生产菌种的培养与保存资料.ppt
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1、第四章第四章 生产菌种的制备和保藏生产菌种的制备和保藏生产菌种的制备过程生产菌种的制备过程生产菌种的保藏生产菌种的保藏生产菌种的质量控制生产菌种的质量控制1 1 1 第一节第一节 生产菌种的制备过程生产菌种的制备过程菌种菌种 母斜面母斜面 子斜面子斜面 摇瓶菌丝摇瓶菌丝 种子罐种子罐 发酵罐发酵罐 实验室阶段:不用种子罐,所用的设备为培养箱、摇实验室阶段: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。阶段的种
2、子培养。生产车间阶段:种子培养在种子罐里面进行,一般在生产车间阶段: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。为生产车间阶段。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纯种过程。这些纯种培养物称为种子。种过程。这些纯种培养物称为种子。种子扩培的目的种子扩培
3、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、保证生产水平种子的要求:种子的要求: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,移种至发酵后,能够迅速生长活力强,移种至发酵后,能够迅速生长q 无杂菌污染无杂菌污染一、孢子的制备一、孢子的制备放线菌孢子的制备:放线菌孢子的制备:营养要求:营养物质含量要低,特别是氮源营养要求:营养物质含量要低,特别是氮源 培养基:琼脂斜面培养基培养基:琼脂斜面培养基 培养温度:培养温度:2837 培养时间:培养时间:514天天 斜面含水量:低斜面含
4、水量:低 棒状链霉菌成熟单菌落生棒状链霉菌成熟单菌落生长丰满,紧密,菌落呈草帽形,长丰满,紧密,菌落呈草帽形,中间突起,气生菌丝颜色为白中间突起,气生菌丝颜色为白色,基内菌丝由浅黄到灰黄,色,基内菌丝由浅黄到灰黄,都不产生可溶性色素,孢子为都不产生可溶性色素,孢子为暗灰绿色,成熟后,孢子易于暗灰绿色,成熟后,孢子易于刮下刮下 棒状链霉菌出发菌株单菌落形态特征棒状链霉菌出发菌株单菌落形态特征 棒状链霉菌斜面一棒状链霉菌斜面一般培养四到五天左右产生般培养四到五天左右产生孢子,六到七天斜面孢子孢子,六到七天斜面孢子生长成熟,气生菌丝颜色生长成熟,气生菌丝颜色为白色,基内菌丝由浅黄为白色,基内菌丝由浅
5、黄到灰黄,都不产生可溶性到灰黄,都不产生可溶性色素,孢子呈暗灰绿色色素,孢子呈暗灰绿色 棒状链霉菌出发菌株的斜面培养特征棒状链霉菌出发菌株的斜面培养特征 霉菌孢子的制备:霉菌孢子的制备:营养要求:碳、氮含量要低,无机盐适量营养要求:碳、氮含量要低,无机盐适量 培养基:天然农产品培养基:天然农产品 培养温度:培养温度:2528 培养时间:培养时间:414天天 细菌种子的制备:细菌种子的制备:营养要求:营养丰富,氮源含量要高营养要求:营养丰富,氮源含量要高 培养基:牛肉膏、蛋白胨培养基:牛肉膏、蛋白胨 培养温度:培养温度:37 培养时间:培养时间:12天(芽孢天(芽孢58天)天)二、摇瓶种子的制备
6、二、摇瓶种子的制备一级摇瓶一级摇瓶 二级摇瓶二级摇瓶 种子罐种子罐三、种子罐种子的制备三、种子罐种子的制备一级种子罐一级种子罐 二级种子罐二级种子罐 发酵罐(三级发酵)发酵罐(三级发酵)级数的确定:菌种的特性;发酵罐的体积级数的确定:菌种的特性;发酵罐的体积谷氨酸:三级发酵谷氨酸:三级发酵一级种子(摇瓶)一级种子(摇瓶)二级种子二级种子(小罐)(小罐)发酵发酵青霉素:三级发酵青霉素:三级发酵一级种子一级种子(小罐)(小罐)二级种子(中罐)二级种子(中罐)发酵发酵 一般由菌丝体培养开始计算发酵级数,但有时,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。工厂从第一级
7、种子罐开始计算发酵级数。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四、四、种子制备过程举例种子制备过程举例1、谷氨酸生产的种子制备、谷氨酸生产的种子制备制备过程制备过程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发酵发酵斜面斜面(AS1.299)培养基:蛋白胨培养基:蛋白胨
8、1%,牛肉膏,牛肉膏1%,氯化钠,氯化钠0.5琼脂琼脂2%,pH7.0-7.2培养基特点:有利于菌体的生长,原料比较精细培养基特点:有利于菌体的生长,原料比较精细培养条件:培养条件:32,生长,生长18-24小时小时生长斜面要求:生长良好,所使用斜面连续传代不超生长斜面要求:生长良好,所使用斜面连续传代不超过过3次次一级一级种子(摇瓶)种子(摇瓶)培养条件:于培养条件:于1000ml三角瓶中,装液三角瓶中,装液200-250ml,32培培养养12小时小时培养基:葡萄糖培养基:葡萄糖2%,尿素,尿素0.5%,玉米浆,玉米浆2.5%,K2HPO40.1%培养基特点:有利于菌体的生长,所使用的原料已
9、经基培养基特点: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本接近于发酵培养基二级种子二级种子(种子罐种子罐)培养条件:在种子罐中培养(容积为发酵罐的培养条件:在种子罐中培养(容积为发酵罐的1%),),32培养培养7-10个小时个小时培养基:和一级种子相似,其中葡萄糖用水解糖代替,培养基:和一级种子相似,其中葡萄糖用水解糖代替,浓度为浓度为2.5%培养基的特点:长菌体,更接近于发酵培养基培养基的特点:长菌体,更接近于发酵培养基种子的质量要求:种子的质量要求:108-109个个/ml大小均匀,呈单个或八字排列大小均匀,呈单个或八字排列pH7.0-7.2时结束,时结束,6.887.0-
10、7.2活力旺盛活力旺盛2、青霉素生产的种子制备、青霉素生产的种子制备制备过程制备过程安培管安培管 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 发酵发酵斜面孢子斜面孢子培养基:甘油、培养基:甘油、葡萄糖、葡萄糖、蛋白胨等蛋白胨等培养基特点:有利于长孢子,用量少而精细培养基特点:有利于长孢子,用量少而精细培养条件:培养条件:25、7天天,注意湿度注意湿度50%左右左右大米孢子大米孢子培养基:大米及氮源(玉米浆)培养基:大米及氮源(玉米浆)培养基的特点:成本低、米粒之间结构疏松提高比表培养基的特点: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(要求大米面积和氧
11、的传质,营养适当(要求大米的白点小)有利于孢子的生长。的白点小)有利于孢子的生长。培养条件:培养条件:25、7天,控制湿度天,控制湿度大米孢子的要求:大米孢子的要求:1粒米含粒米含1.4*106个孢子个孢子一级种子一级种子培养基:(葡萄糖、乳糖、蔗糖)、玉米浆培养基:(葡萄糖、乳糖、蔗糖)、玉米浆目的:长菌体目的:长菌体培养条件:培养条件:27,40小时小时接种量:接种量:200亿孢子亿孢子/吨吨二级种子二级种子培养基:同上培养基:同上培养条件:培养条件:27、10-14小时小时接种量:接种量:10%种子的质量要求种子的质量要求菌丝长稠呈丝状、菌丝团很少,有中小空孢,处于菌丝长稠呈丝状、菌丝团
12、很少,有中小空孢,处于期期青霉素发酵菌丝体的生长共分为青霉素发酵菌丝体的生长共分为6个期,个期,1-4为年青期,为年青期,4-6期合成青霉素的能力最强期合成青霉素的能力最强第二节第二节 生产菌种的质量控制生产菌种的质量控制一、影响孢子质量的因素一、影响孢子质量的因素1.培养基培养基营养成分营养成分灭菌的质量灭菌的质量斜面培养基的含水量斜面培养基的含水量2.培养温度和湿度的影响培养温度和湿度的影响 菌体生长温度范围宽些菌体生长温度范围宽些2837 ,孢子,孢子形成温度窄形成温度窄27、283.培养时间培养时间 过短:孢子不成熟;低温保藏时、易死亡过短:孢子不成熟;低温保藏时、易死亡 过长:菌体代
13、谢活力降低,产量低过长:菌体代谢活力降低,产量低4.保藏时间保藏时间 一般不超过一星期一般不超过一星期5.接种量接种量 在母斜面上形成单菌落,在子斜面上在母斜面上形成单菌落,在子斜面上形成一层菌落形成一层菌落二、影响种子质量的因素及控制措施二、影响种子质量的因素及控制措施1.影响因素:影响因素:培养基培养基培养条件培养条件培养时间培养时间 最适种龄:对数生长期后期最适种龄:对数生长期后期 种龄是指种子罐中培养的菌体开始移入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。下一级种子罐或发酵罐时的培养时间。原则:对数生长期末,细胞活力强,菌体浓度原则:对数生长期末,细胞活力强,
14、菌体浓度相对较大,但是最终由实验结果定。相对较大,但是最终由实验结果定。菌龄过小:延迟期长,菌体生长缓慢,生物菌龄过小:延迟期长,菌体生长缓慢,生物合成期缩短,产量降低合成期缩短,产量降低种龄长:易老化种龄长:易老化接种量接种量 接入种子液的体积接入种子液的体积 接入后培养液体积接入后培养液体积 接种量范围:接种量范围:125%,但是一般认为大一点好但是一般认为大一点好 过大:菌体过度生长,营养物质及溶氧不能满足过大:菌体过度生长,营养物质及溶氧不能满足 菌体需要,使菌体衰老、自溶菌体需要,使菌体衰老、自溶 过小:生产期延长,以产生菌丝结团,产量降低过小:生产期延长,以产生菌丝结团,产量降低接
15、种量接种量=100%双种:两个种子罐接种到一个发酵罐中。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。倒种:一部分种子来源于种子罐,一部分来源于发酵罐。2.种子质量的控制指标种子质量的控制指标菌体的形态菌体的形态碳、氮、磷的代谢情况碳、氮、磷的代谢情况菌株的生产能力菌株的生产能力特殊酶活力特殊酶活力3.种子异常分析种子异常分析菌丝生长过慢:培养基质量不好;灭菌质量菌丝生长过慢:培养基质量不好;灭菌质量 不好;通入空气的温度过低不好;通入空气的温度过低菌丝结团:接种量小;培养基粘度不当;搅菌丝结团:接种量小;培养基粘度不当;搅 拌不好拌不好菌丝粘壁:搅拌不
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