上海喆圖科學(xué)儀器有限公司
從實(shí)驗(yàn)室到生產(chǎn)線:厭氧培養(yǎng)箱在食品發(fā)酵工業(yè)的技術(shù)應(yīng)用
檢測(cè)樣品:微生物
檢測(cè)項(xiàng)目:發(fā)酵
方案概述:?利用厭氧培養(yǎng)箱在嚴(yán)格無(wú)氧條件下,完成食品基質(zhì)(如菜籽粕、乳制品等)或發(fā)酵菌種(乳酸菌、丁酸菌、丙酮丁醇梭菌等)的接種、培養(yǎng)和過(guò)程監(jiān)控,以獲得高活性、高純度的厭氧發(fā)酵產(chǎn)物。
利用厭氧培養(yǎng)箱在嚴(yán)格無(wú)氧條件下,完成食品基質(zhì)(如菜籽粕、乳制品等)或發(fā)酵菌種(乳酸菌、丁酸菌、丙酮丁醇梭菌等)的接種、培養(yǎng)和過(guò)程監(jiān)控,以獲得高活性、高純度的厭氧發(fā)酵產(chǎn)物。
一、實(shí)驗(yàn)器材與試劑
1. 厭氧培養(yǎng)箱(含傳遞箱、操作箱、恒溫箱、鈀催化劑、紫外燈)。
2. 高純氮?dú)?CO?鋼瓶、減壓閥、氣體流量計(jì)。
3. 培養(yǎng)基:MRS、強(qiáng)化梭菌培養(yǎng)基(RCM)、菜籽粕固態(tài)基質(zhì)等。
4. 指示劑:美蘭指示條、氧化還原電位(Eh)電極。
5. 其他:無(wú)菌培養(yǎng)皿、厭氧袋/罐(備用)、均質(zhì)器、電子天平、pH計(jì)。
二、標(biāo)準(zhǔn)操作步驟(SOP)
1. 箱內(nèi)環(huán)境建立 | ① 放入鈀粒+干燥劑;② 3 次抽真空-充氮循環(huán)(0.05–0.08 MPa);③ 美蘭條不變藍(lán)即為厭氧合格。 | O? < 0.1 % | 每次開啟外門后必須重新置換。
2. 培養(yǎng)基及樣品傳入 | ① 關(guān)閉內(nèi)門→開外門→快速放入物品→關(guān)外門;② 啟動(dòng) 2 次真空-充氮循環(huán);③ 指示燈亮后開內(nèi)門,移入操作箱。 | 傳遞時(shí)間 < 30 s | 大體積固態(tài)基質(zhì)應(yīng)分裝淺盤,利于傳熱。
3. 接種與混勻 | 在手套箱內(nèi)完成:① 火焰滅菌接種環(huán)/移液器頭;② 按 1 %–6 % 接種量接入種子液;③ 輕輕搖勻后立即轉(zhuǎn)入恒溫箱。 | 溫度設(shè)定:乳酸菌 37 ℃;丁酸菌 35 ℃;丙酮丁醇梭菌 34–37 ℃ | 避免劇烈晃動(dòng)導(dǎo)致溶氧回升。
4. 過(guò)程監(jiān)控 | ① 每 12 h 記錄Eh、pH、產(chǎn)氣量;② 若Eh > –150 mV,補(bǔ)充氮?dú)?30 s;③ 固態(tài)發(fā)酵需稱重法測(cè)失水,及時(shí)補(bǔ)水。 | Eh –200 mV 至 –250 mV | 若出現(xiàn)指示條返藍(lán),立即檢查密封條與鈀催化劑活性。
| 5. 取樣與收獲 | ① 通過(guò)傳遞箱同法取出樣品;② 快速封口,冰浴終止代謝;③ 進(jìn)行菌落計(jì)數(shù)、代謝產(chǎn)物(乳酸、丁酸、硫苷降解率)測(cè)定。 | 取樣時(shí)間窗口 ≤ 60 s | 取樣后立即用氮?dú)獯祾邆鬟f箱,避免氧殘留。
三、常見(jiàn)問(wèn)題與解決方案
1. 指示條持續(xù)變藍(lán) | ① 鈀催化劑失活;② 密封條老化;③ 頻繁開門 | ① 160 ℃ 干烤 2 h 再生鈀催化劑;② 更換密封條;③ 合并操作,減少開門次數(shù)。
2. 菌體生長(zhǎng)遲緩 | ① 接種量低;② 培養(yǎng)基預(yù)還原不足;③ 箱內(nèi)溫度波動(dòng) | ① 提高接種量至 5 % 以上;② 培養(yǎng)基使用前通氮 15 min 或加 0.05 % 半胱氨酸鹽酸鹽;③ 校準(zhǔn)溫控探頭。
3. 固態(tài)基質(zhì)結(jié)塊、酸敗 | ① 含水率過(guò)高;② 供氧未排除 | ① 控制含水率 45 %–50 %;② 裝袋后再次抽真空-充氮封口。
4. 發(fā)酵罐與培養(yǎng)箱接口染菌 | 傳遞操作超時(shí) | 設(shè)置30 s 倒計(jì)時(shí)提醒;采用快速接頭+酒精火焰雙保險(xiǎn)。
四、工業(yè)放大提示
1. 50 L 以上規(guī)模:可改用帶機(jī)械攪拌的厭氧發(fā)酵罐,取消通氣改為頂部氮?dú)鈱恿鞅Wo(hù),罐體耐壓 0.2 MPa。
2. 連續(xù)補(bǔ)料:通過(guò)無(wú)菌蠕動(dòng)泵連接培養(yǎng)箱側(cè)口,用正壓氮?dú)饩S持補(bǔ)料管路無(wú)氧。
3. 在線監(jiān)控:安裝 DO(溶解氧)與 Eh 電極,聯(lián)動(dòng) PLC 自動(dòng)補(bǔ)氮,Eh 設(shè)定點(diǎn) –180 mV。
五、安全與維護(hù)
1. 每次實(shí)驗(yàn)完畢,用 75 % 酒精擦拭箱體內(nèi)壁并紫外照射 30 min。
2. 每月檢查真空泵油位、更換干燥劑;每季度校準(zhǔn)溫度與壓力傳感器。
3. 謹(jǐn)防氫氣或甲烷積聚——定期用便攜式可燃?xì)怏w檢測(cè)儀巡檢。
通過(guò)以上步驟與對(duì)策,可確保厭氧培養(yǎng)箱在食品與發(fā)酵工業(yè)實(shí)驗(yàn)中穩(wěn)定、安全、高效地運(yùn)行,獲得可重復(fù)的實(shí)驗(yàn)結(jié)果。
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