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
种子制备的过程
种子罐的级数主要决定于菌种的性质和菌体生长速度及发酵设备的合理应用。种子制备的目的是要形成一定数量和质量的菌体。孢子发芽和菌体开始繁殖时,菌体量很少,在小型罐内即可进行。发酵的目的是获得大量的发酵产物。产物是在菌体大量形成并达到一定生长阶段后形成的,需要在大型发酵罐内才能进行。同时若干发酵产物的产生菌,其不同生长阶段对营养和培养条件的要求有差异。因此,将两个目的不同、工艺要求有差异的生物学过程放在一个大罐内进行,既影响发酵产物的产量,又会造成动力和设备的浪费。种子罐级数减少,有利于生产过程的简化及发酵过程的控制,可以减少因种子生长异常而造成发酵的波动。
种子培养
种子质量的控制
⒋接种量制备孢子时的接种量要适中,接种量过大或过小均对孢子质量产生影响。因为接种量的大小影响到在一定量培养基中孢子的个体数量的多少,进而影响到菌体的生理状态。凡接种后菌落均匀分布整个斜面,隐约可分菌落者为正常接种。接种量过小则斜面上长出的菌落稀疏,接种量过大则斜面上菌落密集一片。一般传代用的斜面孢子要求菌落分布较稀,适于挑选单个菌落进行传代培养。接种摇瓶或进罐的斜面孢子,要求菌落密度适中或稍密,孢子数达到要求标准。一般一支高度为20cm、直径为3cm的试管斜面,丝状菌孢子数要求达到107以上。接入种子罐的孢子接种量对发酵生产也有影响。例如,青霉素产生菌之一的球状菌的孢子数量对青霉素发酵产量影响极大,若孢子数量过少,则进罐后长出的球状体过大,影响通气效果;若孢子数量过多,则进罐后不能很好地维持球状体。除了以上几个因素需加以控制之外,要获得高质量的孢子,还需要对菌种质量加以控制。用各种方法保存的菌种每过1年都应进行1次自然分离,从中选出形态、生产性能好的单菌落接种孢子培养基。制备好的斜面孢子,要经过摇瓶发酵试验,合格后才能用于发酵生产。
㈡影响种子质量的因素及其控制种子质量主要受孢子质量、培养基、培养条件、种龄和接种量等因素的影响。摇瓶种子的质量主要以外观颜色、效价、菌丝浓度或黏度以及糖氮代谢、pH值变化等为指标,符合要求方可进罐。种子的质量是发酵能否正常进行的重要因素之一。种子制备不仅是要提供一定数量的菌体,更为重要的是要为发酵生产提供适合发酵、具有一定生理状态的菌体。种子质量的控制,将以此为出发点。
⒈培养基种子培养基的原材料质量的控制类似于孢子培养基原材料质量的控制。种子培养基的营养成分应适合种子培养的需要,一般选择一些有利于孢子发芽和菌丝生长的培养基,在营养上易于被菌体直接吸收和利用,营养成分要适当地丰富和完全,氮源和维生素含量较高,这样可以使菌丝粗壮并具有较强的活力。另一方面,培养基的营养成分要尽可能地和发酵培养基接近,以适合发酵的需要,这样的种子一旦移入发酵罐后也能比较容易适应发酵罐的培养条件。发酵的目的是为了获得尽可能多的发酵产物,其培养基一般比较浓,而种子培养基以略稀薄为宜。种子培养基的pH值要比较稳定,以适合菌的生长和发育。pH值的变化会引起各种酶活力的改变,对菌丝形态和代谢途径影响很大。例如,种子培养基的pH值控制对四环素发酵有显著影响。