發(fā)酵工業(yè)的種子制備

1、2022-3-241第六章第六章 發(fā)酵工業(yè)的種子制發(fā)酵工業(yè)的種子制備備2022-3-242本章內(nèi)容：本章內(nèi)容： 一、種子制備原理與技術(shù)一、種子制備原理與技術(shù) 二、影響種子質(zhì)量的因素二、影響種子質(zhì)量的因素 三、種子質(zhì)量的控制措施三、種子質(zhì)量的控制措施 四、種子制備的放大原理與四、種子制備的放大原理與技術(shù)技術(shù)2022-3-243一、種子制備原理與技術(shù)1、優(yōu)良種子應(yīng)具備的條件、優(yōu)良種子應(yīng)具備的條件生長活力強(qiáng)，延遲期短；生長活力強(qiáng)，延遲期短；生理狀態(tài)穩(wěn)定；生理狀態(tài)穩(wěn)定；濃度及總量能滿足發(fā)酵罐接種量的要求；濃度及總量能滿足發(fā)酵罐接種量的要求；無雜菌污染，保證純種發(fā)酵；無雜菌污染，保證純種發(fā)酵；適應(yīng)性強(qiáng)，

2、生產(chǎn)能力穩(wěn)定。適應(yīng)性強(qiáng)，生產(chǎn)能力穩(wěn)定。2022-3-2442、種子罐級數(shù)的確定、種子罐級數(shù)的確定 種子擴(kuò)大的級數(shù)：制備種子需逐級擴(kuò)大種子擴(kuò)大的級數(shù)：制備種子需逐級擴(kuò)大培養(yǎng)的次數(shù)培養(yǎng)的次數(shù) 級數(shù)愈少，愈利于簡化工藝及控制，并級數(shù)愈少，愈利于簡化工藝及控制，并可減少種子罐污染雜菌的機(jī)會，減少消可減少種子罐污染雜菌的機(jī)會，減少消毒及值班工作量，減少因種子罐生長異毒及值班工作量，減少因種子罐生長異常而造成的發(fā)酵波動。常而造成的發(fā)酵波動。2022-3-245 確定方法確定方法 菌種的性質(zhì)菌種的性質(zhì)( (如菌種傳代后的穩(wěn)定性如菌種傳代后的穩(wěn)定性) ) 瓶中的孢子數(shù)，孢子發(fā)芽及菌絲繁殖速瓶中的孢子數(shù)，孢子發(fā)

3、芽及菌絲繁殖速度度 發(fā)酵罐中種子培養(yǎng)液的最低接種量發(fā)酵罐中種子培養(yǎng)液的最低接種量 種子罐與發(fā)酵罐的容積比種子罐與發(fā)酵罐的容積比 生產(chǎn)規(guī)模生產(chǎn)規(guī)模 隨工藝條件的改變作適當(dāng)?shù)恼{(diào)整隨工藝條件的改變作適當(dāng)?shù)恼{(diào)整2022-3-2463、種子質(zhì)量的判斷方法、種子質(zhì)量的判斷方法v通常檢測的培養(yǎng)液中參數(shù)通常檢測的培養(yǎng)液中參數(shù)pHpH是否在種子要求的范圍之內(nèi)是否在種子要求的范圍之內(nèi) 糖、氨基氮、磷酸鹽的含量糖、氨基氮、磷酸鹽的含量 菌絲形態(tài)、菌絲濃度和培養(yǎng)液外觀菌絲形態(tài)、菌絲濃度和培養(yǎng)液外觀 有無雜菌污染有無雜菌污染 v其他參數(shù)，如接種前酶活、種子罐的溶氧和尾其他參數(shù)，如接種前酶活、種子罐的溶氧和尾氣等氣等 2

4、022-3-2474、種子制備、種子制備v步驟：步驟：斜面培養(yǎng)基中活化；斜面培養(yǎng)基中活化；扁瓶固體培養(yǎng)基或搖瓶培養(yǎng)基中擴(kuò)大培扁瓶固體培養(yǎng)基或搖瓶培養(yǎng)基中擴(kuò)大培養(yǎng)，完成實(shí)驗(yàn)室種子制備養(yǎng)，完成實(shí)驗(yàn)室種子制備一級種子罐，制備生產(chǎn)用種子；視情況一級種子罐，制備生產(chǎn)用種子；視情況確定擴(kuò)大級數(shù)，完成生產(chǎn)車間種子制備；確定擴(kuò)大級數(shù)，完成生產(chǎn)車間種子制備；種子轉(zhuǎn)種至發(fā)酵罐種子轉(zhuǎn)種至發(fā)酵罐2022-3-248種子制備過程種子制備過程v實(shí)驗(yàn)室種子制備階段：瓊脂斜面至固實(shí)驗(yàn)室種子制備階段：瓊脂斜面至固體培養(yǎng)基擴(kuò)大培養(yǎng)（如茄子瓶斜面培體培養(yǎng)基擴(kuò)大培養(yǎng)（如茄子瓶斜面培養(yǎng)等或液體搖瓶培養(yǎng)養(yǎng)等或液體搖瓶培養(yǎng) v生產(chǎn)車間種子

5、制備階段：種子罐擴(kuò)大生產(chǎn)車間種子制備階段：種子罐擴(kuò)大培養(yǎng)培養(yǎng) 2022-3-2492022-3-24102022-3-2411實(shí)驗(yàn)室種子制備 v無菌方式接保藏的菌種至斜面培養(yǎng)基上，無菌方式接保藏的菌種至斜面培養(yǎng)基上，成熟后挑選正常菌落至試管斜面和搖瓶。成熟后挑選正常菌落至試管斜面和搖瓶。v菌種產(chǎn)孢子能力強(qiáng)及孢子發(fā)芽、生長繁殖菌種產(chǎn)孢子能力強(qiáng)及孢子發(fā)芽、生長繁殖迅速，可用固體培養(yǎng)基培養(yǎng)孢子。迅速，可用固體培養(yǎng)基培養(yǎng)孢子。v菌種產(chǎn)孢子能力不強(qiáng)或孢子發(fā)芽慢，可用菌種產(chǎn)孢子能力不強(qiáng)或孢子發(fā)芽慢，可用搖瓶液體培養(yǎng)法。搖瓶液體培養(yǎng)法。v不產(chǎn)孢子的菌種，保藏基礎(chǔ)上，在一定溫不產(chǎn)孢子的菌種，保藏基礎(chǔ)上，在一定

6、溫度下活化即可。度下活化即可。2022-3-2412v種子擴(kuò)大培養(yǎng)階段種子擴(kuò)大培養(yǎng)階段液體培養(yǎng)法：液體試管、三角瓶搖床液體培養(yǎng)法：液體試管、三角瓶搖床振蕩或回旋式培養(yǎng)。振蕩或回旋式培養(yǎng)。表面培養(yǎng)法：茄子瓶、克氏瓶或瓷盤表面培養(yǎng)法：茄子瓶、克氏瓶或瓷盤培養(yǎng)。培養(yǎng)。固體培養(yǎng)法：三角瓶、蘑菇瓶、克氏固體培養(yǎng)法：三角瓶、蘑菇瓶、克氏瓶、培養(yǎng)皿等麩皮培養(yǎng)。瓶、培養(yǎng)皿等麩皮培養(yǎng)。2022-3-2413生產(chǎn)車間種子制備 v實(shí)驗(yàn)室制備的孢子斜面或搖瓶種子移接到實(shí)驗(yàn)室制備的孢子斜面或搖瓶種子移接到種子罐進(jìn)行擴(kuò)大培養(yǎng)。種子罐進(jìn)行擴(kuò)大培養(yǎng)。v種子罐培養(yǎng)一獲得足夠的菌種數(shù)量，二種子罐培養(yǎng)一獲得足夠的菌種數(shù)量，二種子罐

7、的培養(yǎng)基接近發(fā)酵罐培養(yǎng)的醪液成種子罐的培養(yǎng)基接近發(fā)酵罐培養(yǎng)的醪液成分和培養(yǎng)條件，使菌體適應(yīng)發(fā)酵環(huán)境。分和培養(yǎng)條件，使菌體適應(yīng)發(fā)酵環(huán)境。 2022-3-2414v種子罐級數(shù)越少，越有利于簡化工藝種子罐級數(shù)越少，越有利于簡化工藝和控制，并減少由于多次轉(zhuǎn)種而帶來和控制，并減少由于多次轉(zhuǎn)種而帶來的染菌機(jī)會以及減少因種子罐生長異的染菌機(jī)會以及減少因種子罐生長異常而造成的發(fā)酵波動。常而造成的發(fā)酵波動。 v但考慮能否在一定時(shí)間內(nèi)獲得優(yōu)質(zhì)、但考慮能否在一定時(shí)間內(nèi)獲得優(yōu)質(zhì)、足量的種子以滿足發(fā)酵的需求。足量的種子以滿足發(fā)酵的需求。2022-3-241515L15L種子發(fā)酵罐種子發(fā)酵罐2022-3-2416實(shí)驗(yàn)室準(zhǔn)

8、備階段實(shí)驗(yàn)室準(zhǔn)備階段生產(chǎn)車間階段生產(chǎn)車間階段放罐，后處理放罐，后處理產(chǎn)品產(chǎn)品2022-3-24175、種齡與接種量、種齡與接種量v接種齡接種齡 種子罐中培養(yǎng)的菌體從開始移入下一級種種子罐中培養(yǎng)的菌體從開始移入下一級種子罐或發(fā)酵罐時(shí)的培養(yǎng)時(shí)間子罐或發(fā)酵罐時(shí)的培養(yǎng)時(shí)間種子培養(yǎng)期應(yīng)取菌種的對數(shù)生長期為宜，種子培養(yǎng)期應(yīng)取菌種的對數(shù)生長期為宜，菌種過嫩或過老，不但延長發(fā)酵周期，而菌種過嫩或過老，不但延長發(fā)酵周期，而且會降低產(chǎn)量。且會降低產(chǎn)量。2022-3-2418放射形土壤桿菌多糖（放射形土壤桿菌多糖（ARPSARPS）發(fā)酵過程中不同的接種齡對多糖產(chǎn)量的影響發(fā)酵過程中不同的接種齡對多糖產(chǎn)量的影響 202

9、2-3-2419v大量地接入培養(yǎng)成熟的菌種的優(yōu)點(diǎn)：大量地接入培養(yǎng)成熟的菌種的優(yōu)點(diǎn)：縮短生長過程的延緩期，因而縮短了縮短生長過程的延緩期，因而縮短了發(fā)酵周期，提高了設(shè)備利用率發(fā)酵周期，提高了設(shè)備利用率節(jié)約發(fā)酵培養(yǎng)的動力消耗節(jié)約發(fā)酵培養(yǎng)的動力消耗有利于減少染菌機(jī)會有利于減少染菌機(jī)會2022-3-2420接種量接種量v接種量：移入的種子液體積和接種后培養(yǎng)液體接種量：移入的種子液體積和接種后培養(yǎng)液體的體積的比例的體積的比例 v接種量過多，菌絲生長過快、溶氧不足，衰老接種量過多，菌絲生長過快、溶氧不足，衰老細(xì)胞增加等，發(fā)酵后勁不足細(xì)胞增加等，發(fā)酵后勁不足v接種量過少延長發(fā)酵周期，形成異常形態(tài)，而接種量過

10、少延長發(fā)酵周期，形成異常形態(tài)，而且易造成染菌。且易造成染菌。 v以生產(chǎn)菌種在發(fā)酵罐中的繁殖速度為依據(jù)。以生產(chǎn)菌種在發(fā)酵罐中的繁殖速度為依據(jù)。v接種量的大小直接影響發(fā)酵周期。接種量的大小直接影響發(fā)酵周期。2022-3-2421在放射形土壤桿菌多糖（在放射形土壤桿菌多糖（ARPSARPS）發(fā)酵過程中不同的接種量對多糖產(chǎn)量的影響發(fā)酵過程中不同的接種量對多糖產(chǎn)量的影響 2022-3-2422本章內(nèi)容：本章內(nèi)容： 一、種子制備原理與技術(shù)一、種子制備原理與技術(shù) 二、影響種子質(zhì)量的因素二、影響種子質(zhì)量的因素 三、種子質(zhì)量的控制措施三、種子質(zhì)量的控制措施 四、種子制備的放大原理與四、種子制備的放大原理與技術(shù)技

11、術(shù)2022-3-2423二、影響種子質(zhì)量的因素v原材料質(zhì)量原材料質(zhì)量v培養(yǎng)溫度培養(yǎng)溫度v濕度濕度v通氣與攪拌通氣與攪拌v斜面冷藏時(shí)間斜面冷藏時(shí)間v培養(yǎng)基培養(yǎng)基vpHpH2022-3-24241.1.原材料質(zhì)量原材料質(zhì)量v原材料質(zhì)量波動引起種子質(zhì)量不穩(wěn)定。原材料質(zhì)量波動引起種子質(zhì)量不穩(wěn)定。v原材料質(zhì)量波動的主要原因：無機(jī)離子原材料質(zhì)量波動的主要原因：無機(jī)離子含量不同（微量元素含量不同（微量元素MgMg2+2+、CuCu2+2+、BaBa2+2+能能刺激孢子的形成，磷含量太多或太少也刺激孢子的形成，磷含量太多或太少也會影響孢子的質(zhì)量）。會影響孢子的質(zhì)量）。 2022-3-2425例例1：四環(huán)素、土

12、霉素生產(chǎn)中，配制產(chǎn)孢子斜面培養(yǎng)基用的四環(huán)素、土霉素生產(chǎn)中，配制產(chǎn)孢子斜面培養(yǎng)基用的麩皮麩皮，因小麥產(chǎn)地、品種、加工方法及用量的不同對孢子，因小麥產(chǎn)地、品種、加工方法及用量的不同對孢子質(zhì)量的影響也不同。質(zhì)量的影響也不同。例例2：制備霉菌用的制備霉菌用的大大(小小)米米，其產(chǎn)地、顆粒大小、均勻程，其產(chǎn)地、顆粒大小、均勻程度不同，孢子質(zhì)量也不同。度不同，孢子質(zhì)量也不同。 例例3：蛋白胨蛋白胨加工原料不同，對孢子影響也不同。加工原料不同，對孢子影響也不同。 例例4：瓊脂瓊脂的牌號不同，其中含無機(jī)離子的差別而引起孢子的牌號不同，其中含無機(jī)離子的差別而引起孢子質(zhì)量的變化。質(zhì)量的變化。 例例5：水質(zhì)水質(zhì)的硬

13、度、污染程度對生產(chǎn)均有影響。的硬度、污染程度對生產(chǎn)均有影響。2022-3-24262 2、培養(yǎng)溫度、培養(yǎng)溫度 v溫度過低，菌種生長發(fā)育緩慢溫度過低，菌種生長發(fā)育緩慢v溫度過高會使菌絲過早自溶溫度過高會使菌絲過早自溶在制備土霉素生產(chǎn)種子過程中，高于在制備土霉素生產(chǎn)種子過程中，高于3737培養(yǎng)時(shí)，培養(yǎng)時(shí)，孢子接入發(fā)酵罐后表現(xiàn)出糖代謝變慢，氨孢子接入發(fā)酵罐后表現(xiàn)出糖代謝變慢，氨基氮回升提前，菌絲過早自溶，效價(jià)降低等現(xiàn)象?；厣崆?，菌絲過早自溶，效價(jià)降低等現(xiàn)象。2022-3-24273、濕度、濕度v濕度低，孢子生長快；濕度低，孢子生長快；v濕度大，孢子生長慢濕度大，孢子生長慢 制備土霉素生產(chǎn)菌種龜

14、裂鏈霉菌孢子時(shí)發(fā)現(xiàn)，制備土霉素生產(chǎn)菌種龜裂鏈霉菌孢子時(shí)發(fā)現(xiàn)，在含有少量水分的試管斜面培養(yǎng)基下部孢子長在含有少量水分的試管斜面培養(yǎng)基下部孢子長得較好，而斜面上部由于水分迅速蒸發(fā)呈干癟得較好，而斜面上部由于水分迅速蒸發(fā)呈干癟狀，孢子稀少。狀，孢子稀少。 在氣溫高濕度大的地區(qū)，斜面孢子長得慢，主在氣溫高濕度大的地區(qū)，斜面孢子長得慢，主要由于試管下部冷凝水多而不利于孢子形成。要由于試管下部冷凝水多而不利于孢子形成。2022-3-2428 4、通氣與攪拌、通氣與攪拌 v足夠的通氣量，以保證菌種代謝正常，足夠的通氣量，以保證菌種代謝正常，提高種子的質(zhì)量。提高種子的質(zhì)量。 v攪拌可提高通氣效果，促進(jìn)生長繁殖

15、，攪拌可提高通氣效果，促進(jìn)生長繁殖，過度攪拌導(dǎo)致培養(yǎng)液大量涌泡，液膜過度攪拌導(dǎo)致培養(yǎng)液大量涌泡，液膜表面的酶易氧化變性，泡沫過多增加表面的酶易氧化變性，泡沫過多增加染菌機(jī)會，增加能耗。染菌機(jī)會，增加能耗。v絲狀微生物不宜劇烈攪拌。絲狀微生物不宜劇烈攪拌。2022-3-2429例如例如: 青霉素生產(chǎn)，將通氣充足和不足情況青霉素生產(chǎn)，將通氣充足和不足情況下得到的種子分別接入發(fā)酵罐，發(fā)酵單位相下得到的種子分別接入發(fā)酵罐，發(fā)酵單位相差差1倍。倍。 但也有例外但也有例外 例如：例如：土霉素生產(chǎn)中，一級種子罐的通土霉素生產(chǎn)中，一級種子罐的通氣量小對發(fā)酵有利。氣量小對發(fā)酵有利。2022-3-24305、斜面

16、冷藏時(shí)間、斜面冷藏時(shí)間 v對孢子的生產(chǎn)能力有較大影響對孢子的生產(chǎn)能力有較大影響 v冷藏時(shí)間越長，生產(chǎn)能力下降越多冷藏時(shí)間越長，生產(chǎn)能力下降越多 鏈霉素生產(chǎn)中，斜面孢子在鏈霉素生產(chǎn)中，斜面孢子在66冷藏兩冷藏兩個(gè)月后的發(fā)酵單位比冷藏一個(gè)月的降低個(gè)月后的發(fā)酵單位比冷藏一個(gè)月的降低1818，冷藏冷藏3 3個(gè)月的降低個(gè)月的降低3535。 2022-3-24316、培養(yǎng)基、培養(yǎng)基v培養(yǎng)種子的目的：培養(yǎng)種子的目的：擴(kuò)大培養(yǎng)，增加細(xì)胞數(shù)量；擴(kuò)大培養(yǎng)，增加細(xì)胞數(shù)量；同時(shí)也必須培養(yǎng)出強(qiáng)壯、健康、活性高同時(shí)也必須培養(yǎng)出強(qiáng)壯、健康、活性高的細(xì)胞。為了使細(xì)胞迅速進(jìn)行分裂或菌的細(xì)胞。為了使細(xì)胞迅速進(jìn)行分裂或菌絲快速生長

17、。絲快速生長。2022-3-2432v有較完全和豐富的營養(yǎng)物質(zhì)，糖分少，需充足有較完全和豐富的營養(yǎng)物質(zhì)，糖分少，需充足氮源和生長因子，無機(jī)氮源比例大；氮源和生長因子，無機(jī)氮源比例大；各種營養(yǎng)物質(zhì)的濃度不必太高；各種營養(yǎng)物質(zhì)的濃度不必太高；供孢子用的種子培養(yǎng)基，可添加易被吸收利供孢子用的種子培養(yǎng)基，可添加易被吸收利用的碳源和氮源；用的碳源和氮源；應(yīng)考慮與發(fā)酵培養(yǎng)基的主要成分相近應(yīng)考慮與發(fā)酵培養(yǎng)基的主要成分相近。種子培養(yǎng)基特點(diǎn)種子培養(yǎng)基特點(diǎn)2022-3-24337 7、pH pH v選擇最適種子培養(yǎng)選擇最適種子培養(yǎng)pHpH的原則是獲得的原則是獲得最大比生長速率和適當(dāng)?shù)木俊Ｗ畲蟊壬L速率和適當(dāng)?shù)木?/p>

18、量。v培養(yǎng)最后一級種子的培養(yǎng)基的培養(yǎng)最后一級種子的培養(yǎng)基的pHpH應(yīng)應(yīng)接近于發(fā)酵培養(yǎng)基的接近于發(fā)酵培養(yǎng)基的pHpH，以便種子，以便種子能盡快適應(yīng)新的環(huán)境。能盡快適應(yīng)新的環(huán)境。 2022-3-2434本章內(nèi)容：本章內(nèi)容： 一、種子制備原理與技術(shù)一、種子制備原理與技術(shù) 二、影響種子質(zhì)量的因素二、影響種子質(zhì)量的因素 三、種子質(zhì)量的控制措施三、種子質(zhì)量的控制措施 四、種子制備的放大原理與四、種子制備的放大原理與技術(shù)技術(shù)2022-3-2435三、種子質(zhì)量的控制措施三、種子質(zhì)量的控制措施 v菌種穩(wěn)定性的檢查菌種穩(wěn)定性的檢查 測定其生產(chǎn)能力，從中挑選高產(chǎn)菌株，測定其生產(chǎn)能力，從中挑選高產(chǎn)菌株，并及時(shí)對退化菌

19、種進(jìn)行復(fù)壯。并及時(shí)對退化菌種進(jìn)行復(fù)壯。 v提供適宜的生長環(huán)境提供適宜的生長環(huán)境v種子無雜菌檢查，保證純種發(fā)酵。種子無雜菌檢查，保證純種發(fā)酵。 種子液生化分析項(xiàng)目主要有：營養(yǎng)基質(zhì)的消種子液生化分析項(xiàng)目主要有：營養(yǎng)基質(zhì)的消耗速度、耗速度、pHpH變化、溶氧變化、色澤和氣味等。變化、溶氧變化、色澤和氣味等。2022-3-2436本章內(nèi)容：本章內(nèi)容： 一、種子制備原理與技術(shù)一、種子制備原理與技術(shù) 二、影響種子質(zhì)量的因素二、影響種子質(zhì)量的因素 三、種子質(zhì)量的控制措施三、種子質(zhì)量的控制措施 四、種子制備的放大原理與四、種子制備的放大原理與技術(shù)技術(shù)2022-3-2437四、種子制備的放大原理與技術(shù)四、種子制

20、備的放大原理與技術(shù)v1 1、細(xì)菌發(fā)酵時(shí)的種子擴(kuò)大培養(yǎng)：、細(xì)菌發(fā)酵時(shí)的種子擴(kuò)大培養(yǎng)：v細(xì)菌發(fā)酵過程中種子擴(kuò)大培養(yǎng)的主要目細(xì)菌發(fā)酵過程中種子擴(kuò)大培養(yǎng)的主要目的是為了獲得大量的活力強(qiáng)的種子的是為了獲得大量的活力強(qiáng)的種子 ；v種齡對于生芽孢的種子尤其重要。若接種齡對于生芽孢的種子尤其重要。若接種物含大量芽孢，將給后續(xù)發(fā)酵帶來較種物含大量芽孢，將給后續(xù)發(fā)酵帶來較長遲滯期。長遲滯期。 2022-3-2438梭狀芽孢桿菌發(fā)酵丁醇丙酮時(shí)種子擴(kuò)大培養(yǎng)的程序梭狀芽孢桿菌發(fā)酵丁醇丙酮時(shí)種子擴(kuò)大培養(yǎng)的程序 舉舉 例：例： 2022-3-24392、酵母發(fā)酵時(shí)的種子擴(kuò)大培養(yǎng)、酵母發(fā)酵時(shí)的種子擴(kuò)大培養(yǎng)v釀酒酵母的擴(kuò)大培養(yǎng)釀酒酵母的擴(kuò)大培養(yǎng) 最初采用純種進(jìn)行酵母發(fā)酵并設(shè)計(jì)出酵最初采用純種進(jìn)行酵母發(fā)酵并設(shè)計(jì)出酵母繁殖流程，他將每一步的接種量規(guī)定母繁殖流程，他將每一步的接種量規(guī)定為為1010，并控制繁殖條件與釀造時(shí)一致。，并控制繁殖條件與釀造時(shí)一致。 現(xiàn)代的流程中，接種量為現(xiàn)代的流程中，接種量為1%1%或更低，控或更低，控制的條件也與釀造時(shí)不同。制的條件也與釀造時(shí)不同。2022-3-2440面包酵母時(shí)的種子擴(kuò)大培養(yǎng)的程序面包酵母時(shí)的種子擴(kuò)大培養(yǎng)的程序 2022-3-24413、絲狀真菌發(fā)酵的種子擴(kuò)