01 Дегенерация и старение бактериальных штаммов

1.1. Дегенерация бактерий
Дегенерация штамма относится к явлению, при котором штамм подвергается генетическим изменениям в процессе размножения, что приводит к изменению его характеристик, тем самым снижая качество и урожайность штамма. Дегенерация штаммов - очень распространенная проблема, которая не только влияет на развитие отрасли, но и создает проблемы для микробиологических исследований.

a. Причины бактериального разложения:

• Факторы окружающей среды: Неподходящие условия культивирования, такие как высокая температура, влажность и гипоксия, могут вызвать дегенерацию бактериального штамма.
• Генетические факторы: Изменения в генетическом материале, такие как генные мутации и хромосомные аберрации, могут привести к дегенерации бактерий.
• Нерациональное использование: Нерациональное использование штаммов, такое как частое субкультурное и чрезмерное использование, приведет к дегенерации штаммов.

b. Воздействие:

• Снижение урожайности: Из-за дегенерации бактериального штамма количество культивируемого потомства уменьшается, а урожайность снижается.
• Снижение качества: Из-за дегенерации бактериального штамма снижается качество культивируемого потомства, например, аномальная морфология и неравномерный цвет.
• Снижение стабильности: Из-за дегенерации бактериального штамма снижается стабильность потомства, например, нестабильные темпы роста и сниженная приспособляемость к окружающей среде.

c. Решение:

• Выберите превосходный подвой: Выберите подвой со стабильной генетикой и отличными признаками для выращивания.
• Улучшение условий культивирования: Оптимизация условий культивирования, таких как снижение температуры, контроль влажности, увеличение количества кислорода и т.д.
• Разумное использование бактериальных штаммов: избегайте частого разведения и чрезмерного использования бактериальных штаммов.

1.2. Старение бактериальных штаммов
Старение штаммов относится к явлению, заключающемуся в постепенном снижении скорости роста и репродуктивной способности штаммов при длительном культивировании или хранении. Старение штаммов также является серьезной проблемой, которая не только влияет на качество и выход штаммов, но и затрудняет микробиологические исследования.

a. Причины бактериального старения:

• Фактор времени: длительное хранение и культивирование вызывают старение бактериального штамма.
• Факторы окружающей среды: Неподходящие условия хранения, такие как высокая температура, высокая влажность, недостаток кислорода и т.д., Вызывают старение штаммов.
• Условия культивирования: Неподходящие условия культивирования, такие как недостаточное питание, колебания температуры и т.д., Вызывают старение бактериального штамма.

b. Воздействие:

• Снижение скорости роста: из-за старения штамма скорость роста замедляется, а период культивирования удлиняется.
• Снижение репродуктивной способности: из-за старения штамма репродуктивная способность снижается и количество потомства уменьшается.
• Снижение генетической стабильности: Из-за старения штамма снижается генетическая стабильность, такая как мутация гена, хромосомная аберрация и т.д.

c. Решение:

• Оптимизируйте условия хранения: выберите подходящие условия хранения, такие как низкая температура, сухость, недостаток кислорода и т.д.
• Оптимизация условий культивирования: Оптимизация условий культивирования, таких как увеличение количества питательных веществ, контроль температуры и т.д.
• Регулярно меняйте сорт: Регулярно меняйте сорт, чтобы избежать старения.

02 Меры по предотвращению и контролю деградации

Чтобы эффективно бороться с деградацией штаммов, нам необходимо глубоко проанализировать причины деградации, включая генетическую нестабильность штаммов, неподходящие условия культивирования, изменения в среде культивирования и т.д. Анализируя причины деградации, можно принять целенаправленные контрмеры для предотвращения дальнейшей деградации штаммов.

2.1. Выбор и улучшение штамма: Чтобы улучшить стабильность и эксплуатационные характеристики штамма, нам необходимо выбрать и улучшить штамм. Это включает в себя отбор штаммов с хорошей генетической стабильностью, скрининг мутантов и использование технологий генной инженерии для генетической модификации. Благодаря отбору и усовершенствованию можно повысить адаптивность и урожайность штамма, а также снизить риск вырождения штамма.

2.2. Оптимизация условий культивирования: Условия культивирования оказывают важное влияние на рост и метаболизм бактериальных штаммов. Чтобы предотвратить дегенерацию бактериальных штаммов, нам необходимо оптимизировать условия культивирования. Это включает в себя корректировку состава питательной среды, контроль температуры культивирования, регулирование значения рН и т.д. Оптимизируя условия культивирования, можно улучшить рост и метаболизм бактериальных штаммов и снизить риск дегенерации бактериальных штаммов.

2.3. Создать научную систему управления деформациями: научная система управления деформациями может эффективно предотвращать деградацию штаммов. Это включает в себя создание библиотеки хранения штаммов, определение процедур использования штаммов и их передачи, а также регулярное проведение идентификации штаммов и тестирования производительности. Создавая научную систему управления штаммами, можно гарантировать стабильность и надежность штаммов и снизить риск деградации штаммов.

2.4. Используйте технологию молекулярной биологии для облегчения идентификации: технология молекулярной биологии может помочь нам более точно идентифицировать штаммы и определить их генетическую стабильность и работоспособность. Она включает в себя технологию ДНК-дактилоскопии, технологию ПЦР, секвенирование генов и т.д. Используя технологии молекулярной биологии для помощи в идентификации, мы можем более точно идентифицировать дегенерацию штамма, глубоко проанализировать причины дегенерации и принять соответствующие контрмеры.

2.5. Усилить оценку безопасности штаммов: Во время использования и переноса штаммов нам необходимо усилить оценку безопасности, чтобы предотвратить утечку штаммов и загрязнение окружающей среды. Это включает в себя тестирование штаммов на безопасность и оценку воздействия штаммов на окружающую среду. Усилив оценку безопасности штаммов, мы можем снизить потенциальные риски, связанные со штаммами для окружающей среды и здоровья человека, и обеспечить безопасность и надежность процесса микробиологической ферментации.

03 Операция по предотвращению старения и омоложению

В процессе микробиологической ферментации старение штаммов может привести к снижению производственных мощностей и нестабильному качеству продукции. Чтобы решить эту проблему, нам необходимо провести операции по старению и омоложению организма. Ниже будут представлены операции по старению и омоложению штаммов с семи точек зрения, которые помогут вам восстановить продуктивность и стабильность штаммов.

3.1. Скрининг на превосходные штаммы, продуцирующие активные вещества: В операции по старению и омоложению штаммов скрининг на превосходные штаммы, продуцирующие активные вещества, является первым шагом. Мы можем проводить скрининг на превосходные штаммы с более высокой производительностью с помощью таких методов, как нанесение полос на пластины и жидкий посев. Проводя скрининг на превосходные штаммы, мы можем улучшить адаптивность и урожайность штаммов, обеспечивая хорошую основу для последующего омоложения штаммов.

3.2. Проводить разумное старение семян: старение семян является важным этапом старения и омоложения бактериальных штаммов. Разумное вызревание семян может способствовать росту и метаболизму бактериальных штаммов и улучшать способность бактериальных штаммов вырабатывать активные вещества. Мы можем определить подходящее время выдержки, температуру, тип стареющего агента и другие условия, основываясь на характеристиках бактериальных штаммов и условиях культивирования. Разумное вызревание семян может способствовать восстановлению и оптимизации бактериальных штаммов.

3.3. Используйте соответствующие условия культивирования для стимулирования роста бактерий: Условия культивирования оказывают важное влияние на рост и метаболизм бактерий. В процессе старения и омоложения бактерий мы можем стимулировать рост бактерий, оптимизируя условия культивирования. Например, контролируя температуру культивирования, регулируя значение pH, добавляя соответствующие питательные вещества и т.д. Соответствующие условия культивирования могут улучшить рост и метаболизм бактерий и повысить способность бактериальных штаммов продуцировать активные вещества.

3.4. Своевременное разделение и очистка для получения штаммов высокой чистоты: В процессе старения и омоложения штаммов своевременное разделение и очистка являются необходимыми этапами. Путем разделения и очистки могут быть получены высокочистые штаммы, обеспечивающие чистоту и работоспособность штаммов. Мы можем использовать соответствующие методы разделения и очищающие агенты для разделения и очистки штаммов. Благодаря разделению и очистке качество и производственная способность штаммов могут быть дополнительно улучшены.

3.5. Проводить разумную консервацию штамма для обеспечения выживания и стабильности штамма: Разумная консервация штамма может обеспечить выживание и стабильность штамма и предотвратить мутацию и заражение штамма во время использования. Мы можем использовать методы консервирования, подходящие для характеристик штамма, такие как низкотемпературное консервирование, вакуумная сушка и т.д. Благодаря разумному сохранению штамма может быть обеспечена надежность и стабильность штамма, что дает надежную гарантию для последующего производства.

3.6. Улучшить способность штаммов продуцировать активные вещества путем трансформации и оптимизации с помощью технологии генетической селекции: При старении и омоложении штаммов трансформация и оптимизация с помощью технологии генетической селекции является эффективным средством улучшения характеристик штаммов. Например, технологии рекомбинации генов и трансфекции могут быть использованы для изменения генетических характеристик штаммов и улучшения способности штаммов продуцировать активные вещества. Благодаря трансформации и оптимизации технологии генетической селекции адаптивность и выход штаммов могут быть дополнительно улучшены, что обеспечивает хорошую основу для оптимизации условий ферментации.

3.7. Оптимизация условий ферментации и повышение эффективности производства: Мы можем оптимизировать условия ферментации в соответствии с характеристиками сорта и требованиями производства, такими как контроль температуры, регулирование значения pH, добавление соответствующих питательных веществ и т.д. Оптимизируя условия ферментации, мы можем улучшить рост и метаболизм штамма, повысить эффективность производства и качество продукции.

04 Процесс и принципы растяжения

Возьмем пивные дрожжи в качестве примера. Чистота пивных дрожжей оказывает большое влияние на брожение и качество пива. Дрожжи, используемые на пивных заводах, получают из консервированных чистых дрожжей. Когда оно достигает определенного количества, его используют на производстве. Каждая пивоварня должна сохранять чистые дрожжи, пригодные для собственного использования, чтобы производимое пиво имело стабильный стиль и характеристики.

4.1. Тренировочный процесс

• Лабораторная экспансионистская культура: наклонная пробирка (исходный штамм) - Колба Фулбрайта или культура из пробирки - Культура из колбы Пастера или Эрленмейера - Культура из банки Карла-Пауля.
• Выращивание на производственной площадке: Выращивание в резервуаре Хансена - расширительный бак для дрожжей - резервуар для размножения дрожжей - резервуар для брожения.

4.2. Принципы расширенного выращивания

• Ключом к размножению дрожжей является использование хорошего одноклеточного исходного штамма. Этот исходный штамм сначала идентифицируется по его физиологическим характеристикам и производственным показателям перед запуском в эксплуатацию, и гарантируется, что в процессе размножения он не подвергнется контаминации и мутациям. Остаточную жидкость после каждого этапа расширения следует проверять на наличие загрязнений и мутаций.
• На ранней стадии культивирования, чтобы увеличить скорость размножения дрожжей и сократить время культивирования, на стадии лабораторного размножения температура размножения дрожжей составляет 25°C. После каждого вспенивания температуру соответствующим образом понижают, чтобы дрожжи могли постепенно адаптироваться к требованиям низкотемпературного брожения. Однако диапазон снижения температуры не должен быть слишком большим каждый раз, чтобы предотвратить подавление активности дрожжей.
• Чтобы сократить период застоя роста дрожжей и сократить время культивирования, дрожжи, культивируемые на каждой стадии, следует пересаживать во время фазы логарифмического роста дрожжей, в частности, до того, как скорость размножения дрожжей начнет снижаться. В это время скорость почкования дрожжей самая высокая, а смертность самая низкая. После трансплантации дрожжи будут быстро размножаться.
• Размножение дрожжей зависит от биологического окисления сахаров, то есть дыхания, для получения энергии. Следовательно, вентиляция и подача кислорода абсолютно необходимы при размножении дрожжей. От колбы до стадии культивирования в банке Карлсруэ контейнер обычно регулярно встряхивают, чтобы дрожжевая жидкость вступила в контакт с воздухом. Воздух в верхнем пространстве контейнера также дает дрожжам возможность контактировать с кислородом. После пересадки на производственную площадку для расширения необходимо уделить внимание вентиляции и подаче кислорода.
• При культивировании дрожжей следует использовать высококачественную питательную среду, богатую питательными веществами. На этапе лабораторного культивирования следует выбирать высококачественный солод с высоким содержанием α-аминоазота, не добавлять никаких вспомогательных материалов, а питательная среда должна быть домашней.
• Что касается кратности экспансии, то на лабораторной стадии из-за высокой температуры культивирования, короткого времени пролиферации и хороших асептических условий эксплуатации кратность экспансии может быть выше, например, 1:10-20 или даже выше. После разведения в резервуаре Хансена, из-за постепенного снижения температуры и длительного времени удвоения дрожжей, чтобы дрожжи быстро поднялись, сохранить преимущество дрожжей в росте и повысить их способность противостоять загрязнению, кратность разведения должна составлять около 1: 5. Основываясь на этом принципе, можно легко определить количество и объем промежуточных расширительных бачков.
• Что касается вентиляции, то на ранней стадии культивирования содержание глюкозы в питательной среде высокое. Из-за эффекта Крэбтри эффект размножения дрожжей при непрерывной вентиляции может быть не таким хорошим, как в идеале. Подходит прерывистая вентиляция. Короче говоря, вентиляция должна быть достаточной, но не чрезмерной. Традиционно непрерывная вентиляция в основном используется для верхних дрожжей, в то время как непрерывная вентиляция не используется для нижних дрожжей. Это может быть связано с разной температурой ферментации (9° C против 20 °C) и временем ферментации (3 дня против 10 дней).
• Относительно стерильности сусла для разведения. На производственных площадях для разведения обычно используется холодное сусло из цеха осахаривания. Из-за большого расстояния транспортировки часто возникает необходимость в нагревании и стерилизации.