第2章菌种选育及菌种扩培

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用 途:能利用造纸工业的亚硫酸废液中的五碳糖和 六碳糖,也能利用糖蜜、土豆淀粉肥料、木材 水解液等生产食用蛋白质。
特 点:其蛋白含量和B族维生素的含量都比啤酒酵母高。
细胞
假菌丝
产朊假丝酵母
8. 解脂假丝酵母解脂变种 [C. lipolytica
(Harrison) Diddenset Lodder var. Lipolytca]
ellipsoideus) 用 途:酿造葡萄酒和果酒,也可用于啤酒、
蒸馏酒和酵母的生产 。
三组:长︰宽>2。 典型菌:台湾396号 特 点:耐高渗透压,可以经受高浓度盐。 用 途:甘蔗糖蜜原料生产酒精,亦可生产食 用、药用、饲料用酵母(维生素、蛋 白质含量高),可提取核酸、麦角 醇、谷胱甘肽、细胞色素C、凝血 质、辅酶A、三磷酸腺苷 。
工业常用的酵母菌株:
1. 啤酒酵母(Saccharomyces Cerevisiae Hansen) 按细胞的长与宽的比例可分为三组:
一组:长︰宽=1~2,一般小于2。 典型菌:德国 2 号 (RasseⅡ) 德国12号 (RasseⅫ) 用 途:糖化淀粉质原料生产酒精和白酒
二组:长︰宽=2。 典型菌:葡萄酒酵母 ( S. cerevisiae
大肠肝菌(革兰阴性短杆菌)
大肠肝菌(科氏Gram染色阴性,两端钝圆,长约2 ~3,宽约0.6,多数有鞭毛,能运动,无荚膜)
7. 芽孢杆菌 (Bacillus)
用 途:是高产淀粉酶和蛋白酶的产生菌。
还可用来生产多肽类抗生素、氨基酸、VB12 、 2,3-丁二醇、果胶酶等 。
如枯草芽孢杆菌BF 7658 是生产淀粉酶的主要菌种 枯草芽孢杆菌AS 1.398 是生产中性蛋白酶和制造
培 养:可生长在浓糖基质上,如炼乳、蜜饯、果 脯等处。
嗜酸乳杆菌纯培养的镜下形态(革兰染色)
“福佳”酸乳中的乳杆菌
“福佳”酸乳中的球菌
“蒙牛”酸乳中的乳杆菌
“蒙牛”酸乳中的球菌
6. 肠杆菌科 (Enterobacteriaceae)
代表菌:
大肠埃希氏菌 (Escherichia coli) 产气气杆菌 (Aerobacter aerogenes)
来 源:动植物油及矿油的物质中分离。
特 点:不发酵及很少同化糖和醇类,分解脂肪和蛋 白质的能力很强,能利用煤油等正烷烃。
用 途:是石油脱蜡和制取菌体蛋白的优良菌种, 柠檬酸产量也较高(可达14.3mg/mL), 生产VB6400mg/mL(以正烷烃为碳源)。
石油产品的质量与蜡的含量多少有很大关系:飞机 如果使用含蜡量高的汽油,在高空低温下会使蜡凝 固起来,堵塞机内各条输油管,使飞机发生严重事 故。因此,石油产品需要经过脱蜡处理。
娄哥酵母 (S.logos)
葡萄汁酵母 (S.uvarum)
• 葡萄汁酵母与啤酒酵母的主要区别: 全发酵棉子糖
按细胞大小分为三群: 第一群:(4.0~10.0)μ×[5.5~16.0(~25)]μ 第二群:(2.5~6.5)μ×[5.0~11.5(~22)]μ 第三群:(3.5~8.0)μ×[5.0~11.0(~20)]μ
此菌是制药工业生产右旋糖酐、多糖、人造血浆的重要 菌;但却是制糖工业的有害菌,常使糖汁粘稠而无法加工)
b. 乳杆菌亚族(Lactobacilleae):
德氏乳杆菌(L. delbrukii) —— 广泛用于乳制品工业 和乳酸工业
巴氏乳酸杆菌(L. pasterianus) 同上
双歧杆菌纯培养的镜下形态(革兰染色,阳性)
9. 热带假丝酵母 [C. tropicalis (Cast.) Berkhout]
来 源:人体唾液、乳酒、小虾、牛的盲肠中层
特 点:氧化烃类能力强,可利用煤油, 亦可用农副产品和工业废料培养
用 途:生产石油蛋白的重要酵母,(在230~290℃ 石 油馏分的培养基中经22hr培养后可得到相当 于烃类重量92%的菌体),可做饲料 。
培养的目的。 掌握生产菌种扩大培养的方法,以及种子质量
控制的措施。
第一节 菌种的来源
一、发酵工业对微生物菌种的要求 二、工业发酵常见的微生物种类 三、工业微生物的来源
一、发酵工业对微生物菌种的要求
生长迅速,产量高 容易控制 选择缺陷型 抗感染 不易退化 不是病原菌
用 途:发酵生产VB12
3. 假单胞菌 (Pseudomonas)
用 途:发酵生产VB12、丙氨酸、谷氨酸、葡萄糖酸、
色素、α-酮基-葡萄糖酸、果胶酶、某些抗 生素、类固醇(甾体)的转化,有些菌株可 利用烃类生产菌体蛋白(SCP) 。
4. 微球菌 (Micrococcus)
作 用:能将碳水化合物转化为各种酸类 用 途:其中谷氨酸微球菌 (Micrococcus glutamicus)
也是酶法合成生产辅酶A的菌种
11. 甲烷短杆菌 (Methylotropic bacteria)
用 途:以甲烷或甲醇作为碳源生产菌体蛋白
12. 甲烷产生菌
主要菌:甲烷杆菌 (Methanobacterium)
甲烷八叠球菌 (Methanosarcina) 甲烷球菌 (Methanococcus)
来 源:动物排泄物(污染,是食品卫生和公共卫生
的重要指标)。
用 途:工业上利用大肠杆菌的谷氨酸脱羧酶进行谷
氨酸定量分析;利用大肠杆菌制取天冬氨酸、 苏氨酸、缬氨酸等;制造天冬酰胺酶;分子 生物学的研究材料。
大肠埃希菌纯培养的镜下形态 (革兰染色,阴性)
大肠埃希菌在血琼脂平板上 的菌落特征(10~12h)
细胞
子囊孢子
汉氏德巴利氏酵母
5. 毕赤氏酵母 (Pichia Hansenula) 用 途:能利用石油或农副产品及工业废料生产菌体蛋白, 有些菌株能生产麦角固醇、苹果酸、磷酸甘露聚糖。
6. 粟酒裂殖酵母 (Schizosaccharomyces pombe Lindner) 来 源:从非洲人饮用的粟酒中得到, 甘蔗糖蜜和水果上也能找到。 用 途:用菊芋(鬼子姜)制成的未水解糖液发酵 能得到非常高产量的酒精 。
7. 产朊假丝酵母 [Candida utilis (Henneb.) L. et Kregerv. R.]
异名:食用圆酵母 (Torula utilis Henneberg) 或 食用拟酵母 [Torulopsis utilis (Henneb.) Lodder]
培 养:以尿素和硝酸为碳源, 不需加入其它生长因子即可生长。
3. 德巴利酵母 (Debaryo myces Lodder et Kreger-van Ki) 特 点:产柠檬酸,能利用烷烃作碳源
4. 汉氏德巴利酵母(D. hansenula H. et P. Sydow) 用 途:能利用酒精作碳源生成乙酸乙酯 也可将葡萄糖转化成磷酸甘露聚糖
注 意:是酒精生产的有害菌
用 途:有机废料的甲烷发酵
13. 其他细菌
运动单胞菌 (Zymomonas):酒精发酵 固氮菌 (Azotobacter):固定大气中游离的氮 根瘤菌 (Rhizobium)和农业细菌 (Agrobacterium):
固定氮气并与豆科作物共生
发酵工业有关细菌的分类纲要:
(二)酵母(Yeast)
第二章 工业微生物菌种选育
第一节 菌种的来源 第二节 微生物菌种的分离筛选 第三节 发酵高产菌种选育 第四节 菌种保藏 第五节 微生物菌种的扩大培养
目的要求:
了解发酵工业对微生物菌种的要求 熟悉常用的工业微生物菌种 掌握发酵工业菌种的分离筛选 了解微生物菌种选育 了解发酵工业对生产用菌种的要求及种子扩大
二、工业发酵常见的微生物种类
(p47-49)
细菌 酵母菌 霉菌 放线菌 食用真菌(担子菌) 病毒、藻类
微生物在工业上的用途很广,包括化工、医药、 食品、水产、国防、纺织、石油勘探和石油化 工等方面。
目前已被研究过的微生物代谢产物超过1300 种,而进行大规模工业生产的尚不足100种; 被研究过的微生物酶有近千种,而在工业上得 到利用的不过50种。
工业上有多种脱蜡办法,但是设备复杂,消耗材料 和能源也多。
专爱吃蜡的石油酵母——解脂假丝酵母和热带假丝 酵母,完成了脱蜡任务的同时,含有丰富的蛋白和 维生素,成为无毒高蛋白精饲料,用于喂养家禽和 家畜,据说加喂1吨石油酵母饲料,可多生产700 多 千克猪肉。
细胞 假菌丝
解脂假丝酵母解脂变种
液化颗粒杆菌(Gluconobacter liquefaciens):
由葡萄糖生成2,5-二酮葡萄糖酸
弱氧化醋酸杆菌(A. suboxydans):
由葡萄糖及各种糖醇生成对应的各种化合物 D-山梨醇→L-山梨糖 D-甘露醇→D-果糖 甘油→二羟丙酮
2. 黄单胞杆菌 (Xanthቤተ መጻሕፍቲ ባይዱmonas)
工业常用的酵母菌
发酵特性:都能发酵葡萄糖、果糖、甘露糖,生成 酒精和甘油。
- 有些也能发酵半乳糖 - 一般不发酵戊糖 - 一些酵母能全部或部分发酵双糖、三糖
(如蔗糖、麦芽糖、乳糖、棉子糖等)
用途:生产单细胞蛋白。 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、乳糖酶等。 利用石油原料生产单细胞蛋白、核酸、有机酸。 利用味精废液、酒精废液也生产单细胞蛋白。
的许多变种可生产谷氨酸,经过变异以后还 能生产其他氨基酸; 另外,一些菌株也能利用烃类生产菌体蛋白。
5. 乳酸菌 (Lactobacteriaceae)
作 用:由糖类生成乳酸的一类细菌。 重要的乳酸菌:
链球菌 (Streptococcus) 四联球菌 (Pediococcus) 明串珠菌 (Leuconostoc)
啤酒酵母纯培养镜下形态(芽殖方式)
啤酒酵母(在SDA培养基上)菌落形态
2. 葡萄汁酵母 ( S. uvarum Beijerinck )
三种
卡尔斯伯酵母 (S.carlsbergensis) 用 途: 啤酒酿造中典型的下面酵母, 又可食用、药用和饲用,麦 角固醇的含量也较高,又是 维生素测定菌,可测泛酸、 硫胺素、吡哆醇和肌醇。
日本独特风味食品纳豆的主要菌种
枯草芽孢杆菌纯培养 的镜下形态
(革兰染色)
枯草芽孢杆菌在营 养琼脂平板上的菌 落特征(18~24h)
8. 梭状芽孢杆菌 (Clostridium)
来 源:土壤中生芽孢的嫌气性杆菌
用 途:由淀粉或糖嫌气发酵生产丁二醇、丙酮、
丁醇、乙醇、某些有机酸、核黄素等
耐热梭状芽孢杆菌 热解糖梭菌
所以可挖掘的潜力还很大。
(一)细菌(Bacteria)
工业常用的细菌
发酵工业中常用的细菌:
1. 醋酸菌 (Acetobacter)
分 类:不生芽孢,革兰氏阴性,好气。 分两个菌群: a. 醋单胞菌(Acetomonas)或葡萄糖杆菌(Gluconobacter) 作用:将乙醇氧化成醋酸(最终产品), 将葡萄糖氧化生成葡萄糖酸。 b. 醋酸杆菌(Acetobacter) 作用:将乙醇→(氧化)→醋酸→CO2 +H2O
可用纤维素和半纤维素生产酒精
9. 谷氨酸棒杆菌 (Corynebacterium)
作 用:以葡萄糖为原料发酵产生酸
用 途:如北京棒杆菌AS 1.299
钝齿棒杆菌AS 1.542 等 是谷氨酸和其他氨基酸的高产菌
10. 产气短杆菌 (Brevibacteriaceae)
用 途:氨基酸、核苷酸工业生产常用的菌种,
细胞
假菌丝
热带假丝酵母
10. 白色球拟酵母 [T.candide (Saito) Lodder]
特点和用途:能转化葡萄糖为D-阿拉伯糖醇及赤藓 醇,利用烃类生产蛋白质 。
11. 球形球拟酵母 [T. globosa (olson et Hammer) Lodder et Kreger van Rij]
乳杆菌 (Lactobacillus)
其分类学特征:革兰氏阳性,不运动性,通性嫌气性。
乳酸菌分为两个亚族:
a. 链球菌亚族(Streptococceae): 同型发酵——某些菌发酵只生成乳酸 异型发酵——另一些菌不仅生成乳酸,还生成 醋酸、乙醇、CO2
(明串珠菌属(Lactobacteriaceae)——属于异型发酵菌, 还生成粘性物质——多糖
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