6发酵工业的种子制备精.pptx

10 八月 20241第六章第六章 发酵工业的种子制备发酵工业的种子制备10 八月 20242本章内容：本章内容：一、种子制备原理与技术一、种子制备原理与技术二、影响种子质量的因素二、影响种子质量的因素三、种子质量的控制措施三、种子质量的控制措施四、种子制备的放大原理与四、种子制备的放大原理与技术技术10 八月 20243一、种子制备原理与技术1、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；生理状态稳定；生理状态稳定；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，保证纯种发酵；适应性强，生产能力稳定。适应性强，生产能力稳定。10 八月 202442、种子罐级数的确定、种子罐级数的确定 种种子子扩扩大大的的级级数数：制制备备种种子子需需逐逐级级扩扩大大培养的次数培养的次数 级级数数愈愈少少，愈愈利利于于简简化化工工艺艺及及控控制制，并并可可减减少少种种子子罐罐污污染染杂杂菌菌的的机机会会，减减少少消消毒毒及及值值班班工工作作量量，减减少少因因种种子子罐罐生生长长异异常而造成的发酵波动。常而造成的发酵波动。10 八月 20245 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菌种传代后的稳定性)瓶瓶中中的的孢孢子子数数，孢孢子子发发芽芽及及菌菌丝丝繁繁殖殖速速度度发酵罐中种子培养液的最低接种量发酵罐中种子培养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生产规模生产规模随工艺条件的改变作适当的调整随工艺条件的改变作适当的调整10 八月 202463、种子质量的判断方法、种子质量的判断方法v通常检测的培养液中参数通常检测的培养液中参数pHpH是否在种子要求的范围之内是否在种子要求的范围之内 糖、氨基氮、磷酸盐的含量糖、氨基氮、磷酸盐的含量 菌丝形态、菌丝浓度和培养液外观菌丝形态、菌丝浓度和培养液外观 有无杂菌污染有无杂菌污染 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 10 八月 202474、种子制备、种子制备v步骤：步骤：斜面培养基中活化；斜面培养基中活化；扁瓶固体培养基或摇瓶培养基中扩大培扁瓶固体培养基或摇瓶培养基中扩大培养，完成实验室种子制备养，完成实验室种子制备一级种子罐，制备生产用种子；视情况一级种子罐，制备生产用种子；视情况确定扩大级数，完成生产车间种子制备；确定扩大级数，完成生产车间种子制备；种子转种至发酵罐种子转种至发酵罐10 八月 20248种子制备过程种子制备过程v实验室种子制备阶段：琼脂斜面至固实验室种子制备阶段：琼脂斜面至固体培养基扩大培养（如茄子瓶斜面培体培养基扩大培养（如茄子瓶斜面培养等或液体摇瓶培养养等或液体摇瓶培养 v生产车间种子制备阶段：种子罐扩大生产车间种子制备阶段：种子罐扩大培养培养 10 八月 2024910 八月 20241010 八月 202411实验室种子制备 v无菌方式接保藏的菌种至斜面培养基上，成无菌方式接保藏的菌种至斜面培养基上，成熟后挑选正常菌落至试管斜面和摇瓶。熟后挑选正常菌落至试管斜面和摇瓶。v菌种产孢子能力强及孢子发芽、生长繁殖迅菌种产孢子能力强及孢子发芽、生长繁殖迅速，可用固体培养基培养孢子。速，可用固体培养基培养孢子。v菌种产孢子能力不强或孢子发芽慢，可用摇菌种产孢子能力不强或孢子发芽慢，可用摇瓶液体培养法。瓶液体培养法。v不产孢子的菌种，保藏基础上，在一定温度不产孢子的菌种，保藏基础上，在一定温度下活化即可。下活化即可。10 八月 202412v种子扩大培养阶段种子扩大培养阶段液体培养法：液体试管、三角瓶摇床液体培养法：液体试管、三角瓶摇床振荡或回旋式培养。振荡或回旋式培养。表面培养法：茄子瓶、克氏瓶或瓷盘表面培养法：茄子瓶、克氏瓶或瓷盘培养。培养。固体培养法：三角瓶、蘑菇瓶、克氏固体培养法：三角瓶、蘑菇瓶、克氏瓶、培养皿等麸皮培养。瓶、培养皿等麸皮培养。10 八月 202413生产车间种子制备 v实验室制备的孢子斜面或摇瓶种子移接到实验室制备的孢子斜面或摇瓶种子移接到种子罐进行扩大培养。种子罐进行扩大培养。v种子罐培养一获得足够的菌种数量，二种子罐培养一获得足够的菌种数量，二种子罐的培养基接近发酵罐培养的醪液成种子罐的培养基接近发酵罐培养的醪液成分和培养条件，使菌体适应发酵环境。分和培养条件，使菌体适应发酵环境。10 八月 202414v种子罐级数越少，越有利于简化工艺种子罐级数越少，越有利于简化工艺和控制，并减少由于多次转种而带来和控制，并减少由于多次转种而带来的染菌机会以及减少因种子罐生长异的染菌机会以及减少因种子罐生长异常而造成的发酵波动。常而造成的发酵波动。v但考虑能否在一定时间内获得优质、但考虑能否在一定时间内获得优质、足量的种子以满足发酵的需求。足量的种子以满足发酵的需求。10 八月 20241515L15L种子发酵罐种子发酵罐10 八月 202416实验室准备阶段实验室准备阶段生生产产车车间间阶阶段段放罐，后处理放罐，后处理产品产品10 八月 2024175、种龄与接种量、种龄与接种量v接种龄接种龄 种子罐中培养的菌体从开始移入下一级种种子罐中培养的菌体从开始移入下一级种子罐或发酵罐时的培养时间子罐或发酵罐时的培养时间种子培养期应取菌种的对数生长期为宜，种子培养期应取菌种的对数生长期为宜，菌种过嫩或过老，不但延长发酵周期，而菌种过嫩或过老，不但延长发酵周期，而且会降低产量。且会降低产量。10 八月 202418放射形土壤杆菌多糖（放射形土壤杆菌多糖（ARPSARPS）发酵过程中不同的接种龄对多糖产量的影响发酵过程中不同的接种龄对多糖产量的影响 10 八月 202419v大量地接入培养成熟的菌种的优点：大量地接入培养成熟的菌种的优点：缩短生长过程的延缓期，因而缩短了缩短生长过程的延缓期，因而缩短了发酵周期，提高了设备利用率发酵周期，提高了设备利用率节约发酵培养的动力消耗节约发酵培养的动力消耗有利于减少染菌机会有利于减少染菌机会10 八月 202420接种量接种量v接种量：移入的种子液体积和接种后培养液体接种量：移入的种子液体积和接种后培养液体的体积的比例的体积的比例 v接种量过多，菌丝生长过快、溶氧不足，衰老接种量过多，菌丝生长过快、溶氧不足，衰老细胞增加等，发酵后劲不足细胞增加等，发酵后劲不足v接种量过少延长发酵周期，形成异常形态，而接种量过少延长发酵周期，形成异常形态，而且易造成染菌。且易造成染菌。v以生产菌种在发酵罐中的繁殖速度为依据。以生产菌种在发酵罐中的繁殖速度为依据。v接种量的大小直接影响发酵周期。接种量的大小直接影响发酵周期。10 八月 202421在放射形土壤杆菌多糖（在放射形土壤杆菌多糖（ARPSARPS）发酵过程中不同的接种量对多糖产量的影响发酵过程中不同的接种量对多糖产量的影响 10 八月 202422本章内容：本章内容：一、种子制备原理与技术一、种子制备原理与技术二、影响种子质量的因素二、影响种子质量的因素三、种子质量的控制措施三、种子质量的控制措施四、种子制备的放大原理与四、种子制备的放大原理与技术技术10 八月 202423二、影响种子质量的因素v原材料质量原材料质量v培养温度培养温度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培养基培养基vpHpH10 八月 2024241.1.原材料质量原材料质量v原材料质量波动引起种子质量不稳定。原材料质量波动引起种子质量不稳定。v原材料质量波动的主要原因：无机离子原材料质量波动的主要原因：无机离子含量不同（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会影响孢子的质量）。会影响孢子的质量）。10 八月 202425例例1：四四环环素素、土土霉霉素素生生产产中中，配配制制产产孢孢子子斜斜面面培培养养基基用用的的麸麸皮皮，因因小小麦麦产产地地、品品种种、加加工工方方法法及及用用量量的的不不同同对对孢孢子子质量的影响也不同。质量的影响也不同。例例2：制制备备霉霉菌菌用用的的大大(小小)米米，其其产产地地、颗颗粒粒大大小小、均均匀匀程程度不同，孢子质量也不同。度不同，孢子质量也不同。例例3：蛋白胨蛋白胨加工原料不同，对孢子影响也不同。加工原料不同，对孢子影响也不同。例例4：琼琼脂脂的的牌牌号号不不同同，其其中中含含无无机机离离子子的的差差别别而而引引起起孢孢子子质量的变化。质量的变化。例例5：水质水质的硬度、污染程度对生产均有影响。的硬度、污染程度对生产均有影响。10 八月 2024262 2、培养温度、培养温度 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在制备土霉素生产种子过程中，高于在制备土霉素生产种子过程中，高于3737培养时，培养时，孢子接入发酵罐后表现出糖代谢变慢，氨孢子接入发酵罐后表现出糖代谢变慢，氨基氮回升提前，菌丝过早自溶，效价降低等现象。基氮回升提前，菌丝过早自溶，效价降低等现象。10 八月 2024273、湿度、湿度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 制备土霉素生产菌种龟裂链霉菌孢子时发现，制备土霉素生产菌种龟裂链霉菌孢子时发现，在含有少量水分的试管斜面培养基下部孢子长得在含有少量水分的试管斜面培养基下部孢子长得较好，而斜面上部由于水分迅速蒸发呈干瘪状，较好，而斜面上部由于水分迅速蒸发呈干瘪状，孢子稀少。孢子稀少。在气温高湿度大的地区，斜面孢子长得慢，主在气温高湿度大的地区，斜面孢子长得慢，主要由于试管下部冷凝水多而不利于孢子形成。要由于试管下部冷凝水多而不利于孢子形成。10 八月 202428 4、通气与搅拌、通气与搅拌 v足够的通气量，以保证菌种代谢正常，足够的通气量，以保证菌种代谢正常，提高种子的质量。提高种子的质量。v搅拌可提高通气效果，促进生长繁殖，搅拌可提高通气效果，促进生长繁殖，过度搅拌导致培养液大量涌泡，液膜过度搅拌导致培养液大量涌泡，液膜表面的酶易氧化变性，泡沫过多增加表面的酶易氧化变性，泡沫过多增加染菌机会，增加能耗。染菌机会，增加能耗。v丝状微生物不宜剧烈搅拌。丝状微生物不宜剧烈搅拌。10 八月 202429例例如如:青青霉霉素素生生产产，将将通通气气充充足足和和不不足足情情况况下下得得到到的的种种子子分分别别接接入入发发酵酵罐罐，发发酵酵单单位位相相差差1倍。倍。但也有例外但也有例外 例例如如：土土霉霉素素生生产产中中，一一级级种种子子罐罐的的通通气量小对发酵有利。气量小对发酵有利。10 八月 2024305、斜面冷藏时间、斜面冷藏时间 v对孢子的生产能力有较大影响对孢子的生产能力有较大影响 v冷藏时间越长，生产能力下降越多冷藏时间越长，生产能力下降越多 链霉素生产中，斜面孢子在链霉素生产中，斜面孢子在66冷藏两冷藏两个月后的发酵单位比冷藏一个月的降低个月后的发酵单位比冷藏一个月的降低1818，冷藏冷藏3 3个月的降低个月的降低3535。10 八月 2024316、培养基、培养基v培养种子的目的：培养种子的目的：扩大培养，增加细胞数量；扩大培养，增加细胞数量；同时也必须培养出强壮、健康、活性高同时也必须培养出强壮、健康、活性高的细胞。为了使细胞迅速进行分裂或菌的细胞。为了使细胞迅速进行分裂或菌丝快速生长。丝快速生长。10 八月 202432v有较完全和丰富的营养物质，糖分少，需充足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；氮源和生长因子，无机氮源比例大；各种营养物质的浓度不必太高；各种营养物质的浓度不必太高；供孢子用的种子培养基，可添加易被吸收利供孢子用的种子培养基，可添加易被吸收利用的碳源和氮源；用的碳源和氮源；应考虑与发酵培养基的主要成分相近应考虑与发酵培养基的主要成分相近。种子培养基特点种子培养基特点10 八月 2024337 7、pH pH v选择最适种子培养选择最适种子培养pHpH的原则是获得的原则是获得最大比生长速率和适当的菌量。最大比生长速率和适当的菌量。v培养最后一级种子的培养基的培养最后一级种子的培养基的pHpH应应接近于发酵培养基的接近于发酵培养基的pHpH，以便种子，以便种子能尽快适应新的环境。能尽快适应新的环境。10 八月 202434本章内容：本章内容：一、种子制备原理与技术一、种子制备原理与技术二、影响种子质量的因素二、影响种子质量的因素三、种子质量的控制措施三、种子质量的控制措施四、种子制备的放大原理与四、种子制备的放大原理与技术技术10 八月 202435三、种子质量的控制措施三、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 测定其生产能力，从中挑选高产菌株，并测定其生产能力，从中挑选高产菌株，并及时对退化菌种进行复壮。及时对退化菌种进行复壮。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。种子液生化分析项目主要有：营养基质的消种子液生化分析项目主要有：营养基质的消耗速度、耗速度、pHpH变化、溶氧变化、色泽和气味等。变化、溶氧变化、色泽和气味等。10 八月 202436本章内容：本章内容：一、种子制备原理与技术一、种子制备原理与技术二、影响种子质量的因素二、影响种子质量的因素三、种子质量的控制措施三、种子质量的控制措施四、种子制备的放大原理与四、种子制备的放大原理与技术技术10 八月 202437四、种子制备的放大原理与技术四、种子制备的放大原理与技术v1 1、细菌发酵时的种子扩大培养：、细菌发酵时的种子扩大培养：v细菌发酵过程中种子扩大培养的主要目细菌发酵过程中种子扩大培养的主要目的是为了获得大量的活力强的种子的是为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。若接种龄对于生芽孢的种子尤其重要。若接种物含大量芽孢，将给后续发酵带来较种物含大量芽孢，将给后续发酵带来较长迟滞期。长迟滞期。10 八月 202438梭状芽孢杆菌发酵丁醇丙酮时种子扩大培养的程序梭状芽孢杆菌发酵丁醇丙酮时种子扩大培养的程序 举举 例：例：10 八月 2024392、酵母发酵时的种子扩大培养、酵母发酵时的种子扩大培养v酿酒酵母的扩大培养酿酒酵母的扩大培养 最初采用纯种进行酵母发酵并设计出酵最初采用纯种进行酵母发酵并设计出酵母繁殖流程，他将每一步的接种量规定母繁殖流程，他将每一步的接种量规定为为1010，并控制繁殖条件与酿造时一致。，并控制繁殖条件与酿造时一致。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，控或更低，控制的条件也与酿造时不同。制的条件也与酿造时不同。10 八月 202440面包酵母时的种子扩大培养的程序面包酵母时的种子扩大培养的程序 10 八月 2024413、丝状真菌发酵的种子扩大培养、丝状真菌发酵的种子扩大培养 丝状真菌既可以利用孢子，也可丝状真菌既可以利用孢子，也可以利用菌丝体作为接种物接种到发酵以利用菌丝体作为接种物接种到发酵罐进行发酵。罐进行发酵。10 八月 202442在固化的培养基上产生孢子在固化的培养基上产生孢子“滚瓶滚瓶”技术应用于产黄青霉的孢子生产技术应用于产黄青霉的孢子生产在固体培养基上产生孢子在固体培养基上产生孢子在谷类的颗粒表面形成大量的孢子在谷类的颗粒表面形成大量的孢子在液体深层培养基中产生孢子在液体深层培养基中产生孢子v 1）利用孢子作为接种物利用孢子作为接种物 灰黄霉素产生菌展青霉一试验表明在良好的灰黄霉素产生菌展青霉一试验表明在良好的通气条件下，培养基中含氮是在通气条件下，培养基中含氮是在0.050.050.10.1（w/vw/v）之间时，可以产生大量的孢子。）之间时，可以产生大量的孢子。10 八月 2024432）丝状真菌的菌丝体作为接种物）丝状真菌的菌丝体作为接种物 v不能产生无性孢子的用繁殖体菌丝作不能产生无性孢子的用繁殖体菌丝作为接种物，如生产赤霉素的菌种为接种物，如生产赤霉素的菌种藤仓赤霉。藤仓赤霉。v问题：难以获得均一的接种物。问题：难以获得均一的接种物。v接种前将菌丝打成碎片，形成大量的接种前将菌丝打成碎片，形成大量的菌丝段，它具有大量的生长点。菌丝段，它具有大量的生长点。10 八月 2024444、放线菌发酵时的种子扩大培养、放线菌发酵时的种子扩大培养v斜面培养，制备孢子悬浮液作初级种子。斜面培养，制备孢子悬浮液作初级种子。v可用培养摇瓶菌丝体作为初级种子。可用培养摇瓶菌丝体作为初级种子。