二、微生物菌种选育11
发酵工程(2)第二章 工业微生物菌种的选育与扩大培养
华根霉 ( Rhizopus chinentis )
酿酒所必须的重要霉菌，也是 酸性蛋白酶和腐乳生产中的重要菌 种。
2、毛霉 ( Mucor )
鲁氏毛霉 ( Mucor rouxianus ) 能糖化淀粉且能生成少量酒精；能产生
6、醋酸菌 (Acetobacter)
➢ 不形成芽孢，G－，好气性 ➢ 可生产醋酸.
7、棒状杆菌 (Corynebacterium) ➢ 是谷氨酸和其他氨基酸的高产菌.
8、短杆菌 (Brevibacterium)
氨基酸、核苷酸工业生产中常用的菌种，也是酶法 合成生产辅酶A的菌种.
9、黄单胞菌 (Xanthomonas)
5、假丝酵母 (Candida)
➢能形成假丝，液体培养时能 形成浮膜。 ➢可生产SCP、甘油、脂肪酶。
6、红酵母 (Rhodotorula)
➢有明显的红色或黄色色 素，很多种因生荚膜而形 成粘质状菌落。 ➢可由菌体提取大量脂肪、 -胡萝卜素。
7、棉病针孢酵母 ( Nematspora gossypii )
2、葡萄汁酵母 (Saccharomyces uvarum)
与酿酒酵母相似，主要的区别在于葡萄汁酵母能发酵 棉子糖和蜜二糖。
3、汉逊酵母 (Hansenula)
此属酵母多能产生乙酸乙酯，从而增加产品的香 味，可用于酿酒和食品工业。
4、球拟酵母 (Toruiopsis)
此属酵母有些种能产生不同比例的甘油、赤藓 糖、阿拉伯糖；有的能利用烃类生产蛋白质。
复筛 不纯 第四次平板分离
第三次菌种保藏
第四次原种斜面
初步工艺条件摸索
再复筛
菌种选育
菌种的营养特征独特
生长特征独特
选择性分离
无选择性特征
根据产物的特征进行
随机分离
选择性分离的关键：生长培养条件的选择与控制，
从而实现定向富集筛选。
选择性分离原理和技术
生长条件的选择与控制原理
控制营养成分
控制培养基酸碱度
添加抑制剂
控制培养温度
控制通气条件
选择性分离技术
施加选择压力，进行定向筛选
个平板上铺上一种试验菌。
A.富集液体培养
增加混合菌群中所需菌株数量的一种技术
技术特点：给混合菌群提供一些有利于目的菌株
生长或不利于目的菌以外的其他菌型生长的条件
培养方式 分批培养方式：以最大比生长速率 （μ max）筛 选，存在选择压力的控制、移种时间和次数等 问题
连续培养方式：以比生长速率（ μ）筛选
高产培养基设计的几个原则
制备一系列的培养基，其中有各种类型的养分成为 生长限制因素；
使用一聚合或复合形式的生长限制养分；
避免使用容易同化的碳源或氮源，防止分解代谢物
阻遏；
确定含有所需的辅因子（Co2+,Mg2+,Mn2+,Fe2+）； 使用pH缓冲剂以减少pH变化； 前体、促进剂及抑制剂的采用。
培养基中加入新生霉素(25µ g/mL)和亚胺环己酮(50 µ g/mL)
能分离出普通高温放线菌。
菌种的培养
温度和时间两方面，主要变量为时间。
培养温度：放线菌25～30oC，嗜热菌45～55oC，嗜冷 菌4～10oC。 培养时间： 是培养的主要变量，嗜温菌（链霉菌和 小单孢菌）7～14d；嗜热菌（高温放线菌）1～2d。
微生物菌种选育实验指导
《微生物菌种选育实验》是一门涉及食品理化分析、微生物学实验且由学生自行设计实验方案的综合性、设计性实验课程，集中三周时间开课。
一、实验目的通过本环节训练，加深对发酵工程上游技术中菌种筛选的认识；学会常规选种方法；掌握微生物诱变育种的方法；掌握常规工业微生物菌种保藏法；树立科学认真仔细的态度，培养科研协作精神。
二、实验内容实验一工业微生物菌种分离根据一定的生产目的如产酶、产酸、产酯等，建立不同的筛选模型，并从特定的样品如曲药、酸乳、土壤中筛选出高产适宜的菌株。
1、分离培养基的配制2、无菌器材的准备3、菌悬液的制备4、接种5、培养6、初步鉴定(1) 菌落形态(2) 个体形态7、斜面接种培养实验二工业微生物菌种复筛通过摇瓶培养对实验一所得的菌株的生产性能进行精确的定量测定。
1、发酵培养基的配制；2、目的菌株的摇瓶培养；3、发酵液的生理活性测定。
实验三微生物的诱变育种用紫外线对实验一所得的高产菌株进行诱变，并测定诱变后的菌株的生产能力。
1、单细胞(或单孢子) 悬液的制备；2、致死曲线的测定；3、诱变处理；4、初筛；5、复筛；6、菌种保藏。
三、实验要求1．学生自行设计具体实验方案，在教师指导下由学生自主完成实验。
2．实验结束后，要求学生完成一篇微型小论文。
论文的撰写应本着实事求是的原则，对所做实验过程和数据进行认真、严格的记录和处理，并进行独立分析，不得抄袭他人的数据。
四、考核办法1、考核内容：实验方案、实验态度、操作技能、实验报告等。
2、考核办法：按照实验方案、实验态度、操作技能、实验报告等内容综合考核学生，得到学生该门实验课程的成绩。
成绩考核采用优秀、良好、中等、及格、不及格五级记分制。
3、考核标准：以实际操作技能和分析解决问题的技能为主，实验考核内容各单项所占分数比例为实验方案20%、实验态度10%、操作技能40%、实验报告30%。
微生物菌种选育概述微生物的菌种对进行微生物工作来讲是非常重要的。
没有“种”无法进行微生物的科学研究；没有良种，不能进行发酵工业的生产。
发酵工程填空题判断题Microsoft Word 文档
1.生物发酵工艺多种多样，但基本上包括菌种制备、种子培养、发酵和提取精制等下游处理几个过程。
2.根据过滤介质截留的物质颗粒大小的不同，过滤可分为粗滤、微滤、超滤和反渗透四大类。
3.微生物的育种方法主要有三类：诱变法，细胞融合法，基因工程法。
4.发酵培养基主要由碳源，氮源，无机盐，生长因子组成。
5、青霉素发酵生产中，发酵后的处理包括：过滤、提炼，脱色，结晶。
6、利用专门的灭菌设备进行连续灭菌称为连消，用高压蒸汽进行空罐灭菌称为空消。
7、可用于生产酶的微生物有细菌、真菌、酵母菌。
常用的发酵液的预处理方法有酸化、加热、加絮凝剂。
8、根据搅拌方式的不同，好氧发酵设备可分为机械搅拌式发酵罐和通风搅拌式发酵罐两种。
9、依据培养基在生产中的用途，可将其分成孢子培养基、种子培养基、发酵培养基三种。
10、现代发酵工程不仅包括菌体生产和代谢产物的发酵生产，还包括微生物机能的利用。
11、发酵工程的主要内容包括生产菌种的选育、发酵条件的优化与控制、反应器的设计及产物的分离、提取与精制。
12、发酵类型有微生物菌体的发酵、微生物酶的发酵、微生物代谢产物的发酵、微生物转化发酵、生物工程细胞的发酵。
13、发酵工业生产上常用的微生物主要有细菌、放线菌、酵母菌、霉菌。
14、当前发酵工业所用的菌种总趋势是从野生菌转向变异菌，从自然选育转向代谢调控育种，从诱发基因突变转向基因重组的定向育种。
15、根据操作方式的不同，液体深层发酵主要有分批发酵、连续发酵、补料分批发酵。
16、分批发酵全过程包括空罐灭菌、加入灭过菌的培养基、接种、发酵过程、放罐和洗罐，所需的时间总和为一个发酵周期。
17、分批发酵中微生物处于限制性的条件下生长，其生长周期分为延滞期、对数生长期、稳定期、衰亡期。
18、根据搅拌的方式不同，好氧发酵设备又可分为机械搅拌式发酵罐、通风搅拌式发酵罐。
19、下流加工过程由许多化工单元操作组成，通常可以分为发酵液预处理和固液分离、提取、精制及成品加工四个阶段。
微生物的菌种选育
理想的工业发酵菌种应符合以下要求：⑴遗传性状稳定⑵生长速度快，不易被噬菌体等污染⑶目标产物的产量尽可能接近理论转化率⑷目标产物最好能分泌到胞外，以降低产物抑制并利于产物分离⑸尽可能减少产物类似物的产量，以提高目标产物的产量并且有利于产物分离⑹培养基成分简单、来源广、价格低廉⑺对温度、pH、离子强度、剪切力等环境因素不敏感⑻对溶氧的要求低，便于培养以及降低能耗一、从自然界获得新菌种的步骤分离微生物新种的具体步骤大体可分为采样、增殖、纯化、性能测定。
采样菜园和耕作层土壤是有机质较多的土层，常以细菌和放线菌为主；果园数根土层中，酵母菌含量较高；动植物残体及霉腐土层中，分布着较多的霉菌。
豆科植物根系土中，往往存在根瘤菌；河流湖泊的淤泥中能分离到产甲烷菌；油田和炼油厂周围土层中常见分解石油的微生物等。
各种水体也是工业微生物菌种的重要来源，许多具有光合作用能力的微生物以及兼性或专性厌氧微生物都能从各种水体中筛选得到。
增殖才采集的样品中，一般待分离的菌种在数量上并不占优势，为提高分离的效率，常以投其所好和取其所抗的原则在培养基中添加特殊的养分或抗菌物质，使所需菌种的数量相对增加，这种方法称为增殖培养或富集培养。
纯化常用的菌种纯化方法很多，大体可将它们分为两个层次，一个层次较粗放，一般只能达到“菌落纯”的水平，从“种”的水平来说是纯的，其方法有划线分离法，涂布分离法和稀释分离法。
另一层次是较为精细的单细胞或单孢子分离法，它可达到细胞纯即“菌株纯”的水平。
具体操作方法很多，最简便的方法是利用培养皿或凹玻片等分离小室进行细胞分离。
也可以利用复杂的显微镜操作装置进行单细胞挑取。
性能测定菌种性能测定包括菌株的毒性试验和生产性能测定。
二、基因突变和微生物菌种选育基因是在生物体内具有自主复制能力的遗传功能单位，是一个具有特定核苷酸顺序的核酸片段，每个基因约有1000个碱基对。
基因是合成有功能的蛋白质多肽链或RNA所必需的全部核酸序列（通常是指DNA序列）。
《微生物的菌种选育》课件
诱变育种
总结词
诱变育种是一种通过使用物理、化学或生物诱变剂，诱发微生物发生基因突变，从而获得所需性状的育种方法。
详细描述
诱变育种通常需要处理少量材料，因为诱变剂可以直接诱发基因突变。该方法效率较高，可以快速获得所需的突 变体。常用的物理、化学诱变剂包括紫外线、X射线、化学诱变剂等。生物诱变剂则包括某些细菌或病毒等。
培养条件控制
法规与伦理问题
微生物的生长和代谢受到培养条件的影响 ，如温度、pH、氧气浓度等，这些条件的 细微变化可能导致实验结果的波动。
在某些应用领域，如药物和食品工业，微 生物菌种选育可能面临严格的法规和伦理 要求，需要遵循相关规定和标准。
未来的发展方向
高通量筛选技术 随着高通量筛选技术的发展，未 来可以更快地筛选到具有优良性 状的微生物菌种，提高选育效率 和成功率。
基因组编辑技术
总结词
基因组编辑技术是一种通过精确地编辑微生物的基因组序列，从而获得所需性状的育种方法。
详细描述
基因组编辑技术包括CRISPR-Cas9等基因编辑技术，可以精确地编辑和修改微生物的基因组序列，从 而获得具有优良性状的菌株。该方法需要一定的基因组编辑技术基础，但具有高效率和精确性等优点 。
在医药领域的应用
抗生素生产
许多抗生素是由微生物产生的，通过 菌种选育可以获得高产抗生素的菌株 ，用于治疗各种疾病。
疫苗生产
疫苗的生产也需要用到菌种选育技术 ，通过选育具有特定抗原性的菌株， 可以生产出预防各种疾病的疫苗。
在环境保护中的应用
生物治理
通过菌种选育可以获得具有高效降解能力的 菌株，用于处理各种环境污染，如废水处理 、土壤修复等。例如，通过选育能够降解有 机污染物的细菌和真菌，可以有效治理水体 和土壤污染。
五种菌种选育的方法
五种菌种选育的方法1. 筛选优良菌株：通过对菌种进行筛选，选出具有较高产量、快速生长、稳定性等良好性状的菌株。
可以通过观察菌株的形态特征、生长速度以及产物产量等指标进行初步筛选。
2. 交配选育：将具有不同有益特征的两个菌株进行交配，产生具有更优秀性状的杂种，进一步提高菌种的产量和品质。
3. 基因工程改良：通过基因工程技术对菌株的基因进行修改和调整，强化其有益性状，例如提高产量、耐逆性或产物纯度。
4. 微生物育种：利用微生物的自然变异、诱变或基因重组等方法，通过筛选和选育，培育出具有优良性状的菌株。
5. 隔离培养：从自然环境或特定寄主体内分离出有良好性状的菌株，单独培养并进行繁殖，以保持其稳定性和纯度。
6. 高通量筛选：利用高通量技术，如高通量测序、高通量筛选装置等，对大量菌株进行快速筛选和检测，以选取具有优良性状的菌株。
7. 环境适应培养：通过将菌株暴露在不同环境条件下，如不同温度、盐度、pH值等，挑选出能适应多种环境的菌株，提高其应用广泛性和稳定性。
8. 选择性培养基：根据特定的性状需求，调配选择性培养基，利用特定生理功能或代谢产物的需求，筛选出具有目标性状的菌株。
9. 抗菌素筛选：利用抗菌素对菌株进行筛选，选择出对某种特定抗菌素敏感或耐药的菌株，为后续应用提供基础。
10. 应激培养：通过暴露菌株于适宜剂量的外界应激因子，如氧化应激、低温应激等，筛选出对应激因子具有较高耐受能力的菌株。
11. 连续培养：通过在连续培养系统中进行菌株的增殖和筛选，选出适应此种培养方式的优良菌株。
12. 自动化选育：利用自动化系统对菌株进行快速筛选、监控和评价，提高选育效率和可控性。
13. 发酵条件优化：通过改变发酵条件中的温度、pH值、气体供应等参数，优化菌株的生长和产物产量，提高其应用效果。
14. 组合选育：将具有不同优势特征的菌株进行组合，形成互补优势，从而提高整体产量和产品品质。
15. 代谢工程优化：通过调整和改变菌株的代谢途径和代谢产物分布，来增强产物的产量和纯度。
发酵工程习题
第一章发酵工程概述复习思考题1.发酵的传统概念与现代意义上的概念是指什么？2.发酵工程的概念是什么？3.试述微生物工业发酵的基本过程4.发酵工程与传统酿造化学工程相比有什么特点？5.试述微生物发酵技术发展历史过程中的特点。
6.分析发酵工程的一般特征，同时存在哪些不足？7.发酵工业中使用的发酵罐有什么特征？8.什么是气升式发酵罐，有什么优点？9.发酵过程的优化概念，目的，内容分别是什么？10.工业发酵常见的发酵方式有哪些？其中主流发酵方式是什么？为什么？11.什么是分批发酵和补料分批发酵？分析两种发酵方式各有什么优缺点？12.连续发酵的特点及不足有哪些?13.什么是固态发酵和混合发酵？14.什么是发酵工程的后处理？发酵工程后处理技术有什么要求？发酵液的特点？15.下游工程中的目的产物有什么特点？16.用图表示发酵工程下游技术的过程。
第二章微生物菌种选育复习思考题1.工业化菌种的要求有哪些？2.自然界分离微生物的一般操作步骤有哪些？3.从环境中分离目的微生物时，为何一定要进行富集？4.菌种选育分子改造的目的是什么？5.什么叫自然选育?自然选育在工艺生产中的意义是什么？6.什么是正突变？什么是负突变？什么是结构类似物？7.什么是诱变育种？常用的诱变剂有哪些？8.什么是种子的扩大培养？9.种子扩大培养的目的与要求有哪些？10.种子扩大培养的一般步骤有哪些？11.在大规模发酵的种子制备过程中，实验室阶段和生产车间阶段在培养基和培养物选择上各有何特点？12.菌种复壮的方法或措施有哪些？13.如何防止菌种衰退？第三章发酵机制及发酵动力学复习思考题1.名词解释能荷、糖酵解、TCA循环、HMP途径、甘油发酵、初级代谢、次级代谢、反馈抑制、阻遏、同工酶、协同反馈抑制、营养缺陷型、抗性突变株、分解代谢阻遏、代谢控制发酵2.比较糖厌氧发酵和糖好氧甘油发酵的机制3.简述微生物柠檬酸发酵机制4.说明柠檬酸发酵过程中氧的重要性。
项目五 任务二三_微生物菌种选育
（二） 菌悬液的制备
1. 选用单细胞或单孢子悬液（均匀、分散）
目的：①使每个细胞能均匀接触诱变剂； ②减少表型延迟现象（诱变后性状的分离及退化现象）
2. 同步培养（生理状态一致）
3. 菌龄：对诱变剂最敏感时期 营养细胞：对数期 孢子或芽孢：萌发前期
4.菌悬液的制备方法
物理诱变：生理盐水配制 化学诱变：缓冲液配制
01
特点：每2组只有一种共同物质
2271111
1
2345
3381111
2
6
2678
3
5
4491112
3690
4
5511112
04791
（3）营养缺陷型的用途
❖ 生产菌 (氨基酸、核苷酸、维生素等高产菌需求)； ❖ 研究代谢途径和杂交、转化等遗传规律的遗传标记。
诱变育种的程序：
出发菌株（纯化）
前培养（ CM ，培养至对数期）
项目五
任务二 食品微生 物育种基本程序及
操作
一、菌种的来源
❖ 根据资料直接向有科研单位、高等院校、工厂 或菌种保藏部门索取或购买；
❖ 从大自然中分离筛选新的微生物菌种。
二、分离思路
❖ 新菌种的分离是要从混杂的各类微生物中依照 生产的要求、菌种的特性，采用各种筛选方法， 快速、准确地把所需要的菌种挑选出来。
设计有效的筛选方法，将少量正变株中的 筛选（定向） 优良菌株挑选出来。
二、诱变育种的方法
（一） 出发菌株（original strain）
出发菌株指用于诱变育种的起始菌株。
出发菌株的选择标准： • 具有有利性状（如高产、生长速度快、营养要求粗放、
标记明显等）； • 对诱变剂敏感
出发菌株的来源： •野生型菌株； •从生产中选育的自发突变菌株； •诱变获得的高产菌株
微生物菌种
虽然遗传工程等新的育种方法迅速发展，但诱变育种仍是目 前广泛使用的育种手段。
《发酵工程》
第二章 微生物菌种选育
原始菌株（出发菌株）
活细胞计数 诱变剂处理 活细胞计数 中间培养
突变株分离
诱变预备处 理
初筛 复筛 生产性能试验
工业微生物来源
想菌种保藏机构索取有关的菌株，从中筛选所需
菌株。
从自然界采集分离。
从一些发酵制品中分离目的菌株。
《发酵工程》
第二章 微生物菌种选育
微生物菌种的选择性分离
工业化菌种的要求
能够利用廉价的原料，简单的培养基，大量高效地合 成产物； 有关合成产物的途径尽可能地简单，或者说菌种改造 的可操作性要强；
分离耐高渗透压酵母菌，可到甜果、蜜饯、甘蔗渣堆积处采样
《发酵工程》
第二章 微生物菌种选育
目的微生物富集的一些基本方法
让目的微生物在种群中占优势，使筛选变 富集的目的： 得可能。
富集的三种方案：
定向培养:采用特定的有利于目的微生物富集的
条件（加热、膜过滤等），进行培养。
当不可能采用定向培养时，则可设计在一个分
能分解底物的微生物便会在菌落周围产生透明 圈，圈的大小初步反应菌株利用底物的能力。
分离水解酶产生菌时较多采用，如蛋白酶、淀粉酶、 脂肪酶、核酸酶等；
《发酵工程》
第二章 微生物菌种选育
例如用此法分离产生碱性蛋白酶的芽孢杆菌 土壤经巴氏消毒，以减少不产芽孢的微生物；然 后铺在pH8-9的琼脂培养基（含有均匀的不溶性蛋白 质）表面；碱性蛋白酶产生菌能消化平板上的不溶性 蛋白质，产生一透明圈。
遗传性能要相对稳定；
不易感染它种微生物或噬菌体； 产生菌及其产物的毒性必须考虑（在分类学上最好与 致病 菌无关）； 生产特性要符合工艺要求。
食品微生物学 第四章微生物遗传与菌种选育 第二节微生物的菌种选育
微生物遗传与菌种选育
4.2.2.1 诱变育种的步骤:
确定出发菌 ↓
菌种的纯化选优 ↓出发菌株性能测定
同步培养 ↓
制备单细胞（单孢子）悬液 ↓
诱变剂选择与诱变剂量的预试验 ↓
诱变处理 ↓
平板分离 ↓计形态变异菌落数、↓
重复筛选 ↓摇瓶发酵试验
选出突变株进行生产试验
如果此野生型菌株产量偏低，达不到工业生产的要求， 可以留之作为菌种选育的出发菌株。
微生物遗传与菌种选育
4.2.2 微生物的诱变育种
诱变育种是利用物理和化学诱变剂处理微生物细胞群， 促进其突变率在同提高，再从中筛选出少数符合育种目的的 突变株。
诱变育种的主要手段是以合适的诱变剂处理大量而分散 的微生物细胞，在引起大部分细胞死亡的同时，使存活细胞 的突变率迅速提高，再设计既简便、快速又高效的筛选方法， 进而淘汰负突变并把正突变中效果最好的优良菌株挑选出来。
微生物遗传与菌种选育
4.2.1.4 纯种培养 经过分离培养，在平板上出现很多单个菌落，通过菌落
形态观察，选出所需菌落，然后取菌落的一半进行菌种鉴定， 对于符合目的菌特性的菌落，可将之转移到试管斜面纯培养。 4.2.1.5 生产性能测定
从自然界中分离得到的纯种称为野生型菌株，它只是筛 选的第一步，所得菌种是否具有生产上的实用价值，能否作 为生产菌株，还必须采用与生产相近的培养基和培养条件， 通过三角瓶进行小型发酵试验，以求得适合于工业生产用菌 种。
微生物遗传与菌种选育
4.2.2.2 营养缺陷型突变株的筛选
在诱变育种工作中，营养缺陷型突变体的筛选及应用有 着十分重要的意义。营养缺陷型菌株是指通过诱变而产生的 缺乏合成某些营养物质(如氨基酸、维生素、嘌呤和嘧啶碱 基等)的能力，必须在其基本培养基中加入相应缺陷的营养 物质才能正常生长繁殖的变异菌株。其变异前的菌株称为野 生菌株。
发酵工艺学菌种选育
发酵工艺学菌种选育概述发酵工艺学是研究生物大分子合成和分解的原理、方法及规律的一门学科，主要关注微生物在发酵过程中的应用。
发酵过程中，菌种的选育是一个关键环节，它直接影响到发酵工艺的效果和产物的质量。
本文将从菌种选育的意义、菌种选育的基本原则、菌种选育的方法以及菌种选育的策略等方面进行探讨。
菌种选育的意义菌种选育在发酵工艺中起着至关重要的作用。
通过选育出高效、高产、稳定的菌种，可以提高发酵产物的产量和质量，降低生产成本，提高经济效益。
同时，合适的菌种选育有助于减少废弃物和副产物的产生，降低对环境的影响，实现可持续发展。
菌种选育的基本原则菌种选育的基本原则如下：1.选择适宜的菌株：根据发酵的要求，选择适宜的菌株进行选育。
菌株应具备良好的发酵性能，包括高产、高效、耐受环境变化等特点。
2.遗传稳定性：选育的菌株应具备遗传稳定性，不易发生突变或变异。
3.生理功能完整：菌种应具备完整的生理功能，包括合成目标产物的能力、辅酶的提供、耐受产物的毒性等。
4.兼容性：选育的菌种应与发酵介质相兼容，能够在特定条件下顺利生长和发酵。
5.再生能力：优选的菌种应具备较强的再生能力，能够在长时间存储后迅速恢复生长和产物合成能力。
菌种选育的方法菌种选育的方法多种多样，常用的方法包括：1.传统筛选法：通过大量筛选菌株，根据对目标产物的产量和品质进行评估，选育出优良菌株。
2.突变体筛选法：通过诱变的方法，获得菌株的突变体，然后进行筛选，选出产量高的突变体。
3.重组DNA技术：通过DNA重组技术，将外源基因导入宿主细菌，使其具备合成目标产物的能力。
4.代谢工程法：通过改造菌株代谢途径，调控关键酶的表达水平，增强目标产物的合成能力。
菌种选育的策略菌种选育的策略主要包括：1.多因素优选法：通过对菌种进行多因素的筛选，如温度、pH值、培养基成分等，选出适应性强的菌株。
2.基因库筛选法：通过建立菌株基因库，对多种菌株进行筛选，快速选出理想的菌株。
第二章 微生物菌种选育
• 优良的菌种是发酵工业的基础和关键，是 显著改善和提高产品种类、产量以及质量 的先决条件。 • 菌种选育，就是要利用微生物的遗传变异 的特性，采用各种手段，改变菌种的遗传 性状，使其符合工业生产的需要。
本章主要内容
• 第一节 微生物发酵工业的菌种类型及来源 • 第二节 微生物发酵高产菌种选育 • 第三节 菌种的退化和菌种保藏
土样的采集方法
使预被分解的物质成为唯一的碳源或氮源 pH7.0～7.5适于细菌和放线菌，pH4.5 ～6适于霉 菌和酵母 40℃利于放线菌孢子萌发，却不利于细菌生长 限制通入氧气使厌氧菌数量增加
采用平板划线法和稀 通过压力（高温、高压、抗生素）使非目的的 释法，以时间为变量， 类群比例减少 进行纯种分离
从一些发酵制品中分离目的菌株，如酒醪中 分离淀粉酶或糖化酶的产生菌，从酱油中分 离蛋白酶产生菌，从噬菌体污染的发酵液中 分离抗噬菌体的发酵菌株等。
三、菌种微生物的选择性分离
• 菌株的分离和筛选分为以下几步：
采 样 富 集 分 离 筛 选
各种生境下的土壤是 微生物菌种最全面的 来源 人为控制条件使所期 待的目的菌种占据优 势
是单产高的营养缺陷型突变菌株或调节突变菌株或野生菌株，最 好还是抗噬菌体能力强的菌株
菌种纯粹，不易变异退化，以保证稳定性
菌种不是病原菌，不产生任何有害的生物活性物质和毒素（包括 抗生素、激素、毒素等），以保证安全
类型：包括细菌、酵母菌、霉菌和放线菌等类群，还有担子菌及藻类等
一、工业发酵常见的微生物种类
担子菌就是人们常说的菇类（mushroom）微生物。
担子菌资源的利用正引起人们的重视，如多糖、 橡胶物质和抗癌药物的研发。
6、藻类（alga）
菌种选育
（2）抗性菌株的产量试验 在选育抗噬菌体菌株时， 既要求具有抗性，同时亦要求生产能力不低于原敏感 菌株。
（3）其正抗性与溶源性的区别试验 菌株的抗噬菌体 特性具有遗传的相对稳定性。 抗性表现力多种多样，可因细胞壁结构的改变而阻 止噬菌体吸附侵入，也可因生理代谢的改变，使噬菌 体不能侵染，即使侵染后也不能增殖释放。这些菌株 都具有真正的抗性。溶原性菌株则因细胞中存在原噬 菌体，对同一类型噬菌体具有免疫性。表面上看来， 这种菌株具有抗性，但可采用物理、化学因素诱导不 同的敏感菌看它是否会释放噬菌体。出现噬菌斑的菌 株就是溶源菌，而不是真正抗性菌。
E N一甲基一N′硝基一N一亚硝基弧（NTG）
亚硝基胍是亚硝基烷基类化合物的一种，可诱发 营养缺陷型突变，不经淘汰便可直接得到12％一80％ 的营养缺陷型菌株，故有超诱变剂之称。它在pH低 于5－5.5的条件下，形成HNO2 而引起菌种突变；在 碱性条件下以重氮甲烷的形式对DNA起烷化作用； 在pH6时，两者均不产生，此时的诱变效应可能是由 于NTG本身对核蛋白体引起的变化所致。 在缓冲液中较难溶解，而在甲酰胺中溶解度较大，因 此用甲酰胺溶解NTG，可以提高处理浓度。通常在 浓度为300 μg／mL，温度为28℃和时间为60分钟的 条件下进行处理，容易得到高产菌株。
2.2.3.3 噬菌体的防治
不同发酵类型遭到不同种类噬菌体侵染所出现的现 象是不同的，而同一菌种被相同的噬菌体侵染，由于 侵染的时间不同，也会造成不同的后果。但都会出现 畸形菌丝，菌体迅速消失，pH上升，发酵产物停止积 累，甚至下降等现象。
噬菌体的防治是多方面的。大概可以分以下几个方 面：
（1）正确判断 （2）普及有关噬菌体的知识 （3）选育抗噬菌体菌株 （4）消灭噬菌体
E 高产菌株的获得需要筛选条件的配合
高中生物专题2微生物的培养与应用课题1微生物的实验室培养11
专题2课题1微生物的实验室培养
一、课题目标
1.知识目标
a.了解有关培养基的基础知识。
b.了解消毒和灭菌方法。
2.能力目标
a.进行无菌技术操作。
b.进行微生物培养。
3.情感目标
形成勇于实践、严谨求实的科学态度和科学精神。
二、课题重点
无菌技术操作。
三、课题难点
无菌技术操作。
四教学流程
水、碳源、氮源、无机盐
问题2：从细胞的化学元素组成来看，培养基中为什么都含有这些营养成分？
C、H、O、N、P、S是构成细胞原生质的基本元素，约占原生质总量的97％以上。
【小结】共同归纳培养基的基本成分和主要来源。
（2）特殊成分和条件
提醒学生培养基还需要满足不同微生物生长对PH、氧气、特殊营养物质的要求：如乳酸杆菌时需要添加维生素，霉菌需要将培养基pH调节为酸性，细菌时需要将pH调节为中性或微碱性。
（二）无菌技术
讲解：无菌操作泛指在培养微生物的操作中，所有防止杂菌污染的方法。
强调无菌操作是培养微生物成功的关键。
1.主要方面
讲解无菌技术主要方面：
（1）对实验操作空间、操作者的衣着和手进行清洁和消毒；
（2）将培养器皿、接种用具和培养基等器具进行灭菌；
（3）为避免周围微生物污染，实验操作应在酒精灯火焰附近旁进行；（4）避免已灭菌处理的材料用具与周围物品相接触。
2.消毒与灭菌的比较
列表让学生进行比较。
第二章菌种的选育
体的筛选方案与操作步骤：
进行综合、具体问题分析来决定。
2. 快中子 快中子的生物学效应是由其撞击原
子核后产生的质子产生的。 能够引起较多的点突变和染色体变， 而产生诱变育种的效应。
3.氮芥(p40) 机理：氮芥的盐酸盐和碳酸氢钠
反应释放出氮芥子气，再与细胞作 用引起染色体发生畸变。
使用方法： 活化剂和解毒剂的配置 氮芥的盐酸盐配置 诱变作用 诱变终止
第二章菌种的选育
内容 1.菌种的来源 2. 菌种的选育 3. 菌种的保藏
2.1 菌种的来源 微生物具有的五大特性 1.种类多,分布广; 2.比面积大,代谢能力强; 3.生长迅速,繁殖快; 4.适应性强,容易培养; 5.易变异.
2.1.1生物物质产生菌的筛选 2.1.1.1微生物---生物产物的来源 两个成功因素
分生孢子
4.重组体的形成 异核体菌落在生长过程中，染色体
重叠的两节段（二体区）的不同位置发 生交换后能 产生重组体孢子。
+ 重组体
2.6.2.1放线菌的杂交技术 1.混合培养法 a.选择性平板法 b.异核系分析法
2.平板杂交法
3.玻璃纸转移法 成功报道：金霉素、土霉素、新霉素、红 霉素、新霉素等抗生素杂交育种方面。
1. 指示菌 大肠杆菌BR513(ATCC33313) 2.指示微生物培养 3.指示微生物倒固体检测平板 入ß-半乳糖苷酶的生色基质混合物 （84mg褪蓝RR和14mg6-溴-2萘-β-D半乳糖吡喃糖苷于2ml二甲基亚砜中）， 再加入琼脂静置，观察颜色变化情况。
食品发酵工程-2(微生物菌种的选育及保藏)
02
微生物菌种保藏
低温保藏法
总结词
通过降低温度来抑制微生物的生长和代谢，从而延长菌种保 藏时间。
详细描述
将微生物菌种保存在低温环境下，通常为-18℃至-70℃，可以 显著减缓菌种的生长和代谢速度，从而延长菌种保藏时间。低 温保藏法适用于大多数微生物菌种的长期保存。
干燥保藏法
总结词
通过去除水分来降低微生物的生存能 力，从而延长菌种保藏时间。
详细描述
将微生物菌种干燥至一定含水量，通常 为5%-10%，以降低菌种的生存能力。 干燥保藏法适用于耐干燥的微生物菌种， 如霉菌和酵母菌等。
冷冻真空干燥干燥保藏法
总结词
结合低温、干燥和真空条件来更有效地延长菌种保藏时间。
详细描述
在冷冻真空干燥机中，将微生物菌种在低温、真空条件下进行干燥处理，去除 水分，从而延长菌种保藏时间。冷冻真空干燥保藏法适用于对湿度敏感的微生 物菌种，如病毒和细菌等。
03
微生物菌种鉴定
形态学鉴定
总结词
通过观察微生物的形态、大小、颜色、生长速度等特征，初步判断微生物的种类。
详细描述
形态学鉴定是微生物鉴定的基础方法，通过显微观察，可以了解微生物的形态、大小、排列、运动性等特征，从 而判断其大致的分类。
生理生化鉴定
总结词
通过测定微生物对不同碳源、氮源、能源的利用以及产生的代谢产物，进一步确定微生物的种类。
详细描述
根据产物的性质选择合适的分离纯化方法，如离心、 过滤、萃取、沉淀等。通过实验确定最佳的工艺参数 和操作条件，以提高产物的纯度和收率。同时，可以 探索联合使用多种分离方法，以达到更好的分离效果 。
THANKS
感谢观看
的时间和较大的培养规模。
菌种选育名词解释
菌种选育名词解释
菌种选育是指通过筛选和培育，从自然环境或人工选育中获得具有特定特征和性质的菌种或菌株。
菌种是指由一类具有相同或类似形态、生理和遗传特征的微生物个体所组成的集合体。
菌种选育的目的是为了获得具有高产、高效、高质的菌种，以满足工业生产、农业生产或科学研究的需要。
在菌种选育中，常用的方法包括筛选法、改良法和混合法。
筛选法通过对大量菌株进行筛选，选取具有所需特性的菌种。
改良法则通过对已有菌种进行基因工程或遗传改良，使其具有更好的特性。
混合法是将两个或多个不同菌株进行混合培养，通过互补作用和相互促进，获得具有更好性能的菌种。
菌种选育在农业领域可以用于优选具有抗病、抗逆性强、高产等特性的菌种，以提高作物产量和品质；在工业领域可用于选育具有高产酶、高产代谢产物等特性的菌种，以提高产品产量和质量；在环境保护方面可以用于选育具有降解、吸附等环境修复能力的菌种，以减少环境污染；在医药领域可以用于选育具有抗菌、抗肿瘤等特性的菌种，用于新药研发等方面。
总之，菌种选育是一种重要的菌种改良和应用技术，可以通过选择和培育获得具有理想特性的菌种，以应用于各个领域。
微生物菌种的选育方法(两篇)
引言：微生物菌种的选育是一项重要的研究领域，其在农业、医药、环境保护等多个领域具有广泛的应用价值。
本文结合相关研究成果，探讨了微生物菌种选育的方法，旨在为相关领域的科研工作者提供参考。
概述：微生物菌种的选育是指通过对微生物的筛选和培养，选择出具有特殊功能或者优良特性的微生物菌株。
其方法包括了菌种筛选、培养条件优化等多个环节。
本文将以此为主线，结合实际案例，详细阐述微生物菌种选育的方法。
正文内容：1. 菌种筛选1.1 传统筛选方法传统筛选方法包括菌落形态观察、生理生化指标检测、抗性测定等。
通过对菌落形态和生理生化特性的观察，可以初步确定菌株的特性。
同时，通过对菌株的抗性测定，可以筛选出具有耐药或者耐环境逆境特性的菌株。
1.2 分子生物学方法分子生物学方法可以应用PCR等技术，快速检测目标菌株的特定基因或者特性。
这些特定基因可能与目标菌株的优良性状相关，通过筛选出含有这些特定基因的菌株，可以更加精确地进行微生物菌种的选育。
2. 菌种培养条件优化2.1 培养基配方优化培养基是微生物菌种培养的基础，其配方的优化对于菌种的生长和代谢具有重要影响。
通过调整培养基中的碳源、氮源、矿质元素等成分，可以优化菌株的生长条件。
2.2 培养条件控制培养条件的控制对于微生物菌株的生长和产生特定代谢产物等方面具有重要影响。
温度、pH值、培养时间等因素的调控，可以使菌株在适宜的环境中进行生长和代谢，从而保证其优良特性的表达。
3. 菌株遗传改良3.1 重组DNA技术重组DNA技术可以通过将目标基因导入到菌株中，使其具有特定的功能特性。
通过引入外源基因，可以使菌株产生特定的代谢产物，或者具有特定的酶活性等特性。
3.2 融合技术融合技术是指将两个或者多个菌株进行融合，从而形成新的菌株。
融合后的菌株可能具有不同菌株的优点，如抗性能力、代谢能力等，从而提高菌株的综合性能。
4. 菌株功能验证4.1 体外实验通过在实验室中建立靶点验证体系，对选育出的菌株进行功能验证。
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CC GGA T
AA C TTG
CA C G TAG
外源DNA片 段
微生物的基因重组
• 原核微生物的基因重组 通过转化、转导、接合、原生质体融合
等形式进行部分遗传物质转移和基因重组。
• 真核微生物基因重组 有性杂交 准性杂交（异核体、杂合双倍体、重组
双倍体、重组单倍体）
转化(transformation)
第二轮 诱变剂
五个出发菌株 处理
40株 44株4000株株（每株初1筛瓶）选出50株（每复株筛4瓶）选出5 株 40株
设计高效筛选方案或方法
变色圈法，透明圈法，生长圈法，抑菌圈法， 梯度平板法
透明圈
抑菌圈
设计高效筛选方案或方法 高产突变菌株的筛选方法 青霉素浓缩法 抗性突变体的筛选方法 梯度培养皿法 营养缺陷型的的筛选方法
22
5
292
13
6
136
10
7
573
33
8
291
11
924 487
21
784 421
15
1092 571
20
948 499
17
返回核染色体
原核生物基因调控系统
RP
O 结构基因
启动基因 操纵基因 调节
基因
操纵子
原核生物遗传物质
质粒
原核 细胞
基因突变
突变类型 突变率 突变特点 突变机制
碱基的置换 移码突变 染色体畸变
诱变剂处理 淘汰野生型 检出缺陷型 鉴定缺陷型
夹层培养法 逐渐检出法 影印接种法
限量补充培养法 菌丝过滤法
与突变株的筛选相关的几个概念
三类遗传型
野生型 [A+B+] 营养缺陷型 [A+B-] 原养型 [A+B+]
基本培养基 [-] 相关培养基 完全培养基 [+]
补充培养基
与筛选营养缺陷型突变株有关的三类培养基
发酵单位(u/mL)
100 250 500 850 850 8000 2万 5万 10万以上
效价：指有效成分的浓度。1ug/uL称为1 单位
诱变育种的基本过程
选择合适的出发菌株 ↓
制备待处理的菌悬液 ↓
诱变处理 ↓
筛选 ↓
保藏和扩大试验
诱变育种的原则
选择简便有效的诱变剂 选优良的出发菌株 处理单孢子（或单细胞）悬液 选用最适剂量 利用复合处理的协同效应 设计高效筛选方案或方法
氦气是最小的单原子分子，其激发后释放出来的活性粒子能量最高，达到19.8eV， 而其他气体等离子体的活性粒子能量均比氦等离子体低很多。
挑选优良的出发菌株
生产中用过的自发变异菌株 具有有利性状的菌株 已发生其他变异的菌株 最终产物代谢量高的菌株
处理单孢子（或单细胞）悬液
芽孢杆菌应处理芽孢 放线菌，霉菌应处理孢子 细菌指数期，放线菌和霉菌孢子要 稍加萌发后使用 均匀悬夜
选择简便有效的诱变剂
紫外线
接种
培养
选择优良突变株
培养
出发菌株 含诱变剂的液体培养基 接种分离
常用的诱变剂
物理诱变剂：紫外线，X射线，β射线、γ射线及 等离子体等；
化学诱变剂：亚硝基胍，硫酸乙酯，5-溴尿嘧啶， 亚硝酸等；
ARTP(常压室温等离子体)诱变育种仪
常用的诱变剂
即用α射线、β射线、γ射线、Χ射线、中子和其他 粒子、紫外辐射以及微波辐射等物理因素诱发变 异。当通过辐射将能量传递到生物体内时，生物 体内各种分子便产生电离和激发，接着产生许多 化学性质十分活跃的自由原子或自由基团 [1] 。 它们继续相互反应，并与其周围物质特别是大分 子核酸和蛋白质反应，引起分子结构的改变。由 此又影响到细胞内的一些生化过程，如 DNA合成 的中止、各种酶活性的改变等，使各部分结构进 一步深刻变化，其中尤其重要的是染色体损伤。 由于染色体断裂和重接而产生的染色体结构和数
选用最适剂量
剂量:诱变剂浓度和处理时间 合适剂量：扩大变异幅度
促使变异移向正变范围
利用复合处理的协同效应
两种或多种诱变剂先后使用 两种或多种诱变剂同时使用 同种诱变剂重复使用
设计高效筛选方案或方法
第一轮
一个出诱变剂 发菌株 处理
选出200个 菌株
初筛
复筛
选出50株
选出5 株
（每株1瓶）
（每株4瓶）
NH2
直接引起置 OH
O
C
换的诱变剂 C
C
HNO2
异构
腺嘌呤
次黄嘌呤(He) 次黄嘌呤(Hk)
H..k
A..
H..e H..k
C
T
T
T
A..
T
H..k C
G.. C
Hale Waihona Puke 基的置换– 点突变5-BU
酮式 Br
CO Br
C O H 5-BU
烯醇式
间接引起置换的诱变剂A..
A.. T
G.. G..
G.. C
计算出 存活率 突变率 正变率 高产率
投产率
微生物的菌种选育
生物质原料
诱变育种
基因工程 原生质体融合
代谢网络
其他 如：代谢工程，Genome－shuffling等 发酵产品
诱变育种
诱变育种的基本过程 诱变育种的原则
诱变育种
从青霉素产量看诱变育种
时间
1943 1943 1943 1945 1947 1955 1971 1977 目前
缺少一个碱基 ABC BCA BCA BCA BCA BCA BCA BCA
ＤＮＡ分子中缺失或增加少数几个碱基对引起
染色体畸变
UV
嘧啶
嘧啶二聚体
光复活作用:
光解酶 嘧啶二聚体
嘧啶
诱变育种的基本环节
大多死亡
出发菌株
多数未变
诱变
少数存活
多数负变
少数突变
少数正变
多数幅度小 多数不宜投产
少数幅度大
少数适宜投产
简介
王玉华 博士，教授，博士生导师 现工作单位：食品科学与工程学院
联系方式： E-mail: yuhua-ww@ cell phone：13086813443
高级食品微生物学
课时安排：
教学安排
✓ 理论课时：28学时 ✓ 实验课时：17学时
教学内容：
➢ 食品微生物发展现状与趋势（4学时） ➢ 微生物菌种选育（4学时） ➢ 微生物的代谢调控（4学时） ➢ 微生物菌种资源开发及其在食品中的应用（8学时） ➢ 微生物新技术及其在食品中的应用（8学时）
转化发生的条件
① 受体细胞要处于感受态 ② 转化因子大小适宜（分子量1× 107 D 左右） ③ 菌株间的亲缘关系密切
营养缺陷型[A+B-]：野生型菌株经诱变处理后，丧失了合成 某种酶的能力，只能在加有该酶合成产物的培养基上生长 的突变株。
原养型[A+B+]：营养缺陷型经回变或重组后产生的菌株。
夹层培养法及结果
基本培养基
培养
培养
小菌落即营养缺陷型
补充培养基
逐个检出法
菌种
涂 含诱变剂的液体培养基 布
培
养
完全培养基
基本培养基（MM）[-]：凡是能满足野生型菌株营养要求 的最低成分的合成培养基。
完全培养基（CM）[+]：满足一切营养缺陷型菌株生长的 天然或半合成培养基。
补充培养基（SM）：在MM中有针对性地加入一或几种营养 成分以满足相应营养缺陷型菌株生长的合成培养基。
与营养缺陷型有关的三类遗传型
野生型 [A+B+]：从自然界中分离到的微生物在其发生营 养缺陷型突变前的原始菌株
C BU A..
烯醇式 BU
A.. T BU A..
A.. BU
酮式
酮式
T
A.. T
G.. BU
G.. C
烯醇式
点突变—单点突变、多位点突变
点突变—饱和突变、定向进化
移码突变
DNA片段的缺失和插入
ABC ABC ABC ABC ABC ABC ABC ABC
增添一个碱基 ABC ABC ABX CBA CBA CBA CBA CBA
细菌域
微生物的范围
古生菌域
真核生物域
生命三域
第二章 微生物的菌种选育
AC
T GA
A
AA C T TG
CA
C
G TAG
内容提要
遗传变异的物质基础 基因突变 微生物的基因重组 微生物的菌种选育 菌种的衰退复壮和保藏
遗传变异的物质基础
物核 质酸 的是 证遗 明传
动物实验
转化实验
材料 细菌培养实验 方法 无细胞抽提液试验
活的S菌
抽血分离
转化实验（2）细菌培养实验
ＳⅢ〖杀死〗 ＲⅡ〖活菌〗
ＳⅢ〖杀死〗 ＲⅡ〖活菌〗
体外培养 无菌落生长
体外培养
ＲⅡ菌落
体外混合培养 ＲⅡ菌落多 ＳⅢ菌落少
转化实验（3）S型菌无细胞抽提液试验
活R菌+ S菌无细胞抽提液
活R菌 + S菌DNA
活R菌 +
S菌Pr S菌多糖
大量R菌落
S菌落 R菌落
春琼 日脂 霉块 素培 高养 产法 菌筛 种选
突变
春日链霉菌 孢子悬液
含供试菌种 · （拮抗对象）
的琼脂平板
高通量筛选
酶标仪
青霉素浓缩法
抗青霉素菌落
培养基(含青霉素)
接入敏感菌液
（含抗性突变株）
涂布
培养
梯度培养皿法
含异烟肼
抗结核药物
接敏感菌 含突变株