微生物菌種生長條

微生物菌種生長條第1頁，共58頁，2023年，2月20日，星期六

大腸桿菌應(yīng)用：對谷氨酸定量分析，生產(chǎn)天冬氨酸、蘇氨酸、纈氨酸第2頁，共58頁，2023年，2月20日，星期六乳酸桿菌應(yīng)用：乳酸、干酪、奶子酒、發(fā)面、泡菜、酸奶等的制作第3頁，共58頁，2023年，2月20日，星期六枯草芽孢桿菌應(yīng)用：生產(chǎn)淀粉酶第4頁，共58頁，2023年，2月20日，星期六第5頁，共58頁，2023年，2月20日，星期六啤酒酵母紅酵母第6頁，共58頁，2023年，2月20日，星期六面包酵母第7頁，共58頁，2023年，2月20日，星期六應(yīng)用：生產(chǎn)有機酸、生產(chǎn)淀粉酶、果膠酶、葡萄糖氧化酶第8頁，共58頁，2023年，2月20日，星期六應(yīng)用：醬油、醬類（淀粉酶）第9頁，共58頁，2023年，2月20日，星期六米曲霉應(yīng)用：產(chǎn)糖化酶和蛋白酶、主要用于釀酒制曲和醬油制曲第10頁，共58頁，2023年，2月20日，星期六應(yīng)用：生產(chǎn)甲義丁二酸第11頁，共58頁，2023年，2月20日，星期六毛霉應(yīng)用：可以產(chǎn)生蛋白酶，我國多用于豆腐乳、豆豉等的制作第12頁，共58頁，2023年，2月20日，星期六根霉種類：米根霉、華根霉、少根根霉、爪哇根霉應(yīng)用：釀酒第13頁，共58頁，2023年，2月20日，星期六青霉菌第14頁，共58頁，2023年，2月20日，星期六放線菌第15頁，共58頁，2023年，2月20日，星期六一、培養(yǎng)條件溫度

pH值

氧種齡接種量第16頁，共58頁，2023年，2月20日，星期六1．溫度通常在生物學(xué)范圍內(nèi)每升高10℃，生長速度就加快一倍，所以溫度直接影響酶反應(yīng)，對于微生物來說，溫度直接影響其生長和合成酶。

機體的重要組成如蛋白質(zhì)、核酸等都對溫度較敏感，隨著溫度的增高有可能遭受不可逆的破壞。微生物可生長的溫度范圍較廣，總體說在-10—95℃。第17頁，共58頁，2023年，2月20日，星期六溫度任何微生物的生長都需要有最適的生長溫度，在此溫度范圍內(nèi)微生物生長繁殖最快。如果所培養(yǎng)的微生物能承受稍高一些的溫度進(jìn)行生長和繁殖，這對生產(chǎn)有很大的好處，即可減少污染雜菌的機會和夏季培養(yǎng)所需降溫的輔助設(shè)備，因此培養(yǎng)耐高溫的菌種有一定的生產(chǎn)現(xiàn)實意義。第18頁，共58頁，2023年，2月20日，星期六2．pH值培養(yǎng)基中的pH值與微生物生命活動有著密切關(guān)系，各種微生物有其可以生長的和最適生長的pH范圍。微生物通過其活動也能改變環(huán)境的pH值。

發(fā)酵過程中，控制發(fā)酵液的pH值是控制生產(chǎn)的指標(biāo)之一，pH值過高、過低都會影響微生物的生長繁殖以及代謝產(chǎn)物的積累。控制pH值不但可以保證微生物良好的生長，而且可以防止雜菌的污染。第19頁，共58頁，2023年，2月20日，星期六培養(yǎng)基pH在發(fā)酵過程中能被菌體代謝所改變。若陰離子(如醋酸根、磷酸根)被吸收或氮源被利用后產(chǎn)生NH3

，則pH上升；陽離子(如NH4、K+)被吸收或有機酸的積累，使pH下降。一般來說，高碳源培養(yǎng)基傾向于向酸性pH轉(zhuǎn)移，高氮源培養(yǎng)基傾向于向堿性pH轉(zhuǎn)移，這都跟碳氮比直接有關(guān)。第20頁，共58頁，2023年，2月20日，星期六3．氧微生物對氧的需要不同，是由于依賴獲得能量的代謝方面的差異。好氣性菌主要是有氧呼吸或氧化代謝，厭氣菌為厭氣發(fā)酵(分子間呼吸)，兼性厭氣菌則兩者兼而有之。不同微生物或同一微生物的不同生長階段對通風(fēng)量的要求也不相同。第21頁，共58頁，2023年，2月20日，星期六通風(fēng)和攪拌通氣可以供給大量的氧。通氣量與菌種、培養(yǎng)基性質(zhì)、培養(yǎng)階段有關(guān)。通氣量的多少，最好按氧溶解的多少來決定。只有氧溶解的速度大于菌體的吸氧量時，菌體才能正常地生長和合成酶。因此隨著菌體繁殖，呼吸增強，必須按菌體的吸氧量加大通氣量，以增加溶解氧的量。第22頁，共58頁，2023年，2月20日，星期六攪拌則能使新鮮氧氣更好地與培養(yǎng)液混合，保證氧的最大限度溶解，并且攪拌有利于熱交換，使培養(yǎng)液的溫度一致，還有利于營養(yǎng)物質(zhì)和代謝物的分散。此外，擋板則有助于攪拌，使其效果更好。第23頁，共58頁，2023年，2月20日，星期六一般來說，若培養(yǎng)罐深，攪拌轉(zhuǎn)速大，通氣管開孔小或多，氣泡在培養(yǎng)液內(nèi)停留時間就長，氧的溶解速度就大，而且在這些因素確定下，培養(yǎng)基的粘度越小，氧的溶解速度也越大。攪拌可以提高通氣效果，但是過度地劇烈攪拌會導(dǎo)致培養(yǎng)液大量涌泡，容易增加雜菌污染的機會，液膜表層的酶容易氧化變性，微生物細(xì)胞也不宜劇烈攪拌。第24頁，共58頁，2023年，2月20日，星期六種齡與接種量種子培養(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，而且會降低產(chǎn)量。接種量的大小直接影響發(fā)酵周期。第25頁，共58頁，2023年，2月20日，星期六大量地接入培養(yǎng)成熟的菌種的優(yōu)點：1.可以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，2.節(jié)約了發(fā)酵培養(yǎng)的動力消耗，3.并有利于減少染菌機會，一般都將菌種擴大培養(yǎng)，進(jìn)行兩級發(fā)酵或三級發(fā)酵。接種量和培養(yǎng)物的生長過程的延緩期長短呈反比。接種量過多也無必要。因培養(yǎng)種子費時，而且過多地移入代謝廢物，反而會影響正常發(fā)酵。

第26頁，共58頁，2023年，2月20日，星期六二、菌種擴大培養(yǎng)第27頁，共58頁，2023年，2月20日，星期六種子擴大培養(yǎng)什么是種子擴大培養(yǎng)？什么是種子？第28頁，共58頁，2023年，2月20日，星期六優(yōu)良種子必須具備的條件1、菌種細(xì)胞的生長活力強，轉(zhuǎn)種至發(fā)酵罐后能迅速生長，延遲期短。2、菌種生理狀態(tài)穩(wěn)定，如菌絲形態(tài)、菌絲生長速率和種子培養(yǎng)液的特性等符合要求第29頁，共58頁，2023年，2月20日，星期六3、菌體濃度及總量能滿足大容量發(fā)酵罐接種量的要求4、無雜菌污染，保證純種發(fā)酵5、菌種適應(yīng)性強，能保持穩(wěn)定的生產(chǎn)能力第30頁，共58頁，2023年，2月20日，星期六1、種子制備過程實驗室種子制備階段：瓊脂斜面至固體培養(yǎng)基擴大培養(yǎng)（如茄子瓶斜面培養(yǎng)等或液體搖瓶培養(yǎng)）生產(chǎn)車間種子制備階段：種子罐擴大培養(yǎng)第31頁，共58頁，2023年，2月20日，星期六第32頁，共58頁，2023年，2月20日，星期六第33頁，共58頁，2023年，2月20日，星期六孢子制備（1）放線菌的孢子制備放線菌的孢子培養(yǎng)以一般采用瓊脂斜面培養(yǎng)基。放線菌斜面的培養(yǎng)溫度大多數(shù)為28℃，少數(shù)為37℃，培養(yǎng)時間為5～14d。采用母斜面孢子接入液體培養(yǎng)基有利于防止菌種變異，采用子斜面孢子接入液體培養(yǎng)基可節(jié)約菌種用量。第34頁，共58頁，2023年，2月20日，星期六（2）霉菌孢子的制備霉菌的孢子培養(yǎng)，一般以大米、小米、玉米、麩皮、麥粒等天然農(nóng)產(chǎn)品為培養(yǎng)基。這是由于這些農(nóng)產(chǎn)品中的營養(yǎng)成分較適合霉菌的孢子繁殖，而且這類培養(yǎng)基的表面積較大，可獲得大量的孢子。霉菌的培養(yǎng)一般為25～28℃，培養(yǎng)時間為4～14d。第35頁，共58頁，2023年，2月20日，星期六（3）細(xì)菌培養(yǎng)物的制備細(xì)菌的斜面培養(yǎng)基多采用碳源限量而氮源豐富的配方，牛肉膏、蛋白胨常用作有機氮源。細(xì)菌培養(yǎng)溫度大多數(shù)為37℃，少數(shù)為28℃，細(xì)菌菌體培養(yǎng)時間一般1～2d，產(chǎn)芽孢的細(xì)菌則需培養(yǎng)5～10d。第36頁，共58頁，2023年，2月20日，星期六種子制備種子制備是將固體培養(yǎng)基上培養(yǎng)出的孢子或菌體轉(zhuǎn)入到液體培養(yǎng)基中培養(yǎng)，使其繁殖成大量菌絲或菌體的過程。種子制備所使用的培養(yǎng)基和其他工藝條件，都要有利于孢子發(fā)芽和菌絲繁殖。第37頁，共58頁，2023年，2月20日，星期六（1）搖瓶種子制備某些孢子發(fā)芽和菌絲繁殖速度緩慢的菌種，需將孢子經(jīng)搖瓶培養(yǎng)成菌絲后再進(jìn)入種子罐，這就是搖瓶種子。搖瓶相當(dāng)于微縮了的種子罐，其培養(yǎng)基配方和培養(yǎng)條件于種子罐相似。搖瓶種子進(jìn)罐，常采用母瓶、子瓶兩級培養(yǎng)，有時母瓶種子也可以直接進(jìn)罐。第38頁，共58頁，2023年，2月20日，星期六（2）種子罐種子制備種子罐種子制備的工藝過程，因菌種不同而異，一般可分為一級種子、二級種子和三級種子的制備。種子罐的級數(shù)主要決定于菌種的性質(zhì)和菌體生長速率及發(fā)酵設(shè)備的合理應(yīng)用。注意：種子制備和發(fā)酵的目的不同，因此注意不同需要采用不同的工藝。第39頁，共58頁，2023年，2月20日，星期六生產(chǎn)車間種子制備實驗室制備的孢子斜面或搖瓶種子移接到種子罐進(jìn)行擴大培養(yǎng)種子罐培養(yǎng)一方面使菌種獲得足夠的數(shù)量，另一方面種子罐中的培養(yǎng)基更接近發(fā)酵罐培養(yǎng)的醪液成分和培養(yǎng)條件，譬如通無菌空氣，攪拌形式等等，以使菌體適應(yīng)發(fā)酵環(huán)境第40頁，共58頁，2023年，2月20日，星期六種子罐級數(shù)的確定種子罐的級數(shù)是指制備種子需逐級擴大培養(yǎng)的次數(shù)

種子罐的級數(shù)取決于菌種生長特性、孢子發(fā)芽及菌體繁殖速度、所采用發(fā)酵罐的容積等。對于細(xì)菌來說，菌體生長快，種子用量比例少，級數(shù)也較少，一般采用二級發(fā)酵，即茄子瓶→種子罐→發(fā)酵罐。對于霉菌來說，霉菌生長較慢，如青霉菌，需要三級發(fā)酵，即孢子懸浮液→一級種子罐（27℃,40小時孢子發(fā)芽，產(chǎn)生菌絲）→二級種子罐（27℃,10~24小時，菌體迅速繁殖，粗壯菌絲體）→發(fā)酵罐。對于放線菌來說，放線菌生長更慢，采用四級發(fā)酵。對于酵母菌來說，酵母生長比細(xì)菌慢，比霉菌，放線菌快，通常用一級種子。

第41頁，共58頁，2023年，2月20日，星期六確定種子罐級數(shù)需注意一些問題。種子級數(shù)越少越好，可簡化工藝和控制，減少染菌機會。但種子級數(shù)太少，接種量小，發(fā)酵時間延長，降低發(fā)酵罐的生產(chǎn)率，增加染菌機會。雖然種子罐級數(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)地減少種子罐的級數(shù)。

第42頁，共58頁，2023年，2月20日，星期六接種種齡和接種量接種齡

種子罐中培養(yǎng)的菌體從開始移入下一級種子罐或發(fā)酵罐時的培養(yǎng)時間。通常種齡是以處于生命力極旺盛的對數(shù)生長期，菌體量還未達(dá)到最大值時的培養(yǎng)時間較為合適。時間太長，菌種趨于老化，生產(chǎn)能力下降，菌體自溶；種齡太短，造成發(fā)酵前期生長緩慢。不同菌種或同一菌種工藝條件不同，種齡是不一樣的，一般需經(jīng)過多種實驗來確定。

第43頁，共58頁，2023年，2月20日，星期六接種量

接種量指的是移入的種子懸浮液體積和接種后培養(yǎng)液體的體積的比例

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，采用較大的接種量可以縮短發(fā)酵罐中菌絲繁殖達(dá)到高峰的時間，使產(chǎn)物的形成提前到來，并可減少雜菌的生長機會。但接種量過大或者過小，均會影響發(fā)酵。過大會引起溶氧不足，影響產(chǎn)物合成；而且會過多移入代謝廢物，也不經(jīng)濟；過小會延長培養(yǎng)時間，降低發(fā)酵罐的生產(chǎn)率。通常接種量，細(xì)菌1~5%，酵母菌5~10%，霉菌7~15%，有時20~25%種子質(zhì)量的判斷第44頁，共58頁，2023年，2月20日，星期六種子質(zhì)量的控制（一）、影響孢子質(zhì)量的因素及控制影響孢子質(zhì)量的因素主要有培養(yǎng)基、培養(yǎng)條件、培養(yǎng)時間和冷藏時間。1、培養(yǎng)基生產(chǎn)過程中經(jīng)常出現(xiàn)種子質(zhì)量不穩(wěn)定的現(xiàn)象，其主要原因是原材料質(zhì)量波動。例如在四環(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，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。原材料質(zhì)量的波動，起它要作用的是其中無機離子含量不同，如微量元素Mg2+

、Cu2+

、Ba2+能刺激孢子的形成。磷含量太多或太少也會影響孢子的質(zhì)量。水質(zhì)對孢子的質(zhì)量也有影響，地區(qū)不同、季節(jié)變化和水源污染，均可造成水質(zhì)波動，影響種子質(zhì)量。第45頁，共58頁，2023年，2月20日，星期六控制措施是：①培養(yǎng)基所用原料要經(jīng)過發(fā)酵試驗合格才可使用；②嚴(yán)格控制滅菌后培養(yǎng)基的質(zhì)量③斜面培養(yǎng)基使用前，需在適當(dāng)溫度下放置一定時間；④供生產(chǎn)用的孢子培養(yǎng)基要用比較單一的氮源，作為選種或分離用的培養(yǎng)基則采用較復(fù)雜的有機氮源。

第46頁，共58頁，2023年，2月20日，星期六２、培養(yǎng)條件（1）溫度

溫度對多數(shù)品種斜面孢子質(zhì)量有顯著的影響。一般各生產(chǎn)單位都嚴(yán)格控制孢子子斜面的培養(yǎng)溫度。（2）濕度

制備斜面孢子培養(yǎng)基的濕度對孢子的數(shù)量和質(zhì)量有較大的影響。第47頁，共58頁，2023年，2月20日，星期六3、培養(yǎng)時間和冷藏時間（1）培養(yǎng)時間一般來說，衰老的孢子不如年輕的孢子，因為衰老的孢子已在逐步進(jìn)入發(fā)芽階段，核物質(zhì)趨于分化狀態(tài)。過于衰老的孢子會導(dǎo)致生產(chǎn)能力的下降?？刂拼胧┦擎咦优囵B(yǎng)的時間應(yīng)該控制在孢子量多、孢子成熟、發(fā)酵產(chǎn)量正常的階段終止培養(yǎng)。（2）冷藏時間斜面冷藏對孢子質(zhì)量的影響與孢子成熟程度有關(guān)。如土霉素生產(chǎn)菌種孢子斜面培養(yǎng)4天左右即于4℃冰箱保存，發(fā)現(xiàn)冷藏7~8天菌體細(xì)胞開始自溶。而培養(yǎng)5天以后冷藏，20天未發(fā)現(xiàn)自溶。冷藏時間對孢子的生產(chǎn)能力也有影響。例如在鏈霉素生產(chǎn)中，斜面孢子在6℃冷藏兩個月后的發(fā)酵單位比冷藏一個月降低18%，冷藏3個月后降低35%。第48頁，共58頁，2023年，2月20日，星期六種子質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)

1、細(xì)胞或菌體包括菌絲形態(tài)、菌絲濃度和培養(yǎng)液外觀（色素、顆粒等。單細(xì)胞要求菌體健壯、菌形一致、均勻整齊，有的還要求有一定的排列或形態(tài)；霉菌、放線菌：菌絲粗壯、對某些染料著色力強、生長旺盛、菌絲分枝情況和內(nèi)含物情況好。第49頁，共58頁，2023年，2月20日，星期六2、生化指標(biāo)包括種子液的糖、氮、磷的含量和pH變化、產(chǎn)物生成量、酶活力。在抗生素發(fā)酵中，產(chǎn)物生成量是考察種子質(zhì)量的重要指標(biāo)，因為種子液中產(chǎn)物生成量的多少間接反映種子的生產(chǎn)能力和成熟程度。種子液中某種酶的活力，與目的產(chǎn)物的產(chǎn)量有一定的關(guān)聯(lián)。第50頁，共58頁，2023年，2月20日，星期六種子培養(yǎng)培養(yǎng)類型

⑴靜置培養(yǎng)法（厭氣性發(fā)酵）；⑵通氣性培養(yǎng)（好氣性發(fā)酵）；作為種子擴大培養(yǎng)的方法：①液體培養(yǎng)法（三角瓶搖床震蕩或轉(zhuǎn)式培養(yǎng)）；第51頁，共58頁，2023年，2月20日，星期六②表面法培養(yǎng)：液體表層；③固態(tài)法培養(yǎng)。第52頁，共58頁，2023年，2月20日，星期六大規(guī)模工業(yè)生產(chǎn)的培養(yǎng)方法及特點A、固體培養(yǎng)（曲法培養(yǎng)）淺盤固體培養(yǎng)深層固體培養(yǎng)園盤制曲機第53頁，共58頁，2023年，