二章節(jié)菌種及其擴(kuò)大培養(yǎng)學(xué)時(shí)PPT學(xué)習(xí)教案

1、會(huì)計(jì)學(xué)1二章節(jié)菌種及其擴(kuò)大培養(yǎng)學(xué)時(shí)二章節(jié)菌種及其擴(kuò)大培養(yǎng)學(xué)時(shí)2第1頁/共45頁種子液質(zhì)量的優(yōu)劣對(duì)發(fā)酵生產(chǎn)起著關(guān)鍵性的作用3第2頁/共45頁4。第3頁/共45頁5n種子擴(kuò)培的目的種子擴(kuò)培的目的 獲得一定數(shù)量和質(zhì)量的純種獲得一定數(shù)量和質(zhì)量的純種 縮短發(fā)酵時(shí)間、提高設(shè)備利用率、縮短發(fā)酵時(shí)間、提高設(shè)備利用率、保證生產(chǎn)水平保證生產(chǎn)水平第4頁/共45頁6種子的要求種子的要求活力強(qiáng)，移種至發(fā)酵后，能夠迅速生長，活力強(qiáng)，移種至發(fā)酵后，能夠迅速生長，延遲期短延遲期短生理狀況穩(wěn)定生理狀況穩(wěn)定總量及濃度能滿足大容量發(fā)酵罐的要求總量及濃度能滿足大容量發(fā)酵罐的要求無雜菌污染無雜菌污染保持穩(wěn)定的生產(chǎn)能力保持穩(wěn)定的生產(chǎn)能力

2、第5頁/共45頁7實(shí)驗(yàn)室階段：不 用 種 子 罐 ， 所 用 的 設(shè) 備 為 培 養(yǎng) 箱 、 搖 床 等 實(shí) 驗(yàn)室常見設(shè)備，在工廠這些培養(yǎng)過程一般都在菌種室完成。生產(chǎn)車間階段：種子培養(yǎng)在種子罐里面進(jìn)行，一般在工程上歸為發(fā)酵車間管理。第6頁/共45頁8211 種子保藏種子保藏212 菌種移接菌種移接第7頁/共45頁9第8頁/共45頁102.1.1 種子保藏種子保藏第9頁/共45頁n斜面冰箱保藏法（低溫）斜面冰箱保藏法（低溫） 短期短期、過渡的保藏、過渡的保藏方法方法 新鮮新鮮斜面接種后，置最適條件下培養(yǎng)到菌體或孢斜面接種后，置最適條件下培養(yǎng)到菌體或孢子生長豐滿后，放在子生長豐滿后，放在4 4C

3、C冰箱保存冰箱保存。 一般一般保存期為保存期為三個(gè)月到六個(gè)月三個(gè)月到六個(gè)月。11第10頁/共45頁n沙土沙土管保藏法（缺營養(yǎng)、低溫）管保藏法（缺營養(yǎng)、低溫） 適合于適合于產(chǎn)孢子或芽孢產(chǎn)孢子或芽孢的微生物。制備方法：的微生物。制備方法：將沙與土洗凈烘干過篩后，按沙與土的比例為將沙與土洗凈烘干過篩后，按沙與土的比例為1212：1 1混合均勻，分裝于小試管中，裝料高度約為混合均勻，分裝于小試管中，裝料高度約為1 1厘米厘米左右，左右，121121C C間歇滅菌三次，滅菌試驗(yàn)合格后烘干間歇滅菌三次，滅菌試驗(yàn)合格后烘干備用。一般沙用備用。一般沙用8080目過濾，土用目過濾，土用8080一一100100目

4、過篩。目過篩。將斜面孢子制成孢子懸浮液接入沙土管中或?qū)⑿泵鎸⑿泵骀咦又瞥涉咦討腋∫航尤肷惩凉苤谢驅(qū)⑿泵骀咦庸蜗轮苯优c沙土混合，置干燥器中用真空泵抽孢子刮下直接與沙土混合，置干燥器中用真空泵抽干，放在冰箱內(nèi)保存。一般保存期為干，放在冰箱內(nèi)保存。一般保存期為一年一年左右。左右。12第11頁/共45頁n石蠟油封存法（缺氧、低溫）石蠟油封存法（缺氧、低溫） 向培養(yǎng)成熟的菌種斜面上，倒入一層滅過菌的石向培養(yǎng)成熟的菌種斜面上，倒入一層滅過菌的石蠟油，用量高出斜面一厘米，然后保存在冰箱中。蠟油，用量高出斜面一厘米，然后保存在冰箱中。此法可適用于不能利用石蠟油作碳源的此法可適用于不能利用石蠟油作碳源的細(xì)菌、霉

5、菌、細(xì)菌、霉菌、酵母酵母等微生物的保存。保存期約等微生物的保存。保存期約一年一年左右。左右。n真空冷凍干燥保藏法（缺營養(yǎng)、缺氧、干燥、真空冷凍干燥保藏法（缺營養(yǎng)、缺氧、干燥、低溫）低溫）將微生物制成懸浮液，與保護(hù)劑混合；將微生物制成懸浮液，與保護(hù)劑混合；放在特制的安培管，用低溫酒精或干冰（放在特制的安培管，用低溫酒精或干冰（-15-15C C），），使其迅速凍結(jié)，在低溫下用真空泵抽干；使其迅速凍結(jié)，在低溫下用真空泵抽干；最后將安培管真空熔封，井低溫保藏。最后將安培管真空熔封，井低溫保藏。 菌種可以保存很長時(shí)間，一般菌種可以保存很長時(shí)間，一般5 5年年左右。左右。13第12頁/共45頁n液氮超低

6、溫保藏液氮超低溫保藏法法 （缺營養(yǎng)、缺氧、干燥、超低溫）缺營養(yǎng)、缺氧、干燥、超低溫） 原理：原理：用液氮能長期保存菌種。這是因?yàn)橐旱臏赜靡旱荛L期保存菌種。這是因?yàn)橐旱臏囟瓤蛇_(dá)度可達(dá)-196-196C C，遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于其新陳代謝作用停止的溫度，遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于其新陳代謝作用停止的溫度(-130(-130C)C)，此時(shí)菌種的代謝活動(dòng)已停止，化學(xué)作用亦，此時(shí)菌種的代謝活動(dòng)已停止，化學(xué)作用亦隨之消失。隨之消失。操作方法：操作方法：安培管的要求安培管的要求菌種準(zhǔn)備及分裝菌種準(zhǔn)備及分裝凍結(jié)（常溫過渡到低溫）凍結(jié)（常溫過渡到低溫）重新重新培養(yǎng)（迅速解凍）培養(yǎng)（迅速解凍）14第13頁/共45頁15211 種子保藏種

7、子保藏212 菌種移接菌種移接第14頁/共45頁162.1.2 菌種移接菌種移接第15頁/共45頁17第16頁/共45頁18搖瓶菌絲體搖瓶菌絲體：火焰保護(hù)接種或壓差法火焰保護(hù)接種或壓差法孢子懸浮液孢子懸浮液：微孔接種法微孔接種法種子罐之間或發(fā)酵罐之間種子罐之間或發(fā)酵罐之間：壓差法壓差法（由種子（由種子接種管道進(jìn)行移種，防止接受罐表壓降至零，接種管道進(jìn)行移種，防止接受罐表壓降至零，否則會(huì)引起染菌。）否則會(huì)引起染菌。）2.2.1 菌種移接菌種移接第17頁/共45頁19第18頁/共45頁第19頁/共45頁21第20頁/共45頁22第21頁/共45頁23n種子罐級(jí)數(shù)：種子罐級(jí)數(shù)：是指制備種子需逐級(jí)擴(kuò)大

8、培養(yǎng)的次數(shù)。是指制備種子需逐級(jí)擴(kuò)大培養(yǎng)的次數(shù)。n種子罐級(jí)數(shù)確定的依據(jù)種子罐級(jí)數(shù)確定的依據(jù)級(jí)數(shù)受發(fā)酵規(guī)模級(jí)數(shù)受發(fā)酵規(guī)模菌體生長特性菌體生長特性接種量的大小接種量的大小 級(jí)數(shù)大，難控制、易染菌、易變異，管級(jí)數(shù)大，難控制、易染菌、易變異，管理困難，一般理困難，一般2-4級(jí)。級(jí)。 在發(fā)酵產(chǎn)品的放大中，在發(fā)酵產(chǎn)品的放大中，反應(yīng)級(jí)數(shù)的確定反應(yīng)級(jí)數(shù)的確定是非常重要的一個(gè)方面是非常重要的一個(gè)方面2.2.2 種子罐級(jí)數(shù)的確定種子罐級(jí)數(shù)的確定第22頁/共45頁242.2.2 種子罐級(jí)數(shù)的確定種子罐級(jí)數(shù)的確定第23頁/共45頁252.2.2 種子罐級(jí)數(shù)的確定種子罐級(jí)數(shù)的確定第24頁/共45頁262.2.2 種子罐級(jí)

9、數(shù)的確定種子罐級(jí)數(shù)的確定第25頁/共45頁n 種子罐的級(jí)數(shù)越少種子罐的級(jí)數(shù)越少 越有利于簡化工藝和控制越有利于簡化工藝和控制 減少由于多次移種而帶來染菌的機(jī)會(huì)減少由于多次移種而帶來染菌的機(jī)會(huì) 但也必須考慮盡量延長發(fā)酵罐生產(chǎn)產(chǎn)物的時(shí)間但也必須考慮盡量延長發(fā)酵罐生產(chǎn)產(chǎn)物的時(shí)間，縮短由于種子發(fā)芽、生長而占用的非生產(chǎn)時(shí)，縮短由于種子發(fā)芽、生長而占用的非生產(chǎn)時(shí)間，以提高發(fā)酵罐的間，以提高發(fā)酵罐的生產(chǎn)率（生產(chǎn)率（mol產(chǎn)物產(chǎn)物/L/h）。 n雖然種子罐級(jí)數(shù)隨產(chǎn)物的品種及生產(chǎn)規(guī)模而定，但雖然種子罐級(jí)數(shù)隨產(chǎn)物的品種及生產(chǎn)規(guī)模而定，但也與所選用工藝條件有關(guān)。如改變種子罐的培養(yǎng)條也與所選用工藝條件有關(guān)。如改變種子

10、罐的培養(yǎng)條件，加速了孢子發(fā)芽及菌體的繁殖也可相應(yīng)地減少件，加速了孢子發(fā)芽及菌體的繁殖也可相應(yīng)地減少種子罐的級(jí)數(shù)。種子罐的級(jí)數(shù)。272.2.2 種子罐級(jí)數(shù)的確定種子罐級(jí)數(shù)的確定第26頁/共45頁28第27頁/共45頁 在種子罐中，隨著培養(yǎng)時(shí)間的延長，在種子罐中，隨著培養(yǎng)時(shí)間的延長，菌絲量增加、基質(zhì)消耗及代謝產(chǎn)物的積累菌絲量增加、基質(zhì)消耗及代謝產(chǎn)物的積累，菌絲量不再增加，而逐漸趨于老化。，菌絲量不再增加，而逐漸趨于老化。 選擇適當(dāng)?shù)慕臃N齡顯得十分重要。選擇適當(dāng)?shù)慕臃N齡顯得十分重要。292.2.3 接種齡與接種量接種齡與接種量第28頁/共45頁302.2.3 接種齡與接種量接種齡與接種量第29頁/共

11、45頁2.2.3 接種齡與接種量接種齡與接種量n不同品種或同一不同品種或同一品種的工藝條件品種的工藝條件不同，其接種齡不同，其接種齡是不一樣的。是不一樣的。n一般要經(jīng)過多次一般要經(jīng)過多次試驗(yàn)、考察其試驗(yàn)、考察其發(fā)發(fā)酵罐中產(chǎn)量的多酵罐中產(chǎn)量的多少少來確定最適的來確定最適的接種齡。接種齡。31接種齡對(duì)嗜堿性芽孢桿菌產(chǎn)堿性蛋白酶的影響第30頁/共45頁32n接種量接種量：是指移入的種子液體積（是指移入的種子液體積（V1）和接種后培養(yǎng)）和接種后培養(yǎng)液體積（液體積（V1+V2）的比例（）的比例（V1/ V1+V2）。）。 接種量的大小決定于生產(chǎn)菌種在發(fā)酵罐中生長繁殖的速度。接種量的大小決定于生產(chǎn)菌種在發(fā)

12、酵罐中生長繁殖的速度。 一般接種量：一般接種量：5-15，過大過小都不好，最終以實(shí)，過大過小都不好，最終以實(shí)踐定，如大多數(shù)抗生素為踐定，如大多數(shù)抗生素為7-15%。但是。但是一般認(rèn)為大一般認(rèn)為大一點(diǎn)好一點(diǎn)好。2.2.3 接種齡與接種量接種齡與接種量第31頁/共45頁 接種量接種量較大較大：可以縮短發(fā)酵罐中菌絲繁殖到：可以縮短發(fā)酵罐中菌絲繁殖到達(dá)高峰的時(shí)間，使產(chǎn)物的形成提前到來。達(dá)高峰的時(shí)間，使產(chǎn)物的形成提前到來。 這是由于種子量多，同時(shí)種子液中含有大量這是由于種子量多，同時(shí)種子液中含有大量體外水解酶類，有利于對(duì)基質(zhì)的利用，并且體外水解酶類，有利于對(duì)基質(zhì)的利用，并且生產(chǎn)菌迅速被占據(jù)了整個(gè)培養(yǎng)環(huán)境

13、，則對(duì)減生產(chǎn)菌迅速被占據(jù)了整個(gè)培養(yǎng)環(huán)境，則對(duì)減少雜菌生長的機(jī)會(huì)。少雜菌生長的機(jī)會(huì)。 接種量接種量過多過多：往往使菌絲生長過快、培養(yǎng)液：往往使菌絲生長過快、培養(yǎng)液粘度增加，造成溶解氧不足，而影響產(chǎn)物的粘度增加，造成溶解氧不足，而影響產(chǎn)物的合成。合成。 接種量接種量過少過少：延長發(fā)酵周期，往往還會(huì)引起：延長發(fā)酵周期，往往還會(huì)引起其他不正常情況，如產(chǎn)生大量菌絲團(tuán)，而使其他不正常情況，如產(chǎn)生大量菌絲團(tuán)，而使產(chǎn)量降低。產(chǎn)量降低。33第32頁/共45頁34接種量對(duì)堿性蛋白酶產(chǎn)生的影響第33頁/共45頁n近年來，生產(chǎn)上多以近年來，生產(chǎn)上多以加大種子量加大種子量及采用及采用豐富培豐富培養(yǎng)基養(yǎng)基作為獲得高產(chǎn)的措

14、施。作為獲得高產(chǎn)的措施。n獲得高產(chǎn)的其它措施獲得高產(chǎn)的其它措施： 雙種法雙種法：兩個(gè)種子罐接種到一個(gè)發(fā)酵罐中。：兩個(gè)種子罐接種到一個(gè)發(fā)酵罐中。卡那霉素生產(chǎn)中采用雙種比單種的發(fā)酵單位卡那霉素生產(chǎn)中采用雙種比單種的發(fā)酵單位提高提高8%，而且達(dá)到產(chǎn)量高峰的時(shí)間提前。，而且達(dá)到產(chǎn)量高峰的時(shí)間提前。 倒種法倒種法：以適宜的發(fā)酵液倒出適量給另一發(fā)：以適宜的發(fā)酵液倒出適量給另一發(fā)酵罐作種子，一部分種子來源于種子罐，一酵罐作種子，一部分種子來源于種子罐，一部分來源于發(fā)酵罐。部分來源于發(fā)酵罐。 鏈霉素酵中，使用倒種法比單種的發(fā)酵單位鏈霉素酵中，使用倒種法比單種的發(fā)酵單位提高提高19%。而四環(huán)素發(fā)酵采用雙種效果并

15、不。而四環(huán)素發(fā)酵采用雙種效果并不顯著。顯著。 35第34頁/共45頁36第35頁/共45頁372.2.4 種子質(zhì)量判斷種子質(zhì)量判斷第36頁/共45頁38第37頁/共45頁39表 淀粉液化速度同龜裂鏈霉菌合成土霉素能力的關(guān)系第38頁/共45頁402.3.1 2.3.1 原材料質(zhì)量原材料質(zhì)量 原料質(zhì)量波動(dòng)是種子質(zhì)量不穩(wěn)定的主要原因原料質(zhì)量波動(dòng)是種子質(zhì)量不穩(wěn)定的主要原因1 1）產(chǎn)地、品種、加工方法及用量，水質(zhì)硬）產(chǎn)地、品種、加工方法及用量，水質(zhì)硬 度等；度等；2 2）原材料）原材料質(zhì)量波動(dòng)，質(zhì)量波動(dòng)，起主要作用的是無機(jī)起主要作用的是無機(jī)離子含量不同。離子含量不同。第39頁/共45頁41第40頁/共45頁42種子質(zhì)量的最終指標(biāo)：考察其在發(fā)酵罐中所表現(xiàn)出來的生產(chǎn)能力。首先，必