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微生物製剂

来源:申博官网备用网址_申博667878     2020-07-09 07:09:45     阅读次数:125

有益微生物带给人类的好处不胜枚举,例如:我们利用酵母菌製作麵包、酒精饮料;应用昆虫病原微生物防治病虫害,减少农药使用;食用优酪乳等富含有益肠道微生物(益生菌)促进身体健康。环境中菌相複杂,目前实际使用的有益微生物只占其中的一小部分。有益微生物通常需要经过一系列的製剂流程,才成为市面上见到的生物製剂商品。以下为生物製剂的流程简介与原理:

在某一环境(例如腐败的水果、老鼠的肠道)中取含菌样本,利用序列稀释 (serial dilution) 降低样本中的微生物数量后培养,再将杂乱混合的微生物分离 (seperation) 成单一菌株,完成菌株纯化 (strain purification),接着测试各菌株的特性 (strain characterization)。一般来说,越极端的环境越可能找到具有特殊功能菌种,例如,若要开发可以分解气味成分A的菌种,则必须到该气味最重的区域採样,较可能分离到可分解气味分子A的微生物。完成纯化与特性鉴定后,再根据结果决定单一菌株或多种菌株混合使用。

    个别发酵 (Individual fermentation)

微生物增量培养的过程又称「发酵」。由于不同菌种对于营养成分、生长条件的需求有异,而且菌种间常有竞争作用,因此发酵流程均是採用个别发酵的方式,以确保菌种、菌量品质。

微生物製剂

图一 米麴菌 Aspergillus oryzae 不同菌株在培养基上的生长型态。 (图片来源: http://en.wikipedia.org/wiki/Aspergillus)

    离心与过滤 (Centrifugation and filtration)

微生物发酵多用液态培养基作为介质,发酵完毕后微生物个体通常会悬浮在培养基中。因此会经由离心、过滤来集中菌体,以利后续去除杂质与乾燥流程进行。

    剂型设计 (Formulation design)

将微生物乾燥后製成粒剂或粉剂,对使用者及贩卖者而言,较易于储藏与运输;这是因为对许多微生物而言,乾燥环境会促使其进入休眠状态,做为度过不良环境的策略。当我们在恰当环境中使用这些微生物乾剂时,即能使其恢复活性,达到有益微生物的应用目的。然而,每个菌种都有不同特性,无法将同一个剂型设计套用到不同的菌种上,故剂型设计必须要参考菌种特性以及使用目的来决定。

    澱粉造粒 (Starch powder absorption)

微生物个体经过乾燥休眠后,若再搭配培养基包埋可以延长保存期限。目前粒剂多利用澱粉造粒,亦即将微生物包覆在澱粉之中。澱粉一方面可做为营养基质;另一方面,澱粉接触到水会溶解,此一特性方便微生物个体的释放与族群成长。在此造粒阶段需注意使用的介质品质,若是以澱粉为介质,品质不佳的澱粉容易造成造粒器具堵塞、损坏。

    乾燥与混合 (Drying and mixing)

乾燥的过程通常是採取低温风乾,因为高温会使微生物永久失去活性。乾燥完成后,菌株即进入休眠、稳定的状态,若是製作複合式菌种商品,则会进行菌种混合;若为单一菌种商品,则进入包装步骤。

    包装、储存与运送

微生物包装以遮蔽紫外线、方便储藏、运输为重点。即使进入休眠,微生物产品也是无法长久保存,因此仍需趁新鲜使用。 

有益微生物早已和人类生活密不可分,食品加工业常见的菌种多属于真菌 (fungi),农业应用则较多元,包含病毒、虫生线虫 (entomopathogenic nematodes)。除了常用的粒剂、液态剂型,近年亦开发了藻胶或是膏状剂型,以利不适合乾燥环境的微生物资材的生产使用,增添未来可应用的选项。


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