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04 第四章 种子制备与菌种保藏.ppt

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本课件讲解由保藏菌种逐级扩大至发酵罐种子的完整流程,包括种子罐级数、接种量与种龄等概念,斜面种子、米孢子、摇瓶种子和发酵罐种子的制备注意事项与质量标准;并介绍低营养、干燥、隔氧、低温的保藏原理与九种常用保藏方法。

第四章种子制备定义页,说明由保藏菌种逐级扩大至发酵罐接种用种子
生产菌种必备条件页,要求生长快、抗逆强、遗传稳定与菌种纯
种子制备一般流程图,从保藏管经斜面米孢子到各级种子罐与发酵罐
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第1页:第四章 种子制备与菌种保藏

第四章 种子制备与菌种保藏。第一节 种子制备(Inoculum development)

定义
由保藏的菌种开始,经过逐级扩大培养,最后获得供生产车间发酵罐接种的足够数量和优质质量的种子。

第2页:生产菌种的必备条件

生产菌种的必备条件:

  1. 生长快
  2. 对环境条件要有比较大的承受能力
  3. 遗传表现型要稳定,不易退化
  4. 菌种要纯

第3页:生产种子制备的一般流程

生产种子制备的一般流程:菌种保藏(斜面、沙土管、冷干管、液氮管)→ 实验室种子制备(一级斜面、二级斜面、米孢子、母瓶、子瓶)→ 生产现场种子制备(一级种子罐、二级种子罐、三级种子罐)→ 发酵罐。

第4页:种子罐级数、发酵级数、接种量与种龄

种子罐级数
种子在种子罐中需扩大培养的次数
发酵级数
种子罐的级数加一
接种量
放罐的种子罐的培养液体积除以接种后培养液的体积的百分数
种龄
生产种子的培养时间

第5页:斜面种子的制备

1.斜面种子:在试管或扁瓶内,以琼脂固化的培养基表面上生长的菌种培养物。

3.制备过程注意事项:

  1. 琼脂要完全浸没在营养液内,用量1.0%-2.5%
  2. 营养液中最好不含易沉淀的固形物
  3. 装量掌握在斜面顶端不超过试管或扁平长度的2/3
  4. 灭菌后垂直放置至稍冷后再斜放,以减少冷凝水
  5. 微量元素先配制成一定的溶液,用移液管定量加入

第6页:在无菌间超净工作台进行接种操作

图示在无菌间超净工作台进行接种操作的过程,操作要点以原课件图示为准。

第7页:斜面种子的质量检查

3.斜面种子质量检查:

  1. 外观检查
  2. 无菌检查
  3. 摇瓶生产能力检查

第8页:影响斜面种子质量的因素

4.影响斜面种子质量的因素:

  1. 原材料质量、水质、培养基pH
  2. 灭菌条件
  3. 接种量
  4. 培养室温度、湿度、通风
  5. 培养时间
  6. 有害气体或挥发物(培养室内不要安紫外灯)
  7. 冷藏条件

第9页:米粒种子(米孢子)的制备

1.米孢子:将霉菌或放线菌接种到灭菌后的大米或小米颗粒上,恒温培养一段时间后产生的分生孢子。

3.制备过程注意事项:

  1. 浸泡时间及加营养液量应掌握在灭菌后米粒熟透但不粘连
  2. 分装量应掌握在平铺后有2-3粒米的厚度
  3. 米粒不要碰到瓶塞
  4. 培养前期应经常摇动米粒,使微生物在米粒表面生长均匀,气生菌丝及孢子长成后不再摇动
  5. 保存:冰箱保存;真空干燥保存;10%-20%甘油浸泡保存

第10页:

第11页:米孢子的质量标准与种曲

4.米孢子质量标准:

  1. 无杂菌污染
  2. 孢子数足够,发芽率高
  3. 生产能力高
  4. 真空干燥后含水量小于8%

三、种曲:培养材料用麸皮、米糠等,其余同米粒种子。

第12页:摇瓶种子的制备

1.摇瓶种子:将斜面种子或米孢子接种于锥形摇瓶内的液体培养基中,在摇床上振荡培养得到的液体种子。

3.制备过程注意事项:

  1. 培养基营养成分含量应较斜面丰富,以确保一定的营养菌体生长量,能保持生长过程中pH稳定
  2. 培养基装量适当,以保证良好的通气并与发酵罐通气条件相适应(参考装量:40-50 ml/250 ml瓶、60-80 ml/500 ml瓶、90-110 ml/750 ml瓶、120-150 ml/1000 ml瓶;厌氧培养时装量应增加一倍以上)
  3. 灭菌时不要让蒸汽冷凝水打湿或粘污培养基在瓶塞或纱布上
  4. 注意摇床转速,转速越快、偏心距越大,通气越好;皮带松弛时要及时调紧
  5. 注意摇床中心与边缘、上层与下层的温差

第13页:摇瓶种子制备流程

图示摇瓶种子制备流程:斜面种子或米孢子接入摇瓶液体培养基,经摇床振荡培养得到液体种子,流程以原课件图示为准。

第14页:摇瓶种子的质量检查

3.摇瓶种子质量检查:

  1. 菌体浓度:外观稠度、静置沉降率、离心沉降率
  2. 菌体生长阶段:显微镜检查细胞分化情况
  3. 代谢情况:对残余糖、氮进行化学分析,并测量pH值
  4. 生产能力:摇瓶发酵试验
  5. 污染杂菌情况:镜检及无菌试验检查

第15页:发酵罐种子的制备流程

五、发酵罐种子制备流程:

斜面、摇瓶或米粒种子 → 培养基配制 → 实罐或连续灭菌 → 冷却 → 火圈或压力差接种 → 培养 → 发酵罐种子

第16页:发酵罐种子的制备过程注意事项

2.制备过程注意事项:

  1. 培养基要求与发酵培养基大致相同,较摇瓶培养基丰富,控制培养基成份的合理配比
  2. 接种方式:一级种子罐用火圈保护接种法和压差法;二级种子罐用压差法
  3. 通气培养时通入空气的温度适中(20-50℃),搅拌转速也要适当
  4. 采用夹套或蛇管冷却以保持恒温,温度不能高于控制温度,防止造成异常发酵
  5. 通过培养基中生理酸碱性物质的配比,使pH自然维持在适宜的范围
  6. 控制合适移种量:过大或过小都对发酵有不利影响,掌握种子罐的放罐体积

第17页:压差法接种操作示意

图示压差法接种操作:利用种子罐与发酵罐之间的压力差将种子液压入发酵罐,操作步骤以原课件图示为准。

第18页:

第19页:四种接种方式示意

图示四种接种方式:1)单种;2)双种;3)倒种;4)混种。图中给出种子罐1、种子罐2与发酵罐1、发酵罐2之间的连接关系,以原课件图示为准。

第20页:发酵罐种子的质量检查及质量标准

3.质量检查及质量标准:

  1. 不污染杂菌
  2. 菌体生长阶段(种龄):处于对数生长期后期,菌体量未达到高峰
  3. 菌体浓度:测定方法包括离心沉淀法、光密度法、细胞记数法等
  4. 糖、氮、磷代谢情况
  5. 种子液pH
  6. 摇瓶试验的发酵水平
  7. 特异性酶活力

第21页:种龄对发酵的影响

图示种龄对发酵的影响:不同种龄移种会造成发酵水平的差异,曲线与数据以原课件图示为准。

第22页:种子液的pH值反映种子的状态

图示种子液pH值随培养时间的变化,用以反映种子的生理状态。原图标注pH 6.7、24等数值,具体曲线以原课件图示为准。

第23页:影响种子质量的因素与代谢缓慢原因

5.种子代谢缓慢原因分析:

  • 空气温度偏低
  • 局部烫伤
  • 培养基原材料质量差
  • 培养基灭菌温度太高,营养成分破坏多
  • 无机磷量低
  • 接种量太小
  • 前一级种子质量太差
  • 泡沫多
  • 通气差

第24页:菌种保藏的定义、条件及原理

第二节 菌种保藏(strain conservation)

定义
将有用的微生物以特定培养形态在特定的环境条件下存放,以保持种的存活、纯粹和遗传性状的稳定。

一、条件及原理:1.低营养;2.干燥;3.隔氧;4.低温——降低代谢速率或使细胞处于休眠状态;5.密封保持干燥、隔氧、纯粹。

第25页:中国微生物菌种保藏中心一览

下表列出我国主要微生物菌种保藏中心的名称、缩写、所在地与保藏范围。

中国微生物菌种保藏中心一览
中心名称缩写所在地保藏范围
中国典型培养物保藏中心CCTCC武汉大学,武汉专利菌种、真菌、细菌
普通微生物菌种保藏中心CCGMC中国科学院微生物研究所,北京普通微生物
农业微生物菌种保藏中心ACCC中国农业科学院土壤肥料研究所,北京农业微生物
工业微生物保藏中心CICC轻工部食品发酵工业研究所,北京工业微生物
医学微生物菌种保藏管理中心CMCC中国医学科学院皮肤病研究所,南京真菌、细菌
抗生素菌种保藏管理中心CACC中国医学科学院医药生物技术研究所,北京抗生素产生菌、新抗生素产生菌
兽医微生物菌种保藏中心CVCC农业部兽医药品监察所,北京兽医微生物
林业微生物菌种保藏中心CFCC中国林业科学研究院,北京林业微生物

第26页:国外著名菌种保藏机构

国外著名菌种保藏机构:

  • American Type Culture Collection(ATCC),美国
  • National Collection of Type Cultures(NCTC),英国
  • Institute for Fermentation, Osaka(IFO),日本

第27页:常用菌种保藏方法:单纯传代与单孢子分离

二、常用的菌种保藏方法

1.单纯传代保存法(斜面或穿刺):4℃冰箱或15℃室温,保存期3-6个月,适用于细菌或酵母。

2.结合单孢子分离的传代保存法:斜面→孢子悬浮液→稀释涂布→单细胞分离培养→挑菌→高产菌株的筛选→高产菌株的保藏;4℃冰箱或15℃室温,3-6个月,适用于遗传不稳定的菌种,既保藏了菌种,又保持了生产能力。

第28页:米孢子保存与庭院土保藏法

3.米孢子保存:密封,4℃冰箱3-6个月;真空抽干后密封,保藏6-12个月,适用于霉菌的保藏。

4.庭院土保藏法:以灭菌庭院土为保藏介质,培养、真空干燥、密封,4℃冰箱,保存期一年以上,适用于霉菌、放线菌和形成芽孢的细菌的保藏。

第29页:沙土管保存与孢子悬浮液保存

5.沙土管保存:以过筛、灭菌并干燥的沙土为保藏介质,接种、真空干燥、密封,4℃冰箱保存,1-3年保存期,适用于霉菌、放线菌和形成芽孢的细菌的保藏。

6.孢子或营养细胞悬浮液保存:悬浮于灭菌的10%-20%甘油介质,低温冰箱(-50~-70℃),保存1-2年。

第30页:冷冻干燥管保存与液氮管保存

7.冷冻干燥管保存(lyophilization freeze-drying):收集菌种,以灭菌脱脂牛奶或马血清作为悬浮介质,装入灭菌安瓿管,预冻、真空冻干、密封,4℃冰箱,保存3-5年,适用于一切微生物的保存。

8.液氮管保存(storage in liquid nitrogen):以10%-20%甘油作为悬浮介质,分装入无菌聚丙烯管,预冻后置液氮内(-196℃),保存5-10年,适用于所有微生物、动物和植物细胞的保存。

第31页:基因工程菌的保藏

9、基因工程菌的保藏:

  • 由载体质粒等携带的外源DNA片段通常是遗传不稳定的,且很易丢失其外源质粒复制子;质粒基因通常为宿主细胞生长非必需
  • 一般情况下当细胞丢失这些质粒时,生长速度会加快
  • 培养基中加入抗生素时,抗生素提供了有利于携带质粒的细胞群体的生长选择压;运用基因工程菌进行发酵时,抗生素的加入可帮助维持质粒复制与染色体复制的协调
  • 建议基因工程菌应保藏在含低浓度选择剂的培养基中

第32页:国内主要菌种保藏管理中心(上)

国内主要菌种保藏管理中心:

  • 普通微生物菌种保藏管理中心(CGMCC):中国科学院微生物研究所,北京;中国科学院武汉病毒研究所,武汉
  • 农业微生物菌种保藏管理中心(ACCC):中国农业科学院土壤肥料研究所,北京
  • 工业微生物菌种保藏管理中心(CICC):中国食品发酵工业科学研究所,北京
  • 医学微生物菌种保藏管理中心(CMCC):中国医学科学院皮肤病研究所,南京;中国药品生物制品检定所,北京;中国预防医学科学院病毒学研究所,北京

第33页:国内主要菌种保藏管理中心(下)

国内主要菌种保藏管理中心(续):

  • 中国抗生素菌种保藏管理中心(CACC):中国医学科学院医药生物技术研究所,北京;四川抗生素工业研究所,成都;华北制药集团抗生素研究所,石家庄
  • 兽医微生物菌种保藏管理中心(CVCC):中国兽医药品监察所,北京
  • 林业微生物菌种保藏管理中心(CFCC):中国林业科学研究院,北京
  • 中国典型培养物保藏中心(CCTCC):武汉大学,武汉

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