发酵工业常用的微生物菌种
发酵工业中常用常见的酵母菌
发酵工业中常用常见的酵母菌(一)酿酒酵母(Saccharomyces cerevisiae)这是发酵工业上最常用的菌种之一(图2-84)。
按细胞长与宽的比例可将其分为三组。
1)细胞多为圆形或卵形,长与宽之比为1~2。
这类酵母除了用于酿造饮料酒和制作面包外,还用于乙醇发酵。
其中德国2号和12号(RasseII和RasseXII)最有名,但因其不能耐高浓度盐类,故只适用于以糖化的淀粉质为原料生产乙醇和白酒。
2)细胞形状以卵形和长卵形为主,也有些圆形或短卵形细胞,长与宽之比通常为2。
常形成假菌丝,但不发达也不典型。
这类酵母主要用于酿造葡萄酒和果酒,也可用于酿造啤酒、蒸馏酒和酵母生产。
葡萄酒酿造业称此为葡萄酒酵母(Sac.ellisoideus)。
3)大部分细胞长宽之比大于2,它以俗名为台湾396号酵母为代表。
我国南方常将其用于糖蜜原料生产乙醇。
其特点为耐高渗压,可忍受高浓度盐类。
该酵母原称魏氏酵母(Sac.willanus)。
在啤酒酿造中最早采用的酵母是卡尔斯伯啤酒厂的E.C.Hansen(1842~1909年)在1883年分离的卡尔斯伯酵母(Saccharomyces carlsbergensis),这是一种底面发酵酵母。
酿酒酵母也可用于啤酒酿造,但属上面发酵酵母,这两种酵母发酵的过程和啤酒风味都有所不同。
目前在分类上皆采用酿酒酵母的学名。
底面发酵酵母其细胞为圆形或卵圆形,直径为5~10μm。
它与酿酒酵母在外形上的区别是,卡氏酵母部分细胞的细胞壁有一平端。
另外,温度对这两类酵母的影响也不同。
在高温时,酿酒酵母比卡氏酵母生长得更快,但在低温时卡氏酵母生长较快。
酿酒酵母繁殖速度最高时的温度为33℃,而卡氏酵母需在36℃。
但在8℃时卡氏酵母较酿酒酵母繁殖速度几乎快一倍。
(二)异常汉逊酵母(Hansenula anomala)细胞为圆形,直径4~7μm,椭圆形成腊肠形,大小为(2.5~6)μm×(4.5~20)μm,甚至有长达30μm的长细胞,多边芽殖,发酵,液面有白色菌醭,培养液混浊,有菌体沉淀于管底(图2-85)。
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
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。
发酵工业菌种选育 酿酒主要微生物
黑根霉
菌落生长初期为自色,后期为灰褐色 至黑褐色。此菌能产生果胶酶,常引起 水果的腐烂和甘薯的软腐。其最适生长 温度为30℃ ,37℃时不能生长。
毛霉
总状毛霉
总状毛霉是毛霉中分布最广 的一种。菌丝灰白色,菌丝 直立而稍短,孢子囊柄总状 分枝,孢子囊球形,浅黄色 至黄褐色。在豆腐坯和熟大 豆上生长迅速,我国四川的 豆豉即用此菌制成。
02 01
鲁氏毛霉
此菌种最初是从我国小曲中分离出来 的,菌落在马铃薯培养基上呈黄色,在 米饭上略带红色,袍子囊柄呈假轴状分 枝,厚垣孢子数量很多,大小不一,黄 色至褐色。鲁氏毛霉能产生蛋白酶,有 分解大豆的能力,我国多用它来做豆腐 乳。
活性干酵母
鲜酵母经过低温脱水后 制得水分7.0~8.5%酵 母为活性干酵母
卡尔酵母
卡尔酵母是啤酒酿造中典型的下面酵母,又称卡尔斯伯酵母。常用于啤酒酿造。能发 酵葡萄、半乳糖、Байду номын сангаас糖、麦芽糖及全部棉子糖。
球拟酵母
具有酒精发酵力
在工业上利用糖蜜生产 甘油
球拟酵母能使葡萄糖转化为多元醇
耐高渗透压
在酱油和酱的发酵中产 生香气的重要菌种
红曲霉
红曲霉在培养基上生长时,菌丝体初为白色,以后变成淡粉色、紫红色或黑灰色等,
通常都能形成红色素,可作为食品加工中天然红色色素的来源。如在红腐乳、饮 料、肉类加工中用的红曲米,就是用红曲霉制作的。
米根霉
这个种在我国酒药和酒曲中常看到, 在土壤、空气,以及其他各种物质中亦 常见。菌落初期为白色,后期为灰褐色 至黑褐色。此菌有糖化淀粉、转化蔗糖 的能力。
毕赤酵母
是酿造的有害菌,经常在酱醪或醋醅表面形成黏稠皮膜,并产生不愉快的气味,影响 发酵的正常进行,还能在酱油表面形成白花,消耗酱油中的糖分、氨基酸等,形成难闻的 气味,破坏酱油的品质。
发酵过程中涉及的微生物及其功能
发酵过程中涉及的微生物及其功能发酵是利用微生物(如细菌、酵母菌、真菌等)的代谢能力,将有机物质转化为其他化合物的过程。
在发酵过程中,不同的微生物会产生不同的酶,通过酶的作用将底物转化为有用的产物。
以下将介绍几种常见的微生物及其在发酵过程中的功能。
1. 乳酸菌(Lactic acid bacteria)乳酸菌是一种重要的发酵微生物,主要通过产酸来进行发酵作用。
乳酸菌发酵过程中会产生大量的乳酸,使pH值下降,抑制其他细菌和真菌的生长。
在食品工业中,乳酸菌广泛应用于酸奶、乳酸菌饮料、酸味奶酪等产品的制作中,起到保鲜、酸化、增加口感等作用。
2. 酵母菌(Yeast)酵母菌是被广泛应用于食品和酒类生产中的微生物。
酵母菌可以通过发酵过程产生二氧化碳和酒精。
在食品工业中,酵母菌主要用于面包、饼干、啤酒等产品的制作。
在面包和饼干中,酵母菌产生的二氧化碳会发酵面团,使其膨胀,增加松软度。
在酒类生产中,酵母菌发酵糖类,产生酒精和二氧化碳,起到酿造酒类的作用。
3. 青霉菌(Penicillium)青霉菌是一种常见的真菌,具有抗菌作用。
在食品工业中,青霉菌被用于生产青霉素等抗生素。
青霉素是一种有效的抗生素,可以抑制细菌的生长。
通过发酵过程,青霉菌可以产生青霉素,为药品行业提供了重要的原料。
4. 乳酸菌和酵母菌联合发酵在一些食品的生产中,乳酸菌和酵母菌常常会进行联合发酵,以产生更多种类的产物。
例如,酸奶中常用的发酵菌种包括乳酸菌和酵母菌。
乳酸菌可以将乳糖转化为乳酸,酵母菌可以将葡萄糖转化为二氧化碳和酒精。
这样联合发酵产生的酸奶不仅具有酸味,还具有一定的气泡和酒精味道,增加了口感的多样性。
总的来说,微生物在发酵过程中发挥着关键作用。
不同的微生物通过代谢产物的不同,使发酵过程产生特定的产物,从而应用于食品、酒类和药品的生产中。
理解微生物在发酵过程中的功能,有助于优化发酵工艺,提高产物的品质和产量。
同时,微生物也为人类提供了许多重要的产品,如抗生素、酒类和发酵食品,对于人类的健康和生活有着重要的意义。
项目一发酵工业常用的菌种
卡那链霉菌
卡那霉素
产灰黄链霉菌
红色链霉菌 生二素链霉菌 林肯链霉菌 刺孢小单菌 地中海诺卡氏菌
杀稻瘟菌素-S
红霉素 螺旋霉素 林肯霉素 庆大霉素 利福霉素
第一章 发酵工业常用的菌种
五、病毒和藻类
敏感细胞:能使病毒在其中增殖的细胞称为。 病毒增殖过程分四个阶段: 1.吸附并渗入寄主细胞
2.病毒核酸的复制和其他病毒成分的合成 3.各种组成组合病毒整体
第一章 发酵工业常用的菌种
④.微球菌(Micrococcus):生产谷氨酸 ⑤.乳酸菌(Lactobacteriaceae):制药工业 生产右旋糖酐、多糖和人造血浆。食品行业广 泛用于乳制品工业和乳酸生产 。
⑥.大肠杆菌:卫生重要指标,制取天冬氨酸、 苏氨酸和缬氨酸。
第一章 发酵工业常用的菌种
⑦.芽胞杆菌(Bacillus):高产淀粉酶和蛋白 酶的产生菌,还可生产多肽抗生素、氨基酸、 VB12、及2,3-丁二醇、果胶酶等。
中国仓鼠卵巢细胞(CHO细胞)表达系统
具有准确的转录后修饰功能;
具有产物胞外分越功能,便于下游产物分离纯化; 具有重组基因的高效扩增和表达能力; 具有贴壁生长特性,也可进行悬浮生长; CHO很少分泌自身的内源蛋白。
第一章 发酵工业常用的菌种
问题:生产抗生素的微生物能不能用于生产氨基酸?
菌落特征:大, 圆形,光滑湿 润,粘性,颜 色单调。常见 白色、土黄色、 红色。
啤酒酵母菌落
第一章 发酵工业常用的菌种
三、细菌 1、细菌的结构
第一章 发酵工业常用的菌种
2、细菌的繁殖:
细菌主要是以二分裂的方式进行繁殖
第一章 发酵工业常用的菌种
3、细菌的菌落
工业生产常用的微生物及要求
可以从复杂的DNA分子中分离出单独 的DNA片段。
可以大量生产高纯度的基因片段及其 产物。
可以在大肠杆菌中研究来自其它生物 的基因。
在高等动植物中也可以发展和建立这 种基因操作系统。
DNA重组过程
目标DNA片段的获得 与载体DNA分子的连接 重组DNA分子引入宿主细胞 筛选含有所需重组DNA分子的宿主细胞 对外源基因的表达及稳定性的鉴定
菌种培养基营养过于丰富不利于孢子形成, 影响发酵;菌种培养基营养贫乏,菌种在 营养贫乏的培养基中多次传代会使菌体细 胞内缺乏某些生长因子而衰退甚至死亡
因此培养基应选择具有传代后生产能力不 发生明显下降、菌落不易衰老和自溶的正 常形态菌落,孢子丰富的培养基。
菌种的复壮 提供良好的环境条件 定期纯化菌种 防止自身突变
菌体的前处理 菌体的培养时间 融合剂的浓度 融合剂作用的时间 阳离子浓度 融合的温度及体系的pH值等
影响原生质体再生的主要因素
菌体自身的再生性能 原生质体制备的条件 再生培养基成分 再生培养条件等
DNA重组技术:就是把外源DNA分 子结合到任何病毒、质粒、或其它载 体系统中,组成新的遗传物质,并转 入宿主细胞内进行繁殖的过程。
§工业生产常用的微生物及要求
一、工业生产常用的微生物 细菌(bacteria):常用的有枯草芽
孢杆菌、醋酸杆菌、棒状杆菌、短杆 菌等。 酵母菌(yeast):属单细胞真核生 物,主要分布于含糖较多的酸性环境 中。常用的有:短杆啤菌 酒酵母、棒状假杆菌丝酵母、 类酵母等。
yeasts
啤棒酒状酵杆母菌
§工业微生物菌种的 衰退、复壮与保藏
微生物菌种的衰退 菌种的复壮 菌种的保藏
一、菌种的衰退: 微生物个体特征 各方面 微生物群体特征 发生变化
【发酵工艺学总论】第二章_工业发酵菌种
代表微生物类型 革兰氏阳性球菌
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。
酶发酵生产常用的微生物
微生物
枯草芽孢杆菌 大肠杆菌 黑曲霉 米曲霉 青霉 木霉 根霉
生产的酶类
α -淀粉酶、蛋白酶、β -葡聚糖酶、碱性磷酸酶等 谷氨酸脱羧酶、天冬氨酸酶、DNA聚合酶、DNA连接酶等 糖化酶、 α -淀粉酶、酸性蛋白酶、果胶酶、葡萄糖氧化酶、过氧化氢 酶、核糖核酸酶、脂肪酶、纤维素酶等 糖化酶和蛋白酶、氨基酰化酶、磷酸二酯酶、果胶酶等 葡萄糖氧化酶、果胶酶、纤维素酶、磷酸二酯酶、脂肪酶、凝乳酶、核 酸酶等 纤维素酶等 糖化酶、 α -淀粉酶、转化酶、酸性蛋白酶、核糖核酸酶、脂肪酶、果 胶酶、纤维素酶等
样品的预处理
目的:提高分离效率 方法:
物理方法:热处理(减菌);膜过滤法(浓缩); 离心法(浓缩) 化学方法:通过在培养基中添加某些化学成分来增加特
定微生物的数量。
几丁质——放线菌;CaCO3——嗜碱性放线菌
诱饵法
石蜡、花粉、蛇皮、毛发等
分离方法的选择
根据目的菌有无选择性特征来选择分离方法 菌种的营养特征独特 选择性分离 生长特征独特 无选择性特征 根据产物的特征进行 随机分离
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 连续培养方式:以比生长速率( μ)筛选
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。
发酵工业菌种概述
发酵工业化菌种的要求
能够利用廉价的原料,简单培养基,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。 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。
发酵工业菌种概述
未培养微生物 是指迄今所采用微生物纯培养分离方法还未获得
的纯培养微生物,其在自然环境微生物群落中占有 非常高的比例,约为99%。
一些极端微生物,例如:高温、高压、低温、高 盐、高辐射、极强酸碱环境。
研究方法:模拟自然培养法、宏基因组分析法 (metagemomic analysis)
发酵工业菌种概述
• 细菌类:
短杆菌:GA, Gln, lys…… 枯草芽孢杆菌:淀粉酶(BF7658)、碱性 蛋白酶等
地衣芽孢杆菌:HASS(耐高温α-淀粉酶) 苏 云金芽孢杆菌:BT生物农药…… 梭状芽孢杆菌:丙酮、丁酸等的发酵
发酵工业菌种概述
放线菌:各种抗生素:链霉素、金、土、 庆大、卡那霉素等 链霉菌属:小单孢菌属 链霉素:灰色链霉菌、 氯霉素:委内瑞拉链霉菌 卡那霉素:卡那霉素链霉菌 葡萄糖异构酶:密苏里游动放线菌 庆大霉素:绛红小单孢菌、棘孢绛红小单
பைடு நூலகம்
发酵工业菌种概述
酵母菌 1 啤酒酵母:酿酒酵母、辅酶类物质的发酵 酒精酵母: 汉逊酵母:乙酸乙酯的发酵 假丝酵母:scp生产,石油发酵 担子菌:抗癌药物-1,2-B-葡萄糖苷酶 藻类 保健食品:螺旋藻
发酵工业菌种概述
霉菌 :曲霉属、青酶属、 黑曲霉:柠檬酸工业、酿酒业(UV-11,UV-48)、 酶制 剂工业(糖化酶) 黄曲霉:酱油生产(3042),面酱 青霉菌:青霉素的生产 红曲霉:红曲制造,用于南方红曲酒(女儿红)的生产; 使用红色色素的生产;豆腐乳的生产赤霉菌:赤霉素的 生产,是一种植物生长激素
工业生产常用的微生物及要求-精品文档
载体
能在大肠杆菌中自主复制
对某些限制酶来说只有一个切口,并
在酶作用后不影响其自主繁殖能力。 从细菌核酸中易于分离和纯化。 在宿主中能以多拷贝形式存在,有利 于插入的外源基因表达,能在宿主中 稳定地遗传
引入宿主细胞
质粒:重组DNA以转化的方式进入宿 主细胞 λ噬菌体:重组DNA以转染的方式进入 宿主细胞 柯斯质粒:以转导的方式进入宿主细胞
菌体的前处理
菌体的培养时间 融合剂的浓度 融合剂作用的时间 阳离子浓度 融合的温度及体系的pH值等
影响原生质体再生的主要因素
菌体自身的再生性能
原生质体制备的条件 再生培养基成分 再生培养条件等
DNA重组病毒、质粒、或其它载 体系统中,组成新的遗传物质,并转 入宿主细胞内进行繁殖的过程。
§工业生产常用的微生物及要求
一、工业生产常用的微生物
细菌(bacteria):常用的有枯草芽
孢杆菌、醋酸杆菌、棒状杆菌、短杆 菌等。 酵母菌(yeast):属单细胞真核生 物,主要分布于含糖较多的酸性环境 中。常用的有:啤酒酵母、假丝酵母、 短杆菌 棒状杆菌 类酵母等。
yeasts 啤酒酵母 棒状杆菌
菌种培养基营养过于丰富不利于孢子形成, 影响发酵;菌种培养基营养贫乏,菌种在 营养贫乏的培养基中多次传代会使菌体细 胞内缺乏某些生长因子而衰退甚至死亡 因此培养基应选择具有传代后生产能力不 发生明显下降、菌落不易衰老和自溶的正 常形态菌落,孢子丰富的培养基。
菌种的复壮
提供良好的环境条件 定期纯化菌种 防止自身突变
可以从复杂的DNA分子中分离出单
独的DNA片段。 可以大量生产高纯度的基因片段及其 产物。 可以在大肠杆菌中研究来自其它生物 的基因。 在高等动植物中也可以发展和建立这 种基因操作系统。
发酵工业菌种
I
II
无试样时(不含棒酸时),I对II菌作用不大 有试样时(含棒酸时),I对II菌恢复药效,棒酸抑制水解酶活性
试验菌
金黄色葡萄球菌209p 枯草杆菌6633 大肠杆菌 耻垢分枝杆菌607 白色念珠菌 青霉菌
代表微生物类型
革兰氏阳性球菌 革兰氏阳性杆菌 革兰氏阴性肠道细菌
结核杆菌 酵母状真菌 丝状真菌
菌种不易变异退化; 对放大设备的适应性强; 菌种不是病原菌,不产生任何有害的生
物活性物质和毒素。
1. 筛选的两种指导思想
先分离纯化,再结合工艺要求进行筛选。 分离纯化同时富于筛选条件,一步得出所需菌株。
结果有两种可能:
▪ 获得适于工业发酵菌株 ▪ 只获得选育所需的出发菌株
2.分离筛选工作在实际中应用的几个方面
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 富集液体培养技术 施加选择压力,进行定向筛选 固体培养技术
在分离平板上生长获得多个单菌落 复印平板(copy 法)
平板培养,其中有产生氨基酸的菌落分泌氨基酸 u.v线杀死长好的菌落
随机分离方法
(用筛选方案- 检测系统进行间接分离)
富集液体培养 固体培养基条件培养 (初筛)
菌种纯化
复筛
菌种纯化
初步工艺条件摸索
再复筛 生产性能测试
较优菌株1-3株
保藏及进一步做生产试验 或作为育种的出发菌株
某些必要试验和 毒性试验等
含微生物样品的采集
工业生产中常用的微生物菌种1
展开青霉 ( P. patulum ): 又名寻麻青霉,主要用于生产灰黄霉素(一种 有效的可口服抗生素,用于治疗真菌性皮肤病、痢 疾及灰指甲) 橘青霉 ( P. citrinum ) : 许多菌系可产生橘霉素,也能产生脂肪酶、葡 萄糖氧化酶和凝乳酶 有的菌系产生5`-磷酸二酯酶,可用它生产5`核苷酸 (肌苷酸和鸟苷酸具有很强的助鲜作用)
可制作豆豉
3、曲霉 ( Aspergillus )
米曲霉 ( Aspergillபைடு நூலகம்s oryzae )
有较强的蛋白分解能力,同时又具有糖化能力
酿酒中的糖化菌;蛋白酶和淀粉酶的生产菌
黑曲霉 ( Aspergillus niger )
◇具有多种强大的酶系,如淀粉酶、蛋白酶、果 胶酶、纤维素酶和葡萄糖氧化酶等; ◇还能产生多种有机酸,如抗坏血酸、柠檬酸、 葡萄糖酸和没食子酸等 ◇是生产柠檬酸和葡萄糖酸的重要菌种
10、假单胞菌 (Pseudomonas)
能发酵生产维生素B12、丙氨酸、谷氨酸、葡萄 糖酸、色素、果胶酶;也能进行类固醇(甾体) 转化;有些菌株可利用烃类生产单细胞蛋白。
(二) 放线菌
因其菌落呈放射状而得名
属原核微生物类群,在自 然界中分布很广,尤其在 有机质丰富的微碱性土壤 中较多。
大多腐生,少数寄生。 产生多种抗生素(12 000 余种,60%左右来自放线 菌),经济价值大
多种可产抗生素,如 棘孢小单胞菌 (M. echinospora)产庆大霉素
3、游动放线菌属 (Actinoplanes) 一般不形成气生菌丝,孢囊在基内菌丝上形成,孢 囊孢子在孢囊内盘卷或呈直线排列;孢子球形,有时 端生1-40根鞭毛,能运动。 济南游动放线菌 (Actinoplanes tsinanesis) 产创新 霉素(creatmycin; 1964)
发酵工程 (第2章)
(b)营养缺陷型的意义 在营养缺陷型突变菌株中,生物合成途径中的 某一步发生了酶缺陷,合成反应不能完成,末端产 物不能积累,因此末端产物的反馈调节作用被解除。 只要在培养基中限量加入所要求的末端产物,克服 生长障碍,就能使中间产物积累。 营养缺陷型突变株具有明显的遗传标记,在杂 交育种中作为出发菌株,有利于杂交重组的分析。 营养缺陷型突变株具有明显的遗传标记,可以 作为基因工程中的受体菌,检出克隆基因的表达。
(二)微生物菌种的选育
1、自然选育 不经过人工处理,利用微生物自然突变进行 菌种选育的过程称为自然选育。 自然选育简单易行,可以达到纯化菌种,防 止菌种退化,稳定生产,提高产量的目的。 自然选育的一般程序是将菌种制成菌悬液, 用稀释法在固体平板上分离单菌落,再分别测 定单菌落的生产能力,从中选出高水平菌种。
(2)抗肿瘤药物产生菌的分离。 原理一(p21): 临床上抗肿瘤药物大部分是直接作用于核酸或 抑制核酸生物合成的物质,由于微生物和人的核 酸结构与生物合成方式有许多共同之处,所以大 部分抗肿瘤药物也具有抗菌活性,据此发展出利 用微生物筛选作用于DNA的抗肿瘤药物的方法。 <1> 生化诱导分析法(BIA) <2> SOS显色法
c 、不形成孢子只通过芽殖的“假酵母”属半知菌。
工业上常用的有:啤酒酵母、假丝酵母、类酵母等
4、霉菌(mould)
霉菌非系统演化分类的单元。凡生长在营养 基质上形成绒毛状,网状或絮状菌丝的真菌统 称霉菌。 工业上常用的霉菌有: 藻状菌纲:根霉,毛霉,犁头霉 子囊菌纲:红曲霉 半知菌类:曲霉,青霉。
所有菌都长
完全培养基上 长成单孢菌落 基本培养基 完全培养基 轻压在绒布上 无菌丝绒布 橡皮箍 接上所有菌落的绒布 转印在新鲜 的培养基上
第二章发酵工业微生物菌种ppt课件
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第一节 发酵工业微生物菌种的选育
一、工业微生物的特点 1. 能够利用廉价的原料,或使用来源丰富的原料. 2.菌体温度应适应较高的温度. 3. 遗传性能要相对稳定 4.菌对所采用的设备和生产过程的适应性 5.菌的产物得率和产物在培养基中的浓度 6.产物容易从发酵液(细胞)中提取
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(3) 放线菌 霉菌 放线菌是由不同长短的纤细菌丝所形成 霉菌与人类日常生活密切相关。除了用于传 的单细胞微生物。放线菌是抗生素的主 统的酿酒、制酱油外,近代广泛用于发酵工 要产生菌。除抗生素外,放线菌在甾体 业和酶制剂工业。工业上常用的霉菌,有子 激素生物合成和酶制剂生产上也有广泛 囊菌纲的红曲霉、藻状菌纲的毛霉、根霉和 应用。 犁头霉,以及半知菌纲的曲霉及青霉等
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自然选育在工业生产上的意义 问题: 高产菌株是正突变高,还是负突变高? 回复突变:高产菌株在传代的过程中,由于自然突变导致 高产性状的丢失,生产性能下降,这种情况我们称为回复 突变 自然选育虽然突变率很低,但却是工厂保证稳产高产的 重要措施。
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自然选育操作步骤: 一般习惯上将自然选育称为菌种的分离纯化。 单细胞(孢子)悬液的制备 平板分离 挑选单菌落(注意形态的观察) 发酵试验
7. 产生菌及其产物的毒性必须考虑(在分类学上最好与致病 201)细菌 发酵工业上常用的细菌大多是杆菌,如枯草芽 孢杆菌、醋酸杆菌、棒状杆菌、乳酸杆菌、梭 状芽孢杆菌大肠杆菌等。 (1) 醋酸杆菌(Acetobacter):用于酿 醋,把乙醇氧化成乙酸。 (2) 假单胞菌(Pseudomonas)
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【发酵工程】余龙江版-第2章-发酵工业菌种
培养过程中可加入低浓度的抗真菌剂以抑制真菌的生长。 另一富集方法是在培养烧瓶中添加细菌“附着材料”,如
无菌的植物组织或土壤浸出液。 通过改变培养温度和培养周期可选择性富集嗜冷性细菌、
中温菌和嗜高温菌。
次代培养及纯化步骤
1. 采样
(2) 采样对象
土壤、水、空气及枯枝落叶等,以土壤为主。
从土壤中采样要考虑土壤的以下特点:
① 有机质含量和通风状况
耕地、菜园 山坡上的森林
(有机质丰富、通气保水性能好)——细菌、放线菌
(有机质丰富、阴暗潮湿)——霉菌、酵母菌
沙土、无植被土壤、新开垦的生土、贫瘠的土地
——微生物少
② 取样的土层深度:5-25cm
3. 富集培养
富集培养的策略
(2)控制培养条件
➢ 溶氧浓度——好氧/厌氧 ➢ 高温——嗜热微生物 /非嗜热微生物 ➢ PH——嗜酸性/嗜碱性
4. 菌种分离
平板划线分离法 稀释分离法 毛细管分离法 小滴分离法
• 稀释倒 平板法
稀释分离法
• 平板 涂布法
注意:必须要做多个浓度的稀释分离平板。
1. 采样
③ 土壤的酸碱度
偏碱——细菌、放线菌 偏酸——霉菌、酵母菌
④ 土壤的植被状况
葡萄成熟时——根部酵母菌增多
⑤ 地理条件
南方土壤比北方土壤微生物含量多
⑤ 季节条件
秋季菜土样最理想
2.样品的预处理
(1)物理方法
热处理:根据目的菌较非目的菌的耐热性高 从而增加目的
菌的比例。
膜过滤法:浓缩水中的微生物细胞。 离心法:同上。
植物体上细菌的分离:无菌富集,加植物浸出 液适度培养取样,洗涤,取1ml经适度稀释后涂 布平板。
发酵工程 第二章 发酵工业微生物菌种制备原理和技术
发酵工程 工业生产水平的
生产菌种的性能 发酵和提取工艺条件
三个决定要素
生产设备
获得优良的生产菌种是实现高水平发酵工程工 业生产的第一环节。
本章内容
第一节 发酵工业常用的微生物菌种
第二节 自然界中微生物菌种的选择性分离
第三节 微生物菌种的选育
第四节 微生物菌种的退化、复壮和保藏 第五节 工业微生物菌种的扩大培养 第六节 种子培养基及其制备
集的培养物到固体培养基,分离优势微生物的单
菌落。
移种时间是关键,应在所需菌占优势时移种。
连续富集培养(恒化式富集培养)
改变限制性基质浓度来控制两种菌的比生长速率。 用于连续发酵生产的菌种选育特别适合。
固体培养基的使用
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
常用于分离酶产生菌,选择培养基中常含有所
需的基质,以便促使酶产生菌的生长,并在菌落
使目的微生物在种群中占优势,使筛选 1. 目的:
变得可能。
2. 两种方案:
(1)施加选择性压力分离法:采用特定的有利于 目的微生物富集的条件进行培养,使目的微生物 占优势,以实现快速分离纯化的目的。 (2)随机分离法:不能提供任何有助于筛选产生 菌的信息时,只能通过随机分离法进行分离。
(1)施加选择性压力分离法
酵母(既是微生物又是真核细胞)
生长迅速,营养要求不高,易培养; 安全性好; 比哺乳动物细胞操作简单; 具有一定的修饰蛋白的能力。
中国仓鼠卵巢细胞(CHO细胞)表达系统
具有准确的转录后修饰功能; 具有产物胞外分越功能,便于下游产物分离纯化; 具有重组基因的高效扩增和表达能力; 具有贴壁生长特性,也可进行悬浮生长; CHO很少分泌自身的内源蛋白。
发酵工程 2 发酵工业菌种
思考题
发酵工业菌种
1、常见的工业微生物包括哪些类群?
2、作为工业生产菌株应具备哪些基本特性? 3、了解发酵工业中的细菌、酵母菌、霉菌、放 线菌及其生产的产品。 4、掌握菌种分离筛选的基本过程。
5、诱变育种及其原理。
6、常用的化学诱变剂。
7、菌种退化、原因与防治。
8、菌种保藏的方法。
广义的微生物:
5.其它 担子菌:香菇、灵芝等。 藻类:螺旋藻、单胞藻等。 基因工程菌:基因工程菌在发酵工程已得到广泛 应用,如酶制剂、胰岛素、干扰素、生长激素、 乙型肝炎病苗等的生产。
二、工业生产对菌种的要求 (1)能在廉价原料制成的培养基上生长,且 生成的目的产物产量高、易于回收; (2)生长较快,发酵周期短;
挑出高产斜面
1、自然选育 不经人工处理,利用微生物的自然突变进行 菌种选育的过程称为自然选育(spontaneous
mutation)。
自然选育最为成功的例子是目前被广泛使
用的卡介苗(BCG vaccine)。法国的卡尔密脱
(Calmette)和介林(Guerin)把牛型的结核分枝 杆菌接种在牛胆汁、甘油、马铃薯培养基上, 连续传代培养230代,前后经历13年时间,终 于在1923年获得显著减毒的结核杆菌----卡介
能力和转化蔗糖的性能,还能产生脂肪酶。能发
酵产生乳酸、反丁烯二酸。
华根霉:华根霉多出现在我国酒药和酒曲中, 具较强的耐高温性能(45℃能生长),淀粉酶液 化力强,有溶胶性,能产生酒精、芳香脂类、乳 酸及反丁烯二酸,能转化甾族化合物。
4)红曲霉属(Monascus) 菌丝呈红色以至紫色,
可由我国南方红曲中分离得到。
一个或少数几个核苷酸的插入或缺失,从而使该部
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行拧紧和密封。
• 4.2空消。
• 4.2.1空气管路的空消
• 4.2.1.1预过滤器和冷干机不能用蒸汽灭菌, 在空气管路通蒸汽前,将通向预过滤器的 阀门关闭,使蒸汽通过减压阀、蒸汽过滤 器然后进入除菌过滤器。
否需要更换。
4.种子罐操作规程
• 1.目的:规范种子罐菌种培养标 准操作。
• 2.范围:菌种培育岗位。 • 3.职责:本岗位操作人员。 • 4.内容:
• 4.1准备。
• 4.1.1设备使用之前,应先检查电源是否正 常,蒸汽发生器、空压机、微机控制系统、 循环水系统是否能正常工作。
• 4.1.2检查系统上的阀门、接头及紧固螺钉 是否拧紧。
• 4.2.2种子罐空消。
• 4.2.2.1打开有关管道(空气分布管蒸汽、压 出管蒸汽、罐底物料管蒸汽、取样管蒸汽、 接种管蒸汽等)通入蒸汽。
• 4.2.2.2将罐上的取样口,排气阀,及料路阀 门微微打开,使蒸汽通过这些阀门排出, 同时保持罐压为0.13~0.15Mpa。
• 4.2.2.3空消时间为30~40min,特殊情况下, 可采用间歇空消。
• 5.2控温旋钮的两个指示灯分别表示加热、 制冷两种工作状态,若开机一段时间,两 灯均不亮,表示箱内温度达到平衡,若两 灯同时亮(加热与制冷同时启动),表示机器 故障,须及时检修。
3.摇床操作规程
• 1.目的:规范摇瓶菌种培养标准 操作。
• 2.范围:菌种培育岗位。 • 3.职责:本岗位操作人员。 • 4.内容:
• 4.2开机。 • 4.2.1打开电源,开启设备。 • 4.2.2按下紫外灯开关,紫外灯亮,用紫外
灯灭菌15min。
• 4.2.3按下鼓风机开关,通风10~15min,工 作台达无菌状态。
• 4.2.4打开日光灯,消毒手臂,开始工作。 • 4.3停机。 • 4.3.1关闭设备,关闭电源。 • 4.3.2取出所用物品。 • 4.4清洁设备。
• 5.注意事项:
• 5.1工作台应安放在洁净度较高的室内,并 须不受外界风力影响。
• 5.2在开机后,如发现异常音响,应立即停 机。
• 5.3如果发现无送出气流,应将调整电动机 三相线后再使用。
2.生化培养箱操作规程
• 1.目的:规范斜面菌种培养 标准操作。
•2.范围:菌种培育岗位。 •3.职责:本岗位操作人员。 •4.内容:
种子制备
1.超净工作台操作规程
• 1.目的:规范菌种接种标准操作。 • 2.范围:菌种培育岗位。 • 3.职责:本岗位操作人员。 • 4.内容:
• 4.1准备。 • 4.1.1检查生产场地、设备、容器是否清洁。 • 4.1.2检查电源是否正常。 • 4.1.3操作过程中用到的物品整齐地摆放在
工作台内。
• 4.3关机。
• 4.4清洁设备。
• 5.注意事项:
• 5.1在运转过程中,如摇床高速运转,无法 调节,多为测速发电机小胶带断裂。
• 5.2摇床不能运转,但可明显的感觉到电机 在运转,多为传动胶带断裂。
• 5.3摇床运转时,电机有杂音,转动有断续 现象,可能是电机电刷磨损,可将电刷取 出观察。一般新电刷运转2000h后应检查是
• 4.2.3将共用开关拨至“测量”档,此时箱内温度 便会随机启动,最终平衡达到所需温度值。
• 4.2.4从箱内放入或取出培养器物,动作迅速(迅 速开关培养箱门)。
• 4.3停机。
• 4.3.1关闭设备,关闭电源。
• 4.4清洁设备。
• 5.注意事项:
• 5.1在制冷机运转时,若出现异常声音、压 缩机发烫,温度不降,应立即停机,检查 原因,待修复后方可再启动。
• 4.1准备。 • 4.1.1检查生产场地、设备、容器是
否清洁。
• 4.1.2检查电源是否正常。 • 4.1.3检查温控旋钮及摇速调节钮是
否正常。
• 4.2开机。 • 4.2.1将摇瓶放入固定,温
度钮调至所需温度。
• 4.2.3合上电源开关,摇床低速运动,然后 顺时针旋转摇速钮至所需速度。
• 4.1准备。 • 4.1.1检查生产场地、设备、容器是否清洁。 • 4.1.2检查电源是否正常。 • 4.1.3检查温控旋钮及指示灯是否正常。 • 4.1.4检查培养箱门开启、关闭是否自如。
• 4.2开机。
• 4.2.1打开电源,将温度显示开关拨至“开”位置。
• 4.2.2将“整定”、“测量”共用开关拨至“整定” 位置,然后旋转温度刻度盘,直到数显表显示所 需温度值为止。
• 4.3.4开启机械搅拌装置,使罐内物料均匀混合, 转速50~100rpm。
• 4.3.5打开夹套蒸汽阀、排汽阀,对罐内培养基预 热,当罐内温度升到90℃时,关闭夹套进汽阀。
• 4.3.6罐内直接进蒸汽。先打开主进汽阀(空气分 布管蒸汽、压出管蒸汽、罐底物料管蒸汽、取样 管蒸汽、接种管蒸汽等),进汽要开大。然后打 开次要进汽阀(加油蒸汽阀,补料管蒸汽阀等), 合理控制进汽量,达到传热即可。避免假压力产 生。
• 4.2.2.4空消结束后,将罐内冷凝水排掉,并 通入无菌空气维持罐压0.05MPa,防止冷却 后罐内产生负压、损坏设备。
• 4.3 实消。
• 4.3.1空消结束后,尽快将配好的培养基从加料口 加入罐内,此时应排除夹套内冷却水。 4.3.2卸罐压,安装事先校正好的pH电极、溶氧电 极。
• 4.3.3培养基在进罐之前,先溶化,一般培养基的 配方量以罐体全容积的70%左右计算(泡沫多的培 养基为65%左右,泡沫少的培养基可达75~80%), 考虑到冷凝水和接种量因素,加水量为罐体全容 积的50%左右,加水量的多少与培养基温度和蒸 汽压力等因素有关,需在实践中摸索。
• 4.2.1.2除菌过滤器的滤芯不能承受高温高压, 蒸汽减压阀必须调整在0.13Mpa,不得超过
0.15MPa。
• 4.2.1.3空消时间应持续40min左右,当 设备初次使用或长期不用后启动时, 应采用间歇空消,即第一次空消后, 隔3~5h再空消一次,以消除芽孢。
• 4.2.1.4空消过程中,微微开启除菌过滤 器下端的排气阀,排除冷凝水。 4.2.1.5空消后的过滤器,通气吹干,约 20~30min,然后将气路阀门关闭。