第二章种子的扩大培养PPT讲稿.ppt

2023/1/241第1页，共40页，编辑于2022年，星期二2023/1/242第2页，共40页，编辑于2022年，星期二第五节第五节 种子的扩大培养种子的扩大培养种子扩大培养的目的与任务种子扩大培养的目的与任务种子制备与培养种子制备与培养种子质量控制种子质量控制 2023/1/242023/1/242023/1/243第3页，共40页，编辑于2022年，星期二 种种子子扩扩大大培培养养是是指指将将保保存存在在砂砂土土管管、冷冷冻冻干干燥燥管管中中处处休休眠眠状状态态的的生生产产菌菌种种接接入入试试管管斜斜面面活活化化后后，再再经经过过扁扁瓶瓶或或摇摇瓶瓶及及种种子子罐罐逐逐级级扩扩大大培培养养,最最终终获获得得一一定定数数量量和和质质量量的的纯种过程。这些纯种培养物称为种子。纯种过程。这些纯种培养物称为种子。种子扩大培养的概念:一、一、2023/1/244第4页，共40页，编辑于2022年，星期二二、种子扩培的目的二、种子扩培的目的q 接种量的需要接种量的需要q 菌种的驯化菌种的驯化q 缩短发酵时间、保证生产水平缩短发酵时间、保证生产水平 v 2023/1/245第5页，共40页，编辑于2022年，星期二三、三、三、三、种子的要求及任务种子的要求及任务：q 总量及浓度能满足要求总量及浓度能满足要求q生理状况稳定，个体与群体生理状况稳定，个体与群体q活力强，移种至发酵罐后，能够迅速生长活力强，移种至发酵罐后，能够迅速生长q无杂菌污染无杂菌污染2023/1/246第6页，共40页，编辑于2022年，星期二 四、种子制备的过程四、种子制备的过程。2023/1/247第7页，共40页，编辑于2022年，星期二 2023/1/248第8页，共40页，编辑于2022年，星期二 实验室阶段：实验室阶段：不用种子罐，所用的设备为培养箱、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。称为实验室阶段的种子培养。2023/1/249第9页，共40页，编辑于2022年，星期二 生产车间阶段生产车间阶段：种子培养在种子罐里面进行，一般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养过程为生产车间阶段2023/1/2410第10页，共40页，编辑于2022年，星期二种子罐级数的确定种子罐级数的确定谷氨酸：谷氨酸：摇瓶摇瓶 小罐（一级种子）小罐（一级种子）二级发酵二级发酵青霉素：青霉素：小罐（一级种子小罐（一级种子）中罐（二级种子）中罐（二级种子）三级发酵三级发酵 制备种子逐级扩培的次数制备种子逐级扩培的次数，一般由菌丝体培养开始计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酵级数 v 2023/1/2411第11页，共40页，编辑于2022年，星期二2023/1/2412第12页，共40页，编辑于2022年，星期二发酵级数确定的依据发酵级数确定的依据q 级数受发酵规模、菌体生长特性、接种量的影响级数受发酵规模、菌体生长特性、接种量的影响q 级数大，难控制、易染菌、易变异，管理困难，一级数大，难控制、易染菌、易变异，管理困难，一 般般2-4级。级。q 在发酵产品的放大中，反应级数的确定是非常重要在发酵产品的放大中，反应级数的确定是非常重要 的一个方面的一个方面 v 2023/1/2413第13页，共40页，编辑于2022年，星期二1 1、谷氨酸生产的种子制备、谷氨酸生产的种子制备斜面菌种斜面菌种 一级种子培养一级种子培养 二级种子培养二级种子培养培养基培养基：蛋白胨蛋白胨 1%，牛肉膏牛肉膏1%，氯化钠氯化钠 0.5%琼脂琼脂 2%，pH 7.0-7.2培养条件培养条件：32，生长生长18-24小时小时葡萄糖葡萄糖2%，尿素尿素0.5%，玉米浆玉米浆 2.5%，K2HPO4 0.1%32摇瓶摇瓶培养培养12小时小时水解糖水解糖2.5%，尿素尿素0.5%，玉米浆玉米浆 2.5%，K2HPO4 0.1%32种子罐种子罐培养培养7-10个小时个小时2023/1/2414第14页，共40页，编辑于2022年，星期二2、青霉素生产的种子制备、青霉素生产的种子制备 斜面孢子斜面孢子 大米孢子大米孢子 一级种子一级种子 二级种子二级种子 发酵发酵 v 培养基培养基：甘油、甘油、葡萄糖、葡萄糖、蛋白胨等蛋白胨等培养条件培养条件：25、7天天,湿度湿度50%大米大米氮源（玉米浆）氮源（玉米浆）25、7天，天，控制湿度控制湿度葡萄糖葡萄糖 玉米浆玉米浆27，40小时小时27、10-14小时小时葡萄糖葡萄糖 玉米浆玉米浆2023/1/2415第15页，共40页，编辑于2022年，星期二 v三三 、种子培养方法、种子培养方法1 1、表面培养法、表面培养法 （surface culturingsurface culturing）：是一种好）：是一种好氧静置培养法。氧静置培养法。2 2、固体培养法、固体培养法(solid culturing)(solid culturing)：3 3、液体深层培养、液体深层培养(liquid submerged culturing)(liquid submerged culturing)2023/1/2416第16页，共40页，编辑于2022年，星期二 固体培养又分为浅盘固体培养和深层固体培养，固体培养又分为浅盘固体培养和深层固体培养，统称为曲法培养。它起源于我国酿造生产特有的统称为曲法培养。它起源于我国酿造生产特有的传统制曲技术。其最大特点是固体曲的酶活力高。传统制曲技术。其最大特点是固体曲的酶活力高。2023/1/2417第17页，共40页，编辑于2022年，星期二3 3 3 3、液体深层培养、液体深层培养(liquid submerged culturing)(liquid submerged culturing)(liquid submerged culturing)(liquid submerged culturing)液体深层种子罐从罐底部通气，送入的空气液体深层种子罐从罐底部通气，送入的空气由搅拌浆叶分散成微小气泡以促进氧的溶解。这由搅拌浆叶分散成微小气泡以促进氧的溶解。这种由罐底部通气搅拌的培养方法，相对于由气液种由罐底部通气搅拌的培养方法，相对于由气液界面靠自然扩散使氧溶解的表面培养法来讲，称界面靠自然扩散使氧溶解的表面培养法来讲，称为深层培养法。为深层培养法。2023/1/2418第18页，共40页，编辑于2022年，星期二（一）影响孢子质量因素（一）影响孢子质量因素 1、培养基：产地、品种、加工方法、用量、培养基：产地、品种、加工方法、用量 四、影响种子质量的因素四、影响种子质量的因素2 2、温度和湿度、温度和湿度3 3、培养时间和冷藏时间、培养时间和冷藏时间4 4、接种量、接种量2023/1/2419第19页，共40页，编辑于2022年，星期二 培养物的选择原则培养物的选择原则在生产车间阶段，最终一般都是获得一定数量的菌丝体。在生产车间阶段，最终一般都是获得一定数量的菌丝体。q 缩短发酵时间缩短发酵时间q 有利于获得好的发酵结果有利于获得好的发酵结果菌丝体比孢子要有利：菌丝体比孢子要有利：v(二二)影响种子质量因素影响种子质量因素2023/1/2420第20页，共40页，编辑于2022年，星期二1、培养基选择的原则、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。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养基，这有两个方面的原因:一是成本一是成本 二是驯化二是驯化 v 2023/1/2421第21页，共40页，编辑于2022年，星期二例：例：柠檬酸发酵柠檬酸发酵q 以蔗糖为原料以蔗糖为原料成分成分 斜面斜面 种子罐种子罐 发酵发酵麦芽汁麦芽汁 麦汁麦汁 蔗糖蔗糖 2.5-5%20%NH4NO3 0.225%0.11%K2HPO4 0.03%MgSO4.H2O 0.025%0.025%KCl 0.015%琼脂琼脂 2%v 2023/1/2422第22页，共40页，编辑于2022年，星期二q 以薯干粉为原料薯干粉为原料成分成分 斜面斜面 种子罐种子罐 发酵发酵麦芽汁麦芽汁 麦汁麦汁 薯干粉薯干粉 10%22-28%(NH4)2SO4 0.5%琼脂琼脂 2%v 2023/1/2423第23页，共40页，编辑于2022年，星期二 v2 2、培养条件：温度、培养条件：温度、v 搅拌（需氧量）搅拌（需氧量）v 补料补料v 2023/1/2424第24页，共40页，编辑于2022年，星期二3、种龄、种龄（1）种龄是指种子罐中培养的菌体开始移入下一级种子罐）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。或发酵罐时的培养时间。种龄短：菌体太少；种龄长：易老化种龄短：菌体太少；种龄长：易老化。（2）选择原则：对数生长期末，细胞活力强，菌体浓度相对较）选择原则：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。大，但是最终由实验结果定。v 2023/1/2425第25页，共40页，编辑于2022年，星期二舒琴，舒琴，林产化学与工业，林产化学与工业，20042004镜检：镜检：2424小时多个杆菌首尾相连成线形，处于繁殖旺盛期小时多个杆菌首尾相连成线形，处于繁殖旺盛期 30 30小时开始出现芽孢小时开始出现芽孢 v 2023/1/2426第26页，共40页，编辑于2022年，星期二4、接种量、接种量 移入发酵罐的种子液的体积移入发酵罐的种子液的体积接种量接种量 接种后发酵罐培养液的体积接种后发酵罐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。但是一般认为大一点好。双种双种：两个种子罐接种到一个发酵罐中。：两个种子罐接种到一个发酵罐中。倒种倒种：一部分种子来源于种子罐，一部分来源于发酵罐。：一部分种子来源于种子罐，一部分来源于发酵罐。v 2023/1/2427第27页，共40页，编辑于2022年，星期二接种量对菌体形态和产亚麻酸的影响 杨博，杨博，中国油脂，中国油脂，20022002 亚麻酸是一种人体必需多价不饱和脂肪酸，它是人体前列腺素的亚麻酸是一种人体必需多价不饱和脂肪酸，它是人体前列腺素的前体物质，在预防与治疗心脑血管疾病、糖尿病治疗、增强免疫力、抗前体物质，在预防与治疗心脑血管疾病、糖尿病治疗、增强免疫力、抗癌和保护皮肤等方面具有重要的生理功能。因发酵法生产癌和保护皮肤等方面具有重要的生理功能。因发酵法生产亚麻酸与从亚麻酸与从天然植物提取相比具有一系列优点，发酵法生产天然植物提取相比具有一系列优点，发酵法生产亚麻酸成了当今研究亚麻酸成了当今研究的一个热点。的一个热点。亚麻酸发酵一般是采用丝状真菌来进行，丝状真菌的形亚麻酸发酵一般是采用丝状真菌来进行，丝状真菌的形态往往对发酵有较明显的影响，而丝状真菌发酵态往往对发酵有较明显的影响，而丝状真菌发酵亚麻酸时菌亚麻酸时菌丝体形态的不同对发酵的影响很少有报道。丝体形态的不同对发酵的影响很少有报道。v 2023/1/2428第28页，共40页，编辑于2022年，星期二采用被孢霉进行采用被孢霉进行亚麻酸发酵时接种量可以明显影响菌丝体亚麻酸发酵时接种量可以明显影响菌丝体 v 2023/1/2429第29页，共40页，编辑于2022年，星期二本研究发现，采用被孢霉进行本研究发现，采用被孢霉进行亚麻酸发酵时接种量可以明显影亚麻酸发酵时接种量可以明显影响菌丝体的形态，从而影响菌体干重和响菌丝体的形态，从而影响菌体干重和亚麻酸产量。亚麻酸产量。v 2023/1/2430第30页，共40页，编辑于2022年，星期二 v 2023/1/2431第31页，共40页，编辑于2022年，星期二 不同接种量影响菌体的生长和发酵不同接种量影响菌体的生长和发酵 v 2023/1/2432第32页，共40页，编辑于2022年，星期二发酵前期发酵液作为种子，发酵指数明显提高发酵前期发酵液作为种子，发酵指数明显提高发酵后期菌体自溶明显，影响提炼收率发酵后期菌体自溶明显，影响提炼收率 v 2023/1/2433第33页，共40页，编辑于2022年，星期二20%种子罐种子罐10%发酵罐前期发酵液效果最好发酵罐前期发酵液效果最好 v 2023/1/2434第34页，共40页，编辑于2022年，星期二5、种子的质量标准：、种子的质量标准：q细胞或菌体细胞或菌体浓度浓度 q形态形态（生长处于某个阶段、均匀等等）（生长处于某个阶段、均匀等等）q生化指标：生化指标：C、N、P的含量，的含量，pHq产物生成量产物生成量q 酶活酶活 q无污染无污染 v 2023/1/2435第35页，共40页，编辑于2022年，星期二 v6 6、种子异常分析、种子异常分析v发育异常：过快或过慢发育异常：过快或过慢 v菌丝结团：搅拌、接种量菌丝结团：搅拌、接种量v菌丝粘壁：搅拌、泡沫、装料系数菌丝粘壁：搅拌、泡沫、装料系数2023/1/2436第36页，共40页，编辑于2022年，星期二 2023/1/2437第37页，共40页，编辑于2022年，星期二 2023/1/2438第38页，共40页，编辑于2022年，星期二小结：小结：了解种子扩培的工艺过程及其中的基本概念了解种子扩培的工艺过程及其中的基本概念理解种子扩培的目的和要求理解种子扩培的目的和要求掌握控制种子质量的基本方法和手段掌握控制种子质量的基本方法和手段 2023/1/2439第39页，共40页，编辑于2022年，星期二 v作业：教材作业：教材P P5858页思考与练习题第页思考与练习题第3 3、5 5题题v v 简要说明诱变育种的步骤及注意事项。简要说明诱变育种的步骤及注意事项。v 影响种子质量的因素有哪些？如何控制种子质量影响种子质量的因素有哪些？如何控制种子质量？v 在种子培养过程中，各步骤所使用的培养基成分在种子培养过程中，各步骤所使用的培养基成分是否相同，为什么？是否相同，为什么？2023/1/2440第40页，共40页，编辑于2022年，星期二