第一課時(shí)菌種與種子擴(kuò)大培養(yǎng)

1、第一課時(shí)菌種與種子擴(kuò)大培養(yǎng) 誘變育種：誘變是工業(yè)發(fā)酵穩(wěn)產(chǎn)高產(chǎn)的重要保證； 從自然界分離：目前土壤中已分離的微生物不到總數(shù)的1%，微生物的多樣性仍然是以后若干年的研究重點(diǎn)； 基因重組：基因定向改造技術(shù)大大加快了生物產(chǎn)品開 發(fā)的進(jìn)程。從自然界中分離菌種的一般過程采樣 預(yù)處理 培養(yǎng) 菌落的選擇 產(chǎn)品的鑒定抗生素生產(chǎn)有關(guān)的微生物放線菌（鏈霉素四環(huán)素；紅霉素等） 真菌（青霉素、頭孢等）一些產(chǎn)芽孢的細(xì)菌植物或動(dòng)物來(lái)源氨基酸生產(chǎn)菌的要求：代謝途徑比較清楚，代謝途徑比較簡(jiǎn)單谷氨酸發(fā)酵的菌種：其它氨基酸生產(chǎn)菌：棒桿菌屬，短桿菌屬、節(jié)桿菌屬或小桿菌屬的棒型細(xì)菌常規(guī)菌種一般也是以谷氨酸生產(chǎn)菌選育而成；工程菌，大腸桿

2、菌，枯草芽孢桿菌氨基酸生產(chǎn)有關(guān)的微生物食品工業(yè)微生物 包括：釀造業(yè)，酶制劑等 食品用的微生物需經(jīng)過嚴(yán)格的毒理試驗(yàn)，目前已同意使用的僅僅少數(shù)微生物能用于生產(chǎn)食品用酶。淀粉酶：黑曲霉、米曲霉、米根酶、枯草牙孢桿菌 和地衣牙孢桿菌 能夠利用廉價(jià)的原料，簡(jiǎn)單的培養(yǎng)基，大量高效地合成 產(chǎn)物 有關(guān)合成產(chǎn)物的途徑盡可能地簡(jiǎn)單，或者說菌種改造的 可操作性要強(qiáng) 遺傳性能要相對(duì)穩(wěn)定 不易感染它種微生物或噬菌體 產(chǎn)生菌及其產(chǎn)物的毒性必須考慮（在分類學(xué)上最好與致病 菌無(wú)關(guān)） 生產(chǎn)特性要符合工藝要求種子：將保存在砂土管、冷凍干燥管中處休眠狀態(tài)的生產(chǎn)菌種接入試管斜面活化后，再經(jīng)過扁瓶或搖瓶及種子罐逐級(jí)擴(kuò)大培養(yǎng),最終獲得一

3、定數(shù)量和質(zhì)量的純種過程。這些純種培養(yǎng)物稱為種子。種子擴(kuò)培的目的 接種量的需要 菌種的馴化 縮短發(fā)酵時(shí)間、保證生產(chǎn)水平種子的要求： 總量及濃度能滿足要求 生理狀況穩(wěn)定，個(gè)體與群體 活力強(qiáng)，移種至發(fā)酵后，能夠迅速生長(zhǎng) 無(wú)雜菌污染實(shí)驗(yàn)室階段：不用種子罐，所用的設(shè)備為培養(yǎng)箱、搖床等實(shí)驗(yàn)室常見設(shè)備，在工廠這些培養(yǎng)過程一般都在菌種室完成，因此將其稱為實(shí)驗(yàn)室階段的種子培養(yǎng)。培養(yǎng)基：保證培養(yǎng)基的質(zhì)量，有利于菌體的生長(zhǎng)減少傳代次數(shù)孢子培養(yǎng)時(shí)注意濕度，子斜面使用一般不超過1個(gè)月生產(chǎn)車間階段：種子培養(yǎng)在種子罐里面進(jìn)行，一般在工廠歸發(fā)酵車間管理，因此形象地稱這些培養(yǎng)過程為生產(chǎn)車間階段。 培養(yǎng)基：控制成本，馴化；營(yíng)養(yǎng)比

4、發(fā)酵培養(yǎng)基豐富。種子擴(kuò)培的兩個(gè)階段靜置培養(yǎng)法：嫌氣發(fā)酵，如酒精、丙酮、丁醇、乳酸等通氣培養(yǎng)法深層淺層固體液體液體固體解釋特點(diǎn)適用范圍固體培養(yǎng)即曲法培養(yǎng)，源于傳統(tǒng)制曲技術(shù)酶活力高可調(diào)溫濕度釀造業(yè)液體深層培養(yǎng)液體培養(yǎng)，深層通風(fēng)可調(diào)節(jié)各種環(huán)境因素：營(yíng)養(yǎng)物濃度，溫濕度等；無(wú)菌操作要求高幾乎所有好氣發(fā)酵：如有機(jī)酸、氨基酸等載體培養(yǎng)可重復(fù)使用的多孔材料，嚴(yán)格控制營(yíng)養(yǎng)條件，結(jié)束后擠壓培養(yǎng)液抽提產(chǎn)物兼具固體培養(yǎng)法與液體培養(yǎng)法的優(yōu)點(diǎn)可培養(yǎng)霉菌、酵母、放線菌等兩步法液體深層培養(yǎng)將營(yíng)養(yǎng)生長(zhǎng)期與生產(chǎn)期分開，分別控制不同條件工藝可達(dá)到最優(yōu)過程繁瑣氨基酸生產(chǎn)2.3 種子擴(kuò)大培養(yǎng)舉例例一、谷氨酸生產(chǎn)的種子制備斜面菌種一級(jí)種

5、子培養(yǎng)二級(jí)種子培養(yǎng)發(fā)酵1、斜面 (AS1.299)培養(yǎng)基：蛋白胨 1%，牛肉膏1%，氯化鈉 0.5 瓊脂 2%， 培養(yǎng)基特點(diǎn)：有利于菌體的生長(zhǎng)，原料比較精細(xì)培養(yǎng)條件：32，生長(zhǎng)18-24小時(shí)生長(zhǎng)斜面要求：生長(zhǎng)良好，所使用斜面連續(xù)傳代不超過 3次2. 一級(jí)種子（搖瓶）培養(yǎng)條件：于1000ml三角瓶中，裝液200-250ml,32培 養(yǎng)12小時(shí)。培養(yǎng)基：葡萄糖2%，尿素0.5%，玉米漿 2.5%， K2HPO4 0.1%培養(yǎng)基特點(diǎn)：有利于菌體的生長(zhǎng)，所使用的原料已經(jīng)基 本接近于發(fā)酵培養(yǎng)基3. 二級(jí)種子(種子罐)培養(yǎng)條件：在種子罐中培養(yǎng)（容積為發(fā)酵罐的1%）， 32培養(yǎng)7-10個(gè)小時(shí)培養(yǎng)基：和一級(jí)種

6、子相似，其中葡萄糖用水解糖代替，濃度為2.5%培養(yǎng)基的特點(diǎn)：長(zhǎng)菌體，更接近于發(fā)酵培養(yǎng)基種子的質(zhì)量要求：108-109個(gè)/ml大小均勻，呈單個(gè)或八字排列時(shí)結(jié)束，活力旺盛二、青霉素生產(chǎn)的種子制備安培管 斜面孢子 大米孢子 一級(jí)種子 二級(jí)種子 發(fā)酵一、斜面孢子培養(yǎng)基：甘油、 葡萄糖、 蛋白胨等培養(yǎng)基特點(diǎn)：有利于長(zhǎng)孢子，用量少而精細(xì)培養(yǎng)條件：25、7天, 注意濕度50%左右二、大米孢子培養(yǎng)基：大米及氮源（玉米漿）培養(yǎng)基的特點(diǎn)：成本低、米粒之間結(jié)構(gòu)疏松提高比表面積和氧的傳質(zhì)，營(yíng)養(yǎng)適當(dāng)（要求大米的白點(diǎn)?。┯欣阪咦拥纳L(zhǎng)。培養(yǎng)條件：25、7天，控制濕度大米孢子的要求：1粒米含1.4*106個(gè)孢子3、一級(jí)種

7、子培養(yǎng)基：（葡萄糖、乳糖、蔗糖）、玉米漿目的：長(zhǎng)菌體培養(yǎng)條件：27，40小時(shí)接種量：200億孢子/噸4、二級(jí)種子培養(yǎng)基：同上培養(yǎng)條件：27、10-14小時(shí)接種量：10%種子的質(zhì)量要求菌絲長(zhǎng)稠呈絲狀、菌絲團(tuán)很少，有中小空孢，處于期青霉素發(fā)酵菌絲體的生長(zhǎng)共分為6個(gè)期，1-4為年青期，4-6期合成青霉素的能力最強(qiáng)種齡種齡是指種子罐中培養(yǎng)的菌體開始移入下一級(jí)種子罐或發(fā)酵罐時(shí)的培養(yǎng)時(shí)間。種齡短：菌體太少；種齡長(zhǎng)：易老化。原則：對(duì)數(shù)生長(zhǎng)期末，細(xì)胞活力強(qiáng)，菌體濃度相對(duì)較大，但是最終由實(shí)驗(yàn)結(jié)果定。接種量的確定 移入種子的體積接種量 接種后培養(yǎng)液的體積過大過小都不好，最終以實(shí)踐定，如大多數(shù)抗生素為7-15%。但是一般認(rèn)為大一點(diǎn)好。雙種：兩個(gè)種子罐接種到一個(gè)發(fā)酵罐中。倒種：一部分種子來(lái)源于種子罐，一部分來(lái)源于發(fā)酵罐。 發(fā)酵級(jí)數(shù)的確定一般由菌絲體培養(yǎng)開始計(jì)算發(fā)酵級(jí)數(shù)，但有時(shí)，工廠從第一級(jí)種子罐開始計(jì)算發(fā)酵級(jí)數(shù)確定依據(jù)：發(fā)酵規(guī)模、菌體生長(zhǎng)特性、接種量級(jí)數(shù)大，難控制、易染菌、易變異，難管理，一般2-4級(jí)谷氨酸的三級(jí)