微生物发酵工程

微生物发酵工程（精选12篇）

微生物发酵工程 篇1

微生物是微生物是一切肉眼看不见或看不清的微小生物, 包括细菌、酵母菌、螺旋体、支原体、衣原体、原生动物等。它们是一群形体微小、构造简单的生物, 遍布于土壤、水、空气各种有机物及生物体内外, 通常要用光学显微镜和电子显微镜才能看清楚的生物。微生物20世纪上半叶微生物学沿着应用微生物学和基础微生物学方向发展。20世纪70年代以来, 它已与基因重组、细胞融合、蛋白质工程等新技术相结合, 发展成为现代微生物发酵工程, 广泛涉及健康、食品、医药、工农业、环保等诸多领域。本文对微生物发酵工程的应用进行综述。

1 微生物发酵工程原理

发酵工程从分为菌种、发酵和提炼等三个阶段。发酵工程原理均必须建立在发酵工程的生物学原理的基础上, 生物学原理是发现发酵工程最基本的原理。发酵原理的核心内容是微生物复杂系统运行的自然规律 (即微生物生命活动的三个基本假说) [1]。细胞经济假说 (生命活动的法则, 控制) 揭示细胞经济的运行原理, 它们体现了细胞代谢活动的自主性。以面包制作过程中的发酵过程为例谈谈发酵原理。面包在制作的过程中首先需要面团的发酵, 促进面团体积的膨胀。面团发酵的过程是一系列物理、化学变化的过程, 发酵所产生的气体均匀分布在面团中;在各种生物酶的作用下, 面团中的双糖和多糖转化成糖, 在适宜的温度、水分、p H值以及必要的矿物元素环境下, 酵母直接利用单糖进行新陈代谢, 酵母发酵的过程伴随产生的各种复杂化学芳香物质。

发酵条件控制:

a.温度的控制。

面团的发酵温度一般控制在26~28℃之间, 最高不超过30℃。温度越高, 酵母的产气量越高, 发酵的速度越快。实践证明26~28℃时, 酵母的产气能力大, 发酵耐力强, 产气量比较均匀, 面团的持气能力比较大;当温度超过30℃时, 酵母的量大, 产气的速度过快, 不利于面团的持气和充分膨胀, 也容易引起面团中其他杂菌的繁殖而影响面包的品质。

b.湿度的控制。

湿度在85%左右最为适宜。

c.时间的控制。

发酵时间随面包的品种和加工的工艺有关, 时间从1小时到五六个小时不等, 通常发酵时间的控制以面团充分发酵达到标准的时间为准”[2]。总之发酵过程就是微生物发生的一系列物质和能量代谢的过程, 其中控制好发酵的条件是发酵技术成功与否的关键环节。

2 微生物发酵工程的应用

发酵工程是现代生物工程技术中应用最广泛的技术, 一些微生物被广泛应用于工业发酵, 生产乙醇、食品及各种酶制剂等。因为它具有生产条件温和, 原料来源丰富且价格低廉, 因此发酵工程被广泛的应用到医药工业、食品工业、冶金工业等领域。一部分微生物能够降解塑料、处理废水废气等被应用到环保微。在一些发达国家, 发酵工程在医药工业和食品工业上的应用十分广泛, 生产出了如抗生素、动物激素、药用氨基酸、核苷酸 (如肌苷) 等。发酵工程大量生产的基因工程药品 (如人生长激素、重组乙肝疫苗、白细胞介素-2、抗血友病因子等) ;生产食品添加剂, 如L-苹果酸、柠檬酸、谷氨酸、红曲素、高果糖浆等[3]。

维生素C又称抗坏血酸 (ascorbic acid) , 可以使组织产生胶原质, 刺激人体造血功能, 增强机体的免疫力。另外, 由于它具有较强的还原能力, 可作为抗氧化剂, 已在医药、食品工业等方面获得广泛应用维生素C的化学合成方法一般指莱氏法, 后来人们改用微生物脱氢代替化学合成中L-山梨糖中间产物的生成, 使山梨糖的生成率提高一倍, 我国进一步利用另一种微生物将L-山梨糖转化为2一酮基L-古龙酸, 再经化学转化生产维生素C[4]。

20世纪60年代以来, 美国、日本、法国以某些种的葡糖酸杆菌、欧文氏菌、短杆菌和棒杆菌, 分别利用D-葡萄糖、D-山梨醇发酵产生2-酮基-L-古洛糖酸, 但至今还未用于工业生产。2500年前中国人民发明酿酱、醋, 知道用曲治疗消化道疾病。北魏时期, 我国贾思勰的巨著《齐民要术》详细地记载了制曲、酿酒、制酱和酿醋等工艺。中国曾于1970年筛选到可将L-山梨糖氧化成2-酮基-L-古洛糖酸的、由两种细菌组成的自然组合共栖菌株N1197A。条纹假单胞杆菌和氧化葡糖酸杆菌混合培养, 可以产生2-酮基-L-古洛糖酸。2-酮基-L-古洛糖酸是维生素C前体。

3 讨论

现代生物技术将成为21世纪的朝阳产业, 我们已经看到了微生物发酵工程、基因重组、细胞融合等现代生物技术的发展与应用到健康、食品、医药、工农业、环保等诸多领域。中国抗生素的总产量已跃居世界首位, 中国的两步法生产维生素C的技术居世界先进水平。中国学者已完成痘苗病毒天坛株的全基因组测序。中国微生物学已经进入了一个全面发展的新时期, 但是绝大多数领域与国外先进水平相比, 尚有相当大的差距。中国赶超世界先进水平, 还需我们作出艰苦的努力。

摘要：本文对微生物发酵工程的应用进行综述。微生物发酵工程广泛应用到健康、食品、医药、工农业、环保等诸多领域。

关键词：微生物,发酵工程,应用

参考文献

[1]张星元.发酵原理[M].北京:科学出版社, 2005.

[2]程伟.生物化学[M].北京:科学出版社, 2003.

[3]车龙浩.生物化学[M].北京:人民卫生出版社, 1999.

[4]王玮英.药物化学基础[M].北京:人民卫生出版社, 2002.

微生物发酵工程 篇2

课程名称（英文）：Fermentation Engineering

课程类型：学科基础课

学时：60

学分：4

适用对象：生物技术、生物科学

一、课程的性质、目的和任务

本课程是生物技术和生物科学专业必修专业基础课之一。在《化工原理》、《物理化学》、《微生物学》、《生物化学》等课程基础上开设。与同期开设的《细胞生物学》、《分子生物学与基因工程》等课程构成生物技术领域主干学科的骨架。这些课程与本课程有着密切的联系和分工。本课程以讲授发酵工程生产中各个分支领域共性的工艺的基本原理和生产技术为主。以本课程为基础为生物学科理科专业的学生工程学科的概念和基础，同时为生物技术其他学科技术奠定应用所必须的基础知识。

二、教学基本要求

发酵工程课是一门综合性很强的课程，涉及到数学、化学、生物学、生物化学、微生物学、物理化学、有机化学、化工原理等多个学科，基础理论性和实践性均很强，同时要求基础理论和生产时间密切结合。在课程讲授过程中，将要按照微生物发酵生产的全过程阐明各个阶段、各种产品生产的原理和技术，讲解理论知识的同时，又重点突出生产的工艺操作和控制技术等实际问题。因此，该课程需要在理论教学的同时，配合生产实践的实习、实验的实践环节，也要求学生建立实际生产的概念，在参观实习和社会实践中巩固本课程的教学效果，学生必须利用实验、参观、实习、社会实践等机会，培养分析问题和解决问题的能力。学生通过该课程的学习将会缩短理论与生产实践的距离，建立用理论知识分析和解决生产实际问题的概念和能力，动手能力也将有所提高。

三、课程内容及学时分配

第一章 绪论（4学时）

熟悉发酵工程的一般概念；了解发酵工业的范围、特点、发展历程及发展趋势；掌握发酵工艺生产的一般培养方法和过程。了解现代发酵工程与生物技术的关系，了解高新技术发展的动态并掌握高新技术概念和生物生产的基本过程；

第二章发酵工业菌种与种子的扩大培养（8学时）

了解发酵工业常用的微生物菌种及要求；熟悉发酵工业微生物菌种的分离和选育工作并掌握分离和育种的原理和技术；熟悉发酵工业微生物菌种的衰退的原因、复壮的措施和保藏的方法；掌握菌种扩大培养原理和技术。

第三章发酵原料和培养基及制备（4学时）

了解培养基营养成分的来源和配制培养基的基本原则；了解发酵生产培养基的组成成份及其在发酵中的作用；掌握影响培养基质量的因素及控制措施。熟悉淀粉糖的制备原理、方法和工艺过程；了解淀粉以外原料，如糖蜜、石油代粮发酵的原料和其他发酵原料等作为发酵原料的对发酵生产的影响。

第四章 灭菌及空气净化（4学时）

了解的灭菌的原理及方法；掌握微生物热死动力学；掌握影响灭菌效果的因素及控制方法；重点掌握分批灭菌和连续灭菌的工艺过程及操作要点。

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了解无菌空气的制备方法；掌握空气介质过滤除菌的工艺过程。第五章微生物发酵动力学（4学时）

了解微生物反应模式和发酵的方法，了解分批培养、补料分批培养和连续培养的概念及特点；掌握分批培养过程的基本动力学方程。第六章 氧的供需和传递（4学时）

了解供氧和微生物的需氧及影响微生物需氧量的因素；掌握氧在溶液中的传递理论；掌握影响供氧和氧传递速率的主要因素及其控制方法。了解溶解氧的测定方法。

第七章发酵过程的工艺控制（4学时）

了解发酵过程的主要控制参数及代谢的变化规律；掌握温度、pH值、溶解氧浓度、菌体浓度、基质浓度、补料和泡沫的影响及其控制方法。第八章 发酵生产染菌及其防治（4学时）

了解发酵的异常现象及原因分析；重视染菌对发酵的影响；了解染菌的原因、杂菌污染的途径；掌握染菌的防治措施。

第九章现代生物技术在发酵工业中的应用（4学时）

了解固定化酶与固定化细胞发酵技术；了解基因工程菌发酵技术；了解动物细胞的大规模培养技术；了解植物细胞的大规模培养技术。

第十章发酵工业下游技术简介以及发酵液的预处理技术（2学时）

了解发酵液的一般特性和下游技术新概念、新技术、新产品和新装备；掌握发酵液特性改变和发酵液相对纯化的方法和技术；掌握固液分离工程的原理和技术 第十一章微生物细胞破碎（2学时）

熟悉各类微生物的细胞壁组成；掌握常用的细胞破碎方法和破碎率测定技术。第十二章沉淀提取技术（4学时）

了解沉淀法的一般原理；掌握等电点法、有机溶剂法、盐析法提取产品的原理和简单过程。第十三章吸附法提取技术（2学时）

了解吸附剂的种类，掌握活性炭和离子交换树脂脱色的原理和技术。第十四章萃取和浸取（4学时）

了解萃取和浸取的一般概念；了解超临界CO2流体萃取技术、双水相萃取技术和反胶团萃取技术的原理和一般方法。第十五章膜分离过程（2学时）

了解膜分离的一般原理；了解膜分离的基本理论和反渗透、超滤、微孔过滤、纳米过滤技术。

第十六章清洁生产技术（2学时）

了解清洁生产的概念和实现清洁生产的途径。考试（2学时）

四、实验教学内容及要求

本课程教学需配合发酵工程实验和认识实习进行，要求学生认真进行实验操作和参观实习，并完成实验报告和实习报告。在理论教学的同时，每章后配合有思考练习题，使学生综合所学的内容、灵活应用所学知识以书面的形式完成。

五、教材及参考文献

《发酵工业概论》，李艳，中国轻工业出版社

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《微生物工程工艺原理》，姚汝华，华南理工大学出版社 《发酵工艺原理》，熊宗贵，中国医药科技出版社 《生物工业下游技术》，毛忠贵，中国轻工业出版社 《生化生产工艺学》，梅乐和等，科学出版社 《生物工艺学》，俞俊棠等，华东化工大学出版社 《生物工艺原理》，贺小贤，化学工业出版社

大纲制定：李艳制定日期：

大纲审定：

年月日3﹒

食品中的微生物发酵作用 篇3

自然界中的微生物有很多中，有些是易于腐败的，可以引起食品的气味和组织结构发生一些变化。当然有些微生物是有益的，它们可用来生产如奶酪，面包，泡菜啤酒和葡萄酒。微生物特别的小，通过显微镜放大约1000倍后，才能看清楚。如果将1000个中等大小的细菌，层层叠加后，可能才有句号那么大。

一、发酵的乳制品

发酵乳制品是指在原料乳中经过杀菌作用使特定的微生物进行发酵，产生具有某些特性的食品，称为发酵乳制品。它们通常具有良好的风味、较高的营养价值、还具有一定的保健作用。常用发酵乳制品有酸奶、奶酪、酸奶油、马奶酒等。

酸奶和奶酪是两大类，它们都属于发酵乳制品，乳酸菌是生产菌种。乳酸菌的种类较多，常用的有干酪乳杆菌、保加利亚乳杆菌、嗜酸乳杆菌、植物乳杆菌、乳酸乳杆菌、乳酸乳球菌、嗜热链球菌等。

近年来，随着人们在营养保健方面对双歧乳酸杆菌的认识越来越深，双歧乳酸杆菌被用于酸奶制造，传统的单株发酵，也随之变为双株或三株共生发酵。由于双歧杆菌的引入，使酸奶在原有的助消化、促进肠胃功能作用基础上，又具备了防癌、抗癌的保健作用。双歧杆菌的名称来源于菌体尖端的分枝形状（如Y型或V型）。双歧杆菌是无芽孢革兰氏阳性细菌，专性厌氧、不抗酸、不运动、过氧化氢酶反应为阴性，最适生长温度为37～41℃。初始生长最适pH6.5～7.0，能分解糖。双歧杆菌能利用葡萄糖发酵产生醋酸和乳酸（2：3），不产生CO2。目前已经知道的的双歧杆菌共有24种之多，其中9种可在人体肠道内发现，它们是两歧双歧杆菌、长双歧杆菌、短双歧杆菌、婴儿双歧杆菌、链状双歧杆菌、假链状双歧杆菌和牙双歧杆菌等。前面5种菌类被普遍用于发酵乳制品的生产。

人体中的双歧杆菌，不仅有和其它乳酸菌类相似的作用，使乳糖、蛋白质水解，成为易被人体吸收利用的小分子以外，主要的的功能是产生双歧杆菌素。其对肠道中的致病菌如沙门氏菌、金黄色葡萄球菌、志贺氏菌等具有明显的杀灭效果。乳中的双歧杆菌还能分解积存于肠胃中的致癌物N-亚硝基胺，防止肠道癌变，并能通过诱导作用产生细胞干扰素和促细胞分裂剂，活化NK细胞，促进免疫球蛋白的产生、活化巨嗜细胞的功能，提高人体的免疫力，增强人体对癌症的抵抗和免疫能力。

目前，发酵乳制品的品种很多，如酸奶、饮料、干酪、乳酪等。本文将主要介绍双歧杆菌酸奶的生产工艺。

双歧杆菌酸奶在生产中有两种不同的工艺。一种是两歧双歧杆菌与嗜热链球菌、保加利亚乳杆菌等共同发酵的生产工艺，称共同发酵法。另外还有一种是把两歧双歧杆菌和兼性厌氧的酵母菌一起在脱脂牛乳中混合培养，利用酵母在生长过程中的呼吸作用，消耗掉氧气，人为的创造一个适合于双歧杆菌生长繁殖、产酸代谢的厌氧环境，此为共生发酵法。

氨基酸发酵，氨基酸是组成蛋白质的基本成分，其中有8种氨基酸是人体不能合成但又必需的氨基酸，称为必需氨基酸，人体只有通过食物来获得。另外在食品工业中，氨基酸可作为调味料，如谷氨酸钠、肌苷酸钠、鸟苷酸钠可作为鲜味剂，色氨酸和甘氨酸可作为甜味剂，在食品中添加某些氨基酸可提高其营养价值等等。

二、酵母在食品制造中的应用

酵母菌与人们的生活有着十分密切的关系，几千年来劳动人民利用酵母菌制作出许多营养丰富、味美的食品和饮料。目前，酵母菌在食品工业中占有极其重要的地位。下面就介绍几种常见的产品。

面包：酵母是生产面包必不可少的生物松软剂。面包酵母属于单细胞生物，是真菌类，学名也叫啤酒酵母。酵母属于兼性厌氧性的微生物，有氧或无氧的环境都可以生存。

酿酒：我国是一个酒类生产大国，也是一个酒文化文明古国，在应用酵母菌酿酒的领域里，有着举足轻重的地位。在酿酒工艺上有许多独特方法在世界上可以说是独领风骚。

酿酒具有悠久的历史，產品种类繁多如：黄酒、白酒、啤酒、果酒等品种。而且形成了各种类型的名酒，如绍兴黄酒、贵州茅台酒、青岛啤酒等。酒的品种不同，酿酒所用的酵母以及酿造工艺也不同，而且同一类型的酒各地也有自己独特的工艺。

啤酒：啤酒是以优质大麦芽为主要原料，大米、酒花等为辅料，经过制麦、糖化、啤酒酵母发酵等工序酿制而成的一种含有C02、低酒精浓度和多种营养成分的饮料酒。

生产用霉菌菌种淀粉的糖化、蛋白质的水解均是通过霉菌产生的淀粉酶和蛋白质水解酶进行的。一般情况下，先对霉菌培养，进行制曲。淀粉、蛋白质原料经过蒸煮糊化加入种曲，在一定温度下培养，曲中由霉菌产生的各种酶起作用，将淀粉、蛋白质分解成糖、氨基酸等水解产物。

在生产中很多的产品都是利用霉菌作为糖化菌种的。根霉属中常用的有日本根霉、米根霉、华根霉等；曲霉属中常用的有黑曲霉、宇佐美曲霉、米曲霉和泡盛曲霉等；毛霉属中常用的有鲁氏毛霉，还有红曲属中的一些种也是较好的糖化剂，如紫红曲霉、安氏红曲霉、锈色红曲霉、变红曲霉等。

酱类：酱类包括大豆酱、蚕豆酱、面酱、豆瓣酱、豆豉及其加工制品，都是由一些粮食和油料作物为主要原料，利用以米曲霉为主的微生物经发酵酿制的。

用于酱类生产的霉菌主要是米曲霉，生产上常用的有沪酿3.042，黄曲霉Cr-1菌株（不产生毒素），黑曲霉（Asp. Nigerf-27）等。所用的曲霉具有较强的蛋白酶、淀粉酶及纤维素酶的活力，它们把原料中的蛋白质分解为氨基酸，淀粉变为糖类，在其他微生物的共同作用下生成醇、酸、酯等，形成酱类特有的风味。

三、酶制剂在食品保鲜方面的应用

随着人们对食品的要求不断提高和科学技术的不断进步，一种崭新的食品保鲜技术—酶法保鲜技术正在崛起。酶法保鲜技术是利用生物酶的高效的催化作用，防止或消除外界因素对食品的不良影响，从而保持食品原有的优良品质和特性的技术。由于酶具有专一性强、催化效率高、作用条件温和等特点，可广泛地应用于各种食品的保鲜，有效地防止外界因素，特别是氧化和微生物对食品所造成的不良影响。

葡萄糖氧化酶是一种氧化还原酶，它可催化葡萄糖和氧反应，生成葡萄糖酸和双氧水。把葡萄糖氧化酶和食品放在一起，置于密封的容器中，且有葡萄糖存在，此种酶可很大地降低或消除容器中的氧气，从而有效地防止食品成分的氧化作用，起到食品保鲜作用。

总之，微生物在食品中的作用越来越重要越来越广泛。

参考文献：

[1]吕学斌.微生物发酵菌群的组合及其应用研究，天津大学硕士论文，2005-01-01.

[2]张楠； 夏尚远； 刘训理.统计优化技术在微生物发酵中的应用，山东农业大学学报（自然科学版），2009-09-15.

微生物发酵工程 篇4

关键词：发酵工程,理论教学,教学改革

21 世纪是生物技术产业高速发展的时代, 发酵工程是生物技术的重要组成部分[1], 其应用早已涉及到食品、医药、化工、农业、环保等各行各业。目前, 发酵行业生产企业有5000 多家, 需要大量的发酵工程技术人员, 这为生物工程专业的学生就业提供了大量的机会。然而, 发酵工程是一门应用性非常强的课程, 学生在学习过程中对发酵的过程控制、发酵设备及相关生产设备结构等非常难理解, 而我校由于各种条件的限制使得学生无法在学习理论的同时进入发酵公司进行实践学习, 因此, 如何将理论与实践相结合, 让学生尽可能的掌握和理解产品的发酵过程显得非常重要。通过多年的教学实践, 我院教师对发酵工程课程的教学体系进行不断的改革与完善, 现已取得较好的教学效果。

1 调整教学内容, 优化课程体系

1.1 选择合适的教材和参考书

根据校区课程设置及安排, 发酵工程课安排在3 年级下学期, 40 学时, 其中理论36 学时。为了让学生能在较短少的课时中更好地了解产品的发酵过程, 我们选择曹军卫、马辉文、张甲耀编著的, 由科学出版社出版的的21 世纪高等院校教材《微生物工程》作为教材[2]。该教材简明、系统, 按照发酵产品的生产过程进行编排, 全书分为4 部分:原理、下游工程、设备、举例, 使学生能更系统的学习不同产品的发酵生产过程及提取过程、设备的结构等知识。同时还向学生推荐李艳主编的《发酵工程原理与技术》等参考书及一些相关网站, 让学生自行参考学习, 丰富自己的知识。

1.2 教学内容的调整

为了让学生更好地进行理论学习, 教学内容按以下程序进行:

(1) 在第一堂课介绍发酵工程的就业前景、发酵工程的应用, 引起学生的兴趣, 然后讲讲发酵的一般过程:菌种—种子罐—发酵罐—分离提取—精制—包装, 让学生对发酵过程有一个大概的了解, 方便后面内容的学习。

(2) 按照发酵的过程进行各章节的学习。先讲上游部分:即菌种怎么来的?怎样保藏?要进行发酵生产, 首先要菌种, 应该怎样获得菌种?有了菌种, 菌种又非常容易发生变异, 该怎么保存?再讲中游部分:怎样进行发酵控制?需要控制哪些参数?随后讲下游部分:即怎样进行产物的提取?接着讲设备部分:发酵在什么容器里进行?需要什么辅助设备?在产品的发酵过程中需要很多设备, 如发酵设备、空气除菌设备、产品纯化设备等。最后结合前面的理论讲两个实例:抗生素、啤酒的完整发酵工艺。抗生素、啤酒在生活中非常多见, 它们是怎么来的?结合前面讲的理论知识, 进行再一次梳理。通过这两个实例的学习, 同学们可以自行学习其他产品的发酵过程。

2 教学方法与手段的改革

随着科技的进步, 教学手段也发生巨大的变化, 早已从以前的板书教学步入了多媒体教学时代。我校也采用多媒体教学, 多媒体教学有其巨大的优势, 信息量大, 直观, 但也可能会造成讲授速度太快, 学生难以接受的情况。因此, 为了最大化多媒体教学的优势, 在教学方法上还需进行改进:

(1) 对重点、难点内容要反复强调。在教学过程中, 重点、难点要讲慢点, 讲完一章后复习一下, 课后留点复习题, 方便学生进行复习。课前可以适当提问, 可以是上节课的重点内容, 也可以上本次课的启发式问题。

(2) 多举实例。对难点内容, 可采用多举例子的方法进行, 可以是珠海某个公司的, 也可以是网上搜的, 最好是大家比较熟悉的公司。比如讲到空气除菌流程, 同学们没有见过自然很难理解, 我们就结合周边一饲料添加剂发酵生产公司的空气除菌情况进行讲解。

(3) 多引用图片资料。多展示一些在发酵公司拍的照片, 让学生切实体会一下公司的生产情况。当然, 如果有条件, 可以安排学生到发酵公司去参观。

(4) 适当增加视听材料。购买一些光碟展示发酵产品的生产过程, 让学生通过良好的视听材料进行学习, 提高兴趣。

(5) 提高学生的学习主动性。为了让学习加入到主动学习过程中来, 可课前布置一个与本课程密切相关的作业, 让学生进行分组, 分别利用课余时间查找一些资料, 做出PPT, 最后进行课堂交流。比如:课前布置一个作业, 淀粉酶的来源、作用、发酵用菌种、发酵过程分别是什么?让学生分为4 组, 每组选择一个问题进行查阅资料、总结、做出PPT, 利用一次课堂时间进行现场交流。通过这种方式既锻炼了学生, 又可以促使学生进行主动学习, 提高兴趣。

3 考核方式的改革

课程考核是教学过程中的一个重要环节, 既可以检验学生的学习效果, 又可以衡量教师的教学效果。因此, 选择一个合适的考核方案非常重要。在课程考核中, 我们既注重学生对知识要点的掌握, 也注重学生自主学习能力的培养。基于本校发酵工程课程的安排, 采用以下考核方式进行:平时分占20%, 可以结合学生查资料作报告情况、出勤情况、课堂回答问题情况给予打分;期末考试笔试成绩占80%, 给出最终期末成绩。

4 教学改革实践结果

本课程以本校区2011 级生物工程学生为非教改组, 2012 级生物工程专业学生为教改实践组, 通过比较两组学生的期末考试成绩, 并对各考核指标进行对比。对比结果见表1、表2:

从表1 可以看出, 学生的期末成绩非教改组的高分 (≥90 分) 和低分者 (<70 分) 比例都比教改组高, 而中间段70-89 分的比例又比较低, 这说明通过教学改革, 能使学生的整体成绩更趋于正态分布。从表2 也可以看出, 通过教学改革, 使学生的平均成绩从77.89 分提高至80.03 分, 不及格率也从3.8%降低至1%, 这说明通过教改, 学生的学习热情及主动性得到提高, 因而考试成绩也大大提高了。

参考文献

[1]张雁南, 刘刚, 李彦国.发酵工程课程教学改革与探索[J].长春师范学院学报 (自然科学版) , 2010, 4 (29) :122-123.

微生物发酵制药的研究论文 篇5

在上个世纪四十年代开始，发酵技术在生产方面得到了非常广泛的应用。到了现在，微生物发酵技术应用在制药领域当中，成为制药生产非常重要的一种技术手段，并且在制药领域的得到了大力推广。本文将对微生物发酵制药进行探讨。

1微生物药物的类别

借助一些科学原理和方法，制造出一些专门用于治疗或者预防的药物，这些药物就可以叫做微生物药物。这些药物是借助对发酵环境温度的控制，还有某些特定剂量的营养成分，从而制造某些药物的微生物。大部分的抗生素药物，都可以利用微生物制造出来。

2微生物发酵制药

微生物制药的技术有许多种，可以借助两个标准来判定应用的是哪一种微生物制药技术。这两个标准分别是：微生物的发酵环境，还有就是微生物发酵存放的设备。并且还可以根据微生物发酵环境的分别，将微生物发酵技术的分成下面几种类别：一种是好氧型;一种是厌氧型，还有一种是兼性厌氧型。对于这三种类型的微生物发酵技术，主要判定的依据就在于，微生物的发酵环境是否需要氧气的参与。好氧型发酵技术需要在有氧气的环境下进行，厌氧型微生物发酵技术对环境的需求是，不能有氧气的参与。对于兼性厌氧发酵技术则对环境有无氧气并没有多大的要求。依据微生物发酵存放设备的不同，可以将微生物发酵技术分为四种类型：一种是敞口发酵;一种是密闭发酵;一种是浅盘发酵;还有一种是深层发酵。对于敞口发酵，不需要太复杂的操作，并且使用的器具也较为简单。深层发酵的要求就更多也更为复杂。目前，在发酵工艺中，可用于发酵的微生物种类非常多。许多非人工合成的要素也可直接当做发酵的催化物。可以选用非人工的变异株进行发酵，这样可以降低成本，对原料的获取也较为便利。

3精简的发酵工艺过程

3.1提前制造菌种对于发酵工艺，在进行发酵工艺之前，先要进行菌种的选用以及纯化，保证菌种的制备。同时，在进行发酵时，还需要定期对菌种进行选育以及优化。

3.2对种子的培育对于种子的培育，就是指激活培养设备中休眠的菌种。将保存菌种的设备打开，把设备中存放的生产菌种放到试管斜面的培养基中，然后，激活试管斜面培养基中的菌种，并且让种子罐中的一些微生物进行繁殖，同时还要对微生物进行提纯。从而得到种子，这种种子，就是由菌种提纯而来。菌种的相关能力，还有制备的方式，提纯的纯度等，都会对发酵物产生直接的影响。有非常多的方式可以对种子进行培养。比如，用菌丝进罐培养的方法，利用摇瓶培养，把摇瓶种的液体直接接入到种子罐，然后直接在种子罐中让菌种繁殖。还有一种方法是孢子进罐培养。这种培养方式就是直接利用种子罐对孢子进行培养。要依据菌种不同的性质，选择何种培养的方式。

3.3菌种对发酵物的发酵在发酵工艺中，有一个非常重要的菌种培养环节，就是在无菌的状态下，培养纯种的微生物。菌种培养需要在严格的无菌环境下进行，因此，在进行菌种培养之前，对菌种培养所需要用到的设备，以及所需处在的环境进行消毒处理。对培养设备进行消毒可以选用饱和蒸汽，只需要将120摄氏度的饱和蒸汽维持三十分钟就可以。

3.4游处理在处理完上述的整个微生物发酵的工艺中，需要进行最后一步游处理。游处理需要先将发酵液中的微生物细胞提取出来，得出的就是发酵的产物，利用发酵工艺得出的产物，可以用作生物药物的制作生产。

4结论

微生物发酵工程 篇6

【关键词】传统发酵食品；微生物代谢作用

0.引言

传统的发酵食品具有悠久的历史，品种多样。其中，比较常见的发酵食品有：发酵乳制品、豆制品、肉制品等。并且，我国传统食品发酵体系通常都是由一种、或是多种的微生物所构成的，其处于特殊的微生态环境中，所产生的微生物是与发酵制品的气味、品质等有着直接的联系。除此之外，很多我微生物能够在代谢过程中，产生大量的活性物质，促使发酵食品具有良好的保健功效，在我国的医药、食品行业具有十分广泛的应用前景，势必会成为传统发酵食品业未来主要的发展大方向。以下，本文就对传统发酵食品中的微生物及其代谢作用进行了探讨分析，从而总结出一些自身的观点与建议。

1.传统发酵工艺的发展现状

在以往传统的食品发酵工艺中，通常参与代谢的微生物都是由各自的原生产地进行统一的富集，共同组成了一个完整而又复杂性的结构体系。而伴随着科学技术水平的不断提升，现有的食品发酵工艺也取得了进一步的发展与进步。当前大部分的微生物群落结构体系已经逐渐成熟。然而，因为传统的食品发酵工艺是在自然环境下形成的，常常会受到地理环境、或是其他方面因素的影响，再加之地域的差異性，就导致发酵完成的食品在特性上存在着十分明显的区别。这样以来，其所构成的微生物群落发挥的作用也各不相同。相关人员在对发酵工艺进行深入研究分析以后发现，部分重要的微生物并未真正发挥自身重要的作用机制，这是由于我国目前对发酵工艺中微生物的产物累积机制等方面的研究较少，再加之缺乏一个明确的理论概念，大多数的发酵企业技术水平滞后，无法充分保障食品的发酵质量。为此，加强对传统发酵食品的微生态环境的分析是非常有必要的，这也是促使发酵食品业可持续发展的重要保障。

2.传统大豆发酵食品中的微生物及其代谢作用

传统大豆发酵食品主要有酱油、豆酱、腐乳和豆豉等，制曲是其发酵的关键步骤，曲中的微生物及其分泌的胞外酶对食品后期发酵过程中的风味形成、营养成分变化及功能因子形成等有重要影响。我国传统酱油酿制及日本传统酱油发酵生产过程中使用的发酵剂“Koji”，其主要微生物是霉菌，其中以米曲霉为主。在发酵过程中，米曲霉分泌多种水解酶，水解原料曲中的蛋白质和碳水化合物，分解物质可供其他微生物利用，产生独特的风味物质和营养物质。同时，在霉菌的作用下，一些不溶性膳食纤维降解为水溶性糖类，提高了发酵豆制品的功能性和可利用性。乳酸菌在酱油的酿制过程中也起关键性作用。与酱油风味形成有关系的乳酸菌有嗜盐片球菌、酱油四联球菌、植物乳杆菌等。嗜盐乳酸菌在盐水发酵前期产生乳酸，使盐水酸化，利于形成特殊风味。而且乳酸菌生长速度快，抑制了其他杂菌的生长。一些耐高渗透压、耐盐性强的酵母，如鲁氏酵母和嗜盐球拟酵母，对酱油香气和风味的形成影响极大。耐盐酵母菌在发酵过程中，随着盐水浓度的增大而迅速增殖，并且能够进行酒精发酵，一些醇类物质的生成增加了酱油的风味。

可以说，纳豆是一种较为常见的传统发酵食品，其主要的发酵工艺是通过将大豆加入纯种的纳豆芽孢杆菌中，经过一系列的加工发酵以后而形成的，这种发酵食品存在一定的气味，具有较强的粘性。并且，其在发酵过程中，该类纳豆芽孢杆菌还会分泌出有机酸及低聚糖等氨基酸物质。与此同时，由于纳豆在发酵时将会产生一些生理活性物质，这样就赋予了纳豆多种的保健功能，例如，降血压、降血糖、抗肿瘤等疗效。所以，纳豆菌也是一种特殊的益菌类食品，并在饲料、医药行业得到了十分广泛的应用，具有非常广阔的发展前景。

3.食醋酿制过程中的微生物及其代谢作用

我国的传统食醋以镇江香醋、山西老陈醋等最为著名，其他国家比较著名的传统食醋有意大利香脂醋、日本米醋、西班牙葡萄酒醋等。传统食醋中的主要功能微生物包括醋酸菌、乳酸菌、霉菌、酵母等。霉菌的主要作用是降解蛋白质、多糖等大分子物质。酵母菌在酒精发酵阶段利用单糖，在醋酸发酵阶段，其自身发生自然降解，并释放出营养物质，供其他微生物利用。醋酸菌的主要功能是氧化糖和乙醇，可将乙醇氧化为高浓度的醋酸，同时还能生成大量的有机酸。食醋中的乳酸菌能够产生大量的乳酸，起到缓解食醋剌激的酸味，改善口感的作用。芽孢杆菌产生的具有高度活性的蛋白酶可以将蛋白质水解成氨基酸，这些氨基酸对食醋的风味和色泽起着重要的作用。但由于地理环境、发酵方式差异，不同食醋之间的微生物菌落结构不同，造成口味和营养的差异。据研究报道，镇江香醋中主要细菌属为乳酸菌，醋酸菌，糖醋杆菌葡萄球菌，肠杆菌等，真菌只有一个属：酵母菌属。对山西老陈醋研究菌群发现，老陈醋酿酒过程中酵母菌和细菌是其主要微生物。其中，酵母菌有德克酵母属，酒香酵母属，卵孢酵母属，，醋酸发酵过程中的产酸功能菌为植物乳杆菌和巴氏醋酸杆菌。对意大利香醋中醋酸菌的多样性进行分析，发现醋酸菌是其中最主要的功能微生物。

由此，我们可以看出，处于不同的区域有条件下的食醋，其在发酵过程中所存在的微生物类型有着较大的差异，无论是代谢物质，还是作用机制方面都不同，这也就导致食醋风味与营养物质的区别。虽然有关实验人员已经对对食醋发酵过程中的微生物进行了全面的研究试验，但在发酵食醋功能及群落结构体系方面还需要进一步的调查分析以后，才能够得到明确的结论，这样也有利于促进传统食醋业朝着规范标准化而发展。

在传统的红曲、黄酒发酵工艺中，酵母菌菌群结构一直处于动态变化的状态，直到最终稳定完成。而在发酵的前期过程中，酵母菌将会随着酿造进程的发展，其本身存在的扣囊复膜孢酵母也会迅速减少，并由原有的酿酒酵母形成了一种优势的酵母菌。与此同时，非酿酒的酵母在酿造过程中，将会产生特殊的香气，使得黄酒具备了不同的物质风味。但是，除了这些物质意外，部分氨基甲酸乙酯等代谢有害物质也会随之产生，这样就极大的破坏了黄酒的酿造质量，再加之目前我国仍没有对其累积机制进行过多的研究，缺乏完善的传统发酵工艺机制体系，这就导致很多功能微生物的代谢变化规律并没有被大家所认知。

4.结束语

综上所述，可以得知，传统发酵食品体系是功能性食品微生物挖掘的重要来源。目前已经对发酵食品中的微生物做了大量研究工作，但其微生物群落结构与功能并未得到全面分析，许多功能性食品微生物并没有得到开发和应用。

【参考文献】

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[2]韩北忠，吴小禾，龚霄.代谢组学在食品发酵研究中的应用现状及展望[J].中国食品学报，2011，11（9）：220-224.

微生物发酵工程 篇7

1 材料与方法

1.1 材料

1.1.1 菌种

枯草芽孢杆菌、地衣芽孢杆菌、产朊假丝酵母、布拉酵母菌上述菌种均购自重庆力克生物有限公司, 经鉴定为有活力的生物菌种。

1.1.2 中药提取液 由潍坊诺达药业有限公司提供。

1.1.3 培养基

芽孢杆菌种子培养基:牛肉膏5g、大豆蛋白胨10g、氯化钠5g、水1L、p H值7.0、0.1MPa灭菌20min。酵母菌种子培养基 (g/L) :葡萄糖15, 酵母5, Mg SO4·7H2O 0.25, K2HPO4·3H2O 0.5, KH2PO4 0.5。基础培养基:葡萄糖20g、硫酸铵7g、水1L, KH2PO4 0.5g、p H值7.0、0.1MPa灭菌20min。

1.2 方法

1.2.1 发酵用菌种

(1) 种子液的制备:分别将芽孢杆菌和酵母菌从保存的斜面转接于新鲜试管斜面, 于37℃培养18h。取培养好的斜面, 用接种环挑1环接种于, 盛有50ml无菌种子培养基的250ml三角瓶中, 然后置回转式恒温调速摇瓶柜中, 3 7℃振荡培养2 4 h, 转速为120r/min。 (2) 摇瓶培养:分别取种子液, 超净工作台上接入盛有50ml无菌种子培养基的250ml三角瓶中, 接种量为10% (V/V) 。置回转式恒温调速摇瓶柜中振荡培养, 转速为120r/min, 37℃培养30h, 培养结束取样测定活菌数。活菌计数方法:采用倾注法按10倍稀释法制成不同浓度稀释液, 从3种合适的稀释液中分别吸取0.2ml置于无菌培养皿中, 每一稀释度做3个平皿。将事先融化并冷却至50℃左右的牛肉膏蛋白胨培养基, 向每个培养皿中倒入约10ml摇匀, 待凝固后, 37℃倒置培养进行菌落计数。通过菌落计数发现, 种子液中枯草芽孢杆菌、地衣芽孢杆菌、产朊假丝酵母菌, 布拉酵母菌的菌落数分别为8.7×107/ml, 9.1×107/ml, 6.4×107/ml, 5.2×107/ml。 (3) 中药发酵培养基的配置:将制得的中药提取液中代替基础培养基中的水, 并加入尿素, 并调节p H至6.0制成中药基础培养基。葡萄糖20g, 硫酸铵8g, 中药提取液1L, KH2PO4 0.5g, Na HCO3适量。 (4) 菌种筛选:分别将制得的枯草芽孢杆菌、地衣芽孢杆菌、产朊假丝酵母菌, 布拉酵母菌接种到中药基础培养基中, 接种量为10% (V/V) 。置回转式恒温调速摇瓶柜中振荡培养, 转速为120r/min, 37℃培养30h。培养结束取样测定活菌数。

1.2.2单因素试验设计筛选发酵条件

通过单因素试验改变发酵条件, 寻找相关因素对芽孢杆菌在中药基础培养基中发酵的影响, 单因素试验设计表如表1所示。按照每一个因素分别进行实验研究。

2 结果

2.1 确定发酵用菌种

测定发酵液中的活菌数, 结果如表2。

(×107/ml)

通过比较发现芽孢杆菌能够在中药发酵液中正常生长, 并不断增值, 而酵母菌不能在中药发酵液中增值, 因此确定以芽孢杆菌作为菌种。

2.2 芽孢杆菌的发酵效率

通过比较发现枯草芽孢杆菌和地衣芽孢杆菌的发酵效率相差不大, 都能够在中药发酵液中长期生长繁殖, 因此, 研究了不同比例的芽孢杆菌对在中药基础培养基中的产率, 接种浓度均为10%, 结果如表3。

(%)

通过结果可以看出, 不同比例的芽孢杆菌发酵后, 产生的芽孢杆菌的数量差异不显著 (P>0.05) , 由于不同的产孢杆菌产生的酶及对中药的代谢, 产生的次生代谢产物不同, 因此, 采用枯草芽孢杆菌和地衣芽孢杆菌的比例为1:1的混合菌种作为种子液发酵。

2.3 葡萄糖浓度对芽孢杆菌发酵的影响

将5个锥形瓶清洗干净, 灭菌后, 按照单因素实验设计表中葡萄糖的含量配置不同葡萄糖浓度的基础培养基, 其他条件为:硫酸铵8g, 中药提取液1L, KH2PO40.5g, 用适量Na HCO3调节p H值到6.0, 每个锥形瓶中加入基础培养基50ml, 接种量为10% (v/v) , 置回转式恒温调速摇瓶柜中振荡培养, 转速为120r/min, 37℃培养36h。以发酵液中芽孢杆菌的数量作为考察指标, 来考察碳源对芽孢杆菌发酵的影响, 结果如图1。培养基中葡萄糖的浓度在10~15g/L之间时, 就能满足自身的需要, 当葡萄糖的浓度高于15g/L时, 芽孢杆菌的发酵不会随着糖浓度的升高, 芽孢杆菌继续发酵, 此时, 多余的糖分将溶解在发酵液中, 芽孢杆菌产生分解产生的碳源能够满足自身的需求。

2.4 硫酸铵浓度对芽孢杆菌发酵的影响

将5个锥形瓶清洗干净, 灭菌后, 按照单因素实验设计表中硫酸铵的含量配置不同硫酸铵浓度的基础培养基, 其他条件为:葡萄糖20g、中药提取液1L、KH2PO40.5g, 用适量Na HCO3调节p H值到6.0, 每个锥形瓶中加入基础培养基50ml, 接种量为10% (v/v) , 置回转式恒温调速摇瓶柜中振荡培养, 转速为120r/min, 37℃培养36h。以发酵液中芽孢杆菌的数量作为考察指标, 来考察氮源对芽孢杆菌发酵的影响, 结果如图2。当硫酸铵的浓度6g/L时, 芽孢杆菌的生长曲线, 将不会继续上升, 硫酸铵的浓度在8g/L时, 芽孢杆菌的浓度与6g/L相差不明显, 但是当硫酸铵的浓度为4g/L时, 芽孢杆菌的浓度将显著低于6g/L, 因此, 可以推断培养基中硫酸铵的浓度最佳在6g/L左右。

2.5 p H值对芽孢杆菌浓度变化的影响

将5个锥形瓶清洗干净, 灭菌后, 按照单因素实验设计表中发酵液的p H值配置不同酸度浓度的基础培养基, 其他条件为:葡萄糖20g、硫酸铵8.0g、中药提取液1L、KH2PO40.5g, 用适量Na HCO3和盐酸调节p H值, 每个锥形瓶中加入基础培养基50ml, 接种量为10% (v/v) , 置回转式恒温调速摇瓶柜中振荡培养, 转速为120r/min, 37℃培养36h。以发酵液中芽孢杆菌的数量作为考察指标, 来考察p H值对芽孢杆菌发酵的影响, 结果如图3。当ph值有小的变动时, 发酵液中芽孢杆菌的浓度也会伴随着较大的变动, 从实验结果来看, 芽孢杆菌的最佳p H值为6.0。

2.5 温度对芽孢杆菌发酵的影响

将5个锥形瓶清洗干净, 灭菌后, 按照葡萄糖20g、硫酸铵8.0g、中药提取液1L、KH2PO40.5g, 用适量Na HCO3调节发酵基质的p H值为6.0, 每个锥形瓶中加入基础培养基50ml, 接种量为10% (v/v) , 置回转式恒温调速摇瓶柜中振荡培养, 转速为120r/min, 分别在24、28、32、37℃, 42℃培养36h。以发酵液中芽孢杆菌的数量作为考察指标, 来考察温度对芽孢杆菌发酵的影响, 结果如图4。随着温度的升高, 发酵液中芽孢杆菌的数量不断增加, 当温度在32~37℃芽孢杆菌的数量达到最高值, 当发酵温度是42℃时, 发酵液中的芽孢杆菌浓度呈现下降趋势, 说明温度升高, 芽孢杆菌将停止生长, 形成芽孢度过温度不适的阶段。因此, 芽孢杆菌发酵的温度控制在32~37℃之间。

2.6 接种量对芽孢杆菌发酵的影响

将5个锥形瓶清洗干净, 灭菌后, 按照葡萄糖20g、硫酸铵8.0g、中药提取液1L、KH2PO40.5g, 用适量Na HCO3调节发酵基质的p H值为6.0, 每个锥形瓶中加入基础培养基50ml, 接种量按照表2~3设置的浓度分别接种为10%, 置回转式恒温调速摇瓶柜中振荡培养, 转速为120r/min, 分别在37℃, 培养36h。以发酵液中芽孢杆菌的数量作为考察指标, 来考察接种量对芽孢杆菌发酵的影响, 结果如图5。发酵液中芽孢杆菌的数量随着接种量的增加而增加, 5%~10%之间时, 芽孢杆菌的数量相差不大, 从图可以看出发酵液的最佳接种量在8%左右, 当接种量大于10%, 会造成部分菌种的浪费, 低于5%, 芽孢杆菌发酵不充分, 其中的部分营养物质不能得到利用。

2.7 发酵时间对芽孢杆菌发酵的影响

将5个锥形瓶清洗干净, 灭菌后, 按照葡萄糖20g、硫酸铵8.0g、中药提取液1L、KH2PO40.5g, 用适量Na HCO3调节发酵基质的p H值为6.0, 每个锥形瓶中加入基础培养基50ml, 接种量按照表2~3设置的浓度分别接种为10%, 置回转式恒温调速摇瓶柜中振荡培养, 转速为120r/min, 分别在37℃培养28、36、44、52、60h。以发酵液中芽孢杆菌的数量作为考察指标, 来考察发酵时间对芽孢杆菌发酵效果的影响, 结果如图6。发酵时间与芽孢杆菌的浓度可以看出, 随着发酵时间的延长, 发酵液中芽孢杆菌的数量会继续增加, 发酵时间达到52h后, 发酵液中芽孢杆菌的数量不再随着时间的延长继续增加, 因此, 最佳的发酵时间为52h。

3 结论

不同比例的芽孢杆菌发酵后, 产生的芽孢杆菌的数量差异不显著 (P>0.05) , 由于不同的产孢杆菌产生的酶及对中药的代谢, 产生的次生代谢产物不同, 因此, 采用枯草芽孢杆菌和地衣芽孢杆菌的比例为1:1的混合菌种作为种子液发酵。

芽孢杆菌的发酵受碳源, 氮源, 温度, 接种量, 发酵时间, 培养基的ph值等多种因素的影响, 通过实验发现培养基中葡萄糖的浓度在10~15g/L、硫酸铵的浓度在6g/L、p H值6.0、温度32~37℃、发酵液的接种量在8%左右、发酵时间52h为最佳。

参考文献

[1]王丽宏, 吉红, 张宝彤等.中草药保肝作用的研究进展[J].饲料博览, 2012, 11:41-45.

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[3]刘钟杰, 许剑琴.中兽医学[M].北京:中国农业出版社, 2010.

[4]钟秀会, 刘占民.兽医中药学[M].北京:中国农业出版社, 2009.

[5]汪德刚.兽医中药学[M].北京:中国农业大学出版社, 2008.

微生物发酵制药的研究 篇8

1 发酵制药的源流

早在千余年前, 我国已开始用发酵方法制药, 如六神曲、半夏曲、豆黄等。《本草纲目》记载:“半夏研末, 以姜汁、白矾汤和作饼, 楮叶包置篮中, 待生黄衣, 晒干用”。清代时制造了不同功能10种药曲。未经发酵的黑大豆有活血、利水、解毒作用而发酵后黑大豆具有解表除烦、宣郁解毒功能。从上述可以看出, 发酵可以改变药物原有性能。在发酵过程中可以产生新的功效, 或增强原有的疗效, 或去除毒性。

2 发酵技术的研究现状

早在唐朝时, 长安城的裁缝开始使用青霉素, 但当时不知道是什么物质。1928年发现了青霉素, 1941年实现对青霉素的分离与纯化。目前所用的抗生素大多数是从微生物培养液中提取的。现在人们通过化学改造, 已经得到第三代青霉素。1953年5月, 中国第一批国产青霉素诞生, 截至2001年年底, 我国的青霉素年产量已占世界青霉素年总产量的60%, 居世界首位。中药发酵研究开始于20世纪80年代, 但仅是对真菌类自身发酵的研究。20世纪90年代初发现番泻叶甙可借助肠道细菌转化为致泻有效成分而起到治疗作用。董玫等研究发现, 六味地黄丸发酵液可显著抑制小鼠肝癌H22的生长, 而等量的六味地黄丸煎剂则无明显抑瘤作用[5]。文献报道, 斑蝥在生物转化前后斑蝥素明显提高[6]。

3 发酵制药的特点

发酵制药的特点可概括如下几点:药物的有效组分、活性物质最大限度的得以提取、利用;在体外完善有效活性组分;微生物菌种选育获得高产;工业发酵与其他工业相比, 投资少, 见效快;发酵的理论产量存在约10%的变量;纯种培养、无菌条件;优选的人体有益菌种本身具有补充或增强原有药物的功能;发酵反应的专一性强, 可获得单一的代谢产物;发酵制药与原有药物相比产生了新的活性物质;生产工艺可控, 所得产物精确;发酵过程要求条件也比较简单, 安全性高;发酵只要少量的有机和无机氮源就可进行反应。

4 微生物对发酵的作用

微生物在生长过程易于组织工业化生产。现代工业中许多生物产品都是通过微生物发酵生产的, 如各式各样的酶、抗生素。酶是一切生物体进行生命活动的基础, 如米曲霉在生长过程中产生中性蛋白酶、碱性蛋白酶、半纤维素酶、果胶酶、酰胺酶、淀粉酶和糖化酶等。酵母在发酵时可产生蔗糖酶、酒化酶等。酶中既有胞内酶也有胞外酶;既有合成酶, 也有分解酶。有些微生物在生长过程中可以分泌丰富而强大的酶系。微生物进行生命活动可以产生成百上千的胞内酶是发生化学反应的物质基础。大量的酶可以将药物的成分分解转化形成可供新的活性药物筛选的新的成分。据文献报道药材经纤维素酶进行酶解后, 可以提高部分成分的收率。由于微生物也会形成丰富多样功效良好的次生代谢产物。中药的物质可能对微生物的生长和代谢有促进或抑制作用, 从而形成新的成分或改变各成分的相互比例。微生物的分解作用有可能将中药中的有毒物质进行分解。动物血经微生物的分解作用使原来不易消化吸收的物质变得易于吸收, 消化吸收率可以成倍地提高。发酵法提取薯蓣皂苷就是由微生物生长主要消耗除薯蓣中的淀粉, 对薯蓣皂苷起浓缩作用。

5 微生物类群为发酵提供了充足的选择余地

据统计, 目前已发现的能产生抗细菌、抗病毒产物的微生物仅真菌就达200余种, 抗肿瘤的真菌200种。世界上已被描述的真菌约有1万属12万余种, 中国大约有4万种。微生物的生物多样性为我们提供了丰富的可供选择菌株。

6 发展趋势

1676年发现微生物的存在。1857年证明了酒精是由活的酵母发酵引起的。20世纪40年代初, 青霉素迅速工业大规摸生产。20世纪50年代, 利用代谢调控发酵氨基酸、核酸。20世纪70年代, 利用固定化酶或细胞连续发酵。20世纪80年代, 基因工程和细胞融合技术等高新技术应用阶段。现代主要发展趋势是利用DNA重组技术和细胞工程技术的发展、新的工程菌和新型微生物的开发新型的生理活性多肽和蛋白质类药物, 如干扰素、红细胞生成素等。

7 意义

微生物发酵制药是指利用微生物技术, 依赖于微生物机体在反应器内的生长繁殖及代谢过程来合成一定产物, 通过分离纯化进行提取精制, 并最终制剂成型来实现药物产品的生产。微生物发酵制药可用来研发抗菌药、酶抑制剂、抗肿瘤药、抗病毒药免疫调节剂等剂型。现在微生物发酵制药主要生产的药物有抗生素、维生素、氨基酸、核苷酸、甾体激素等。微生物药物已占全球药品市场20%以上, 占中国内地市场的35%以上。抗生素作为中国临床治疗应用量最大的药物约占临床用药总额的四分之一。而随着超级耐药菌的出现, 新的微生物药物研发已成必然要求。采用微生物发酵法可以为开发新药、提高药物疗效、降低药物毒副作用的研究提供新的手段。

参考文献

[1]董玫, 郭芳, 刘秀书, 张永健, 王永利, 王谦.六味地黄发酵液的抗瘤和减毒作用[J].现代中西医结合杂志, 2002, (18) .

[2]马田田.纤维素酶用于中药提取的初步研究[J].中草药, 1994 (3) .

[3]马桔云, 赵晶岩, 姜颖, 于喜水.纤维素酶在黄连提取工艺中的应用[J].中草药, 2000, (2) .

[4]王兴红, 李祺德, 曹秋娥.微生物发酵中药应成为中药研究的新内容[J].中草药, 2001 (3) .

[5]董玫, 王谦等.六味地黄发酵液的抗瘤和减毒作用[J]现代中西医结合杂志, 2002 (18) .

微生物发酵中药的应用研究 篇9

中药发酵研究开始于20世纪80年代, 但当时仅是对真菌类自身发酵的研究, 如灵芝菌丝体、冬虫夏草菌丝体、槐耳发酵等, 大都是单一发酵。20世纪90年代初, 日本小桥恭一发现中草药成分, 如番泻叶甙, 可借助肠道细菌转化为致泻有效成分而起到治疗作用。又有报道, 在中药有效成分与细菌的生物转化过程, 许多甙类、黄酮类、黄酮醇、黄烷酿类、香豆素类等均经过肠道菌进行了化学修饰。在中药成分生物转化的研究过程中, 对代谢物提纯、确定结构模式固然重要, 但更应当推出微生物发酵。中药成分的生物转化是中药创制新药研究的重要方面。正在修订中的我国新药申报指导原则, 已决定将生物转化列入创新 (一类) 药的研究。

中药发酵制药技术的典型特点就是生物转化, 可概括为如下几点:药物的有效组分、活性物质最大限度地得以提取、利用;药物进入人体后不能直接被利用的有效活性组分, 因在体外得以完成而被直接利用, 迅速发挥应有效能;优选的人体有益菌种本身具有补充或增强原有药物的功能;中药发酵制药与原有药物相比产生了新的活性物质, 从而具有新的保健、预防或治疗功能;是实现中药现代化、高科技的又一新技术, 生产工艺可控, 所得产物精确, 制剂方便, 便于与国际接轨。

二、微生物发酵中药的机理

1. 微生物以中药中的有效物质或一些非有效物质为前提, 经微生物的代谢形成新的化合物。

2. 微生物在生长过程中还能产生丰富的初生或次生代谢产物, 有些代谢产物自身就是功能良好的药物。

3. 微生物的初生、次生代谢产物和中药中的有些物质发生反应形成新的化合物。

4. 由于中药的某些物质可能对微生物的生长代谢及活性成分的

产生有促进或抑制作用, 微生物在中药的特殊环境中也有可能改变自身的代谢途径, 从而形成新的活性成分或改变各活性成分的相互关系。

5. 因为微生物的分解转化作用, 使其有可能对中药中的有毒物质进行分解, 降低毒副作用。

三、微生物发酵中药的应用历史

1. 微生物发酵中药中所应用到的很多微生物是药用真菌或者含有真菌的混合菌群, 其中很多药用真菌本身被作为中药来应用。

因此从一定意义上讲, 中药与微生物, 特别是与一些药用真菌具有密切的联系。早在东汉年间的《神龙本草经》中, 就对灵芝、茯苓、猪苓、雷丸等药用真菌进行列项论述, 这些药物至今沿用不衰。

2. 微生物发酵中药应用历史悠久, 也是传统中药加工炮制的重

要方法之一, 一般主要起中药复合炮制的作用, 而且很多发酵之后的药物在临床应用上取得了较好效果。微生物发酵中药在中医药应用中得到了很大的体现。如片仔癀的主要成分是三七的微生物发酵物;神曲由面粉、赤小豆、苦杏仁、鲜青蒿、鲜苍耳、鲜辣蓼按一定比例混匀后经发酵而成曲剂。

3. 某些传统的微生物制剂一直使用至今, 其中以不同中药作为

辅料, 采用微生物处理后自身成为发酵物的一部分, 如半夏炮制、神曲制备等。同时随着历史的发展, 微生物发酵中药的应用也在不断变化。

四、微生物发酵中药应注意的问题

发酵工程制药的工艺过程包括菌种的选育、培养基的配制、灭菌、扩大培养和接种、种子罐 (空灭—配制培养基—实灭—无菌接种) 扩大培养、发酵 (空灭—配制培养基—实灭—无菌接种, 通往无菌空气进行有氧发酵) 生产和药品的分离 (等电点法、离子交换法、溶媒萃取法等) 、提纯 (重结晶法) 、干燥 (喷塔、气流、烘干等) 、包装 (纸筒、铝筒、袋装等) 等方面。

1. 选择优良的菌种。

实验表明不同的菌种具有明显不同的降解性, 这表明菌种不同, 作用不同。传统中药发酵多用自然菌, 如中药淡豆豉。蔡琨等用纯种发酵淡豆豉以染料木素和大豆黄素为指标检测主要有效成分, 结果认为纯种发酵可以保证淡豆豉产量的提高和生产的稳定性。张玲琪等从长春花茎的韧皮部分离出一种内生真菌, 用该真菌发酵长春花产生抗癌药长春新碱。菌种的研究涉及自然菌、内生菌和特种菌, 但哪类菌种更适合中药发酵则需进行深入研究。

2. 培养基的配置过程。

不同中药材的物理结构以及化学结构均不同, 所以微生物发酵过程及结果差异很大, 这是由中药中含有木质素、纤维素、半纤维素量的不同所决定的。这些不同的含量导致降解情况不一样, 引起这些变化的原因在哪里, 不同结构和含量与降解以及成分变化的相关性有哪些, 如何让菌种最大限度地利用以中药材为主要组成部分的培养基获取目标物, 都是以后值得研究的一个方向。

3. 微生物发酵中药复合体系的建立是为了将具有一定功效的微

生物发酵中药, 从而获得一个具有一定功效的发酵物, 这也是以后研究的方向之一。由于微生物中很多药用真菌具有良好的治疗作用, 借鉴中医药组方思想, 将一些具有类似或协同作用的中药进行发酵, 从而产生具有两者功效或者降低单一药物不良作用的复合体系。

4. 分离、纯化等条件的优化。

首先, 应该对微生物的发酵和培养等进行系统的研究, 并进行成分的分离、鉴定和相关药理实验的证明, 更加明确微生物的性质以及变化过程。其次, 对中药也应该进行成分与药理作用的全面研究, 深入研究中药多靶点作用的机理, 并用相应模型进行科学的阐述, 进而建立中药多靶点作用的模式。

5. 筛选合理的药理模型。

合理的药理模型是发酵产物活性成分筛选的重要保障, 药理实验更加明确微生物的性质以及变化过程, 筛选能够分泌特异性作用的活性物质进行的体外实验, 因为相对于体内实验而言, 体外实验更省时、省力、低成本, 适合大量筛选。利用微生物发酵过程中产生的酶系, 建立苷类中药体外转化模型, 将苷类物质转化为相应的苷元, 有效提高了活性成分的生物利用度。其次, 对中药也应该进行成分与药理作用的全面研究, 深入研究中药多靶点作用的机理, 并用相应模型进行科学的阐述, 进而建立中药多靶点作用的模式。最后将发酵产物与天然产物对比研究, 通过对发酵产物与天然产物的成分、药理药效及毒理进行对比, 寻找目前比较紧缺天然产物的替代品。

五、结论

关于微生物发酵制药技术分析 篇10

1 微生物药物的分类

利用微生物技术和化学技术制成的药物就是微生物类药物。在临床上微生物药可以用在多种疾病的治理和预防上。微生物发酵技术在微生物制药领域运用十分广泛。如我们经常使用的青霉素就是通过发酵而得到的微生物药物。而且不少治理日常疾病的抗生素也属于微生物药物。

2 微生物发酵制药技术

微生物制药技术多种分类, 目前主要是根据微生物发酵环境的不同以及存放设备不同来分。根据发酵环境不同, 微生物发酵技术可以分为好氧、厌氧和兼性厌氧三种类型。好氧类型是微生物发酵环境需要氧气参与, 厌氧发酵则不需要提供氧气。而兼性厌氧发酵是指有无氧气都可以完成发酵过程。根据使用器具不同, 微生物发酵技术可以分为敞口发酵、密闭发酵、浅盘发酵、深层发酵四种类型。敞口发酵使用的器具较为简单, 便于操作。深层发酵则需要专业的液体培育基才能实现微生物发酵。但是, 深层发酵更加便于机械化运作, 适合工厂化生产。临床中批量生产的青霉素就属于深层发酵。

3 常用发酵用微生物种类

可以用于发酵工艺的微生物种类繁多。许多天然的要素都可以作为发酵的催化物。一般选用自然物的突变株来完成发酵。原料容易得到, 成本也较低。细菌、放线菌、担子菌、藻类、酵母菌、藻类、病毒等就是当前发酵工业领域普遍采用的发酵微生物。

4 常见培养基及其简易制作方法

培养基 (Medium) 是发酵完成的场地和基础, 为微生物发酵提供生长的养料。人工配制的培养基中一般蕴含碳水化合物、含氮物质等多种适合微生物生长的营养元素。培育基的种类多种多样, 在临床中总体可分为四种类型, 液体培养基、固体培养基、半固体培养基、脱水培养基四大类。液体培养基是指以特定比例制成的液态基质。固体培养基是以特定比例制成的固态基质。固体培养基根据其性质可以分为固化培养基、非可逆性固化培养基、天然固态培养基、滤膜等类型。在液体培养基和固体培养基之间还有半固体培养基, 把适当凝固剂加入到液体培养基中, 从而形成半固体状态的培养基。脱水培养基, 也就是预制干燥培养, 指含有除水分外的一切成分的商品培养基。

在发酵工业中, 有一些培养基最为常用, 制作也最为便捷。一是牛肉膏琼脂培养基。其简易制作方法如下:将100毫升的水和牛肉膏、蛋白胨、氯化钠等放入烧杯, 加热。等到烧杯内物质溶解后, 开始放入琼脂。当琼脂充分溶解后再加入水, 然后用10%盐酸或10%的氢氧化钠调整p H值到7.2~7.6, 最后将得到的液体培育基分装在不同的试管里, 然后高压灭菌即可。二是马铃薯培养基。其简易制作方法如下:将250克新鲜牛心去除脂肪与血管, 切碎, 并与500 毫升蒸馏水、5 克蛋白胨同时放入烧杯中, 煮沸, 再用文火炖2 小时。最后过滤出液体, 并将滤液p H值调到7.5 左右。每支试管内加入10 毫升肉汤和少量碎末状的干牛心, 灭菌, 备用。

5 发酵工艺的简单流程

5.1 菌种制备

菌种是发酵工艺的前提。发酵之前, 要先将菌种选用、分离、纯化等。在发酵过程中, 还需对菌种进行定期选育和纯化。

5.2 种子培养

种子培养是指将休眠的菌种激活。将保存在砂土管、冷冻干燥管等设备中的生产菌种放入试管斜面培养基内激活, 然后在种子罐里不断将微生物种菌繁殖与提纯。这里的提纯就是临床上提到的种子。菌种的性能、制备决定了发酵物的产量和成品质量。种子培养可以选用多种方式, 第一是菌丝进罐培养, 即从摇瓶培养开始, 将所得摇瓶种于液接入到种子罐进行繁殖;第二是孢子进罐培养。即将孢子放入种子罐进行扩大培养。菌种的性质决定了种子培养的方式和级数。

5.3 发酵

无菌状态下对微生物进行纯种培养, 是整个发酵工艺的中心环节。无菌条件是这个环节的关键。在临床中, 需要对各种设备加以消毒。利用饱和蒸汽对培养基进行灭菌, 灭菌条件是在120℃维持30分钟即可。

5.4 游处理

游处理作为整个微生物发酵工艺的最后一环, 通过把微生物细胞从发酵液中提取出来, 得到发酵产物, 以备后续制作微生物药物。

参考文献

[1]范宜晓.微生物发酵法生产3~羟基丁酮[D].齐鲁工业大学, 2013.

[2]王晓红.微生物制药菌渣处理处置技术风险评价研究[D].哈尔滨工业大学, 2012.

生物发酵床养猪的利与弊 篇11

李金霞

吉林省东辽县动物疫病预防控制中心 吉林 东辽 136600

【摘 要】生物发酵床养猪技术的出现和推广改变了传统的养猪模式，长期的实践表明，生物发酵床养猪能够高效益、低污染、省劳力，但是比较费时、费力、成本较高。很多养猪户对发酵床养猪的思维模式存在疑问，从实际应用效果来看，对于其优缺点存在普遍争议，一些地方短期内见到了一些效果，同样在一些地方应用效果不理想。究竟是利大于弊还是弊大于利？本文从以下几方面做一些探讨。

【关键词】生物发酵床；养猪；利；弊

1 生物发酵床养猪简介

生物发酵床就是在猪舍垫料中添加枯草芽孢杆菌和酵母菌，通过生物发酵的方法，形成有利于猪生长发育的微生态系统，直接处理猪的排泄物。猪所排出的粪便和尿液在垫料中迅速被微生物降解，这种方式有利于抑制致病性大肠杆菌等有害生物的繁殖，从而达到免冲猪舍、无臭味、节能增效、健康饲养的目的。同时在饲料中加入添加剂，通过饲料添加剂中的有益菌、蛋白酶、淀粉酶的作用，促进猪肠道对饲料的吸收，从而达到提高饲料利用率的目的。

2 生物发酵床养猪技术要求

2.1 菌种

发酵床菌种的选择好坏决定发酵床养猪的成败。菌种的配比、活性及适应性等决定了生物发酵床的效果。

2.2 栏舍建筑

发酵床猪舍可在原猪舍的基础上进行改造或新建，一般要求猪舍东西走向坐北朝南，为自由开闭的敞开式，屋面朝南的中部开有天窗，南北墙底部有通风口，形成空气对流，利于通风换气，保持空气清新和温度适宜，并可充分采光，有利于猪舍内微生物的生长繁殖。

2.3 垫料制作技术

垫料制作应选择通透性和吸附性好的材料作为主要原料，如锯末、稻壳、秸秆粉等。根据当地情况，正确配比垫料原料，通过预处理，然后堆积发酵，初步完成无害化生物反应过程，做成发酵床垫料。将菌种活化后，与发酵剂一起充分拌匀，发酵5～7d，内部温度达到50～70℃，垫料制作完成。生物发酵养猪可节约水和能源，常规养猪，需要用大量的水来冲洗猪舍，造成了水资源的浪费，还导致猪舍湿度过大，而生物发酵养猪只需提供猪的饮用水。此外，发酵床还可产生的热量，可使猪舍冬季无需耗煤耗电采暖，节约了大量能源[1]

2.4 发酵床的管理

养猪的头数要适量，过多会使发酵床的发酵效果降低，不能迅速降解猪的排泄物。另外，应长期保持垫料通透性，使用机械办法定期深翻垫料，同时垫料的水分调节、菌种补充、垫料补充等也是发酵床管理的重要环节。

3 生物发酵床养猪的利与弊

生物发酵床养猪技术的迅速发展，让越来越多的养猪户得到了好处，它采取环保无污染的养殖方法，保护环境的同时还能节约人力物力，但是它也有一定的局限性，受环境的限制，而且具有一定的成本。以下就是生物发酵床养猪技术中具体的利与弊：

3.1 利

3.1.1 减少环境污染

生物发酵床养猪可以减轻对环境的污染，不需要对猪粪进行清扫排放，也不会产生大量冲洗猪圈形成的污水，从而在饲养过程中基本上实现了污染物零排放的标准，能够减轻养猪业对环境的污染。另外，垫料在使用1年后，形成可直接用于果树及农作物的生物有机肥，达到循环利用的效果。

3.1.2 相对节省人力财力

生物发酵床养猪可增加每人的养猪量，并且猪吃了微生物菌后能帮助消化，在一定程度上提高了猪的免疫力，减少了药物的使用，降低了开支。

3.1.3 可节约水和能源

常规养猪需要用大量的水来冲洗猪舍，而生物发酵养猪只需提供猪的饮用水，并且发酵床产生的热量，可使猪舍冬季无需耗煤耗电采暖。[2]

3.1.4 节省饲料

生物发酵养猪的原理就是粪便给菌类提供丰富的营养，促使有益菌不断繁殖，形成菌体蛋白，猪通过拱食圈地填充料中的菌体蛋白，补充了部分营养，在一定程度上节省了饲料。

3.2 弊

3.2.1 成本不一定能降低

首先，建设成本较高，猪舍占地面积大，要花一大笔费用来改造现有的猪舍；其次，猪舍需要定期喷洒菌液来维持长时间菌种的生长，而菌液的成本又非常高；再次，猪在猪舍内活动范围大，造成消耗能量较多，饲料转换率下降。另外，垫料在使用1年后，形成的废弃物能否直接用于果树以及农作物，达到变废为宝的良性循环，在各地区由于情况不同，消化这些废弃物的能力也不同。如果没有足够的能力来消化这些废弃物，还得花巨资远距离运输处理，增加了成本。[3]

3.2.2 受环境的限制

我国南方地区本来气温就很高，发酵散热虽然表层温度并不高，但使猪所处的环境温度上升，造成猪生长缓慢。[4]

3.2.3 不能使用化学消毒药品和抗生素类药物

发酵床养猪的猪舍内不能使用化学消毒药品和抗生素类药物，如果使用，将抑制和杀灭微生物菌，使得微生物的繁殖能力下降，活性降低。当猪群发生疾病时，养猪人员就面临两难选择，不用药则猪的成活率降低，造成损失。猪场如果发生口蹄疫等烈性传染病时，不使用化学消毒药病毒将长期存在于发酵床养猪的猪舍里，损失将是巨大的。

3.2.4 發酵床原料易引起疾病

发酵床是靠木屑、米糠等粉状物体吸收猪的排泄物，而猪有拱食的习惯，粉状物体极易进入猪的呼吸道，导致呼吸道疾病的发生。另外发酵后垫料中存在大量的霉菌毒素，猪在拱食后容易引起免疫力下降。

4 总结

生物发酵床养猪技术是近年来兴起的一种新的养猪技术，受到全行业的广泛关注，但是该技术在生产应用中也受到自然条件、养猪场硬件设施、猪场疫情净化防治水平等因素的影响。因此，对生物发酵床养猪技术的利与弊还不能下一个较为准确的定论，在推广中还应因时、因地、因条件制宜，不可盲目乐观，以避免不必要的损失。

参考文献

[1]帅起义，邓昌彦，李家连，邓冲，颜元喜，齐德生.生物发酵床自然养猪技术养猪效果的试验报告[J].养猪，2008（05）.

[2]张丽辉.浅谈发酵床养猪技术[J].现代畜牧兽医，2008（04）.

[3]盛清凯，武英，王成，赵红波，王成立.发酵床养猪技术的优势与推广中存在的问题[J].猪业科学，2008（03）.

[4]王远孝，李娜，李雁，沈晓昆，颜培实.发酵床养猪系统的卫生学评价[J].畜牧与兽医，2008（04）.

微生物发酵床养猪技术的应用 篇12

1 新猪舍的建设与传统猪舍的改造

1.1 新猪舍的建造要求

发酵床养猪的猪舍建设是发酵床养猪的重要环节, 一般要求猪舍建造在地下水位低、充分采光、通风良好处, 多采用单列式, 东西走向、坐北朝南, 跨度为8m左右。屋檐距发酵床面 (即饲喂平台与操作通道地面) 高2.2~2.6m。南北窗高1.5~1.8m、宽1.6~2.0m左右, 南窗台高约0.5m、北窗台高约为0.8m。在猪舍北端设置高度0.8~1m、宽1.2~1.5m并向北倾斜2%~3%的水泥饲喂与饮水平台, 以及等高、宽为1.0~1.2m的水泥操作通道。垫料池在整栋猪舍中相互贯通、不打横隔, 床上部分使用钢筋栅栏隔开 (根据要使用的发酵床面积, 隔4~5m使用一个钢筋栅栏隔断) 。垫料池四周有三面利用猪舍外墙, 另一面 (饲喂与饮水平台) 一般使用12cm或24cm厚的砖墙, 水泥挂面。垫料池下面直接使用原有土地面, 不用硬化处理。

1.2 旧猪舍改造

对现有猪舍的改造要遵循夏天通风降温、冬天保温除湿的原则, 可根据条件拓宽南北窗户面积或加设机械通风等设备。我国农村的旧猪舍都是用水泥地坪, 墙体不高于2m, 这样对做标准的发酵床有一定的影响。靠猪舍北端向上建造高0.8~1.0m、宽1.2~1.5m并向北倾斜2%~3%的水泥饲喂与饮水平台, 以及等高、宽1.0~1.2m的水泥操作通道, 用钢筋栅栏将饲喂与饮水平台同操作通道隔开;四周墙壁和屋顶的高度与饲喂与饮水平台和操作通道的高度同步抬高, 使屋檐距发酵床表面 (即饲喂与饮水平台和操作通道地面) 高2.2~2.6m, 便于日常饲养管理的操作;在半露天式的猪舍上方建造防雨的屋顶, 避免雨水落在发酵床上引起死床现象。

2 微生物发酵床的建立

2.1 微生物发酵床制作的基本要求

2.1.1 选择适宜、高效的发酵菌种

微生物发酵床养猪发酵分解粪尿的过程是微生物作用的结果。微生物在垫料中的发酵活动产生高温杀死很多有害病菌和虫卵等。所以选择适宜、高效菌种才能提高粪便分解和垫料发酵的效率, 是发酵床养猪的重要因素。要选择有正式批准文号、安全、应用效果好、性价比高的菌种, 并且要注意菌种的生产日期, 以免菌种过期影响发酵效果。

2.1.2 垫料原料的选择

垫料的选择比较宽泛, 如锯末、稻壳、树枝、玉米等植物类的秸秆等等。需要注意的是, 选择微生物发酵床养猪发酵垫料时, 腐烂、霉变或使用过化学防腐物质的原料不能使用。

2.2 微生物发酵床的发酵制作

垫料制作的过程其实就是物料配合和启动发酵的过程, 其目的一方面在垫料里增殖相当数量的有益优势菌群, 为猪只入舍做好准备;另一方面通过发酵过程产生的热量杀死有害菌。

2.2.1 计算材料用量

根据各种材料比例、猪舍面积大小, 垫料厚度按体积计算出所需要的稻壳、锯末、秸秆的使用量。目前垫料理想的、可供选择的组合有: (1) 锯末30%+稻壳70%。以20m2为例, 一般育肥猪的发酵床厚度约1m, 那么需要锯末6m3、稻壳14m3。这种配比的垫料优点是使用年限长, 缺点是成本略高 (适当多预留出一部分, 以备日后添加) 。 (2) 锯末35%+稻壳35%+玉米秸秆30%。以20m2为例, 一般育肥猪的发酵床厚度约1m, 那么需要锯末7m3、稻壳7m3、玉米秸秆6m3。这种配比的垫料优点是成本低廉, 缺点是使用年限上略短, 需要多次补充垫料。垫料配好后, 根据菌种的使用说明添加菌种, 含量高的少放、含量少的适量多放。

2.2.2 垫料的制作模式

发酵垫料的制作主要分为分层垫料制作、均匀垫料制作两种模式。 (1) 分层垫料制作模式:就是将不同垫料按照先后顺序铺设, 每一层均匀撒一定量的菌种。养猪后通过猪的翻拱, 不断混合垫料。该模式操作简单, 所需劳动力少, 但易出现发酵效率不稳定、菌种需求量大等现象。此模式的垫料由下部 (约3/5的垫料池深度) 蓬松层 (一般是粗木断、整株玉米秸秆等) 和上部 (2/5垫料池深度) 发酵层 (一般是锯末、稻壳等) 组成。 (2) 均匀垫料制作模式:就是将各种垫料、菌种和辅料按比例投入, 混合均匀。该种模式发酵效率均匀, 但由于需要全面翻动, 花费劳力大。均匀垫料制作模式又包括直接制作法和集中统一制作法。①直接制作法:指将制作垫料的各种原材料按比例直接导入垫料坑中, 用器械混合均匀即可, 这在中小规模专业场户比较适用。②集中统一制作法:是在舍外场地由混合器械统一搅拌、发酵制作垫料再填入垫料池, 该法可用较大的机械操作, 灵活且效率高, 适用于规模较大的猪场。

2.2.3 发酵

填入垫料池中的混合垫料, 需要经过发酵成熟处理 (即酵熟) 后方可放入猪只进行饲养。酵熟技术处理的目的:一是增殖优势菌种, 二是杀死大部分垫料原料中不利于养猪生产的微生物包括绝大多数病原微生物和霉菌。正常酵熟过程一般在发酵第2天垫料温度即可上升到40~50℃, 4~7d垫料最高温度可达70℃以上, 以后逐渐降温到45℃左右的平衡温度, 此时即表明垫料发酵成熟, 一般夏天需7~10d左右, 冬天10~15d左右。酵熟过程的2个关键检查时期为发酵的第2天和发酵平衡温度时间 (夏天在第10天左右, 冬天在第15天左右) , 检查垫料温度是否符合垫料酵熟温度, 否则应尽快查明原因。发酵成熟的垫料, 握一把在手中散开, 其气味清爽, 无恶臭、无霉变气味, 如有恶臭等异味, 说明发酵不成熟, 尚需进一步发酵。发酵成熟的垫料, 在垫料表面铺设10cm左右的未经发酵混合后的垫料, 经过24h后即可进猪。

3 微生物发酵床的日常维护

发酵床维护的目的主要是2方面: (1) 保持发酵床正常微生态平衡, 使有益微生物菌群始终处于优势地位, 抑制病原微生物的繁殖和病害的发生, 为猪的生长发育提供健康的生长环境; (2) 确保发酵床对猪粪尿的消化分解能力始终维持在较高水平, 同时为生猪的生长提供一个舒适的环境。发酵床维护主要涉及到垫料的疏粪管理、通透性管理、水分调节和垫料补充、垫料更新等多个环节。

4 微生物发酵床养猪对猪舍日常消毒的要求

微生物发酵床养猪并不排斥消毒措施, 要求正常管理条件下, 猪舍内, 特别是垫料范围不能直接用消毒药进行消毒, 也不提倡对猪群进行带猪消毒, 以保证舍内有足够的有益菌浓度。一般情况下, 猪舍内走道、饲喂台、墙壁等进行火焰消毒等物理消毒措施, 垫料区实行深翻、堆积提高发酵效率, 利用生物热来杀灭病原微生物。猪舍外, 可以正常消毒, 阻断病原微生物的传播。整个发酵床正常工作后, 内部温度一般在四、五十度或更高, 病原微生物一般都是在低温或中温范围内才能生存, 所以即便猪场外面不小心带入了病原菌, 在发酵床内四五十度高温环境下也难以生存, 发酵床就成了真正的“消毒床”, 致病菌难以生存, 这样更加有益于保护猪的生长发育。

5 微生物发酵床养猪的注意事项

5.1 降温和排湿

猪舍内湿度的湿度关系着发酵床的含水量。湿度大不利于发酵床内的水分向空气中散发, 这样就会导致发酵床水分含量高, 特别是冬天, 猪舍内的湿度大, 常常“雾气蒙蒙”, 遇到温度较低的屋顶和墙壁就会形成水珠又回落到发酵床, 容易出现死床;湿度小发酵床内的水分迅速的被蒸发, 发酵床内的水分含量低时不利于菌的生长, 影响发酵床的功能。所以, 湿度的调节是微生物发酵床养猪的重要环节, 要注意夏天降温, 冬天排湿。

5.2 饲养密度

适宜的饲养密度才能将发酵床的功能发挥到极致。密度过大排出的粪尿多, 超出了微生物所能降解的能力范围, 长时间下去粪尿堆积, 最后出现死床;密度过小排出的粪便少, 不能供给发酵床内菌类生长的营养, 同时也浪费资源。最佳的养殖密度是:种公猪3m2/头、120~180日龄约占0.8~1.0m2/头、空怀母猪约占1.2~1.5m2/头、妊娠期母猪约占1.5~2.0m2/头、育肥猪约占1.3m2/头。

5.3 卫生与防疫

虽然微生物发酵床养猪在过程中可以杀死大量的有害菌, 但是仍然要建立良好的卫生条件和免疫程序, 如定期的驱虫、灭蝇、灭鼠, 并且接种疫苗。

6 结语