2-第2章--发酵工业菌种选育
合集下载
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
2016/12/13
2.1.1.2工业发酵常见微生物及其代谢产物
(4) 酵母菌及其代谢产物
发酵工业常用的酵母有啤酒酵母、卡尔斯伯酵母、德巴 利氏酵母、汉逊氏酵母、假丝酵母和毕赤氏酵母等。 酵母细胞本身含有丰富的蛋白质、维生素以及各种酶类， 工业上常通过培养酵母制造单细胞蛋白，以供食用或作 饲料蛋白，或用来制取核糖核酸、核苷酸、核黄素、细 胞色素c、辅酶A、凝血质、转化酶和乳糖酶等。 在发酵工业上，经常利用酵母的代谢进行啤酒、白酒、 黄酒和果酒等各种饮料酒的酿造，以及生产乙醇、甘油、 有机酸及麦角固醇等多种产品。
2016/12/13
菌种选育有何意义？
菌种选育的意义：
提供产量
提高产品质量 改善加工工艺和开发新产品。 在科学研究中，通过菌种选育还可以了解菌种 的遗传学性质
2016/12/13
2.1 工业发酵生产菌种 2.1.1 工业发酵微生物及其代谢产物 在工业发酵工程中，经常用到的生产菌种 是细菌、放线菌、酵母菌和霉菌。
图2-1中简要阐明了初级代谢途径与次级代谢 途径的联系与区别。
2016/12/13
糖类
磷酸戊糖途径
核酸类 多糖类 糖苷类
核苷类抗生素 糖苷类抗生素 糖衍生物类抗生素
糖酵解
4-磷酸赤藓糖
图2-1 初级代谢与 次级代谢的关系
莽草酸 磷酸烯醇 式丙酮酸 芳香族氨基酸 丙酮酸 脂肪族氨基酸 乙酰CoA CO2 乙酰CoA 脂肪酸 大环内酯类抗生素 四环素 灰黄霉素 黄曲霉毒素 蛋白质 多肽类抗生素 β-内酰胺类抗生素 氨基酸衍生物类 氯霉素
此外，有的放线菌还用来生产维生素和酶制剂， 有的放线菌用于甾体转化。
2016/12/13
2.1.1.2工业发酵常见微生物及其代谢产物
(3) 霉菌及其代谢产物 发酵工业上最常用的霉菌有曲霉属、青霉素、根霉属和 红曲霉属等。 霉菌除了应用于传统的酿酒、制浆和其他发酵食品生产 外，还可用于生产乙醇、有机酸、抗生素、酶制剂、维 生素、植物生长素以及甾体转化等。 例如，黑曲霉用于生产酸性蛋白酶、淀粉酶、果胶酶、 葡糖氧化酶、柠檬酸、葡糖酸、草酸以及抗坏血酸等； 红曲霉能发酵生产红曲红色素、红曲黄色素、柠檬酸、 琥珀酸、麦角固醇、洛伐他丁、淀粉酶、蛋白酶和酯化 酶等；产黄青霉用于生产青霉素、葡糖酸、抗坏血酸以 及多种酶；根霉能产生反丁烯二酸、乳酸、琥珀酸、芳 香脂和甾族化合物等；毛霉能产生果胶酶、凝乳酶、甾 族化合物以及应用于传统的制酱工业等。
2016/12/13
2.1.1.1微生物代谢产物的类型 次级代谢产物与初级代谢产物的关系
次级代谢产物和初级代谢产物对产生菌的生长 繁殖作用虽然不同，但它们的生物合成途径是 相互关联的。初级代谢中产生的一些小分子化 合物是所有次级代谢途径中的原料，即通过初 级代谢中的糖酵解、三羧酸循环和磷酸戊糖途 径等所产生的物质进一步转化和合成一系列有 着不同化学结构和性质的次级代谢产物。
莽草酸
甲羟戊酸
2016/12/13
从酶学关系来看，催化次级代谢途径中各步反 应的酶或酶系，既有初级代谢途径中的酶类， 又有次级代谢特有的酶。这些特异性酶活性的 高低与次级代谢产物的产量密切相关。某些初 级代谢产物对次级代谢有一定程度的调节作用。 从遗传控制来看，初级代谢与次级代谢都受到 核内遗传物质的控制，同时，在许多抗生素产 生菌中发现，抗生素的合成还受到核外遗传物 质质粒的控制。因此，有人将这些受到质粒控 制的代谢产物称为“质粒产物”。
（郑善良等•微生物 学基础，1994）
丙二酰CoA
三羧酸 循环 乙酰CoA 聚酮酐
2016/12/13
乙酰乙酰CoA
甲羟戊酸
异戊二烯类
赤霉素类
隐杯伞素
2.1.1.1微生物代谢产物的类型 从代谢途径来看，次级代谢产物是以初级代谢 产物作为前体衍生出来的。菌体代谢过程中产 生的某些中间产物，既可用于合成初级代谢产 物，又可用于合成次级代谢产物，这些中间产 物称为“分叉中间体”。某些分叉中间体如表 2-1所示。
2016/12/13
2016/12/13
2.1.1.2工业发酵常见微生物及其代谢产物 (2) 放线菌及其代谢产物
发酵工业常用的放线菌种主要是链霉菌属。
放线菌的主要代谢产物是抗生素，如链霉素、 土霉素、金霉素、卡那霉素、争光霉素、春雷 霉素和灭瘟素等。根据统计，至今从自然界中 分离出来5500种以上抗生素，其中4400多种 是放线菌产生的。
2016/12/13
表2-1 初级代谢和次级代谢的分叉中间体
分叉中间体 α-氨基己二酸 丙二酰CoA 乙酰CoA 初级代谢产物 赖氨酸 脂肪酸 次级代谢产物 青霉素、头孢霉素 利福霉素族、四环素族 大环内酯族、多烯族抗生素、灰 黄霉素、 橘霉素、环己酰亚胺、棒曲霉素 对氨基苯丙氨酸 氯霉素 苯丙氨酸 绿脓菌素 酪氨酸、对氨基苯甲酸、 新生霉素 色氨酸 类固醇 赤霉素、萜类、β-胡萝卜素、麦 角碱
2016/12/13
Байду номын сангаас
2.1.1.1微生物代谢产物的类型 次级代谢是微生物在一定的生理阶段出现的一 种特殊代谢类型，是某些微生物为了避免在代 谢过程中某些代谢产物的积累造成的不利作用， 而产生的一类有利于生存的代谢类型。
次级代谢产物通常是在生长后期合成。
次级代谢产物是通过次级代谢合成的产物，如 抗生素、生物碱、色素、激素和毒素等，这些 产物是对微生物本身无明显生理作用或对自身 生长是非必需的，但对产生菌的生存可能有一 定价值。
2016/12/13
所谓互变异构效应是指四种碱基的第六位上的酮基和氨 基，胸腺嘧啶（T）和鸟嘌呤（G）可以酮式或烯醇式 出现，胞嘧啶（C）和腺嘌呤（A）可以氨基式或亚氨 基式出现。平衡一般倾向于酮式和氨基式，因此，在 DNA双链结构中以AT 和GC碱基对为主。 可是在偶然情况下，T也会以稀有的烯醇式形式出现， 因而在DNA复制到达这一位置的一瞬间，通过DNA多 聚酶的作用，在它的相对位置上就不出现A而出现G。 同样，如果C以稀有的亚氨基形式出现，在新合成的 DNA单链的相对位置上就将是A而不是G。这或许就是 发生相应的自然突变的原因。由于在任何一瞬间，某一 碱基是处于酮式或烯醇式还是氨基式或亚氨基式状态目 前还无法预测，所以要预言在某一时间、某一基因将会 发生自然突变是难以做到的。但是，人们对这些偶然事 件作了大量统计分析后，还是可以发现并掌握其中规律 的。例如，据统计，碱基对发生自然突变的几率约为 10-8~10-9。
2016/12/13
2.1.1.2工业发酵常见微生物及其代谢产物 (1) 细菌及其代谢产物 (2) 放线菌及其代谢产物
(3) 霉菌及其代谢产物
(4) 酵母菌及其代谢产物
2016/12/13
2.1.1.2工业发酵常见微生物及其代谢产物
(1) 细菌及其代谢产物 发酵工业上常用的细菌有醋酸菌、乳酸菌属、芽孢杆菌、大肠 埃希氏菌（大肠杆菌）、产氨短杆菌、谷氨酸棒杆菌、链球菌、 假单胞菌和黄单胞菌等。 由于细菌种类繁多，其发酵代谢产物种类也很多。 例如，可利用醋酸杆菌生产醋酸、山梨醇、5-酮葡糖酸和酒石 酸等；乳酸菌广泛应用于乳酸的生产以及乳制品工业；利用产 氨短杆菌、谷氨酸棒杆菌、黄色短杆菌等可生产氨基酸、核苷 酸等；利用梭状芽孢杆菌可生产丁二醇、丙酮、丁醇、乙醇、 丙酮丁醇、核黄素以及一些有机酸；利用枯草芽孢杆菌可生产 淀粉酶、蛋白酶、果胶酶、多肽类抗生素、氨基酸、维生素以 及丁二醇等；利用假单胞菌能生产维生素B12、色素、丙氨酸、 葡糖酸以及一些抗生素和甾体等；利用黄单胞菌可生产维生素 B12；利用运动单胞菌可生产乙醇；利用大肠杆菌可生产天冬氨 酸、赖氨酸、苏氨酸、缬氨酸以及谷氨酸脱羧酶、天冬酰酶等。
第2章 发酵工业菌种选育
食品科学与工程专业
2016/12/13
第 2章
发酵工业菌种选育
工业发酵生产水平的高低取决于生产菌种、发酵工 艺和后提取工艺三个因素，其中拥有良好生产菌种 是前提，菌种质量好坏直接影响了发酵产品的产量、 质量及其成本。 例如，青霉素的发酵生产，在投产之初只有 40U· mL-1，得到黄色晶体，青霉素纯度很低，价比 黄金；而现在采用新型菌种可以达到60000U· mL-1 以上，得到晶体为纯白色，青霉素纯度高达95%以 上，成本不到0.1元。 青霉素发酵生产的这种质的飞跃，生产所用菌种在 其中起了关键作用。
2016/12/13
2.1.3 工业发酵生产菌种来源
(1) 从自然界分离筛选。 自然界是新菌种和优良菌种的宝库。 但一般从自然界直接分离到的菌种，大多数不能立即适 应实际生产需要。因为在正常生理条件下，微生物的主 要特性是快速生长和繁殖，但是，发酵工业的目的主要 是积累大量的代谢产物。因此从自然界分离到的菌种往 往要通过菌种改良即菌种选育，才能得到符合工艺要求 的菌种。 (2) 从菌种保藏机构获得。这些菌种离生产工艺要求已 基本接近或接近，稍加选育即容易获得优良菌种，可节 省人力和时间。 (3) 从生产过程中已有菌种中筛选发生正突变的优良菌 种。
2016/12/13
2.1.1.1微生物代谢产物的类型
代谢作用是生物体维持生命活动过程中的一切 生化反应的总称，是生命活动的最基本特征， 与生命的存在、发展紧密相联。 根据代谢产物的生理作用不同，将代谢分为初 级代谢和次级代谢两种类型。
2016/12/13
2.1.1.1微生物代谢产物的类型 初级代谢主要是指把营养物质转化为机体结构 和生理活性物质以及提供能量的代谢作用。 微生物通过初级代谢途径，产生微生物自身生 长繁殖所必需的代谢产物，这些产物称为初级 代谢产物。 初级代谢产物包括分解或合成过程中的各种中 间代谢物、前提物、高分子物质以及能量代谢 和代谢调控中起作用的各种物质，如氨基酸、 核苷酸、蛋白质、多糖和核酸等。
优良菌种都是通过菌种选育获得的。
菌种选育方法主要包括自然选育、诱变育种、 杂交育种和基因工程育种。
2016/12/13
2.2.1 自然选育
概念： 在生产过程中，不经过人工诱变处理，利用菌种的自然 突变（Spontaneons Mutatiton）而进行菌种筛选的 过程，称为自然选育或自然分离。 自然突变就是指某些微生物在没有人工参与下所发生的 那些突变。称它为自然突变绝不意味着这种突变是没有 原因的。 一般认为引起自然突变有两个原因：即多因素低剂量的 诱变效应和互变异构效应。 所谓多因素低剂量的诱变效应，是指自然突变实质上是 由一些原因不详的低剂量诱变因素引起的长期综合效应， 例如充满宇宙空间的各种短波辐射、自然界中普遍存在 的一些低浓度诱变物质以及微生物自身代谢活动中所产 生的一些诱变物质（如过氧化氢）的作用等。
糖类磷酸戊糖途径核酸类多糖类糖苷类核苷类抗生素糖苷类抗生素糖衍生物类抗生素糖酵解磷酸烯醇式丙酮酸丙酮酸4磷酸赤藓糖莽草酸氯霉素芳香族氨基酸蛋白质多肽类抗生素内酰胺类抗生素图21初级代谢与次级代谢的关系郑善良等?微生物学基础199420161214丙酮酸乙酰coa三羧酸循环脂肪族氨基酸蛋白质氨基酸衍生物类丙二酰coa乙酰coaco2乙酰coa乙酰乙酰coa脂肪酸聚酮酐大环内酯类抗生素四环素灰黄霉素黄曲霉毒素甲羟戊酸异戊二烯类赤霉素类隐杯伞素2111微生物代谢产物的类型?从代谢途径来看次级代谢产物是以初级代谢产物作为前体衍生出来的
2016/12/13
无论菌种来源如何，为满足发酵工艺对菌 种的要求，一般都需要对获得的菌种进行改良 和纯化。选择和培育适合的优良菌种是重要的 环节。
菌种选育就是按照生产的要求，根据微生 物遗传和变异的理论，用自然或人工的方法造 成菌种变异，再经过筛选而达到菌种改良的目 的。
2016/12/13
2.2 生产菌种的选育 微生物菌种是决定发酵产品的工业化价值以及 发酵过程成败的关键，只有具备良好的菌种基 础，才能通过改进发酵工艺和设备以获得理想 的发酵产品。
2016/12/13
2.1.2 工业发酵对生产菌种的一般要求
（1）菌种不能是病源菌，不能产生任何有害的生物活性物 质或毒素，以保证产品的安全性。 （2）有在较短的发酵周期内产生大量发酵产物的能力。 （3）在发酵过程中不或少产生与目标产物性质相近的副产 物及其他产物，可提高营养物质的转化率，减少分离纯化的 难度，降低成本，提高产品的质量。 （4）生长繁殖能力强，生长、反应速度快，发酵周期短， 产孢菌应具有较强的产孢子能力。 （5）原料来源广，价格低廉，菌种能高效地将原料转化为 产品。 （6）对需要添加的前体物质有耐受能力，并不能将前体作 为一般碳源利用。 （7）菌种纯，遗传特性稳定，抗噬菌体能力强，以保证发 酵生产和产品的稳定性。
2.1.1.2工业发酵常见微生物及其代谢产物
(4) 酵母菌及其代谢产物
发酵工业常用的酵母有啤酒酵母、卡尔斯伯酵母、德巴 利氏酵母、汉逊氏酵母、假丝酵母和毕赤氏酵母等。 酵母细胞本身含有丰富的蛋白质、维生素以及各种酶类， 工业上常通过培养酵母制造单细胞蛋白，以供食用或作 饲料蛋白，或用来制取核糖核酸、核苷酸、核黄素、细 胞色素c、辅酶A、凝血质、转化酶和乳糖酶等。 在发酵工业上，经常利用酵母的代谢进行啤酒、白酒、 黄酒和果酒等各种饮料酒的酿造，以及生产乙醇、甘油、 有机酸及麦角固醇等多种产品。
2016/12/13
菌种选育有何意义？
菌种选育的意义：
提供产量
提高产品质量 改善加工工艺和开发新产品。 在科学研究中，通过菌种选育还可以了解菌种 的遗传学性质
2016/12/13
2.1 工业发酵生产菌种 2.1.1 工业发酵微生物及其代谢产物 在工业发酵工程中，经常用到的生产菌种 是细菌、放线菌、酵母菌和霉菌。
图2-1中简要阐明了初级代谢途径与次级代谢 途径的联系与区别。
2016/12/13
糖类
磷酸戊糖途径
核酸类 多糖类 糖苷类
核苷类抗生素 糖苷类抗生素 糖衍生物类抗生素
糖酵解
4-磷酸赤藓糖
图2-1 初级代谢与 次级代谢的关系
莽草酸 磷酸烯醇 式丙酮酸 芳香族氨基酸 丙酮酸 脂肪族氨基酸 乙酰CoA CO2 乙酰CoA 脂肪酸 大环内酯类抗生素 四环素 灰黄霉素 黄曲霉毒素 蛋白质 多肽类抗生素 β-内酰胺类抗生素 氨基酸衍生物类 氯霉素
此外，有的放线菌还用来生产维生素和酶制剂， 有的放线菌用于甾体转化。
2016/12/13
2.1.1.2工业发酵常见微生物及其代谢产物
(3) 霉菌及其代谢产物 发酵工业上最常用的霉菌有曲霉属、青霉素、根霉属和 红曲霉属等。 霉菌除了应用于传统的酿酒、制浆和其他发酵食品生产 外，还可用于生产乙醇、有机酸、抗生素、酶制剂、维 生素、植物生长素以及甾体转化等。 例如，黑曲霉用于生产酸性蛋白酶、淀粉酶、果胶酶、 葡糖氧化酶、柠檬酸、葡糖酸、草酸以及抗坏血酸等； 红曲霉能发酵生产红曲红色素、红曲黄色素、柠檬酸、 琥珀酸、麦角固醇、洛伐他丁、淀粉酶、蛋白酶和酯化 酶等；产黄青霉用于生产青霉素、葡糖酸、抗坏血酸以 及多种酶；根霉能产生反丁烯二酸、乳酸、琥珀酸、芳 香脂和甾族化合物等；毛霉能产生果胶酶、凝乳酶、甾 族化合物以及应用于传统的制酱工业等。
2016/12/13
2.1.1.1微生物代谢产物的类型 次级代谢产物与初级代谢产物的关系
次级代谢产物和初级代谢产物对产生菌的生长 繁殖作用虽然不同，但它们的生物合成途径是 相互关联的。初级代谢中产生的一些小分子化 合物是所有次级代谢途径中的原料，即通过初 级代谢中的糖酵解、三羧酸循环和磷酸戊糖途 径等所产生的物质进一步转化和合成一系列有 着不同化学结构和性质的次级代谢产物。
莽草酸
甲羟戊酸
2016/12/13
从酶学关系来看，催化次级代谢途径中各步反 应的酶或酶系，既有初级代谢途径中的酶类， 又有次级代谢特有的酶。这些特异性酶活性的 高低与次级代谢产物的产量密切相关。某些初 级代谢产物对次级代谢有一定程度的调节作用。 从遗传控制来看，初级代谢与次级代谢都受到 核内遗传物质的控制，同时，在许多抗生素产 生菌中发现，抗生素的合成还受到核外遗传物 质质粒的控制。因此，有人将这些受到质粒控 制的代谢产物称为“质粒产物”。
（郑善良等•微生物 学基础，1994）
丙二酰CoA
三羧酸 循环 乙酰CoA 聚酮酐
2016/12/13
乙酰乙酰CoA
甲羟戊酸
异戊二烯类
赤霉素类
隐杯伞素
2.1.1.1微生物代谢产物的类型 从代谢途径来看，次级代谢产物是以初级代谢 产物作为前体衍生出来的。菌体代谢过程中产 生的某些中间产物，既可用于合成初级代谢产 物，又可用于合成次级代谢产物，这些中间产 物称为“分叉中间体”。某些分叉中间体如表 2-1所示。
2016/12/13
2016/12/13
2.1.1.2工业发酵常见微生物及其代谢产物 (2) 放线菌及其代谢产物
发酵工业常用的放线菌种主要是链霉菌属。
放线菌的主要代谢产物是抗生素，如链霉素、 土霉素、金霉素、卡那霉素、争光霉素、春雷 霉素和灭瘟素等。根据统计，至今从自然界中 分离出来5500种以上抗生素，其中4400多种 是放线菌产生的。
2016/12/13
表2-1 初级代谢和次级代谢的分叉中间体
分叉中间体 α-氨基己二酸 丙二酰CoA 乙酰CoA 初级代谢产物 赖氨酸 脂肪酸 次级代谢产物 青霉素、头孢霉素 利福霉素族、四环素族 大环内酯族、多烯族抗生素、灰 黄霉素、 橘霉素、环己酰亚胺、棒曲霉素 对氨基苯丙氨酸 氯霉素 苯丙氨酸 绿脓菌素 酪氨酸、对氨基苯甲酸、 新生霉素 色氨酸 类固醇 赤霉素、萜类、β-胡萝卜素、麦 角碱
2016/12/13
Байду номын сангаас
2.1.1.1微生物代谢产物的类型 次级代谢是微生物在一定的生理阶段出现的一 种特殊代谢类型，是某些微生物为了避免在代 谢过程中某些代谢产物的积累造成的不利作用， 而产生的一类有利于生存的代谢类型。
次级代谢产物通常是在生长后期合成。
次级代谢产物是通过次级代谢合成的产物，如 抗生素、生物碱、色素、激素和毒素等，这些 产物是对微生物本身无明显生理作用或对自身 生长是非必需的，但对产生菌的生存可能有一 定价值。
2016/12/13
所谓互变异构效应是指四种碱基的第六位上的酮基和氨 基，胸腺嘧啶（T）和鸟嘌呤（G）可以酮式或烯醇式 出现，胞嘧啶（C）和腺嘌呤（A）可以氨基式或亚氨 基式出现。平衡一般倾向于酮式和氨基式，因此，在 DNA双链结构中以AT 和GC碱基对为主。 可是在偶然情况下，T也会以稀有的烯醇式形式出现， 因而在DNA复制到达这一位置的一瞬间，通过DNA多 聚酶的作用，在它的相对位置上就不出现A而出现G。 同样，如果C以稀有的亚氨基形式出现，在新合成的 DNA单链的相对位置上就将是A而不是G。这或许就是 发生相应的自然突变的原因。由于在任何一瞬间，某一 碱基是处于酮式或烯醇式还是氨基式或亚氨基式状态目 前还无法预测，所以要预言在某一时间、某一基因将会 发生自然突变是难以做到的。但是，人们对这些偶然事 件作了大量统计分析后，还是可以发现并掌握其中规律 的。例如，据统计，碱基对发生自然突变的几率约为 10-8~10-9。
2016/12/13
2.1.1.2工业发酵常见微生物及其代谢产物 (1) 细菌及其代谢产物 (2) 放线菌及其代谢产物
(3) 霉菌及其代谢产物
(4) 酵母菌及其代谢产物
2016/12/13
2.1.1.2工业发酵常见微生物及其代谢产物
(1) 细菌及其代谢产物 发酵工业上常用的细菌有醋酸菌、乳酸菌属、芽孢杆菌、大肠 埃希氏菌（大肠杆菌）、产氨短杆菌、谷氨酸棒杆菌、链球菌、 假单胞菌和黄单胞菌等。 由于细菌种类繁多，其发酵代谢产物种类也很多。 例如，可利用醋酸杆菌生产醋酸、山梨醇、5-酮葡糖酸和酒石 酸等；乳酸菌广泛应用于乳酸的生产以及乳制品工业；利用产 氨短杆菌、谷氨酸棒杆菌、黄色短杆菌等可生产氨基酸、核苷 酸等；利用梭状芽孢杆菌可生产丁二醇、丙酮、丁醇、乙醇、 丙酮丁醇、核黄素以及一些有机酸；利用枯草芽孢杆菌可生产 淀粉酶、蛋白酶、果胶酶、多肽类抗生素、氨基酸、维生素以 及丁二醇等；利用假单胞菌能生产维生素B12、色素、丙氨酸、 葡糖酸以及一些抗生素和甾体等；利用黄单胞菌可生产维生素 B12；利用运动单胞菌可生产乙醇；利用大肠杆菌可生产天冬氨 酸、赖氨酸、苏氨酸、缬氨酸以及谷氨酸脱羧酶、天冬酰酶等。
第2章 发酵工业菌种选育
食品科学与工程专业
2016/12/13
第 2章
发酵工业菌种选育
工业发酵生产水平的高低取决于生产菌种、发酵工 艺和后提取工艺三个因素，其中拥有良好生产菌种 是前提，菌种质量好坏直接影响了发酵产品的产量、 质量及其成本。 例如，青霉素的发酵生产，在投产之初只有 40U· mL-1，得到黄色晶体，青霉素纯度很低，价比 黄金；而现在采用新型菌种可以达到60000U· mL-1 以上，得到晶体为纯白色，青霉素纯度高达95%以 上，成本不到0.1元。 青霉素发酵生产的这种质的飞跃，生产所用菌种在 其中起了关键作用。
2016/12/13
2.1.3 工业发酵生产菌种来源
(1) 从自然界分离筛选。 自然界是新菌种和优良菌种的宝库。 但一般从自然界直接分离到的菌种，大多数不能立即适 应实际生产需要。因为在正常生理条件下，微生物的主 要特性是快速生长和繁殖，但是，发酵工业的目的主要 是积累大量的代谢产物。因此从自然界分离到的菌种往 往要通过菌种改良即菌种选育，才能得到符合工艺要求 的菌种。 (2) 从菌种保藏机构获得。这些菌种离生产工艺要求已 基本接近或接近，稍加选育即容易获得优良菌种，可节 省人力和时间。 (3) 从生产过程中已有菌种中筛选发生正突变的优良菌 种。
2016/12/13
2.1.1.1微生物代谢产物的类型
代谢作用是生物体维持生命活动过程中的一切 生化反应的总称，是生命活动的最基本特征， 与生命的存在、发展紧密相联。 根据代谢产物的生理作用不同，将代谢分为初 级代谢和次级代谢两种类型。
2016/12/13
2.1.1.1微生物代谢产物的类型 初级代谢主要是指把营养物质转化为机体结构 和生理活性物质以及提供能量的代谢作用。 微生物通过初级代谢途径，产生微生物自身生 长繁殖所必需的代谢产物，这些产物称为初级 代谢产物。 初级代谢产物包括分解或合成过程中的各种中 间代谢物、前提物、高分子物质以及能量代谢 和代谢调控中起作用的各种物质，如氨基酸、 核苷酸、蛋白质、多糖和核酸等。
优良菌种都是通过菌种选育获得的。
菌种选育方法主要包括自然选育、诱变育种、 杂交育种和基因工程育种。
2016/12/13
2.2.1 自然选育
概念： 在生产过程中，不经过人工诱变处理，利用菌种的自然 突变（Spontaneons Mutatiton）而进行菌种筛选的 过程，称为自然选育或自然分离。 自然突变就是指某些微生物在没有人工参与下所发生的 那些突变。称它为自然突变绝不意味着这种突变是没有 原因的。 一般认为引起自然突变有两个原因：即多因素低剂量的 诱变效应和互变异构效应。 所谓多因素低剂量的诱变效应，是指自然突变实质上是 由一些原因不详的低剂量诱变因素引起的长期综合效应， 例如充满宇宙空间的各种短波辐射、自然界中普遍存在 的一些低浓度诱变物质以及微生物自身代谢活动中所产 生的一些诱变物质（如过氧化氢）的作用等。
糖类磷酸戊糖途径核酸类多糖类糖苷类核苷类抗生素糖苷类抗生素糖衍生物类抗生素糖酵解磷酸烯醇式丙酮酸丙酮酸4磷酸赤藓糖莽草酸氯霉素芳香族氨基酸蛋白质多肽类抗生素内酰胺类抗生素图21初级代谢与次级代谢的关系郑善良等?微生物学基础199420161214丙酮酸乙酰coa三羧酸循环脂肪族氨基酸蛋白质氨基酸衍生物类丙二酰coa乙酰coaco2乙酰coa乙酰乙酰coa脂肪酸聚酮酐大环内酯类抗生素四环素灰黄霉素黄曲霉毒素甲羟戊酸异戊二烯类赤霉素类隐杯伞素2111微生物代谢产物的类型?从代谢途径来看次级代谢产物是以初级代谢产物作为前体衍生出来的
2016/12/13
无论菌种来源如何，为满足发酵工艺对菌 种的要求，一般都需要对获得的菌种进行改良 和纯化。选择和培育适合的优良菌种是重要的 环节。
菌种选育就是按照生产的要求，根据微生 物遗传和变异的理论，用自然或人工的方法造 成菌种变异，再经过筛选而达到菌种改良的目 的。
2016/12/13
2.2 生产菌种的选育 微生物菌种是决定发酵产品的工业化价值以及 发酵过程成败的关键，只有具备良好的菌种基 础，才能通过改进发酵工艺和设备以获得理想 的发酵产品。
2016/12/13
2.1.2 工业发酵对生产菌种的一般要求
（1）菌种不能是病源菌，不能产生任何有害的生物活性物 质或毒素，以保证产品的安全性。 （2）有在较短的发酵周期内产生大量发酵产物的能力。 （3）在发酵过程中不或少产生与目标产物性质相近的副产 物及其他产物，可提高营养物质的转化率，减少分离纯化的 难度，降低成本，提高产品的质量。 （4）生长繁殖能力强，生长、反应速度快，发酵周期短， 产孢菌应具有较强的产孢子能力。 （5）原料来源广，价格低廉，菌种能高效地将原料转化为 产品。 （6）对需要添加的前体物质有耐受能力，并不能将前体作 为一般碳源利用。 （7）菌种纯，遗传特性稳定，抗噬菌体能力强，以保证发 酵生产和产品的稳定性。