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文檔簡介
1、本章內容:n種子制備原理與技術n影響種子質量的因素n種子質量的控制措施n種子制備的放大原理與技術 發(fā)酵工業(yè)的種子,其質量是決定發(fā)酵成發(fā)酵工業(yè)的種子,其質量是決定發(fā)酵成敗的關鍵,只有提供敗的關鍵,只有提供數(shù)量多、代謝旺盛、數(shù)量多、代謝旺盛、活力強活力強的種子接入發(fā)酵生產罐中,才能的種子接入發(fā)酵生產罐中,才能實現(xiàn)縮短發(fā)酵時間、提高發(fā)酵效率和抗實現(xiàn)縮短發(fā)酵時間、提高發(fā)酵效率和抗雜菌能力等目標。所以,發(fā)酵工業(yè)的種雜菌能力等目標。所以,發(fā)酵工業(yè)的種子制備非常重要,其目的就是要為每次子制備非常重要,其目的就是要為每次工業(yè)規(guī)模的發(fā)酵生產提供相當數(shù)量的代工業(yè)規(guī)模的發(fā)酵生產提供相當數(shù)量的代謝旺盛的種子。謝旺盛的
2、種子。種子擴大的級數(shù) 是指制備種子需逐級擴大培養(yǎng)的次數(shù),這要根據(jù)菌體的生長繁殖速率、孢子發(fā)芽速率以及發(fā)酵罐的容積綜合確定。 一、種子制備原理與技術1.1 種子培養(yǎng) 是指將冷凍干燥管、沙土管中處于休眠狀態(tài)的工業(yè)菌種接入試管斜面活化后,再經(jīng)過搖瓶及種子罐逐級擴大培養(yǎng)而獲得一定數(shù)量和質量純種的過程。這種純培養(yǎng)物稱為種子。發(fā)酵用優(yōu)良種子應具備的條件生長活力強,延遲期短;生理狀態(tài)穩(wěn)定;濃度及總量能滿足發(fā)酵罐接種量的要求;無雜菌污染,保證純種發(fā)酵;適應性強,生產能力穩(wěn)定。1.2 種子質量的判斷方法v通常檢測的培養(yǎng)液中參數(shù)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(tài)、菌絲濃度和培養(yǎng)液外
3、觀; 有無雜菌污染; v其他參數(shù),如接種前酶活、種子罐的溶氧和尾氣等。 1.3 種子制備v步驟:步驟:斜面培養(yǎng)基中活化;斜面培養(yǎng)基中活化;扁瓶固體培養(yǎng)基或搖瓶培養(yǎng)基中擴大培扁瓶固體培養(yǎng)基或搖瓶培養(yǎng)基中擴大培養(yǎng),完成實驗室種子制備養(yǎng),完成實驗室種子制備一級種子罐,制備生產用種子;視情況一級種子罐,制備生產用種子;視情況確定擴大級數(shù),完成生產車間種子制備;確定擴大級數(shù),完成生產車間種子制備;種子轉種至發(fā)酵罐種子轉種至發(fā)酵罐v實驗室種子制備階段:瓊脂斜面至固體培養(yǎng)基擴大培養(yǎng)(如茄子瓶斜面培養(yǎng)等)或液體搖瓶培養(yǎng)。v生產車間種子制備階段:種子罐擴大培養(yǎng)。 實驗室種子制備 v無菌方式接保藏的菌種至斜面培養(yǎng)
4、基上,成熟后挑選正常菌落至試管斜面和搖瓶。v菌種產孢子能力強及孢子發(fā)芽、生長繁殖迅速,可用固體培養(yǎng)基培養(yǎng)孢子。v菌種產孢子能力不強或孢子發(fā)芽慢,可用搖瓶液體培養(yǎng)法。v不產孢子的菌種,保藏基礎上,在一定溫度下活化即可。v種子擴大培養(yǎng)階段液體培養(yǎng)法:液體試管、三角瓶搖床振蕩培養(yǎng)。表面培養(yǎng)法:茄子瓶或瓷盤培養(yǎng)。固體培養(yǎng)法:三角瓶、培養(yǎng)皿等麩皮培養(yǎng)。生產車間種子制備 v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(yǎng)。v種子罐培養(yǎng)的目的:一獲得足夠的菌種數(shù)量;二種子罐的培養(yǎng)基接近發(fā)酵罐培養(yǎng)的醪液成分和培養(yǎng)條件,使菌體適應發(fā)酵環(huán)境。 種子罐級數(shù)的確定 種子擴大的級數(shù):制備種子需逐級擴大培養(yǎng)的次數(shù)。
5、 級數(shù)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(fā)酵波動。發(fā)酵罐級數(shù)的確定方法菌種的性質(如菌種傳代后的穩(wěn)定性);瓶中的孢子數(shù),孢子發(fā)芽及菌絲繁殖速度;發(fā)酵罐中種子培養(yǎng)液的最低接種量;種子罐與發(fā)酵罐的容積比;生產規(guī)模;隨工藝條件的改變作適當?shù)恼{整。1.4 種齡與接種量v 接種齡 種子罐中培養(yǎng)的菌體從開始到移入下一級種子罐或發(fā)酵罐時的培養(yǎng)時間。 種子培養(yǎng)期應取菌種的對數(shù)生長期為宜,菌種過嫩或過老,不但延長發(fā)酵周期,而且會降低產量。v大量地接入培養(yǎng)成熟的菌種的優(yōu)點:縮短生長過程的延緩期,因而縮短了發(fā)酵周期,提高了設備利用率;節(jié)約發(fā)酵
6、培養(yǎng)的動力消耗;有利于減少染菌機會。發(fā)酵過程中不同的接種齡對多糖產量的影響 接種齡和接種量v接種量:移入的種子液體積和接種后培養(yǎng)液的體積的比例。 v接種量過多,菌絲生長過快、溶氧不足,衰老細胞增加等,發(fā)酵后勁不足;v種量過少延長發(fā)酵周期,形成異常形態(tài),而且易造成染菌。 v以生產菌種在發(fā)酵罐中的繁殖速度為依據(jù)。v接種量的大小直接影響發(fā)酵周期。發(fā)酵過程中不同的接種量對多糖產量的影響 二、影響種子質量的因素v原材料質量v培養(yǎng)溫度v濕度v通氣與攪拌v 斜面冷藏時間v 培養(yǎng)基v pH2.1 原材料質量v原材料質量波動引起種子質量不穩(wěn)定;v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+、Cu
7、2+、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)。 2.2 培養(yǎng)溫度 v溫度過低,菌種生長發(fā)育緩慢;v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(yǎng)時,孢子接入發(fā)酵罐后表現(xiàn)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(xiàn)象。2.3 濕度v濕度低,孢子生長快;v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(fā)現(xiàn),在含有少量水分的試管斜面培養(yǎng)基下部孢子長得較好,而斜面上部由于水分迅速蒸發(fā)呈干癟狀,孢子稀少。 2.4 通氣與攪拌 v足夠的通氣量,以保證菌種代謝正常,提高種子的質量。 v攪拌可提高通氣效果,促進生長繁殖。v過度攪拌導致培養(yǎng)液大量涌
8、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。v絲狀微生物不宜劇烈攪拌。2.5 斜面冷藏時間 v對孢子的生產能力有較大影響。v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(fā)酵單位比冷藏一個月的降低18,比冷藏3個月的降低35。 2.6 培養(yǎng)基v培養(yǎng)種子的目的:擴大培養(yǎng),增加細胞數(shù)量;同時也必須培養(yǎng)出強壯、健康、活性高的細胞。v有較完全和豐富的營養(yǎng)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(yǎng)物質的濃度不必太高;供孢子用的種子培養(yǎng)基,可添加易被吸收利用的碳源和氮源;應考慮與發(fā)酵培養(yǎng)基的主要成分相近。種子培養(yǎng)基特點種子培養(yǎng)基特點2.7 pH
9、 v選擇最適種子培養(yǎng)pH的原則是獲得最大比生長速率和適當?shù)木俊培養(yǎng)最后一級種子的培養(yǎng)基的pH應接近于發(fā)酵培養(yǎng)基的pH,以便種子能盡快適應新的環(huán)境。 三、種子質量的控制措施 1.菌種穩(wěn)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。 2.提供適宜的生長環(huán)境3.種子無雜菌檢查,保證純種發(fā)酵。 種子液生化分析項目主要有:營養(yǎng)基質的消耗速度、pH變化、溶氧變化、色澤和氣味等四、種子制備的放大原理與技術4.1 細菌種子擴大v細菌發(fā)酵過程中種子擴大培養(yǎng)的主要目的是為了獲得大量的活力強的種子;縮短延滯期;v種齡對于生芽孢(對數(shù)生長后期)的種子尤其重要。若接種物含大量芽孢,將給后續(xù)
10、發(fā)酵帶來較長遲滯期。梭狀芽孢桿菌發(fā)酵丁醇丙酮時種子擴大培養(yǎng)的程序 舉 例: 4.2 酵母發(fā)酵時的種子擴大培養(yǎng)酵母發(fā)酵時的種子擴大培養(yǎng)v釀酒酵母的擴大培養(yǎng) 最初采用純種進行酵母發(fā)酵并設計出酵母繁殖流程,將每一步的接種量規(guī)定為10,并控制繁殖條件與釀造時一致; 現(xiàn)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。面包酵母時的種子擴大培養(yǎng)的程序 4.3 絲狀真菌發(fā)酵的種子擴大培養(yǎng)絲狀真菌發(fā)酵的種子擴大培養(yǎng) 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(fā)酵罐進行發(fā)酵。 在固化的培養(yǎng)基上產生孢子;“滾瓶”技術應用于產黃青霉的孢子生產;在谷類的顆粒表面形成大量的孢子;在液體深層培養(yǎng)基中產生孢子。v 利用孢子作為接種物利用孢子作為接種物 絲狀真菌的
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