01 菌种退化与老化

1.1. 菌种退化
菌种退化是指菌种在繁殖过程中发生了遗传变异，导致其性状发生改变，从而使菌种的质量和产量下降的现象。菌种退化是一个非常普遍的问题，它不仅影响了产业的发展，也给微生物学研究带来了挑战。

a. 菌种退化原因：

• 环境因素：不合适的培养条件，如高温、高湿、缺氧等，会导致菌种退化。
• 遗传因素：遗传物质的改变，如基因突变、染色体畸变等，会导致菌种退化。
• 不合理的使用：不合理的使用菌种，如频繁传代、过度使用等，会导致菌种退化。

b. 产生的影响：

• 产量下降：由于菌种退化，导致培养出的子代数量减少，产量下降。
• 质量下降：由于菌种退化，导致培养出的子代质量下降，如形态异常、色泽不均匀等。
• 稳定性下降：由于菌种退化，导致子代的稳定性下降，如生长速度不一致、对环境的适应能力下降等。

c. 解决方案：

• 选择优秀的原种：选择遗传稳定、性状优良的原种进行培养。
• 改善培养条件：优化培养条件，如降低温度、控制湿度、增加氧气等。
• 合理使用菌种：避免频繁传代、过度使用菌种。

1.2. 菌种老化
菌种老化是指菌种在长期培养或保存过程中，其生长速度和繁殖能力逐渐下降的现象。菌种老化也是一个严重的问题，它不仅影响了菌种的质量和产量，还给微生物学研究带来了困难。

a. 菌种老化原因：

• 时间因素：长时间的保存和培养会导致菌种老化。
• 环境因素：不合适的保存条件，如高温、高湿、缺氧等，会导致菌种老化。
• 培养条件：不合适的培养条件，如营养不足、温度波动等，会导致菌种老化。

b. 产生的影响：

• 生长速度下降：由于菌种老化，导致生长速度变慢，培养周期延长。
• 繁殖能力下降：由于菌种老化，导致繁殖能力下降，子代数量减少。
• 遗传稳定性下降：由于菌种老化，导致遗传稳定性下降，如基因突变、染色体畸变等。

c. 解决方案：

• 优化保存条件：选择适合的保存条件，如低温、干燥、低氧等。
• 优化培养条件：优化培养条件，如增加营养、控制温度等。
• 定期更换菌种：定期更换菌种，避免菌种老化。

02 退化防治措施

为了有效应对菌种退化，我们需要深入分析退化的原因。包括菌种遗传不稳定、培养条件不适宜、培养环境变化等。通过分析退化原因，可以针对性地采取应对措施，防止菌种进一步退化。

2.1. 菌种选育与改良：为了提高菌种的稳定性和性能，我们需要进行菌种选育和改良。包括选择遗传稳定性好的菌种、进行突变体筛选、采用基因工程技术进行遗传改造等。通过选育和改良，可以提高菌种的适应性和产率，降低菌种退化的风险。

2.2. 优化培养条件：培养条件对菌种的生长和代谢有着重要影响。为了防止菌种退化，我们需要优化培养条件。包括调整培养基成分、控制培养温度、调节pH值等。通过优化培养条件，可以改善菌种的生长和代谢状况，降低菌种退化的风险。

2.3. 建立科学的菌种管理制度：科学的菌种管理制度可以有效地防止菌种退化。包括建立菌种保存库、规定菌种使用和传递流程、定期进行菌种鉴定和性能测试等。通过建立科学的菌种管理制度，可以保证菌种的稳定性和可靠性，减少菌种退化的风险。

2.4. 采用分子生物学技术辅助鉴定：分子生物学技术可以帮助我们更准确地鉴定菌种，判断其遗传稳定性和性能。包括DNA指纹技术、PCR技术、基因测序等。通过分子生物学技术辅助鉴定，可以更准确地识别菌种退化现象，深入分析退化原因，并采取相应的应对措施。

2.5. 加强菌种安全性评估：在菌种使用和传递过程中，我们需要加强安全性评估，防止菌种泄露和污染环境。包括进行菌种安全性检测、评估菌种对环境的影响等。通过加强菌种安全性评估，可以降低菌种对环境和人类健康的潜在风险，保证微生物发酵过程的安全性和可靠性。 

03 菌种老化复壮操作

在微生物发酵过程中，菌种的老化可能会导致生产能力的下降和产品质量的不稳定。为了解决这一问题，我们需要进行菌种老化复壮操作。以下将从七个方面介绍菌种老化复壮操作，帮助您恢复菌种的生产能力和稳定性。

3.1. 筛选产生活性物质的优势菌种：在菌种老化复壮操作中，筛选产生活性物质的优势菌种是首要步骤。我们可以通过平板划线法和液体培养法等手段，筛选出具有较高生产能力的优势菌种。通过优势菌种的筛选，可以提高菌种的适应性和产率，为后续的菌种复壮提供良好的基础。

3.2. 进行合理的种子老化：种子老化是菌种老化复壮操作中的重要步骤。合理的种子老化可以促进菌种的生长和代谢，提高菌种的产生活性物质的能力。我们可以根据菌种的特点和培养条件，确定合适的老化时间、温度和老化剂种类等条件。通过合理的种子老化，可以促进菌种的复苏和优化。

3.3. 利用合适的培养条件促进菌种生长：培养条件对菌种的生长和代谢有着重要影响。在菌种老化复壮操作中，我们可以通过优化培养条件来促进菌种的生长。例如控制培养温度、调节pH值、添加适宜的养分等。通过合适的培养条件，可以改善菌种的生长和代谢状况，提高菌种的产生活性物质的能力。

3.4. 及时进行分离和纯化，获得高纯度的菌种：在菌种老化复壮操作中，及时进行分离和纯化是必要的步骤。通过分离和纯化，可以获得高纯度的菌种，保证菌种的纯度和性能。我们可以采用适当的分离方法和纯化剂，进行菌种的分离和纯化操作。通过分离和纯化的手段，可以进一步提高菌种的品质和生产能力。

3.5. 进行合理的菌种保藏，保证菌种的存活和稳定性：合理的菌种保藏可以保证菌种的存活和稳定性，避免菌种在使用过程中发生变异和污染。我们可以采用适合菌种特性的保藏方法，如低温保藏、真空干燥保藏等。通过合理的菌种保藏，可以确保菌种的可靠性和稳定性，为后续的生产提供有力保障。

3.6. 通过遗传育种技术进行改造和优化，提高菌种的产生活性物质的能力：在菌种老化复壮操作中，通过遗传育种技术进行改造和优化是提高菌种性能的有效手段。例如基因重组、转殖技术等可以用于改变菌种的遗传特性，提高菌种的产生活性物质的能力。通过遗传育种技术的改造和优化，可以进一步提高菌种的适应性和产率，为发酵条件的优化提供良好的基础。

3.7. 进行发酵条件的优化，提高生产效率：我们可以根据菌种的特性和生产要求，对发酵条件进行优化，如控制温度、调节pH值、添加适宜的养分等。通过发酵条件的优化，可以改善菌种的生长和代谢状况，提高生产效率和产品质量。

04 菌种扩培流程与原则

以啤酒酵母为例，啤酒酵母纯正与否，对啤酒发酵和啤酒质量的影响很大。啤酒工厂生产使用的酵母由保存的纯种酵母经过扩大培养，达到一定数量后，供生产现场使用每个啤酒厂都应保存适合本厂使用的纯种酵母，以保证生产的啤酒具有稳定的风格和特性。

4.1. 扩培流程

• 实验室扩大培养：斜面试管(原菌种) 一富氏瓶或试管培养—巴氏瓶或三角瓶培养一卡氏罐培养。
• 生产现场培养：汉生罐培养一酵母扩大培养罐一酵母繁殖罐一发酵罐。

4.2. 扩大培养的原则

• 酵母扩大培养的关键在于使用优良的单细胞出发菌。此出发菌株先经生理特性和生产性能鉴定，然后投人应用，并保证在扩大培养过程中无污染、无变异。每一步扩大后的残留液都应进行无污染和无变异的检查。
• 培养前期，为了提高酵母增殖速率，缩短培养时间，实验室扩大培养阶段，采用酵母最适繁殖温度25°C。而后每扩大一次，温度均相应有所降低，使酵母逐步适应低温发酵的要求。但每次降温幅度不能太大，以防酵母活性受到抑制。
• 为了缩短酵母生长停滞期和缩短培养时间，每阶段扩大培养的酵母，最好在酵母对数生长期移植，具体地说，就是在酵母增殖率开始回降以前移植。此时的酵母出芽率最高，死亡率最低，移植后，迅速增殖。
• 酵母增殖是依靠糖的生物氧化，即呼吸作用而获取能量的。因此在酵母扩大培养时，通风供氧是绝对必要的。从三角瓶到卡氏罐培养阶段，一般是依靠定时摇动容器，使酵母液与空气接触容器上部空间的空气，也使酵母与氧有接触的机会。移植到生产现场扩大培养后，即需注意通风供氧。
• 培养酵母，应使用营养丰富的优质培养基。实验室培养阶段应选择α一氨基氮含量高的优级麦芽，不加辅料，自制培养基。
• 关于扩大倍数问题，实验室阶段，由于培养温度高，增殖时间短，无菌操作条件较好，扩大倍数可以较高，例如1: 10一20，甚至更高一些。汉生罐以后的扩大培养，由于温度逐步降低，酵母倍增时间延长，为了很快地使酵母起发，保持酵母的生长优势，增强其抗污染能力，扩大倍数以1:5大右为宜。根据这一原则，中间扩培罐的数量和容积也就容易确定了。
• 关于通风问题，培养初期，培养液中葡萄糖含量高，受克拉勃垂效应(Crabtree effect)的影响，连续通风酵母的增殖效果未必如理想的那么好，以间歇通风为宜。总之，通风宜足，但不必过多。传统的做法上面酵母多采用连续通风，而下面酵母则不采用连续通风，这可能与两者的发酵温度不同（9°C与20C）和发酵时间不同（3天与10天有关）。
• 关于扩大培养麦汁的无菌问题。生产现场扩大培养一般都采用糖化车间来的冷麦汁，往往由于输送距离较远，还需另外加热灭菌。