谷氨酸生产菌的主要特征、育种及其扩大培养

第四章谷氨酸生产菌的主要特征、育种及其扩大培养,第一节谷氨酸产生菌的主要特征第二节谷氨酸产生菌在发酵过程中的形态变化第三节谷氨酸产生菌的育种第四节菌种的扩大培养及其影响因素,第一节谷氨酸产生菌的主要特征和性质,一、现有谷氨酸生产菌的分类,棒状杆菌,小杆菌属,杆菌Bacillus，细胞呈杆状或圆柱形，一般其粗细（直径）比较稳定，而长度则常因培养时间、培养条件不同而有较大变化。,（1）细胞形态为球形、棒形至短杆形；（2）革兰氏染色阳性，无芽孢，无鞭毛，不能运动；（3）是需氧型微生物；（4）脲酶强阳性；（5）不分解淀粉、纤维素、油脂、酪蛋白及明胶等；（6）发酵过程中菌体发生明显的形态变化，同时发生细胞膜通透性的改变；（7）CO2固定反应酶活力强；（8）异柠檬酸裂解酶活力欠缺或微弱，乙醛酸循环弱；,二、生物素缺陷型菌株的主要特征,（9）-酮戊二酸氧化能力缺失或微弱；（10）还原型辅酶（NADPH2）进入呼吸链能力弱；（11）柠檬酸合成酶、乌头酸酶、异柠檬酸脱氢酶以及谷氨酸脱氢酶活力强；（12）具有向环境中渗透谷氨酸的能力；（13）不分解利用谷氨酸，并能耐高浓度的谷氨酸。,第二节谷氨酸产生菌在发酵过程中的形态变化,一、种子的菌体形态,二、谷氨酸发酵不同阶段的菌体形态,三、谷氨酸发酵感染噬菌体后的菌体形态,1.发酵前期感染噬菌体的菌体形态,细胞数量明显减少，细胞不规则，发圆，发胖，有明显的细胞碎片，严重时出现拉丝、拉网。,生产上表现为排气口二氧化碳迅速下降，OD值下跌，耗糖缓慢等。,2.发酵中后期感染噬菌体的菌体形态,细胞形态不规则，边缘不整齐，有的边缘似乎有毛刺状的东西，有细胞碎片。,生产上的表现：OD值下降，泡沫多，黏度大，耗糖缓慢。,及时补充营养物，大多可完成发酵。,第三节谷氨酸产生菌的育种,一、日常菌种管理育种工作,1.定期分纯一般1-2个月分纯一次，把产酸高、生长快、无噬菌体感染的菌株挑选出来。,2.高产菌制作安瓿管防止菌种变异。,二、选育耐高渗透压的菌种三、选育不分解利用谷氨酸的突变株四、选育细胞膜通透性好的突变株,第四节菌种的扩大培养及其影响因素,一、菌种保藏的方法,斜面保藏法,穿刺保藏法,液氮罐,二、种子扩大培养的目的,1.种子扩大培养：是指将处于休眠状态的保藏菌种接入试管斜面活化后，再经过摇瓶、种子罐等逐级扩大培养，从而获得一定数量和质量的纯种的过程。,2.做为种子必须具备的条件是：无杂菌污染；生理状态稳定，保持稳定的生产性能；活力旺盛，移接至发酵罐后能够迅速生长；菌体总量能够满足发酵罐所需的接种量。,3.种子扩大培养的目的：,（1）为发酵罐提供纯而壮、代谢旺盛的种子；（2）为发酵罐提供足够数量的种子。,三、种子扩大培养的过程,1.流程,保藏菌种,斜面活化,摇瓶培养,种子罐培养,发酵罐,2.斜面菌种的培养,（1）对斜面培养基的要求,有利于菌种的生长，不产酸；培养基配方以多含有机氮而不含或少含糖为原则。,（2）培养基组成,葡萄糖0.1%，蛋白胨1.0%，牛肉膏1.0%，酵母膏0.5%，氯化钠0.25%，琼脂2.0%，pH7.07.2（传代和保藏斜面不加葡萄糖）。,3.一级种子培养,（1）培养基组成葡萄糖2.5，尿素0.5，硫酸镁0.04，磷酸二氢钾0.12，玉米浆2.53.5(根据玉米浆质量指标增减用量)，硫酸亚铁、硫酸锰各22mg/kg，pH7.0。（2）培养条件每个1000mL三角瓶分装培养基200mL，灭菌，冷却后接入斜面菌种，置于冲程7.6cm左右、频率96次min左右的往复式摇床上恒温振荡培养1012h。温度3233。,（3）一级种子的要求,种龄：12hpH：6.40.1光密度：OD值净增0.5以上残糖：0.5%以下噬菌体检查：无镜检：菌体生长均匀、粗壮，排列整齐革兰氏染色：阳性,4.二级种子培养,（1）培养基组成实例一：葡萄糖25gL，MgSO47H2O0.7gL，KH2PO41.5gL，糖蜜125gL，玉米浆250gL，纯生物素18.8gL，尿素5gL，FeSO4、MnSO4各2mgL，pH7.0，实消，121保温10min。实例二：葡萄糖45gL，MgSO47H2O0.7gL，KH2PO41.5gL，糖蜜125gL，玉米浆250gL，纯生物素18.8gL，FeSO4、MnSO4各2mgL，实消，121保温10min，实消前不需调节pH，实消降温后用液氨调节至pH7.0。,接种量：0.81.0%培养温度：32培养时间：78h,（2）培养条件,空消压力0.2MPa，计时50min，温度130实消温度118，计时5min工艺控制：,（3）培养操作规程,通风比1：0.2；温度3333.5；罐压0.1MPa,（4）二级种子的质量要求,种龄：78hpH：7.2光密度：OD值净增0.5以上残糖：消耗1%左右噬菌体检查：无镜检：菌体生长旺盛，排列整齐革兰氏染色：阳性,三、影响种子质量的主要因素,1.培养基构成,斜面培养基含糖低，二级种子培养基尽量接近发酵培养基。,2.温度,种子培养要选择最适温度。因为幼龄菌对温度变化敏感。,3.pH,要比较稳定。,4.溶解氧,不同时期需氧量不