第七章 种子的扩大培养
细菌扩大培养的知识
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陈灵芝 微生物教研室2010
种子的扩大培养
三级种子的特点： ① 种量更大，生长速度快：
工艺 三级种子
8小时产酸 （%）
2.2～2.7
12小时产酸 （%）
4.6～5.2
二级种子 1.0～1.5 2.6～3.4
② 糖酸转化率高且稳定
发酵周期 （h) 32
35
工艺
三级种子 二级种子
种子的扩大培养
种子的扩大培养
陈灵芝 微生物教研室2010
种子的扩大培养
第七章 种子的扩大培养
种子扩大培养的目的与要求 种子制备与质量控制 实例
陈灵芝 微生物教研室2010
种子的扩大培养 第一节 种子扩大培养的目的与要求
一、定义: 种子扩大培养是指将保存在砂土管、冷冻干燥管中处
于休眠状态的生产菌种接入试管斜面活化后，再经过扁瓶 或摇瓶及种子罐逐级扩大培养,最终获得一定数量和质量的 纯种过程。这些纯种培养物称为种子。
• 实验室种子的制备一般采用两种方式 – 对于产孢子能力强的及孢子发芽、生长繁殖快的 菌种可以采用固体培养基培养孢子，孢子可直接 作为种子罐的种子，这样操作简便，不易污染杂 菌。 – 对于产孢子能力不强或孢子发芽慢的菌种，可以 用液体培养法。
陈灵芝 微生物教研室2010
种子的扩大培养
1、培养物选择的原则
第七章发酵工程制药_生物技术制药
罐体表面各种装置：
➢ 中大型发酵罐装有供维修、清洗的入孔 ➢ 罐顶装有窥镜和孔灯，在其内面装有压缩空气
或蒸汽吹管 ➢ 罐顶接管：进料管、补料管、排气管、接种管、
压力表接管 ➢ 罐身接管：冷却水进出管、空气进管、温度计
管和测控仪器接口
（二）发酵辅助设备
➢ 无菌空气系统：过滤除 菌（使用活性炭，石棉 滤板，多孔合成树脂等）
直接从自然界分离得到的菌株为野生型菌株。 往往低产甚至不产所需的产物，只有经过进一 步的人工改造才能真正用于工业生产
菌种选育
突变、体内重组 体外重组（基因工程）
（3）诱变育种
用各种物理、化学的因素人工诱发基因突变进行的 筛选，称为诱变育种 诱变剂：能够提高生物体突变频率的物质称为诱变剂
物理：紫外线，快中子
发酵车间的空气过滤器
二、培养基和灭菌
➢ （一）培养基 ✓ C源： ✓ N源： ✓ 无机盐： ✓ 前体，促进剂，抑制剂
2.培养基的类型
➢ 孢子培养基：一般用固体培养基，N源不能丰富 如：小米或麸皮培养基
诱变剂 { 化学：硫酸二乙酯，亚硝基胍, 5-Br-U
➢ 物理诱变剂：紫外线、X-射线、γ-射线，快中子； 目前使用得最方便而且十分有效的是紫外线。许 多高产菌株的选育都用过紫外线，对于一般实验 室、中小型工厂都适用，也很安全。
➢ 化学诱变剂：碱基类似物、5-氟尿嘧啶、烷化剂 等。使用最多、最有效的是烷化剂。大多数情况 下，就突变数量而言，要比电离辐射更有效
生物工艺原理习题集
⽣物⼯艺原理习题集
《⽣物⼯艺原理》
⼀、名词解释（共5题，每题3分，共15分）
诱变选育⾃然选育⽣理碱性物质⽣理酸性物质前体⽣长因⼦产物促进剂
代谢控制发酵巴斯德效应葡萄糖效应初级代谢产物次级代谢产物临界溶氧浓度发酵热
⼆、填空题（，共20空，每空0.5分，共10分）
1．⾃然界分离微⽣物的⼀般操作是_______________、_______________、________________、
_________________________________。
2．从环境中分离⽬的微⽣物时，进⾏富集的⽬的是________________________________。3．菌种选育分⼦改造的⽬的是_______________、______________、_________________、_____________、_________________。
4．培养基成分选择的原则是________________、________________、______________________、
______________________________。
5．种⼦扩⼤培养的⽬的是_____________、_______________________、_______________________与要求
__________________、_________________、_________________、____________________________。
6．种⼦扩⼤培养的⼀般步骤__________________、_________________、_______________________、
发酵工程笔记
第一章发酵工程
1．发酵工程定义
定义1：发酵工程是指采用现代工程技术手段，利用微生物的某些特定功能，为人类生产有用的产品，或直接把微生物细胞作为产品的工业生产过程。
定义2 ：发酵工程是指在最适发酵条件下，在发酵罐中大量培养细胞和生产代谢产物的技术。
2．发酵工程的发展历史大致可分为三个阶段：○1传统（古老）发酵技术阶段（纯培养技术建立之前）○2近代发酵技术阶段（20世纪20年代—70年代）○3现代发酵技术阶段（20世纪70年代以后）
3．为什么能利用微生物进行发酵生产：微生物繁殖速度快，代谢能力强，易培养，容易改造代谢产物多样，能利用廉价的有机物、无机物。
4．发酵工程的特点（与化学工业相比）1 原料广泛2 生产安全、设备简单3 反应专一性强、副产物少4 代谢多样、应用广泛5 易受污染、无菌要求严格6 菌种的优劣影响较大。
第二章工业用微生物菌种
1．工业用菌种的特点及要求：1具有稳定的遗传学特性2能利用低价的原材料3长条件易于满足4于细菌，具有抗Phage的能力5酵周期短，降低生产成本6谢产物无毒无害
2．发酵工业常用微生物从菌种的遗传学特征上可以把菌种分为：野生型和改良型从微生物分类学的角度分为：1细菌类2酵母菌3霉菌4放线菌
3．菌种选育的目的：防止菌种退化，提高生产能力，简化生产工艺，开发新产品
4．菌种选育方法：○1基因突变—自然选育，诱变育种○2基因重组—杂交育种（原生质体融合），基因工程
5．自然选育：利用微生物自然突变进行菌种选育的过程，一般习惯称为菌种的分离纯化。6．自然选育的目的：纯化菌种、复壮菌种、稳定生产、提高产量。
生物工艺学知识点
生物工艺学知识点
第一章绪论
1、生物工艺学biotechnology：
又称为生物技术,它是应用自然科学及工程学原理,依靠生物作用剂biologicalagents的作用将物料进行加工以提供产品或社会服务的技术;
特点：多学科和多技术的结合、生物作用剂生物催化剂的参与、应用大量高、精、尖设备;;
2、生物催化剂是游离的或固定化的细胞或酶的总称;
生物催化剂特点：
优点：①常温、常压下反应②反应速率大③催化作用专一④价格低廉
缺点：稳定性差控制条件严格易变异细胞
生物反应过程实质是利用生物催化剂以从事生物技术产品的生产过程processengineering;
3、生物技术研究的主要内容：
基因工程DNA重组技术,geneengineering、细胞工程cellengineering、酶工程enzymeengineering、发酵工程fermentationengineering、蛋白质工程proteinengineering、
第二章菌种的来源
1、工业生产常用的微生物
细菌、酵母菌、霉菌、放线菌、担子菌、藻类;
2、分离微生物新种的过程大体可分为采样、增殖、纯化和性能测定;
含微生物材料的预处理方法：物理方法加热；化学方法pH；诱饵法;
诱饵技术：将固体基质加到待检的土壤或水中,待其菌落长成后再铺平板;
分离的效率影响因素：1培养基的养分；2pH；3加入的选择性抑制剂;
3、高产培养基成分的选择准则：
制备一系列的培养基,其中有各种类型的养分成为生长限制因素C、N、P、O；
使用一聚合或复合形式的生长限制养分；
避免使用容易同化的碳葡萄糖或氮NH4+,它们可能引起分解代谢物阻遏；
第七章良种繁育§1 良种繁育的意义和任务
第八章 良种繁育
Propagation of superior seeds
种子清选调制的方法 1.风扬分离；2.筛 选分离；3.比重分离；4.长度分离；5Leabharlann Baidu阻力 和粘着力分离；6.电光分离；7.磁力分离； 8.静电分离
种子的贮藏
意义 种子收获后一般需要贮藏一段时间再播种，同时为 预防自然灾害等意外损失，也需要贮备种子。前述种质 资源保存和一些亲本的保纯也需要种子的贮藏。种子贮 藏与粮食等的贮藏不同，种子贮藏既要严防混杂，又要 保持种子的生活力。Harrington（1973）认为，种子 的贮藏不应从种子的贮藏室算起，应包括种子在植株上 成熟以后直至播种之前这一整个过程。要延长种子的贮 藏寿命，必须考虑这一过程中影响种子寿命的内外因素， 从而采取相应的措施。
建立必要的良种繁育制度
2.良种繁育制度
主要解决繁殖用种（原原种、原种）的生产与生 产用种的扩大繁殖问题，保证当生产上发生品种退 化时，能有高纯度的原种提供，进行品种的更新， 或用另一品种的种子加以更新。需要建立专门的留 种基地；建立分级繁育制度（三级留种制），逐步 扩大繁殖，确保种子质量；退化时要及时采用超级 原种（原原种）和原种种子更新。园林植物良种繁 育圃包括：良种母本圃、砧木母本圃和育苗圃。
发酵应掌握的知识
第一章绪论
1、发酵的概念
利用微生物在有氧或无氧条件下的生命活动来制备微生物菌体或其代谢产物的过程，统称为发酵。
2、发酵工程的概念
发酵工程是利用微生物生长与代谢活动，通过现代工程技术手段进行工业规模生产的技术。由于它以培养微生物（发酵）为主，所以习惯上也称为微生物工程。
3、发酵工程研究的内容
1、工业生产菌种的选育。
2、最佳发酵条件的选择和控制。
3、生化反应器（发酵罐）的设计。
4、产品的分离、提取及精制等过程。
4、获得一种发酵产品应具备的条件
适宜的微生物;保证或控制微生物进行代谢的各种条件;进行微生物发酵的设备;精制成产品的方法和设备
第二章菌种选育及种子扩培
1、工业微生物菌种的分离筛选方法
分离：①平板划线分离法②稀释分离法③简单平板分离法④涂布分离法⑤毛细管分离法⑥小滴分离法
筛选：①平板筛选：用水解圈、变色圈、抑菌圈、透明圈等方法②药瓶发酵筛选
2、几种鉴别圈的概念和鉴别的原理
1. 变色圈：直接用显色剂或指示剂。在菌体筛选中直接用显色剂或指示剂掺入培养基中或喷洒已生长的菌落的培养基表面，由于培养基中所筛选出的微生物产生酸或碱性物质从而使培养基的pH值降低或升高，由于显色剂在不同pH值条件下显色不同，从而形成围绕菌落周围的变了颜色的圈叫变色圈。
2.透明圈：混浊底物被分解后形成透明圈。如可溶性淀粉、碳酸钙等。在固体培养基中加入酶作用的底物或其他物质（都能使培养基产生浑浊）培养微生物，能够利用此底物的酶的产生菌得以生长或微生物能利用此种物质，则在其菌落周围形成一个透明的圈，叫透明圈，也叫水解圈。
课程教学大纲-发酵工程原理网络课程-安阳工学院
《发酵工程原理》课程教学大纲（Principle and technology of fermentation process）
课程编号：
学分：2.0
学时：44 （其中：讲课学时：36 实验学时：8 上机学时：0）
先修课程：食品生物技术食品微生物学
后续课程：
适用专业：食品科学与工程（专升本）
开课部门：生物与食品工程学院
一、课程的性质与目标
发酵工程原理是食品科学与工程（专升本）专业一门较重要的专业选修课。本课程主要讲授了发酵工业菌种、工业培养基设计、发酵工艺的无菌技术、发酵动力学、发酵中氧的供需、发酵的过程控制等内容。学习本课程的目的在于夯实学生的基础理论知识、增强学生的工程意识、提高学生的科学素养，培养适合社会发展需要的具有创新能力、创业能力的高层次人才。本课程以生物技术产业化过程涉及的工程知识为教学内容，融合生物化学和微生物学的基础理论，培养学生掌握自主学习和主动实践的方法，使学生具备解决食品加工中遇到的生物技术关键问题的能力。
二、课程的主要内容及基本要求
第一章绪论（2学时）
[知识点]
1.发酵工程的定义及与其它相关学科的关系；
2.发酵工程的发展史；
3.发酵工业的特点及其范围；
4.工业发酵的类型与流程；
5.发酵工程展望及应用前景。
[重点]
1.发酵及发酵工程的概念；
2.工业发酵的类型和流程；
3.发酵工业的应用范围及发展前景。
[难点]
工业发酵的类型和流程。
[基本要求]
1.掌握发酵及发酵工程的概念，了解发酵工程的地位和发酵工程发展史；
2.掌握发酵工业的特点及其范围、工业发酵的类型与流程；
简明微生物工程_7.1发酵工艺控制-温度、pH
（2）. 温度对产物形成的影响
影响发酵过程中各种反应速率，从而影响微生 物的生长代谢与产物生成。 e.g. 青霉菌发酵生产青霉素
青霉菌生长活化能E1=34kJ/mol
青霉素合成活化能E2=112kJ/mol ∴青霉素合成速率对温度较敏感
（3）温度影响发酵液的物理性质
改变发酵液的物理性质，间接影响菌的生物合 成。
②通过罐温度的自动控制，先使罐温达到恒定，再 关闭自控装置，测量温度随时间上升的速率，按下
式求出发酵热：
Q发酵 = (m1cl +m2c2)*S
其中： m1 ——发酵液的质量，kg; cl ——发酵液的比热，kJ/(kg*º C)； m2 ——发酵罐的质量，kg； c2 ——发酵液的比热, kJ/(kg*º C) ； S —— 温度上升速率, º C/h。
影响发酵温度的因素：发酵热（续）
②、搅拌热(Q搅拌)
• 主要来源：液体之间、液体与搅拌器等设备之间 的摩擦产生。搅拌热与搅拌轴功率有关，可用下 式计 Q搅拌＝P/V*3600 拌功率，(kW/m3)； (kJ／h)
• 式中：P/V——通气条件下，单位体积发酵液搅 3600——机械能转变为热能的热功当量，
最适合成 放罐
最适生长
略高
最适温度的选择与控制（续）
如：青霉素分别为： 30℃和 24.7 ℃。 青霉素发酵的温度控制 • 0-5h：30°C 30 • 6-35h：25°C 25 25 • 36-85h：20°C 20 • 86-125h：25°C 0 5 35 85 125 采用这种变温培养比25℃恒温培养的抗生素产量 提高14.7%.
发酵工程智慧树知到课后章节答案2023年下信阳农林学院
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信阳农林学院
第一章测试
1.20世纪前，人类利用传统的微生物发酵过程来生产酒、醋、酱的过程属于
发酵工业的（）。
A:现代发酵工业阶段 B:原始天然发酵阶段 C:发酵工业初创阶段 D:发酵工艺
全盛阶段
答案:原始天然发酵阶段
2.发酵技术发展的第一转折时期是指（）。
A:基因工程技术 B:通气搅拌技术 C:纯培养技术 D:代谢控制发酵技术
答案:纯培养技术
3.发酵过程产生的二氧化碳可以对外排放。（）
A:对 B:错
答案:错
4.青霉素的工业化生产打破了以厌氧发酵为主的工艺，实现了深层通风培养的
划时代飞跃。（）
A:对 B:错
答案:对
5.微生物药物是由微生物生命活动过程产生的低微浓度下具有生理活性的初级
代谢产物及其衍生物。（）
A:错 B:对
答案:错
6.发酵工程由（）三部分组成。
A:上游工程 B:酶工程 C:中游工程 D:下游工程
答案:上游工程;中游工程;下游工程
7.根据微生物发酵操作方式的不同，将发酵方式分为（）。
A:连续发酵 B:补料分批发酵 C:分批发酵 D:半连续发酵
答案:连续发酵;补料分批发酵;分批发酵
第二章测试
1.下列属于次级代谢产物的是（）。
A:蛋白质 B:多糖 C:抗生素 D:核酸
答案:抗生素
2.分批发酵时，产生菌生长周期分为三个时期：菌体生长期、产物合成期和
（）。
A:稳定期 B:衰亡期 C:菌体自溶期 D:对数生长期
答案:菌体自溶期
3.酶活性调节可通过改变代谢途径中一个或者几个关键酶的活性来调节代谢速
度调节方式。（）
A:对 B:错
答案:对
天津农学院专升本生物技术专业课考试《生物工艺学》大纲
天津农学院生物技术专业专升本《生物工艺学》考试大纲
参考教材：《新编生物工艺学》，俞俊棠主编，化学工业出版社
试题类型：1．填空2．判断是非3．名词解释4．简答 5. 论述
基本内容及要求：
绪论
1、生物工艺学的定义和特点
2、生物工艺学的发展简史
3、生物工艺学的应用
第一章菌种的分离、改良和保藏
介绍微生物菌种的获取及保藏方法，重点掌握菌种的筛选步骤和方法。第一节菌种的筛选
一、具有实际生产应用价值的微生物菌种筛选
二、菌种筛选的一般步骤和方法
三、菌种筛选举例
第二节菌种的选育
一、自然选育
二、诱变育种
三、抗噬菌体菌株的筛选
四、杂交育种
五、原生质体融合
六、基因工程菌的构建及稳定性
第三节菌种的保藏
菌种保藏的原理和方法
第二章培养基
重点掌握设计培养基配方的原理及方法。
第一节培养基的成分及来源
第二节培养基的类型及选择
第三章灭菌
掌握培养基灭菌及空气除菌的原理及方法。
第一节灭菌的方法
一、污染杂菌所造成的不良后果
二、进行纯培养应该采取的措施
三、灭菌的方法
第二节培养基的灭菌
一、微生物的死亡速率
1、培养基进行湿热灭菌时微生物死亡的规律
2、高温短时灭菌的原理
二、培养基的分批灭菌
1、分批灭菌的定义
2、分批灭菌的特点
3、分批灭菌的操作
4、分批灭菌的计算
三、培养基的连续灭菌
1、连续灭菌的定义
2、连续灭菌的特点
3、连续灭菌的操作流程
第三节空气的除菌
一、空气过滤介质的种类
二、利用深层过滤介质进行空气除菌的原理
三、空气过滤器的设计
四、空气过滤的操作流程
第四章种子扩大培养
重点掌握种子扩大培养时的接种方法、接种龄和接种量。
一、作为发酵种子所必备的条件
生物工程原理习题集
《生物工程工艺原理》
一、名词解释（共5题，每题3分，共15分）
1、诱变选育：诱变育种是指用物理、化学因素诱导植物的遗传特性发生变异，再从变异群
体中选择符合人们某种要求的单株，进而培育成新的品种或种质的育种方法。诱变剂有两大类：物理诱变剂和化学诱变剂。
2、自然选育: 自然选育就是不经人工处理，利用微生物的自然突变进行菌种选育的过程。
3、生理碱性物质：若菌体代谢后能产生碱性物质的营养物称为生理碱性物质
4、生理酸性物质：经微生物生理作用（代谢）后能形成酸性物质的营养物叫生理酸性物质
5、前体：前体指某些化合物加入到发酵培养基中，能直接彼微生物在生物合成过程中合成
到产物物分子中去，而其自身的结构并没有多大变化，但是产物的产量却因加入前体而有较大的提高。前体使用时普遍采用流加的方法。
6、生长因子：凡是微生物生长不可缺少而细胞自身不能合成的微量的有机物质，如氨基酸、
嘌呤、嘧啶、维生素等均称生长因子。有机氮源是这些生长因子的重要来源
7、产物促进剂：是指那些非细胞生长所必须的营养物，又非前体，但加入后却能提高产量
的添加剂。常用的促进剂有各种表面活性剂（洗净剂、吐温80、植酸、洗衣粉等）、二乙胺四乙酸、大豆精油抽提物、黄血盐、甲醇等
8、代谢控制发酵：人为地改变微生物的代谢调控机制，使有用的中间代谢产物过量积累，
这种发酵称为代谢控制发酵。
9、P55 巴斯德效应：在好气条件下，酵母菌发酵能力下降（细胞内糖代谢降低，乙醇积累减少）；不仅存在于酵母中，也存在于具有呼吸和发酵能力的其他细胞中。
10、葡萄糖效应：又称葡萄糖阻遏。葡萄糖或某些容易利用的碳源，其分解代谢产物阻遏某些诱导酶体系编码的基因转录的现象。如大肠埃希氏菌培养在含葡萄糖和乳糖的培养基上，在葡萄糖没有被利用完之前，乳糖操纵子就一直被阻遏，不能被利用。这是因为葡萄糖的分解物引起细胞内cAMP 含量降低，启动子释放cAMP–CAP 蛋白质,RNA 聚合酶不能与乳糖的启动基因结合，以致转录不能发生，直到葡萄糖被利用完，乳糖操纵子才能被转录，形成利用乳糖的酶。
,第七章 发酵工程
2.根据培养基状态不同分类：
固体发酵、液体发酵
3.按照发酵设备分类:
⑴敞口发酵：用于繁殖快并进行好氧发酵的类型。
⑵密闭发酵：密闭设备内进行。
⑶浅盘发酵：利用仅装一薄层培养液的浅盘，接入
菌种后进行表面培养，在液体上面形成一层菌膜。
⑷深层发酵：在液体培养基内部进行微生物培养。
㈡发酵工业中的常用微生物
常用霉菌：根霉、毛霉、曲霉、青霉
应用：生产多种酶制剂、抗生素、有机酸、甾体激素
㈢发酵工程的基本过程
第一阶段---菌种及其扩大培养
1.菌种
优良菌株
天然的、人工的
基因工程菌株
2.种子扩大培养
扩大繁殖
菌种筛选
种子培养
发酵培养
第二阶段---发酵原料的预处理
可用于发酵的原料很丰富，如薯类（红薯、
白薯）、谷类（玉米、高粱）等，但大部分
1.细菌
特点：分布最广、数量最多，单细胞原核
生物， 二分裂方式繁殖。 应用：生产淀粉酶、乳酸、醋酸、氨基酸 和肌苷酸等
细菌主要是以二分裂的方式进行繁殖
2.放线菌
特点：菌落呈放射状，分布于微碱性土壤中，大多 腐生，少数寄生，主要以无性孢子进行繁殖。
应用：生产多种抗生素（60%） 链霉素、金霉素、红霉素、庆大霉素等
学习目的
掌握基本概念；发酵工业中常用微生物
发酵工艺控制
dp/dt= YP/X dx/dt dx/dt = μx qp=rp/x= YP/X μ
qp---比产物生成速率
比产物的生成速率随生长速率的增长而增长。 产物一般为微生物分解基质途经的直接产物 即初级代谢产物，如：葡糖异构E。
b) 非生长关联： P与细胞的生长速率无关，与细胞量有关。 dp/dt=βx 次级代谢产物中的一类抗生素产物的合成。
统计学：环境条件波动，误差等
7.3.2 微生物群体生长的测定
蛋白，细胞数目
一 微生物细胞数目测定 1 直接测定： 计数器，电子血球计数器，激光计数器 （包括死细胞） 2 测定活细胞 固体培养 浓缩后计数
二 测定细胞物质含量 均衡生长：各组分增长与细胞数目的增长同步 分批培养：不同步（DNA，RNA等发生变化，蛋白关联好）
xo——初始菌浓度 xt——培养后细胞浓度 µ ：比生长速率，常数，随菌 种变化同
减数期： Ks （对基质的亲和力）
Ks ↓ Ks ↑ 亲和力 ↑ 亲和力 ↓ 减数期短 减数期长
稳定期：次级代谢产物产生， 二 产物的生产 a) 生长关联型：
dp/dx=YP/X dp/dt= (dp/dx)/(dt/dx) dp/dt= YP/X μx
效应：罐内菌体增加，基 质浓度降低，菌体及产物 最大产量增加。应用：处 理的料液比较稀的发酵。
三 应用:采用能达到最大菌体产率Dx的稀释率或进行理论研 究。 但是易染菌
7-种子扩大培养
确定种子罐级数需注意的问题
种子级数越少越好，可简化工艺和控制， 种子级数越少越好，可简化工艺和控制， 减少染菌机会 种子级数太少，接种量小， 种子级数太少，接种量小，发酵时间延 降低发酵罐的生产率， 长，降低发酵罐的生产率，增加染菌机 会 虽然种子罐级数随产物的品种及生产规 模而定。但也与所选用工艺条件有关。 模而定。但也与所选用工艺条件有关。 如改变种子罐的培养条件， 如改变种子罐的培养条件，加速了孢子 发芽及菌体的繁殖， 发芽及菌体的繁殖，也可相应地减少种 子罐的级数。 子罐的级数。
2，厌氧培养：对于酵母菌（啤酒， 葡萄酒，清酒等） 试管→三角瓶→卡式罐→种子罐
7.1.2 生产车间种子制备
实验室制备的孢子或液体种子移种至种 子罐扩大培养，种子罐的培养基虽因不 同菌种而异，但其原则为采用易被菌利 用的成分如葡萄糖、玉米浆、磷酸盐等， 如果是需氧菌，同时还需供给足够的无 菌空气，并不断搅拌，使菌（丝）体在 培养液中均匀分布，获得相同的培养条 件。
3，种龄 ， 种龄： 种龄：是指种子罐中培养的 菌丝体开始移入下一级种子 罐或发酵罐时的培养时间。 罐或发酵罐时的培养时间。 通常种龄是以处于生命力极 旺盛的对数生长期， 旺盛的对数生长期，菌体量 还未达到最大值时的培养时 间较为合适。时间太长，菌 间较为合适。时间太长， 种趋于老化，生产能力下降， 种趋于老化，生产能力下降， 菌体自溶；种龄太短， 菌体自溶；种龄太短，造成 发酵前期生长缓慢。 发酵前期生长缓慢。 不同菌种或同一菌种工艺条 件不同，种龄是不一样的， 件不同，种龄是不一样的， 一般需经过多种实验来确定。 一般需经过多种实验来确定。 嗜碱性芽孢杆菌生产碱性蛋 白酶，12小时最好。 白酶， 小时最好。 小时最好
酶工程智慧树知到答案章节测试2023年华南理工大学
第一章测试
1.酶的国际命名采用四码编号法，如葡萄糖氧化酶的系统编号为［EC
1.1.3.4］，下列说法正确的是（）。
A:第一个号码表示该酶属于６大类酶中的某一大类
B:第三个号码表示属于亚类中的某一小类
C:第四个号码表示这一具体的酶在该小类中的序号
D:第二个号码表示该酶属于该大类中的某一亚类
答案:ABCD
2.催化反应通式A＋B＋ATP == AB＋ADP＋Pi（或AB＋AMP＋PPi）的酶属于
（）。
A:异构酶
B:氧化还原酶
C:裂合酶
D:合成酶
答案:D
3.核酸类酶是（）。
A:催化RNA进行剪接反应的一类酶
B:由RNA组成的一类酶
C:催化RNA进行水解反应的一类酶
D:催化DNA进行水解反应的一类酶
答案:B
4.RNA剪切酶是（）。
A:催化其他RNA分子进行剪切反应的R酶
B:催化本身RNA分子进行剪接反应的R酶
C:催化其他RNA分子进行反应的酶
D:催化本身RNA分子进行剪切反应的R酶
答案:A
5.酶的转换数是指（）。
A:每个酶分子每分钟催化底物转化为产物的分子数
B:每个酶分子催化底物转化为产物的分子数
C:每摩尔酶催化底物转化为产物的摩尔数
D:酶催化底物转化成产物的数量
答案:A
6.催化两个化合物缩合成一个化合物的酶称为合成酶。（）
A:错
B:对
答案:A
7.多糖剪接酶是催化多糖分子进行剪切和连接反应的核酸类酶。（）
A:对
B:错
答案:A
8.酶活力的大小可以用一定条件下酶所催化的反应初速率表示。（）
A:错
B:对
答案:B
9.酶的比活力是酶纯度的量度指标，是指在特定条件下，单位体积蛋白质或
RNA所具有的酶活力单位数。（）
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思考题
什么是种子扩大培养？
为什么要进行种子的扩大培养？
实验室培养基与生产车间培养基差别？
工业生产中常用的微生物有哪些？如何制 备相应种子？
一、种子扩大培养的目的与要求
种子扩大培养的概念:
种子扩大培养是指将保存在砂土管、冷冻干燥管中处 休眠状态的生产菌种接入试管斜面活化后，再经过扁瓶或 摇瓶及种子罐逐级扩大培养，最终获得一定数量和质量纯
六、种龄的确定
种龄是指种子罐中培养的菌体开始移入下一级种子罐或发 酵罐时的培养时间。 种龄短：菌体太少； 种龄长：易老化。 原则：对数生长期末，细胞活力强，菌体浓度相对较大， 但是最终由实验结果定。
七、种子的质量要求
量：要求达到一定的浓度 质: 形态 （生长处于某个阶段、均匀等） 理化指标：C、N、P的含量，pH、 酶活等 无污染
目的：长菌体
4、二级种子 培养基：同上 培养条件：27℃、10-14小时 接种量：10%
种子的质量要求
菌丝长稠呈丝状、菌丝团很少，有中小空孢，处于Ⅲ—Ⅳ
期
青霉素发酵菌丝体的生长共分为6个期，1-4为年青期，4-6期 合成青霉素的能力最强
三、 种子制备的技术概要
（一）种子制备的过程
实验室阶段：不用种子罐，所用的设备为培养箱、摇床等实 验室常见设备，在工厂这些培养过程一般都在菌种室完 成，因此将这些培养过程称为实验室阶段的种子培养。 生产车间阶段：种子培养在种子罐里面进行，一般在工厂归 为发酵车间管理，因此形象地称这些培养过程为生产车间 阶段。
（二）实验室阶段 1、培养物选择的原则 目的：种子扩培到一定的量和质，根据菌种的特点最终的培 养物可分为两类： 对于不产芽孢和孢子的微生物，实验室阶段的种子扩培最 终是获得一定数量和质量的菌体，如谷氨酸的种子培养。
对于产孢子的微生物
获得一定数量和质量的孢子 孢子培养步骤少，因而更容易获得量和质稳定的种子， 但操作繁琐。 获得一定数量和质量的菌丝体
1、斜面 (AS1.299，北京棒杆菌) 培养基：蛋白胨 1%，牛肉膏1%，氯化钠 0.5% 琼脂 2%， pH 7.0-7.2 培养条件：32℃，生长18-24小时
培养基特点：有利于菌体的生长，原料比较精细 生长斜面要求：生长良好，所使用斜面连续传代不超过 3次
2. 一级种子（摇瓶）
培养基：葡萄糖2%，尿素0.5%，玉米浆 2.5%，
一般由菌丝体培养开始计算发酵级数，但有时，工
厂从第一级种子罐开始计算发酵级数。
谷氨酸：三级发酵 一级种子（摇瓶）→二级种子 （小罐）→发酵
青霉素：三级发酵
一级种子 （小罐）→二级种子（中罐）→发酵
发酵级数确定的依据
wk.baidu.com
级数受发酵规模、菌体生长特性、接种量的影响。
级数大，难控制、易染菌、易变异，管理困难，一
便于操作，但需要更仔细的控制。
2、培养基选择的原则
培养基的选择应该是有利于菌体的生长，对孢子培养基应 该是有利于孢子的生长。 在原料方面，实验室种子培养阶段，规模一般比较小，因
此为了保证培养基的质量，培养基的原料一般都比较精细。
3、起始接种物的传代问题
细菌
保藏斜面 → 活化斜面
产孢子
保藏 → 母斜面 → 子斜面
K2HPO4 0.1% 培养条件：于1000ml三角瓶中，装液200-250ml，32℃培 养12小时。 培养基特点：有利于菌体的生长，所使用的原料已经基 本接近于发酵培养基
3. 二级种子(种子罐)
培养基：和一级种子相似，其中葡萄糖用水解糖代替， 浓度为2.5% 培养条件：在种子罐中培养（容积为发酵罐的1%）， 32℃培养7-10个小时 培养基的特点：长菌体，更接近于发酵培养基
般2-4级。
在发酵产品的放大中，反应级数的确定是非常重要
的一个方面。
五、接种量的确定
移入种子的体积 接种量＝ ————————— 接种后培养液的体积 过大过小都不好，最终以实践定，如大多数抗生素为7-15%。
但是一般认为大一点好。
双种：两个种子罐接种到一个发酵罐中。 倒种：一部分种子来源于种子罐，一部分来源于发酵罐。
种的过程。这些纯种培养物称为种子。
种子扩培的目的
接种量的需要 菌种的驯化 缩短发酵时间、保证生产水平
种子的要求：
总量及浓度能满足发酵接种要求
生理状况稳定 活力强，移种至发酵后，能够迅速生长 无杂菌污染
二、 种子制备过程举例
（一）谷氨酸生产的种子制备
制备过程
斜面菌种 →发酵 →一级种子培养 →二级种子培养
缩短发酵时间
有利于获得好的发酵结果
2、培养基选择的原则
目的：获得一定数量和质量的菌体，因此培养基的选择应首
先考虑的是有利于孢子的发育和菌体的生长，所以营 养要比发酵培养基丰富。
在原料方面：不如实验室阶段那么精细，而是基本接近于发酵培 养基，这有两个方面的原因: 一是成本 二是驯化
四、发酵级数的确定
培养基特点：有利于长孢子，用量少而精细
2、大米孢子
培养基：大米及氮源（玉米浆）
培养条件：25℃、7天，控制湿度
培养基的特点：成本低、米粒之间结构疏松提高比表面积 和氧的传质，营养适当（要求大米的白点小） 有利于孢子的生长。 大米孢子的要求：1粒米含1.4*106个孢子
3、一级种子 培养基：（葡萄糖、乳糖、蔗糖）、玉米浆 培养条件：27℃，40小时 接种量：200亿孢子/吨
种子的质量要求：
108-109个/ml 大小均匀，呈单个或八字排列
pH 7.0-7.2时结束，6.8→8→7.0-7.2
活力旺盛
（二）青霉素生产的种子制备
制备过程
安培管
→ 斜面孢子 → 大米孢子
→ 二级种子 → 发酵
→ 一级种子
1、斜面孢子
培养基：甘油、 葡萄糖、 蛋白胨等
培养条件：25℃、7天, 注意湿度50%左右
目的：使菌种的传代次数尽可能的少。
孢子培养
母瓶：活化、纯化，使保藏菌种生长，并去处变异株。 所以接种时要稀一点、便于纯化生长到单菌落。
子瓶: 大量繁殖，得到大量孢子。 接种：①从母斜面上点接种，选取生长好的单菌 落 ②接种时密一点，得到大量的孢子。
孢子培养时注意湿度，子斜面使用一般不超过1个月
（三）生产车间阶段 1、培养物的选择原则 在生产车间阶段，最终一般是获得一定数量的菌丝体。 菌丝体比孢子要有利：