发酵菌种来源
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。
第二章发酵工业微生物菌种制备原理和技术-PPT
筛选一些具有特殊性质得微生物时,需根据该微生物独特 得生理特性到相应得地点采样(极端环境)。如:
高温酶产生菌:温度较高得南方,或温泉、火山爆发处 及北方得堆肥中采集样品;
低温酶产生菌:寒冷得地方,如南北极地区、冰窖、深 海中采样;
耐压菌:海洋底部采样。 耐高渗透压酵母菌:通常到甜果、蜜饯或甘蔗渣堆积处
菌种纯化就是指在特定环境中只让1种来自同一祖先得微生物 群体生存得技术。
菌株分离、筛选虽为两个环节,但却不能绝然分开,因为分离中 得一些措施本身就具有筛选作用。工业微生物产生菌得筛选 一般包括两大部分:一就是从自然界分离所需要得菌株,二就是 把分离到得野生型菌株进一步纯化并进行代谢产物鉴别。
3、分离思路
从自然界筛选
B、采样季节:以温度适中,雨量不多得秋初为好。
C、采土方式:在选好适当地点后,用小铲子除去表土,取 离地面5-15cm处得土约10g,盛入清洁得牛皮纸袋或塑 料袋中,扎好,标记,记录采样时间、地点、环境条件等, 以备查考。为了使土样中微生物得数量与类型尽少变 化,宜将样品逐步分批寄回,以便及时分离。
别出来。
抗生素筛选
6、生产性能得测定
由于纯种分离后,得到得菌株数量非常大,如果对每 一菌株都作全面或精确得性能测定,工作量十分巨大, 而且就是不必要得。一般采用两步法,即初筛与复筛, 经过多次重复筛选,直到获得1～3株较好得菌株,供 发酵条件得摸索与生产试验,进而作为育种得出发菌 株。这种直接从自然界分离得到得菌株称为野生型 菌株,以区别于用人工育种方法得到得变异菌株(亦 称突变株)。
采样。如有人曾在花蜜中分离到一株能耐30%高糖得耐 高渗透压得酵母菌。
(3)含微生物样品得富集培养(优化得过程) ----施加选择性压力分离法
发酵实验10-27
实验一发酵菌种的自然选育一、实验目的1、学习从自然环境中分离工业微生物菌株的方法。
2、熟悉无菌操作技术。
二、实验原理土壤是微生物生长的大本营，水体是微生物生长的第二环境。
工业微生物菌种最初都是来自于自然界（目前海洋微生物资源的开发和利用正成为世界性的研究热点）。
但是，自然界中微生物种类繁多，而且都是混居在一起的，要获得发酵菌株，首先必须把它们从混杂的微生物群体中分离出来。
分离微生物菌株最基本的方法是稀释法。
将样品放在物菌水中，通过震荡，将微生物悬浮于液体中，然后静置一段时间，由于样品沉降较快，而微生物细胞体积小沉降慢，会较长时间悬浮于液体中。
通过对微生物悬液的进一步稀释和选择性培养，就可以分离出我们需要的目的菌株。
但是并不是所有分离菌株都能成为生产菌株，作为工业发展菌株，必须具备下列基本特征：(1)能在廉价原料制成的培养基上迅速生长，并能生成较多的发酵产物。
(2)培养条件如温度、渗透压等容易控制。
(3)抗杂菌和抗噬菌体能力强。
(4)遗传稳定性高、不易退化。
(5)不产生有害的生理活性物质或毒素（食品或医学微生物菌株）。
三、实验器材与试剂1、样品土壤、水、湖泊沉积物或其他富含微生物的样品（如动物胃肠道）。
2、培养基(1) Zobell 2216E培养基：蛋白胨5g，酵母膏1g，FePO4 0.01 g，NaCl 10 g，加水至1000ml，pH7.2~7.4，于121℃湿热灭菌30min。
(2)营养琼脂（Nutrient agar）培养基：牛肉膏3g，蛋白胨10g，NaCl 5g，琼脂20g ，加水至1000ml，pH7.2~7.4，于121℃湿热灭菌30min。
(3)高氏一号培养基：可溶性淀粉20g，KNO3 1 g ，K2PO4 0.5 g, MgSO4·7H2O 0.5g , NaCl 0.5 g, FePO4·7H2O0.01 g，琼脂20g ，加水至1000ml，pH7.2~7.4，于121℃湿热灭菌30min。
发酵工业菌种概述
分离：利用分离技术得到纯种。
发酵性能测定：进行生产性能测定。这些特性包 括形态、培养特征、营养要求、生理生化特性、 发酵周期、产品品种和产量、耐受最高温度、生 长和发酵最适温度、最适pH值、提取工艺等。
二、新种分离与筛选的步骤 1. 采样
（1）采样对象
以采集土壤为主。一般园田土和耕作过的沼 泽土中，以细菌和放线菌为主，富含碳水化合物 的土壤和沼泽地中，酵母和霉菌较多，如一些野 果生长区和果园内。采样的对象也可以是植物， 腐败物品，某些水域等。
二、新种分离与筛选的步骤 3. 培养分离 尽管通过增殖培养效果显著，但还是处于微生 物的混杂生长状态。因此还必须分离，纯化。 在这—步，增殖培养的选择性控制条件还应进 一步应用，而且控制得细一点，好一点。纯种 分离的方法有划线分离法、稀释分离法。
二、新种分离与筛选的步骤 4. 筛选 这一步是采用与生产相近的培养基和培养条件， 通过三角瓶的容量进行小型发酵试验，以求得适 合于工业生产用菌种。
四、基因工程育种 基因重组育种：是运用体外 DNA 各种操作或修 改手法获得目的基因，再借助于病毒、细菌质 粒或其他载体，将目的基因转移至新的宿主细 胞并使其在新的宿主细胞系统内进行复制和表 达，或者通过细胞间的相互作用，使一个细胞 的优秀性状经其间遗传物质的交换而转移给另 —个细胞的方法。
四、基因工程育种
三、诱变育种
3. 紫外线的诱变育种
被照射的菌悬液细胞数，细菌为106个/ml 左右，霉菌孢子和酵母细胞为106～107个 /ml。由于紫外线穿透力不强，要求照射液 不要太深，约0.5～1.0cm厚，同时要用电 磁搅拌器或手工进行搅拌，使照射均匀。 由于紫外线照射后有光复活效应，所以照 射时和照射后的处理应在红灯下进行。
馒头发酵的菌种
馒头发酵的菌种馒头是我们餐桌上常见的食物之一，它的制作过程中离不开一个重要的环节——发酵。
发酵是指利用微生物的能力将淀粉等碳水化合物转化为有机酸、醇和二氧化碳的过程。
而在发酵过程中，菌种的选择和添加是非常重要的。
那么，馒头发酵的菌种有哪些呢？我们来介绍一种常见的菌种——酵母菌。
酵母菌是一类单细胞真菌，它们广泛存在于自然界中的土壤、水体和植物表面等环境中。
在馒头的制作过程中，酵母菌被广泛应用于面团的发酵中。
酵母菌利用面团中的糖分进行呼吸作用，产生二氧化碳和醇类物质，使面团膨胀发酵，从而使馒头体积变大、口感松软。
常见的酵母菌有干酵母和鲜酵母两种，它们的使用方法和发酵效果有一定的差异。
除了酵母菌，还有一种常见的菌种用于馒头的发酵，那就是乳酸菌。
乳酸菌是一类革兰氏阳性菌，可以将糖类转化为乳酸。
在馒头的制作过程中，乳酸菌能够通过发酵作用产生乳酸，使面团呈现出酸性环境，进而抑制有害菌的繁殖，提高馒头的品质和口感。
乳酸菌还可以产生一些有益物质，如维生素和蛋白质，对人体健康有一定的促进作用。
馒头的发酵菌种还可以包括醋酸菌、酪酸菌等。
醋酸菌是一种产醋酸的细菌，在馒头的制作过程中，它可以利用面团中的糖分产生醋酸，起到促进发酵、增强馒头风味的作用。
酪酸菌则是一种能够产生酪酸的细菌，它们在馒头的发酵过程中可以产生丰富的香气物质，提高馒头的口感和风味。
总结起来，馒头发酵的菌种主要包括酵母菌、乳酸菌、醋酸菌和酪酸菌等。
它们各自具有不同的特点和作用，在馒头的制作中发挥着重要的作用。
选择合适的菌种和适宜的发酵条件，可以使馒头达到理想的口感和风味。
因此，在制作馒头时，我们需要根据具体情况选择适合的菌种，科学控制发酵过程，以确保馒头的质量和口感。
希望通过这篇文章的介绍，大家对馒头发酵的菌种有了更加清晰的了解。
菌种工艺流程
菌种工艺流程菌种工艺流程是指在微生物发酵过程中，从原料到最终产品的一系列技术操作和管理措施。
它包括了菌种的筛选、培养、发酵、分离、纯化和保存等环节。
在这个过程中，通过对菌种的遗传特性进行调控，以实现对发酵产物的优化。
菌种工艺流程在食品、饮料、医药、化工等领域具有广泛的应用。
一、菌种筛选与培养1.菌种来源：可以从自然界、实验室保藏菌株或基因工程中获得菌种。
2.筛选目标：根据发酵产物的要求，筛选具有高产、优质、抗逆性等优点的菌种。
3.培养基：为满足菌种生长对营养的需求，需设计合适的培养基。
4.培养条件：温度、pH、氧气和营养物质等因素需控制在适宜范围。
5.菌种鉴定：通过形态观察、生理生化试验和分子生物学方法对筛选出的菌种进行鉴定。
二、发酵过程控制1.发酵罐准备：清洗、消毒发酵罐及附属设备，确保无菌状态。
2.种子罐扩大培养：将筛选出的菌种在种子罐中进行扩大培养，为发酵罐提供大量菌种。
3.发酵条件优化：根据菌种特性，调整发酵过程中的温度、pH、氧气和营养物质等条件。
4.发酵过程监测：通过在线监测设备，实时检测发酵液中的菌落数量、产物浓度等指标。
5.发酵结束判断：当达到预期产量或发酵液中菌落数量下降时，结束发酵。
三、分离、纯化与保存1.分离：采用离心、过滤等方法将发酵液中的菌体与产物分离。
2.纯化：通过柱层析、电泳等方法对菌种进行纯化，以获得高纯度菌株。
3.保存：将纯化后的菌株保存在适宜的条件下，以备后用。
综上所述，菌种工艺流程是一个复杂且严谨的过程，涉及多个环节。
只有通过严格的操作和管理，才能确保获得优质的发酵产物。
在实际应用中，还需根据不同领域的要求，对菌种工艺流程进行优化和改进。
馒头发酵的菌种
馒头发酵的菌种一、引言馒头作为中国传统的主食之一，在我们的日常生活中占据着重要的地位。
而馒头的制作过程中，发酵是至关重要的一步。
发酵过程中的菌种选择直接影响着馒头的口感和质地。
本文将介绍几种常见的馒头发酵菌种，包括酵母菌、乳酸菌和酸奶菌。
二、酵母菌酵母菌是一类单细胞真菌，常用于面食制作中的发酵过程。
酵母菌能够分解淀粉为糖分，并产生二氧化碳和乙醇，从而使面团发酵膨胀。
常见的酵母菌有干酵母和鲜酵母两种。
1. 干酵母干酵母是将酵母菌培养、发酵后，通过低温干燥而制成的。
干酵母耐贮存，使用方便。
在制作馒头时，只需将干酵母与面粉混合，再加入适量的水，经过一定时间的发酵，即可制作出松软可口的馒头。
2. 鲜酵母鲜酵母是从自然界中提取的活性酵母菌，含有丰富的发酵活性物质。
在制作馒头时，鲜酵母需要先与适量的温水或糖溶液进行搅拌溶解，再加入面粉进行发酵。
鲜酵母的发酵速度较快，能够使馒头在较短的时间内发酵膨胀。
三、乳酸菌乳酸菌是一类厌氧菌，能够将碳水化合物转化为乳酸。
乳酸的产生使得面团的酸度升高，从而影响馒头的口感。
常见的乳酸菌包括面团中的天然乳酸菌和添加的发酵剂。
1. 天然乳酸菌天然乳酸菌存在于环境中的空气、水、粮食等中，也会自然地附着在面粉表面。
在制作馒头时，天然乳酸菌会与面粉中的淀粉发酵，产生乳酸，使面团具有一定的酸味和口感。
2. 发酵剂为了加快馒头的发酵过程和提高口感，人们常常使用乳酸菌发酵剂。
发酵剂中的乳酸菌能够迅速发酵，产生大量的乳酸，使得馒头更加松软有韧性。
四、酸奶菌酸奶菌是一类产生酸奶的菌种，常用于发酵乳制品。
在制作馒头时，添加酸奶菌可以增加馒头的酸度和口感，使馒头更加美味可口。
1. 酸奶菌发酵剂酸奶菌发酵剂是将酸奶菌培养、发酵后制成的一种发酵剂。
在制作馒头时，只需将酸奶菌发酵剂与面粉混合，再加入适量的水，经过一定时间的发酵，即可制作出口感酸甜的馒头。
五、总结馒头的发酵菌种选择是影响馒头口感和质地的重要因素。
《发酵工程》02 工业发酵菌种选育
（2）增殖培养
➢目的： 富集目的微生物，让目的微生物在种群中 占优势，使筛选变得可能。
富集方法 1、养分 3、培养时间
2、pH条件 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。
（３）纯种分离
•
尽管通过增殖培养效果显著，但还是处于微
真菌（青霉素、头孢等）
一些产芽孢的细菌 植物或动物来源
问题：生产抗生素的微生物能不能用于生产氨基酸？
微生物（包括动、植物细胞）几乎可以生产 我们所需的一切产品，但是涉及到工业化生 产对于某一种特定的产品，只有特定的微生 物才具有大量表达的潜力。
例： 礼来(Eli lilly),花了10年的时间从40万株微 生物中，发现了三种有潜力的新抗生素。
• 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。
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) αAmylase 苏云金芽孢杆菌短：杆B菌T生物农药…棒…状杆菌 梭状芽孢杆菌：丙酮、丁y酸ea等sts的发酵
啤棒酒状酵杆母菌
• 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、类酵母等。
啤酒酵母：酿酒、辅酶类物质的发酵
酒香酵母：酿酒
汉逊酵母：酿酒，用于乙酸乙酯的发酵
假丝酵母：单细胞蛋白生产，石油发酵
霉菌
• 霉菌（mould）：喜偏酸性环境。可用于生产多种 酶制剂、抗生素、有机酸及甾体激素等。
黑曲霉：柠檬酸工业、酿酒业、糖化酶 黄曲霉：酱油生产，面酱 青霉菌：青霉素的生产 红曲霉：红曲制造，南方红曲酒（女儿红）；红色；豆腐 乳 赤霉菌：赤霉素的生产
菌种发酵原理
菌种发酵原理
菌种发酵原理是一种利用微生物代谢产生酸、酒精、酮、酯等产品的生物技术方法。
其基本原理是将合适的菌种加入到合适的培养基中，并提供适宜的温度、pH值、氧气含量等条件，
通过微生物的代谢活动，将有机物质转化为所需的产物。
菌种发酵的过程可以分为三个主要阶段：生长期、发酵期和产物积累期。
在生长期，菌种处于活跃状态，以吸收和利用培养基中的营养物质为主要任务。
此时，菌种的数量迅速增加，菌体体积也逐渐扩大。
进入发酵期后，菌种的代谢活动逐渐增强。
通过菌种的代谢作用，有机物质被分解、转化和合成，产生了多种代谢产物。
同时，菌种还会产生一些代谢产物，例如酸和酶，促进发酵的进行。
在产物积累期，菌种的代谢活动逐渐减弱。
所需产物逐渐积累，并达到最终的产量。
此时，发酵过程被停止或转入下一步处理，以便分离和纯化产物。
菌种发酵的原理基于微生物的代谢能力和适宜环境的提供。
通过合理设计培养基的成分和条件，可以调控菌种的代谢过程，提高产物的产量和纯度。
菌种发酵已经被广泛应用于食品、药品、化妆品、酿酒等行业，成为一种重要的生产技术。
新人教版高中生物 选择性必修三 第1章第1节 传统发酵技术的应用 知识点总结
高中生物选择性必修三 生物技术与工程第一章 发酵工程 第1节 传统发酵技术的应用知识点总结一、发酵与传统发酵技术 1、发酵：指人们利用微生物，在适宜的条件下，将原料通过微生物的代谢转化为人类所需要的产物的过程。
2、腐乳的制作：（1）菌种：包含毛霉（为主）、曲霉、酵母菌等。
（2）毛霉： ①细胞归类：单细胞丝状真菌，真核生物②同化作用类型：异养生物③异化作用类型：好氧生物④繁殖方式：孢子生殖（3）原料：豆腐（70%含水量为宜）。
（4）腐乳发酵原理： ①蛋白酶能将蛋白质分解成小分子的肽和氨基酸。
②脂肪酶可将脂肪水解为甘油和脂肪酸。
（5）豆腐长白毛是怎么一回事吗？豆腐上生长的白毛是毛霉的白色菌丝。
（6）臭豆腐为什么闻着臭吃着香？①臭味：发酵过程中蛋白质充分水解会产生氨气，其中的含硫氨基酸还会产生硫化氢，具有刺鼻的臭味。
②香味：蛋白质分解后产生小分子肽和氨基酸，易于消化吸收，味道鲜美。
（7）制作腐乳时为什么要控制酒的用量？酒精含量过高，腐乳成熟的时间将会延长（酒精抑制蛋白酶的活性，蛋白质不能很好分解）；酒精含量过低，不足以抑制微生物生长，可能导致豆腐腐败。
3、传统发酵技术：（1）定义：直接利用原材料中天然存在的微生物，或利用前一次发酵保存下来的面团、卤汁等发酵物中的微生物进行发酵、制作食品的技术。
（2）菌种来源：原材料中天然存在的微生物，前一次发酵保存下来的发酵物中的微生物。
（3）类型：固体发酵和半固体发酵。
（4）实质：有氧或无氧条件下的物质氧化分解。
二、泡菜制作1、菌种：乳酸菌（为主）、酵母菌等。
（1）乳酸菌： ①细胞归类：单细胞细菌，原核生物②同化作用类型：异养生物③异化作用类型：厌氧生物④繁殖方式：二分裂（2）分布广泛：空气、土壤、植物表面、人或动物的肠道内部都有。
（3）常见的乳酸菌有乳酸链球菌和乳酸杆菌，乳酸杆菌常用于制作酸奶；2、发酵原理：在无氧条件下，乳酸菌将葡萄糖分解成乳酸。
3、发酵条件：室温、无氧。
发酵工程菌种的来源
促进科学研究：通过保藏和管理，可以积累大量的菌种资源，为科学研究 提供重要的材料。
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汇报人：XX
霉菌是一种真 菌，广泛存在
于自然界中
霉菌在发酵工 业中具有重要 的应用价值， 如酿酒、制醋、
制酱等
霉菌的种类繁 多，常见的有 曲霉、青霉、
红霉等
霉菌的生长条 件包括温度、 湿度、氧气等， 需要适宜的环 境才能生长繁
殖
细菌
乳酸菌：用于乳制品、饮料、食品 等发酵
霉菌：用于酱油、醋、腐乳等发酵
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基因重组：通过 基因工程将目标 菌株中的基因进 行重组，实现基 因的优化和表达
菌种改良：通过 基因转移和基因 重组，实现菌种 的改良和进化， 提高菌种的性能 和产量
应用领域：基因 转移和基因重组 育种在发酵工程、 生物制药、环境 保护等领域具有 广泛的应用前景
代谢工程和系统生物学在菌种改良中的应用
菌种管理规定和操作规范
菌种来源：实验室、 自然环境、其他来 源
菌种保藏：低温、 干燥、无菌等条件
菌种管理：定期检 查、记录、更新等 操作
操作规范：无菌操 作、避免污染、正 确使用等要求
菌种保藏和管理的意义和作用
确保菌种活性：通过保藏和管理，可以保持菌种的活性和稳定性，提高发 酵效率。
防止污染：通过保藏和管理，可以防止菌种受到其他微生物的污染，保证 发酵过程的顺利进行。
03 基因工程菌种的构建
基因工程菌种的概念和意义
基因工程菌种：通过基因工程技术 改造微生物，使其具有特定的功能 或特性
意义：基因工程菌种的构建可以提 高发酵效率、改善产品质量、降低 生产成本，具有重要的经济和社会 价值
工业发酵菌种选育
纯种分离的方法有稀释分离法、划线分离法等
现代发酵技术
稀释分离法
现代发酵技术
平皿划线分离法
a.分区划线分离法
b.连续划线分离法
现代发酵技术
菌种筛选（初筛+复筛）
（1）平板筛选（初筛）
从产物角度出发
根据产物的性质有目的地设计培养基来筛选菌种
从形态角度出发
现代发酵技术
抑菌圈法
测试菌苔 含药物滤纸
抑菌圈
琼脂培养基
现代发酵技术
其他鉴定—毒性试验
自然界天然微生物可能产生毒素
据规定，微生物中除啤酒酵母、脆壁酵母、黑曲霉、米曲
霉和枯草杆菌作为食用无须作毒性试验外，其他微生物作 为与食品工业有关的菌种，均需通过两年以上的毒性试验。
现代发酵技术
2、诱变育种
从野生菌转向变异菌 自然选育转向代谢育种 从诱发基因突变转向基因重组的定向育种。
现代发酵技术
二、菌种选育的主要目的
提高产量
改进质量
增加新品种 改善工艺条件
现代发酵技术
实
例
工业生产菌
不再分泌黄色色素
原始产生菌 青霉素产生菌产黄色色素
土霉素产生菌产大量泡沫
泡沫减少
红霉素产生菌不耐噬菌体
2、工业化菌种的要求
能够利用廉价的原料，大量高效地合成产物 有关合成产物的途径尽可能地简单
遗传性能相对稳定 不易感染它种微生物或噬菌体
产生菌及其产物的毒性低
生产特性要符合工艺要求
现代发酵技术
3、理想的生产菌种
生长繁殖迅速； 产量高； 易培养； 发酵周期短； 耐噬菌体； 纯种。
如氨基酸、核苷酸、多糖、脂类、维生素等。
发酵工业菌种
基因的直接进化： 点突变、易错PCR、同序法
DNA Shuffling等
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，称为 回复突变 自然选育在工业生产上的意义
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。
富集液体培养 (初筛)
固体培养基条件培养
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 某些必要试验和
或作为育种的出发菌株
毒性试验等
2.1.1 样品的采集
采样时应注意的问题:
土壤微生物的分布 采土深度 土壤植被情况 采样季节 土壤的酸碱度 土壤来源广泛 在已适应相当苛刻环境压力的微生物类群中寻找新菌 种
营养缺陷型是指因发生基因突变而丧失合成一种或 几种生长因子、氨基酸、维生素和碱基等的能力， 无法在基本培养基上正常生长繁殖的突变类型，称 为营养缺陷型。
与筛选营养缺陷型有关的三类培养基
①基本培养基（ MM ， minimal medium ） —— 仅能满足野 生型菌株生长营养要求的组合培养基。 ②补充培养基（ SM ， supplemental medium ） —— 在基 本培养基中有针对性补加某一种或几种营养成分，以满足 相应的营养缺陷型菌株生长需要（其他营养缺陷型仍不能 生长）的培养基。 ③完全培养基（ CM ， complete medium ） —— 凡可满足 一切营养缺陷型菌株需要的天然或半组合培养基。
在分离某种产生有机酸的菌株时，在培养基中加入碳酸 钙，使平板成浑浊状，将样品悬浮液涂抹到平板上进行 培养。由于产酸菌能够把菌落周围的碳酸钙水解，形成 清晰的透明圈，可以鉴别出来。
发酵工业中获得新菌种的方法
在发酵工业中，获得新菌种通常需要通过微生物学和生物技术的方法。
以下是一些常见的获得新菌种的方法：
1.分离与筛选：
从自然环境中采集样品，如土壤、水源、植物等，然后通过分离和筛选的方法获得单一或纯化的微生物。
这涉及在适当的培养基上进行分离和鉴定，以获取具有特定性质的微生物。
2.环境富集：
通过将样品暴露在特定条件下，促使特定类型的微生物在样品中逐渐增多，从而富集目标微生物。
这可以通过模拟发酵过程的条件，如温度、酸碱度、氧气水平等，来优化目标微生物的生长环境。
3.基因工程和改良：
使用基因工程技术对已知的微生物进行改良，以获得具有更好发酵性能或产物特性的新菌种。
这可能涉及到插入、删除或修改微生物的基因，以改变其代谢途径或增强其特定功能。
4.自然变异：
通过自然变异或诱变来改变微生物的性质。
这可以通过暴露微生物于特定的诱变因素，如化学物质或辐射，来引发基因突变。
5.元基因组学：
通过元基因组学研究，对微生物群体中的整体基因组进行分析，以发现新的菌株和潜在的发酵应用。
这种方法广泛应用于环境微生物学研究中。
6.体外进化：
利用体外进化技术，通过在实验室中模拟自然环境条件，诱导微生物发生进化，以获得新的适应性和性状。
7.宏基因组学：
利用宏基因组学方法，直接从环境样品中获取微生物的基因组信息，从而发现新的菌株。
这有助于发现那些无法通过传统方法培养的微生物。
这些方法可以单独或结合使用，具体取决于获得新菌种的特定目的和环境。
值得注意的是，新菌种的获得通常需要遵循生物安全和法规标准，以确保其在实际应用中是安全和可行的。
馒头发酵的菌种
馒头发酵的菌种馒头是中国传统面食之一，它的制作过程中需要使用菌种来发酵面团。
菌种是一种含有大量活菌的混合物，能够促进面团的发酵过程，并赋予馒头独特的口感和香气。
一、菌种的分类菌种按照来源和作用可以分为天然菌种和人工菌种两大类。
天然菌种是指从自然界中提取的发酵菌，如酵母菌、乳酸菌等。
人工菌种是通过人工培养和筛选得到的发酵菌，具有特定的发酵性能和稳定性。
二、菌种的选择选择合适的菌种对馒头的发酵效果至关重要。
一般来说，酵母菌是制作馒头常用的菌种之一。
常见的酵母菌有干酵母、鲜酵母和速发酵母等。
其中，速发酵母具有发酵迅速、发酵量大的特点，常用于工业生产和家庭制作。
此外，乳酸菌等菌种也可以用于馒头的发酵，其发酵过程中产生的乳酸有助于提升馒头的口感和保鲜性。
三、菌种的制备菌种的制备过程一般包括培养、繁殖和保存。
首先，将菌种接种在适宜的培养基上，提供适宜的温度和湿度条件，使菌种能够快速繁殖。
然后，通过分离和筛选，获得纯种的菌种。
最后，将纯种菌种保存在低温环境中，以延长其保存时间和活性。
四、菌种的添加和发酵在制作馒头的过程中，将菌种加入到面团中，与面粉等原料进行混合。
菌种中的活菌与面团中的淀粉和糖类反应产生二氧化碳，使面团膨胀发酵。
发酵过程中，菌种中的酵素会将淀粉分解成糖类，提供能量供菌种生长繁殖。
同时，发酵过程中产生的乳酸和醇类物质能够赋予馒头丰富的香气和口感。
五、菌种的影响因素菌种的选择和添加量、发酵时间和温度等因素都会对馒头的质地和口感产生影响。
选择适宜的菌种和添加量，能够使馒头发酵均匀、体积蓬松。
合理控制发酵时间和温度，能够使馒头口感软糯、香甜。
此外，面粉的品质和加工工艺也会对菌种的发挥效果产生影响。
六、菌种的应用拓展除了制作馒头，菌种还可以用于其他面食制品的发酵过程。
比如，发酵面皮、发酵包子等。
菌种还可以应用于发酵饮品的制作，如发酵豆浆、发酵酒等。
随着科技的发展，越来越多的菌种应用于食品工业中，为人们提供更多美味的食品选择。