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接種後遲滯期太長、菌都不動,該檢查什麼?

撰稿與審閱:上鼎生技技術團隊發布日期

先給答案

遲滯期變長,最常見的原因依序是:種子菌齡不對(太老或太新)、種子培養基和生產培養基差太多(菌要重新適應)、接種量太低、培養基滅菌過頭產生抑制物、少了某個微量元素或維生素、滲透壓太高、溫度或 pH 不在範圍。排查時先看種子,因為那是最常被忽略、也最容易改的;培養基的問題通常會在接種後的平板或搖瓶對照裡看出來。

一、種子的狀態

  • 菌齡:對數期後期的種子接種後遲滯期最短。放到穩定期的種子,裡面一部分細胞已經在走向死亡,接進新鮮培養基要先修復才長;太年輕的種子密度不夠。多數細菌的種子在 OD 到達最大值的 70 到 80% 時轉接最好。
  • 傳代次數:從凍管出來第二到第三代最穩。直接從凍管或斜面接進生產培養基,遲滯期一定長。
  • 種子有沒有受傷:離心、低溫放置、劇烈搖晃都會讓細胞進入修復狀態。

二、兩種培養基差太多

菌從種子培養基換到生產培養基,如果氮源種類、糖的種類、pH、滲透壓都不一樣,它要重新合成一套酵素才能開始吃。常見的例子:種子用 TSB 或 LB,生產用以硫酸銨為主的合成培養基;或種子用葡萄糖、生產用蔗糖或乳糖。

做法:讓種子培養基盡量接近生產培養基,至少氮源和碳源同類;或多加一級種子,用「半生產培養基」過渡。

三、接種量

接種量低於 1%(體積比)時,遲滯期會明顯拉長,因為細胞要先把培養基裡的氧化還原電位和一些微量成分調整到適合的狀態,細胞越少越慢。一般發酵用 5 到 10%;對難養的菌用到 10% 以上。

四、培養基滅菌產生的抑制物

糖和胺基酸在滅菌時的梅納反應產物、磷酸鹽與金屬離子的沉澱、過度加熱產生的過氧化物,都會延長遲滯期甚至抑制生長。判斷方式:同一個配方,糖分開滅菌或過濾加入,比較遲滯期;差異明顯就是滅菌的問題。見培養基滅菌後變深或變濁。

五、少了微量元素或生長因子

合成培養基或以無機氮為主的培養基最常發生。缺鎂、鐵、錳、鋅,或缺維生素 B 群、生物素,菌不是不長,是長得非常慢。乳酸菌缺錳、酵母缺生物素都是典型。快速判斷:加 0.1 到 0.3% 的酵母抽出物,遲滯期如果大幅縮短,就是缺生長因子或微量元素,再回頭找是哪一個。

六、滲透壓

總糖加總鹽的濃度太高(例如一開始就把整批糖加進去的批次發酵),細胞要先適應高滲透壓。糖超過 5% 的配方可以考慮改流加;鹽的部分檢查磷酸鹽和硫酸銨的用量是不是為了緩衝而加過頭。

七、溫度與 pH

接種時培養基溫度還沒到設定值(大槽滅菌後降溫慢,中心還是熱的),或 pH 滅菌後掉到菌的範圍外。看一下接種當下的實際讀數,不是看設定值。pH 的部分見培養基滅菌後 pH 下降。

怎麼快速定位

一次只變一個因素太慢。建議做一組小搖瓶,同時跑:

  1. 原配方+原種子(對照)
  2. 原配方+新鮮的對數期種子
  3. 原配方+接種量加倍
  4. 原配方+0.2% 酵母抽出物
  5. 糖分開滅菌的原配方

哪一瓶遲滯期明顯縮短,原因就在那裡。一天之內就有答案。

常見問題

遲滯期長但最後產量正常,需要處理嗎? 看成本。遲滯期多四小時等於發酵槽多佔四小時、多四小時的通氣攪拌電費,而且染菌的風險增加。產量正常但遲滯期長,最常是種子菌齡的問題,調整轉接時機就好。

同一支菌在舊的蛋白腖長得快、新的蛋白腖遲滯期變長,為什麼? 新批次或新品牌的水解程度不同,小分子胜肽和游離胺基酸少的話,菌要先分泌蛋白酶把大分子切開才能用,遲滯期自然長。看 COA 的胺基氮比例,或參考換蛋白腖批次產量掉了怎麼查。

加酵母抽出物會不會改變產品的規格? 會多一個原料,食品級製程要確認來源和文件。上鼎的酵母抽出物與酵母蛋白腖都是食品級、每批附 COA,見酵母蛋白腖。

撰稿與審閱:上鼎生技技術團隊上鼎生技自 2002 年起投入蛋白腖與微生物培養基生產,擁有 ISO 22000 與 Halal 認證及自有品管實驗室。

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