发酵工程 2 发酵工业菌种

3）根霉属(Rhizopus) 米根霉（R oryzae）：米根霉在我国酒药和
酒曲中常见。其淀粉酶活力相当强，有淀粉糖化 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。
2 发酵工业菌种
思考题 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： 包括病毒、立克次氏体、细菌、放线菌、酵母菌、 霉菌、单细胞藻类、原生动物和支原体等。
工业上常用的包括面包酵母、酒精酵母、 啤酒酵母、葡萄酒酵母、假丝酵母、丝赤酵母 等。用于酿酒、制造面包、生产脂肪酶、单细 胞蛋白等。
4．霉菌(mould) 是一群在营养基质止形成绒毛状、网状或絮状
菌丝真菌的通称。
1）曲霉属(Aspergillus) 黑曲霉（A. niger）：有多种活性强大的酶系，
是酶制剂工业广泛应用的菌种之一。用以生产酸 性蛋白酶、淀粉酶、果胶酶、葡萄糖氧化酶、纤 维素酶等，它的变异菌株可产生柠檬酸、葡萄糖 酸、草酸及抗坏血酸。
2）青霉属（Penicillium） 产黄青霉：是青霉素的最重要生产菌，并能
产生葡萄糖氧化酶及葡萄糖酸、柠檬酸、抗坏血 酸等。
展开青霉：主要用于生产抗真菌的抗生素－ 灰黄霉素。
自然选育、诱变育种、抗噬菌体菌种的选育、 杂交育种、原生质体融合技术、基因工程、蛋 白质工程、代谢工程技术等都被用优良生产菌 种的选育。
菌株选育典型流程
出发菌株（砂土管或冷冻管）
原种特性考擦
斜面
或摇瓶培养24h
小试 培养基优化
单孢子悬液
菌悬液
挑出高产菌株
诱变处理 处理前后计数
稀释涂平板 观察单菌落形态
四、发酵工业菌种鉴定
1、经典的分类鉴定方法 形态学特征： 生理生化特性： 血清学试验与噬菌体分型： 氨基酸顺序和蛋白质分析：
2、现代分类鉴定方法 DNA的碱基组成： 核酸的分子杂交： 遗传重组特性分析： rRNA序列分析： 细胞化学成分特征分类法：
五、发酵工业菌种改良
菌种选育改良的目标： 提高目标产物的产量； 提高目标产物的纯度，减少副产物； 改良菌种性状，改善发酵过程； 改变生物合成途径，以获得高产的新产品。
1）链霉菌属(Streptomyces)产生的抗生素：包 括链霉素、新霉素、卡那霉素、妥布拉霉素、 越霉素、春雷霉素、土霉素、金霉素、螺旋霉 素、红霉素、麦迪霉素等。
2）其它放线菌产生的抗生素：庆大霉素、利福 霉素、指孢囊霉素、马杜拉霉素。
3．酵母(yeast)
酵母是单细胞真核微生物,具有典型的细胞 结构,生长温度范围在4-30℃,最适温度为2530℃。酵母在自然界分布很广，主要生长在偏 酸性的含糖环境中。
1、样品的采集
采样原则： 材料来源越广泛，越有可能获得新的菌种。在一 些极端环境（高温、高压、高盐等），可找到能 适应苛刻条件的微生物类群。 了解目标产物的性质和可能产目标产物的微生物 种类及其生理特征，可提高效率，事半功倍。
2、样品的预处理 目的：提高菌种分离效率。 物理方法：热处理（用于减少样品中的细菌数）； 膜过滤法和离心法（用于浓缩水中的微生物）； 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。 诱饵法：将一些物质（如石蜡、花粉、毛发等） 加到待分离的样品中作诱饵富集目的菌。
挑选单菌落转种斜面
摇瓶初筛
对照组比较
摇瓶复筛 传种斜面 保藏菌株 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 苗。
（2）生长较快，发酵周期短；；
（5）菌种不易变异退化，以保证发酵生产和产品质 量的稳定；
（6）对放大设备的适应性强； （7）菌种为非病原菌，不产生任何有害的生物物质
和毒素。
三、发酵工业菌种的分离与筛选
菌株分离（Strain Separation)就是将混杂着各种 微生物的样品按照实际需要和菌株的特性采取 迅速、准确、有效的方法对它们进行分离、筛 选，进而得到所需微生物的过程。 分离微生物新种的具体过程大体可分为采样、 增殖、纯化和性能测定。
常见的工业微生物： 细菌、放线菌、酵母菌、霉菌及危害细菌、放 线菌生长的噬菌体等 。
一、工业微生物常用菌种
1．细菌（bacteria ） 发酵工业常用的细菌有枯草芽孢杆菌、醋酸
杆菌、乳酸菌、棒状杆菌、短杆菌等。用于生 产酶制剂、醋酸、乳酸、氨基酸、肌苷酸等 。
2．放线菌(actinomyces)
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。
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；
3、富集培养 通过富集培养增加待分离的目标微生物的数量。 控制培养基的营养成分：碳源或氮源； 控制培养条件：温度、pH、渗透压、溶解氧浓 度等。
4、菌种分离 平板划线分离法 稀释分离法 涂布分离法
5、菌种的筛选
对菌株的筛选必须要有一个好的方法（最 简单的方法）来加以鉴定，如颜色的变化、抑 菌圈、透明圈等。