第六章發酵工業的種子制備12/29/20221第六章12/26/20221本章內容：一、種子制備原理與技術二、影響種子質量的因素三、種子質量的控制措施四、種子制備的放大原理與技術12/29/20222本章內容：一、種子制備原理與技術12/26/20222一、種子制備原理與技術1、優良種子應具備的條件生長活力強，延遲期短；生理狀態穩定；濃度及總量能滿足發酵罐接種量的要求；無雜菌污染，保證純種發酵；適應性強，生產能力穩定。12/29/20223一、種子制備原理與技術1、優良種子應具備的條件12/26/22、種子罐級數的確定

種子擴大的級數：制備種子需逐級擴大培養的次數級數愈少，愈利于簡化工藝及控制，并可減少種子罐污染雜菌的機會，減少消毒及值班工作量，減少因種子罐生長異常而造成的發酵波動。12/29/202242、種子罐級數的確定種子擴大的級數：制備種子需逐級擴大培養確定方法菌種的性質(如菌種傳代后的穩定性)瓶中的孢子數，孢子發芽及菌絲繁殖速度發酵罐中種子培養液的最低接種量種子罐與發酵罐的容積比生產規模隨工藝條件的改變作適當的調整12/29/20225確定方法菌種的性質(如菌種傳代后的穩定性)12/26/203、種子質量的判斷方法通常檢測的培養液中參數pH是否在種子要求的范圍之內糖、氨基氮、磷酸鹽的含量菌絲形態、菌絲濃度和培養液外觀有無雜菌污染其他參數，如接種前酶活、種子罐的溶氧和尾氣等12/29/202263、種子質量的判斷方法通常檢測的培養液中參數12/26/204、種子制備步驟：斜面培養基中活化；扁瓶固體培養基或搖瓶培養基中擴大培養，完成實驗室種子制備一級種子罐，制備生產用種子；視情況確定擴大級數，完成生產車間種子制備；種子轉種至發酵罐12/29/202274、種子制備步驟：12/26/20227種子制備過程實驗室種子制備階段：瓊脂斜面至固體培養基擴大培養（如茄子瓶斜面培養等或液體搖瓶培養生產車間種子制備階段：種子罐擴大培養12/29/20228種子制備過程實驗室種子制備階段：瓊脂斜面至固體培養基擴大培養12/29/2022912/26/2022912/29/20221012/26/202210實驗室種子制備無菌方式接保藏的菌種至斜面培養基上，成熟后挑選正常菌落至試管斜面和搖瓶。菌種產孢子能力強及孢子發芽、生長繁殖迅速，可用固體培養基培養孢子。菌種產孢子能力不強或孢子發芽慢，可用搖瓶液體培養法。不產孢子的菌種，保藏基礎上，在一定溫度下活化即可。12/29/202211實驗室種子制備無菌方式接保藏的菌種至斜面培養基上，成熟后挑種子擴大培養階段液體培養法：液體試管、三角瓶搖床振蕩或回旋式培養。表面培養法：茄子瓶、克氏瓶或瓷盤培養。固體培養法：三角瓶、蘑菇瓶、克氏瓶、培養皿等麩皮培養。12/29/202212種子擴大培養階段12/26/202212生產車間種子制備實驗室制備的孢子斜面或搖瓶種子移接到種子罐進行擴大培養。種子罐培養一獲得足夠的菌種數量，二種子罐的培養基接近發酵罐培養的醪液成分和培養條件，使菌體適應發酵環境。12/29/202213生產車間種子制備實驗室制備的孢子斜面或搖瓶種子移接到種子罐種子罐級數越少，越有利于簡化工藝和控制，并減少由于多次轉種而帶來的染菌機會以及減少因種子罐生長異常而造成的發酵波動。但考慮能否在一定時間內獲得優質、足量的種子以滿足發酵的需求。12/29/202214種子罐級數越少，越有利于簡化工藝和控制，并減少由于多次轉種而15L種子發酵罐12/29/20221515L種子發酵罐12/26/202215實驗室準備階段生產車間階段放罐，后處理產品12/29/202216實驗室準備階段生產車間階段放罐，后處理產品12/26/2025、種齡與接種量接種齡種子罐中培養的菌體從開始移入下一級種子罐或發酵罐時的培養時間種子培養期應取菌種的對數生長期為宜，菌種過嫩或過老，不但延長發酵周期，而且會降低產量。12/29/2022175、種齡與接種量接種齡12/26/202217放射形土壤桿菌多糖（ARPS）發酵過程中不同的接種齡對多糖產量的影響12/29/202218放射形土壤桿菌多糖（ARPS）12/26/202218大量地接入培養成熟的菌種的優點：縮短生長過程的延緩期，因而縮短了發酵周期，提高了設備利用率節約發酵培養的動力消耗有利于減少染菌機會12/29/202219大量地接入培養成熟的菌種的優點：12/26/202219接種量接種量：移入的種子液體積和接種后培養液體的體積的比例接種量過多，菌絲生長過快、溶氧不足，衰老細胞增加等，發酵后勁不足接種量過少延長發酵周期，形成異常形態，而且易造成染菌。以生產菌種在發酵罐中的繁殖速度為依據。接種量的大小直接影響發酵周期。12/29/202220接種量接種量：移入的種子液體積和接種后培養液體的體積的比例在放射形土壤桿菌多糖（ARPS）發酵過程中不同的接種量對多糖產量的影響12/29/202221在放射形土壤桿菌多糖（ARPS）12/26/202221本章內容：一、種子制備原理與技術二、影響種子質量的因素三、種子質量的控制措施四、種子制備的放大原理與技術12/29/202222本章內容：一、種子制備原理與技術12/26/202222二、影響種子質量的因素原材料質量培養溫度濕度通氣與攪拌斜面冷藏時間培養基pH12/29/202223二、影響種子質量的因素原材料質量斜面冷藏時間12/26/201.原材料質量原材料質量波動引起種子質量不穩定。原材料質量波動的主要原因：無機離子含量不同（微量元素Mg2+、Cu2+、Ba2+能刺激孢子的形成，磷含量太多或太少也會影響孢子的質量）。12/29/2022241.原材料質量原材料質量波動引起種子質量不穩定。12/26/例1：四環素、土霉素生產中，配制產孢子斜面培養基用的麩皮，因小麥產地、品種、加工方法及用量的不同對孢子質量的影響也不同。例2：制備霉菌用的大(小)米，其產地、顆粒大小、均勻程度不同，孢子質量也不同。例3：蛋白胨加工原料不同，對孢子影響也不同。例4：瓊脂的牌號不同，其中含無機離子的差別而引起孢子質量的變化。例5：水質的硬度、污染程度對生產均有影響。12/29/202225例1：四環素、土霉素生產中，配制產孢子斜面培養基用的麩皮，因2、培養溫度溫度過低，菌種生長發育緩慢溫度過高會使菌絲過早自溶在制備土霉素生產種子過程中，高于37℃培養時，孢子接入發酵罐后表現出糖代謝變慢，氨基氮回升提前，菌絲過早自溶，效價降低等現象。12/29/2022262、培養溫度溫度過低，菌種生長發育緩慢在制備土霉素生產種子3、濕度濕度低，孢子生長快；濕度大，孢子生長慢制備土霉素生產菌種龜裂鏈霉菌孢子時發現，在含有少量水分的試管斜面培養基下部孢子長得較好，而斜面上部由于水分迅速蒸發呈干癟狀，孢子稀少。在氣溫高濕度大的地區，斜面孢子長得慢，主要由于試管下部冷凝水多而不利于孢子形成。12/29/2022273、濕度濕度低，孢子生長快；制備土霉素生產菌種龜裂鏈霉菌4、通氣與攪拌足夠的通氣量，以保證菌種代謝正常，提高種子的質量。攪拌可提高通氣效果，促進生長繁殖，過度攪拌導致培養液大量涌泡，液膜表面的酶易氧化變性，泡沫過多增加染菌機會，增加能耗。絲狀微生物不宜劇烈攪拌。12/29/2022284、通氣與攪拌足夠的通氣量，以保證菌種代謝正常，提高種子例如:青霉素生產，將通氣充足和不足情況下得到的種子分別接入發酵罐，發酵單位相差1倍。

但也有例外

例如：土霉素生產中，一級種子罐的通氣量小對發酵有利。12/29/202229例如:青霉素生產，將通氣充足和不足情況下得到的種子分別接入5、斜面冷藏時間對孢子的生產能力有較大影響冷藏時間越長，生產能力下降越多鏈霉素生產中，斜面孢子在6℃冷藏兩個月后的發酵單位比冷藏一個月的降低18％，冷藏3個月的降低35％。12/29/2022305、斜面冷藏時間對孢子的生產能力有較大影響鏈霉素生產6、培養基培養種子的目的：擴大培養，增加細胞數量；同時也必須培養出強壯、健康、活性高的細胞。為了使細胞迅速進行分裂或菌絲快速生長。12/29/2022316、培養基培養種子的目的：12/26/202231有較完全和豐富的營養物質，糖分少，需充足氮源和生長因子，無機氮源比例大；各種營養物質的濃度不必太高；供孢子用的種子培養基，可添加易被吸收利用的碳源和氮源；應考慮與發酵培養基的主要成分相近。種子培養基特點12/29/202232有較完全和豐富的營養物質，糖分少，需充足氮源和生長因子，無機7、pH選擇最適種子培養pH的原則是獲得最大比生長速率和適當的菌量。培養最后一級種子的培養基的pH應接近于發酵培養基的pH，以便種子能盡快適應新的環境。12/29/2022337、pH選擇最適種子培養pH的原則是獲得最大比生長速率和適本章內容：一、種子制備原理與技術二、影響種子質量的因素三、種子質量的控制措施四、種子制備的放大原理與技術12/29/202234本章內容：一、種子制備原理與技術12/26/202234三、種子質量的控制措施菌種穩定性的檢查測定其生產能力，從中挑選高產菌株，并及時對退化菌種進行復壯。提供適宜的生長環境種子無雜菌檢查，保證純種發酵。

種子液生化分析項目主要有：營養基質的消耗速度、pH變化、溶氧變化、色澤和氣味等。12/29/202235三、種子質量的控制措施菌種穩定性的檢查種子液生化分析項目本章內容：一、種子制備原理與技術二、影響種子質量的因素三、種子質量的控制措施四、種子制備的放大原理與技術12/29/202236本章內容：一、種子制備原理與技術12/26/202236四、種子制備的放大原理與技術1、細菌發酵時的種子擴大培養：細菌發酵過程中種子擴大培養的主要目的是為了獲得大量的活力強的種子；種齡對于生芽孢的種子尤其重要。若接種物含大量芽孢，將給后續發酵帶來較長遲滯期。12/29/202237四、種子制備的放大原理與技術1、細菌發酵時的種子擴大培養：1梭狀芽孢桿菌發酵丁醇－丙酮時種子擴大培養的程序舉例：12/29/202238梭狀芽孢桿菌發酵丁醇－丙酮時種子擴大培養的程序舉例：2、酵母發酵時的種子擴大培養釀酒酵母的擴大培養最初采用純種進行酵母發酵并設計出酵母繁殖流程，他將每一步的接種量規定為10％，并控制繁殖條件與釀造時一致。現代的流程中，接種量為1%或更低，控制的條件也與釀造時不同。12/29/2022392、酵母發酵時的種子擴大培養釀酒酵母的擴大培養12/26/面包酵母時的種子擴大培養的程序12/29/202240面包酵母時的種子擴大培養的程序12/26/2022403、絲狀真菌發酵的種子擴大培養

絲狀真菌既可以利用孢子，也可以利用菌絲體作為接種物接種到發酵罐進行發酵。12/29/2022413、絲狀真菌發酵的種子擴大培養絲狀真菌既可以利用在固化的培養基上產生孢子“滾瓶”技術應用于產黃青霉的孢子生產在固體培養基上產生孢子在谷類的顆粒表面形成大量的孢子在液體深層培養基中產生孢子1）利用孢子作為接種物

灰黃霉素產生菌展青霉一試驗表明在良好的通氣條件下，培養基中含氮是在0.05～0.1％（w/v）之間時，可以產生大量的孢子。12/29/202242在固化的培養基上產生孢子1）利用孢子作為接種物灰黃霉素產2）絲狀真菌的菌絲體作為接種物

不能產生無性孢子的用繁殖體菌絲作為接種物，如生產赤霉素的菌種——藤倉赤霉。問題：難以獲得均一的接種物。接種前將菌絲打成碎片，形成大量的菌絲段，它具有大量的生長點。12/29/2022432）絲狀真菌的菌絲體作為接種物不能產生無性孢子的用繁殖體菌4、放線菌發酵時的種子擴大培養斜面培養，制備孢子懸浮液作初級種子。可用培養搖瓶菌絲體作為初級種子。12/29/2022444、放線菌發酵時的種子擴大培養斜面培養，制備孢子懸浮液作初級第六章發酵工業的種子制備12/29/202245第六章12/26/20221本章內容：一、種子制備原理與技術二、影響種子質量的因素三、種子質量的控制措施四、種子制備的放大原理與技術12/29/202246本章內容：一、種子制備原理與技術12/26/20222一、種子制備原理與技術1、優良種子應具備的條件生長活力強，延遲期短；生理狀態穩定；濃度及總量能滿足發酵罐接種量的要求；無雜菌污染，保證純種發酵；適應性強，生產能力穩定。12/29/202247一、種子制備原理與技術1、優良種子應具備的條件12/26/22、種子罐級數的確定

種子擴大的級數：制備種子需逐級擴大培養的次數級數愈少，愈利于簡化工藝及控制，并可減少種子罐污染雜菌的機會，減少消毒及值班工作量，減少因種子罐生長異常而造成的發酵波動。12/29/2022482、種子罐級數的確定種子擴大的級數：制備種子需逐級擴大培養確定方法菌種的性質(如菌種傳代后的穩定性)瓶中的孢子數，孢子發芽及菌絲繁殖速度發酵罐中種子培養液的最低接種量種子罐與發酵罐的容積比生產規模隨工藝條件的改變作適當的調整12/29/202249確定方法菌種的性質(如菌種傳代后的穩定性)12/26/203、種子質量的判斷方法通常檢測的培養液中參數pH是否在種子要求的范圍之內糖、氨基氮、磷酸鹽的含量菌絲形態、菌絲濃度和培養液外觀有無雜菌污染其他參數，如接種前酶活、種子罐的溶氧和尾氣等12/29/2022503、種子質量的判斷方法通常檢測的培養液中參數12/26/204、種子制備步驟：斜面培養基中活化；扁瓶固體培養基或搖瓶培養基中擴大培養，完成實驗室種子制備一級種子罐，制備生產用種子；視情況確定擴大級數，完成生產車間種子制備；種子轉種至發酵罐12/29/2022514、種子制備步驟：12/26/20227種子制備過程實驗室種子制備階段：瓊脂斜面至固體培養基擴大培養（如茄子瓶斜面培養等或液體搖瓶培養生產車間種子制備階段：種子罐擴大培養12/29/202252種子制備過程實驗室種子制備階段：瓊脂斜面至固體培養基擴大培養12/29/20225312/26/2022912/29/20225412/26/202210實驗室種子制備無菌方式接保藏的菌種至斜面培養基上，成熟后挑選正常菌落至試管斜面和搖瓶。菌種產孢子能力強及孢子發芽、生長繁殖迅速，可用固體培養基培養孢子。菌種產孢子能力不強或孢子發芽慢，可用搖瓶液體培養法。不產孢子的菌種，保藏基礎上，在一定溫度下活化即可。12/29/202255實驗室種子制備無菌方式接保藏的菌種至斜面培養基上，成熟后挑種子擴大培養階段液體培養法：液體試管、三角瓶搖床振蕩或回旋式培養。表面培養法：茄子瓶、克氏瓶或瓷盤培養。固體培養法：三角瓶、蘑菇瓶、克氏瓶、培養皿等麩皮培養。12/29/202256種子擴大培養階段12/26/202212生產車間種子制備實驗室制備的孢子斜面或搖瓶種子移接到種子罐進行擴大培養。種子罐培養一獲得足夠的菌種數量，二種子罐的培養基接近發酵罐培養的醪液成分和培養條件，使菌體適應發酵環境。12/29/202257生產車間種子制備實驗室制備的孢子斜面或搖瓶種子移接到種子罐種子罐級數越少，越有利于簡化工藝和控制，并減少由于多次轉種而帶來的染菌機會以及減少因種子罐生長異常而造成的發酵波動。但考慮能否在一定時間內獲得優質、足量的種子以滿足發酵的需求。12/29/202258種子罐級數越少，越有利于簡化工藝和控制，并減少由于多次轉種而15L種子發酵罐12/29/20225915L種子發酵罐12/26/202215實驗室準備階段生產車間階段放罐，后處理產品12/29/202260實驗室準備階段生產車間階段放罐，后處理產品12/26/2025、種齡與接種量接種齡種子罐中培養的菌體從開始移入下一級種子罐或發酵罐時的培養時間種子培養期應取菌種的對數生長期為宜，菌種過嫩或過老，不但延長發酵周期，而且會降低產量。12/29/2022615、種齡與接種量接種齡12/26/202217放射形土壤桿菌多糖（ARPS）發酵過程中不同的接種齡對多糖產量的影響12/29/202262放射形土壤桿菌多糖（ARPS）12/26/202218大量地接入培養成熟的菌種的優點：縮短生長過程的延緩期，因而縮短了發酵周期，提高了設備利用率節約發酵培養的動力消耗有利于減少染菌機會12/29/202263大量地接入培養成熟的菌種的優點：12/26/202219接種量接種量：移入的種子液體積和接種后培養液體的體積的比例接種量過多，菌絲生長過快、溶氧不足，衰老細胞增加等，發酵后勁不足接種量過少延長發酵周期，形成異常形態，而且易造成染菌。以生產菌種在發酵罐中的繁殖速度為依據。接種量的大小直接影響發酵周期。12/29/202264接種量接種量：移入的種子液體積和接種后培養液體的體積的比例在放射形土壤桿菌多糖（ARPS）發酵過程中不同的接種量對多糖產量的影響12/29/202265在放射形土壤桿菌多糖（ARPS）12/26/202221本章內容：一、種子制備原理與技術二、影響種子質量的因素三、種子質量的控制措施四、種子制備的放大原理與技術12/29/202266本章內容：一、種子制備原理與技術12/26/202222二、影響種子質量的因素原材料質量培養溫度濕度通氣與攪拌斜面冷藏時間培養基pH12/29/202267二、影響種子質量的因素原材料質量斜面冷藏時間12/26/201.原材料質量原材料質量波動引起種子質量不穩定。原材料質量波動的主要原因：無機離子含量不同（微量元素Mg2+、Cu2+、Ba2+能刺激孢子的形成，磷含量太多或太少也會影響孢子的質量）。12/29/2022681.原材料質量原材料質量波動引起種子質量不穩定。12/26/例1：四環素、土霉素生產中，配制產孢子斜面培養基用的麩皮，因小麥產地、品種、加工方法及用量的不同對孢子質量的影響也不同。例2：制備霉菌用的大(小)米，其產地、顆粒大小、均勻程度不同，孢子質量也不同。例3：蛋白胨加工原料不同，對孢子影響也不同。例4：瓊脂的牌號不同，其中含無機離子的差別而引起孢子質量的變化。例5：水質的硬度、污染程度對生產均有影響。12/29/202269例1：四環素、土霉素生產中，配制產孢子斜面培養基用的麩皮，因2、培養溫度溫度過低，菌種生長發育緩慢溫度過高會使菌絲過早自溶在制備土霉素生產種子過程中，高于37℃培養時，孢子接入發酵罐后表現出糖代謝變慢，氨基氮回升提前，菌絲過早自溶，效價降低等現象。12/29/2022702、培養溫度溫度過低，菌種生長發育緩慢在制備土霉素生產種子3、濕度濕度低，孢子生長快；濕度大，孢子生長慢制備土霉素生產菌種龜裂鏈霉菌孢子時發現，在含有少量水分的試管斜面培養基下部孢子長得較好，而斜面上部由于水分迅速蒸發呈干癟狀，孢子稀少。在氣溫高濕度大的地區，斜面孢子長得慢，主要由于試管下部冷凝水多而不利于孢子形成。12/29/2022713、濕度濕度低，孢子生長快；制備土霉素生產菌種龜裂鏈霉菌4、通氣與攪拌足夠的通氣量，以保證菌種代謝正常，提高種子的質量。攪拌可提高通氣效果，促進生長繁殖，過度攪拌導致培養液大量涌泡，液膜表面的酶易氧化變性，泡沫過多增加染菌機會，增加能耗。絲狀微生物不宜劇烈攪拌。12/29/2022724、通氣與攪拌足夠的通氣量，以保證菌種代謝正常，提高種子例如:青霉素生產，將通氣充足和不足情況下得到的種子分別接入發酵罐，發酵單位相差1倍。

但也有例外

例如：土霉素生產中，一級種子罐的通氣量小對發酵有利。12/29/202273例如:青霉素生產，將通氣充足和不足情況下得到的種子分別接入5、斜面冷藏時間對孢子的生產能力有較大影響冷藏時間越長，生產能力下降越多鏈霉素生產中，斜面孢子在6℃冷藏兩個月后的發酵單位比冷藏一個月的降低18％，冷藏3個月的降低35％。12/29/2022745、斜面冷藏時間對孢子的生產能力有較大影響鏈霉素生產6、培養基培養種子的目的：擴大培養，增加細胞數量；同時也必須培養出強壯、健康、活性高的細胞。為了使細胞迅速進行分裂或菌絲快速生長。12/29/2022756、培養基培養種子的目的：12/26/202231有較完全和豐富的營養物質，糖分少，需充足氮源和生長因子，無機氮源比例大；各種營養物質的濃度不必太高；供孢子用的種子培養基，可添加易被吸收利用的碳源和氮源；應考慮與發酵培養基的主要成分相近。種子培養基特點12/29/202276有較完全和豐富的營養物質，糖分少，需充足氮源和生長因子，無機7、pH選擇最適種子培養pH的原則是獲得最大比生長速率和適當的菌量。培養最后一級種子的培養基的pH應接近于發酵培養基的pH，以便種子能盡快適應新的環境。12/29/2022777、pH選擇最適種子培養pH的原則是獲得最大比生長速率和適本章內容：一、種子制備原理與技術二、影響種子質量的因素三、種子質量的控制措施四、種子制備的放大原理與技術12/29/202278本章內容：一、種子制備原理與技術12/26/202234三、種子質量的控制措施菌種穩定性的檢查測定其生產能力，從中挑選高產菌株，并及時對退化菌種進行復壯。提供適宜的生長環境種子無雜菌檢查，保證純種發酵。

種子液生化分析項目主要有：營養基質的消耗速度、pH變化、溶氧變化、色澤和氣味等。12/29/202279三、種子質量的控制措施菌種穩定性的檢查種子液生化分析項目本章內容：一、種子制備原理與技術二、影響種