發(fā)酵工業(yè)的種子制備課件

第六章發(fā)酵工業(yè)的種子制備8/27/20231第六章8/2/20231本章內(nèi)容：一、種子制備原理與技術(shù)二、影響種子質(zhì)量的因素三、種子質(zhì)量的控制措施四、種子制備的放大原理與技術(shù)8/27/20232本章內(nèi)容：一、種子制備原理與技術(shù)8/2/20232一、種子制備原理與技術(shù)1、優(yōu)良種子應(yīng)具備的條件生長活力強(qiáng)，延遲期短；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；無雜菌污染，保證純種發(fā)酵；適應(yīng)性強(qiáng)，生產(chǎn)能力穩(wěn)定。8/27/20233一、種子制備原理與技術(shù)1、優(yōu)良種子應(yīng)具備的條件8/2/2022、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)大培養(yǎng)的次數(shù)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(dòng)。8/27/202342、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)大培養(yǎng)確定方法菌種的性質(zhì)(如菌種傳代后的穩(wěn)定性)瓶中的孢子數(shù)，孢子發(fā)芽及菌絲繁殖速度發(fā)酵罐中種子培養(yǎng)液的最低接種量種子罐與發(fā)酵罐的容積比生產(chǎn)規(guī)模隨工藝條件的改變作適當(dāng)?shù)恼{(diào)整8/27/20235確定方法菌種的性質(zhì)(如菌種傳代后的穩(wěn)定性)8/2/20233、種子質(zhì)量的判斷方法通常檢測的培養(yǎng)液中參數(shù)pH是否在種子要求的范圍之內(nèi)糖、氨基氮、磷酸鹽的含量菌絲形態(tài)、菌絲濃度和培養(yǎng)液外觀有無雜菌污染其他參數(shù)，如接種前酶活、種子罐的溶氧和尾氣等8/27/202363、種子質(zhì)量的判斷方法通常檢測的培養(yǎng)液中參數(shù)8/2/20234、種子制備步驟：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8/27/202374、種子制備步驟：8/2/20237種子制備過程實(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(kuò)大培養(yǎng)8/27/20238種子制備過程實(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)8/27/202398/2/202398/27/2023108/2/202310實(shí)驗(yàn)室種子制備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。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。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。不產(chǎn)孢子的菌種，保藏基礎(chǔ)上，在一定溫度下活化即可。8/27/202311實(shí)驗(yàn)室種子制備無菌方式接保藏的菌種至斜面培養(yǎng)基上，成熟后挑種子擴(kuò)大培養(yǎng)階段液體培養(yǎng)法：液體試管、三角瓶搖床振蕩或回旋式培養(yǎng)。表面培養(yǎng)法：茄子瓶、克氏瓶或瓷盤培養(yǎng)。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)。8/27/202312種子擴(kuò)大培養(yǎng)階段8/2/202312生產(chǎn)車間種子制備實(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)。種子罐培養(yǎng)一獲得足夠的菌種數(shù)量，二種子罐的培養(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。8/27/202313生產(chǎn)車間種子制備實(shí)驗(yàn)室制備的孢子斜面或搖瓶種子移接到種子罐種子罐級數(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(dòng)。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。8/27/202314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15L種子發(fā)酵罐8/27/20231515L種子發(fā)酵罐8/2/202315實(shí)驗(yàn)室準(zhǔn)備階段生產(chǎn)車間階段放罐，后處理產(chǎn)品8/27/202316實(shí)驗(yàn)室準(zhǔn)備階段生產(chǎn)車間階段放罐，后處理產(chǎn)品8/2/202315、種齡與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(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，菌種過嫩或過老，不但延長發(fā)酵周期，而且會降低產(chǎn)量。8/27/2023175、種齡與接種量接種齡8/2/202317放射形土壤桿菌多糖（ARPS）發(fā)酵過程中不同的接種齡對多糖產(chǎn)量的影響8/27/202318放射形土壤桿菌多糖（ARPS）8/2/202318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(dòng)力消耗有利于減少染菌機(jī)會8/27/202319大量地接入培養(yǎng)成熟的菌種的優(yōu)點(diǎn)：8/2/202319接種量接種量：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)酵后勁不足接種量過少延長發(fā)酵周期，形成異常形態(tài)，而且易造成染菌。以生產(chǎn)菌種在發(fā)酵罐中的繁殖速度為依據(jù)。接種量的大小直接影響發(fā)酵周期。8/27/202320接種量接種量：移入的種子液體積和接種后培養(yǎng)液體的體積的比例在放射形土壤桿菌多糖（ARPS）發(fā)酵過程中不同的接種量對多糖產(chǎn)量的影響8/27/202321在放射形土壤桿菌多糖（ARPS）8/2/202321本章內(nèi)容：一、種子制備原理與技術(shù)二、影響種子質(zhì)量的因素三、種子質(zhì)量的控制措施四、種子制備的放大原理與技術(shù)8/27/202322本章內(nèi)容：一、種子制備原理與技術(shù)8/2/202322二、影響種子質(zhì)量的因素原材料質(zhì)量培養(yǎng)溫度濕度通氣與攪拌斜面冷藏時(shí)間培養(yǎng)基pH8/27/202323二、影響種子質(zhì)量的因素原材料質(zhì)量斜面冷藏時(shí)間8/2/20231.原材料質(zhì)量原材料質(zhì)量波動(dòng)引起種子質(zhì)量不穩(wěn)定。原材料質(zhì)量波動(dòng)的主要原因：無機(jī)離子含量不同（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）。8/27/2023241.原材料質(zhì)量原材料質(zhì)量波動(dòng)引起種子質(zhì)量不穩(wěn)定。8/2/20例1：四環(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。例2：制備霉菌用的大(小)米，其產(chǎn)地、顆粒大小、均勻程度不同，孢子質(zhì)量也不同。例3：蛋白胨加工原料不同，對孢子影響也不同。例4：瓊脂的牌號不同，其中含無機(jī)離子的差別而引起孢子質(zhì)量的變化。例5：水質(zhì)的硬度、污染程度對生產(chǎn)均有影響。8/27/202325例1：四環(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2、培養(yǎng)溫度溫度過低，菌種生長發(fā)育緩慢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37℃培養(yǎng)時(shí)，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。8/27/2023262、培養(yǎng)溫度溫度過低，菌種生長發(fā)育緩慢在制備土霉素生產(chǎn)種子3、濕度濕度低，孢子生長快；濕度大，孢子生長慢制備土霉素生產(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。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。8/27/2023273、濕度濕度低，孢子生長快；制備土霉素生產(chǎn)菌種龜裂鏈霉菌4、通氣與攪拌足夠的通氣量，以保證菌種代謝正常，提高種子的質(zhì)量。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，液膜表面的酶易氧化變性，泡沫過多增加染菌機(jī)會，增加能耗。絲狀微生物不宜劇烈攪拌。8/27/2023284、通氣與攪拌足夠的通氣量，以保證菌種代謝正常，提高種子例如: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)酵單位相差1倍。

但也有例外

例如：土霉素生產(chǎn)中，一級種子罐的通氣量小對發(fā)酵有利。8/27/202329例如: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5、斜面冷藏時(shí)間對孢子的生產(chǎn)能力有較大影響冷藏時(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6℃冷藏兩個(gè)月后的發(fā)酵單位比冷藏一個(gè)月的降低18％，冷藏3個(gè)月的降低35％。8/27/2023305、斜面冷藏時(shí)間對孢子的生產(chǎn)能力有較大影響鏈霉素生產(chǎn)6、培養(yǎng)基培養(yǎng)種子的目的：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、活性高的細(xì)胞。為了使細(xì)胞迅速進(jìn)行分裂或菌絲快速生長。8/27/2023316、培養(yǎng)基培養(yǎng)種子的目的：8/2/202331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；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。種子培養(yǎng)基特點(diǎn)8/27/202332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)7、pH選擇最適種子培養(yǎng)pH的原則是獲得最大比生長速率和適當(dāng)?shù)木?。培養(yǎng)最后一級種子的培養(yǎng)基的pH應(yīng)接近于發(fā)酵培養(yǎng)基的pH，以便種子能盡快適應(yīng)新的環(huán)境。8/27/2023337、pH選擇最適種子培養(yǎng)pH的原則是獲得最大比生長速率和適本章內(nèi)容：一、種子制備原理與技術(shù)二、影響種子質(zhì)量的因素三、種子質(zhì)量的控制措施四、種子制備的放大原理與技術(shù)8/27/202334本章內(nèi)容：一、種子制備原理與技術(shù)8/2/202334三、種子質(zhì)量的控制措施菌種穩(wěn)定性的檢查測定其生產(chǎn)能力，從中挑選高產(chǎn)菌株，并及時(shí)對退化菌種進(jìn)行復(fù)壯。提供適宜的生長環(huán)境種子無雜菌檢查，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)的消耗速度、pH變化、溶氧變化、色澤和氣味等。8/27/202335三、種子質(zhì)量的控制措施菌種穩(wěn)定性的檢查種子液生化分析項(xiàng)目本章內(nèi)容：一、種子制備原理與技術(shù)二、影響種子質(zhì)量的因素三、種子質(zhì)量的控制措施四、種子制備的放大原理與技術(shù)8/27/202336本章內(nèi)容：一、種子制備原理與技術(shù)8/2/202336四、種子制備的放大原理與技術(shù)1、細(xì)菌發(fā)酵時(shí)的種子擴(kuò)大培養(yǎng)：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；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)酵帶來較長遲滯期。8/27/202337四、種子制備的放大原理與技術(shù)1、細(xì)菌發(fā)酵時(shí)的種子擴(kuò)大培養(yǎng)：8梭狀芽孢桿菌發(fā)酵丁醇－丙酮時(shí)種子擴(kuò)大培養(yǎng)的程序舉例：8/27/202338梭狀芽孢桿菌發(fā)酵丁醇－丙酮時(shí)種子擴(kuò)大培養(yǎng)的程序舉例：2、酵母發(fā)酵時(shí)的種子擴(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)出酵母繁殖流程，他將每一步的接種量規(guī)定為10％，并控制繁殖條件與釀造時(shí)一致?，F(xiàn)代的流程中，接種量為1%或更低，控制的條件也與釀造時(shí)不同。8/27/2023392、酵母發(fā)酵時(shí)的種子擴(kuò)大培養(yǎng)釀酒酵母的擴(kuò)大培養(yǎng)8/2/20面包酵母時(shí)的種子擴(kuò)大培養(yǎng)的程序8/27/202340面包酵母時(shí)的種子擴(kuò)大培養(yǎng)的程序8/2/2023403、絲狀真菌發(fā)酵的種子擴(kuò)大培養(yǎng)

絲狀真菌既可以利用孢子，也可以利用菌絲體作為接種物接種到發(fā)酵罐進(jìn)行發(fā)酵。8/27/2023413、絲狀真菌發(fā)酵的種子擴(kuò)大培養(yǎng)絲狀真菌既可以利用在固化的培養(yǎng)基上產(chǎn)生孢子“滾瓶”技術(shù)應(yīng)用于產(chǎn)黃青霉的孢子生產(chǎn)在固體培養(yǎng)基上產(chǎn)生孢子在谷類的顆粒表面形成大量的孢子在液體深層培養(yǎng)基中產(chǎn)生孢子1）利用孢子作為接種物

灰黃霉素產(chǎn)生菌展青霉一試驗(yàn)表明在良好的通氣條件下，培養(yǎng)基中含氮是在0.05～0.1％（w/v）之間時(shí)，可以產(chǎn)生大量的孢子。8/27/202342在固化的培養(yǎng)基上產(chǎn)生孢