5 微生物工程 第五章 发酵工业种子制备
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发酵工程第五章
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
发酵工程
3.一级种子培养 培养基：水解糖2.5%，尿素0.5%，玉米 浆 2.5%，K2HPO4 0.1%, ph7.0
培养条件：在种子罐中培养, 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
发酵工程
最终发酵 培养基成分：水解糖2.5%；尿素0.5%，玉米
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。
发酵工程
b.对于产孢子的微生物 获得一定数量和质量的孢子 在固体培养基上产生大量孢子
获得一定数量和质量的菌丝体 在液体培养基中生产大量菌丝
发酵工程
2.2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。
发酵工程
根据文献记载，多数微生物，如病毒、 细菌、放线菌、酵母菌、丝状真菌等 都能冻干保藏。许多菌种用此法可保 藏10年以上。
发酵工程
5. 液氮超低温保藏法
几乎所有微生物及动物细胞等均可采用液 氮超低温保藏。只有少量对低温损伤敏感 的微生物例外。
发酵工程
液氮超低温保藏过程是将菌种悬浮液封存 于圆底安瓿管或塑料的液氮保藏管(材料应 能耐受较大温差骤然变化)内，放到-150～ -196℃的液氮罐或液氮冰箱内保藏。操作 过程中一大原则是“慢冻快融”。
发酵工程
为了减轻冷冻损伤程度，可采用保护剂。 如甘油和二甲亚砜。
发酵工程
注意：
液氮冷冻保藏管应严格密封。若有液氮渗 入管内，在从液氮容器中取出时，管中液 氮的体积将膨胀680倍，具很强的爆炸力， 必须特别小心。
发酵工程
3.一级种子培养 培养基：水解糖2.5%，尿素0.5%，玉米 浆 2.5%，K2HPO4 0.1%, ph7.0
培养条件：在种子罐中培养, 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
发酵工程
最终发酵 培养基成分：水解糖2.5%；尿素0.5%，玉米
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。
发酵工程
b.对于产孢子的微生物 获得一定数量和质量的孢子 在固体培养基上产生大量孢子
获得一定数量和质量的菌丝体 在液体培养基中生产大量菌丝
发酵工程
2.2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。
发酵工程
根据文献记载，多数微生物，如病毒、 细菌、放线菌、酵母菌、丝状真菌等 都能冻干保藏。许多菌种用此法可保 藏10年以上。
发酵工程
5. 液氮超低温保藏法
几乎所有微生物及动物细胞等均可采用液 氮超低温保藏。只有少量对低温损伤敏感 的微生物例外。
发酵工程
液氮超低温保藏过程是将菌种悬浮液封存 于圆底安瓿管或塑料的液氮保藏管(材料应 能耐受较大温差骤然变化)内，放到-150～ -196℃的液氮罐或液氮冰箱内保藏。操作 过程中一大原则是“慢冻快融”。
发酵工程
为了减轻冷冻损伤程度，可采用保护剂。 如甘油和二甲亚砜。
发酵工程
注意：
液氮冷冻保藏管应严格密封。若有液氮渗 入管内，在从液氮容器中取出时，管中液 氮的体积将膨胀680倍，具很强的爆炸力， 必须特别小心。
发酵工程第五章 种子扩大培养
• ④酶活力高。（因为菌丝体密度大） • ⑤对于固体培养，通常用于固体发酵，由于产物 浓度大，易于分离，可以有效的降低产品分离成 本。
• 缺点：
• （1）生产劳动强度较大，占地面积大，不宜自 动化生产。 • （2）容易污染其他霉菌。 • （2）周期长。 • （3）培养过程中环境条件控制较难。
2、液体培养 • 培养基配制成液体，接种培养。
第五节 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
→一级种子培养
→二级种子培养
→发酵
1、斜面 (AS1.299)
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
• 种子移种方法 孢子悬浮液采用微孔接种法；摇瓶菌丝 体种子可在火焰接种或差压法；种子罐之 间或发酵罐间接种采用差压法
第四节 影响种子质量的因素
一、种子质量标准
发酵工业生产上常用的种子质量标准，大致有 如下几个方面：
• • • • •
细胞或菌体 生化指标 产物生成量 酶活力 此外，种子应确保无任何杂菌污染
二、影响种子质量的因素
（一）影响孢子质量的因素
（二）影响种子质量的因素
（一）影响孢子质量的因素 培养基
培养条件
培养时间和冷藏时间 种龄 接种量
（二）影响种子质量的因素 培养基
培养条件
种龄 接种量
• 种龄：种龄(seed age)指种子罐中培养的种子开始 移入下一级种子罐或发酵罐时的培养时间。 • 适宜时间：以菌体处于生命力极为旺盛的对数 生长期，且培养液中菌体量还未达到最高峰时， 较为适宜。 • 接种量：接种量(seed volume)是指移入的种子的 体积和接种后培养液的体积比。 • 接种量的大小决定于生产菌种在发酵罐中的繁 殖速度。
发酵工业种子的制备.ppt
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）生产车间种子制备阶段
在生产车间阶段，最终一般都是获得一定数量 的菌丝体。
菌丝体比孢子要有利： 缩短发酵时间 有利于获得好的发酵结果
3、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
❖ 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
❖ 种量过少延长发酵周期，形成异常形态，而且易造成染菌 ❖ 以生产菌种在发酵罐中的繁殖速度为依据 ❖ 接种量的大小直接影响发酵周期
4、种龄
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。
三、种子质量的判断方法
❖ 通常检测的培养液中参数
➢ pH是否在种子要求的范围之内 ➢ 糖、氨基氮、磷酸盐的含量 ➢ 菌丝形态、菌丝浓度和培养液外观 ➢ 有无杂菌污染
❖ 其他参数，如接种前酶活、种子罐的溶氧和尾 气等
四、种子制备技术概要
❖ 步骤：
➢ 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养，完成实
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
一级种子接入发酵罐发酵称为二级发酵 二级种子接入发酵罐发酵称为三级发酵
。。。。。。。
依次类推 可知发酵的级数=种子级数+1
• 种子罐级数的意义： 种子罐级数越少，越有利于简化工艺和控制，
并可减少移种带来染菌机会。 但也必须考虑尽量延长发酵罐生产产物的时间，
缩短由于种子发芽、生长而占用的非生产时间， 以提高发酵罐的生产率。因此，种子罐级数不宜 过少。
孢子培养时注意湿度，子斜面使用一般不超过1个月
（三）生产车间种子制备阶段
在生产车间阶段，最终一般都是获得一定数量 的菌丝体。
菌丝体比孢子要有利： 缩短发酵时间 有利于获得好的发酵结果
3、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
❖ 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
❖ 种量过少延长发酵周期，形成异常形态，而且易造成染菌 ❖ 以生产菌种在发酵罐中的繁殖速度为依据 ❖ 接种量的大小直接影响发酵周期
4、种龄
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。
三、种子质量的判断方法
❖ 通常检测的培养液中参数
➢ pH是否在种子要求的范围之内 ➢ 糖、氨基氮、磷酸盐的含量 ➢ 菌丝形态、菌丝浓度和培养液外观 ➢ 有无杂菌污染
❖ 其他参数，如接种前酶活、种子罐的溶氧和尾 气等
四、种子制备技术概要
❖ 步骤：
➢ 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养，完成实
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
一级种子接入发酵罐发酵称为二级发酵 二级种子接入发酵罐发酵称为三级发酵
。。。。。。。
依次类推 可知发酵的级数=种子级数+1
• 种子罐级数的意义： 种子罐级数越少，越有利于简化工艺和控制，
并可减少移种带来染菌机会。 但也必须考虑尽量延长发酵罐生产产物的时间，
缩短由于种子发芽、生长而占用的非生产时间， 以提高发酵罐的生产率。因此，种子罐级数不宜 过少。
第五章 发酵工业的种子制备 2
第五章发酵工业的种子制备内容提要•种子制备原理和技术•影响种子质量的因素•种子质量的控制措施•工业微生物培养的类型一、种子扩大培养1、种子扩大培养的任务工业生产规模的增大需要种子就增多种子的扩大培养种子扩大培养的任务，不但要得到纯而壮的培养物，还要获得活力旺盛的、性能稳定、接种数量足够的、纯的培养物。
2、菌种扩大培养的目的为发酵罐的投料提供足够数量的代谢旺盛的种子。
因为发酵时间的长短和接种量的大小有关，接种量大，发酵时间则短。
将较多数量的成熟菌体接入发酵罐中，就有利于缩短发酵时间，提高发酵罐的利用率，并且也有利于减少染菌的机会。
对于不同产品的发酵过程来说，必须根据菌种生长繁殖速度快慢及生产的规模决定种子扩大培养的级数。
对于不同产品的发酵过程来说，必须根据菌种生长繁殖速度快慢来决定种子扩大培养级数。
抗生素生产中，放线菌的细胞生长繁殖速度较慢，常常用三级种子扩大培养，即将种子罐中之菌丝移植到较大的种子罐中扩大培养后，再移入发酵罐中，这种流程称为三级种子四级发酵一般50t发酵罐多采用三级发酵，有的甚至采用四级发酵，如链霉素生产。
有些酶制剂发酵生产也采用三级发酵。
而谷氨酸及其他氨基酸发酵所用的菌种是细菌，生长繁殖速方式很快，所以采用二级发酵。
一级种子二级发酵的流程如下：斜面菌种→一级种子摇床培养→二级种子罐培养→发酵罐二、种子制备原理与技术种子培养：指冷冻干燥管、沙土管中处于休眠状态的工业菌种，接入试管斜面活化后，再经过摇瓶及种子罐逐级扩大培养，而获得一定数量和质量的纯种的过程。
其中的纯培养物就称为种子。
不同的发酵产品和菌种，种子制备的方法与条件不同。
要根据目的菌种的生理特性，选择合适的培养条件来获得优良的种子。
1、优良种子应具备的条件①、菌种细胞的生长活力强，转移至发酵罐后能迅速生长，延迟期短；②、菌种生理状态稳定（如菌丝生长速率、种子培养液的特性等）；③、菌体浓度及总量能满足大容量发酵罐接种量的要求；④、无杂菌污染，保证纯种发酵；⑤、菌种适应性强，能保持稳定的生产能力。
发酵工程 第五章 种子制备
第二节 工业发酵种子的制备
一、实验室种子制备 二、生产车间种子制备
一、实验室种子制备阶段
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：
1.不产孢子和芽孢的微生物 ——获得一定数量和质量的菌体
2.产孢子的 ——获得一定数量和质量的孢子 ——获得一定数量和质量的菌体
双种：两个种子罐接种到一个发酵罐中。
如卡那霉素发酵，双种比单种的产量提高8%。
倒种：一部分种子来源于种子罐，一部分来源于发酵罐。
如链霉素发酵，倒种法比单种法的产量提高12%。
5、种龄（Cell age）
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。
三、种子扩大培养的工艺流程
沙土孢子或冷冻干燥孢子→斜面孢子→摇瓶液体培பைடு நூலகம்（茄子瓶斜面培养或固体 培养基培养）→种子罐培养→发酵罐发酵
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，因此形象地将这 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，一般在工程归为发酵车
间管理，因此形象地称这些培养过程为生产车间阶段。
四、种子扩大培养的方法
1.孢子进罐法：
以孢子形式的种子直接进罐的方法 – 先在固体培养基（固化培养基）上生长繁殖成
大量孢子，将孢子直接接入种子罐扩大培养。 – 优点：一次可以制备较大量的孢子，易于保存。
既可以节省大量的人力、物力和时间，又可减 少杂菌污染的机会。 – 缺点：砂土管或冷冻管的用量大。
发酵工程第五章发酵工业种子制备-文档资料
本章内容：
种子制备原理与技术 影响种子质量的因素
种子质量的控制措施
种子制备的放大原理与技术
种子制备原理与技术
优良种子应具备的条件
生长活力强，延迟期短；
生理状态稳定；
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； 适应性强，生产能力稳定
种子罐级数的确定
酵母发酵时的种子扩大培养
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 酵母繁殖流程，他将每一步的接种量 规定为10％，并控制繁殖条件与酿造 时一致
种子制备过程
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 面培养等或液体摇瓶培养
生产车间种子制备阶段：种子罐扩 大培养
实验室种子制备
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。 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
种子液生化分析项目主要有：营养基质的消 耗速度、pH变化、溶氧变化、色泽和气味等
种子制备的放大原理与技术 ຫໍສະໝຸດ 细菌发酵时的种子扩大培养；
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 ；
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长迟滞期
举 例：
梭状芽孢杆菌发酵丁醇－丙酮时种子扩大培养的程序
种子扩大的级数：制备种子需逐级扩 大培养的次数 级数愈少，愈利于简化工艺及控制， 并可减少种子罐污染杂菌的机会，减 少消毒及值班工作量，减少因种子罐 生长异常而造成的发酵波动。
确定方法
菌种的性质(如菌种传代后的稳定性)
种子制备原理与技术 影响种子质量的因素
种子质量的控制措施
种子制备的放大原理与技术
种子制备原理与技术
优良种子应具备的条件
生长活力强，延迟期短；
生理状态稳定；
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； 适应性强，生产能力稳定
种子罐级数的确定
酵母发酵时的种子扩大培养
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 酵母繁殖流程，他将每一步的接种量 规定为10％，并控制繁殖条件与酿造 时一致
种子制备过程
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 面培养等或液体摇瓶培养
生产车间种子制备阶段：种子罐扩 大培养
实验室种子制备
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。 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
种子液生化分析项目主要有：营养基质的消 耗速度、pH变化、溶氧变化、色泽和气味等
种子制备的放大原理与技术 ຫໍສະໝຸດ 细菌发酵时的种子扩大培养；
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 ；
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长迟滞期
举 例：
梭状芽孢杆菌发酵丁醇－丙酮时种子扩大培养的程序
种子扩大的级数：制备种子需逐级扩 大培养的次数 级数愈少，愈利于简化工艺及控制， 并可减少种子罐污染杂菌的机会，减 少消毒及值班工作量，减少因种子罐 生长异常而造成的发酵波动。
确定方法
菌种的性质(如菌种传代后的稳定性)
5 微生物工程 第五章 发酵工业种子制备
种子培养基特点：
有较完全和丰富的营养物质，糖分少，需充
足氮源和生பைடு நூலகம்因子，无机氮源比例大；
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
利用的碳源和氮源；
应考虑与发酵培养基的主要成分相近。
pH
选择最适种子培养pH的原则是获得最
大比生长速率和适当的菌量。
培养最后一级种子的培养基的pH应接
长迟滞期
为什么细菌发酵最好是在对数生长期接种？
种子浓度够 代谢活力强
重点
举 例：
梭状芽孢杆菌发酵丁醇－丙酮 时种子扩大培养的程序
酵母发酵时的种子扩大培养
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
母繁殖流程，他将每一步的接种量规定 为10％，并控制繁殖条件与酿造时一致
现代的流程中，接种量为1%或更低，控
优良种子应具备的条件：
生长活力强，延迟期短； 生理状态稳定； 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； 适应性强，生产能力稳定
重点
种子罐级数的确定
种子扩大的级数： 制备种子需逐级扩大
培养的次数
级数愈少，愈利于简化工艺及控制，并
可减少种子罐污染杂菌的机会，减少消 毒及值班工作量，减少因种子罐生长异 常而造成的发酵波动。
扩大级数，完成生产车间种子制备；
种子转种至发酵罐
工业发酵种子制备过程：
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
子瓶斜面培养等）或液体摇瓶培养；
生产车间种子制备阶段：
种子罐扩大培养
实验室种子制备
无菌方式接保藏的菌种至斜面培养基上，成
发酵工程 5 种子制备
种子扩大培养应根据菌种的生理特性，选
择合适的培养条件来获得代谢旺盛、数量足
够的种子。
优良的种子可以缩短生产周期、稳定产量、 提高发酵效率和设备利用率。
1、菌种的扩大培养的目的
接种量的需要；
菌种的驯化；
缩短发酵时间，提高发酵罐的利用率，以及减
少染菌。
2、作为种子必须具备的条件
1）生命力旺盛，移至发酵罐后能迅速生长，
峰的时间，但接种量过多往往使菌丝生长过快，
培养液粘度增加造成溶解氧供应不足而影响产物
的合成。
6、影响种子质量的因素
1）种子培养基原材料质量：不同产地、不同批 次的麸皮、大（小）米、琼脂等。 2）培养条件：温度、湿度、通气量、搅拌强度、
pH、泡沫等。
3）斜面冷藏时间：斜面冷藏对孢子质量的影响
与孢子成熟程度有关，冷藏时间对孢子的生产
生产过程中通常测定的参数有： 1）检测种子液的pH是否在种子的要求范围内；
2）检测种子液中的糖、氨基氮、磷酸盐的含量；
3）检查种子液中的菌丝形态、菌丝浓度和培养液外
观（色泽、气味、浑浊度、颗粒等）；
4）检查有无杂菌污染；
5）其他参数，如接种前某些酶的活力、种子罐的溶
氧和尾气（CO2、O2）等。
4、种子制备的流程
8、种子异常分析
1）菌种生长发育缓慢或过快
这与孢子质量及种子罐的培养条件有关，一般情
况下，通入种子罐的无菌空气温度低、培养基灭 菌质量差是种子生长、代谢缓慢的主要原因。 2）菌丝结团
菌丝在液体培养条件下成团或菌球。这会影响菌
丝的呼吸及对营养物质的吸收。这与通气搅拌相 关，加入某些表面活性剂如吐温80可促进菌丝 分散。
能力也有影响，通常冷藏时间越长，生产能力 下降越多。
微生物工程第5章发酵过程及控制
（三）、pH在发酵过程中的变化规律
在发酵前期，菌体生长缓慢，糖分解的少， 铵离子利用的也少，所以pH变化缓慢。
随菌的生长，菌分解了含氮有机物，释放出 铵，培养基的pH会缓慢上升。
当菌转入对数生长期，由于菌体大量繁殖， 大量利用糖和铵离子，培养基的pH逐渐下降。
在生长后期，由于菌体自溶，释放出铵，pH 又回升。
二、发酵过程中的代谢变化及规律
与代谢有关的参数： 1、物理参数 ⑴、温度 ⑵、罐压 ⑶、搅拌速度 ⑷、空气流量 ⑸、表观粘度 ⑹、发酵液重量
与代谢有关的参数： 2、化学参数 ⑴、基质浓度 ⑵、pH ⑶、产物浓度 ⑷、DNA量 ⑸、关键酶 ⑹、溶解氧 ⑺、排气中的氧含量 ⑻、排气中的CO2含量
与代谢有关的参数： 3、生物参数 ⑴、菌丝形态 ⑵、菌丝干重或湿重 ⑶、菌体比生长速率 ⑷、氧的比消耗速率 ⑸、糖的比消耗速率 ⑹、氮的比消耗速率 ⑺、产物的比生产速率
一、种子制备工艺及质量控制
菌种是发酵的关键，从一个保存的菌 种，到生产上使用的种子，如果按几 十～几百吨的发酵规模，10％的种子量 （接种量）计，需要几吨～几十吨的种 子。
（一）、作为种子的要求： 1、细胞的生活力强，移种至发酵罐后能迅速生长 2、菌体总量及浓度能满足大容量发酵罐的要求 3、无杂菌污染 4、生理形状稳定、保持稳定的生产能力
• 泡沫的控制除了添加消泡剂外，改进培养基成分 也是相辅相成的一个重要方面。
化学消泡剂应具备以下特点：
• 必须是表面活性剂，具有较低的表面张力，消泡 作用迅速有效；
• 具有一定的亲水性，使消泡剂对气－液界面的分 散系数足够大，从而迅速发挥消泡活性；
• 在水中的溶解度必须小，以保持持久地消泡或抑 泡性能；
缓慢利用的氮源物质：有利于延长产物的合 成期。
发酵工业种子制备教案
发酵工业种子制备教案标题：发酵工业种子制备教案一、教学目标：1. 了解发酵工业中种子的重要性和作用。
2. 掌握发酵工业种子制备的基本步骤和技术要求。
3. 发展学生科学实验设计和实验操作能力。
二、教学准备：1. 实验室环境和设备：灭菌器、培养基和培养基配制器具、培养皿、移液管、恒温培养箱等。
2. 实验材料：发酵菌株、发酵种子、培养基成分等。
三、教学过程：1. 导入（5分钟）：向学生介绍发酵工业中种子制备的重要性，引发学生的兴趣和探究欲望。
2. 知识讲解（15分钟）：a. 介绍发酵工业种子的定义和作用，让学生了解其在发酵过程中的重要性。
b. 说明种子制备的基本步骤：准备培养基、接种发酵菌株、培养过程中适当控制温度、观察培养结果等。
c. 解释发酵种子的培养基要求，如pH值、碳源、氮源、无机盐等。
3. 实验操作（40分钟）：a. 学生分组，每组分配所需实验材料。
b. 学生按照教师指导，准备培养基，确认培养基是否符合要求。
c. 学生进行发酵菌株的接种操作，注意操作规范和无菌技术要求。
d. 将接种后的培养物放入恒温培养箱，控制适当的温度进行培养。
e. 监测培养物的生长情况，记录观察结果。
f. 学生进行结果分析，讨论实验中可能存在的误差以及改进方法。
4. 实验总结（10分钟）：a. 学生归纳总结种子制备的基本步骤和技术要求。
b. 学生讨论发酵工业中种子制备的应用意义和局限性。
c. 教师给予学生反馈和指导，鼓励他们提出问题和展示实验成果。
五、延伸拓展：根据学生实验结果，可以开展如下拓展活动：1. 探究不同培养基对发酵种子生长的影响。
2. 研究温度变化对发酵种子生长速率的影响。
3. 分析种子制备中可能出现的常见问题，并提出解决方案。
六、教学评估：1. 实验操作过程中学生的操作规范和无菌技术掌握情况。
2. 实验结果的准确性和可靠性。
3. 学生对于种子制备步骤和技术要求的理解程度。
七、教学反思：针对学生在实验过程中可能遇到的难点和疑惑进行及时引导和解答，同时加强对于实验操作规范和安全意识的培养。
5.发酵工业的种子制备
五 发酵工业种子制备
发酵工业种子制备
一 一 种子制备原理与技术
种 优良种子应具备的条件
子
制 ①迟滞期短；②生理状态稳定；③能满足接
备 原 理
种量的要求；④无杂菌污染；⑤生产性能稳 定；
与 技
判断种子质量的指标
术 ①pH值；②种子液的糖、氨基氮、磷酸盐水
平；③种子液形态；④无杂检查；⑤溶氧、
酶活等其他指标；
技 ⑤种子罐与发酵罐的容积比
术
种子罐级数越少，越有利于简化工艺，便于 控制，减少染菌；
发酵工业种子制备
一
种 子
在生产中应注意种龄与接种量
制
备 种龄：过老过嫩都不好，细菌以对数生长期
原 理 与
为宜（霉菌也是），酵母以二倍体细胞为好。 接种量：依据具体的发酵类型和工艺条件而
技 定，过多过少都不好。
术
发酵工业种子制备
子
质 量
②pH值：对微生物有明显的影响。培养基
的 pH调节方法：用酸碱溶液中和法；使用缓
因 素
冲溶液法；使用生理缓冲剂；
发酵工业种子制备
二 ③通气搅拌
影 响
溶解氧的作用：参与菌体呼吸作用;
种 搅拌：促进氧的溶解与营养物质及代谢产物
子 质 量
的扩散。 通气量的多少以溶解氧的多少来衡定。
的 通气过程中，影响溶解氧的因素：
发酵工业种子制备
二 影
3.染菌的控制
响 种
染菌原因：设备、管道、阀门漏损、发酵罐
子 结构“死角”、灭菌不彻底、空气净化不好、
质 量
无菌操作不严、菌种不纯；
的
因
素
发酵工业种子制备 作业题
分析影响种子质量的主要因素。
发酵工业种子制备
一 一 种子制备原理与技术
种 优良种子应具备的条件
子
制 ①迟滞期短；②生理状态稳定；③能满足接
备 原 理
种量的要求；④无杂菌污染；⑤生产性能稳 定；
与 技
判断种子质量的指标
术 ①pH值；②种子液的糖、氨基氮、磷酸盐水
平；③种子液形态；④无杂检查；⑤溶氧、
酶活等其他指标；
技 ⑤种子罐与发酵罐的容积比
术
种子罐级数越少，越有利于简化工艺，便于 控制，减少染菌；
发酵工业种子制备
一
种 子
在生产中应注意种龄与接种量
制
备 种龄：过老过嫩都不好，细菌以对数生长期
原 理 与
为宜（霉菌也是），酵母以二倍体细胞为好。 接种量：依据具体的发酵类型和工艺条件而
技 定，过多过少都不好。
术
发酵工业种子制备
子
质 量
②pH值：对微生物有明显的影响。培养基
的 pH调节方法：用酸碱溶液中和法；使用缓
因 素
冲溶液法；使用生理缓冲剂；
发酵工业种子制备
二 ③通气搅拌
影 响
溶解氧的作用：参与菌体呼吸作用;
种 搅拌：促进氧的溶解与营养物质及代谢产物
子 质 量
的扩散。 通气量的多少以溶解氧的多少来衡定。
的 通气过程中，影响溶解氧的因素：
发酵工业种子制备
二 影
3.染菌的控制
响 种
染菌原因：设备、管道、阀门漏损、发酵罐
子 结构“死角”、灭菌不彻底、空气净化不好、
质 量
无菌操作不严、菌种不纯；
的
因
素
发酵工业种子制备 作业题
分析影响种子质量的主要因素。
5_发酵种子制备与发酵机制
本章内容：⏹种子制备原理与技术⏹影响种子质量的因素⏹种子质量的控制措施⏹种子制备的放大原理与技术概念：种子的制备，即菌种的扩大培养就是把保藏的菌种，即砂土管，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，再经过扁瓶或摇瓶和种子罐，逐级扩大培养后达到一定的数量和质量的纯种培养过程。
这些纯种的培养物称为种子。
种子扩培的目的❑接种量的需要❑菌种的驯化❑缩短发酵时间、保证生产水平优良种子应具备的条件/种子的要求：生长活力强，延迟期短；(接种后在发酵罐中能迅速生长)生理状态稳定；浓度及总量能满足大容量发酵罐接种量的要求； 无杂菌污染，保证纯种发酵；适应性强，生产能力稳定种子制备原理与技术：一.发酵级数的确定种子扩大的级数：制备种子需逐级扩大培养的次数级数愈少，愈利于简化工艺及控制，并可减少种子罐污染杂菌的机会，减少消毒及值班工作量，减少因种子罐生长异常而造成的发酵波动。
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（谷氨酸棒杆菌）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❑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发酵级数确定方法菌种的性质(如菌种传代后的稳定性)瓶中的孢子数，孢子发芽及菌丝繁殖速度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生产规模随工艺条件的改变作适当的调整二.种子质量的判断方法通常检测的培养液中参数pH是否在种子要求的范围之内糖、氨基氮、磷酸盐的含量菌丝形态、菌丝浓度和培养液外观有无杂菌污染其他参数，如接种前酶活、种子罐的溶氧和尾气等种子制备步骤：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；视情况确定扩大级数，完成生产车间种子制备；种子转种至发酵罐三.种子制备过程实验室种子制备阶段：琼脂斜面至固体培养基扩大培养（如茄子瓶斜面培养等或液体摇瓶培养生产车间种子制备阶段：种子罐扩大培养种子制备过程概览实验室阶段：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，因此现象地将这些培养过程称为实验室阶段的种子培养。
5发酵种子制备与发酵机制知识课件
2.霉菌孢子的制备
注意事项
① 天然农产品因具有独特的营养成分 和较大表面积而适合作霉菌的培养基
② 培养温度多为25~28 ℃ ，培养时间为 4~14天
3. 细菌孢子的制备
注意事项 ① 适合采用碳源限量而氮源丰富的培
养基 ② 培养温度多为37 ℃ ，少数为28
℃ ，培养时 间细菌菌体为1~2天， 产芽孢的细菌为5~10天
孢子培养时注意湿度，子斜面使用一般不超过1个月
❖ 其他参数，如接种前酶活、种子罐的溶氧和 尾气等
种子制备
❖ 步骤： ➢ 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 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 确定扩大级数，完成生产车间种子制备； ➢ 种子转种至发酵罐
三.种子制备过程
❖ 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 面培养等或液体摇瓶培养
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
发酵级数确定方法
菌种的性质(如菌种传代后的稳定性) 瓶中的孢子数，孢子发芽及菌丝繁殖速度 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 生产规模 随工艺条件的改变作适当的调整
二.种子质量的判断方法
❖ 通常检测的培养液中参数 ➢ pH是否在种子要求的范围之内 ➢ 糖、氨基氮、磷酸盐的含量 ➢ 菌丝形态、菌丝浓度和培养液外观 ➢ 有无杂菌污染
优良种子应具备的条件/种子的 要求：
➢ 生长活力强，延迟期短；(接种后在发酵罐
中能迅速生长)
➢ 生理状态稳定； ➢ 浓度及总量能满足大容量发酵罐接种量的要求； ➢ 无杂菌污染，保证纯种发酵； ➢ 适应性强，生产能力稳定
种子制备原理与技术：
第五章 发酵工业的种子制备
种子罐级数的确定方法
菌种的性质(如菌种传代后的稳定性) 菌种的性质(如菌种传代后的稳定性) 瓶中的孢子数， 瓶中的孢子数，孢子发芽及菌丝繁殖速度 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 生产规模 随工艺条件的改变作适当的调整
总结： 总结：种子扩培 ——实验室种子制备 ——实验室种子制备
例：青霉素生产菌种
孢子悬浮液
（4-14h） 14h）
一级种子罐
（27℃，40h） ）
二级种子罐
（27℃， 10-24h） ）
发酵罐
实验室种子 制备
孢子进罐法
★ 不产孢子的细菌：获得一定数量和质量的菌体 菌体
保藏斜面
活化斜面
摇瓶培养
种子罐
如生产谷氨酸的棒状杆菌属、短杆菌属
例：谷氨酸棒杆菌
斜面菌种于32℃，培养18~24h 斜面菌种 茄子瓶斜面培养基/1000mL 250mL茄子瓶斜面培养基 茄子瓶斜面培养基 摇瓶液体培养基，32℃培养12h 摇瓶液体培养基 种子罐
种子罐级数：
制备种子需逐级扩大培养的次数。 制备种子需逐级扩大培养的次数。
一级种子罐扩大培养 一级 二级发酵 三级发酵 四级发酵
二级种子罐扩大培养（发芽罐、繁殖罐） 二级 三级种子罐扩大培养：生长更慢的菌种 三级
一级发酵：在小型发酵罐(5~30L)中进行试验时，直接采 一级 用孢子或菌丝体接入罐中发酵
放射形土壤杆菌多糖（ARPS） 发酵过程中不同的接种龄对多糖产量的影响
种龄和接种量
接种量： 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
大多数抗生素发酵：7~15% ，有时可达20~25% 有机酸发酵：10% 谷氨酸发酵（棒状杆菌）：1% 肌苷酸发酵1.5~2% 制霉菌素发酵0.1~1%
第五章 发酵工业的种子制备
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，液膜表面的酶易氧化变性， 导致培养液大量涌泡，液膜表面的酶易氧化变性， 泡沫过多增加染菌机会，增加能耗。 泡沫过多增加染菌机会，增加能耗。 丝状微生物不宜剧烈搅拌。 丝状微生物不宜剧烈搅拌。
五、斜面培养时间和冷藏时间
（2）生产车间种子制备
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。 罐进行扩大培养。 种子罐培养作用： 种子罐培养作用： 获得足够的菌种数量， ① 获得足够的菌种数量， ② 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－驯化。 培养条件，使菌体适应发酵环境－驯化。
一、优良种子应具备的条件
1、菌种细胞的生长活力强，移种至发酵罐后 、菌种细胞的生长活力强， 能迅速生长，迟缓期短； 能迅速生长，迟缓期短； 2、生理形状稳定； 、生理形状稳定； 3、菌体总量及浓度能满足大容量发酵罐接 种 、 量的要求； 量的要求； 4、无杂菌污染，保证纯种发酵； 、无杂菌污染，保证纯种发酵； 5、菌种适应性强，保持稳定的生产能力。 、菌种适应性强，保持稳定的生产能力。
2、原材料质量波动的主要原因：无机离子含量不同 原材料质量波动的主要原因： 微量元素Mg 能刺激孢子的形成， （微量元素Mg2+、Cu2+、Ba2+能刺激孢子的形成，磷 含量太多或太少也会影响孢子的质量）。 含量太多或太少也会影响孢子的质量）。
二、培养温度
温度过低，菌种生长发育缓慢。 温度过低，菌种生长发育缓慢。 温度过高会使菌丝过早自溶。 温度过高会使菌丝过早自溶。
孢子培养的时间应该控制在孢子量多、孢子成熟、 孢子培养的时间应该控制在孢子量多、孢子成熟、 发酵产量正常的阶段终止培养。 发酵产量正常的阶段终止培养。
5.发酵工业的种子制备
子 质 量 的 因 素
消泡方法： 消泡剂：动植物油、石油化工矿物油；改性 油，表面活性剂（有机硅聚合物）；
机械消泡：
改变培养基成分：
发பைடு நூலகம்工业种子制备
二 影 响 种 子 质 量 的 因 素
3.染菌的控制
染菌原因：设备、管道、阀门漏损、发酵罐 结构“死角”、灭菌不彻底、空气净化不好、 无菌操作不严、菌种不纯；
五 发酵工业种子制备
发酵工业种子制备
一 种子制备原理与技术
一 种 子 制 备 原 理 与 技 术
优良种子应具备的条件 ①迟滞期短；②生理状态稳定；③能满足接 种量的要求；④无杂菌污染；⑤生产性能稳 定； 判断种子质量的指标 ①pH值；②种子液的糖、氨基氮、磷酸盐水 平；③种子液形态；④无杂检查；⑤溶氧、 酶活等其他指标；
1.培养基：
选用原则：组分简单，来源丰富，价格便宜， 取材方便等。种子培养基以菌体增殖为目的， 应该糖份少而氮源多些。 种子罐与发酵罐培养基成分趋于一致时，可 缩短发酵生产的周期。
发酵工业种子制备
二 影 响 种 子 质 量 的 因 素
2.培养条件
①温度：温度直接影响生长和酶的合成； ②pH值：对微生物有明显的影响。培养基 pH调节方法：用酸碱溶液中和法；使用缓 冲溶液法；使用生理缓冲剂；
发酵工业种子制备 ③通气搅拌
二 影 响 种 子 质 量 的 因 素
溶解氧的作用：参与菌体呼吸作用; 搅拌：促进氧的溶解与营养物质及代谢产物 的扩散。 通气量的多少以溶解氧的多少来衡定。 通气过程中，影响溶解氧的因素： 菌种； 培养基性质； 培养阶段； 发酵罐的结构；
发酵工业种子制备 ④泡沫：
二
危害：影响微生物对氧的吸收；妨碍CO2的 影 排除；减少设备利用率（有效容积减少）； 响 种 造成跑料，导致染菌；
消泡方法： 消泡剂：动植物油、石油化工矿物油；改性 油，表面活性剂（有机硅聚合物）；
机械消泡：
改变培养基成分：
发பைடு நூலகம்工业种子制备
二 影 响 种 子 质 量 的 因 素
3.染菌的控制
染菌原因：设备、管道、阀门漏损、发酵罐 结构“死角”、灭菌不彻底、空气净化不好、 无菌操作不严、菌种不纯；
五 发酵工业种子制备
发酵工业种子制备
一 种子制备原理与技术
一 种 子 制 备 原 理 与 技 术
优良种子应具备的条件 ①迟滞期短；②生理状态稳定；③能满足接 种量的要求；④无杂菌污染；⑤生产性能稳 定； 判断种子质量的指标 ①pH值；②种子液的糖、氨基氮、磷酸盐水 平；③种子液形态；④无杂检查；⑤溶氧、 酶活等其他指标；
1.培养基：
选用原则：组分简单，来源丰富，价格便宜， 取材方便等。种子培养基以菌体增殖为目的， 应该糖份少而氮源多些。 种子罐与发酵罐培养基成分趋于一致时，可 缩短发酵生产的周期。
发酵工业种子制备
二 影 响 种 子 质 量 的 因 素
2.培养条件
①温度：温度直接影响生长和酶的合成； ②pH值：对微生物有明显的影响。培养基 pH调节方法：用酸碱溶液中和法；使用缓 冲溶液法；使用生理缓冲剂；
发酵工业种子制备 ③通气搅拌
二 影 响 种 子 质 量 的 因 素
溶解氧的作用：参与菌体呼吸作用; 搅拌：促进氧的溶解与营养物质及代谢产物 的扩散。 通气量的多少以溶解氧的多少来衡定。 通气过程中，影响溶解氧的因素： 菌种； 培养基性质； 培养阶段； 发酵罐的结构；
发酵工业种子制备 ④泡沫：
二
危害：影响微生物对氧的吸收；妨碍CO2的 影 排除；减少设备利用率（有效容积减少）； 响 种 造成跑料，导致染菌；
第五章发酵工业的种子制备
前，菌丝过早自溶，效价降低等现象。
湿度
? 湿度低，孢子生长快
? 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， 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， 孢子稀少。
通气与搅拌
? 足够的通气量，以保证菌种代谢正常，提高种 子的质量
? 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，液膜表面的酶易氧化
? 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丝快速生长
? 种子培养基特点：
?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
?各种营养物质的浓度不必太高 ? 供孢子用的种子培养基，可添加易被吸收利用的碳源
和氮源
?应考虑与发酵培养基的主要成分相近
pH
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% ，
K 2HPO 4 0.1%
培养条件：于1000ml 三角瓶中，装液200-250 mL, 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)
二、种子罐级数的确定
种子扩大的级数：制备种子需逐级扩大培养的
次数
级数愈少，愈利于简化工艺及控制，并可减少
种子罐污染杂菌的机会，减少消毒及值班工作 量，减少因种子罐生长异常而造成的发酵波动
级数大，难控制、易染菌、易变异，管理困难，
一般 2-4 级
确定方法
菌种的性质 (如菌种传代后的稳定性 )
瓶中的孢子数，孢子发芽及菌丝繁殖速度 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 随产物的品种及生产规模而定 随着工艺条件的改变作适当的调整
湿度
? 湿度低，孢子生长快
? 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， 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， 孢子稀少。
通气与搅拌
? 足够的通气量，以保证菌种代谢正常，提高种 子的质量
? 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，液膜表面的酶易氧化
? 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丝快速生长
? 种子培养基特点：
?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
?各种营养物质的浓度不必太高 ? 供孢子用的种子培养基，可添加易被吸收利用的碳源
和氮源
?应考虑与发酵培养基的主要成分相近
pH
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% ，
K 2HPO 4 0.1%
培养条件：于1000ml 三角瓶中，装液200-250 mL, 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)
二、种子罐级数的确定
种子扩大的级数：制备种子需逐级扩大培养的
次数
级数愈少，愈利于简化工艺及控制，并可减少
种子罐污染杂菌的机会，减少消毒及值班工作 量，减少因种子罐生长异常而造成的发酵波动
级数大，难控制、易染菌、易变异，管理困难，
一般 2-4 级
确定方法
菌种的性质 (如菌种传代后的稳定性 )
瓶中的孢子数，孢子发芽及菌丝繁殖速度 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 随产物的品种及生产规模而定 随着工艺条件的改变作适当的调整
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种子质量的判断方法：
通常检测的培养液中参数
pH是否在种子要求的范围之内
糖、氨基氮、磷酸盐的含量
菌丝形态、菌丝浓度和培养液外观
有无杂菌污染
其他参数
如接种前酶活、种子罐的溶氧和尾气等
实验室准备阶段
放罐，后处理
生 产 车 间 阶 段
产品
种子制备步骤：
斜面培养基中活化；
而且会降低产量。
放射形土壤杆菌多糖（ARPS） 发酵过程中不同的接种龄对多糖产量的影响
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
接种量过少延长发酵周期，形成异常形 态，而且易造成染菌。
以生产菌种在发酵罐中的繁殖速度为依 据
接种量的大小直接影响发酵周期。
接种量：
概念：移入的种子液体积和接种后培
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%，
K2HPO4 0.1%
培养条件：于1000ml三角瓶中，装液200-250 mL, 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
长迟滞期
为什么细菌发酵最好是在对数生长期接种？
种子浓度够 代谢活力强
重点
举 例：
梭状芽孢杆菌发酵丁醇－丙酮 时种子扩大培养的程序
酵母发酵时的种子扩大培养
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
母繁殖流程，他将每一步的接种量规定 为10％，并控制繁殖条件与酿造时一致
现代的流程中，接种量为1%或更低，控
养液体的体积的比例 。
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
发酵周期，提高了设备利用率；
节约发酵培养的动力消耗； 有利于减少染菌机会。
在放射形土壤杆菌多糖（ARPS） 发酵过程中不同的接种量对多糖产量的影响
影响种子质量的因素
原材料质量 培养温度 湿度 通气与搅拌
溶解氧的作用：参与菌体呼吸作用;
搅拌：促进氧的溶解与营养物质及代谢产物的 扩散。 通气量的多少以溶解氧的多少来衡定。
通气过程中，影响溶解氧的因素：
菌种； 培养基性质；
培养阶段； 发酵罐的结构；
足够的通气量，以保证菌种代谢正常，提
高种子的质量。
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，液膜表面
近于发酵培养基的pH，以便种子能尽 快适应新的环境。
种子质量的控制措施
菌种稳定性检查
适宜的生长环境
种子无杂菌检查
种子制备的放大原理与技术
细菌发酵时的种子扩大培养：
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 ；
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
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，14为年青期，4-6期合成青霉素的能力最强
1. 在种子扩大培养过程中，一般采用的接种龄是以
下哪个时期的。（
C、衰减期
）
B、稳定期 D、延滞期
A、对数生长期
“滚瓶”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
菌丝体作为接种物
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——藤仓赤霉
问题：难以获得均一的接种物
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
放线菌发酵时的种子扩大培养
斜面培养，制备孢子悬浮液作初级种子 也可用培养摇瓶菌丝体作为初级种子
谷氨酸生产种子制备
制备过程
斜面菌种 → 一级种子培养 → 二级种子培养
→ 发酵
1、斜面 (AS1.299)
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
青霉素生产种子制备
制备过程
安瓿管 → 斜面孢子 → 大米孢子 → 一级种子
→ 二级种子
→ 发酵
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
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
种子罐扩大培养
实验室种子制备
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；
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；
菌种产孢子能力不强或孢子发芽慢，可用摇
瓶液体培养法；
不产孢子的菌种，保藏基础上，在一定温度
下活化即可。
种子扩大培养阶段
一、种子制备原理与技术
优良种子应具备的条件：
生长活力强，延迟期短； 生理状态稳定； 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； 适应性强，生产能力稳定
重点
种子罐级数的确定
种子扩大的级数： 制备种子需逐级扩大
培养的次数
级数愈少，愈利于简化工艺及控制，并
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 ；
种子罐级数设计需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。
15L种子发酵罐
种龄与接种量
接种龄
概念：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。 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，
湿度
湿度低，孢子生长快； 湿度大，孢子生长慢
。
不同相对湿度对龟裂链霉菌斜面生长的影响
相对湿度（%） 16.5~19 斜面外观 上部稀薄、下部稠略黄 活孢子计数（亿/支） 1.2
25~36
40~45 70~80
上部薄、中部均匀发白
一片白，孢子丰富，稍皱 一片白，粘稠状
2.3
5.7 3.6
通气与搅拌
的酶易氧化变性，泡沫过多增加染菌机会， 增加能耗；
大影响 冷藏时间越长，生产能力下降越多
培养基
培养种子的目的：
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
的细胞。为了使细胞迅速进行分裂或菌 丝快速生长。
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 目的：长菌体
4、二级种子
培养基：同一级种子
可减少种子罐污染杂菌的机会，减少消 毒及值班工作量，减少因种子罐生长异 常而造成的发酵波动。
种子罐级数确定方法：
菌种的性质(如菌种传代后的稳定性); 瓶中的孢子数，孢子发芽及菌丝繁殖速度; 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; 生产规模; 随工艺条件的改变作适当的调整。
2．产芽孢细菌在分批发酵过程中的哪个时期大
量产生芽孢（ C．稳定期 ）
A．延滞期
B．对数期
D．衰亡期
名词解释：接种龄
简答题： • 优良种子应具备的条件？
• 为什么细菌发酵时种子最好是在对数生长期接种？
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
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
斜面冷藏时间 培养基 pH
原材料质量
原材料质量波动引起种子质量不稳定。 原材料质量波动的主要原因：无机离子
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 也会影响孢子的质量）。
例1：四环素、土霉素生产中，配制产孢子斜面培养
基用的麸皮，因小麦产地、品种、加工方法及用量
重点
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；
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；
种子转种至发酵罐
工业发酵种子制备过程：
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
子瓶斜面培养等）或液体摇瓶培养；
生产车间种子制备阶段：
种子培养基特点：
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；
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
利用的碳源和氮源；
应考虑与发酵培养基的主要成分相近。
pH
选择最适种子培养pH的原则是获得最
大比生长速率和适当的菌量。
培养最后一级种子的培养基的pH应接
制的条件也与酿造时不同。
面包酵母的扩大培养