放线菌抗生素的发酵及目的产物的提取
一、实验目的
1、熟悉掌握土壤中分离抗生素及培养方法
2、了解和掌握种子制备和摇瓶发酵技术和方法
3、了解抗生素发酵的一般规律和代谢调控理论
4、了解小型发酵罐的基本结构
5、熟悉掌握小型发酵罐的使用方法和保养
6.掌握抗生素生物效价测定的原理和方法；
7. 掌握管碟法测定抗生素生物效价相关的操作方法。
8.掌握放线菌次级代谢物的初步纯化及牛津杯实验的基
本原理和操作技术
二、实验原理
①发酵罐是进行液体发酵的特殊设备。生产上使用的发酵罐容积大，均用钢板或不锈钢板制成；供实验室使用的小型发酵罐，其容积可从约lL至数百升或稍大些。一般来说，5L以下是用耐压玻璃制作罐体，5L以上用不锈钢板或钢板制作罐体。发酵罐配备有控制器和各种电极，可以自动地调控试验所需要的培养条件，是微生物学、遗传工程、医药工业等科学研究所必需的设备。
②抗生素（antibiotics）是由微生物（包括细菌、真菌、放线
菌属）或高等动植物在生活过程中所产生的具有抗病原体或其它活性的一类次级代谢产物，能干扰其他生活细胞发育功能的化学物质。现临床常用的抗生素有转基因工程菌培养液液中提取物以及用化学方法合成或半合成的化合物。
③放线菌发酵结束后，次级代谢物可能与菌体结合，工业上常采用草酸或磷酸等酸化剂处理，释放与菌体结合的次级代谢物，并采用加热发酵液70 ℃，2 min使蛋白凝固，所得酸性滤液，在经碱处理，进一步去除蛋白。
抗生素的效价常采用微生物学方法测定，它是利用抗生素对特定的微生物具有抗菌活性的原理来测定抗生素效价的方法，如管碟法。管碟法是目前抗生素效价测定的国际通用方法，我国药典也采用此法。管碟法是根据抗生素在琼脂平板培养基中的扩散渗透作用，比较标准品和检品两者对试验菌的抑菌圈大小来测定供试品的效价。管碟法的基本原理是在含有高度敏感性试验菌的琼脂平板上放置小钢管（内径6.0±0.l mm，外径8.0±0.l mm，高10±0. lmm），管内放人标准品和检品的溶液，经16~18小时恒温培养，当抗生素在菌层培养基中扩散时，会形成抗生素浓度由高到低的自然梯度，即扩散中心浓度高而边缘浓度低。因此，当抗生素浓度达到或高于MIC（最低抑制浓度）时，试验菌就被抑制而不能繁殖，从而呈现透明的无菌生长的区域，常呈圆形，称为抑菌圈。根据扩散定律的推导，抗生素总量的对数值与抑菌圈直径的平方成线性关系，比较抗生素标准品与检品的抑菌圈大小，可计算出抗生素的效价。
常用的管碟法有：一剂量法、二剂量法、三剂量法。后二法已经列入药典。二剂量法系将抗生素标准品和供试品各稀释成一定浓度比例（2:1或4:1）的两种溶液，在同一平板上比较其抗药活性，再根据抗生素浓度对数和抑菌圈直径成直线关系的原理来计算供试品效价。取含菌层的双层平板培养基，每个平板表面放置4个小钢管，管内分别放入供试品高、低剂量和标准品高、低剂量溶液。先测量出四点的抑菌圈直径，按下列公式计算出检品的效价。
（1）求出W和V： W=（SH+UH）-（SL+UL） (式 2.10-1)
V=（UH+UL）-（SH+SL） (式 2.10-2)
式中：UH：供试品高剂量之抑菌圈直径；
UL：供试品低剂量之抑菌圈直径；
SH：标准品高剂量之抑菌圈直径；
SL：标准品低剂量之抑菌圈直径；
（2）求出θ：θ=D·antilog（IV/W） (式 2.10-3) 式中：θ：供试品和标准品的效价比；
D：标准品高剂量与供试品高剂量之比，一般为1 I：高低剂量之比的对数，即log2或log4。
⑶求出Pr ：Pr = Ar×θ
(式 2.10-4)
式中：Pr：供试品实际单位数；
Ar：供试品标示量或估计单位
④甲醛滴定法测定氨基氮含量：水溶液中的氨基酸为两性离子，
因而不能直接用碱滴定氨基酸的羧基。用甲醛处理氨基酸,甲醛与氨基结合,可形成羟甲基衍生物，使NH3+上的H+游离出来，这样就可用碱滴定NH3+放出的H+，从而计算出氨基氮含量。如样品中只含有某一种已知氨基酸，由甲醛滴定的结果即可算出氨基氮的含量。如果样品是多种氨基酸的混合物（如蛋白质水解物），则滴定结果不能作为氨基酸的定量依据。甲醛滴定法常用于测定蛋白质的水解程度，随着水解程度的增加，滴定值增加，当水解完全后，滴定值保持恒定。
甲基红的变色范围是PH4.4~6.2,意思是说:
1.其pH值在4.4~6.2区间时,呈橙色,
2.其pH值≦4.4时,呈红色,因是靠近酸性强的一边时的颜色,故又称之为酸色。
3.其pH值≧6.2时,呈黄色，因是靠近碱性强的一边时的颜色,故又称之为碱色
二、仪器与材料
（一）培养基
高氏一号培养基：
可溶性淀粉 20.0g NaCl 0.5g KNO3 1.0g
K2HPO4 0.5g MgSO4.7H2O 0.5g FeSO4.7H2O 0.01g 蒸馏水 1000ml，PH 7.4，
发酵瓶培养基：
淀粉3%,葡萄糖2%, 黄豆饼粉2.5%, 蛋白胨0.5% ,
酵母粉0.5%, MgSO4 0.1%,(NH4)2SO4 0.3%, KH2PO4, 0.03%,
CaCO3 0.4%, PH 6.0。
②黄豆饼粉4g, 淀粉10g, 酵母粉0.25 g , 蛋白胨1.5g,
MgSO4 0.025 g, CaCO3 0.4g, (NH4)2SO4 0.3 g,
α-淀粉酶（105u/ml）0.01ml. 100ml PH7.4-7.6
③可溶性淀粉2.0g，NaCl 0.05g，KNO3 0.1g, K2HPO4 0.05g，
MgSO4.7H2O 0.05g，FeSO4.7H2O 0.001g，
加蒸馏水至100ml，PH 7.4，
牛肉膏蛋白胨
牛肉膏(5.0g），蛋白胨（10.0g），NaCl（5g），蒸馏水（1000mL），pH 7.2~7.4
发酵罐培养基(2L)：
黄豆饼粉 80g 淀粉 200g
酵母粉 5 g 蛋白胨 30g
MgSO4 0.5 g CaCO3 8g
(NH4)2SO4 6 g
?-淀粉酶（105u/ml） 0.2ml
（二)流加补料
碳源：葡萄糖（10%）300ml,控制1%；2000*1%=20g,200ml
氮源：硫酸铵（10%）250ml,控制16%
调PH值：0.1MHCl 0.1MNaOH
（三)分析指标及方法所用试剂及溶液
①测残糖-DNS法
1.3，5二硝基水杨酸试剂（DNS试剂）：将6.3g的3，5二硝基水杨酸和2molNaOH溶液加到500ml含有182g酒石酸钾钠的热水溶液中，再加5g结晶苯酚和5g亚硫酸钠，搅拌溶解，冷却后加蒸馏水定容到1000ml
2. 1.0mg/ml葡萄糖溶液：称取1g葡萄糖，加蒸馏水定容到1L。
3. 6mol/l氢氧化钠溶液：称取氢氧化钠24g,加蒸馏水定容到100ml。
4. 6mol/l的盐酸：取浓盐酸49.68ml,加蒸馏水定容到100ml。
②测残氮的方法-甲醛法
1. 甲基红：0.1g甲基红，用95%乙醇定容100ml。
2. 0.3mol/LHCL：取浓盐酸2.48ml,加蒸馏水定容到100ml。
3. 0.02858mol/L NaOH：称0.11432g,定容100ml。
4. 1%酚酞指示剂：称取1g酚酞指示剂粉末。溶于100ml 95%乙醇溶液中。
5. 95%乙醇：取乙醇96ml,倒入100ml容量瓶中定容值100ml。
6. 18%中性甲醛：取48ml 38%的甲醛加入小于100ml容量瓶，往溶液中加两滴酚酞用氢氧化钠滴定刚好变红，定容到100ml。（四）器材
玻璃试管、试管架、吸管（1ml，2ml，10ml）、吸耳球、离心管、
容量瓶、烧杯、三角瓶（250 ml，500ml）、量筒（250ml，500ml，1000ml）、玻璃棒、试纸、塑料漏斗、电炉、接种铲（针）、振荡培养箱、恒温箱、台秤、5L-发酵罐，无菌室、培养皿（直径9 cm）、陶瓦盖、钢管、钢管放置器、恒温培养室、灭菌刻度吸管、玻璃容器、称量管、毛细滴管、天平、直尺或游标卡尺、超净工作台，无菌培养皿，酒精灯，牛津杯，镊子，移液器等等
（五）.生物效价测定所需材料
（1）菌种：大肠杆菌（Escherichia coli），菌液浓度约为106个/mL。菌株保存的时间过久，影响其对抗生素的敏感度，导致抑菌圈变大、模糊或者出现双圈。如若菌株不纯，也会造成这样的结果。因此，菌液在使用一段时间后，可以重新配制纯化或者减小原来菌液在使用中的稀释倍数。
（2）抗生素标准品和供试品：头孢拉定标准品和供试品。
（3）培养基：效价检定用培养基1号。
（4）无菌缓冲液：称取磷酸氢二钾5.59g，磷酸二氢钾0.41g，加水1000mL，即为pH 7.8的磷酸盐缓冲液。制备缓冲液的试剂应为分析纯，配制后的缓冲液应澄清，分装于玻璃容器内，经121℃蒸气灭菌30 min备用。
（5）草酸，10 M NaOH
四、实验步骤
⑴筛选高产放线菌
从土壤里筛选出高产放线菌，于斜面培养基中保藏
⑵接种
在超净工作台上，将长好的斜面孢子用无菌接种针挖块约
0.5×1cm2，接种于灭过菌的高氏一号培养基中。
⑶培养
将接种好的种子摇瓶于28℃恒温室摇床上，转速为200r/min，培养48小时左右。
⑷实罐灭菌
1、将冷凝水管路断开，拔下电极，打开罐盖，将发酵培养基装入发酵罐及补料瓶，易产生泡沫的培养基尽量不要超过两升。
2、连接管路：取样管路连接，补料管路连接；空气过滤器用硅胶管与罐盖空气管连接，并用弹簧夹夹紧；排气口与过滤器用硅胶管连接；安装温度电极、pH电极、溶氧电极，pH电极用们帽盖紧电极上端口，溶氧电极用铝铂纸包裹电极上端口，防止受潮。盖紧其它罐盖接口。
3、提起玻璃罐体及补料瓶放入灭菌锅，盖好牛皮纸，盖好锅盖，确定发酵温度及时间。
4、灭菌结束后，尽快将罐放回原位并尽快通入空气。
⑸发酵操作
1、将灭菌后的罐体放回原位，连接冷凝水管路，通入冷凝水，连接通气管路，调整通气量至3～5L/min。
2、将温度电极、pH电极、溶氧电极与控制器连接。
3、补料管连接：打开补料蠕动泵防护盖，搬开进出口处的白色
管夹，将硅胶管嵌入入口处的管夹并夹紧，用手转动泵头，将硅胶管
沿凹槽安装直至出口处，开手动开关约十秒后夹紧出口处管夹，关手
动开关；将酒精棉球放在罐盖补料口内，将针头插入并穿透密封盖；打开蠕动泵手动开关，使输液管中充满料液，置于自动状态。
⑹接种
将培养48小时的摇瓶种子接种于发酵罐中，使用接种圈放置酒精
棉点燃，进行无菌接种，接入100ml种子。接种后立即进行第一次取样。
⑺发酵生产
⑻发酵过程的测定：
①发酵液状态观察：粘度、颜色、气味、菌丝形态
②发酵中残糖的测定-DNS法：
1.取1.0mg/ml葡萄糖标准溶液，按下表加入试剂。沸水浴加
热5min，冷水冷却定容至25ml摇匀，在520nm按波长测吸光度。
编号葡萄糖标准溶液/ml 水/ml 溶液糖含量/mg DNS试剂/ml
0 0 2 0 1.5
1 0.
2 1.8 0.2 1.5
2 0.4 1.6 0.4 1.5
3 0.6 1.
4 0.6 1.5
4 0.8 1.2 0.8 1.5
5 1.0 1.0 1.0 1.5
6 1.2 0.8 1.2 1.5
7 1.4 0.6 1.4 1.5
8 1.6 0.4 1.6 1.5
2.取发酵液0.5ml置于50ml容量瓶中，加6mol/l的盐酸溶液2ml，在沸水溶液中加热15min水解，冷水冷却后及时6mol/l氢氧化钠溶液1.8ml，并定容到50ml的总糖水解液。
3.取总糖水解液2ml于25ml比色管中，加入DNS试剂1.5ml 沸水浴中加热5min，冷水冷却后定容至25ml摇匀，以空白作对照在520nm波长测吸光度。
氨基酸氮的测定：甲醛法(陈钧鸣和徐玲娣,1991)。取2ml发酵液滤液于三角瓶内,加蒸馏水10ml,甲基红指示剂2滴,用O.3MHCI 调节pH至溶液呈红色,再用0.02858MNaOH溶液调pH至溶液呈橙色(中性),加18%中性甲醛溶液4ml,摇匀,静置10min,加l%酚酞指示剂8滴,用0.02858NNaOH标准溶液滴定至微红色为终点。氨基氮的计算公式为:氨基氮(mg/l00ml)=滴定体积*20。
⑼放线菌次级代谢物的初步纯化及牛津杯实验的
1、配制培养基高压灭菌。
2、倒平板。
3、涂布指示菌。
4、以无菌操作在培养基表面直接垂直放上牛津杯，轻轻加压，使其与培养基接触无空隙。
5、收集发酵液，缓缓加入草酸将发酵液酸化至pH 1.4- 3.0
左右，70 ℃，2 min，以10000 rpm离心20 min。
6、取上清加入水稀释20%左右，在4℃，用10 M NaOH中和至pH6.4- 6.8。
7、吸取中和液100 μL 加入牛津杯中，37℃培养16hr，观察结果。
⑽效价测定
1. 称量
称量前，将抗生素标准品和供试品从冰箱取出，使与室温平衡，供试品应放于干燥器内至少30 min方可称取。供试品与标准品应用同一天平；吸湿性较强的抗生素在称量前1~2小时更换天平内干燥剂。标准品称量不可少于20 mg，取样后立即将称量瓶或适宜的容器及被称物盖好，以免吸水
称样量的计算W=V*C/P (式 2.10-4)
式中：W：需称取标准品或供试品的重量（mg）
V：溶解标准品或供试品制成浓溶液时用容量瓶的体积量（mL）
C：标准品或供试品高剂量的浓度（U/mL，μg/mL）
P：标准品的纯度或供试品的估计效价（U/mg，μg/mg） 2.稀释
从冰箱中取出的标准品溶液，必须先在室温放置，使其温度达到室温后，方可量取。标准品或供试品溶液的稀释应采用容量瓶，每步稀释，取样量不得少于2 mL，稀释步骤一般不超过3步。每次吸取溶液用胖肚吸管或密刻度玻璃吸管，量取溶液前要用被量液流洗吸管2~3次，吸取样品溶液后，用滤纸将外壁多余液体擦去，从起始刻度开始放溶液。稀释标准品与供试品用的缓冲液应同一批和同瓶，（预计不够时，应事先与另一瓶混匀后再用），以免因pH或浓度不同影响预定结果。稀释时，每次加液至容量瓶近刻度前，稍放置片刻，待瓶壁的液体完全流下，再准确补加至刻度。标准品与供试品高低浓度之比为2:1或4:1，但所选用的浓度必须在剂量反应直线范围内。
3.双碟制备
在超净工作台上，用灭菌大口吸管（20 mL），取已融化的培养基20 mL注入双碟内，作为培养基的底层，等凝固后更换干燥的陶瓦盖覆盖，放置20~30 min，备用。取出试验用菌悬液，按已试验适当的菌量（高浓度所致的抑菌圈直径18~22 mm），用灭菌吸管吸取菌悬液加入已融化并保温在水浴中（一般细菌48~50℃，芽孢可至60℃）的培养基内，摇匀作为菌层用。用灭菌大口5mL吸管，吸取菌层培养基5 mL，使均匀摊布在底层培养基上，置水平台上待凝固，用陶瓦盖覆盖，放置20~30 min，备用。
4.放置钢管
用钢管放置器，或其他方法将钢管一致、平稳地放入培养基上，钢管放妥后，应使双碟静置5~10 min，使钢管在琼脂内稍下沉稳定后，再开始滴加抗生素溶液。
5.滴加抗生素溶液
每批供试品取5~10个双碟，滴加溶液用毛细滴管或定量加样器，在滴加之前须用滴加液洗2~3次。在双碟的4个钢管中以对角线滴加标准品与供试品溶液的高、低二种浓度的溶液，滴加顺序为SH→TH →SL→TL，也可用SL→TL→TH→SH。（S代表标准品，T代表供试品，H代表高浓度，L代表低浓度），滴加溶液至钢管口平满，注意滴加溶液间隔不可过长，因溶液的扩散时间不同影响测定结果。滴加完毕，用陶瓦盖覆盖双碟，平稳置于双碟托盘内，双碟叠放不可超过3个，避免受热不均，影响抑菌圈大小，以水平位置平稳移入35~37℃恒温培养室，培养至所需时间。
6. 抑菌圈测量
用直尺或游标卡尺测量抑菌圈的直径，以毫米为单位，误差不超过0.1mm。
五、结果与计算
根据实验测量的抑菌圈大小，计算抗生素供试品的效价单位。
现代抗生素工业生产过程如下： 菌种→孢子制备→种子制备→发酵→发酵液预处理→提取及精制→成品包装 一、菌种 从来源于自然界土壤等，获得能产生抗生素的微生物，经过分离、选育和纯化后即称为菌种。菌种可用冷冻干燥法制备后，以超低温，即在液氮冰箱(-190℃~-196℃)内保存。所谓冷冻干燥是用脱脂牛奶或葡萄糖液等和孢子混在一起，经真空冷冻、升华干燥后，在真空下保存。如条件不足时，则沿用砂土管在0℃冰箱内保存的老方法，但如需长期保存时不宜用此法。一般生产用菌株经多次移植往往会发生变异而退化，故必须经常进行菌种选育和纯化以提高其生产能力。 二、孢子制备 生产用的菌株须经纯化和生产能力的检验，若符合规定，才能用来制备种子。制备孢子时，将保藏的处于休眠状态的孢子，通过严格的无菌手续，将其接种到经灭菌过的固体斜面培养基上，在一定温度下培养5-7日或7日以上，这样培养出来的孢子数量还是有限的。为获得更多数量的孢子以供生产需要，必要时可进一步用扁瓶在固体培养基(如小米、大米、玉米粒或麸皮)上扩大培养。 三、种子制备 其目的是使孢子发芽、繁殖以获得足够数量的菌丝，并接种到发酵罐中，种子制备可用摇瓶培养后再接入种子罐进逐级扩大培养。或直接将孢子接入种子罐后逐级放大培养。种子扩大培养级数的多少，决定于菌种的性质、生产规模的大小和生产工艺的特点。扩大培养级数通常为二级。摇瓶培养是在锥形瓶内装入一定数量的液体培养基，灭菌后以无菌操作接入孢子，放在摇床上恒温培养。在种子罐中培养时，在接种前有关设备和培养基都必须经过灭菌。接种材料为孢子悬浮液或来自摇瓶的菌丝，以微孔差压法或打开接种口在火焰保护下按种。接种量视需要而定。如用菌丝，接种量一般相当于0.1%—2%(接种量的%，系对种子罐内的培养基而言，下同) 。从一级种子罐接入 二级种子罐接种量一般为5%—20%，培养温度一般在25—30℃。如菌种系细菌，则在32—37℃培养。在罐内培养过程中，需要搅拌和通入无菌空气。控制
A 题 细胞体内代谢物浓度预测 随着基因组、转录组、蛋白质组等各种“组学”研究计划的蓬勃开展，生命科学进入了“组学”时代。代谢组学作为系统生物学的重要分支，其研究的重点是细胞内代谢物种类与浓度的定性和定量分析以及代谢网络的构建和模拟。 对代谢物的检测及浓度测定主要采用实验方法，包括核磁共振、气相色谱-质谱联用和液相色谱-质谱联用等技术。但由于代谢物种类繁多，且大部分浓度较低（μM 数量级），尤其是胞内代谢物提取难度非常大，精确测定其浓度异常困难，而且实验测定需要消耗大量财力物力和人力，因此通过计算机方法对代谢物浓度预测和分析变得越来越重要。 活细胞的代谢物浓度由什么决定？除了一些特定的代谢和酶的作用以外，有没有那种能全局影响浓度值的性质？ 试根据附件中的数据完成如下问题： 1 根据不同类型的数据，分析代谢物浓度与其物理化学性质之间的关系。 2 筛选合适的物理化学性质，建立预测代谢物浓度的预测模型，并对此模型进行评价; 1.线性插补法处理缺失数据 原理：用该列数据缺失值前一个数据和后一个数据建立线性插值，然后用缺失点在线性插值函数的函数值填充该缺失值，即： 在于消除不同变量的量纲的影响，而且标准化转化不会改变变量的相关系数。 代谢物浓度：取对数 代谢物理化性质：标准差标准化法 )1,1( m j n i S x x x j j ij ij ≤≤≤≤-=' 式中：.)(11,1121∑∑==--= =n i j ij j n i ij j x x n S x n x 3.SAS 软件建立多元线性回归方程 回归模型一般形式： u X b X b X b b Y k k +++++= (22110)
实验1 微生物的分离、培养及计数 实验原理 纯化分离：人为提供适宜的菌落生长的条件（包括营养、温度、Ph等）。用平板划线法，通过接种环在琼脂固体培养基表面连续划线的操作，将聚集的菌种逐步稀释分散到培养基的表面。在数次划线后培养，可以分离到由一个细胞繁殖而来的肉眼可见的子细胞菌落。 筛选：转基因大肠杆菌有抗氨苄青霉素基因，所以在含有氨苄青霉素的LB培养基中可以正常繁殖长成菌落。而普通的大肠杆菌没有抗氨苄青霉素基因，咋含有氨苄青霉素的LB培养基中不能繁殖。由此可进行大肠杆菌的筛选。 梯度稀释并计数：通过浓度梯度稀释把液体培养基培养的大肠杆菌稀释到一定浓度，用稀释涂布平板法，然后将不同稀释度的菌液分别涂布到琼脂固体培养基的表面进行培养。在稀释度足够高的菌液里，聚集在一起的微生物将被分散成单个细胞，从而能在培养基表面形成单个的菌落。由此可计数计算大肠杆菌的数量。 实验目的 1.通过制备LB固体培养基，对平板进行划线等，学会使用固体LB 平板。 2.通过用液体培养基，学会对微生物进行扩大培养。 3.通过稀释，学会用计数器对微生物进行计数。
实验材料和药品 待分离的大肠杆菌菌液、高压蒸汽灭菌锅、LB 固体培养基、LB 液体培养基、接种环、玻璃涂布器、培养皿、恒温培养箱、摇床、酒精灯、无菌水、移液枪、EP 管 实验步骤（用简单的流程图表示） 实验数据的记录与分析（如照片、表格等）
稀释倍数104105 大肠杆菌单个菌落个 837799111812数 平均数 浓度×107×107 实验结果与讨论 结果：稀释了105计算出来的结果约为×107ml/cm^3
放线菌抗生素的发酵及目的产物的提取 一、实验目的 1、熟悉掌握土壤中分离抗生素及培养方法 2、了解和掌握种子制备和摇瓶发酵技术和方法 3、了解抗生素发酵的一般规律和代谢调控理论 4、了解小型发酵罐的基本结构 5、熟悉掌握小型发酵罐的使用方法和保养 6.掌握抗生素生物效价测定的原理和方法； 7. 掌握管碟法测定抗生素生物效价相关的操作方法。 8.掌握放线菌次级代谢物的初步纯化及牛津杯实验的基 本原理和操作技术 二、实验原理 ①发酵罐是进行液体发酵的特殊设备。生产上使用的发酵罐容积大，均用钢板或不锈钢板制成；供实验室使用的小型发酵罐，其容积可从约lL至数百升或稍大些。一般来说，5L以下是用耐压玻璃制作罐体，5L以上用不锈钢板或钢板制作罐体。发酵罐配备有控制器和各种电极，可以自动地调控试验所需要的培养条件，是微生物学、遗传工程、医药工业等科学研究所必需的设备。 ②抗生素（antibiotics）是由微生物（包括细菌、真菌、放线
菌属）或高等动植物在生活过程中所产生的具有抗病原体或其它活性的一类次级代谢产物，能干扰其他生活细胞发育功能的化学物质。现临床常用的抗生素有转基因工程菌培养液液中提取物以及用化学方法合成或半合成的化合物。 ③放线菌发酵结束后，次级代谢物可能与菌体结合，工业上常采用草酸或磷酸等酸化剂处理，释放与菌体结合的次级代谢物，并采用加热发酵液70 ℃，2 min使蛋白凝固，所得酸性滤液，在经碱处理，进一步去除蛋白。 抗生素的效价常采用微生物学方法测定，它是利用抗生素对特定的微生物具有抗菌活性的原理来测定抗生素效价的方法，如管碟法。管碟法是目前抗生素效价测定的国际通用方法，我国药典也采用此法。管碟法是根据抗生素在琼脂平板培养基中的扩散渗透作用，比较标准品和检品两者对试验菌的抑菌圈大小来测定供试品的效价。管碟法的基本原理是在含有高度敏感性试验菌的琼脂平板上放置小钢管（内径6.0±0.l mm，外径8.0±0.l mm，高10±0. lmm），管内放人标准品和检品的溶液，经16~18小时恒温培养，当抗生素在菌层培养基中扩散时，会形成抗生素浓度由高到低的自然梯度，即扩散中心浓度高而边缘浓度低。因此，当抗生素浓度达到或高于MIC（最低抑制浓度）时，试验菌就被抑制而不能繁殖，从而呈现透明的无菌生长的区域，常呈圆形，称为抑菌圈。根据扩散定律的推导，抗生素总量的对数值与抑菌圈直径的平方成线性关系，比较抗生素标准品与检品的抑菌圈大小，可计算出抗生素的效价。
山东大学实验报告2017年11月27日 _________________________________________________________________ 科目：微生物学实验题目：微生物大小与数量的测定姓名：丁志康 一、目的要求 1.学习并掌握用测微尺测定微生物大小的方法。 2.增强微生物细胞大小的感性认识。 3. 明确血细胞计数板计数的原理。 4. 掌握使用血细胞计数板进行微生物计数的方法。 二、基本原理 一）微生物大小的测定 1.微生物细胞的大小是微生物基本的形态特征，也是分类鉴定的依据之一。微生物大小的测定， 需要在显微镜下，借助于特殊的测量工具——测微尺，包括目镜测微尺和镜台测微尺。 2.镜台测微尺是中央部分可有精确等分线的载玻片，一般是将1mm等分为100格每格长0.01mm（即 10μm）。镜台测微尺并不直接用来测量细胞的大小，而是用于矫正目镜测微尺每格的相对长度。 3.目镜测微尺是一块可放入接目镜内的圆形小玻片，其中央有精确的等分刻度，有等分为50小格 和100小格两种。测量时，需将其放在接目镜中的隔板上，用以测量经显微镜放大后的细胞物象。由于不同显微镜或不同的目镜和物镜组合放大倍数不同，目镜测微尺每小格所代表的实际长度也不一样。因此，用目镜测微尺测量微生物大小时，必须先用镜台测微尺进行校正，以求出该显微镜在一定大放大倍数的目镜和物镜下，目镜测微尺每小格所代表的相对长度。然后根据微生物细胞相当于目镜测微尺的格数，即可计算出细胞的实际大小。 4.球菌用直径来表示其大小；杆菌则用宽和长的范围来表示。如金黄色葡萄球菌直径约为0.8μm， 枯草芽孢杆菌大小为0.7~0.8×2~3μm。 二）微生物数量的测定 1.微生物数量的测定有多种方法，本次试验中使用显微镜直接计数法。显微镜直接计数法是将少 量待测样品的悬浮液置于一种特别的具有确定面积和容积的载玻片上(又称计菌器)，于显微镜下直接计数的一种简便、快速、直观的方法。目前国内外常用的计菌器有：血细胞计数板、Peteroff-Hauser计菌器以及Hawksley计菌器等，它们都可用于酵母、细菌、霉菌孢子等悬液的计数，基本原理相同。后两种计菌器由于盖上盖玻片后，总容积为0.02mm3，而且盖玻片和载波片之间的距离只有0.02mm，因此可用油浸物镜对细菌等较小的细胞进行观察和计数。（除了用这些计菌器外，还有在显微镜下直接观察涂片面积与视野面积之比的估算法，此法一般用于牛乳的细菌学检查。)显微镜直接计数法的优点是直观、快速、操作简单。但此法的缺点是所测得的结果通常是死菌体和活菌体的总和。目前已有一些方法可以克服这一缺点，如结合活菌染色微室培养（短时间）以及加细胞分裂抑制剂等方法来达到只计数活菌体的目的。本实验以血球计数板为例进行显微镜直接计数。 2.用血细胞计数板在显微镜下直接计数是一种常用的微生物计数方法。该计数板是一块特制的载 玻片，其上由四条槽构成三个平台；中间较宽的平台又被一短横槽隔成两半，每一边的平台上
抗生素发酵生产知识 1、微生物发酵的概念及发展史。 答：1857年巴斯德提出著名发酵理论：“一切发酵过程都是微生物作用的结果。”。 1929年Flemming爵士发现了青霉素，增加一大类新产品－抗生素。 20世纪40年代，以获取细菌的次生代谢产物-抗生素为主要特征的抗生素工业成为微生物发酵工业技术的支柱产业。 20世纪50年代，氨基酸发酵工业又成为微生物技术产业的又一个成员，实现了对微生物的代谢进行人工调节，这又使微生物技术进了一步。 20世纪60年代，微生物技术产业又增加了酶制剂工业这一成员。 20世纪70年代，为了解决由于人迅速增长而带来的粮食短缺问题，进行了非碳水化合物代替碳水化合物的发酵，如利用石油化工原料进行发酵生产，培养单细胞蛋白，进行污水处理，能源开发等。 80年代以来，随着重组DNA技术的发展，可以按人类社会的需要，定向培养出有用的菌株，这为微生物发酵技术引入了遗传工程的技术，使微生物技术进入了一个新的阶段。 目前，人们把利用微生物在有氧或无氧状态下通过生命活动来制备微生物菌体或其它代谢产物的过程统称为发酵。 2、发酵产品的生产特点是什么？ 答：发酵和其他化学工业的最大区别在于它是生物体所进行的化学反应。其主要特点如下： （1）发酵过程一般来说都是在常温常压下进行的生物化学反应，反应安全，要求条件也比较简单。 （2），发酵所用的原料通常以淀粉、糖蜜或其他农副产品为主，只要加入少量的有机和无机氮源就可进行反应。微生物因不同的类别可以有选择地去利用它所需要的营养。基于这—特性，可以利用废水和废物等作为发酵的原料进行生物资源的改造和更新。 （3）发酵过程是通过生物体的自动调节方式来完成的，反应的专一性强，因而可以得到较为单—的代谢产物。 （4）由于生物体本身所具有的反应机制，能够专一性地和高度选择性地对某些较为复杂的化合物进行特定部位地氧化、还原等化学转化反应，也可以产生比较复杂的高分子化合物。 （5）发酵过程中对杂菌污染的防治至关重要。除了必须对设备进行严格消毒处理和空气过滤外，反应必须在无菌条件下进行。如果污染了杂菌，生产上就要遭到巨大的经济损失，要是感染了噬菌体，对发酵就会造成更大的危害。因而维持无菌条件是发酵成败的关键。 （6）微生物菌种是进行发酵的根本因素，通过变异和菌种筛选，可以获得高产的优良菌株并使生产设备得到充分利用，也可以因此获得按常规方法难以生产的产品。 （7）工业发酵与其他工业相比，投资少，见效快，开可以取得显著的经济效益。 基于以上特点，工业发酵日益引起人们重视。和传统的发酵工艺相比，现代发酵工程除了上述的发酵特征之外更有其优越性。除了使用微生物外，还可以用动植物细胞和酶，也可以用人工构建的“工程菌’来进行反应；反应设备也不只是常规的发酵罐，而是以各种各样的生物反应器而代之，自动化连续化程度高，使发酵水平在原有基础上有所提高和和创新。 3、从微生物分类学的角度，把菌种分为几大类？ 答：分为：细菌类，如短杆菌、枯草芽孢杆菌、地衣芽孢杆菌、苏云金芽孢杆菌、梭状芽孢杆菌等；酵母菌类，如啤酒酵母、酒精酵母等；霉菌如黄曲霉、红曲霉、青霉菌和赤霉菌等；放线菌如链霉素、庆大霉素等。 4、作为工业微生物发酵使用的菌种，通常有什么特点？ 答：(1)具有稳定的遗传学特性。(2)微生物生长和产物的合成对于基质没有严格的要求。 (3)生长条件易于满足。(4)具有较高的各种酶活力，移种至发酵罐后能迅速生长，迟缓期短。（5）对于包含体，要求在细胞破碎是不易破碎，而在目的产物的分离提出时，则易破碎。（6）无杂菌污染。
现代抗生素工业生产过程如下： 菌种→抱子制备→种子制备→发酵→发酵液预处理→提取及精制→成品包 装 一、菌种 从来源于自然界土壤等，获得能产生抗生素的微生物，经过分离、选育和纯化后即称为菌种。菌种可用冷冻干燥法制备后，以超低温，即在液氮冰箱（-190 C ~-196 C ）内保存。所谓冷冻干燥是用脱脂牛奶或葡萄糖液等和抱子混在一起，经真空冷冻、升华干燥后，在真空下保存。如条件不足时，则沿用砂土管在0C冰箱内保存的老方法，但如需长期保存时不宜用此法。一般生产用菌株经多次移植往往会发生变异而退化，故必须经常进行菌种选育和纯化以提高其生产能力。 二、抱子制备 生产用的菌株须经纯化和生产能力的检验，若符合规定，才能用来制备种子。制备抱子时，将保藏的处于休眠状态的抱子，通过严格的无菌手续，将其接种到经灭菌过的固体斜面培养基上，在一定温度下培养5-7日或7日以上，这样培养出来的抱子数量还是有限的。为获得更多数量的抱子以供生产需要，必要时可进一步用扁瓶在固体培养基（如小米、大米、玉米粒或麸皮）上扩大培养。 三、种子制备 其目的是使抱子发芽、繁殖以获得足够数量的菌丝，并接种到发酵罐中，种子制备可用摇瓶培养后再接入种子罐进逐级扩大培养。或直接将抱子接入种子罐后逐级放大培养。种子扩大培养级数的多少，决定于菌种的性质、生产规模的大小和生产工艺的特点。扩大培养级数通常为二级。摇瓶培养是在锥形瓶内装入一定数量的液体培养基，灭菌后以无菌操作接入抱子，放在摇床上恒温培养。在种子罐中培养时，在接种前有关设备和培养基都必须经过灭菌。接种材料为抱子悬浮液或来自摇瓶的菌丝，以微孔差压法或打开接种口在火焰保护下按种。接种量视需要而定。如用菌丝，接种量一般相当于0.1%—2%接种量的%系对种子罐内的培养基而言，下同）。从一级种子罐接入 二级种子罐接种量一般为5%-20%培养温度一般在25—30C。如菌种系细菌，则在32—37C培养。在罐内培养过程中，需要搅拌和通入无菌空气。控制罐温、罐压，并定时取样作无菌试验，观察菌丝形态，测定种子液中发酵单位和进行生化分
生物化学实验报告记录：Westernblotting检测大肠杆菌重组蛋白
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实验三 Western blotting检测大肠杆菌重组蛋白 一、实验目的 利用Western Blotting技术，定性（或定量）检测苦荞黄酮醇合酶基因（Flavon ol synthase gene, FtFLS）在大肠杆菌表达宿主菌Escherichia coli BL(DE3)中的诱导表达。 二、实验原理 黄酮醇合酶（FLS，EC 1.14.11.23）属于2-ODD家族，催化黄酮醇合成支路中最后一步氧化反应，也是直接合成黄酮醇的反应。FLS可以使二氢黄酮醇在C3链中C2和C3之间氧化形成双键，从而生成黄酮醇：a Dihydroflavonol + 2-oxoglutarate + O2 a Flavonol + succinate + CO2 + H2O。 本实验采用PCR的方法，在苦荞黄酮醇合酶基因（FtFLS）ORF起始密码子前引入Kpn?酶切位点，去掉终止密码并引入Bam H ?酶切位点。克隆引入酶切位点后的FtFLS到表达载体pET-30b(+)质粒中，其表达产物分别在N-末端和C-末端各含有6 ×His标签。重组质粒（pET-30b(+)-FtFLS）经鉴定后转化表达宿主菌E. coli BL21(DE3)并使用IPTG进行诱导表达。收集诱导0 h、2 h、4 h、6 h和8 h的产物，经SDS-PAGE后用于考马斯亮蓝R-250染色或Western blotting分析。 Western blotting的标准流程如下：蛋白质首先通过SDS-PAGE胺凝胶电泳分离，通过电泳转移到固相支持物上（硝酸纤维素膜、PVDF膜和尼龙膜）；将膜上未反应的位点封闭起来，以抑制抗体的非特异性吸附，固定的蛋白质即可与特异性的多克隆或单克隆抗体相互作用并通过放射、生色或化学发光的方法进行定位。 本实验采用小鼠抗聚组氨酸单克隆抗体（Anti-His tag IgG，一抗）与重组FtF LS蛋白的N-末端和C-末端6 ×His发生抗原-抗体特异反应，再利用辣根过氧化物酶标记羊抗小鼠IgG（peroxidase-Goat Anti- Mouse IgG，二抗）与一抗发生特异结合，最后使用DAB进行显色。DAB即：二氨基联苯胺（3, 3'-diaminobenzidine），是过氧化物酶（Peroxidase）的生色底物。DAB在过氧化氢的存在下失去电子而呈现出颜色变化和积累，形成浅棕色不溶性产物。该方法常用于检测过氧化物酶的活性，它灵敏度高，特异性好，在免疫组化，原位杂交，Western blotting等膜显色中
现代抗生素工业生产过程如下: 菌种T孢子制备T种子制备T发酵T发酵液预处理T提取及精制T成品包装 一、菌种 从来源于自然界土壤等，获得能产生抗生素的微生物，经过分离、选育和纯化后即称为菌种。菌种可用冷冻干燥法制备后，以超低温，即在液氮冰箱（-190 C ?-196 C）内保存。所谓冷冻干燥是用脱脂牛奶或葡萄糖液等和孢子混在一起，经真空冷冻、升华干燥后，在真空下保存。如条件不足时，则沿用砂土管在0°C冰箱内 保存的老方法，但如需长期保存时不宜用此法。一般生产用菌株经多次移植往往会发生变异而退化，故必须经常进行菌种选育和纯化以提高其生产能力。 二、孢子制备 生产用的菌株须经纯化和生产能力的检验，若符合规定，才能用来制备种子。制备孢子时，将保藏的处于休眠状态的孢子，通过严格的无菌手续，将其接种到经灭菌过的固体斜面培养基上，在一定温度下培养5-7日或7日以上，这样培养出来 的孢子数量还是有限的。为获得更多数量的孢子以供生产需要，必要时可进一步用扁瓶在固体培养基（如小米、大米、玉米粒或麸皮）上扩大培养。 三、种子制备 其目的是使孢子发芽、繁殖以获得足够数量的菌丝，并接种到发酵罐中，种子制备可用摇瓶培养后再接入种子罐进逐级扩大培养。或直接将孢子接入种子罐后逐级放大培养。种子扩大培养级数的多少，决定于菌种的性质、生产规模的大小和生产工艺的特点。扩大培养级数通常为二级。摇瓶培养是在锥形瓶内装入一定数量的液体培养基，火菌后以无菌操作接入孢子，放在摇床上恒温培养。在种子罐中培养时，在接种前有关设备和培养基都必须经过灭菌。接种材料为孢子悬浮液或来自摇瓶的菌丝，以微孔差压法或打幵接种口在火焰保护下按种。接种量视需要而定。
大肠杆菌的检测(MPN计数法)
食品微生物检验技术课程综述大肠杆菌的检测（MPN计数法） 院系：食品科学与药学学院 班级：食科114 姓名：张花 学号：114031431 组长：张军玲 成员：张花 赵晶郁 朱娟娟
大肠杆菌Petrifilm测试片计数法 摘要 食品检测是反映食品加工、贮藏、运输、等环节的卫生与安全状况的重要手段，而大肠菌群检测则是食品检测的重要指标均之一。根据定义大肠菌群是在一定培养条件下能发酵乳糖、产酸产气的需氧和碱性厌氧的革兰氏阴性芽胞杆菌。其主要检测意义在于反映食品卫生状况并推测其在肠道致病菌的可能性。Petrifilm大肠菌群测试片是由美国3M生产的一种预先制备好的VRB平板培养基系统，并添加了TTC作为菌落指示剂便于菌落判读，而上层薄膜可以起到对大肠菌群发酵产生的气体截留的作用。该方法目前已被多数权威机构认可，并在国内很多实验室开展运用。 关键词大肠杆菌Petrifilm测试法
1设备和材料 1.1恒温培养箱：36±1℃。 1.2冰箱2~5℃。 1.3恒温水浴箱:44.5±0.2℃。 1.4天平：感量0.1g。 1.5均质器 1.6振荡器。 1.7无菌吸管：lmL(具0.01 mL刻度)、10mL（具0.1mL刻度）或微量移液器及吸头。 1.8无菌锥形瓶：容量500mL。 1.9 玻璃珠:直径约5mm。 1.10pH计或pH比色管或精密pH试纸 1.11试管架。 2. 培养基和试剂
2.1月桂基硫酸盐胰蛋白胨（ LST ）肉汤。 2.2EC肉汤。 2.3蛋白胨水。 2.4缓冲葡萄糖蛋白胨水（MP-VP实验用）。 2.5磷酸盐缓冲液。 2.6无菌生理盐水:称取8.5g氯化钠溶于1000ml蒸馏水中，121℃高 压灭菌15min。 2.71mol/L氢氧化钠（NaOH ) ：称取40g 氢氧化钠溶于1000ml蒸馏水中。 2.81mol/L 盐酸（HCI ) ：移取浓盐酸90ml，用蒸馏水稀释至1000ml。3检验程序 4.样品稀释
一、名词解释 1、分批发酵：在发酵中，营养物和菌种一次加入进行培养，直到结束放出，中间除了空气 进入和尾气排出外，与外部没有物料交换。 2、补料分批发酵：又称半连续发酵，是指在微生物分批发酵中，以某种方式向培养系统不 加一定物料的培养技术。 3、前体：指某些化合物加入到发酵培养基中，能直接彼微生物在生物合成过程中合成到 产物物分子中去，而其自身的结构并没有多大变化，但是产物的产量却因加入前体而有较大的提高。 4、接种量：移入种子的体积 接种量＝————————— 接种后培养液的体积 5、次级代谢产物：是指微生物在一定生长时期，以初级代谢产物为前体物质，合成一些 对微生物的生命活动无明确功能的物质过程，这一过程的产物，即为次级代谢产物。 6、实罐灭菌：实罐灭菌（即分批灭菌）将配制好的培养基放入发酵罐或其他装置中，通 入蒸汽将培养基和所用设备加热至灭菌温度后维持一定时间，在冷却到接种温度，这一工艺过程称为实罐灭菌，也叫间歇灭菌。 7、种子扩大培养：指将保存在砂土管、冷冻干燥管中处休眠状态的生产菌种接入试管斜 面活化后，再经过扁瓶或摇瓶及种子罐逐级扩大培养,最终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。 8、倒种：一部分种子来源于种子罐，一部分来源于发酵罐。 二、填空题 1、微生物发酵培养（过程）方法主要有分批培养、补料分批培养、连续培养、半连续培养四种。 2、发酵过程工艺控制的只要化学参数溶解氧、PH、核酸量等. 3、发酵过程控制的目的就是得到最大的比生产率和最大的得率。 4、微生物的培养基根据生产用途只要分为孢子培养基、种子培养基和发酵培养基。 5、常用灭菌方法：化学灭菌、射线灭菌、干热灭菌、湿热灭菌 6、发酵过程工艺控制的代谢参数中物理参数温度、压力、搅拌转速、功率输入、流加数率和质量等 7、染菌原因：发酵工艺流程中的各环节漏洞和发酵过程管理不善两个方面。 8、发酵产物整个分离提取路线可分为：预处理、固液分离、初步纯化、精细纯化和成品加工加工等五个主要过程。 9、发酵过程主要分析项目如下：pH、排气氧、排气CO2和呼吸熵、糖含量、氨基氮和氨氮、磷含量、菌浓度和菌形态。 三、填空题 1．一类单细胞有分枝的丝状微生物，以孢子繁殖，分布广泛大多是腐生菌，少数是动植物寄生菌，是抗生素的主要产生菌，2/3以上抗生素由该类菌产生。这类微生物是：C A．细菌B．霉菌
《抗生素发酵工艺学》知识要点 （1）发酵工业的生产水平取决于三个要素，即生产菌种、生产工艺、生产设备。 （2）目前无菌检测的方法主要四种，即镜检法、肉汤培养法、平板划线培养和发酵过程异常现象观察法。 （3）发酵醪中菌体分离一般采用离心分离和过滤分离两种方法。（4）在微生物培养过程中，引起培养基pH值改变的原因主要有营养成份的消耗和代谢物的累积等。 （5）发酵过程控制的目的就是得到最大的比生产率和最大的得率。 （6）发酵工业中常用灭菌方法：化学灭菌、射线灭菌、干热灭菌、湿热灭菌。 （7）常用工业微生物可分为细菌、酵母菌、霉菌、放线菌四大类。（8）常用菌种保藏方法有斜面保藏法、沙土管保藏法、液体石蜡保藏法和真空冷冻保藏法等 （9）发酵高产菌种选育方法包括自然选育、杂交育种、诱变育种、基因工程育种、原生质体融合 （10）发酵产物整个分离提取路线可分为预处理、固液分离、初步纯化、精细纯化和成品加工等五个主要过程。 （11）工业微生物菌种可以来自自然分离，也可以来自从微生物菌种保藏机构单位获取。 （12）环境无菌的检测方法有显微镜检查法、肉汤培养法、平板培养法、发酵过程的异常观察法等。 （13）发酵罐发酵过程中的物理检测参数有温度、转速、压力、搅拌转速和空气流量）。 （14）前体：是指某些化合物加入到发酵培养基中，能直接彼微生物在生物合成过程中合成到产物物分子中去，而其自身的结构并没有多大变化，但是产物的产量却因加入前体而有较大提高的化合物。
（15）发酵生长因子：从广义上讲，凡是微生物生长不可缺少的微量的有机物质，如氨基酸、嘌呤、嘧啶、维生素等均称生长因子。 （16）生理性酸性物质：经微生物代谢等作用后能形成酸性物质使培养基pH值下降的营养物质。 （17）限制性基质：微生物生长速率与底物浓度有一定的依赖关系，当底物浓度很小，微生物生长速率与底物浓度成正比，此时基质叫限制性基质。 （18）发酵热：所谓发酵热就是发酵过程中释放出来的净热量。什么叫净热量呢？ 在发酵过程中产生菌分解基质产生热量，机械搅拌产生热量，而罐壁散热、水 分蒸发、空气排气带走热量。这各种产生的热量和各种散失的热量的代数和就 叫做净热量。发酵热引起发酵液的温度上升。发酵热大，温度上升快，发酵热 小，温度上升。 （19）染菌率：总染菌率指一年发酵染菌的批（次）数与总投料批（次）数之比的百分率。染菌批次数应包括染菌后培养基经重新灭菌，又再次染菌的批次数在 内。 （20）连消：连消也叫连续灭菌，就是将将配制好的并经预热（60～75℃）的培养基用泵连续输入由直接蒸汽加热的加热塔，使其在短时间内达到灭菌温度 （126～132℃），然后进入维持罐（或维持管），使在灭菌温度下维持5～7分钟 后再进入冷却管，使其冷却至接种温度并直接进入已事先灭菌（空罐灭菌）的 发酵罐内的培养基灭菌方法。其过程均包括加热、维持和冷却等灭菌操作过程。（21）DE值（葡萄糖值）：表示淀粉水解程度及糖化程度，指葡萄糖（所有测定的还原糖都当作葡萄糖来计算）占干物质的百分率。 （22）补料分批培养：在分批培养过程中补入新鲜的料液，以克服营养不足而导致的发酵过早结束的缺点。在此过程中只有料液的加入没有料液的取出，所以 发酵结束时发酵液体积比发酵开始时有所增加。在工厂的实际生产中采用这种 方法很多。 （23）次级代谢产物：从初级代谢途径中形成分枝代谢途径，并用初级代谢产物生成与菌体生长繁殖无关的物质或功能还未明的化合物，这个过程称次级代谢。
现代抗生素工业生产过程如下： 菌种T抱子制备T种子制备T发酵T发酵液预处理T提取及精制T成品包 装 一、菌种 从来源于自然界土壤等，获得能产生抗生素得微生物，经过分离、选育与纯化后即称为菌种。菌种可用冷冻干燥法制备后，以超低温，即在液氮冰箱（- 1 90C?-19 6C ）内保存。所谓冷冻干燥就是用脱脂牛奶或葡萄糖液等与抱子混在一起,经真空冷冻、升华干燥后，在真空下保存。如条件不足时，则沿用砂土管在 0C冰箱内保存得老方法，但如需长期保存时不宜用此法、一般生产用菌株经多次移植往往会发生变异而退化,故必须经常进行菌种选育与纯化以提高其生产能力。 二、抱子制备 生产用得菌株须经纯化与生产能力得检验，若符合规定，才能用来制备种子。制备抱子时，将保藏得处于休眠状态得抱子，通过严格得无菌手续，将其接种到经灭菌过得固体斜面培养基上，在一定温度下培养5-7日或7日以上,这样培养出来得抱子数量还就是有限得。为获得更多数量得抱子以供生产需要，必要时可进一步用扁瓶在固体培养基（如小米、大米、玉米粒或麸皮）上扩大培养。 三、种子制备 其目得就是使抱子发芽、繁殖以获得足够数量得菌丝，并接种到发酵 罐中,种子制备可用摇瓶培养后再接入种子罐进逐级扩大培养、或直接将抱子接入种子罐后逐级放大培养、种子扩大培养级数得多少，决定于菌种得性质、生产规模得大小与生产工艺得特点。扩大培养级数通常为二级。摇瓶培养就是在锥形瓶内装入一定数量得液体培养基，灭菌后以无菌操作接入抱子，放在摇床上恒温培养。在种子罐中培养时，在接种前有关设备与培养基都必须经过灭菌。接种材料为抱子悬浮液或来自摇瓶得菌丝，以微孔差压法或打开接种口在火焰保护下按种。接种量视需要而定、如用菌丝,接种量一般相当于0、1% —2% （接种量得%, 系对种子罐内得培养基而言，下同）。从一级种子罐接入 二级种子罐接种量一般为5% -20%,培养温度一般在25- 3 0C。如菌种系细菌,则在32 —37C培养。在罐内培养过程中,需要搅拌与通入无菌空气。控制罐温、罐压,并定时取样作无菌试验，观察菌丝形态，测定种子液中发酵单位与进行生化分析等，并观察无杂菌情况。种子质量如合格方可移种到发酵罐中。
大肠杆菌紫外线诱变及抗药性菌株筛选 0740063 阿噟兰 1.前言 抗生素能破坏细菌细胞壁的结构，使细菌的繁殖和生长受到抑制。但某些细菌对抗生素表现出抗性，原因是其基因发生了改变，产生能抵抗抗生素的性状。在自然情况下，细菌的基因突变率很低，而且突变是不定向的，因此在自然条件下，想要获得有抗性的细菌是很困难的。当给与适当的物理条件时，其突变率会大大增加。如当用α射线、β射线、γ射线、Χ射线、中子和其他粒子、紫外线、微波等物理因素辐射时，能够促进遗传物质突变。DNA 对紫外线（UV）有强烈的吸收作用，尤其是碱基中的嘧啶，它比嘌呤更为敏感。紫外线引起DNA 结构变化的形式有DNA 链断裂、碱基破坏、胸腺嘧啶二聚体等。因此，紫外线通常作为诱变剂，用于微生物菌种选育。一般细胞分裂越旺盛，诱变剂量越大，突变率高，诱变最有效的波长253~265 nm。选择合适的诱变剂量对于获得较高突变率十分关键，过高或过低的辐射剂量会导致菌株死亡或诱变不充分而降低诱变效果。 在紫外线诱变下，菌株发生不定向的突变，想要得到需要的特向变异必须对诱变后的菌株做筛选。本实验想要得到的是能够抵抗抗生素的菌株，因此可以用抗生素培养基作为筛选培养基对菌种进行筛选。若菌株没有发生定向突变，则该菌株不能在抗性培养基上正常生长，只有发生了定向突变才可能在筛选培养基上正常生长。 紫外线对于菌株有诱变作用外，对菌株还有较强的致死作用，因为紫外线改变了菌株的基因结构导致菌株无法正常生长繁殖。 因此，通过本实验的操作，在合适的照射剂量的设置下，比较不同不同照射剂量下的致死效果和突变率，并初步分析两者的相关性。在分析死亡曲线和诱变率曲线的基础上，能了解诱变育种的机理和方法，为做进一步的诱变实验做准备。 2.材料和方法 实验材料、仪器和试剂 菌种：大肠杆菌 仪器：超净台、离心机、高压灭菌锅、培养箱、磁力搅拌器、培养皿、涂布器、移液管、移液器 试剂：牛肉膏蛋白胨培养基相关试剂、硫酸卡那霉素水溶液（50mg/ml）、生理盐水 实验方法 2.2.1制备培养基 普通培养基——牛肉膏蛋白胨培养基（400ml）： 牛肉膏5g 蛋白胨10g Nacl 5g 琼脂20g 蒸馏水1000ml 按配方配制好培养基后置于灭菌锅中115℃15min，倒平板，4皿*15ml*5组+2皿*15ml=22皿*15ml=330ml 筛选培养基(200ml)：含抗生素50mg/L。（卡那霉素属于氨基糖苷类抗生素，能结合细菌核糖体的30S亚基上的16SrRNA，阻断细菌蛋白质的合成。） 牛肉膏5g 蛋白胨10g Nacl 5g 琼脂20g 蒸馏水1000ml 硫酸卡那霉素水溶液（50mg/ml），按配方先不要加硫酸卡那霉素配制然后115℃15min灭菌，取出培养基后冷却至60℃时将硫酸卡那霉素加入培养基中，充分震荡混匀，倒平板，2皿*15ml*5组+2皿*15ml=12皿*15ml=180ml 2.2.2制备菌悬液（106 ~ 108个/mL） ①固体培养：大肠杆菌划线或涂布接种于固体培养基，37℃培养24-48h。 ②菌悬液：用适量生理盐水刮洗菌落，倒入一个无菌小三角瓶（或试管）中，充分振荡使菌
实验原理 纯化分离：人为提供适宜的菌落生长的条件（包括营养、温度、Ph 等）。用平板划线法，通过接种环在琼脂固体培养基表面连续划线的操作，将聚集的菌种逐步稀释分散到培养基的表面。在数次划线后培养，可以分离到由一个细胞繁殖而来的肉眼可见的子细胞菌落。 筛选：转基因大肠杆菌有抗氨苄青霉素基因，所以在含有氨苄青霉素的LB 培养基中可以正常繁殖长成菌落。而普通的大肠杆菌没有抗氨苄青霉素基因，咋含有氨苄青霉素的LB 培养基中不能繁殖。由此可进行大肠杆菌的筛选。 梯度稀释并计数：通过浓度梯度稀释把液体培养基培养的大肠杆菌稀释到一定浓度，用稀释涂布平板法，然后将不同稀释度的菌液分别涂布到琼脂固体培养基的表面进行培养。在稀释度足够高的菌液里，聚集在一起的微生物将被分散成单个细胞，从而能在培养基表面形成单个的菌落。由此可计数计算大肠杆菌的数量。 实验目的 1. 通过制备LB 固体培养基，对平板进行划线等，学会使用固体LB 平板。 2. 通过用液体培养基，学会对微生物进行扩大培养。 3. 通过稀释，学会用计数器对微生物进行计数。 实验材料和药品 待分离的大肠杆菌菌液、高压蒸汽灭菌锅、LB 固体培养基、LB 液体培养基、接种环、玻璃涂布器、培养皿、恒温培养箱、摇床、酒精灯、无菌水、移液枪、EP 管 实验步骤（用简单的流程图表示） 实验数据的记录与分析（如照片、表格等）
实验结果与讨论 结果：稀释了105计算出来的结果约为×107ml/cm^3 稀释了104计算出来的结果约为×107ml/cm^3 全组数据计算出来结果为×107ml/cm^3 讨论： 在稀释倍数为104的试验中大肠杆菌菌落较少，原因可能是在稀释过程操作中，震荡不够，而且由于不小心洒了半管104稀释液，所以取液接种的时候底层的大肠杆菌数量偏少了。也有可能是靠近酒精灯附近使得温度升高杀死了一部分细菌或者降低了活性。 从实验图片中可以看出，涂布过程中由于操作失误导致固体培养基上不平滑，有多处破损，细菌在破损处的生长大多是不规则的连续紧挨在一起的，所以不便于菌落的计数，也会影响最终实验数据。 课后提问 使用稀释涂布平板计数法，计算出来的细菌数量与实际相比是偏大还是偏小呢？误差有多大？有没有误差更小的更准确的方法来计数？
抗生素的发酵生产工艺 镇 专业生物科学专业 年级2012级
1抗生素定义（别名：抗细菌剂） 抗细菌药（英语：antibacterial）也称为“抗细菌剂”，是一类用于抑制细菌生长或杀死细菌的药物。在不引起歧义的情况下，抗细菌药也可简称为“抗菌药”。抗细菌剂与抗生素并不是相同的概念，抗生素实际上仅为抗细菌剂下的一类。抗细菌药除了包括青霉素类、四环素类等抗生素，还包括抗真菌药以及磺胺类、喹诺酮类等药物。 2基本简介 抗生素主要是由细菌、霉菌或其他微生物产生的次级代产物或人工合成的类似物。20世纪90年代以后，科学家们将抗生素的围扩大，统称为生物药物素。主要用于治疗各种细菌感染或致病微生物感染类疾病，一般情况下对其宿主不会产生严重的副作用。2011年10月18日，中国卫生部表示，在中国，患者抗生素的使用率达到70%，是欧美国家的两倍，但真正需要使用的不到20%。预防性使用抗生素是典型的滥用抗生素。 3抗生素的分类 糖的衍生物：主要由氨基己糖的衍生物组成。 多肽类抗生素：主要或全部由氨基酸组成，有多肽或蛋白质的某些特性。 多烯类抗生素：分子结构中有多个双键。 大环酯抗生素：由一个或多个单糖组成并与碳链一起形成一个巨大的芳香酯化合物。 四环类抗生素：都具有四个缩合苯环。
嘌呤类抗生素：都含有嘌呤环。 4抗生素的作用机理 ①阻碍细菌细胞壁的合成，导致细菌在低渗透压环境下膨胀破裂死亡。哺乳动物的细胞没有细胞壁，不受这类药物的影响。喹诺酮类抗生素三大不良反 喹诺酮类抗生素三大不良反 ②与细菌细胞膜相互作用，增强细菌细胞膜的通透性、打开膜上的离子通道，让细菌部的有用物质漏出菌体或电解质平衡失调而死。 ③与细菌核糖体或其反应底物（如tRNA、mRNA）相互所用，抑制蛋白质的合成——这意味着细胞存活所必需的结构蛋白和酶不能被合成。 ④阻碍细菌DNA的复制和转录，阻碍DNA复制将导致细菌细胞分裂繁殖受阻，阻碍DNA转录成mRNA则导致后续的mRNA翻译合成蛋白的过程受阻。 5抗生素的发酵生产工艺 （1）制备过程 菌种——孢子制备——种子制备——发酵——发酵液预处理——提取及精制——成品包装 （2）具体介绍 ①菌种 来源于自然界，获得能产生抗生素的微生物，经分离、选育和纯化后即称为菌种。 菌种的保藏：冷冻干燥、超低温冷冻、砂土管、液体石蜡、斜面低温保藏。
大肠杆菌培养实验报告 篇一：大肠杆菌检测实验报告 国标法测定大肠杆菌样本的细菌总数 实验目的 实验原理：国标法操作的原理 实验器材： 培养箱，10只移液管，1只250ml锥形瓶，5只大试管，试管架，4个平皿，500ml大烧杯1个，电子天平，纱布，脱脂棉，灭菌锅，PH计或PH试纸，100ml量筒，橡皮手套，超净台 实验药品： 磷酸盐缓冲液，蒸馏水，LB培养基，琼脂，5%NaOH，5%HCl 实验步骤： 一： 10只移液管，1只250ml锥形瓶，5只大试管，4个平皿，500ml大烧杯1个，100ml量筒进行洗涤，然后一起放入高压蒸汽灭菌锅中在121摄氏度条件下灭菌20min。灭完菌后烘干，完成后放入超净台中。 用酒精擦拭超净台，紫外消毒30min 二： 1：用电子天平称取成品LB 3.1241g和琼脂1.8756g放入250ml的洁净锥形瓶中。 2：用量筒量取125ml的蒸馏水
加入该锥形瓶中，制成培养基。 3：用棉花堵住该锥形瓶的瓶口，用牛皮纸包住瓶口，用橡皮筋扎牢，再将培养基放入灭菌锅中在121摄氏度之下灭菌20min。 4：灭完菌后放入超净台中备用。 三： 1：取1只无菌250ml锥形瓶，用量筒向其中加入49ml PBS 2：将1ml样品加入到该锥形瓶中，摇匀制成1:50的细菌溶液。 3：取4只试管，编号1—4 4：用无菌移液管分别向4只试管中加入9ml的PBS 5：用1ml无菌移液管从样品中移取1ml菌液加入到1中.震荡试管使菌液均匀。 6：用1ml无菌移液管从1号试管中移取1ml的细菌溶液加入2号试管中，摇匀 7：用另一只1ml无菌移液管从2号试管中移取１ｍｌ细菌溶液，加入3中，摇匀．．．．．．以此类推直至4只试管中均加入了细菌溶液。 9：取4只平皿，编号1—4 10：分别用4只无菌移液管从这4只试管中移取１ｍｌ的菌液置于4只平皿中，加入４５—５０摄氏度温度下的培养基，约１５ｍｍ厚度。缓慢旋转平皿使菌液与培养基混合均匀；待培养基冷凝后倒置。
E.coli growth curve measurement 一、目的 1、瞭解細菌生長曲線特徵，測定細菌繁殖的代時； 2、學習液體培養基的配製以及接種方法； 3、反復練習無菌操作技術； 4、瞭解不同細菌，不同接種方法在同一培養基上生長速度的不同； 5、掌握利用細菌懸液混濁度間接測定細菌生長的方法 6、複習光電比濁法測量細菌數量的方法 7、學習平板塗布技術 二、原理 1、大腸桿菌生長： 將一定量的細菌接種在液體培養基內，在一定條件下培養，可觀察到細菌的生長繁殖有一定的規律性，如以細菌的活菌數的對數作縱坐標，以培養時間作橫坐標，可繪成一條曲線，成為生長曲線（如圖一）。 圖一微生物生長曲線示意圖 單細胞微生物的發酵具有四個階段，即Ⅰ調整期（延滯期）、Ⅱ對數期（生長旺盛期）、Ⅲ平衡期（穩定期）、Ⅳ死亡期（衰亡期）。 生長曲線可表示細菌從開始生長到死亡的全過程的動態。不同的微生物有不同的生長曲線，同一種微生物在不同的培養條件下，其生長曲線也不一樣。因此，測定微生物的生長曲線對於瞭解和掌握微生物的生長規律是很有幫助的。 測定微生物生長曲線的方法很多，有血球計數板法、平板菌落計數法、稱重法和比濁法等。本實驗採用比濁法測定，由於細菌懸液的濃度與混濁度成正比，因此，可利用分光光度計測定細菌懸液的光密度來推知菌液的濃度。將所測得的光密度值（OD600）與其對應的培養時間作圖，即可繪出該菌在一定條件下的生長曲線。注意，由於光密度表示的是培養液中的總菌數，包括活菌與死菌，因此所測定的生長曲線的衰亡期不明顯。
2、平板塗布技術： 塗布法接種是一種常用的接種方法，不僅可以用於計算活菌數，還可以利用其在平板表面生長形成菌苔的特點用於檢測化學因素對微生物的抑殺效應。 原理:將一定濃度，一定量的待分離菌懸液加到已凝固的培養基平板上，再用塗布棒快速地將其均勻塗布，使長出單菌落或菌苔而達到分離或計數的目的。 其目的:用於目的微生物的分離；用於藥物的抑菌試驗；觀察菌苔的形狀和特點。 優點：可以計數，可以觀察菌落特徵，還可以進行菌種的分離。 缺點：接種前需梯度稀釋，吸收量較少，較麻煩，平板不乾燥效果不好，容易蔓延。 三、材料、藥品 1、實驗材料：細菌（E.coli） 2、培養基：LB medium； 3、實驗儀器：光電比色計、L型玻棒、接種環、超淨工作臺、恒溫培養箱； 四、步驟 1、取100μLE.coli放入含有200mL LB liquid medium的錐形瓶中，並搖晃均勻。 2、取mixed的菌液1mL到cuvette內，拿去測量吸光值，並記錄測得的數值。 3、取500μL的菌液放入LB solid medium內，並用玻璃棒塗抹均勻，放入37℃,150rpm的incubator內培養。 4、整個實驗共進行24個小時又50分鐘，第三個小時開始用n=600nm測定細菌培養液吸光度，以後每隔一小時測一次，知道實驗結束。（若吸光值大於0.7，則代表菌液的濃度太濃，需要加以稀釋。） 5、除第二盤plate相距第一盤plate1小時和第三盤plate相距第二盤plate3小時之外，之後每相隔5小時就要再新畫一盤新的plate。（第一、二盤plate沒有稀釋，第三盤plate稀釋1000X，第四、五、六盤稀釋106 X） 五、實驗結果