4第4章发酵与酿造工程学基础及主要设备.pptVIP

第四章 发酵与酿造工程学基础及主要设备; ;一、菌种活化与扩大培养; 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。 ;种子扩培的目的;（一） 种子制备的技术概要; 2. 实验室阶段 ; 可采用固体培养基培养孢子，直接作为种子罐的种子。 举例:产黄青霉菌，采用大米或小米为固体培养基，装入摇瓶、灭菌，耍注意控制米粒含水量，使米粒不粘不散。接入孢子，25-28℃培养14d。培养结束，将孢子瓶于真空下抽去水分，使含水量10％以下，冰箱保存备用。; 可以用摇瓶液体培养法，孢子接入液体培养基，振荡培养，获得菌丝体，作为种子。 例如：灰色链霉菌、卡那链霉菌。 ; 生产上一般采用斜面营养细胞保藏法。 斜面菌种于32℃，培养18-24 h，即可移入250mL摇瓶液体培养基，32 ℃培养12 h，即可作种子罐种子。 例如：谷氨酸棒状杆菌。 ; 一般保存在麦芽汁琼脂培养基或MYPG培养基的斜面上，4℃冰箱保存.每年移种3-4次。 斜面菌种→接入含10mL麦芽汁试管→25-27℃培养2-3d→扩大至三角瓶→25℃培养2d→移至含5-10L麦芽汁的罐→15-20℃培养3-5d→含100L麦芽汁的发酵罐。;3.生产车间阶段;摇瓶菌丝体种子： 种子罐之间或发酵罐间的移种：;生产车间种子制备工艺可控参数:;A 种子罐级数的确定; 种子罐级数随菌种及规模而定，也与工艺条件有关。 优化种子罐培养条件，加速孢子发芽及菌体繁殖，也可减少种子罐的级数。;（1）生长快的细菌，种子用量少，种子罐相应也少。 例如：谷氨酸生产中，菌接入种子罐32℃培养7一10h，即可接入发酵罐作为种子，这称为一级种子罐扩大培养，也称二级发酵。;（2）生长较慢的菌种，种子用量大，种子罐相应也多。 例如：青霉素孢子悬液接入一级种子罐（发芽罐）于27℃培养40h，孢子发芽，长出短菌丝。再移至第二级种子罐（繁殖罐），27℃培养10-24h，菌丝迅速繁殖，获粗壮菌体，即可移至发酵罐，这称为二级种子罐扩大培养，也称三级发酵。一般50m3发酵罐都采用三级发酵。 ;（3）生长更慢的菌种 链霉素生产菌种灰色链霉菌，一般采用三级种子罐扩大培养。 在小型发酵罐(5-30L)进行试验时，也有采用直接孢子或菌丝体接入罐中发酵，称一级发酵。 ; 接种龄是指种子罐中培养的菌体开始移入下一级种子罐或发酵罐时的培养时间。 接种龄以菌丝处于对数生长期，且培养液中菌体量还未达到最高峰时，较为合适。 过于年轻的种子：前期生长缓慢、发酵周期延长、产物形成推迟，甚至会因菌丝量过少而在发酵罐内结球，造成异常发酵的情况。 过老的种子：会引起生产能力下降，菌丝过早自溶。 不同品种或同一品种的工艺条件不同，接种龄是不一样的，要经试验，确定最适接种龄。; 移入的种子液体积和接种后培养液体积的比例。 接种量大小决定于菌种在发酵罐中生长繁殖的速度。 ;大接种量： 可以缩短发酵罐中菌丝繁殖到达高峰的时间，使产物的形成提前，且生产菌迅速繁殖，可减少杂菌生长机会。 原因：?? (a、种子量多 b、种子液含大量水解酶类，利于利用基质);嗜碱性芽孢杆菌生产碱性蛋白酶： 1％接种量产酶活力最高，超过4％酶产量明显下降。;接种量过小： 除了延长发酵周期外，往往还会引起其他不正常情况。 例如：在头孢菌素生产中，由于接种量过小，会产生大量菌丝团，而使产量降低， 但有的抗生素如制霉菌素，用1％接种量比用10％接种量的效果好，而0.1％接种量与1％的效果相似。; 近年来，生产上多以加大种子量及采用丰富培养基作为获得高产的措施。 双种法：有的产品采用二只种子罐接一只发酵罐，如卡那霉素生产中采用双种比单种的发酵单位提高8％，而且达到产量高峰的时间提前。 倒种法：即以适宜的发酵液倒出适量，给另一发酵罐作种子．例如链霉素发酵中，使用倒种法比单种的发酵单位提高12％。而四环素发酵采用双种效果并不显著。;(1)原材料质量 生产过程中经常出现种子质量不稳定的现象，其主要原因是原材料质量波动。(什么引起原料质量波动?) ;例1：四环素、土霉素