发酵工程 第二章 工业微生物

可以耐受高盐渗透压环境的耐盐性酵母； 工业发酵生产丙酮酸最具竞争力的菌株。
9. 酒香酵母（Brettanomuces knfferathet Van laer）
该菌耐酒精，在通气条件下能氧化酒精产生醋酸； 在长期缺氧条件下，可产生特有的香气； 葡萄酒中固有的一种微生物，适量的酒香酵母往往能够赋 予葡萄酒特色的风味，过量的酒香酵母能够诱发葡萄酒不 良气味的产生。
醋酸杆菌是一类能使糖类和酒精 氧化成醋酸等产物的短杆菌。 工业上可以利用醋酸杆菌酿醋、制作醋酸和葡萄 糖酸等。
2. 乳酸菌(Lactobacteriaceae)
乳酸杆菌(Lactobacillus)
乳酸杆菌是指能使糖类发酵产生乳酸的 细菌。是一群生活在机体内益于宿主健 康的微生物。它能够控制肠内感染、 抗肿瘤、调节免疫功能、促进机体健康 和治疗某种疾病。 增加机体肠道中乳酸杆菌的数量是预防 和治疗某些疾病的一种重要措施。
（三）霉菌(Mold or Mould) 1. 毛霉(Mucor)
鲁氏毛霉（Mucor roxianus）
产生蛋白酶,有分解大豆蛋白能力,也能用它制造腐乳。
高大毛霉（Mucor mucedo）
产果胶酶、脂肪酶、γ-亚麻酸、琥珀酸、3-羟基丁酮等。
12. 解脂耶氏酵母（Yarrowia lipolyticபைடு நூலகம்）
1. 解脂耶氏酵母是一种具有典型代表性的非常规 酵母。该酵母无致病性，最高生长温度一般在 34℃以下，为严格好氧菌，并且已经被认定为 （Generally regarded as safe, GRAS）安全级 微生物； 2. 解脂耶氏酵母具有二型性生长（两型现象）的 特点，碳源、氮源、pH等生长条件都会影响该菌 的菌落形态，因此它成为了研究酵母及真菌菌丝 分化的模式菌株；
10. 法夫红酵母（Rhodotorula harrison）
有明显的红色或黄色色素； 无酒精发酵能力，但可由菌体提取大量脂肪； 能合成β-胡萝卜素； 在一定条件下还能产生α-丙氨酸和谷氨酸，产蛋氨酸的能力也很强。
11. 白地霉（Geotrichum candidum ）
参与奶酪成熟； 能水解蛋白，其中多数能液化明胶、胨化牛奶，少数只能胨化牛奶，不 能液化明胶。可用于处理发酵工业和食品加工业的有机废水。 从动物粪便、有机肥料、烂菜、泡菜、树叶、青贮饲料和垃圾中都能分 离到白地霉，其中已烂菜中最多，肥料和动物粪便中次之。 生产药用、食用或饲用单细胞蛋白，也可用于提取核酸。白地霉还能合 成脂肪，但其产量不及红酵母和脂肪酵母等。
可自葡萄糖产生磷酸甘露聚糖，应用于纺织及食品工业； 具有降解核酸的能力，并能微弱利用十六烷烃。
6. 巴斯德毕赤酵母（Pichia pastoris）
近年来，巴斯德毕赤酵母已经发展成为 一种新型的基因表达系统，是目前最为 成功的外源蛋白表达系统之一。与大肠 杆菌相比，它具有高表达、高稳定、高 分泌、高密度生长及可用甲醇严格控制 表达等优点。
④ 乳酸克鲁维酵母 （Kluyveromyces lactis）：如产β-半乳糖苷酶，外源 （药用）蛋白表达系统； ⑤ 巴斯德毕赤酵母（Pichia pastoris）：外源（药用）蛋白表达系统； ⑥ 多型汉逊酵母（Hansenula polymorpha）：外源（药用）蛋白表达系 统； ⑦ 解脂耶氏酵母（Yarrowia lipolytica）：产有机酸、酶类、 生物脂质， 外源（药用）蛋白表达系统；
乳酸链球菌素Nisin作为防腐剂的优点： 1.乳酸链球菌素的毒性可以忽略； 2.乳酸链球菌素的稳定性极高； 3.乳酸链球菌素可被人体消化吸收； 4.乳酸链球菌素天然、绿色； 5.安全性极好； 所以，世界上有不少国家如英、法、 澳大利亚等，在食品中的Nisin添加量都 不作任何限制，成为食品防腐剂中的一个 特例。
工业上应用广泛的非常规酵母： ① 西方许旺酵母（Schwanniomyces occidentalis）：如产α-淀粉酶、 葡 萄糖淀粉酶、单细胞蛋白（SCP）； ② 皮状丝孢酵母（Trichosporon cutaneum）：如微生物BOD传感器、降 解苯酚； ③ 麦芽糖假丝酵母（Candida maltosa）：如产脂肪酸、脂肪醇、单细胞 蛋白（SCP），外源（药用）蛋白表达系统；
1. 酿酒酵母（Saccharomyces cerevisiae）
酿酒酵母（啤酒酵母）是发酵工业最常用的酵母 菌。目前酿酒酵母的应用包括如下四个方面： 酿酒工业，包括酒精及白酒、葡萄酒、啤酒、清 酒等各种饮料酒。 酵母工业，包括面包酵母、药用酵母和食用酵母 等。 生产酵母抽提物等胞内、胞外产品。
作为基因工程的受体菌用来生产重组蛋白。
8. 大肠杆菌(Escherichia coli)
因其遗传背景清楚、技术操作 简单、培养条件简单，其成为 基因工程中应用最广泛的外源 基因表达的宿主菌。
也是合成生物学中最重要、 最常用的底盘微生物（Chassis）。
9. 运动发酵单胞菌(Zymomonas mobilis)
①利用ED途径代谢葡萄糖产生乙醇； ②生产丙氨酸、β-胡萝卜素等。
2. 不产生或少产生与目标产品性质相近的副产物；
3. 遗传性能要相对稳定，不易变异退化；
4. 不易感染它种微生物或噬菌体；
5. 不是病原菌（非致病菌），且不产生任何有害的生物 活性物质； 6. 生长条件易于控制，生产特性要符合工艺要求，
二、工业微生物常用菌种
（一）细菌(Bacteria)
1. 醋酸杆菌(Acetobacter)
3. 卡尔斯伯酵母（Saccharomyces carlsbergensis Hansen）
菌落呈浅黄色，软质，具光泽，生微细的 皱纹，边缘生细的锯齿状，孢子形成困难。
此酵母除用于啤酒酿造外，亦可做食用、 药用和饲料酵母。
4. 粟酒裂殖酵母（Schizosaccharomyces pombe）
（二）酵母菌(Yeast)
常规酵母(Conventional Yeast)——即生理和遗传特性完全清楚
或者人们比较熟悉且投入生产应用较早的酵母:
① 酿酒酵母（Saccharomyces cerevisiae），又叫 啤酒酵母（brewer‘s yeast ）或者 面包酵母 （baker’s yeast）或者出芽酵母（budding yeast）。 在真核微生物中，酿酒酵母的遗传背景是研究最为 清楚的，成为微生物学、分子生物学、遗传学、 生物化学和细胞生物学研究的模式生物。
7. 热带假丝酵母（Candida tropicalis）
能够产生假菌丝； 氧化烃类的能力强，是生产石油蛋白质的重要菌种； 用农副产品和工业废弃物也可培养热带假丝酵母。如用生 产味精的废液培养热带假丝酵母作饲料，既扩大了饲料来 源，又减少了工业废水对环境的污染。
8. 光滑球拟酵母（Torulopsis glabrata）
5. 棒状杆菌(Corynebacterium)
谷氨酸棒状杆菌(Corynebacterium glutamicum)
①其中的谷氨酸棒状杆菌是发现最早、 研究历史最长、应用最为广泛的一种 菌种； ②用于微生物发酵工程生产谷氨酸， 来制取谷氨酸钠（味精）。
6. 短杆菌 (Brevibacterium)
产氨短杆菌(Brevibacterium ammonia)
微生物发酵生产辅酶A、肌苷酸、氨基酸和核苷酸等。
黄色短杆菌(Brevibacterium flavum)
微生物发酵生产谷氨酸、赖氨酸、苏氨酸、异亮氨酸、精氨酸、 缬氨酸等多种氨基酸。
7. 双歧杆菌 (Bifidobacterium)
①具有调节肠道菌群平衡的作用。 ②酸奶等乳制品的制作。
以分裂繁殖而得名。该菌发酵力强，适于37℃ 高温，广泛地适用于制造酒精；用于糊精和 含菊芋糖的原料发酵，能得到很高的酒精产量。
5. 汉逊酵母（Hanssenula H. et. P. Sydow）
此属酵母多能产乙酸乙酯，从而增加产品风味，可用于食 品和酿酒工业；
也常是酒类饮料生产的有害菌，它既能够利用酒精作为碳 源，又能够在饮料表面生长成干而皱的菌醭；
第二章：工业微生物
第一节 工业用微生物菌种
一、工业生产对菌种的基本要求 二、工业常用微生物菌种
第二节 工业微生物菌种的选育
一、自然分离 二、育种
第三节 工业生产菌种的复壮和保藏
第一节 工业微生物菌种 一、工业化菌种的基本要求
1. 能够在廉价原料制备的培养基或简单培养基上迅速生长，并 能够通过代谢大量高效地合成目的产物；
10. 脱氮假单胞菌(Pseudomonas denitrificans)
生产维生素B12
11. 肠膜明串珠菌(Leuconostoc mesenteroides)
生产柠檬酸、葡聚糖、右旋糖酐等。
12. 甲烷同化菌(Methylotropic bacteria)
可以利用甲烷或甲醇作为碳源生产菌体蛋白。
两型现象（dimorphism）：许多真菌 依赖环境条件变化而具有改变其形态的能力， 出现菌丝型和类酵母型两种形态，这种生长 习性的转变称为两型现象。
3. 解脂耶氏酵母可以利用的碳源类型极为广泛，包括有机酸、烷烃、烯烃、油 类、醇类和酯类等。 4. 解脂耶氏酵母在其代谢过程中能够产生和（或）分泌多种代谢产物，因此具 有很好的工业应用价值。具体工业应用包括蛋白酶、脂肪酶、磷酸酶、赖氨酸、 γ-癸内酯、柠檬酸、异柠檬酸、α-酮戊二酸和单细胞油脂的生产和生物修复等。 5. 与酿酒酵母相比，解脂耶氏酵母生长速度更快、生物量更大；尤其，解脂耶 氏酵母对酸类、碱类、烃类、油类、醇类、酯类、盐类和金属都表现出更高的 耐受性。
3. 芽孢杆菌(Bacillus)
枯草芽孢杆菌 (Bacillus subtilis）
1.其产酶量高、种类多、安全性好和环保 等，所以在现代工业生产中被广泛用作 生产菌种。其是α-淀粉酶、中性蛋白酶、脂肪酶、 丝氨酸纤溶性蛋白酶（纳豆激酶）、5’-核苷酸酶和 核苷等的重要生产菌。 2.能够调整肠道菌群失调、恢复肠道功能。 3.作为同大肠杆菌、巴斯德毕赤酵母并列的 工业酶蛋白表达系统之一。