养基的类型培养基的种类很多，可以根据组成状态和用途等进行分类，按照用途可以分成孢子培养基，种子培养基和发酵培养基。微生物大规模发酵设计主要用到孢子,种子和发酵培养基这三种类型。孢子培养基孢子培养基配制的目的是供菌体繁殖孢子的，常采用的是固体培养基，对这类培养基的要求是能使菌体生长快速，产生数量多而优质的孢子，并且不会引起菌体变异。对孢子培养基的要求营养不要太丰富所用无机盐的浓度要适量注意培养基的和湿度。中性淀粉酶的孢子培养基配置如下将麸皮豆饼粉蛋白胨琼脂制成斜面培养基，在蒸汽灭菌。种子培养基种子培养基是供孢子发芽生长和大量繁殖菌丝体，并使菌丝体长得粗壮成为活力强的种子。对于种子培养基的营养要求比较丰富和完全，氮源和维生素的含量也比较高些，浓度以稀薄为好，可以达到较高的溶解氧，供大量菌体生长和繁殖。中性淀粉酶的种子培养基的配置将豆饼蛋白胨和酵母膏各氯化钠配置成种子培养基，在蒸汽灭菌。发酵培养基发酵培养基的要求是营养要适当丰富和完全适合于菌种的生理特性和要求，使菌种迅速生长健壮，能在比较短的周期内充分发挥产生菌合成发酵产物的能力，但要注意成本和能耗。中性淀粉酶的发酵培养基配方是麸皮小米糠木薯粉烧碱，加水使水量达，常压蒸汽灭菌。培养基的营养要求培养基的成分大致分为碳源氮源无机盐微量元素特殊生长因子促进剂前体和水等几大类。对不同的微生物，微生物不同的生长阶段，不同的发酵产物以及不同发酵工艺条件等，所使用的培养基都是不同的，这些也都是培养基配制需要考虑的因素。水水是所有培养基的主要成分，也是微生物机体的重要组成成分。水是良好的溶剂，又是活细胞中切代谢反应的媒介物，还可以维持细胞中的渗透压，同时水又是热的良好导体，有利于散热，可调节细胞温度。在中性淀粉酶的发酵生产中，为了避免水质变化给生产带来不良影响，发酵用水采用深井水，并定期检查水质，要求，电导率，总硬度。碳源碳源的主要为微生物细胞的生长繁殖提供能源。目前生产中性淀粉酶的菌种为异养型微生物，所以只能利用有机碳大量的农副产品是主要的有机碳源，如山芋麸皮玉米米糠马铃薯木薯土茯苓等淀粉质原料，这里用到的碳源是麸皮马铃薯木薯。氮源氮源是组成蛋白质和核酸的主要元素，酶自身即为蛋白质。因此，氮源是必不可少的重要原料。常用的有机氮源油花生饼粉豆饼粉棉籽饼粉玉米浆玉米蛋白粉蛋白胨酵母粉等。我们用到的氮源是豆饼粉剂和蛋白胨。常用的无机氮源有铵盐硝酸盐和氨水等。无机盐类及微量元素酶在生长和繁殖生长过程中，需要些无机盐及微量元素如磷镁硫钾钠钙铁锰锌等。钠离子具有控制细胞和培养基之间的渗透压的作用，从而促进产酶，添加适量亚硝酸钠可提高酶活力钙对淀粉酶有稳定和活化作用。中性淀粉酶生产中通常以氯化钙提供钙离子。生长因子和产酶促进剂酶的生产中所需的生长因子大多由天然原料提供。玉米浆麦芽汁豆芽汁等，都含有丰富的生长因子。产酶促进剂般是该酶的底物和底物类似物，对于中性淀粉酶，可添加适量浓度的淀粉琼脂糖作为诱导剂。培养基的灭菌生物化学反应过程中，特别是细胞培养过程，往往要求在没有杂菌污染的情况下进行，这是由于生物反应系统中通常含有比较丰富的营养物质，因而很容易受到杂菌污染，进而产生各种不良后果由于杂菌的污染，使生物化学反应的基质或产物消耗，造成产率下降由于杂菌所产生的些代谢产物，或染菌后发酵液的些理化性质的改变，使产物的提取变得困难，造成收得率降低或使产品质量下降污染的杂菌可能会分解产物而使生产失败污染的杂菌大量繁殖，会改变反应介质的，从而使生物化学反应发生异常变化发生噬菌体污染，微生物细胞被破裂而使生产失败等。灭菌方法所谓灭菌，就是指用物理或化学方法杀灭或去除物料或设备中切有生命物质的过程。常用的灭菌方法有化学灭菌射线灭菌干热灭菌湿热灭菌和过滤灭菌等。本实验采用湿热灭菌。培养基的湿热灭菌条件为在表压约维持分钟。湿热灭菌即利用饱和水蒸气进行灭菌，是工业中最重要的灭菌方法。在同样的温度下，温热的杀菌效果比干热好，其原因有蛋白质凝固所需的温度与其含水量有关，含水量愈大，发生凝固所需的温度愈低。湿热灭菌中菌体蛋白质吸收水分，较同温度的干热空气中易于凝固而杀灭各种微生物。温热灭菌过程中蒸气放出大量潜热，加速提高温度。因而湿热灭菌比干热所要温度低。如在同温度下，则湿热灭菌所需时间比干热短。湿热的穿透力比干热大，使深部也能达到灭菌温度，故湿热比干热收效好。影响灭菌效果的因素微生物的种类和数量培养基性质浓度成分灭菌的用的无菌检查实验方法有肉汤培养法斜面培养法和双碟培养法。这里采用斜面培养法来检查。具体方法如下三角瓶内装斜面培养基，其组成为麦芽糖豆粕水解液接种后置旋转式摇床亡下培养左右备用。发酵罐的灭菌发酵罐的灭菌可采用空罐灭菌和实罐灭菌，此处采用空罐灭菌。空罐灭菌是将所有的通气口都稍微打开，然后通入热水蒸汽，让水蒸汽尽量通过每个菌落达到灭菌效果。具体方法是在灭菌分钟。种子扩大培养本发酵属于级种子罐扩大培养，二级发酵。设计流程如下孢子锥形瓶种子罐种子罐发酵罐孢子制备将保存在淀粉琼脂斜面上的枯草芽孢杆菌孢子用无菌水洗下，接种到锥形瓶中，在静置培养天，待长出大量孢子后作为接种用的种子。种子制备将保藏的菌种接种到马铃薯茄子瓶斜面马铃薯煎出汁加，琼脂培养天。然后接入到种子罐，搅拌，通风培养小时。此时菌种进入对数生长期镜检细胞密集，粗壮整齐，大多数细胞单独存在，少数呈链状，发酵液,酶活，再接种到发酵罐。发酵罐培养培养基的配制用麦芽糖液配置成含麦芽糖豆粕水解液豆油深井水，调至。发酵罐培养基经消毒灭菌冷却后接入种子培养成熟液。培养条件为温度，罐压，风量为，后，培养时间为。发酵罐的设计发酵罐的结构通用发酵罐的主要组成部件有罐体是发酵罐的主要结构，其内壁有挡板，作用是防止液内中心产生漩涡，般用块挡板。搅拌装置主要功能是使罐内物料混合均匀，搅拌器叶轮多采用搅拌涡轮式，搅拌轴要与罐体密封严实，防止漏液和染菌。搅拌转速为传热装置有夹套，列管等，这里采用外夹套。通气部分通过空气分布器将通入的无菌空气均匀分布到发酵液中，发酵罐通风量为,至发酵结束通风量为。分布器有单管式和环形管式。消泡装置用于消除产生的泡沫，最简单实用的消泡装置是耙式消泡器，直接装在搅拌轴上。进出料口罐顶设有进料口，罐底有出料口。其他附属设备还包括试镜人孔手孔取样管等，用以观测和检修。发酵罐的工艺尺寸常用的机械通风发酵罐的结构和主要几何尺寸标准化设计见附图其几何尺寸比例如下表示搅拌器挡数单位全部为发酵罐大小用公称体积表示，∏其中发酵罐圆柱形筒身高度发酵罐内径罐顶到罐底的高度搅拌器直径挡板宽度下搅拌器距罐底的距离搅拌器间距底封头或顶封头高度计算已知年产量为吨，中性淀粉酶产量为,年有个工作日，发酵周期为小时，即天，清理发酵罐天，对淀粉的转化率为，预处理收率，提取率为，发酵罐个数为个，装料系数为，是公称容积，指筒身容积与底封头容积之和，则发酵罐体积为由∏∏得那么液面高度物料衡算本系统采用个发酵罐，每个为，中性淀粉酶产量为,对糖的转化率为，提取率为，装料系数为，则每个发酵罐在个发酵周期中性淀粉酶产量为那么个发酵罐年的总产量为吨故符合年产量为吨的生产要求。发酵过程的工艺控制发酵过程的补料策略中间补料是在发酵过程中补充些营养物料水或产酶促进剂，以满足微生物的代谢活动和产酶的需要。中性淀粉酶生产中要经常补料，用倍年度浓度碳源的培养基补料，体积相当基础料的，从培养开始，每小时次，分余次补加完毕。延长了发酵时间，提高了酶活力和单罐产量。发酵过程值的控制各种微生物需要在定的环境中方能正常生长繁殖。培养基中比值高，发酵液倾向于酸性，偏低比值低，发酵液倾向于中性或碱性，偏高。中性淀粉酶最适为。因此，在发酵过程中，可通过添加适量的尿素或碳酸钙等来调节上升或下降。发酵过程温度的控制温度对微生物的生长产物的合成和代谢调节有重要作用。温度变化方面影响各种酶反应的速率和蛋白的性质，另方面影响发酵液的物理性质。不同的菌种有着不同的最适温度。枯草杆菌发酵温度控制在最适宜。溶氧的控制中性淀粉酶发酵是需氧发酵，无论是基质的氧化，菌体的生长还是产物的合成均需大量的氧气。若发酵液中氧气不足，可通过加大通气量，适当降低温度，提高罐压，补水，提高搅拌速度来控制。中性淀粉酶发酵过程中，通气量为，至发酵结束通气量为搅拌转速。罐压。染菌的控制在工业发酵中，染菌轻则影响产品的质和量重则倒罐或停产影响工厂效益。因此要严格无菌操作，种子灭菌要彻底，净化空气设备，操作要慎重，设备灭菌要彻底。若在前期染菌，应重新灭菌中期染菌，应偏离杂菌生长条件后期染菌，可提前或及时放罐。可能出现的异常发酵现象培养基变稀可能是噬菌体污染或营养成分缺乏培养基过浓会抑制微生物的生长，考虑可能是污水污染耗糖较慢可能原因是种子生长能力降低，检测种子是否衰退，发酵条件是否合适，以及营养成分是否全面，尤其注意缺磷值不正常用缓冲对来调节，检查是否染杂菌，碳氮比是否合适生长缓慢最可能的原因就是营养成分不足。下游加工下游加工过程是生物工程的个组成部分，是生物化工产品通过微生物发酵过程酶反应过程或动植物细胞大量培养获得，以上述发酵反应液或培养液分离精制有关产品的过程。下游加工过程的般工艺流程为固体细胞破碎分离发酵液预处理固液分离液体初步纯化高度纯化成品加工发酵液的过滤和预处理预处理就是除去高价离子和蛋白质，对高价离子的去除可以采用草酸或磷酸，草酸它与钙离子生成的草酸钙，还能促使蛋白质沉淀，加磷酸既能降低钙离子也能降低镁离子。对于蛋白质的沉淀可以加入絮凝剂，调节值或加热。过滤采用鼓式真空过滤器，过滤前加去乳化剂并降温。提取中性淀粉酶常用的提取方法有盐析法乙醇淀粉吸附法和喷雾干燥法，这里用盐析法。具体方法发酵液经热处理，冷却到，加入硅藻土为助滤剂过滤。滤饼加倍水洗涤，洗液同发酵液合并后，在真空浓缩数倍后，加至饱和度。盐析沉淀物加硅藻土后过滤，滤饼于烘干磨粉即成粗酶制品。由酶液到粉状制酶剂的收率为。成品固体酶制剂的干燥方法有烘房气流干燥喷雾干燥沸腾干燥振动干燥和真空冷冻干燥。由于喷雾干燥生产能力大，维修保养简单，因此生产中常采用这种方法。纯化中性淀粉酶的纯化方法可采用