第四章 种子的扩大培养 (2006).ppt

发酵工程精品课程,http:/,华东理工大学生物工程学院,http:/,第四章 种子的扩大培养,种子扩大培养的目的与要求,种子制备实例,种子制备的技术概要,种子的扩大培养,http:/,种子扩大培养是指将保存在砂土管、冷冻干燥管中处休眠状态的生产菌种接入试管斜面活化后，再经过扁瓶或摇瓶及种子罐逐级扩大培养,最终获得一定数量和质量的纯种过程。这些纯种培养物称为种子。,第一节 种子扩大培养的目的与要求,种子扩大培养的概念:,种子的扩大培养,种子扩大培养的目的与要求,http:/,种子扩培的目的,接种量的需要,菌种的驯化,缩短发酵时间、保证生产水平,种子的要求：,总量及浓度能满足要求,生理状况稳定，个体与群体,活力强，移种至发酵后，能够迅速生长,无杂菌污染,种子的扩大培养,种子扩大培养的目的与要求,http:/,第一节 种子制备过程举例,一、谷氨酸生产的种子制备,制备过程,斜面菌种,一级种子培养,二级种子培养,发酵,种子的扩大培养,种子扩大培养的目的与要求,http:/,1、斜面(AS1.299),培养基：蛋白胨 1%，牛肉膏1%，氯化钠 0.5 琼脂 2%，pH 7.0-7.2,培养基特点：有利于菌体的生长，原料比较精细,培养条件：32，生长18-24小时,生长斜面要求：生长良好，所使用斜面连续传代不超过 3次,种子的扩大培养,种子扩大培养的目的与要求,http:/,2.一级种子（摇瓶）,培养条件：于1000ml三角瓶中，装液200-250ml,32培 养12小时。,培养基：葡萄糖2%，尿素0.5%，玉米浆 2.5%，K2HPO4 0.1%,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,种子的扩大培养,种子扩大培养的目的与要求,http:/,3.二级种子(种子罐),培养条件：在种子罐中培养（容积为发酵罐的1%(10%)），32培养7-10个小时,培养基：和一级种子相似，其中葡萄糖用水解糖代替，浓度为2.5%,培养基的特点：长菌体，更接近于发酵培养基,种子的扩大培养,种子扩大培养的目的与要求,http:/,种子的质量要求：,108-109个/ml大小均匀，呈单个或八字排列PH 7.0-7.2时结束，6.887.0-7.2活力旺盛,种子的扩大培养,种子扩大培养的目的与要求,http:/,二、青霉素生产的种子制备,制备过程,安培管,斜面孢子,大米孢子,一级种子,二级种子,发酵,种子的扩大培养,种子扩大培养的目的与要求,http:/,一、斜面孢子,培养基：甘油、葡萄糖、蛋白胨等,培养基特点：有利于长孢子，用量少而精细,培养条件：25、7天,注意湿度50%左右,种子的扩大培养,种子扩大培养的目的与要求,http:/,二、大米孢子,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面积和氧的传质，营养适当（要求大米的白点小）有利于孢子的生长。,培养条件：25、7天，控制湿度,大米孢子的要求：1粒米含1.4*106个孢子,种子的扩大培养,种子扩大培养的目的与要求,http:/,3、一级种子,培养基：（葡萄糖、乳糖、蔗糖）、玉米浆,目的：长菌体,培养条件：27，40小时,接种量：200亿孢子/吨,4、二级种子,培养基：同上,培养条件：27、10-14小时,接种量：10%,种子的扩大培养,种子扩大培养的目的与要求,http:/,种子的质量要求,菌丝长稠呈丝状、菌丝团很少，有中小空孢，处于期,青霉素发酵菌丝体的生长共分为6个期，1-4为年青期，4-6期合成青霉素的能力最强,种子的扩大培养,种子扩大培养的目的与要求,http:/,第二节 种子制备的技术概要,一、种子制备的过程,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。,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为生产车间阶段。,种子的扩大培养,种子制备的技术概要,http:/,二、实验室阶段,1、培养物选择的原则,目的：种子扩培到一定的量和质，根据菌种的特点最终的培养物可分为两类：,对于不产孢子和芽孢的微生物 获得一定数量和质量的菌体,对于不产芽孢和孢子的微生物，实验室阶段的种子扩培最终是获得一定数量和质量的菌体，如谷氨酸的种子培养。,种子的扩大培养,种子制备的技术概要,http:/,获得一定数量和质量的孢子,菌丝体培养步骤少，因而更容易获得量和质稳定的种子，但操作繁琐。,对于产孢子的微生物,获得一定数量和质量的菌丝体,便于操作，但需要更仔细的控制。,种子的扩大培养,种子制备的技术概要,http:/,2、培养基选择的原则,培养基的选择应该是有利于菌体的生长，对孢子培养基应该是有利于孢子的生长。,在原料方面，实验室种子培养阶段，规模一般比较小，因此为了保证培养基的质量，培养基的原料一般都比较精细。,种子的扩大培养,种子制备的技术概要,http:/,3、起始接种物的传代问题,细菌,保藏斜面 活化斜面,产孢子,保藏 母斜面 子斜面,目的：使菌种的传代次数尽可能的少。,种子的扩大培养,种子制备的技术概要,http:/,三、生产车间阶段,1、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。,缩短发酵时间,有利于获得好的发酵结果,菌丝体比孢子要有利：,种子的扩大培养,种子制备的技术概要,http:/,2、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。,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:一是成本 二是驯化,种子的扩大培养,种子制备的技术概要,http:/,例：柠檬酸发酵,以蔗糖为原料,成分 斜面 种子罐 发酵麦芽汁 麦汁 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 2%,种子的扩大培养,种子制备的技术概要,http:/,薯干粉,成分 斜面 种子罐 发酵麦芽汁 麦汁 薯干粉 10%22-28%(NH4)2SO4 0.5%琼脂 2%,种子的扩大培养,种子制备的技术概要,http:/,3、发酵级数的确定,谷氨酸：三级发酵,一级种子（摇瓶）二级种子（小罐）发酵,青霉素：三级发酵,一级种子（小罐）二级种子（中罐）发酵,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,种子的扩大培养,种子制备的技术概要,http:/,发酵级数确定的依据,级数受发酵规模、菌体生长特性、接种量的影响,级数大，难控制、易染菌、易变异，管理困难，一 般2-4级。,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,种子的扩大培养,种子制备的技术概要,http:/,采用三级种子的谷氨酸发酵工艺 李文东，发酵科技通讯，2003,7,斜面一级种子（1200ml/5000ml三角瓶）二级种子（2m3）三级种子（20m3)发酵（240m3),背景：二级种子小种量（种子罐是发酵罐的1%左右）,二级种子大种量（种子罐是发酵罐的5%以上）,文章：三级种子工艺,种子的扩大培养,种子制备的技术概要,http:/,