[理学]发酵工艺学第五章

e.g.
Glutamic acid-producer：（谷氨酸生产菌）
原始菌种（出发菌种）
固体试管斜面（32 °C ，18~24小时）
三角瓶培养（摇床）(flask culture)
种子罐培养 e.g. yeast： 10ml 麦汁试管 250ml 三角瓶培养
原始菌种（出发菌种）
（27 °C ~28 °C ，3天） （25°C， 2天）
，于4 ℃冰箱保存）。
二、实验室阶段 目的：种子扩培到一定的量和质，根据菌种的特点最终 1、培养物选择的原则 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,菌丝 体培养步骤少，因而更容易获得量和质稳定的种子，但 操作繁琐。
接种量的需要 菌种的活化、驯化 缩短发酵时间、保证生产水平
种子扩大培养(制备)阶段
实验室种子的制备： 生产车间种子制备:
实验室阶段：不用种子罐，所用的设备为培养箱、 第二节 种子制备的技术概要 摇床等实验室常见设备，在工厂这些培养 一、种子制备的过程
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。
为发酵罐的投料提供足够数量的代谢旺盛的种子。因发酵 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。
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。
A 实验室种子的制备：
e.g 产黄青霉菌(P.chrysogonum) 原始菌种 斜面试管 获得孢子
250ml 茄子瓶（大米或小米） 25 ~28 ℃ ，4~14天
成熟（在真空下抽去水分，使水分含量在10%以下
F、酶活力 （如土霉素生产，淀粉酶的活力与 发酵单位有一定的关系）。
3、种子制备
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的纯种过程。这些纯 种培养物称为种子。
种子扩培目的
第五章 发酵工业的种子制备
一、种子制备原理与技术 二、影响种子质量的因素 三、种子质量控制措施 四、种子制备的放大原理与技术
学习目标： 1、了解种子扩培的工艺过程及其中的基本 概念 2、理解种子扩培的目的和要求 3、掌握控制种子质量的基本方法和手段
发酵工业的生产流程
发酵工业的生产过程： ① 原料预处理 ② 培养基配置 ③ 发酵设备和培养基的灭 菌 ④ 无菌空气的制备 ⑤ 菌种的制备和扩大培 养 ⑥ 发酵（微生物培养） ⑦ 发酵产品的分离和纯 化
在种子罐中，培养时间延长－－菌体量增加－－基质消耗及代谢 产物积累－－菌体量不再增加－－老化
过老：生产能力下降，菌体自溶。
过嫩：前期生长缓慢，发酵周期延长，产物形成时间推迟，甚至 造成异常发酵。
适宜时间：以菌体处于生命力极为旺盛的对数生长期 （exponential phase），且培养液中菌体量还未达到最高峰时，较为 适宜。 嗜碱性芽孢杆菌（Bacillus alkalophilus)生产碱性蛋白酶（alkaline proteinase/protease） ，培养１２小时接种，酶活最高。
e.g. penicillin fermentation 实验室种子 一级种子罐
二级种子扩培 二级种子罐 三级种子扩培 发酵罐
e.g. Streptomycin fermentation
实验室种子
一级种子罐
二级种子罐
三Baidu Nhomakorabea种子罐
发酵罐
(Streptomyces griseus)－－灰色链霉菌
种龄与接种量： 种龄(seed age)指种子罐培养种子从开始至结束的培养时间。
一、种子制备原理与技术
1、优良种子应具备的条件： 总量及浓度能满足要求 生理状况稳定，个体与群体 活力强，移种至发酵后，能够迅速生长 无杂菌污染
2. 种子质量的判断： 考察种子在发酵罐中所表现出来的生产能力。 感官判断：看颜色、闻气味 理化指标测定：
A、pH值
B、培养基灭菌后的糖、氨基氮 C、菌体形态、浓度 D、产物量 E、残糖浓度
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 2、培养基选择的原则 的原料一般都比较精细。
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。
对于不产孢子的赤霉素生产菌，也可用大米固体培养 基在茄子瓶中培养菌丝体，用作种子罐种子。 产孢子能力不强或孢子发芽慢的菌种，如产链霉素的灰 色链霉菌，产卡那霉素的卡那链霉菌，可以用摇瓶液体培养 法，孢子接入含液体培养基的摇瓶中，于摇床上培养，获得 菌丝体，作为种子。 不产孢子的细菌，如生产谷氨酸的棒状杆菌、短杆菌， 生产上一般采用斜面营养细胞进行扩培，再转入液体摇瓶培 养，获得细胞悬液再接种。
工艺条件
种子罐级数越少越好，原因： 简化生产工艺和控制
减少接种带来的染菌机会
需考虑：尽量延长发酵罐生产产物的时间，缩短由于种子发芽、生产 而占用的非生产时间，以提高发酵罐的生产率［产物／ml· h］。 e.g. Glutamate fermentation 一级种子扩培 实验室种子 种子罐 发酵罐
5~10 L卡氏罐
（15 °C ~20 °C ，3~5天）
B：生产车间种子制备：
种子罐的作用：使有限数量的孢子(菌体)发芽、生长、并 繁殖成大量的菌丝体(菌体)，满足发酵罐的需要（菌体生长和 产物形成）。实验室种子进入种子罐有孢子进罐法和摇瓶菌种 进罐法。
种子罐级数的确定：种子罐级数是指制备种子逐级扩培的 次数。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. 依据：菌种生长特性，孢子发芽及菌体繁殖的速度以及所 用的发酵罐的容积。 种子罐(seeding tank)的级数 产物的品种 生产规模