菌种与种子扩大培养

菌种与种子扩大培养2008-05-11 15:12:43| 分类：默认分类阅读337 评论0 字号：大中小订阅1.1 微生物工业用菌种1.1.1 发酵工业对生产菌种的要求1)能在易得、价廉的原料制成的培养基上迅速生长，且代谢产物产量高（目标产物的产量尽可能接近理论转化率）。

目标产物最好能分泌到胞外，以降低产物抑制并利于产物分离。

2)发酵条件粗放、易于控制，且所需的酶活性高。

3)菌种生长和发酵速度较快，发酵周期短。

发酵周期短的优点在于感染杂菌的机会减少；提高设备的利用率。

4)根据代谢控制的要求，选择单产高的营养缺陷型突变菌株（微生物菌种缺少或丧失了合成某种或多种必需生长因子的能力）或调节突变菌株或野生菌株。

5)抗杂菌、抗噬菌体能力强。

6)菌种纯粹，遗传性状稳定（不易变异退化），以保证发酵生产和产品质量的稳定性。

菌种退化，生产性能下降是生产中常碰到的问题。

7)菌体不是病源菌，不产生任何有害的生物活性物质和毒素（包括抗生素、激素和毒素等），以保证安全。

使用新菌种时更应注意；应用食品领域更需经严格鉴定，如早期酱油生产采用黄曲霉，现已停止。

1.1.2 工业上常用的微生物微生物的共同特性1)个体小、构造简单；2)容易培养、易于代谢；3)生长旺盛、繁殖迅速；4)适应性强、容易变异；5)分布广泛、种类繁多工业上常用的微生物发酵工业上常用的微生物有细菌、酵母菌、霉菌和放线菌四大类群。

要求复习微生物知识，掌握工业上常用微生物的基本形态。

此处介绍其中具有工业价值的主要微生物。

细菌细菌是自然界中分布最广、数量最多、与人类关系最为密切的一类微生物，也是发酵工业上使用最多的一种单细胞生物。

细菌的一般结构包括细胞壁、细胞膜、细胞质、核质体及内含物几部分；特殊结构是某些细菌所特有的，如荚膜、鞭毛、芽胞等，它们在细菌的分类鉴定中有重要的意义。

发酵工业上常用的细菌大多是杆菌，如枯草芽孢杆菌、醋酸杆菌、棒状杆菌、乳酸杆菌、梭状芽孢杆菌大肠杆菌等。

微生物菌种的扩大培养技术菌种的扩大培养是发酵生产的第一道工序，该工序又称之为种子制备。

种子制备不仅要使菌体数量增加，更重要的是，经过种子制备培养出具有高质量的生产种子供发酵生产使用。

因此，如何提供发酵产量高、生产性能稳定、数量足够而且不被其他杂菌污染的生产菌种，是种子制备工艺的关键。

种子扩大培养的任务工业生产规模越大，每次发酵所需的种子就越多。

要使小小的微生物在几十小时的较短时间内，完成如此巨大的发酵转化任务，那就必须具备数量巨大的微生物细胞才行。

菌种扩大培养的目的就是要为每次发酵罐的投料提供相当数量的代谢旺盛的种子。

因为发酵时间的长短和接种量的大小有关，接种量大，发酵时间则短。

将较多数量的成熟菌体接入发酵罐中，就有利于缩短发酵时间，提高发酵罐的利用率，并且也有利于减少染菌的机会。

因此，种子扩大培养的任务，不但要得到纯而壮的菌体，而且还要获得活力旺盛的、接种数量足够的菌体。

对于不同产品的发酵过程来说，必须根据菌种生长繁殖速度快慢决定种子扩大培养的级数，抗生素生产中，放线菌的细胞生长繁殖较慢，常常采用三级种子扩大培养。

一般50 t发酵罐多采用三级发酵，有的甚至采用四级发酵，如链霉素生产。

有些酶制剂发酵生产也采用三级发酵。

而谷氨酸及其他氨基酸的发酵所采用的菌种是细菌，生长繁殖速度很快，一般采用二级发酵。

种子制备的过程细菌、酵母菌的种子制备就是一个细胞数量增加的过程。

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1～2天，产芽孢的细菌则需培养5～10天。

霉菌、放线菌的种子制备一般包括两个过程，即在固体培养基上生产大量孢子的孢子制备和在液体培养基中生产大量菌丝的种子制备过程。

⒈ 孢子制备孢子制备是种子制备的开始，是发酵生产的一个重要环节。

孢子的质量、数量对以后菌丝的生长、繁殖和发酵产量都有明显的影响。

不同菌种的孢子制备工艺有其不同的特点。

微生物工业菌种的扩大培养微生物工业菌种的扩大培养来源：青岛海博菌种的扩大培养就是把保藏的菌种，即砂土管，冷冻干燥管中处于休眠状态的生产菌种接入试管斜面活化，再经过扁瓶或药瓶和种子罐，逐级扩大培养后达到一定的数量和质量的纯种培养过程。

这些纯种的培养物称为种子。

作为生产用的种子，必须具备如下的条件：①菌种细胞的生长活力强，接种后在发酵罐中能迅速生长；②生理性状稳定；③菌体总量和浓度能满足大容量发酵罐的要求；④无杂菌污染（不带杂菌）；⑤生产能力稳定。

一、种子的制备过程种子制备的过程大致可分为实验室种子制备阶段和生产车间种子制备阶段。

实验室种子制备阶段是指琼脂斜面至固体培养基扩大培养（如茄子瓶斜面培养）或液体摇瓶培养；生产车间种子制备阶段是种子罐扩大培养。

（一）、实验室种子的制备实验室种子的制备一般采用两种方式：固体孢子培养法和液体种子培养法。

对于产孢子能力强的及孢子发芽、生长繁殖快的菌种可以采用固体培养基培养孢子，孢子可直接作为种子罐的种子，这样操作简便，不易污染杂菌；对于产孢子能力不强或孢子发芽慢的菌种，可以用液体培养法。

１、孢子的制备（1）细菌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，培养温度一般为37?C。

细菌菌体培养时间一般为1~2天，产芽孢的细菌培养则需要5~10天。

（2）霉菌孢子的制备霉菌孢子的培养一般以大米、小米、玉米、麸皮、麦粒等天然农产品为培养基，培养的温度一般为25~28?C，培养时间一般为4~14天。

（3）放线菌孢子的制备放线菌的孢子培养一般采用琼脂斜面培养基，培养基中含有一些适合产孢子的营养成分，如麸皮、豌豆浸汁、蛋白胨和一些无机盐等，培养温度一般为28?C，培养时间为5~14天。

２、液体种子制备（1）好氧培养：对于产孢子能力不强或孢子发芽慢的菌种，可以用摇瓶液体培养法。

将孢子接入含液体培养基的摇瓶中，于摇瓶机上恒温振荡培养，获得菌丝体，作为种子。

试管→三角瓶→摇床→种子罐。

第四章生物工业菌种与种子的扩大培养第一节工业微生物菌种的衰退、复壮与保藏一、微生物菌种的衰退⒈ 菌种衰退的原因菌种衰退的原因有两个方面：一是菌种保藏不妥；二是菌种生长的条件要求没有得到满足，或是遇到不利的条件，或是失去某些需要的条件。

此外还有经诱变得来的新菌株发生回复突变，从而丧失新的特征等情况。

菌种连续传代是菌种发生衰退的直接原因。

由于连续传代使菌种经常处于旺盛的生长状态，且每次传代时营养和环境等培养条件都是在不断地变化，与处于休眠状态的菌种相比，细胞的自发突变率要高得多。

因此，菌株经过连续传代后，含突变基因的个体在数量上逐渐占优势，退化现象就逐渐显露出来。

⒉ 菌种性能的改变⑴ 菌种遗传特性的改变从菌种遗传机理这一微观角度来看，菌种遗传特性的改变主要有如下三个原因。

① 异核现象导致微生物群体发生变异。

② 自发突变导致菌种遗传特性改变。

③ 突变所产生的变种或杂交重组所形成的杂种往往不稳定，容易发生回复突变或产生分离子，以致在菌种这一群体中形成具有不同基因型（亦称遗传型）的个体。

⑵ 菌种生理状况的改变⒊ 防止菌种衰退的措施⑴ 菌种的分离⑵ 菌种的复壮狭义的复壮指的是菌种已经发生衰退后，再通过纯种分离和性能测定等方法，从衰退的群体中找出尚未衰退的少数个体，以达到恢复该菌种原有典型性状的一种措施。

而广义的复壮应该是一种积极的措施，即在菌种的生产性能尚未衰退前就经常有意识地进行纯种分离和生产性能的测定工作，使菌种的生产性能逐步提高，所以，这实际上是一种利用自发突变(正突变)从生产中不断进行选种的工作。

⑶ 提供良好的环境条件⑷ 用优良的保藏方法⑸ 定期纯化菌种二、菌种的复壮⑴ 纯种分离⑵ 通过寄主体进行复壮⑶ 淘汰已衰退的个体三、菌种的保藏⒈ 菌种保藏的原理⒉ 菌种保藏方法⑴ 斜面低温保藏法⑵ 液体石蜡封存保藏法⑶ 固体曲保藏法⑷ 砂土管保藏法⑸ 冷冻干燥法⑹ 液氮超低温保藏法⒊ 菌种保藏的注意事项⑴ 菌种在保藏前所处的状态⑵ 菌种保藏所用的基质⑶ 操作过程对细胞结构的损害第二节工业微生物菌种的选育一、自然选育自然选育包括从自然界分离获得菌株和根据菌种的自发突变进行筛选而获得菌种。