第二章 菌种扩大培养
二章节菌种与种子扩大培养精品资料
现代分类鉴定方法：遗传特性、细胞化学组 分、计算机数值分析。
（6）毒性试验
自然界的一些微生物是在一定条件下产毒的，将 其作为生产菌种应当十分当心，尤其与食品工业有 关的菌种，更应慎重。据有的国家规定，微生物中 除啤酒酵母、脆壁酵母、黑曲霉、米曲霉和枯草杆 菌作为食用无须作毒性试验外，其他微生物作为食 用，均需通过两年以上的毒性试验。
中国医学科学院病毒研究所，北京：病毒。
5）抗生素菌种保藏管理中心（CACC）；
中圈医学科学院抗生素研究所，北京和四川抗生素工业研究所，成都：新 抗生素菌种。
华北药厂抗生素研究所，石家庄：生产用抗生素菌种 6）兽医微生物菌种保藏管理中心（CVCC）； 农业部兽医药品监察所，北京。
（二）菌种的衰退与复壮
（3） IAM （Institute of Applied Microbiology）， University of Tokyo，Japan。
日本东京大学应用微生物研究所，日本东京。
（4） IFO （Institute for Fermentation）， Osaka， Japan。
发酵研究所，日本大阪。
在我国为了推动菌种保臧事业的发展，1970午7月在国家 科委和中国科学院主持下，召开了第一次全国菌种保藏工作 会议，在会上成立了中国微生物菌种保减管理委员会 （CCCMS）委托中国科学院负责担负全国菌种保臧管理业务， 下设六个菌种保藏管理中心。
l）普通微生物菌种保臧管理中心（CCGMC）；
中国科学院微生物研究所，北京（AS）：真菌，细菌。
实验室或生产用菌种若不慎污染了杂菌，也必 须重新进行分离纯化。
有了优良的菌种，还要有合适的工艺条件和合 理先进的设备与之配合。
第二章、菌种的扩大培养2010
实例
放线菌(抗生素生产) 放线菌的细胞生长繁殖速度较慢， 放线菌(抗生素生产)：放线菌的细胞生长繁殖速度较慢，常 常用三级种子扩大培养， 常用三级种子扩大培养，即将种子罐中之菌丝移植到较大的 种子罐中扩大培养后，再移入发酵罐中， 种子罐中扩大培养后，再移入发酵罐中，这种流程称为三级 发酵。一般50t发酵罐多采用三级发酵， 50t发酵罐多采用三级发酵 发酵。一般50t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。 发酵，如链霉素生产。 霉菌（酶制剂）：酶制剂发酵生产也采用三级发酵。 ）：酶制剂发酵生产也采用三级发酵 霉菌（酶制剂）：酶制剂发酵生产也采用三级发酵。 细菌(谷氨酸)：谷氨酸及其他氨基酸发酵所用的菌种是细菌， 细菌(谷氨酸) 谷氨酸及其他氨基酸发酵所用的菌种是细菌， 生长繁殖速度很快，所以采用二级发酵。 生长繁殖速度很快，所以采用二级发酵。
第二节、 第二节、种子扩大培养
扩大培养的目的：为每次发酵罐的投料，提供相当 扩大培养的目的：为每次发酵罐的投料， 数量的代谢旺盛的种子，以提高发酵效率。 数量的代谢旺盛的种子，以提高发酵效率。 种子的要求：一定的数量、代谢旺盛、不能染菌。 种子的要求：一定的数量、代谢旺盛、不能染菌。 种子扩大培养流程如下： 种子扩大培养流程如下： 斜面菌种---一级种子摇床培养---二级种子罐培 斜面菌种---一级种子摇床培养---二级种子罐培 ---一级种子摇床培养------发酵罐 发酵罐。 养----发酵罐。
接种量的确定
大量地接入成熟的菌种， 大量地接入成熟的菌种，可以缩短生长过程的缓慢 因而缩短发酵周期， 期，因而缩短发酵周期，节约了发酵培养的动力消 提高了设备利用率，并有利于减少染菌机会。 耗，提高了设备利用率，并有利于减少染菌机会。 接种量过多也无必要，因种子培养费时， 接种量过多也无必要，因种子培养费时，而且过多 地移入代谢废物，反而会影响正常发酵。 地移入代谢废物，反而会影响正常发酵。 接种量与菌种的生长速度有关， 接种量与菌种的生长速度有关，如霉菌接种量一般 10%，酵母5 10%，细菌1 5%。 为10%，酵母5-10%，细菌1-5%。 接种量与菌液中菌体的浓度有关，如使用孢子接种， 接种量与菌液中菌体的浓度有关，如使用孢子接种， 接种量可明高的营养缺陷型突 根据代谢控制的要求， 变菌株或调节突变菌株或野生菌株； 变菌株或调节突变菌株或野生菌株； 抗噬菌体能力强的菌株，不易感染噬菌体； 抗噬菌体能力强的菌株，不易感染噬菌体； 菌种纯粹，不易变异退化， 菌种纯粹，不易变异退化，以保证发酵生产和产品 质量的稳定性； 质量的稳定性； 不是病源菌， 不是病源菌，不产生任何有害的生物活性物质和毒 包括抗生素、激素和毒素等) 以保证安全。 素(包括抗生素、激素和毒素等)，以保证安全。
菌种扩大培养的一般流程
菌种扩大培养的一般流程菌种扩大培养是微生物学实验中常见的一项操作，其目的是在较小的培养基中培养并扩大菌种数量，以满足后续实验的需要。
下面将介绍一般的菌种扩大培养流程，以帮助读者了解和掌握这一技术。
第一步：选择适当的培养基菌种扩大培养的第一步是选择适当的培养基。
不同的菌种对培养基的要求不同，因此选择合适的培养基是非常重要的。
一般来说，培养基应包含适当的营养物质，如碳源、氮源、矿物质和水等，以满足菌种生长的需要。
第二步：制备培养基制备培养基是菌种扩大培养的关键步骤之一。
一般情况下，制备培养基需要将适量的培养基粉末溶解在适量的蒸馏水中，并进行加热煮沸，以杀灭其中的细菌和其他微生物。
然后，将煮沸的培养基倒入无菌培养皿或试管中，并在冷却后加入适量的菌种。
第三步：接种菌种接种菌种是菌种扩大培养的关键步骤之一。
接种菌种时，首先需要将菌种从原始培养基中转移到新的培养基中。
这可以通过采用无菌的接种环、接种针等工具，将菌种从原始培养基中接种到新的培养基中完成。
为了确保接种的无菌性，可以在接种后进行密封和贴标。
第四步：培养菌种在接种菌种后，需要将培养基置于适当的环境条件下进行培养。
一般来说，菌种的生长需要适宜的温度、湿度和氧气条件。
因此，在培养过程中需要注意保持适宜的培养环境，并定期观察菌落的生长情况。
第五步：检测菌种的生长情况在培养一定时间后，需要检测菌种的生长情况。
这可以通过肉眼观察菌落的形态、颜色和大小等特征来判断。
同时，也可以采用显微镜观察菌落的细胞形态和结构，以进一步确定菌种的生长情况。
第六步：收获菌种在菌种生长到一定程度后，可以进行菌种的收获。
一般来说，菌种可以通过离心、过滤和冻干等方法进行收获。
收获后的菌种可以用于后续的实验操作或保存在冷冻库中。
菌种扩大培养的一般流程包括选择适当的培养基、制备培养基、接种菌种、培养菌种、检测菌种的生长情况和收获菌种等步骤。
通过掌握和熟练操作这一流程，可以有效地扩大菌种数量，并满足后续实验的需要。
菌种和扩大培养
过短：菌种数量不够，适应能力弱，生长 慢，发酵时间长，引起污染
（2）种量 接种种子量与发酵液比1:10左右,较大，长
得快，发酵周期短，开始占优势，不易 染杂菌，但不能过大，也不能过小
接种பைடு நூலகம்过大： 菌繁殖过快，营养成份消耗过快，供氧不足，
菌体生长不好，代谢产物下降 接种量过小： 生长繁殖速度慢，易染菌 接种量大小决定于种子生长、繁殖速度 细菌，繁殖快，接种量小 1％－10％ 霉菌、放线菌繁殖慢，接种量大7％－15％ 酵母菌两者之间，通风快，不通风慢，10％
子悬浮液→一级种子罐→发酵罐发酵
三、种子扩大培养旳质量要求
1、种子要纯粹，无杂菌和噬菌体 2、种子要壮
GA菌 V型分裂要多，整齐，代谢旺盛活力强 酒精 酵母要呈圆形或椭圆形，饱满，耗糖快，
出芽率20％以上，染色率1％下列，霉菌孢子 要丰满，色正常
3、要有足够旳菌数 GA生产 104 －109 个/ml O.D净增0.－0.5 酒精 0.8－1亿个
思索题
1、什么是发酵工程，应用范围有哪些？ 2、了解EMP TCA DCA 3、什么是烈性噬菌体，温和噬菌体，敏
感性细菌，溶原性细菌 4、双层琼脂法检验噬菌体 5、微生物工业对菌种有何要求？ 6、怎样预防菌种衰退？ 7、了解种子培养工艺过程。 8、影响种子质量旳原因有哪些？
静置培养——厌氧性微生物、酒精、乳酸 发酵
液体培养：摇瓶培养－种子三角瓶 深层通风培养
浅盘固定培养——米曲 厚层固定培养——厚层通风制曲、酒精、
酱油 载体培养（泡沫型料）——色素（红曲霉）
二、种子培养旳工艺过程
1、菌体接种法——多用于细菌、酵母菌 原菌种→斜面试管培养→液体试管培养→
三角瓶培养→一级种子罐培养→发酵 2、孢子接种法——用于霉菌、放线菌 原菌种→试管斜面培养→茄子瓶培养→孢
菌种扩大培养
种子扩大培养：是指将保存在砂土管、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后，在经过扁瓶或摇瓶 及种子罐逐级放大培养而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。 发酵工业生产过程中的种子的必须满足以下条件： （1）菌种细胞的生长活力强，移种至发酵罐后能迅速生长， 迟缓期短； （2）生理性状稳定； （3）菌体总量及浓度能满足大容量发酵罐的要求； （4）无杂菌污染； （5）保持稳定的生产能力。
水质的影响：地区不同、季节变化和水源污染，均可 造成水质波动，影响种子质量。 菌种在固体培养基上可呈现多种不同代谢类型的菌落， 氮源品种越多，出现的菌落类型也越多，不利于生产的稳定。 解决措施： （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。
第二节 种子质量的控制 一、影响种子质量的因素及控制 影响种子质量的因素通常有：培养基、培养条件、培养时间 和冷藏时间等。 1、培养基 种子质量不稳定的主要原因是原材料质量波动。 例如：在四环素、土霉素生产中，配制产孢子斜面培养基用 的麸皮，因小麦产地、品种、加工方法及用量的不同对孢子质 量的影响也不同。 蛋白胨加工原料不同如鱼胨或骨胨对孢子影响不同。 原材料质量的波动，也会影响孢子质量。如微量元素 Mg2+ 、 Cu2+ 、Ba2+能刺激孢子的形成。磷含量太多或太少也会影响孢子 的质量。
例如:
生产啤酒的酵母菌一般保存在麦芽汁琼脂或 MYPG 培养基 （培养基配制：3g麦芽浸出物，3g酵母浸出物，5g蛋白胨，10g 葡萄糖和20g琼脂于1L水中）的斜面上，于4℃冰箱内保藏。每 年移种3-4次。 将保存的酵母菌种接入含 10ml 麦芽汁的 500-1000ml三角 瓶中，再于25℃培养2-3d。 再扩大至含有 250-500ml 麦芽汁的 500-1000ml三角瓶中， 再于25℃培养2d. 移种至含有 5-10L麦芽汁的卡氏培养罐中，于15-20℃培 养3-5d即可作100L麦芽汁的发酵罐种子。从三角瓶到卡氏培养 罐培养期间，均需定时摇动或通气，使酵母菌液与空气接触， 以有利与酵母菌的增殖。
菌种的扩大培养
菌种的扩大培养、污染的检测与判别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。
微生物工业自从采用纯种发酵以来，产率有了很大的提高，然而防止杂菌污染的要求也更高了。
人们在与杂菌污染的斗争中，积累总结出很多宝贵的经验。
规范了管理措施，设计了一系列设备(例如密闭式发酵罐，培养基灭菌设备，无菌空气制备设备等)和管道，应用了无菌室甚至无菌车间，建立了无菌操作技术，因而大大降低了发酵染菌率。
但是某些发酵工业还遭受着染菌的威胁，染菌后轻者影响产率、产物提取收得率和产品质量，重者造成“倒罐” ，不但浪费大量原材料，造成严重的经济损失，还会对周围环境造成破坏。
凡是在发酵液或发酵容器中侵入了非接种的微生物统称为杂菌污染，及早发现杂菌并采取相应措施，对减少由杂菌污染造成的损失至关重要。
因此检查的方法要求准确、快速。
发酵污染可发生在各个时期。
种子培养期染菌的危害最大，因严格防止。
一旦发现种子染菌，均应灭菌后弃去，并对种子罐及其管道进行彻底灭菌。
发酵前期养分丰富，容易染菌，此时养分消耗不多，应将发酵液补足必要养分后迅速灭菌，并重新接种发酵。
发酵中期染菌不但严重干扰生产菌株的代谢，而且会影响产物的生成，甚至使已形成的产物分解。
由于发酵中期养分已被大量消耗，代谢产物的生成又不是很多，挽救处理比较困难，可考虑加入适量的抗生素或杀菌剂。
如果是发酵后期染菌，此时产物积累已较多，糖等养分已接近耗尽，若染菌不严重，可继续进行发酵;若污染严重，可提钱放罐。
染菌程度越重，危害越大;染菌少，对发酵的影响就小。
所以，实际生产中，应当根据污染程度和发酵时期区别对待。
器材与试剂1.器材高压蒸汽灭菌锅、超净工作台、带摇床的培养箱、显微镜、天平、三角瓶、试管、移液管、培养皿、接种针、平板涂布器、酒精灯、载玻片2.试剂营养琼脂、葡萄糖、磷酸二氢氨、七水合硫酸镁、氯化钠、磷酸氢二钾、牛肉膏、蛋白胨、0.4%酚红溶液、蒸馏水、番红染液、香柏油、擦镜液3.培养基(1)营养琼脂培养基：直接称量营养琼脂粉4.5g，溶于100mL蒸馏水配制，pH 7.2，分装到试管中，灭菌后摆成斜面。
第二章菌种扩大培养
（一）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。 培养温度一般为37℃。细菌菌体培养时间1~2d，产芽孢的 细菌培养5~10d。 2、霉菌的制备 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℃。培养时 间一般为4~14d。 3、放线菌的制备 放线菌的孢子培养一般采用琼脂斜面培养基，培养基中含 有适合产孢子的营养成分，如麸皮、豌豆浸汁、蛋白胨和无 机盐等。培养温度一般为28℃。培养时间5-14d。
2、一级种子培养 一级种子培养的目的在于大量繁殖活力强的菌体，培养基组
成应以少含糖分，多含有机氮为主，培养条件从有利于长菌考 虑。
(1)培养基组成 葡萄糖 2.5%，尿素 0.5%，硫酸镁 0.04%，磷酸氢二钾 0.1% ，玉米浆 2.5~3.5%(按质增减)，硫酸亚铁、硫酸锰各2ppm， pH7.0。 (2)培养条件 用1000mL三角瓶装入培养基200mI，灭菌后置于冲程7.6cm、 频率96次/min的往复式摇床上振荡培养12h，培养温度33~34℃ 。
培养基组成 T6-13
B9
T738
AS1.2
（%）
99
水解糖
2.5
2.5
2.5
2.5
玉米浆
2.5-
2.5-
2.5-
2.5
磷酸氢二钾 硫酸镁
3.5 0.15 0.04
第二节 种子质量的控制 一、影响种子质量的因素及控制 影响种子质量的因素通常有：培养基、培养条件、培养时间 和冷藏时间等。 1、培养基 种子质量不稳定的主要原因是原材料质量波动。 例如：在四环素、土霉素生产中，配制产孢子斜面培养基用 的麸皮，因小麦产地、品种、加工方法及用量的不同对孢子质 量的影响也不同。 蛋白胨加工原料不同如鱼胨或骨胨对孢子影响不同。 原材料质量的波动，也会影响孢子质量。如微量元素Mg2+ 、 Cu2+ 、Ba2+能刺激孢子的形成。磷含量太多或太少也会影响孢子 的质量。
二章节菌种及其扩大培养4学时
生产车间阶段：种子培养在种子罐里面进行，一般在工程上归
为发酵车间管理。
7
第二章 菌种扩 大培养
2．1 实验室种子制备
2．1．1 种子保藏 2．1．2 菌种移接
8
第二章 菌种扩 大培养
菌种保藏的意义
菌种 –微生物学以及生命科学研究的基本材料 –世代时期很短，传代过程中易发生变异、死亡 –造成工业生产菌种的退化、使优良菌种丢失。 菌种保藏是微生物学研究和微生物育种工作的重要 组成部分 要采用最合适的保存方法使菌种的变异和死亡减少 到最低限度
第二章 菌种扩 大培养
生物反应工程
陈宏文 博士 华侨大学生物工程与技术系
1
第二章 菌种扩 大培养
第二章 菌种及其扩大培养
引言 种子扩大培养的目的与种子要求 2.1 实验室种子制备 2.2 生产车间种子制备 2.3 影响种子质量的因素 2.4 种子质量控制措施
2
第二章 菌种扩 大培养
目前工业规模的发酵发酵罐容积已达几十立方米 或几百立方米。如按百分之十左右的种子量计算， 就要投入几立方米或几十立方米的种子。 要从保藏在试管中的微生物菌种逐级扩大为生产 用种子，是一个由实验室制备到车间生产的过程。
10
第二章 菌种扩 大培养
斜面冰箱保藏法（低温）
短期、过渡的保藏方法 新鲜斜面接种后，置最适条件下培养到菌体或孢子 生长丰满后，放在4°C冰箱保存。 一般保存期为三个月到六个月。
11
第二章 保藏法（缺营养、低温）
适合于产孢子或芽孢的微生物。制备方法： 将沙与土洗净烘干过筛后，按沙与土的比例为1—2： 1混合均匀，分装于小试管中，装料高度约为1厘米左 右，121°C间歇灭菌三次，灭菌试验合格后烘干备用。 一般沙用80目过滤，土用80一100目过筛。 将斜面孢子制成孢子悬浮液接入沙土管中或将斜面孢 子刮下直接与沙土混合，置干燥器中用真空泵抽干， 放在冰箱内保存。一般保存期为一年左右。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
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
摇瓶 砂土管（冷 冻干燥管） 斜面 固 体斜 面
摇瓶 种 子罐 固体 发 酵罐
25
斜面 15 20 oc 3 5d
10ml 试 管
27oc 3d
2
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 对于生长快的细胞，种子用量的比例少， 即需要的接种量少，所以相应的种子罐 也少
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 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
500
(250ml
1000ml 三 角 瓶
25 oc
500ml麦 芽 汁 )
2d
5 10 L 麦 芽 汁
发 酵罐
实验室种子制备
在砂土管或冷冻干燥管内保藏的菌种以 无菌的方式接至适合的斜面培养基上， 培养成熟后挑选正常的菌落再接一次试 管斜面并至摇瓶。
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
种子质量的判断
种子质量的控制措施
菌种稳定性的检查
将保藏菌株溶于无菌的生理盐水中，逐级稀释，
然后在培养皿琼脂固体培养基上划线培养，长
出菌落，选择形态优良的菌落接入三角瓶进行
液体摇瓶培养，检测出生产率高的菌种备用
杂菌检查 显微镜观察，或平板培养试验，即将种子液涂 在平板培养皿上划线培养，观察有无异常菌落， 定时检查，防止漏检
第二章 菌种的扩大培养
定义：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。
种子必须具备的条件
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