面上,由于试管经熔封后,可防止培养基水分蒸发,又可减缓细菌的代谢速度,并能防止杂菌污染。密封法保藏法将需保藏菌种按无菌操作要求接种至固体培养基(细菌采用肉汤琼脂、酵母采用蔡氏培养基、放线菌采用高氏号培养基)上,经适温培养后,(细菌d,孢芽菌、放线菌d,酵母菌d)塞紧棉花塞,放在干燥器内,干燥器密封处涂上凡士林。盖紧后使之与真空泵相连接,开动真空泵抽真空30rain至h(此时真空度约为640),关闭密封口,拔出胶塞,置于室温下保存,待使用时,打开盖,取出菌种,接种至培养基上即可 。LOGO(五)矿油保存法(五)矿油保存法菌
9、种在琼脂斜面上或在半固体琼脂试管中生长后,在试管中再加入无菌液体石蜡,使覆盖在培养基上面,这样就使菌种和培养基与外界空气隔绝,并可防止培养基水分蒸发,管口可用固体石蜡封口,放置低温保存,至少可以保存六个月至一年)。LOGO表表1-1 菌种保藏各种方法比较表菌种保藏各种方法比较表LOGO表表1-2微生物菌种制备、保藏和使用记录表微生物菌种制备、保藏和使用记录表LOGO表表1-3 菌种接收记录表菌种接收记录表LOGO任务任务2菌种复壮菌种复壮LOGO菌种合理传代方法之一菌种合理传代方法之一LOGO一、菌种的衰退、复壮概念一、菌种的衰退、复壮概念1.衰退(degeneration):菌种在培养或保藏
10、过程中,由于自发突变的存在,出现某些原有优良生产性状的劣化、遗传标记的丢失等现象,称为菌种的衰退。衰退的原因:基因突变,分离现象。常见的衰退现象:菌落和细胞形态的改变;生长速度缓慢,产孢子越来越少;抵抗力、抗不良环境能力减弱等;代谢产物生产能力或其对宿主寄生能力下降。2、菌种的复壮(rejuvenation):使衰退的菌种恢复原来优良性状。狭义的复壮是指在菌种已发生衰退的情况下,通过纯种分离和生产性能测定等方法,从衰退的群体中找出未衰退的个体,以达到恢复该菌原有典型性状的措施;广义的复壮是指在菌种的生产性能未衰退前就有意识的经常、进行纯种的分离和生产性能测定工作,以期菌种的生产性能逐步提高。实
11、际上是利用自发突变(正变)不断地从生产中选种。LOGO二、菌种复壮的主要方法二、菌种复壮的主要方法 纯种分离法宿主体内复壮法淘汰法遗传育种法 菌种保藏方法 LOGO纯种分离法纯种分离法平板表面涂布法平板表面涂布法平板划线分离法平板划线分离法琼脂培养基浇注法琼脂培养基浇注法用用“分离小室分离小室”进行单细胞分离进行单细胞分离用显微操纵器进行单细胞分离用显微操纵器进行单细胞分离用菌丝尖端切割法进行单细胞分离用菌丝尖端切割法进行单细胞分离菌落纯菌落纯(菌种纯)(菌种纯)细胞纯细胞纯(菌株纯)(菌株纯)纯种分离法纯种分离法LOGO平板涂布方法LOGO平板划线方法平板划线方法LOGO三、菌种复壮操作步骤
12、三、菌种复壮操作步骤1、菌悬液的制备。用无菌生理盐水或缓冲液将斜面菌体洗下制成菌悬液。经一定浓度稀释后在平板上进行菌落计数。2、平板分离。根据计数结果,定量稀释后制成菌浓度为每毫升50-200个的菌悬液,取0.1毫升注入平皿,再倒入适量培养基,摇匀,制成混菌平板,培养后长出 分离的单菌落。3、纯培养。选取分离培养后长出的各型单菌落,接种斜面后培养。4、初筛。将成熟的斜面菌种对应接入发酵瓶,摇床发酵一段时间后测定各菌落生产性能。5、复筛。挑选初筛中高单位菌株的5%20%进行摇瓶复试,最好使用母瓶与发酵瓶二级发酵,重复35次后分析确定产量水平。初、复筛都需以正常生产菌种作对照,复筛出的菌株产量应比
13、对照菌株提高5%以上,并经糖、氨代谢检验,合格后在生产罐上试验。6、菌种保藏。将复筛后得到的高单位菌株制成沙土管、冷冻管或用其他方法保藏。LOGO任务任务3 种子扩大培养种子扩大培养LOGO种子扩大培养种子扩大培养:是指将保存在砂土管、冷冻干燥管中处于休眠状态的生产菌种接入试管斜面活化后,在经过扁瓶或摇瓶及种子罐逐级放大培养而获得一定数量和质量的纯种过程。这些纯种培养物称为种子。发酵工业生产过程中的种子的必须满足以下条件:(1)菌种细胞的生长活力强,移种至发酵罐后能迅速生长,迟缓期短;(2)生理形状稳定;(3)菌体总量及浓度能满足大容量发酵罐的要求;(4)无杂菌污染;(5)保持稳定的生产能力。
14、LOGO一、种子的制备过程一、种子的制备过程种子扩大培养流程图LOGO1、实验室细菌种子的制备、实验室细菌种子的制备 细菌的斜面培养基多采用碳源限量而氮源丰富的配方。培养温度一般为37。细菌菌体培养时间一般为12天,产芽孢的细菌培养则需要510天。(1)菌种培养:采取大肠杆菌ASl-375。普通牛肉培养基,接种后于37培养24h。(2)种子培养。16%玉米浆,接种量1%一1.5%,37温度,通气搅拌培养48h。其过程如下:试管三角瓶摇床种子罐 LOGO液体培养法(三角瓶摇床振荡或转式培养)液体培养法(三角瓶摇床振荡或转式培养)LOGO2、生产车间种子制备、生产车间种子制备 种子罐的作用:主要是
15、使菌体,接入发酵罐能迅速生长,达到一定的菌体量,以利于产物的合成。种子罐级数的确定 种子罐级数种子罐级数:是指制备种子需逐级扩大培养的次数,取决于:菌种生长特性、菌体繁殖速度;所采用发酵罐的容积。细菌细菌:生长快,种子用量比例少,级数也较少,二级发酵。茄子瓶种子罐发酵罐 LOGO3、确定种子罐级数需注意的问题、确定种子罐级数需注意的问题种子级数越少越好,可简化工艺和控制,减少染菌机会种子级数太少,接种量小,发酵时间延长,降低发酵罐的生产率,增加染菌机会虽然种子罐级数随产物的品种及生产规模而定。但也与所选用工艺条件有关。如改变种子罐的培养条件,加速了孢子发芽及菌体的繁殖,也可相应地减少种子罐的级
16、数。LOGO二、种子质量的控制二、种子质量的控制(一一)影响孢子质量的因素及控制影响孢子质量的因素及控制影响孢子质量的因素通常有:培养基、培养条件、培养时影响孢子质量的因素通常有:培养基、培养条件、培养时间和冷藏时间等。间和冷藏时间等。1、培养基培养基(1)培养基所用原料要经过发酵试验合格才可使用;)培养基所用原料要经过发酵试验合格才可使用;(2)严格控制灭菌后培养基的质量;)严格控制灭菌后培养基的质量;(3)斜面培养基使用前,需在适当温度下放置一定时间;)斜面培养基使用前,需在适当温度下放置一定时间;(4)供生产用的孢子培养基要用比较单一的氮源,作为)供生产用的孢子培养基要用比较单一的氮源,
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