种子扩大培养

1、第1页，共43页。第2页，共43页。第3页，共43页。第4页，共43页。第5页，共43页。第6页，共43页。实验室阶段实验室阶段培养物选择的原则培养物选择的原则目的：种子扩培到一定的量和质，根据菌种的特点最终的培养物可分为两类： 对于不产孢子和芽胞的微生物对于不产孢子和芽胞的微生物 获得一定数量和质量的菌体对于产孢子的微生物对于产孢子的微生物 获得一定数量和质量的孢子，获得一定数量和质量的菌丝体第7页，共43页。第8页，共43页。第9页，共43页。生产车间阶段生产车间阶段培养物的选择原则：培养物的选择原则：在生产车间阶段，最终一般都是获得一定数量的菌丝体。 缩短发酵时间有利于获得好的发酵结果菌

2、丝体比孢子要有利：菌丝体比孢子要有利：第10页，共43页。第11页，共43页。第12页，共43页。第13页，共43页。第14页，共43页。第15页，共43页。青霉素生产的种子制备青霉素生产的种子制备制备过程制备过程安培管安培管 斜面孢子斜面孢子 大米孢子大米孢子 一级种子一级种子 二级种子二级种子 发酵发酵第16页，共43页。斜面孢子斜面孢子培养基：甘油、培养基：甘油、 葡萄糖、葡萄糖、 蛋白胨等蛋白胨等培养基特点培养基特点：有利于长孢子，用量少而精细有利于长孢子，用量少而精细培养条件：培养条件：25、7天天, 注意湿度注意湿度50%左右左右第17页，共43页。大米孢子大米孢子培养基：大米及氮

3、源（玉米浆）培养基：大米及氮源（玉米浆）培养基的特点培养基的特点：成本低、米粒之间结构疏松提高比表面积和氧成本低、米粒之间结构疏松提高比表面积和氧的传质，营养适当（要求大米的白点小）有利的传质，营养适当（要求大米的白点小）有利于孢子的生长。于孢子的生长。培养条件：培养条件：25、7天，控制湿度天，控制湿度大米孢子的要求大米孢子的要求：1粒米含粒米含1.4*106个孢子个孢子第18页，共43页。一级种子一级种子培养基：（葡萄糖、乳糖、蔗糖）、玉米浆培养基：（葡萄糖、乳糖、蔗糖）、玉米浆目的目的：长菌体长菌体培养条件：培养条件：27，40小时小时接种量：接种量：200亿孢子亿孢子/吨吨二级种子二级

4、种子培养基：同上培养基：同上培养条件：培养条件：27、10-14小时小时接种量：接种量：10%第19页，共43页。种子的质量要求种子的质量要求菌丝长稠呈丝状、菌丝团很少，有中小空孢，处于期青霉素发酵菌丝体的生长共分为6个期，1-4为年青期，4-6期合成青霉素的能力最强第20页，共43页。第21页，共43页。微生物生长分为：迟滞期、对数生长期、稳定期和死亡期在迟滞期，菌体没有分裂只有生长，因为当菌种接种入一个新的环境，细胞内的核酸、酶等稀释，这时细胞不能分裂。第22页，共43页。随着细胞生长，培养液中的营养物减少，废物积累，导致细胞生长速率下降，进入减速期和稳定期。最后当细胞死亡速率大于生成速率

5、，进入死亡期当细胞内的与细胞分裂相关的物质浓度达到一定程度，细胞开始分裂，这时细胞生长很快，比生长速率几近常数。这个时期称为对数生长期第23页，共43页。第24页，共43页。按产物的生成与微生物生长关系的动力学模式分为三种类型按产物的生成与微生物生长关系的动力学模式分为三种类型(a)：相关联型，产物的形成速度与细胞的比生长速度成正比，因此要提高：相关联型，产物的形成速度与细胞的比生长速度成正比，因此要提高产物的形成速度就应当努力获得高的细胞的比生长速度产物的形成速度就应当努力获得高的细胞的比生长速度(b)：部分关联模式：取决于有关联和无关联的两种形式。：部分关联模式：取决于有关联和无关联的两种

6、形式。(c) ：无关联模式：产物的形成速度与生长速度无关联，而只与细胞的浓度有关。：无关联模式：产物的形成速度与生长速度无关联，而只与细胞的浓度有关。第25页，共43页。第26页，共43页。第27页，共43页。第28页，共43页。分批培养的优缺点分批培养的优缺点优点 操作简单，周期短，染菌机会少，生产过程和产品质量容易掌握缺点 存在底物抑制或限制问题，对于底物类型及初始浓度敏感的次级代谢物就不适用，设备利用效率较低，产率不高。第29页，共43页。补料分批培养补料分批培养 在分批培养过程中补入新鲜的料液，以克服营养不足而导致的发酵过早结束的缺点。在此过程中只有料液的加入没有料液的取出，所以发酵结

7、束时发酵液体积比发酵开始时有所增加。在工厂的实际生产中采用这种方法很多。第30页，共43页。补料分批培养的优缺点补料分批培养的优缺点优点优点 在这样一种系统中可以维持低的基质浓度，避免快速利用碳源的阻遏效应；可以通过补料控制达到最佳的生长和产物合成条件；还可以利用计算机控制合理的补料速率，稳定最佳生产工艺。缺点缺点 由于没有物料取出，产物的积累最终导致比生产速率的下降。由于有物料的加入增加了染菌机会第31页，共43页。半连续培养半连续培养在补料分批培养的基础上间歇放掉部分发酵液（带放）称为半连续培养。优点优点 放掉部分发酵液，再补入部分料液，使代谢有害物得以稀释有利于产物合成，提高了总产量。缺

8、点缺点 代谢产生的前体物被稀释，提取的总体积增大第32页，共43页。连续培养连续培养发酵过程中一边补入新鲜料液一边放出等量的发酵液，使发酵罐内的体积维持恒定。达到稳态后，整个过程中菌的浓度，产物浓度，限制性基质浓度都是恒定的。第33页，共43页。第34页，共43页。第35页，共43页。第36页，共43页。第37页，共43页。第38页，共43页。第39页，共43页。发酵过程工艺控制的目的发酵过程工艺控制的目的有一个好的菌种以后要有一个配合菌种生长的最佳条件，使菌种的潜能发挥出来目标是得到最大的比生产速率和最大的生产率第40页，共43页。发挥菌种的最大生产潜力要考虑菌种本身的代谢特点菌种本身的代谢特点：生长速率、呼吸强度、营养要求（酶系统）、代谢速率菌代谢与环境的相关性菌代谢与环境的相关性：温度、pH、渗透压、离子强度、溶氧浓度、剪切力等第41页，共43页。微生物代谢是一个复杂的系统，它的代谢呈网络形式，比如糖代谢产生的中间物可能用作合成菌体的前体，可能用作合成产物的前体，也可能合成副产物，而这些前体有可能流向不同的反应方向，环境条件的差异会引发代谢朝不同的方向进行。第42页，共43页。微生物的生长与