第五章发酵工业的种子制备ppt课件

1、第五章第五章 发酵工业的种子制备发酵工业的种子制备第一节、种子制备原理与技术第一节、种子制备原理与技术 第二节、影响种子质量的要素第二节、影响种子质量的要素第三节、种子质量的控制措施第三节、种子质量的控制措施第四节、种子制备放大技术实例第四节、种子制备放大技术实例第一节第一节 种子制备原理与技术种子制备原理与技术一、概述一、概述二、种子罐级数确实定二、种子罐级数确实定三、种子质量的判别方法三、种子质量的判别方法四、种子制备技术概要四、种子制备技术概要种子培育的概念种子培育的概念是指将保管在砂土管、冷冻枯燥管中处休眠形是指将保管在砂土管、冷冻枯燥管中处休眠形状的消费菌种接入试管斜面活化后，再经过

2、摇状的消费菌种接入试管斜面活化后，再经过摇瓶或扁瓶及种子罐逐级扩展培育瓶或扁瓶及种子罐逐级扩展培育, ,最终获得一定最终获得一定数量和质量的纯种过程。这些纯种培育物称为数量和质量的纯种过程。这些纯种培育物称为种子。种子。一、概述一、概述种子扩展培育的目的种子扩展培育的目的接种量的需求接种量的需求菌种的驯化；菌种的驯化；缩短发酵时间、保证消费程度缩短发酵时间、保证消费程度优良种子应具备的条件优良种子应具备的条件生长活力强，延迟期短；生长活力强，延迟期短；生理形状稳定；生理形状稳定；浓度及总量能满足发酵罐接种量的要求；浓度及总量能满足发酵罐接种量的要求；无杂菌污染，保证纯种发酵；无杂菌污染，保证纯

3、种发酵；顺应性强，消费才干稳定顺应性强，消费才干稳定二、种子罐级数确实定二、种子罐级数确实定 种子扩展的级数：制备种子需逐级扩展培育的种子扩展的级数：制备种子需逐级扩展培育的次数次数 级数愈少，愈利于简化工艺及控制，并可减少级数愈少，愈利于简化工艺及控制，并可减少种子罐污染杂菌的时机，减少消毒及值班任务种子罐污染杂菌的时机，减少消毒及值班任务量，减少因种子罐生长异常而呵斥的发酵动摇量，减少因种子罐生长异常而呵斥的发酵动摇 级数大，难控制、易染菌、易变异，管理困难，级数大，难控制、易染菌、易变异，管理困难，普通普通2-42-4级级确定方法确定方法 菌种的性质菌种的性质( (如菌种传代后的稳定性如

4、菌种传代后的稳定性) ) 瓶中的孢子数，孢子发芽及菌丝繁衍速度瓶中的孢子数，孢子发芽及菌丝繁衍速度 发酵罐中种子培育液的最低接种量发酵罐中种子培育液的最低接种量 种子罐与发酵罐的容积比种子罐与发酵罐的容积比 随产物的种类及消费规模而定随产物的种类及消费规模而定 随着工艺条件的改动作适当的调整随着工艺条件的改动作适当的调整三、种子质量的判别方法三、种子质量的判别方法v通常检测的培育液中参数通常检测的培育液中参数vpHpH能否在种子要求的范围之内能否在种子要求的范围之内 v糖、氨基氮、磷酸盐的含量糖、氨基氮、磷酸盐的含量 v菌丝形状、菌丝浓度和培育液外观菌丝形状、菌丝浓度和培育液外观 v有无杂菌污

5、染有无杂菌污染 v其他参数，如接种前酶活、种子罐的溶氧和尾其他参数，如接种前酶活、种子罐的溶氧和尾气等气等 四、种子制备技术概要四、种子制备技术概要v步骤：步骤：v斜面培育基中活化；斜面培育基中活化；v扁瓶固体培育基或摇瓶培育基中扩展培育，完扁瓶固体培育基或摇瓶培育基中扩展培育，完成实验室种子制备成实验室种子制备v一级种子罐，制备消费用种子；视情况确定扩一级种子罐，制备消费用种子；视情况确定扩展级数，完成消费车间种子制备；展级数，完成消费车间种子制备；v种子转种至发酵罐种子转种至发酵罐一种子制备过程一种子制备过程v实验室阶段：不用种子罐，所用的设备为培育箱、实验室阶段：不用种子罐，所用的设备为

6、培育箱、摇床等实验室常见设备，在工厂这些培育过程普摇床等实验室常见设备，在工厂这些培育过程普通都在菌种室完成，因此景象地将这些培育过程通都在菌种室完成，因此景象地将这些培育过程称为实验室阶段的种子培育。称为实验室阶段的种子培育。v消费车间阶段：种子培育在种子罐里面进展，普消费车间阶段：种子培育在种子罐里面进展，普通在工程归为发酵车间管理，因此笼统地称这些通在工程归为发酵车间管理，因此笼统地称这些培育过程为消费车间阶段。培育过程为消费车间阶段。二实验室种子制备阶段二实验室种子制备阶段目的：将种子扩培到一定的量和质，根据菌种的特点最终的目的：将种子扩培到一定的量和质，根据菌种的特点最终的培育物可分

7、为两类：培育物可分为两类：q 对于不产孢子和芽孢的微生物q 获得一定数量和质量的菌体 获得一定数量和质量的孢子获得一定数量和质量的孢子菌丝体培育步骤少，因此更容易获得量和质稳定菌丝体培育步骤少，因此更容易获得量和质稳定的种子，但操作繁琐。的种子，但操作繁琐。q 对于产孢子的微生物对于产孢子的微生物 获得一定数量和质量的菌丝体获得一定数量和质量的菌丝体便于操作，但需求更仔细的控制。便于操作，但需求更仔细的控制。1 1、培育基选择的原那么、培育基选择的原那么 培育基的选择应该是有利于菌体的生长，对孢子培培育基的选择应该是有利于菌体的生长，对孢子培育基应该是有利于孢子的生长。育基应该是有利于孢子的生

8、长。v 菌种产孢子才干强及孢子发芽、生长繁衍迅速，可用固体菌种产孢子才干强及孢子发芽、生长繁衍迅速，可用固体培育基培育孢子培育基培育孢子v 菌种产孢子才干不强或孢子发芽慢，可用摇瓶液体培育法菌种产孢子才干不强或孢子发芽慢，可用摇瓶液体培育法v 不产孢子的菌种，保藏根底上，在一定温度下活化即可不产孢子的菌种，保藏根底上，在一定温度下活化即可1 1、培育基选择的原那么、培育基选择的原那么 在原料方面，实验室种子培育阶段，规模普通在原料方面，实验室种子培育阶段，规模普通比较小，因此为了保证培育基的质量，培育基的原比较小，因此为了保证培育基的质量，培育基的原料普通都比较精细。料普通都比较精细。2 2、

9、起始接种物的传代问题、起始接种物的传代问题q 细菌保藏斜面保藏斜面 活化斜面活化斜面q 产孢子产孢子保藏保藏 母斜面母斜面 子斜面子斜面目的：使菌种的传代次数尽能够的少。目的：使菌种的传代次数尽能够的少。 母瓶：活化、纯化，使保藏菌种生长，并去处变异株。母瓶：活化、纯化，使保藏菌种生长，并去处变异株。 所以接种时要稀一点、便于纯化生长到单菌落。所以接种时要稀一点、便于纯化生长到单菌落。 子瓶子瓶: 大量繁衍，得到大量孢子。大量繁衍，得到大量孢子。 接种：从母斜面上点接种，选取生长好的接种：从母斜面上点接种，选取生长好的单菌落单菌落 接种时密一点，得到大量的孢子。接种时密一点，得到大量的孢子。孢

10、子培育时留意湿度，子斜面运用普通不超越孢子培育时留意湿度，子斜面运用普通不超越1个月个月孢子培育三消费车间种子制备阶段三消费车间种子制备阶段 在消费车间阶段，最终普通都是获得一定数量在消费车间阶段，最终普通都是获得一定数量的菌丝体。的菌丝体。q 缩短发酵时间缩短发酵时间q 有利于获得好的发酵结果有利于获得好的发酵结果菌丝体比孢子要有利：菌丝体比孢子要有利：1 1、培育基选择的原那么、培育基选择的原那么 培育基的选择应首先思索的是有利于孢子的发育和菌培育基的选择应首先思索的是有利于孢子的发育和菌体的生长，所以营养要比发酵培育基丰富。体的生长，所以营养要比发酵培育基丰富。 在原料方面：不照实验室阶

11、段那么精细，而是根本接在原料方面：不照实验室阶段那么精细，而是根本接近于发酵培育基，这有两个方面的缘由近于发酵培育基，这有两个方面的缘由: 一是本钱一是本钱 二是驯化二是驯化2 2、发酵级数确实定、发酵级数确实定谷氨酸：三级发酵谷氨酸：三级发酵一级种子摇瓶一级种子摇瓶二级种子二级种子 小罐小罐发酵发酵青霉素：三级发酵青霉素：三级发酵一级种子一级种子 小罐小罐二级种子中罐二级种子中罐发酵发酵 普通由菌丝体培育开场计算发酵级数，但有时，工厂从第一级种子罐开场计算发酵级数。发酵级数确定的根据发酵级数确定的根据q 级数受发酵规模、菌体生长特性、接种量的影响级数受发酵规模、菌体生长特性、接种量的影响q

12、级数大，难控制、易染菌、易变异，管理困难，一级数大，难控制、易染菌、易变异，管理困难，一q 般般2-4级。级。q 在发酵产品的放大中，反响级数确实定是非常重要q 的一个方面3 3、接种量确实定、接种量确实定 移入种子的体积接种量 接种后培育液的体积v 接种量过多，菌丝生长过快、溶氧缺乏，衰老细胞添加等，接种量过多，菌丝生长过快、溶氧缺乏，衰老细胞添加等，发酵后劲缺乏发酵后劲缺乏v 种量过少延伸发酵周期，构成异常形状，而且易呵斥染菌种量过少延伸发酵周期，构成异常形状，而且易呵斥染菌v 以消费菌种在发酵罐中的繁衍速度为根据以消费菌种在发酵罐中的繁衍速度为根据v 接种量的大小直接影响发酵周期接种量的

13、大小直接影响发酵周期4 4、种龄、种龄 种龄是指种子罐中培育的菌体开场移入下一级种子种龄是指种子罐中培育的菌体开场移入下一级种子罐或发酵罐时的培育时间。罐或发酵罐时的培育时间。种龄短：菌体太少；种龄长：易老化。种龄短：菌体太少；种龄长：易老化。 原那么：对数生长期末，细胞活力强，菌体浓度相原那么：对数生长期末，细胞活力强，菌体浓度相对较大，但是最终由实验结果定。对较大，但是最终由实验结果定。大量地接入培育成熟的菌种的优点：大量地接入培育成熟的菌种的优点：缩短生长过程的延缓期，因此缩短了发酵周期，缩短生长过程的延缓期，因此缩短了发酵周期，提高了设备利用率提高了设备利用率节约发酵培育的动力耗费节约

14、发酵培育的动力耗费有利于减少染菌时机有利于减少染菌时机在放射形土壤杆菌多糖ARPS发酵过程中不同的接种量对多糖产量的影响 放射形土壤杆菌多糖ARPS发酵过程中不同的接种龄对多糖产量的影响 5 5、种子的质量要求、种子的质量要求量：要求到达一定的浓度量：要求到达一定的浓度质质: 形状形状 生优点于某个阶段、均匀等等生优点于某个阶段、均匀等等 理化目的：理化目的：C、N、P的含量，的含量，pH 酶活等酶活等 无污染无污染第二节第二节 影响种子质量的要素影响种子质量的要素v原资料质量原资料质量v培育温度培育温度v湿度湿度v通气与搅拌通气与搅拌v斜面冷藏时间斜面冷藏时间v培育基培育基vpHpH原资料质

15、量原资料质量v原资料质量动摇引起种子质量不稳定原资料质量动摇引起种子质量不稳定v原资料质量动摇的主要缘由：无机离子含量不原资料质量动摇的主要缘由：无机离子含量不同微量元素同微量元素Mg2+Mg2+、Cu2+Cu2+、Ba2+Ba2+能刺激孢子的能刺激孢子的构成，磷含量太多或太少也会影响孢子的质量构成，磷含量太多或太少也会影响孢子的质量 培育温度培育温度 v温度过低，菌种生长发育缓慢温度过低，菌种生长发育缓慢v温度过高会使菌丝过早自溶温度过高会使菌丝过早自溶湿湿 度度v湿度低，孢子生长快湿度低，孢子生长快v湿度大，孢子生长慢湿度大，孢子生长慢 通气与搅拌通气与搅拌 v足够的通气量，以保证菌种代谢

16、正常，提高种足够的通气量，以保证菌种代谢正常，提高种子的质量子的质量v搅拌可提高通气效果，促进生长繁衍，过度搅搅拌可提高通气效果，促进生长繁衍，过度搅拌导致培育液大量涌泡，液膜外表的酶易氧化拌导致培育液大量涌泡，液膜外表的酶易氧化变性，泡沫过多添加染菌时机，添加能耗变性，泡沫过多添加染菌时机，添加能耗v丝状微生物不宜猛烈搅拌丝状微生物不宜猛烈搅拌斜面冷藏时间斜面冷藏时间 v对孢子的消费才干有较大影响对孢子的消费才干有较大影响 v冷藏时间越长，消费才干下降越多冷藏时间越长，消费才干下降越多 培育基培育基v培育种子的目的：培育种子的目的：v扩展培育，添加细胞数量扩展培育，添加细胞数量v同时也必需培

17、育出强健、安康、活性高的细胞。同时也必需培育出强健、安康、活性高的细胞。为了使细胞迅速进展分裂或菌丝快速生长为了使细胞迅速进展分裂或菌丝快速生长v种子培育基特点：种子培育基特点：v有较完全和丰富的营养物质，糖分少，需充足氮有较完全和丰富的营养物质，糖分少，需充足氮源和生长因子，无机氮源比例大源和生长因子，无机氮源比例大v各种营养物质的浓度不用太高各种营养物质的浓度不用太高v供孢子用的种子培育基，可添加易被吸收利用的供孢子用的种子培育基，可添加易被吸收利用的碳源和氮源碳源和氮源v应思索与发酵培育基的主要成分相近应思索与发酵培育基的主要成分相近 pH v选择最适种子培育选择最适种子培育pHpH的原

18、那么是获得最大比生的原那么是获得最大比生长速率和适当的菌量长速率和适当的菌量v培育最后一级种子的培育基的培育最后一级种子的培育基的pHpH应接近于发酵应接近于发酵培育基的培育基的pHpH，以便种子能尽快顺应新的环境，以便种子能尽快顺应新的环境 第三节第三节 种子质量的控制措施种子质量的控制措施 v菌种稳定性的检查菌种稳定性的检查 v测定其消费才干，从中挑选高产菌株，并及时对测定其消费才干，从中挑选高产菌株，并及时对退化菌种进展复壮退化菌种进展复壮 v提供适宜的生长环境提供适宜的生长环境v种子无杂菌检查，保证纯种发酵种子无杂菌检查，保证纯种发酵第四节第四节 种子制备放大技术实例种子制备放大技术实

19、例一、细菌发酵种子扩展培育一、细菌发酵种子扩展培育二、酵母发酵种子扩展培育二、酵母发酵种子扩展培育三、丝状真菌发酵种子扩展培育三、丝状真菌发酵种子扩展培育四、放线菌发酵种子扩展培育四、放线菌发酵种子扩展培育五、谷氨酸消费种子制备五、谷氨酸消费种子制备六、青霉素消费种子制备六、青霉素消费种子制备 一、细菌发酵种子扩展培育一、细菌发酵种子扩展培育v细菌发酵过程中种子扩展培育的主要目的是为细菌发酵过程中种子扩展培育的主要目的是为了获得大量的活力强的种子了获得大量的活力强的种子v种龄对于生芽孢的种子尤其重要。假设接种物种龄对于生芽孢的种子尤其重要。假设接种物含大量芽孢，将给后续发酵带来较长迟滞期含大量

20、芽孢，将给后续发酵带来较长迟滞期梭状芽孢杆菌发酵丁醇丙酮时种子扩展培育的程序 举 例： 二、酵母发酵种子扩展培育二、酵母发酵种子扩展培育v酿酒酵母的种子扩展培育酿酒酵母的种子扩展培育 v最初采用纯种进展酵母发酵并设计出酵母繁衍最初采用纯种进展酵母发酵并设计出酵母繁衍流程，他将每一步的接种量规定为流程，他将每一步的接种量规定为1010，并控，并控制繁衍条件与酿造时一致制繁衍条件与酿造时一致 v现代的流程中，接种量为现代的流程中，接种量为1%1%或更低，控制的条或更低，控制的条件也与酿造时不同件也与酿造时不同面包酵母的种子扩展培育面包酵母的种子扩展培育 在固化的培育基上产生孢子在固化的培育基上产生

21、孢子 “滚瓶技术运用于产黄青霉的孢子消费滚瓶技术运用于产黄青霉的孢子消费 在固体培育基上产生孢子在固体培育基上产生孢子 在谷类的颗粒外表构成大量的孢子在谷类的颗粒外表构成大量的孢子 在液体深层培育基中产生孢子在液体深层培育基中产生孢子v 利用孢子作为接种物利用孢子作为接种物 三、丝状真菌发酵种子扩展培育三、丝状真菌发酵种子扩展培育 不能产生无性孢子的用繁衍体菌丝作为接种物，不能产生无性孢子的用繁衍体菌丝作为接种物，如消费赤霉素的菌种如消费赤霉素的菌种藤仓赤霉藤仓赤霉 问题：难以获得均一的接种物问题：难以获得均一的接种物 接种前将菌丝打成碎片，构成大量的菌丝段，它接种前将菌丝打成碎片，构成大量的

22、菌丝段，它具有大量的生长点具有大量的生长点 v 利用菌丝体作为接种物利用菌丝体作为接种物 三、丝状真菌发酵种子扩展培育三、丝状真菌发酵种子扩展培育 四、放线菌发酵种子扩展培育四、放线菌发酵种子扩展培育v斜面培育，制备孢子悬浮液作初级种子斜面培育，制备孢子悬浮液作初级种子v可用培育摇瓶菌丝体作为初级种子可用培育摇瓶菌丝体作为初级种子 制备过程制备过程斜面菌种斜面菌种 一级种子培育一级种子培育 二级种子培育二级种子培育 发酵发酵五、谷氨酸消费种子制备五、谷氨酸消费种子制备1、斜面、斜面 (AS1.299)培育基：蛋白胨培育基：蛋白胨 1%，牛肉膏，牛肉膏1%，氯化钠，氯化钠 0.5 琼脂琼脂 2%

23、， pH 7.0-7.2培育基特点：有利于菌体的生长，原料比较精细培育基特点：有利于菌体的生长，原料比较精细培育条件：培育条件：32，生长，生长18-24小时小时生长斜面要求：生长良好，所运用斜面延续传代不超越生长斜面要求：生长良好，所运用斜面延续传代不超越 3次次2、一级种子摇瓶、一级种子摇瓶培育条件：于培育条件：于1000ml三角瓶中，装液三角瓶中，装液200-250 mL, 32培培 养养12小时。小时。培育基：葡萄糖培育基：葡萄糖2%，尿素，尿素0.5%，玉米浆，玉米浆 2.5%， K2HPO4 0.1%培育基特点：有利于菌体的生长，所运用的原料曾经基培育基特点：有利于菌体的生长，所运

24、用的原料曾经基 本接近于发酵培育基本接近于发酵培育基3、二级种子、二级种子(种子罐种子罐)培育条件：在种子罐中培育容积为发酵罐的培育条件：在种子罐中培育容积为发酵罐的1%， 32培育培育7-10个小时个小时培育基：和一级种子类似，其中葡萄糖用水解糖代培育基：和一级种子类似，其中葡萄糖用水解糖代 替，浓度为替，浓度为2.5%培育基的特点：长菌体，更接近于发酵培育基培育基的特点：长菌体，更接近于发酵培育基种子的质量要求：种子的质量要求：108-109个个/mL大小均匀，呈单个或八字陈列大小均匀，呈单个或八字陈列pH 7.0-7.2时终了，时终了，6.887.0-7.2活力旺盛活力旺盛安瓿管安瓿管 斜面孢子斜面孢子 大米孢子大米孢子 一级种子一级种子