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发酵工程实验教程 版权信息
- ISBN:9787030411136
- 条形码:9787030411136 ; 978-7-03-041113-6
- 装帧:一般胶版纸
- 册数:暂无
- 重量:暂无
- 所属分类:>
发酵工程实验教程 内容简介
本书在多年发酵工程实验教学基础上,针对发酵工程国内外发展和发酵工业的近期新状况以及高教改革方向,有针对性进行实验内容设计,以验证、基础、综合实验为架构,融入现代发酵工程中所采取的技术理念,内容包括菌株诱变技术及遗传改造、重组菌株培养技术、培养条件优化、摇瓶及发酵罐使用及控制技术等方面。全书共分五大部分,由30-40个实验组成,内容包括发酵微生物学实验室的设计及要求、发酵微生物菌种的筛选、诱变、工程改造及保藏、发酵设备、摇瓶发酵条件的优化、综合实验。
发酵工程实验教程 目录
总序
前言
实验一 抗真菌的放线菌筛选 1
一、实验目的 1
二、实验原理 1
三、实验材料 2
四、实验步骤 2
五、实验结果 5
六、思考题 5
七、参考文献 6
实验二 蛋白酶产生菌的筛选 7
一、实验目的
二、实验原理 7
三、实验材料 8
四、实验步骤 8
五、实验结果 8
六、思考题 9
七、参考文献 9
实验三 海底淤泥中β-半乳糖苷酶产生菌的分离纯化 10
一、实验目的 10
二、实验原理 10
三、实验材料 11
四、实验步骤12
五、实验结果
六、思考题 15
七、参考文献 16
实验四 紫外线诱变 17
一、实验目的 17
二、实验原理 17
三、实验材料 18
四、实验步骤 18
五、实验结果 19
六、思考题 19
七、参考文献 20
实验五 亚硝基胍诱变 21
一、实验目的 21
二、实验原理 21
三、实验材料 22
四、实验步骤 22
五、实验结果 23
六、思考题 23
七、参考文献 23
实验六 大肠杆菌表达外源蛋白工程菌的构建 24
一、实验目的 24
二、实验原理 24
三、实验材料 28
四、实验步骤 28
五、实验结果 31
六、思考题 3l
七、参考文献 31
实验七 毕赤酵母表达酶工程菌株的构建 32
一、实验目的 32
二、实验原理 32
三、实验材料 37
四、实验步骤 38
五、实验结果 42
六、思考题 43
七、参考文献 43
实验八 发酵微生物菌种的保藏与复壮 44
一、实验目的 44
二、实验原理 44
三、实验材料 46
四、实验步骤 46
五、实验结果 49
六、思考题 50
七、参考文献 50
实验九 BIOTECH-7BG-2002型发酵罐的构造、原理及其使用方法 51
一、实验目的 51
二、实验原理 51
三、实验材料 52
四、实验步骤 52
五、实验结果 54
六、思考题 54
七、参考文献 54
实验十 Biostat C 42 D300型发酵罐的使用原理及方法 55
一、实验目的 55
二、实验原理 55
三、操作步骤 58
四、思考题 62
五、参考文献 62
实验十一 高效液相色谱(HPLC)的原理及使用方法 63
一、实验目的 63
二、实验原理 63
三、高效液相色谱在微生物发酵工业中的应用 68
四、思考题 72
五、参考文献 72
实验十二 气相色谱的原理及其在发酵中的应用 73
一、实验目的 73
二、实验原理 73
三、气相色谱在发酵中的应用 74
四、思考题 76
五、参考文献 76
实验十三 质谱的原理及其在发酵中的应用 77
一、实验目的77
二、实验原理 77
三、质谱技术在发酵工业中的应用 83
四、思考题 86
五、参考文献 86
实验十四 碳源种类及浓度对细胞生长及产物积累的影响 88
一、实验目的 88
二、实验原理 88
三、实验材料 89
四、实验步骤 90
五、思考题 91
六、参考文献 91
实验十五 氯源种类及浓度对细胞生长及产物积累的影响 92
一、实验目的 92
二、实验原理 92
三、实验材料 93
四、实验步骤 93
五、思考题 95
六、参考文献 95
实验十六 pH、温度及转速对细胞生长及产物积累的影响 96
一、实验日的 96
二、实验原理 96
三、实验材料 97
四、实验步骤 98
五、实验结果 99
六、思考题 99
七、参考文献 99
实验十七 玉米淀粉的Z醇发酵及Z醇含量测定 100
一、实验目的 100
二、实验原理 100
三、实验材料 102
四、实验步骤 102
五、实验结果 104
六、思考题 104
七、参考文献 104
实验十八 啤酒酿造 105
一、实验目的 105
二、实验原理 105
三、实验材料 107
四、实验步骤 108
五、实验结果 110
六、思考题 110
七、参考文献 110
实验十九 果酒酿造 111
一、实验目的 111
二、实验原理 111
三、实验材料 113
四、实验步骤 113
五、实验结果 114
六、思考题 114
七、参考文献 115
实验二十 固态法白酒的酿造、蒸馏及勾兑 116
一、实验目的 116
二、实验原理 116
三、实验材料 117
四、实验步骤 117
五、实验结果 119
六、思考题 120
七、参考文献 120
实验二十一 阿维菌素发酵、提取和检测 121
一、实验目的 121
二、实验原理 121
三、实验材料 123
四、实验步骤 123
五、实验结果 125
六、思考题 125
七、参考文献 125
实验二十二 链霉菌噬菌体的纯化和效价测定 126
一、实验目的 126
二、实验原理 126
三、实验材料 128
四、实验步骤 129
五、实验结果 129
六、思考题 130
七、参考文献 130
实验二十三 四环素的定向发酵、效价测定及提取 131
一、实验目的 131
二、实验原理 131
三、实验材料 133
四、实验步骤 133
五、实验结果 135
六、思考题 l35
七、参考文献 l36
实验二十四 管碟法检定四环素的生物效价 l37
一、实验日的 l37
二、实验原理 l37
三、实验材料 l38
四、实验步骤 l38
五、实验结果 139
六、思考题 l39
实验二十五 表达外源蛋白大肠轩菌工程菌的离密度培养 140
一、实验目的 140
二、实验原理 140
三、实验材料 142
四、实验步骤 142
五、实验结果 144
六、思考题 144
七、参考文献 144
实验二十六 重组毕赤酵母的高密度培养及酶的诱导表达 145
一、实验目的 145
二、实验原理 145
三、实验材料 148
四、实验步骤 148
五、实验结果 150
六、思考题 150
七、参考文献 150
实验二十七 谷氨酸的发酵及产物提取 152
一、实验目的 152
二、实验原理 152
三、实验材料 154
四、实验步骤 154
五、实验结果 155
六、思考题 156
七、参考文献 156
实验二十八 柠檬酸的发酵及产物提取 157
一、实验目的 157
二、实验原理 157
三、实验材料 159
四、实验步骤 159
五、实验结果 160
六、思考题 161
七、参考文献 161
实验二十九 酸乳及乳酸饮料的发酵 162
一、实验目的 162
二、实验原理 162
三、实验材料 163
四、实验步骤 163
五、实验结果 165
六、思考题 165
七、参考文献 165
实验三十 多聚羧基烷酸的发酵及产物提取 166
一、实验目的 166
二、实验原理 166
三、实验材料 168
四、实验步骤 168
五、实验结果 169
六、思考题 170
七、参考文献 170
实验三十一 产酸克氏轩菌固氮条件下的发酵培养及固氮酶活性测定 171
一、实验目的 171
二、实验原理 171
三、实验材料 173
四、实验步骤 173
五、实验结果 174
六、思考题 174
七、参考文献 174
实验三十二 酱油酿造 175
一、实验目的 175
二、实验原理 175
三实验材料 177
四、实验步骤 177
五、实验结果 181
六、思考题 181
七、参考文献 182
实验三十三 米曲霉培养及蛋白酶的分析 183
一、实验目的 183
二、实验原理 183
三、实验材料 184
四、实验步骤 184
五、实验结果 185
六、思考题 186
七、参考文献 186
实验三十四 红曲的发酵及色素提取 187
一、实验目的 187
二、实验原理 187
三、实验材料 190
四、实验步骤 190
五、实验结果 191
六、思考题 192
七、参考文献 192
实验三十五 香菇菌丝体的固体培养和液体深层培养 193
一、实验目的 193
二、实验原理 193
三、实验材料 195
四、实验方法 195
五、实验结果 196
六、思考题 197
七、参考文献 197
实验三十六 猴头菇菌丝体的液体深层培养及猴头多糖的提取 198
一、实验目的 198
二、实验原理 198
三、实验材料 199
四、实验方法 200
五、实验结果 201
六、思考题 202
七、参考文献 202
附录Ⅰ 缩略词表 203
附录Ⅱ 实验常用培养基配方及其配制方法 204
附录Ⅲ 实验常用试剂的配制 218
发酵工程实验教程 节选
实验一 抗真菌的放线菌筛选 一、实验目的 1.了解并掌握平板制作方法和常用的分离纯化微生物的基本操作技术。 2.了解并掌握生物防治微生物的平板筛选流程。 二、实验原理 1.微生物的分离与纯化 人类对动植物的认识可以追溯到人类的出现,可是对数量庞大、分布极其广泛并始终包围在人体内外的微生物却长期缺乏认识。直到17世纪中后期,荷兰人列文虎克(Leeuwehoek)用自制的显微镜发现了微生物的存在,人们才开始研究发酵与微生物的关系。19世纪60年代,法国科学家巴斯德(Pasteur)通过实验证明了酒和醋的酿造过程都是微生物发酵的过程,并提出了巴斯德消毒法。此后,德国人科赫(Koch)发明了纯培养技术,利用灭过菌的琼脂平板,可以分离到由单一菌株形成的单菌落,从而使人们可以利用单一的纯种微生物来进行微生物发酵,避免了其他杂菌对发酵过程的干扰。 从混杂的微生物群体中获得纯种微生物的方法主要有以下几种。 1)简易单孢子分离法。简易单孢子分离法是一种可直接在普通显微镜下利用低倍镜分离单孢子的方法。它采用很细的毛细管吸取经适当稀释的于包子悬浮液,于无菌条件下滴在无菌培养皿盖的内壁上,每个微滴的面积略小于显微镜低倍镜视野:然后将皿盖快速翻转,盖在平板上,在低倍镜下逐个检查微滴;之后于无菌条件下,将一小薄片营养琼脂片放到只含有一个萌发孢子的微滴上,倒置培养使其发育成单菌落;再将单菌落转移到培养基斜面或液体培养基中,即可获得仅由单个袍子发育而成的纯培养。 2)平板分离法。该方法操作简便,适用于多数微生物的分离与纯化,其基本原理包括两方面:一方面,选择适合于待分离微生物的生长条件,如营养、pH、温度和氧等,同时也可加入某种抑制其他微生物生长的抑制剂,从而淘汰一些不需要的微生物;另一方面,微生物在固体培养基上生长形成的单个菌落可以是由一个细胞繁殖而成的集合体,因此可通过挑取单菌落而获得纯培养,获得单个菌落可通过稀释涂布法或平板划线等技术完成。 需要指出的是挑取的单菌落并不一定是纯培养,还需要结合显微镜检测个体形态特征后才能确定。有些微生物的纯培养要经过一系列的分离与纯化过程和多种特征鉴定才能得到。 2.农作物真菌病害的生物防治 植物病原真菌引起的植物病害是植物的**大病害,每年给粮食生产造成巨大的损失。化学农药在植物病害防治上发挥了作用,但其残留与污染环境等问题直接危害了人类的健康及生存,随着绿色农业和有机果蔬的兴起,寻找新的环境友好型病害防治措施开始受到人们的广泛关注。 生物间的相互关系复杂且多样。其中的拮抗关系是微生物病害的生物防治基础。拮抗又称抗生,是指由某种生物所产生的特定代谢产物可抑制他种生物的生长发育甚至杀死它们的一种相互关系。由拮抗性微生物产生的抑制或杀死他种生物的抗生素,是*典型并且与人类关系*密切的拮抗作用.在众多的拮抗性微生物产生的抗生素中,有一部分属于农用抗生素,它们具有高效、安全、廉价和可降解等优点,是农药发展的重要方向。井冈霉素、阿维菌素、春日;霉素、庆丰霉素和灭瘟素等已在农作物和森林病虫害防治中发挥了较好的作用。 放线菌是介于细菌与丝状真菌之间而又接近于细菌的一类丝状原核生物,多为腐生,少数寄生。放线菌常以孢子或菌丝状态极其广泛地存在于自然界中,并以土壤中*多。典型的放线菌有发达的基内菌丝体和可分化成袍子丝的气生菌丝体,其基内菌丝体可以产生不同的色素,使培养基颜色发生变化。放线菌的孢子丝形态多样,如直、波曲、钩状、螺旋状和轮生等,是菌种鉴定的重要标志之一.在目前己发现的微生物来源的生物活性物质中,有超过2/3来自放线菌的次级代谢产物,它们在农业生产中具有较高的环境效应和经济效应,具有广阔的开发应用前景。 3.放线菌生物防治作用机制 生物防治放线菌主要通过5种作用机制,抑制病原真菌生长:①分泌抗菌活性物质;②分泌纤维素酶、几丁质酶、葡聚糖酶等胞外酶,破坏病原真菌菌丝体;③分泌植物激素类物质促进农作物生长,改善植株生理生化特性;④通过提高植物保护性诱导酶活性,诱导植株产生系统抗病性,增强植物抗病性及抗逆性;⑤通过根际土壤微生物区系修复调整植株根际土壤微生物生态平衡。 三、实验材料 1)培养基:高氏1号培养基、马铃薯葡萄糖培养基(PDA培养基)。 2)无菌水、培养皿、接种环、移液管、振荡器、微波炉、载玻片、超净工作舍、恒温培养箱、高压蒸汽灭菌锅、显微镜、试管架、玻璃涂棒、打孔器等。 3)土样。 4)供试病原菌:稻瘟病菌(Pyricularia grisea),或其他农作物病原真菌。 四、实验步骤 1.采集土样 挑选正常生长水稻的田地进行土样采集。铲去表层土,用取样器取规定深度(5~20cm)的土样,装入无菌封口塑料袋中,再装入防水纸袋中,注明采集时间、地点、周边植被及土质特点等,带回实验室阴干后立即分离。 2.制备土壤稀释液 称取10g研磨好的土样至250m1三角烧瓶中,加入90m1无菌水和适量玻璃珠,振荡15min,充分混匀。于超净工作台内用无菌移液管取lm1上述土壤悬浮液,加入盛有9ml无菌水的试管中充分混匀,制备成10-2稀释度的土壤溶液。然后采用同样操作方式,从上述试管中取1ml加至另一个盛有9ml无菌水的试管中,混合均匀,制备成10-3稀释度的土壤溶液。以此类推制备10-4、10-5、10-6不同稀释倍数的土壤悬浮液备用,如图1-1所示。 图1-1 稀释涂布分离微生物操作流程 3.涂布 将事先配置并经灭菌处理的高氏1号培养基加热溶化,于超净工作台内倒平板。 倒平板的方法:右手持盛有培养基的试管或三角瓶置酒精灯火焰上方5~10cm处,用左手将棉塞轻轻地拔出,试管或瓶口保持对着火焰。左手拿培养皿,利用拇指和中指将皿盖在火焰上方5~10cm处打开一缝,迅速倒入培养基约15时,加盖后轻轻摇动培养皿,使培养基均匀分布在培养皿底部。然后平置于超净工作台内,待冷凝后即为平板。 用无菌移液管分别由10-4、10-5、10-6三管土壤稀释液中各取0.1ml加入平板中,右手拿无菌玻璃涂棒,将稀释液沿一条直线轻轻地来回推动,使之分布均匀。加盖后将培养皿沿一个方向旋转一定角度,重复涂布动作。如此反复几次。平板内边缘处可改变方向用玻璃涂棒再涂布几次。均匀涂布后,需静置30min,使菌液吸附进培养基。在每个平板底部用记号笔做好标记以便区分。 4.放线菌分离 将高氏1号培养基平板倒置于28'C恒温培养箱中培养3~5d。根据放线菌菌落形态差异,将培养后长出的单个放线菌菌落分别挑取少许细胞接种到高氏1号培养基的斜面上,并进行编号。待斜面上长出菌苔后,镜检确定是否为单一微生物。若发现有杂菌,需采用平板划线法进行菌株纯化分离,直到获得纯培养。如果平板中真菌或细菌的菌落过多,相互交联,严重影响放线菌单菌落挑选的话,可在培养基中添加适量KZCrZ07(20~150μg/ml)抑制真菌及细菌的生长。 平板划线方法:在近火焰处,左手拿培养皿,右手拿接种环,挑取待纯化的单菌落一环,先在平板培养基的一边做**次平行划线3~4条,再转动培养皿约70°角,并将接种环于火焰上灼烧灭菌,待冷却后通过**次划线部分做第二次平行划线,如此重复2~3次,如图1-2所示。将样品在平板上进行稀释,盖上培养皿盖,倒置培养。挑取单个菌落进行纯种鉴定。 图1-2 平板划线分离微生物操作流程 5.真菌指示菌平板的制备 将实验室保存的稻瘟病菌接种至PDA培养基平板上,倒置于30℃恒温培养箱中培养3~5d。然后,在超净工作台内用接种环挑取适量真菌菌丝至装有5ml无菌水的试管中,充分混匀。将该菌悬液适当稀释,吸取适量菌悬液涂布PDA培养基平板,静置备用。具体添加量以PDA培养基平板上刚能均匀长满菌丝为宜。 6.琼脂块法筛选目标菌株 将经分离纯化获得的多株放线菌分别用接种环挑取适量细胞至盛有5ml无菌水的试管中,充分混匀,吸取适量菌液涂布高氏1号培养基平板,倒置于28℃恒温培养箱中培养3~5d。用灭过菌的打孔器,从培养好的放线菌平板上挖取相同大小的放线菌菌块放到刚制备好的真菌指示菌平板上,以未接菌的高氏1号培养基块作阴性对照,设3个平行。正置于30℃恒温培养箱中培养3d。采用十字测量法测抑菌圈直径,筛选抗真菌的放线菌,如图1-3所示。 图1-3 稻瘟病菌为指示菌,琼脂块法筛选抑制稻瘟病菌的放线菌(唐颜苹,2010) 五、实验结果 将分离的放线菌菌落特征和抑菌圈直径填入表1-1。 表1-1 分离放线菌的记录表 六、思考题 1.从土壤中筛选放线菌的过程中,如何简便地挑选放线菌? 2.琼脂块法筛选抗具菌放线菌的关键是什么?能否依据抑菌圈直径的大小直接判断生物活性物质的产量?为什么? 七、参考文献
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