微生物菌种生长条

种子罐级数的确定
种子罐的级数是指制备种子需逐级扩大培养的次 数 种子罐的级数取决于菌种生长特性、孢子发芽及 菌体繁殖速度、所采用发酵罐的容积等。对于细 菌来说，菌体生长快，种子用量比例少，级数也 较少，一般采用二级发酵，即茄子瓶→种子罐→ 发酵罐。对于霉菌来说，霉菌生长较慢，如青霉 菌，需要三级发酵，即孢子悬浮液→一级种子罐 （27℃,40小时孢子发芽，产生菌丝）→二级种 子罐（ 27℃,10~24小时，菌体迅速繁殖，粗壮 菌丝体）→发酵罐。对于放线菌来说，放线菌生 长更慢，采用四级发酵。对于酵母菌来说，酵母 生长比细菌慢，比霉菌，放线菌快，通常用一级 种子。
B、液体培养 浅盘液体培养 液体深层培养： 目前几乎所有
的好气发酵均
微生物菌种生长条件
大肠杆菌 应用：对谷氨酸定量分析，生产天冬氨酸、苏氨酸、缬氨 酸
பைடு நூலகம்
乳酸杆菌
应用：乳酸、干酪、奶子酒、发面、泡菜、酸奶 等的制作
枯草芽孢杆菌 应用：生产淀粉酶
啤酒酵 母
红酵 母
面包酵母
应用：生产有机酸、生产淀粉酶、果胶酶、葡萄糖氧化酶
应用：酱油、酱类（淀粉酶）
米曲霉 应用：产糖化酶和蛋白酶、主要 用于酿酒制曲和酱油制曲
种子质量标准
1、细胞或菌体 包括菌丝形态、菌丝浓度和培养液外观 （色素、颗粒等。单细胞要求菌体健壮、 菌形一致、均匀整齐，有的还要求有一定 的排列或形态；霉菌、放线菌：菌丝粗壮、 对某些染料着色力强、生长旺盛、菌丝分 枝情况和内含物情况好。
2、生化指标 包括种子液的糖、氮、磷的含量和pH变化、 产物生成量、酶活力。 在抗生素发酵中，产物生成量是考察种子 质量的重要指标，因为种子液中产物生成 量的多少间接反映种子的生产能力和成熟 程度。种子液中某种酶的活力，与目的产 物的产量有一定的关联。
种龄与接种量
种子培养期应取菌种的对数生长期为宜， 菌种过嫩或过老，不但延长发酵周期，而 且会降低产量。 接种量的大小直接影响发酵周期。
大量地接入培养成熟的菌种的优点： 1.可以缩短生长过程的延缓期，因而缩短了发酵 周期，提高了设备利用率， 2. 节约了发酵培养的动力消耗， 3.并有利于减少染菌机会，
种子培养
培养类型 ⑴静置培养法（厌气性发酵）； ⑵通气性培养（好气性发酵）； 作为种子扩大培养的方法： ①液体培养法（三角瓶摇床震荡或转式培 养）；
②表面法培养：液体表层；
③固态法培养。
大规模工业生产的培养方法及特点
A、固体培养
（曲法培养）
园盘制曲机
浅盘固体培养
深层固体培养
3、培养时间和冷藏时间 （1）培养时间 一般来说，衰老的孢子不如年轻的孢子，因为衰老的孢 子已在逐步进入发芽阶段，核物质趋于分化状态。过于衰 老的孢子会导致生产能力的下降。控制措施是孢子培养 的时间应该控制在孢子量多、孢子成熟、发酵产量正常 的阶段终止培养。 （2）冷藏时间 斜面冷藏对孢子质量的影响与孢子成熟程度有关。如土霉 素生产菌种孢子斜面培养4天左右即于4℃冰箱保存，发 现冷藏7~8天菌体细胞开始自溶。而培养5天以后冷藏， 20天未发现自溶。 冷藏时间对孢子的生产能力也有影响。例如在链霉素生产 中，斜面孢子在6℃冷藏两个月后的发酵单位比冷藏一个 月降低18%，冷藏3个月后降低35%。
一般都将菌种扩大培养，进行两级发酵或三级发 酵。 接种量和培养物的生长过程的延缓期长短呈反比。 接种量过多也无必要。因培养种子费时，而且过 多地移入代谢废物，反而会影响正常发酵。
二、菌种扩大培养
种子扩大培养
什么是种子扩大培养？ 什么是种子？
优良种子必须具备的条件 1、菌种细胞的生长活力强，
搅拌则能使新鲜氧气更好地与培养液 混合，保证氧的最大限度溶解，并且 搅拌有利于热交换，使培养液的温度 一致，还有利于营养物质和代谢物的 分散。此外，挡板则有助于搅拌，使 其效果更好。
一般来说，若培养罐深，搅拌转速大，通 气管开孔小或多，气泡在培养液内停留时 间就长，氧的溶解速度就大，而且在这些 因素确定下，培养基的粘度越小，氧的溶 解速度也越大。 搅拌可以提高通气效果，但是过度地剧烈 搅拌会导致培养液大量涌泡，容易增加杂 菌污染的机会，液膜表层的酶容易氧化变 性，微生物细胞也不宜剧烈搅拌。
转种至发酵罐后能迅速生长，
延迟期短。
2、菌种生理状态稳定，如菌
丝形态、菌丝生长速率和种
子培养液的特性等符合要求
3、菌体浓度及总量能满足大容量发酵罐 接种量的要求 4、无杂菌污染，保证纯种发酵 5、菌种适应性强，能保持稳定的生产能力
1、种子制备过程 实验室种子制备阶段：琼脂斜 面至固体培养基扩大培养（如 茄子瓶斜面培养等或液体摇瓶 培养 ） 生产车间种子制备阶段：种子 罐扩大培养
确定种子罐级数需注意一些问题。种子级 数越少越好，可简化工艺和控制，减少染 菌机会。但种子级数太少，接种量小，发 酵时间延长，降低发酵罐的生产率，增加 染菌机会。虽然种子罐级数随产物的品种 及生产规模而定。但也与所选用工艺条件 有关。如改变种子罐的培养条件，加速了 孢子发芽及菌体的繁殖，也可相应地减少 种子罐的级数。
控制措施是： ①培养基所用原料要经过发酵试验合格才 可使用； ②严格控制灭菌后培养基的质量 ③斜面培养基使用前，需在适当温度下放 置一定时间； ④供生产用的孢子培养基要用比较单一的 氮源，作为选种或分离用的培养基则采用 较复杂的有机氮源。
２、培养条件 （1）温度 温度对多数品种斜面孢子质量有显著的 影响。一般各生产单位都严格控制孢子子 斜面的培养温度。 （2）湿度 制备斜面孢子培养基的湿度对孢子的数 量和质量有较大的影响。
接种种龄和接种量
接种龄 种子罐中培养的菌体从开始移入下一级种子罐或 发酵罐时的培养时间。 通常种龄是以处于生命力极旺盛的对数生长期， 菌体量还未达到最大值时的培养时间较为合适。 时间太长，菌种趋于老化，生产能力下降，菌体 自溶；种龄太短，造成发酵前期生长缓慢。不同 菌种或同一菌种工艺条件不同，种龄是不一样的， 一般需经过多种实验来确定。
培养基pH在发酵过程中能被菌体代谢所改 变。若阴离子(如醋酸根、磷酸根)被吸收或 氮源被利用后产生NH3 ，则pH上升；阳离 子(如NH4 、K+ )被吸收或有机酸的积累， 使pH下降。 一般来说，高碳源培养基倾向于向酸性pH 转移，高氮源培养基倾向于向碱性pH转移， 这都跟碳氮比直接有关。
3．氧
微生物对氧的需要不同，是由于依赖获得 能量的代谢方面的差异。好气性菌主要是 有氧呼吸或氧化代谢，厌气菌为厌气发酵 (分子间呼吸)，兼性厌气菌则两者兼而有之。 不同微生物或同一微生物的不同生长阶段 对通风量的要求也不相同。
通风和搅拌
通气可以供给大量的氧。
通气量与菌种、培养基性质、培养阶段有 关。 通气量的多少，最好按氧溶解的多少来决 定。只有氧溶解的速度大于菌体的吸氧量 时，菌体才能正常地生长和合成酶。因此 随着菌体繁殖，呼吸增强，必须按菌体的 吸氧量加大通气量，以增加溶解氧的量。
应用：生产甲义丁二酸
毛 霉 应用：可以产生蛋白酶，我国多用于豆腐 乳、豆豉等的制作
根霉 种类：米根霉、华根霉、少根根霉、爪 哇根霉 应用：酿酒
青霉菌
放线菌
一、培养条件
温度 pH值 氧 种龄 接种量
1．温度
通常在生物学范围内每升高10℃，生长速 度就加快一倍，所以温度直接影响酶反应， 对于微生物来说，温度直接影响其生长和 合成酶。 机体的重要组成如蛋白质、核酸等都对温 度较敏感，随着温度的增高有可能遭受不 可逆的破坏。 微生物可生长的温度范围较广，总体说在10—95℃。
（2）霉菌孢子的制备 霉菌的孢子培养，一般以大米、小米、玉 米、麸皮、麦粒等天然农产品为培养基。 这是由于这些农产品中的营养成分较适合 霉菌的孢子繁殖，而且这类培养基的表面 积较大，可获得大量的孢子。霉菌的培养 一般为25～28℃，培养时间为4～14d。
（3）细菌培养物的制备 细菌的斜面培养基多采用碳源限量而氮源 丰富的配方，牛肉膏、蛋白胨常用作有机 氮源。细菌培养温度大多数为37℃，少数 为28℃，细菌菌体培养时间一般1～2d， 产芽孢的细菌则需培养5～10d。
（2）种子罐种子制备 种子罐种子制备的工艺过程，因菌种不同 而异，一般可分为一级种子、二级种子和 三级种子的制备 。 种子罐的级数主要决定于菌种的性质和菌 体生长速率及发酵设备的合理应用 。 注意：种子制备和发酵的目的不同，因此 注意不同需要采用不同的工艺。
生产车间种子制备
实验室制备的孢子斜面或摇瓶种子移接到 种子罐进行扩大培养 种子罐培养一方面使菌种获得足够的数量， 另一方面种子罐中的培养基更接近发酵罐 培养的醪液成分和培养条件，譬如通无菌 空气，搅拌形式等等，以使菌体适应发酵 环境
接种量
接种量指的是移入的种子悬浮液体积和接种后培
养液体的体积的比例
接种量的大小决定于生产菌种在发酵罐中生长繁 殖的速度，采用较大的接种量可以缩短发酵罐中 菌丝繁殖达到高峰的时间，使产物的形成提前到 来，并可减少杂菌的生长机会。但接种量过大或 者过小，均会影响发酵。过大会引起溶氧不足， 影响产物合成；而且会过多移入代谢废物，也不 经济；过小会延长培养时间，降低发酵罐的生产 率。 通常接种量，细菌1~5%，酵母菌5~10%，霉菌 7~15%，有时20~25% 种子质量的判断
温度
任何微生物的生长都需要有最适的生长温 度，在此温度范围内微生物生长繁殖最快。 如果所培养的微生物能承受稍高一些的温 度进行生长和繁殖，这对生产有很大的好 处，即可减少污染杂菌的机会和夏季培养 所需降温的辅助设备，因此培养耐高温的 菌种有一定的生产现实意义。
2．pH值
培养基中的pH值与微生物生命活动有着密 切关系，各种微生物有其可以生长的和最 适生长的pH范围。 微生物通过其活动也能改变环境的pH值。 发酵过程中，控制发酵液的pH值是控制生 产的指标之一，pH值过高、过低都会影响 微生物的生长繁殖以及代谢产物的积累。 控制pH值不但可以保证微生物良好的生长， 而且可以防止杂菌的污染。