發(fā)酵工程第二章發(fā)酵工業(yè)菌種

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1、第二章發(fā)酵工業(yè)菌種本章內容一、常用發(fā)酵工業(yè)菌種二、發(fā)酵工業(yè)菌種的分離篩選三、發(fā)酵工業(yè)菌種鑒定四、發(fā)酵工業(yè)菌種改良四、發(fā)酵工業(yè)菌種保藏第一節(jié)常用發(fā)酵工業(yè)菌種工業(yè)發(fā)酵生產水平的高低取決于生產菌種、發(fā)酵工藝和后提取工藝三個因素，其中擁有良好生產菌種是前提，菌種質量好壞直接影響了發(fā)酵產品的產量、質量及其成本。例如，青霉素的發(fā)酵生產，在投產之初只有40U·mL-1，得到黃色晶體，青霉素純度很低，價比黃金；而現(xiàn)在采用新型菌種可以達到60000U·mL-1以上，得到晶體為純白色，青霉素純度高達95%以上，成本不到0.1元。青霉素發(fā)酵生產的這種質的飛躍，生產所用

2、菌種在其中起了關鍵作用。菌種選育有何意義？微生物菌種是決定發(fā)酵產品的工業(yè)化價值以及發(fā)酵過程成敗的關鍵，只有具備良好的菌種基礎，才能通過改進發(fā)酵工藝和設備以獲得理想的發(fā)酵產品。優(yōu)良菌種都是通過菌種選育獲得的。菌種選育方法主要包括自然選育、誘變育種、雜交育種和基因工程育種。菌種選育的意義：提供產量提高產品質量改善加工工藝和開發(fā)新產品。在科學研究中，通過菌種選育還可以了解菌種的遺傳學性質2.1工業(yè)發(fā)酵菌種概述工業(yè)發(fā)酵微生物可培養(yǎng)微生物未培養(yǎng)微生物少數(shù)大多數(shù)缺乏敏感檢測技術培養(yǎng)基中營養(yǎng)過剩微生物間相互作用認識不足無法原位培養(yǎng)細菌放線菌酵母菌霉菌細菌醋桿菌

3、屬的醋化醋桿菌、弱氧化醋桿菌乳酸桿菌枯草桿菌丙酮丁醇梭菌大腸桿菌谷氨酸棒狀桿菌主要用于生產酶制劑、有機酸、氨基酸、肌苷酸等。醋酸桿菌生產醋酸、山梨醇、5-酮葡糖酸和酒石酸等；乳酸菌廣泛應用于乳酸的生產以及乳制品工業(yè)；產氨短桿菌、谷氨酸棒桿菌、黃色短桿菌等可生產氨基酸、核苷酸等；梭狀芽孢桿菌可生產丁二醇、丙酮、丁醇、乙醇、丙酮丁醇、核黃素以及一些有機酸；枯草芽孢桿菌可生產淀粉酶、蛋白酶、果膠酶、多肽類抗生素、氨基酸、維生素以及丁二醇等；假單胞菌能生產維生素B12、色素、丙氨酸、葡糖酸以及一些抗生素和甾體等；黃單胞菌可生產維生素B12；運動單胞菌可生

4、產乙醇；大腸桿菌可生產天冬氨酸、賴氨酸、蘇氨酸、纈氨酸以及谷氨酸脫羧酶、天冬酰酶等。細菌還用作基因工程載體的宿主細胞，用于構建基因工程菌來生產外源物質，如：利用大腸桿菌生產核酸和蛋白質疫苗。放線菌鏈霉菌屬小單孢菌屬諾卡菌屬地中海諾卡氏菌米蘇里游動放線菌主要用于生產多種抗生素，如鏈霉素、紅霉素、金霉素、慶大霉素等。酵母菌釀酒酵母假絲酵母屬產朊假絲酵母解脂假絲酵母熱帶假絲酵母畢赤酵母屬、漢遜酵母屬主要用于生產食用、藥用和飼料用蛋白等。酵母細胞本身含有豐富的蛋白質、維生素以及各種酶類，工業(yè)上常通過培養(yǎng)酵母制造單細胞蛋白，以供食用或作飼料蛋白，或用來制取

5、核糖核酸、核苷酸、核黃素、細胞色素c、輔酶A、凝血質、轉化酶和乳糖酶等。在發(fā)酵工業(yè)上，經常利用酵母的代謝進行啤酒、白酒、黃酒和果酒等各種飲料酒的釀造，以及生產乙醇、甘油、有機酸及麥角固醇等多種產品。霉菌曲霉屬米曲霉黑曲霉青霉屬青霉菌：點青霉、產黃青霉桔青霉根霉屬德氏根霉米根霉、小麥曲根霉紅曲霉屬紫紅曲霉主要用于生產酶制劑、有機酸、抗生素及甾體激素等。霉菌除了應用于傳統(tǒng)的釀酒、制漿和其他發(fā)酵食品生產外，還可用于生產乙醇、有機酸、抗生素、酶制劑、維生素、植物生長素以及甾體轉化等。黑曲霉用于生產酸性蛋白酶、淀粉酶、果膠酶、葡糖氧化酶、檸檬酸、葡糖酸、草

6、酸以及抗壞血酸等；紅曲霉能發(fā)酵生產紅曲紅色素、紅曲黃色素、檸檬酸、琥珀酸、麥角固醇、洛伐他丁、淀粉酶、蛋白酶和酯化酶等；產黃青霉用于生產青霉素、葡糖酸、抗壞血酸以及多種酶；根霉能產生反丁烯二酸、乳酸、琥珀酸、芳香脂和甾族化合物等；毛霉能產生果膠酶、凝乳酶、甾族化合物以及應用于傳統(tǒng)的制醬工業(yè)等。未培養(yǎng)微生物定義：指迄今所采用的微生物純培養(yǎng)分離及培養(yǎng)方法還未獲得純培養(yǎng)的微生物，其在自然環(huán)境微生物群落中占有非常高的比例，約為99％，主要在各種極端環(huán)境中。研究方法1、模擬自然培養(yǎng)法：原位培養(yǎng)、培養(yǎng)條件優(yōu)化、單細胞操作。2、宏基因組分析法：測序分析未培養(yǎng)微

7、生物的基因組，結合蛋白質組學，了解其代謝途徑、基因表達調控機制等。第二節(jié)發(fā)酵工業(yè)菌種的分離篩選菌種的來源根據資料直接向有科研單位、高等院校、工廠或菌種保藏部門索取或購買；從大自然中分離篩選新的微生物菌種。菌株的分離和篩選是獲得目的菌株的兩個重要環(huán)節(jié)。分離：篩選：注意采用方法的選擇性和靈敏度菌種選擇的要求能在廉價原料制成的培養(yǎng)基上迅速生長，且生成的目的產物產量高、易于回收；生長速度和反應速度較快，發(fā)酵周期較短；培養(yǎng)條件易于控制；抗噬菌體及雜菌污染的能力強；菌種不易變異退化；對放大設備的適應性強；菌種不是病原菌，不產生任何有害的生物活性物質和毒素。從

8、自然界篩選菌種制定方案：首先要查閱資料，了解所需菌種的生長培養(yǎng)特性。采樣：有針對性地采集樣品。預處理：提高菌種分離的效率富集培養(yǎng)：人為地