第五章 发酵工业的种子制备 2
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②、将生长良好的斜面孢子或菌丝，转接到扁瓶固体培养 基或摇瓶液体培养基中扩大培养。完成实验室种子制备。
③、将扩大培养的孢子或菌丝体接种到一级种子罐，制备 生产用种子。如有需要，可再转接到二级种子罐进行扩大 培养。完成生产车间种子制备。
④、制备好的种子转种至发酵罐中进行发酵。
1、实验室种子的制备： e.g 产黄青霉菌
2、生产车间种子制备：
种子罐的作用：使有限数量的孢子(菌体)发芽、生长、 并繁殖成大量的菌丝体(菌体)，满足发酵罐的需要（菌体生 长和产物形成）。实验室种子进入种子罐有孢子进罐法和 摇瓶菌种进罐法。
种子罐级数的确定：种子罐级数是指制备种子逐级扩 培的次数。
依据：菌种生长特性，孢子发芽及菌体繁殖的速度以 及所用的发酵罐的容积。
种子罐(seeding tank)的级数
产物的品种
生产规模
工艺条件
种子罐级数越少越好，原因：
简化生产工艺和控制
减少接种带来的染菌机会
需考虑：尽量延长发酵罐生产产物的时间，缩短由于种子发芽、生产
而占用的非生产时间，以提高发酵罐的生产率［产物／ml·h］。
e.g. 谷氨酸发酵 一级种子扩培
实验室种子
种子罐
1、优良种子应具备的条件 ①、菌种细胞的生长活力强，转移至发酵罐后能迅 速生长，延迟期短； ②、菌种生理状态稳定（如菌丝生长速率、种子培 养液的特性等）； 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。
2、种子质量的判断方法
由于种子在种子罐中的培养时间短，可供分析的参数 很少，使种子的内在质量很难控制。在种子培养过程中通 常测定的参数有以下几种：
①、检测种子培养液的PH是否在这种要求的范围；
②、检测种子培养液中的糖、氨基酸。磷酸盐的含量；
③、检查种子培养液中菌丝形态、菌丝浓度和培养基外观 （色泽、气味、浑浊度、颗粒等）；
对于不同产品的发酵过程来说，必须根据菌种 生长繁殖速度快慢来决定种子扩大培养级数。抗生 素生产中，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，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，这 种流程称为三级种子四级发酵
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。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发酵所用的 菌种是细菌，生长繁殖速方式很快，所以采用二级 发酵。一级种子二级发酵的流程如下：
原始菌种
斜面试管 获得孢子
250ml 茄子瓶（大米或小米） 25 ~28 ℃ ，4~14天
成熟（在真空下抽去水分，使水分含量在10%以下
，于4 ℃冰箱保存）。
对于不产孢子的赤霉素生产菌（Gibberelline fujikuroi），也可用大米固体培养基在茄子瓶中培养菌 丝体，用作种子罐种子。
产孢子能力不强或孢子发芽慢的菌种，如产链霉
2、菌种扩大培养的目的
为发酵罐的投料提供足够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。
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及生产的规模决定种子扩大培 养的级数。
第五章 发酵工业的种 子制备
内容提要
• 种子制备原理和技术 • 影响种子质量的因素 • 种子质量的控制措施 • 工业微生物培养的类型
一、种子扩大培养
1、 种子扩大培养的任务
工业生产规模的增大 种子的扩大培养
需要种子就增多
种子扩大培养的任务，不但要得到纯而壮的培养 物，还要获得活力旺盛的、性能稳定、接种数量足 够的、纯的培养物。
以营养细胞进行种子培养： e.g. 谷氨酸生产菌
原始菌种（出发菌种） 固体试管斜面（32 °C ，18~24小时）
三角瓶培养（摇床）(flask culture)
种子罐培养 e.g. 酵母 原始菌种（出发菌种） 10ml 麦汁试管 250ml 三角瓶培养
（27 °C ~28 °C ，3天） （25°C， 2天） 5~10 L卡氏罐 （15 °C ~20 °C ，3~5天）
素的灰色链霉菌（S．griseus ），产卡那霉素的卡那 链霉菌（S．kanamyceticu），可以用摇瓶液体培养法，
孢子接入含液体培wk.baidu.com基的摇瓶中，于摇床上培养，获 得菌丝体，作为种子。
不产孢子的细菌，如生产谷氨酸的棒状杆菌 （Corynebacterium）、短杆菌（Brevibacterium），生 产上一般采用斜面营养细胞进行扩培，再转入液体摇 瓶培养，获得细胞悬液再接种。
④、检查有无杂菌污染；
⑤、其它参数（接种前某些酶活力、种子罐的溶氧和尾气 等）。
在典型的种子培养过程中，根据参数的变化，可将整 个培养过程分为两个阶段：
第一阶段：25h前，属于种子萌发阶段；
特征：大量的营养被摄入胞内，细胞内含物增加，体积增 大，但菌体的生长繁殖较少，尾气信号为零。监测得胞外 还原糖与氨基氮的变化速率出现高峰。
斜面菌种→一级种子摇床培养→二级种子罐培养→ 发酵罐
二、种子制备原理与技术
种子培养：指冷冻干燥管、沙土管中处于休眠状态的 工业菌种，接入试管斜面活化后，再经过摇瓶及种子罐逐 级扩大培养，而获得一定数量和质量的纯种的过程。其中 的纯培养物就称为种子。
不同的发酵产品和菌种，种子制备的方法与条件不同。 要根据目的菌种的生理特性，选择合适的培养条件来获得 优良的种子。
第二阶段：25h后，尾气信号CO2释放速率（CER）、摄氧 率（OUR）以及呼吸商（RQ）都出现快速增长的趋势，镜 检发现菌体数量大增，出现了代谢的特征变化。
特征：RQ、PH的变化以及菌丝形态的变化。
二. 种子扩大培养(制备)阶段 实验室种子的制备 生产车间种子制备
①、将少土管或冷冻干燥管中的种子接种到斜面培养基中 进行活化；
发酵罐
e.g. 青霉素
二级种子扩培
实验室种子 一级种子罐 二级种子罐 发酵罐
e.g. 链霉素发酵 三级种子扩培
实验室种子 一级种子罐 二级种子罐 三级种子罐 发酵罐
三、种龄与接种量
③、将扩大培养的孢子或菌丝体接种到一级种子罐，制备 生产用种子。如有需要，可再转接到二级种子罐进行扩大 培养。完成生产车间种子制备。
④、制备好的种子转种至发酵罐中进行发酵。
1、实验室种子的制备： e.g 产黄青霉菌
2、生产车间种子制备：
种子罐的作用：使有限数量的孢子(菌体)发芽、生长、 并繁殖成大量的菌丝体(菌体)，满足发酵罐的需要（菌体生 长和产物形成）。实验室种子进入种子罐有孢子进罐法和 摇瓶菌种进罐法。
种子罐级数的确定：种子罐级数是指制备种子逐级扩 培的次数。
依据：菌种生长特性，孢子发芽及菌体繁殖的速度以 及所用的发酵罐的容积。
种子罐(seeding tank)的级数
产物的品种
生产规模
工艺条件
种子罐级数越少越好，原因：
简化生产工艺和控制
减少接种带来的染菌机会
需考虑：尽量延长发酵罐生产产物的时间，缩短由于种子发芽、生产
而占用的非生产时间，以提高发酵罐的生产率［产物／ml·h］。
e.g. 谷氨酸发酵 一级种子扩培
实验室种子
种子罐
1、优良种子应具备的条件 ①、菌种细胞的生长活力强，转移至发酵罐后能迅 速生长，延迟期短； ②、菌种生理状态稳定（如菌丝生长速率、种子培 养液的特性等）； 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。
2、种子质量的判断方法
由于种子在种子罐中的培养时间短，可供分析的参数 很少，使种子的内在质量很难控制。在种子培养过程中通 常测定的参数有以下几种：
①、检测种子培养液的PH是否在这种要求的范围；
②、检测种子培养液中的糖、氨基酸。磷酸盐的含量；
③、检查种子培养液中菌丝形态、菌丝浓度和培养基外观 （色泽、气味、浑浊度、颗粒等）；
对于不同产品的发酵过程来说，必须根据菌种 生长繁殖速度快慢来决定种子扩大培养级数。抗生 素生产中，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，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，这 种流程称为三级种子四级发酵
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。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发酵所用的 菌种是细菌，生长繁殖速方式很快，所以采用二级 发酵。一级种子二级发酵的流程如下：
原始菌种
斜面试管 获得孢子
250ml 茄子瓶（大米或小米） 25 ~28 ℃ ，4~14天
成熟（在真空下抽去水分，使水分含量在10%以下
，于4 ℃冰箱保存）。
对于不产孢子的赤霉素生产菌（Gibberelline fujikuroi），也可用大米固体培养基在茄子瓶中培养菌 丝体，用作种子罐种子。
产孢子能力不强或孢子发芽慢的菌种，如产链霉
2、菌种扩大培养的目的
为发酵罐的投料提供足够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。
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及生产的规模决定种子扩大培 养的级数。
第五章 发酵工业的种 子制备
内容提要
• 种子制备原理和技术 • 影响种子质量的因素 • 种子质量的控制措施 • 工业微生物培养的类型
一、种子扩大培养
1、 种子扩大培养的任务
工业生产规模的增大 种子的扩大培养
需要种子就增多
种子扩大培养的任务，不但要得到纯而壮的培养 物，还要获得活力旺盛的、性能稳定、接种数量足 够的、纯的培养物。
以营养细胞进行种子培养： e.g. 谷氨酸生产菌
原始菌种（出发菌种） 固体试管斜面（32 °C ，18~24小时）
三角瓶培养（摇床）(flask culture)
种子罐培养 e.g. 酵母 原始菌种（出发菌种） 10ml 麦汁试管 250ml 三角瓶培养
（27 °C ~28 °C ，3天） （25°C， 2天） 5~10 L卡氏罐 （15 °C ~20 °C ，3~5天）
素的灰色链霉菌（S．griseus ），产卡那霉素的卡那 链霉菌（S．kanamyceticu），可以用摇瓶液体培养法，
孢子接入含液体培wk.baidu.com基的摇瓶中，于摇床上培养，获 得菌丝体，作为种子。
不产孢子的细菌，如生产谷氨酸的棒状杆菌 （Corynebacterium）、短杆菌（Brevibacterium），生 产上一般采用斜面营养细胞进行扩培，再转入液体摇 瓶培养，获得细胞悬液再接种。
④、检查有无杂菌污染；
⑤、其它参数（接种前某些酶活力、种子罐的溶氧和尾气 等）。
在典型的种子培养过程中，根据参数的变化，可将整 个培养过程分为两个阶段：
第一阶段：25h前，属于种子萌发阶段；
特征：大量的营养被摄入胞内，细胞内含物增加，体积增 大，但菌体的生长繁殖较少，尾气信号为零。监测得胞外 还原糖与氨基氮的变化速率出现高峰。
斜面菌种→一级种子摇床培养→二级种子罐培养→ 发酵罐
二、种子制备原理与技术
种子培养：指冷冻干燥管、沙土管中处于休眠状态的 工业菌种，接入试管斜面活化后，再经过摇瓶及种子罐逐 级扩大培养，而获得一定数量和质量的纯种的过程。其中 的纯培养物就称为种子。
不同的发酵产品和菌种，种子制备的方法与条件不同。 要根据目的菌种的生理特性，选择合适的培养条件来获得 优良的种子。
第二阶段：25h后，尾气信号CO2释放速率（CER）、摄氧 率（OUR）以及呼吸商（RQ）都出现快速增长的趋势，镜 检发现菌体数量大增，出现了代谢的特征变化。
特征：RQ、PH的变化以及菌丝形态的变化。
二. 种子扩大培养(制备)阶段 实验室种子的制备 生产车间种子制备
①、将少土管或冷冻干燥管中的种子接种到斜面培养基中 进行活化；
发酵罐
e.g. 青霉素
二级种子扩培
实验室种子 一级种子罐 二级种子罐 发酵罐
e.g. 链霉素发酵 三级种子扩培
实验室种子 一级种子罐 二级种子罐 三级种子罐 发酵罐
三、种龄与接种量