菌种的来源
发酵工程菌种的来源及选育
细菌分离：以乳酸菌为例
放线菌的分离
(一)采样
菜园土或林地土
土壤中放线菌最丰富，品种齐全。 可以筛选新的放线菌。
从堆肥或过热的材料中如干 草或蔗渣中可分离到大量的嗜热 放线菌，从淡水和海洋环境中分 离到嗜碱性的和嗜酸性的菌种。
自然风干，备用
气生孢子能耐干燥，耐湿热能力 高于营养体，室温保存20天， 放线菌的数量和组成变化不大， 细菌大部分死亡。
(二)生态学参数及培养基的组成原则
1、加入培养基中的天然提取物种类和用量、环境生物物 理学参数以及用于平板涂布分离样本的溶剂都会影响 实验中所要分离的细菌的数量和种类。
2、就分离培养基的组成而言，部分培养基中必须含有 10-50%的天然提取物。加入培养基中的天然提取物， 部分培养基中则应含有多种碳、氮源，如几丁质、纤 维素或果胶。
随机分离原理与技术
从产物入手，通过设计高产培养基和建立快速 灵敏专一的筛选方法，从随机分离的菌落中筛 选出所需的目的菌。
技术关键：产物合成条件的选择与控制及相应 筛选方法的确定。
随机分离技术举例
药理活性化合物产生菌的筛选
药理活性化合物是指能抑制人类代谢中某一 个关键酶的微生物产物即酶抑制剂，从而达到 治疗的目的。
样本采集时所需的工具通常有无菌刮铲、土样采集器、 镊子、解剖刀、手套、无菌小塑料袋和塑料瓶等。
采样的注意事项
1、采样时应尽可能保持相对无菌； 2、所采集的样本必须具有某种代表性； 3、采好的样必须完整地标上样本的种类及采集日期、
地点以及采集地点的地理、生态参数等； 4、应充分考虑采样的季节性和时间因素，因为真正的
（2）化学法
通过培养基中添加某些化学成分来增加微生物的数量。 如：用添加CaCO3稳定培养基的PH来分离嗜碱性的放线菌。
发酵工程(菌种选育)重点
某些化学诱变剂常用浓度及处理时间
诱变剂 二乙酯 浓度 0.1～1% 处理时间(min) 18～24 60～120 中止方法
硫代硫酸钠或稀释 大量稀释
亚硝基胍 0.1～3㎎/ml
4）突变株的筛选
菌体细胞经诱变剂处理后, 要从大量的变异菌 株中，把一些具有优良性状的突变株挑选出来, 这
需要有明确的筛选目标和筛选方法, 需要进行认真
在生产过程中，不经人工处理，利用菌种的自然
突变而进行的菌种筛选过程。但突变的频率较低。
2.自然突变的两种可能
菌种衰退，生产能力下降；
代谢更加旺盛，生产性能提高。 3.自然选育的方法——单菌落纯种分离
五、诱变育种（Mutation breeding）
1.诱变育种的含义 应用微生物遗传和变异理论，用物理或 化学诱变剂处理均匀分散的微生物细胞群, 促进其突变率大幅度提高, 然后采用简便、
诱变剂的含义： 凡能引起生物体遗传物质发生变异的因素， 统称为诱变因素或诱变剂。 分类： 物理诱变，如紫外线、γ-射线、X-射线、
快中子、激光、等离子体、高压等
化学诱变，如硫酸二乙酯、亚硝基胍、亚硝
酸、碱基类、吖啶类物质等
诱变剂量的选择：
一般来说，诱变率随诱变剂量的增高而提高，
因此，通常诱变剂量采用致死率90%～99%的剂量， 但是，对于经过一再诱变的高产菌，诱变剂量要低 得多（致死率在90%～99%）。 诱变处理的方法： 单一处理：一次用一种的诱变剂处理方法处理菌种 复合处理：两种以上的诱变处理方法处理菌种，这 种处理方法通常较单一处理的效果好。
菌悬液的细胞浓度一般控制为: 真菌孢子或酵母细胞 106～107 个/ml； 放线菌或细菌 108个/ml。 菌悬液一般用生理盐水(0.85% NaCl)稀释。 有时用化学诱变剂处理时，需要0.1mol/L 磷酸缓冲液稀释, 因为有些化学诱变剂处理时, 常常会改变反应液的pH值。
第二章菌种选育3
基同步培养离心洗涤玻璃珠震荡分散过滤
单细胞或孢子悬浮液
诱
活菌计数
诱变处理 诱变处理预备实验
变
处理液活菌计数 平板分离
育
形态变异并计算其变异率
种
斜面培养
初筛、复筛 自然分离和再复筛
保藏及扩大试验
• 出发菌株的选择 • 诱变剂的选择 • 诱变操作（包括诱变剂量的选择） • 突变株的筛选 • 突变高产菌的表现及筛选条件的配合
步骤七
由第五步骤的第一区中划出第二区，如右上 图。
步骤八
重复第六以及第七步骤，由第七步骤的第二区中 划出第三区，如右上图。
步骤九
重复第六以及第七步骤，由第八步骤的第三区 中划出第四区，划满剩下的空间。完成后的营 养平板，如右上图。
步骤十
在营养平板上贴好标签， 标示好接种日期、操作者 姓名、菌种学名以及培养 基名称。
初筛：以量为主 复筛：以质为主
二、诱变育种
用各种物理、化学的因素人工诱发基因突 变。 诱变剂：能够提高生物体突变频率的物质。
诱变剂
物理：紫外线，快中子 化学：硫酸二乙酯，亚硝基胍 生物：噬菌体
诱变育种的主要环节 （1）以合适的诱变剂处理细胞悬浮液
——诱变 （2）用合适的方法淘汰负效应变异株，
选出性能优良的正变异株——筛选
变异株 代谢控制育种
基因工程定向育种
微生物工业对大规模生产用菌的要求原则：
（1）所需培养基易得，价格低廉； （2）培养和发酵条件温和（糖浓度、温度、pH、
溶解氧、渗透压等） （3）生长速度和反应速度较快，发酵周期短 （4）单产高 （选择野生型、营养缺陷型或调节
突变株）
（5）抗病毒能力强 （6）菌种纯粹，不易变异退化，稳定性好 （7）菌体不是病源菌，不产生任何有害的生
什么叫菌种
用于发酵过程作为活细胞催化剂的微生物，包括细菌、放线菌、酵母菌和霉菌四大类。
来源于自然界大量的微生物，从中经分离并筛选出有用菌种，再加以改良，贮存待用与生产.菌种改良即采用遗传育种的方法，使野生型菌株(从自然界分离筛选而得的出发菌株)的遗传因子DNA发生突变、重组，从而从中选出产量高、成品质量好或具有新的培养特性如耐产物抑制、能利用廉价原料以及具有生产新品种能力的优良菌种。
采用的方法有诱变育种、杂交育种、细胞融合技术和重组DNA技术。
诱变育种是利用诱变因子如紫外线、钴－60、乙烯亚胺类等物理或化学诱变剂处理生产菌株的单孢子悬浮液，以获得诱发突变株。
随后进行突变株的筛选，从中筛选高产菌株。
由于随机的突变群体中，有益突变所占比例很低，要获得高产突变株必须进行大量筛选。
近年来，随着发酵代谢控制研究的发展,可根据生物合成途径中的反应点,并通过它们的改变以提高产率或其他特性，如选育抗产物反馈抑制的突变株、增加细胞透性的突变株及营养缺陷型的突变株等。
这种“理性筛选法”广泛应用于氨基酸产生菌的选育。
菌种保存总述使优良菌种的性状保持稳定，人为地创造条件，使菌种的新陈代谢活动处于不活泼状态，即选取优良菌种的休眠体（孢子或芽孢）或富有生命力的悬浮液在低温或脱水状态下保存。
低温保存法①简单保存法，将琼脂斜面孢子培养物、菌丝悬浮液以及由麸皮、大米、小米等谷物原料制成的孢子培养物置于4℃冰箱保存,保存时间不超过1～2个月，若将谷物原料制备的孢子瓶抽真空并在棉塞上浸蜡,以隔绝外界空气和水汽,保持时间可达3～4个月；②液氮超低温保存法，将生长稳定期的细胞悬浮在10%甘油或其他低冰点液体中，密封于安瓿管内，然后控制冷却速度，使安瓿管温度逐步下降至-35℃时，即可置于-150～-196℃的液氮罐中保存。
大多数微生物如病毒、噬菌体、多种细菌、放线菌、酵母和原虫、特别是一些用冷冻干燥法有困难的微生物，都可用此法长期保存。
脱水保存法①沙土保存法，能产孢子的细菌、放线菌及霉菌可采用此法保存,即将沙和土以3:2比例混合，经稀酸处理洗净过筛,装入小试管内,装置高度为1cm;灭菌2～3次，烘干后即可将在斜面培养基上生长良好的孢子，用无菌蒸馏水2～2.5ml制成孢子悬液，吸取少许加入沙土管中，经真空抽干，外观呈松散状态,于4℃冰箱保存，保存期可达5～7年。
第二章 生产菌种的来源
4、其他防线菌生产的抗生素
其他生产的抗生素的防线菌有： 诺卡氏 其他生产的抗生素的防线菌有 ： 菌 形 放 线 菌 （ Nocardioform Actinomycetes ） 、 游 动 放 线 菌 （ Actinoplanetes ） 及 足 分 枝 菌 （Maduromyetes）。
5、青霉属（Penicillum） 青霉属（
6、粘细菌（Myxobacteria） 粘细菌（
粘细菌次级代谢产物中抗菌活性物质的检 出率非常高，并且许多都是新发现的抗生素。 出率非常高 ， 并且许多都是新发现的抗生素 。 如纤维素堆囊菌（ 如纤维素堆囊菌 （ Sorangium cellulosum ） 产 生的大环内酯类抗生素堆囊菌素、 生的大环内酯类抗生素堆囊菌素、
四、有机酸
柠檬酸 :黑曲霉 ,酵母 (解脂假丝酵母 、解脂 复膜孢酵母季也蒙假丝酵母 ） 乳酸 ：德氏乳杆菌 、赖氏乳杆菌 、植物乳杆 菌 、米根霉 苹果酸 ：黄曲霉 、米曲霉 、寄生曲霉 、华根 无根根霉、 霉 、无根根霉、膜醭毕赤酵母 衣康酸 ：土曲霉 、衣康酸曲霉、假丝酵母S-10 衣康酸曲霉、假丝酵母S
青霉菌属于腐生菌， 青霉菌属于腐生菌，广泛生存于土壤和 腐败的水果和蔬菜中。 腐败的水果和蔬菜中。 由于第一个工业化生产的抗生素青霉素是 中发现的， 由青霉属中的Penicillum notatum中发现的， 至今青霉素极其半合成抗生素仍是产量最大、 至今青霉素极其半合成抗生素仍是产量最大、 用途最广的抗生素， 用途最广的抗生素，因此青霉素在抗生素工 业中具有特别重要的地位。 业中具有特别重要的地位。
纤维素酶
纤维素酶是降解纤维素生成葡萄糖的一组酶的 总称。它不是单种酶， 总称。它不是单种酶，而是起协同作用的多组分 酶系。 酶系。 纤维素酶是由绿色木霉、康氏木霉、黑曲霉、 纤维素酶是由绿色木霉、康氏木霉、黑曲霉、 青霉和根霉等菌株经深层发酵制成的酶制剂产品。 青霉和根霉等菌株经深层发酵制成的酶制剂产品。 此外，漆斑霉、反刍动物瘤胃菌、嗜纤维菌、 此外，漆斑霉、反刍动物瘤胃菌、嗜纤维菌、产 黄纤维单孢菌、侧孢菌、黏细菌、 黄纤维单孢菌、侧孢菌、黏细菌、梭状芽孢杆菌 等也能产生纤维素酶。 等也能产生纤维素酶。
菌种来源
2、单细胞（或单孢子）悬液制备
一般均采用生理状态一致的单细胞或单孢子悬液 进行诱变处理。 因为 1）分散状态的细胞可均匀地接触诱变剂 2）可避免长出不纯的菌落。
处理前，细胞应尽可能达到同步生长状态 细胞菌龄一般在对数期， 霉菌的菌丝一般是多核的，所以对霉菌的处理一 般应采用孢子悬浮液。
含有乳糖的培养基中加入抑制物邻硝基d岩藻糖苷半乳糖苷酶的合成被抑制因此诱导型菌株不能利用乳糖故不能生长而组成型菌株能合成该酶利用乳糖生长使组成型菌株被富集81在不含诱导物但含有经酶解后能呈现颜色变化的底物的平板上进行培养可方便快速地检出组成型菌株如用邻硝基苯乳糖苷作为底物筛选半乳糖苷酶组成型突变株82三杂交育种83细菌杂交育种转导转化接合84二放线菌杂交育种放线菌和细菌一样属于原核微生物但却像霉菌那样以菌丝形态生长且形成分生孢子所以就本质来说放线菌的基因重组过程近似于细菌但就育种方法来说却有许多与霉菌相似的方面
抑菌圈法
1、透明圈法
在平板培养基中加入溶解性较差的底物，使培 养基混浊； 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；
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。
其要领是提供一些有利于所需菌株生长或不利于其 他菌型生长的条件，例如，供给特殊的基质或加入某些 抑制剂。 控制氧可将好氧微生物和厌氧微生物分开； 在分离培养中加入抗生素或某试剂可增加选择性 高温下培养可将嗜热微生物和非嗜热微生物分开； 如分离真菌可在土豆培养基中加入链霉素； 需注意，所需菌型生长的结果有时会改变培养基的 控制 pH可分离嗜酸或嗜碱微生物； 分离细菌或放线菌可在培养基中加入制霉菌素等 性质，从而改变选择压力。 高糖或高盐培养基可分离耐高渗透压微生物； 重复移植几次后接种少量已富集的培养物到固体培 养基上。
发酵工程思考题含答案
发酵工程课后思考题第一章绪论1、发酵及发酵工程定义？答：它是应用微生物学等相关的自然科学以及工程学原理，利用微生物等生物细胞进展酶促转化，将原料转化成产品或提供社会性效劳的一门科学。
由于它以培养微生物为主，所以又称为微生物工程。
2、发酵工程根本组成局部？答：从广义上讲分为三局部：上游工程、发酵工程、下游工程3、发酵工业产业化应抓好哪三个环节？答：发酵工程产业化就是将有关应用微生物的科学研究成果转化为发酵产品，并投向市场的过程。
三个环节：投产试验、规模化生产和市场营销。
①投产试验：涉及到〞上、中、下三游〞工作，即研究成果的验证、小试、中试和扩大试验。
②规模化生产：值得注意的是产品质量问题，其检测必须符合相应产品标准。
③市场营销：市场开拓对技术本身影响不大，但参与市场竞争却是产业化成败的决定因素。
4、当前发酵工业面临三大问题是什么？答：菌种问题纯种，遗传稳定性，平安，周期短、转化率高产率高抗污染能力强：噬菌体、蛭弧菌；适宜的反响器生产规模化原料利用量大，并且具有一定选择性，节能，构造多样化、操作制动化，节劳力。
基质的选择价廉原料利用量大，并且具有一定选择性易被利用、副产物少，满足工艺要求。
5、我国发酵工业应该走什么样的产业化道路？发酵过程的组成局部？答第一步为技术积累阶段、第二步为产业崛起阶段、第三步为持续开展阶段典型的发酵过程可划分成六个根本组成局部：〔1〕繁殖种子和发酵生产所用的培养基组份设定；〔2〕培养基、发酵罐及其附属设备的灭菌；〔3〕培养出有活性、适量的纯种，接种入生产容器中；〔4〕微生物在最适合于产物生长的条件下，在发酵罐中生长；〔5〕产物别离和精制；〔6〕过程中排出的废弃物的处理。
第二章菌种的来源(1)1、自然界别离微生物的一般操作步骤？答：标本采集，预处理，富集培养，菌种别离〔初筛，复筛〕，发酵性能鉴定，菌种保藏2、从环境中别离目的微生物时，为何一定要进展富集？答：让目的微生物在种群中占优势，使筛选变得可能。
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。
第二章 菌种的来源综述
每 株 3-5 瓶 3— 5%
取 舍 情 况 留 下 产 量 较 高 的 10- 每 次 保 留 10— 20% ，
- 20% 的 菌 株
直 至 最 后 3— 5 株
初筛：以量为主 复筛：以质为主
培养工艺条件试验与生产试验
摇瓶发酵条件 培养基组成、初始pH、通风量（装液量）、接种量、
培养温度… 小型台式发酵罐发酵工艺条件
第二章：微生物菌种的选育
2.1 菌种的来源 2.2 发酵高产菌种的选育（自学） 2.3 菌种退化和菌种保藏（自学） 2.4 微生物菌种的扩大培养
从自然界分离的菌种
自然选育 扩大培养
基因工程 生产用菌种
人工选育 原料
接种
发酵罐
灭菌
发酵条件控制
培养基配置
分离 提纯
微生物菌体
代谢产物
产品
2.1 菌种的来源
3、培养时间
4、培养温度
等一切能提高目的微生物相对生长速 度的手段，培养（固体、液体；分批 连续）后使目的微生物在种群中占优 势。
菌落的选出
从产物角度出发
纸片培养显色法 透明圈法 变色圈法 生长圈法 抑制圈
在培养时以产物的形成有目的的设计培养基
利用简单、快速的鉴定方法，如抗生素
从形态的角度
菌落的外观形态，是微生物的一个重要表征。如多糖 产生菌在适当的培养基上生长，从具有粘液性的菌落外观 上就可以初步识别。
➢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，进行培养。
当不可能采用定向培养时，则可设计在一个分 类学中考虑，
不能提供任何有助于筛选产生菌的信息，这 时只能通过随机分离的办法
定向培养的方法
物理方法：加热、膜过滤等。
第2章 菌种的来源
• 菌种的分离 • 培养分离
发酵工业对菌种的要求
原料廉价，所需代谢产物产量高； 培养条件易控制； 生长迅速，发酵周期短； 抗噬菌体和杂菌的能力强； 遗传性状稳定，不易变异退化； 发酵过程中的泡沫少； 对添加的前体物有耐受能力；并不能利用前体物作为 一般碳源； • 产物对菌株无反馈抑制； • 不是病原菌。 • • • • • • •
5.采好的样应及时处理， 5.采好的样应及时处理，暂不能处理的也 采好的样应及时处理 应贮存于4℃ 4℃下 但贮存时间不宜过长。 应贮存于4℃下，但贮存时间不宜过长。 这是因为一旦采样结束， 这是因为一旦采样结束，试样中的微生 物群体就脱离了原来的生态环境， 物群体就脱离了原来的生态环境，其内 部生态环境就会发生变化， 部生态环境就会发生变化，微生物群体 之间就会出现消长
从自然界筛选
• 2、采样季节：以温度适中，雨量不多的 、采样季节：以温度适中， 秋初为好。 秋初为好。 • 3、采土方式：在选好适当地点后，用小 、采土方式：在选好适当地点后， 铲子除去表土，取离地面5-15cm处的土 铲子除去表土 ， 取离地面 处的土 约10g，盛入清洁的牛皮纸袋或塑料袋中， ，盛入清洁的牛皮纸袋或塑料袋中， 扎好， 标记， 记录采样时间、 地点、 扎好 ， 标记 ， 记录采样时间 、 地点 、 环 境条件等， 以备查考。 境条件等 ， 以备查考 。 为了使土样中微 生物的数量和类型尽少变化， 生物的数量和类型尽少变化 ， 宜将样品 逐步分批寄回，以便及时分离。 逐步分批寄回，以便及时分离。
3．水样采集方法
• 用于细菌检测的水样应收集于 用于细菌检测的水样应收集于100m1干净、灭菌的 干净、 干净 广口塑料瓶中。 广口塑料瓶中。 • 由于表层水中含有泥沙，故在采样时应在较深的静 由于表层水中含有泥沙， 水层中采集水样。 水层中采集水样。 • 方法是 ： 握住采样瓶底浸入水中 方法是： 握住采样瓶底浸入水中30-50cm处 ， 然后 处 瓶口朝下打开瓶盖，让水样进入。 瓶口朝下打开瓶盖，让水样进入。如果有急流存在 的话，应直接将瓶口反向于急流。 的话，应直接将瓶口反向于急流。采集瓶从水中取 出时应迅速并带有较大的弧度。 出时应迅速并带有较大的弧度。水样不应装满采样 所有水样都应在24h之内迅速进行检测， 或者 之内迅速进行检测， 瓶 。 所有水样都应在 之内迅速进行检测 4℃下贮存。 ℃下贮存。
生物选修一常考知识点梳理
生物选修一常考知识点梳理生物选修一常考知识点梳理一、传统发酵技术1.果酒制作：1)原理：酵母菌的无氧呼吸反应式：C6H12O6 2C2H5OH+2CO2+能量。
2)菌种来源：附着在葡萄皮上的野生酵母菌或人工培养的酵母菌。
3)条件：18-25℃，密封，每隔一段时间放气(CO2)4)检测：在酸性条件下，重铬酸钾与酒精反应呈灰绿色。
2、果醋制作：1)原理：醋酸菌的有氧呼吸。
O2，糖源充足时，将糖分解成醋酸O2充足，缺少糖源时，将乙醇变为乙醛，再变为醋酸。
C2H5OH+O2CH3COOH+H2O2)条件：30-35℃，适时通入无菌空气。
3、腐乳制作：1)菌种：青霉、酵母、曲霉、毛霉等，主要是毛霉(都是真菌)。
2)原理：毛霉产生的蛋白酶将豆腐中的蛋白质分解成小分子的肽和aa;脂肪酶将脂肪水解为甘油和脂肪酸。
3)条件：15-18℃，保持一定的湿度。
4)菌种来源：空气中的毛霉孢子或优良毛霉菌种直接接种。
5)加盐腌制时要逐层加盐，随层数加高而增加盐量，盐能抑制微生物的生长，避免豆腐块腐败变质。
4、泡菜制作：1)原理：乳酸菌的无氧呼吸，反应式：C6H12O62C3H6O3+能量2)制作过程：①将清水与盐按质量比4：1配制成盐水，将盐水煮沸冷却。
煮沸是为了杀灭杂菌，冷却之后使用是为了保证乳酸菌等微生物的生命活动不受影响。
②将新鲜蔬菜放入盐水中后，盖好坛盖。
向坛盖边沿的水槽中注满水，以保证乳酸菌发酵的无氧环境。
3)亚硝酸盐含量的测定：①方法：比色法;②原理：在盐酸酸化条件下，亚硝酸盐与对氨基苯磺酸发生重氮化反应后，与N-1-萘基乙二胺盐酸盐结合形成玫瑰红色染料。
二、微生物的培养与应用1、培养基的种类：按物理性质分为固体培养基和液体培养基，按化学成分分为合成培养基和天然培养基，按用途分为选择培养基和鉴别培养基。
2、培养基的成分一般都含有水、碳源、氮源、无机盐P143、微生物在固体培养基表面生长，可以形成肉眼可见的菌落。
02 菌种选育
02 菌种选育本章内容：第一节菌种的来源2.1.1 生物物质产生菌的筛选2.1.1.1 M—生物产物的来源M是各种生物活性产物的丰富资源，要获得所需生物特性的新产物，关键是：①、选择M；②、筛选方案(检测系统)。
M细胞内含物及其培养基成分极其复杂，且所需的产物可能每毫升只有微克到毫克，在选择筛选方法时必须考虑选择性和灵敏度两个方面，即需灵敏度很高的专一性检测方法。
2.1.1.2 待筛选样品的性质寻找新产物的产生菌可用固体或液体培养基筛选。
但次级代谢物的大规模生产是用沉没培养法进行的，由于在固体培养基和液体培养基中产生的次级代谢物的方式不一样，因此有些研究人员以液体培养法为惟一的筛选手段。
2.1.1.3 筛选方案的设计基本上可利用以下三种不同的筛选方法：①、整体生物；②、完整细胞；③、亚细胞制剂。
2.1.2 M选择性分离的原理和方法大多数抗生素均由放线菌产生。
下面介绍放线菌为主的分离方法原理的发展。
选择性分离方法大致可分为五个步骤：①、含M材料的选择；②、材料预处理；③、所需菌种分离；④、菌种培养；⑤、菌种选择和纯化。
以上任何一个阶段都可引人选择压力。
2.1.2.1 含M材料的选择在选择菌种来源时，存在一些选择标准。
对于天然材料，如土壤的选择，来源越是广泛的样品，含有目的类型的M的可能性越大，获得新菌种的可能性越高；另一方面，可寻找已适应相当苛刻的环境压力的M类群。
这种方法已获得某些成功(见表2-1)。
从被污染的实验室培养基中分离出嗜盐菌(Actinopolyspora halophila)，从盐场分离出嗜盐链霉菌，说明在富盐环境中存在一类尚待开发的放线菌。
酸性土壤圈的放线菌类群与其紧接下层的中性圈的放线菌类群有很大不同。
因此，也有可能利用同一生态环境内的不同环境条件分离出更多种类的菌株。
自然环境的菌群可因人类的活动而改变。
于土壤中加入去莠津(atrazine)会导致放线菌菌群数量的增加。
如诺卡氏菌属能生长在Carboxanilide杀真菌剂中。
微生物工程菌种及来源
分离细菌或放线菌可在培养基中加入制霉菌素等
资料仅供参考,不当之处，请联系改正。
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
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。
资料仅供参考,不当之处，请联系改正。
分离某种产生有机酸的菌株时，也通常采用透明 圈法初筛
• 常用于分离某些酶产生菌 • 选择压力：在选择培养基中加入所需酶
的基质
资料仅供参考,不当之处，请联系改正。
五、利用固体平板的生化反应进行分离
利用特殊的分离培养对大量混杂微生物进行初 步分离的方法。 分离培养基是根据目的微生物特殊的生理特性 或利用某些代谢产物生化反应来设计的。 可显著提高分离效率
• 选择性分离技术 –富集液体培养技术 –固体培养技术
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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 （μmax）筛选， 存在选择压力的控制、移种时间和次数等问题
某些必要试验和毒性试验
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二、分离与筛选的设计要求
在筛选所需菌株时应考虑以下一些重要指标：
1、菌的营养特征 2、菌的生长温度
生产菌种的来源-精品文档
微生物工程的工业生产三个要素： 生产菌种的性能 发酵及提纯工艺条件 生产设备 其中优良的菌种是最重要的。
微生物是发酵工业的灵魂（张星元、木下祝郎）
“微生物细胞”是生物学的概 念；“微生物细胞机器”是工程学 的概念。菌种微生物细胞是对应的 发酵产物的细胞机器，因此是有工 业生产个性的微生物细胞。微生物 细胞机器是从天然的微生物细胞改 造成的，因此天然的微生物具有成 为微生物细胞机器的潜在能力。
如蛋白酶、脂肪酶、果胶酶等。 液体培养方法：摇瓶培养（分批式富集培养） 连续培养（恒化式富集培养）。
摇瓶培养（分批式富集培养）：是指将富集培养 物转接到新的同一种培养基中，重新建立选择性 压力，如此反复转种几次后，再取此富集培养物 接种到固体培养基上，以获得单菌落。
转种的时间是关键，应在所需菌种占优势的 情况下移种。
霉 菌
• 1.根霉：酿酒工业，生产淀粉酶、脂肪酶
等。黑根霉、米根霉、华根霉 2.毛霉：生产腐乳、乳酸、琥珀酸、甘油、 转化甾体化合物等，糖化能力强 3.红曲霉：制备红曲、酿红酒、制醋，生 产腐乳、蛋白酶、淀粉酶、柠檬酸 4.曲霉：生产有机酸 5.青霉：有机酸、抗生素
• •
• •
• 担子菌： • 藻类：螺旋藻，单胞藻生产石油 • 生物工程菌：胰岛素、干扰素等。
ห้องสมุดไป่ตู้.1.3.标本的预处理
(1)采用热处理方法减少材料中的细菌数
(2)采用膜过滤和离心的方法浓缩水中的细胞 (3)采用化学方法 (4)诱饵法：将固体基质（如蛇皮、花粉）等加到 待检的土壤或水中，待其菌落长出后再铺平板分 离。
(5)空气搅拌法 ：在空气中搅拌，收集孢子沉淀， 如稻草的处理。
2.1.4.富集培养 在采集的样品中，如果目的微生物是优势 菌，则可以直接分离纯化，但多数情况下不是 优势菌，因此需要设法增加分离菌的数量，这 就需要进行富集培养。
菌的概念
食用菌菌种的概念一,菌种的概念原意是指孢子(相当于植物的种子) ,但在实际生产中,常将经过人工培养的纯菌丝体连同培养基质一同叫做菌种.二,菌种的类型在生产中根据菌种的来源,繁殖代数及生产目的,把菌种分为母种,原种和栽培种.分别叫一级种,二级种,三级种.母种:将纯菌丝体或孢子在试管培养基中繁殖而成.可以繁殖原种,也适宜菌种保藏.原种:母种菌丝在固体培养基上繁殖而成.这一过程增强菌丝对培养环境的适应性,又起到扩繁的作用.原种可以直接出菇.栽培种:由原种扩繁而成.主要是为了扩繁,为生产提供足够的菌种.菌种制备也称种子制备，是指菌种在一定条件下，经过扩大培养成为具有一定数量和质量的纯生产菌种的制备过程。
以作接入发酵罐中进一步扩大菌体量及合成产物之用。
种子制备包括孢子制备和菌丝体制备（见图）菌种制备其中(1)～(4)为孢子制备过程。
保存在沙土管或冷冻管中的生产菌种，用无菌手续挑取少许，接入琼脂斜面培养基上，在25℃（或较高温度）下培养5～7天(或较长时间)。
所得孢子还需进一步用较大表面积的固体培养基以获得更多孢子，对于霉菌类孢子制备，多数采用大米、小米之类的天然培养基。
将培养成熟的斜面孢子制成悬浮液，接种到扁瓶固体培养基上，于25～28℃培养14天。
将成熟的扁瓶孢子于真空中抽干，使水分降至10%以下，并放入4℃冰箱中备用。
一次制得的孢子瓶可在生产上延续使用半年左右。
放线菌孢子的培养基大多是采用麸皮或豌豆浸出液、牛肉膏及无机盐与琼脂制成的。
将斜面孢子接入扩大的扁瓶孢子培养基中,于28～37℃培养5～14天。
所获得的大量孢子可直接作为种子罐(6)的种子。
如果有些生产菌种不产孢子，如赤霉素产生菌或产孢子不多的,则可采用摇瓶（5）液体培养制得菌丝体，作种子罐的种子。
种子罐的目的是使接入有限的孢子或菌丝体迅速发芽、生长、繁殖成大量菌体。
其中的培养基组分应是易于被菌体利用的碳源（如葡萄糖）和氮源（如玉米浆等）,及无机盐(如磷酸盐)等。
2-生产菌种的来源
摇瓶培养（分批式富集培养）：是指将富集培养 物转接到新的同一种培养基中，重新建立选择性 压力，如此反复转种几次后，再取此富集培养物 接种到固体培养基上，以获得单菌落。
转种的时间是关键，应在所需菌种占优势的 情况下移种。
霉 菌
• 1.根霉：酿酒工业，生产淀粉酶、脂肪酶
等。黑根霉、米根霉、华根霉 2.毛霉：生产腐乳、乳酸、琥珀酸、甘油、 转化甾体化合物等，糖化能力强 3.红曲霉：制备红曲、酿红酒、制醋，生 产腐乳、蛋白酶、淀粉酶、柠檬酸 4.曲霉：生产有机酸 5.青霉：有机酸、抗生素
• •
• •
• 担子菌： • 藻类：螺旋藻，单胞藻生产石油 • 生物工程菌：胰岛素、干扰素等。
陆地和水域中 未被培养微生物比例的估计
生境 可培养微 生物的比 例% 0.001-0.1 0.25 0.1-1 生境 可培养微 生物的比 例% 1-15 0.25 0.3
海水 淡水 半自养湖
活性污泥 沉积物 土壤
未污染河口 0.1-3
如何筛选？
关键在于要根据生产实际需要、目的代 谢产物的性质、可能产生所需产物微生物菌 种的分类地位、这类微生物分布、特性以及 生态环境等，设计选择性高的分离筛选方法， 才能快速从可能的环境和混杂的多种微生物 中获得所需菌种。
2. 抗肿瘤药物产生菌的分离 抗肿瘤药物作用机理：破坏核酸或 抑制核酸生物合成。利用这一原理筛选 抗肿瘤药物的常用方法有生化诱导分析 法和SOS生色检测法。
3. 酶抑制剂产生菌的分离
原理：如果某种化合物能在体外抑制某种关键 的人体酶，它就有可能在体内有药理作用。酶 抑制剂产生菌的筛选，主要选择与生理和病理 关系明确的酶作为靶酶进行筛选。
微生物遗传育种的 第三章——菌种的分离筛选
第三章菌种的分离筛选● 1.菌种来源● 2.分离方法● 3.菌种保藏● 4. 菌种复壮典型的微生物新种分离筛选过程第一节菌种来源1.向菌种保藏机构索取有关菌株，从中筛选所需菌株。
国内主要菌种保藏机构：●AS—中国科学院微生物研究所●CMCC—中国医学细菌保藏管理中心●CVCC—兽医微生物菌种保藏管理中心●IA—中国医学科学院抗菌素研究所●IANP—华北制药厂抗菌素研究所●ID—中国医学科学院皮肤病防治研究所、●CAMS—中国医学科学院流行病学微生物研究所●IFFI—轻工业部食品发酵工业科学研究所等。
国外主要的菌种保藏机构●ATCC—美国标准菌种收藏所●NIH—美国国立卫生研究院●NRRL—美国农业部北方开发利用研究所●CMI—英联邦真菌研究所，CSH—美国冷泉港实验室●IAM—日本东京大学应用微生物研究所，IFO—日本大阪发酵研究所，KCC—日本科研化学有限公司，●NCTC—英国国立标准菌种收藏所●WB—美国威斯康星大学细菌学系等。
2.由自然界（土样、水、动植物体等）采集样品，从中进行分离筛选。
不可培养微生物是指目前尚不能实现人工培养的微生物。
原因可能为尚不了解该类微生物的营养需求和生长需要的理化环境。
目前人类认识和培养的微生物还不到其存在种类的1%。
3.从发酵制品中分离目的菌株。
如从酱油中分离蛋白酶产生菌，从酒醪中分离淀粉酶或糖化酶产生菌等。
采样过程（一）从土壤中采样要考虑土壤的有机质含量和通气状况、酸碱度和植被状况、地理条件和季节条件。
用采样铲采集5-25cm（北方干燥的土壤，采集10-30cm）土样10-25g，装入事先准备好的塑料袋内扎好，并编号，记录采集地点、土壤质地、植被名称、采集时间等。
土样采集后要尽快分离，否则可取3-4g撒到事先准备好的选择性培养基试管斜面，避免菌株因不能及时分离而死亡。
根据微生物生理特点采样1.根据微生物营养类型采样（1）微生物的营养要求和代谢类型与其生长环境有很大的相关性森林土壤富含纤维素，可分离纤维素酶产生菌；肉类加工厂附近和饭店排水沟的污水、污泥中，能分离到蛋白酶和脂肪酶产生菌；面粉加工厂、糕点厂、酒厂及淀粉加工厂等，容易分离到产生淀粉酶和糖化酶的菌株；从果园土和腐烂的柑橘、草莓及山芋中，容易分离到果胶酶产生菌。
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分离出的菌株 小单孢菌属， 小单孢菌属，嗜粪红球菌 链霉、马杜拉、 链霉、马杜拉、小双孢菌属 小单孢菌属 链霉菌属 嗜热放线菌等 链霉菌属 链霉菌属 诺卡氏菌
化学方法
含1%几丁质 1%几丁质 碳酸钙提高pH 碳酸钙提高pH
诱饵法Biblioteka 涂石蜡棒置于碳源培养 基 花粉 蛇皮
土壤 土壤
游动放线菌属 小瓶菌属
三、富集培养 1.施加选择压力分离法： 利用不同种类微生物生长繁殖所需的环境和营养 要求不同，人为控制这些条件 人为控制这些条件，使之利于某类或某种 微生物生长，而不利于其他种类微生物的生存的方法 而不利于其他种类微生物的生存的方法。 前提：了解菌种的具体特性 了解菌种的具体特性。 具体的方法：固体富集，分批富集 分批富集，恒化富集等。
2. 菌种的来源
2.1 工业微生物的要求
2.2 菌种的分离筛选
2.1工业微生物的要求 2.1工业微生物的要求
能够利用廉价的原料，简单的培养基 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 有关合成产物的途径尽可能地简单 可操作性要强 遗传性能要相对稳定 不易污染它种微生物或噬菌体 产生菌及其产物的安全（在分类学上最好与致病菌无关 在分类学上最好与致病菌无关） 生产特性要符合工艺要求
2.2菌种的筛选 2.2菌种的筛选
微生物菌种的筛选的步骤为： 微生物菌种的筛选的步骤为 标本采集——标本材料的预处理 标本材料的预处理——富集 培养——菌种初筛—— ——菌种复筛——产物性 能鉴定——菌种鉴定—— ——菌种保藏。
一、标本采集 原则： 新菌株：材料的来源广泛 材料的来源广泛 新的活性物质：条件苛刻的环境 条件苛刻的环境
2.随机分离法： 前提：了解产物的他特性 抗生素产生菌的分离、抗肿瘤药物产生菌的分离等 抗肿瘤药物产生菌的分离等。
四、菌种初筛 五、菌种复筛 六、产物性能鉴定 七、菌种鉴定 八、菌种保藏。
二、标本的预处理 目的：提高分离效率 提高分离效率 方法：根据分离菌种的特性选择 根据分离菌种的特性选择
方法 物理方法
处理 加热55℃ 加热55℃ 6min 55 100℃ 100℃ 1h 膜过滤法 离心法 空气搅拌法
材料 水、土壤、粪肥 土壤、 土壤、 土壤、根土 水 海水、 海水、污泥 发霉的稻草 土壤 土壤 土壤