1. 工业发酵菌种保藏与复苏操作

保藏对象与操作链

本案例处理一株工业发酵生产菌(示例设定为枯草芽孢杆菌工程菌 BS-01,用于产中性蛋白酶)。保藏采用20% 甘油管 −80 ℃ 冻存方式,复苏采用温水快融 → 平板划线 → 液体活化的两级活化路径。核心控制点有三个:甘油终浓度、冻存前菌体处于对数中后期、复苏时避免反复冻融。

保藏制备(冻存前) 斜面/平板 新鲜活化菌体 液体培养 OD₆₀₀ 0.6–0.8 对数中后期 加甘油至终浓度 20%(v/v) 冰上混匀 分装 1.0 mL/管 冻存管 标注菌株/日期 程序降温 −1 ℃/min 至 −80 ℃ −80 ℃ 保藏 工作菌种库 记录入库编号 复苏活化(取用后) 取出冻存管 37 ℃ 水浴 ≤2 min 快融 平板划线 LB 琼脂 37 ℃ 培养 单菌落挑取 液体活化 一级种子 保藏效果判读(与保藏前记录对比) 菌落形态:圆形、边缘整齐、表面湿润,与保藏前一致 生长速度:平板 12–16 h 出现可见菌落,与保藏前偏差 ≤ 2 h 液体活化 OD₆₀₀ 达 0.6 时间偏差 ≤ 10%,无杂菌、无异常形态 关键控制点与失效表现 甘油终浓度 20%:过低冰晶损伤,过高渗透压抑制复苏 冻存前菌体处于对数中后期:过老则存活率下降 程序降温 −1 ℃/min:直接入 −80 ℃ 会显著降低存活率 复苏快融 ≤2 min:慢融使冰晶重结晶损伤菌体 禁止反复冻融:每次取用后剩余管应弃用或分装保存 T0 保藏 T+7 d 复检 T+30 d 复检 T+90 d 判定 复检内容:平板菌落形态 + 生长速度 + 液体活化 OD₆₀₀ 曲线 判定通过:三项指标均在允许偏差内,可继续作为生产用工作菌种

甘油管制备的关键参数与操作

甘油母液先配成 40%(v/v)并 121 ℃、15 min 湿热灭菌,冷却后与等体积菌液混合,得到终浓度 20%。菌液浓度控制在 OD₆₀₀ 0.6–0.8,此时菌体处于对数中后期,存活率与复苏一致性最好。混合后冰上静置 10 min 使甘油渗透平衡,再分装 1.0 mL/管。

降温环节使用程序降温盒(异丙醇填充)置于 −80 ℃ 冰箱,实现约 −1 ℃/min 的降温速率;若无程序降温盒,可先将冻存管置于 −20 ℃ 1 h 再转入 −80 ℃,但存活率会略低。冻存管标注菌株编号、日期、代次与操作人。

复苏活化操作与记录

  1. 从 −80 ℃ 取出目标冻存管,立即置于 37 ℃ 水浴,轻摇至仅剩少量冰晶(约 1–2 min),不得长时间浸泡。
  2. 用 75% 乙醇擦拭管壁后开盖,取 100 μL 菌液涂布或划线于 LB 琼脂平板,37 ℃ 培养。
  3. 记录可见菌落出现时间与菌落形态(形状、边缘、表面、颜色、直径),与保藏前同一菌株的记录逐项比对。
  4. 挑取单菌落接种 5 mL LB 液体,37 ℃、200 r/min 培养,记录 OD₆₀₀ 达到 0.6 所需时间。

保藏效果判定标准

判定项保藏前基准(示例)允许偏差不通过时的典型原因
平板可见菌落时间14 h≤ 2 h降温过快、菌体过老
菌落形态圆形、边缘整齐、表面湿润、乳白无变异、无杂菌污染、菌株退化
液体活化至 OD₆₀₀ 0.6 时间4.5 h≤ 10%复苏慢融、反复冻融
镜检形态杆状、革兰氏阳性、无芽孢异常增多与基准一致保藏条件不当导致形态异常
保藏后第 7、30、90 天各做一次复检,形成趋势记录。若第 30 天已出现生长速度明显下降,应提前启用备用冻存管重新建库,而不是继续使用同一批工作菌种。
复苏后的冻存管不可再次冻存使用;同一管反复冻融两次以上,存活率与产酶能力均可能显著下降。每次取用应只取一支,剩余管立即放回 −80 ℃。