【正文】 菌種的生理特性和要求，中北大學 2020 年發(fā)酵工程課程設計說明書 第 6頁 使菌種迅速生長、健壯，能在比較短的周期內(nèi)充分發(fā)揮產(chǎn)生菌合成發(fā)酵產(chǎn)物的能力，但要注意成本和能耗。 活化培養(yǎng)基 黑曲霉 的活化培養(yǎng)基的配制如下： 斜面培養(yǎng)基：蔗糖 30g， NaNO3 3 g， MgSO4 g， KCl g， FeSO4 g， K2HPO4 1 g，瓊脂 20 g，將上述各組分溶于 1000 mL 水中， 121 ℃滅菌 20 min，備用。升高板層溫度至 20℃ ， 迅速蒸發(fā)樣品中的殘余水分。一般可通過保持培養(yǎng)基營養(yǎng)成分在最低水平、缺氧狀態(tài)、干燥和低溫，使菌種處于 “ 休眠 ” 狀態(tài)，抑制其繁殖能力。 本實驗選用黑曲霉作為菌種，發(fā)酵生產(chǎn)酸性蛋白酶， 該霉菌株在中國微生物菌種保藏管理委員會普通微生物中心的保藏編號為 3． 350。其中對發(fā)酵罐 做了創(chuàng)新性設計。李永泉等，對宇佐美曲霉所產(chǎn)的酸性蛋白酶進行了發(fā)酵過程動力學研究 .戚淑威等對青霉產(chǎn)酸性蛋白酶的適宜條件和酶學性質(zhì)進行了分中北大學 2020 年發(fā)酵工程課程設計說明書 第 2頁 析。國外學者對曲霉酸性蛋白酶的結(jié)構(gòu)和功能等己經(jīng)研究的較為透徹。 1965 年又從血紅色陀螺孔菌，中分離出了一種酸性蛋白酶，并對該酶進行了純化和結(jié)晶。 1908 年，德國 科學家從動物的胰臟中提取出胰蛋白酶，并將其用于皮革的鞣質(zhì)。酸性蛋白酶主要來源于動物的臟器和微生物分泌物 ,包括胃蛋白酶、凝乳酶和一些微生物蛋白酶。根據(jù)其產(chǎn)生菌的不同，微生物酸性蛋白酶可分為霉菌酸性蛋白酶、酵母菌酸性蛋白酶和擔子菌酸性蛋白酶 .根據(jù)作用方式可分為兩類：一類是與胃蛋白酶相似，主要產(chǎn)酶微生物是曲霉、青霉和根霉等；另一類是與凝乳酶相似，主要產(chǎn)酶微生物是毛霉和栗疫霉等。 1911 年美國科學家從木瓜中提取木瓜蛋白酶（在酸性，堿性和中性的條件下都能分 解蛋白質(zhì)的酶）并將木瓜蛋白酶用于除去啤酒中的蛋白質(zhì)渾濁物。 1968 年從微小毛霉中篩選出了一種酸性蛋白酶，并對其進行了純化和酶學性質(zhì)分析。 與國外相比，我國對酸性蛋白酶的研究相對較晚些。謝必峰等，采用硫酸銨鹽析法和離子交換層析法分離純化了黑曲霉產(chǎn)酸性蛋白酶，并對其氨基酸組分進行了分析。 中北大學 2020 年發(fā)酵工程課程設計說明書 第 4頁 2. 菌種的選育 菌種的制備 不管在過去、現(xiàn)在和將來，微生物是各種生物活性產(chǎn)物的豐富資源。 而 黑曲霉（ Aspergillus niger ）生產(chǎn)酸性蛋白酶的工藝流程為： 原始菌株→分離純化→紫外線誘變→選育菌株分離純化→ 亞硝基胍誘變 →選育菌株分離純化→選育菌株生產(chǎn)工藝優(yōu)化→傳代試驗→選育菌株→斜面菌種→三角瓶菌種→淺盤菌種 _________________ ↓ 主原料→混料（水、無機氮、無機鹽）→蒸料→冷卻→接種→發(fā)酵→穩(wěn)定化處理→干燥→粉碎→包裝→檢測→成品 ↓ 粗酶 →抽提→過濾→鹽析→沉淀→干燥粉碎→包裝→檢測→成品 菌種的保藏 菌種是從事微生物學以及生命科學研究的基本材料，特別是利用微生物進行有關生產(chǎn)工業(yè)，更離不開菌種。常中北大學 2020 年發(fā)酵工程課程設計說明書 第 5頁 用的菌種保藏方法有：斜面冰箱保藏法、沙土管保藏法 、菌絲速凍法、石蠟油封存法、真空冷凍干燥保藏法和液氮超低溫保藏法。該過程大約需要 10h。 種子培養(yǎng)基 種子培養(yǎng)基是供孢子發(fā)芽、生長和大量繁殖菌絲體，并使菌絲體長的粗壯成為活力強的種子。 黑曲霉 3． 350 發(fā)酵培養(yǎng)基的配方：豆餅粉 ％ , 玉米粉 ％ ， 魚粉 ％ ， 氯化銨 ％ ， 氯化鈣 ％ ， 磷酸二氫鈉 ％ ， 豆餅石灰水解液 10％ ，pH 。 滅菌方法 所謂滅菌，就是指用物理或化學殺滅或去除物料或設備中一切有生命物質(zhì)的過程。對補料培養(yǎng)基的滅菌方法跟發(fā)酵培養(yǎng)基的滅菌方法一樣都是濕熱滅菌，其加熱蒸汽壓力要求較高，一般 不小于 。 空氣滅菌 此課題以空氣為氧源。 中北大學 2020 年發(fā)酵工程課程設計說明書 第 8頁 過濾除菌流程及設備 過濾除菌流程圖如圖 41 所示： 1粗過濾器； 2壓縮機； 3貯罐； 4， 6冷卻器； 5旋風分離器； 7絲網(wǎng)除沫器； 8加熱器；9空氣過濾器 圖 41 空氣除菌設備流程圖 無菌空氣的檢查 無菌檢查方法有肉湯培養(yǎng)法、斜面培養(yǎng)法和雙碟培養(yǎng)法。具體方法是：在 121℃ 滅菌 80 分鐘。經(jīng)搖瓶培養(yǎng)后的種子，以 接種量 5%接種于種子罐， 30℃ 培養(yǎng) 12h，菌種濃度達到 108~109個 /mL。 6．發(fā)酵罐的設計 廣東省微生物研究所通過改變搖瓶裝液量和轉(zhuǎn)速來考察溶氧對黑曲霉菌種的影響。培養(yǎng)基中的營養(yǎng)主要被菌體用于自身的生長。 發(fā)酵罐的結(jié)構(gòu) 機械攪拌式通風發(fā)酵罐的主要組成部件有：罐體、攪拌器、軸封、消泡器、聯(lián) 軸器、中間軸承、空氣吹泡管 (或空氣噴射器 )、擋板、冷卻裝置、人孔以及管中北大學 2020 年發(fā)酵工程課程設計說明書 第 10頁 路等。 而成 , 頂部中心太陽板直徑Φ1800，在 現(xiàn) 場施工拼裝， 解決了封頭整體成形無法運輸 的困難。后二臺罐采用國產(chǎn)福州發(fā)電設備廠生產(chǎn)的行星齒輪箱 , 箱內(nèi)加設一對弧形傘齒輪使進軸作 90176。設計少放一部軸承降低傳動架約米的高度 , 增強了減速箱及電機在罐頂上的穩(wěn)定性。 , 冷卻面積及冷卻管的設計非常重要 , 既要考慮排作形式 , 又要起到最好冷卻效果 , 還要便于安裝維修。與發(fā)酵液熱交換后的熱水匯集總管進熱水池、再用泵送冷卻塔 , 冷卻后的水進冷水池 ,由泵供送發(fā)酵罐進水用。槳葉葉片做成可裝拆 式 , 部件拿進罐內(nèi)后組裝 , 用不 銹 螺栓把 葉片鎖緊在園盤上 , 給運輸安裝帶來方便 , 司時罐頂人孔可縮小 , 開 Φ600 即可。故 P=++=（絕對壓力） （ 管徑根據(jù)通風量計算 , 在盤管上放二付不銹法蘭 , 便于安裝 及今后清洗，盤管徑等于低道槳徑。避免了裙座造成罐底難清洗 , 死角多 , 長雜菌、難消毒的缺點。 查相關資料有：酸性蛋白酶發(fā)酵周期 48h，清理及維修發(fā)酵罐時間為 1 天，則發(fā)酵總時間為 3 天，產(chǎn)量為 50g/L,滅菌時間為 5h，發(fā)酵液預處理收率約為 90 %，提取時的收率約為 95%，濃縮干燥收率為 90%，裝料系數(shù)為 60% 一年需放罐的次數(shù)： 300247。 所以 , 采用高通風 , 大槳葉 , 低轉(zhuǎn)速攪抖 ,可降低攪拌功率 , 同樣達到高產(chǎn)酸的效果。 貯氣筒壓頭 P（供氣最低壓力）：空氣輸送管道阻力 ，二級空氣過濾器阻力 。 工藝接管： (《鋼制管法蘭型式、參數(shù) (歐洲體系 )》 )。 8．發(fā)酵過程的工藝控制 發(fā)酵過程的補料策略 中間補料是 在發(fā)酵過程中補充某些營養(yǎng)