现代发酵工业生产规模越来越大，每个发酵罐的容积从几十立方米到几百立方米，要使小小的微生物在几十个小时的较短时间内，完成如此巨大的发酵转化任务，就必须具备数量巨大的微生物细胞才行。种子制备就是将保存在沙土管、冷冻干燥管中处于休眠状态的生产菌种接入试管斜面，活化后再经过扁瓶或摇瓶及种子罐逐级扩大培养而获得一定数量和质量的纯种的过程。这些纯种培养物称为种子。
种子制备不仅是发酵生产的第一道工序，而且是重要的工序。从保藏在试管中的微生物菌种，逐级扩大为生产用的种子，是一个由实验室制备到车间生产的过程，其生产方法与条件随生产品种和菌种种类而异。因此，应根据菌种的生理特性，选择合适的种子扩大培养条件，来获得代谢旺盛、数量足够的种子。优良的种子可以缩短生产周期、稳定产量、提高设备利用率。
本章主要介绍工业发酵种子制备的方法和影响种子质量的主要因素以及种子质量的控制等内容。
一、种子扩大培养的目的
种子扩大培养的目的就是要为每次发酵罐的投料提供一定数量代谢旺盛的种子。发酵时间的长短与接种量的大小有关。接种量大，发酵时间则短；接种量小，发酵时间则长。将较多数量的成熟菌体接入发酵罐中，有利于缩短发酵时间，提高发酵罐利用率，同时也减少染菌机会。因此，种子扩大培养的任务就是不但要得到纯而壮的培养物，而且要获得活力旺盛、数量足够的培养物。
二、优质种子必须具备的条件
种子的优劣对发酵生产起着关键作用，因此，优质种子应具备以下条件：
①菌种细胞的生长活力强，移种至发酵罐后能迅速生长，迟缓期短；
②生理性状稳定，以得到稳定的菌体生长过程；
③具有适宜的菌体总量及浓度，能满足大容量发酵的要求；
④无杂菌污染，以确保整个发酵过程正常进行；
⑤保持稳定的生产能力，使最终产物的生物合成量持续、稳定、高产。
要想获得如上所述的优质种子，在生产中还要采取相应的措施，这些措施主要包括以下几个方面：
①有一种使保存的菌种转移到达到最大存活力的复活培养基上的方法；
②有一个不引起种子染菌的接种场所；
③具有定量判断种子质量的方法；
④具有定量测定菌种一系列生理状态变化的方法，以能正确反映生物物质的连续变化；
⑤选择能满足种子扩大培养的容器和其他环境条件。
在以上措施的基础上进行种子扩大培养，才能够得到优质的种子。因为这样能最大限度地减少有存活力的微生物从休眠状态复苏时的失活，获得与所保存的菌株基因型相同的拷贝，并能最大限度地将种子培养到适合最终生产规模的生理状态。
三、种子扩大培养的工艺流程
种子扩大培养的过程大致可分为以下几个步骤：
①将砂土管或冷冻孢子接种到斜面培养基中进行活化培养；
②将长好的斜面孢子或菌丝体转接到扁瓶固体培养基或摇瓶液体培养基中进行扩大培养，制备实验室种子；
③将扩大培养的孢子或菌丝体接种到一级种子罐，制备生产用种子；如果需要，可将一级种子再接种至二级种子罐进行扩大培养，完成生产车间种子的制备；
④制备好的生产种子转接到发酵罐中进行发酵生产。
种子扩大培养的一般工艺流程是：
砂土孢子（冷冻干燥孢子）→斜面孢子→摇瓶液体培养（茄子瓶斜面培养或固体培养基培养）→种子罐培养→发酵罐发酵
四、种子扩大培养的方法
保藏在砂土管或冷冻管中的菌种，在接入发酵罐前，需要经过扩大培养才能获得接种所需要的孢子数。种子扩大培养的方法有两种，一种是先在固体培养基上生长繁殖成大量孢子，将孢子直接接入种子罐扩大培养；另一种是将固体培养基上繁殖的孢子接入摇瓶液体培养基中，使其生长繁殖成菌丝，再将摇瓶菌丝接入种子罐扩大培养。在生产上，前一种方法称为孢子进罐法，后一种方法称为摇瓶菌丝进罐法。
孢子进罐法是发酵生产发展的方向。目前在发酵生产中，除细菌、霉菌采用这种方法以外，一些放线菌也采用这种方法。此法的优点是工艺过程简单，一次可以制备较大量的孢子，易于保存。因此，既可以节省大量的人力、物力和时间，又可减少杂菌污染的机会。另外，孢子在接入种子罐之前，可先对其质量进行鉴定，合格的孢子才能接入种子罐，这样就可控制孢子质量，减少生产中批与批之间的差异性。此法的缺点是砂土管或冷冻管的用量大。
摇瓶菌丝进罐法适用于生长发育缓慢的放线菌。此法的优点是可以节省砂土管或冷冻管的用量，缩短菌种在种子罐内的生长时间。缺点是菌丝不易保存，批次更换频繁，批与批之间的种子质量有差异，这种差异容易造成生产上的波动。另外，由于菌丝制备工艺时间长，增加了杂菌污染的机会。
