酶工程2-2 常用的产酶微生物

细 菌
1. 大肠杆菌( Escherichia coli)
• 形态：呈杆状, 有的近似球状, 大小为0. 5μm ×1～3 μm , 一般无荚膜, 无芽孢, 运动或不运动, 运动者周生鞭毛。菌 落从白色到黄白色, 光滑闪光, 扩展。
• 革兰氏染色阴性。 • 产生的酶一般都属于胞内酶, 需要经过细胞破碎才能分离 得到。 • 采用大肠杆菌生产的限制性核酸内切酶、D N A 聚合酶、 D N A 连接酶、核酸外切酶等, 在基因工程等方面广泛应 用。
• 枯草杆菌是应用最广泛的产酶微生物, 可以用于生产α-淀 粉酶、蛋白酶、β-葡聚糖酶、5′-核苷酸酶和碱性磷酸酶 等。 例如,枯草杆菌BF7658 是国内用于生产α-淀粉酶的 主要菌株;枯草杆菌AS1.398用于生产中性蛋白酶和碱性磷酸 酶。 • 枯草杆菌生产的α-淀粉酶和蛋白酶等都是胞外酶, 而其产 生的碱性磷酸酶存在于细胞间质之中。
• 木霉是生产纤维素酶的重要菌株。木霉生产的纤维素酶中 包含有C1 酶、Cx酶和纤维二糖酶等。 • 木霉中含有较强的17-α羟化酶, 常用于甾体转化。
6. 根霉
• 根霉( Rhizopus) 生长时, 由营养菌丝产生匍匐枝, 匍匐枝的末端生出假根, 在有假根的匍匐枝上生出 成群的孢子囊梗, 梗的顶端膨大形成孢子囊, 囊内 产生孢子囊孢子。孢子呈球形、卵形或不规则形。 • 根霉可用于生产糖化酶、α-淀粉酶、蔗糖酶、碱 性蛋白酶、核糖核酸酶、脂肪酶、果胶酶、纤维 素酶、半纤维素酶等。根霉有强的11-α羟化酶, 是 用于甾体转化的重要菌株。
2. 枯草杆菌 ( Bacillus suwk.baidu.comtilis)
• 形态：芽孢杆菌属细菌，细胞呈杆状, 大小为0.7～0.8 μm×2～3μm ,单个细胞,无荚膜,周生鞭毛,运动。芽孢 0.6～0.9 μm×1 ～1.5μm , 椭圆至柱状菌落粗糙,不透明, 不闪光,扩张,污白色或微带黄色。
• 革兰氏染色阳性。
3. 红曲霉(Monascus)
• 红曲霉: 菌落初期白色, 老熟后变为淡粉色、紫 红色或灰黑色,通常形成红色色素。菌丝具有隔膜, 多核, 分支甚繁。分生孢子着生在菌丝及其分支 的顶端, 单生或成链, 闭囊壳球形, 有柄, 其内 散生10 多个子囊, 子囊球形, 内含8 个子囊孢子, 成熟后子囊壁解体, 孢子则留在闭囊壳内。
2. 米曲酶( Aspergillus oryzae)
• 是曲霉属黄曲霉群霉菌。
• 菌丛一般为黄绿色,后变为黄褐色, 分生孢子头呈 放射形, 顶囊球形或瓶形, 小梗一般为单层, 分 生 • 孢子球形, 平滑, 少数有刺, 分生孢子梗长达2mm 左右, 粗糙。
• 米曲霉中糖化酶和蛋白酶的活力较强, 这使米曲 霉在我国传统的酒曲和酱油曲的制造中广泛应用。 此外, 米曲霉还可以用于生产氨基酰化酶、磷酸 二酯酶、果胶酶、核酸酶P 等。
• 啤酒酵母( Saccharomyces cerevisiae) 是啤酒工业
上广泛应用的酵母。细胞圆形、卵形、椭圆形或
腊肠形。在麦芽汁培养基上, 菌落为白色, 有光泽, 平滑, 边缘整齐。营养细胞可以直接变为子囊, 每 个子囊含有1～4 个圆形光亮的子囊孢子。 • 啤酒酵母除了主要用于啤酒、酒类的生产外, 还可 以用于转化酶、丙酮酸脱羧酶、醇脱氢酶等的生 产。
第二节 常用的产酶微生物
一、产酶微生物的分离和选育
1.优良产酶菌种应具备的条件
（1）酶产量高
（2）易培养（生长速率高、营养要求低） （3）遗传性能稳定，不易退化 （4）易分离提纯 （5）安全可靠（不是致病菌）
2.常用的产酶微生物
细菌：大肠杆菌、枯草杆菌 放线菌：链霉菌 霉菌：黑曲霉、米曲霉、红曲霉、青霉、木
7. 毛霉
• 毛霉( Mucor) 的菌丝体在基质上或基质内 广泛蔓延, 无假根。菌丝体上直接生出孢子 囊梗, 一般单生, 分支较少或不分支。孢子 囊梗顶端都有膨大成球形的孢子囊, 囊壁上 常有针状的草酸钙结晶。 • 毛霉常用于生产蛋白酶、糖化酶、α 淀粉酶、 脂肪酶、果胶酶、凝乳酶等。
酵
母
1. 啤酒酵母
霉 菌
1. 黑曲霉( Aspergillus niger)
• 是曲霉属黑曲霉群霉菌。
• 菌丝体由具有横隔的分支菌丝构成, 菌丛黑褐色, 顶囊大球形, 小梗双层, 分生孢子球形, 平滑或 粗糙。 • 黑曲酶可用于生产多种酶, 有胞外酶也有胞内酶。 例如, 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、橙皮苷酶和柚苷酶等。
霉、根霉、毛霉
酵母：啤酒酵母、假丝酵母
3. 产酶微生物的分离和筛选
1)样品的采集:从富含该酶作用底物的场所采集样品 2)富集培养: 投其所好，取其所抗 3)分离获得微生物的纯培养（pure culture）。 4)初筛：选出产酶菌种，以多为主。 5)复筛：选出产酶水平相对较高的菌株，以质为主。
4.产酶微生物优良菌种的选育 • • • 诱变育种 原生质体融合育种 基因工程育种
2. 假丝酵母
• 假丝酵母( Candida) 的细胞圆形, 卵形或长形。无 性繁殖为多边芽殖, 形成假菌丝, 也有真菌丝, 可生 成无节孢子、子囊孢子、冬孢子或掷孢子。不产 生色素。在麦芽汁琼脂培养基上, 菌落呈乳白色或 奶油色。 • 假丝酵母可以用于生产脂肪酶、尿酸酶、尿囊素 酶、转化酶、醇脱氢酶等。 • 具有较强的17 羟化酶, 可以用于甾体转化。
• 红曲霉可用于生产α 淀粉酶、糖化酶、麦芽糖酶、 蛋白酶等。
4. 青霉
• 青霉(Penicilliu m ): 属半知菌纲。其营养菌丝体无色、淡色 或具有鲜明的颜色, 有横隔, 分生孢子梗亦有横隔, 光滑或粗 糙, 顶端形成帚状分支, 小梗顶端串生分生孢子, 分生孢子球 形、椭圆形或短柱形, 光滑或粗糙, 大部分生长时呈蓝绿色。 有少数种会产生闭囊壳, 其内形成子囊和子囊孢子, 亦有少 数菌种产生菌核。 • 青霉菌种类很多, 其中产黄青霉( Penicillium chrysogenum ) 用于生产葡萄糖氧化酶、苯氧甲基青霉素酰化酶(主要作用 于青霉素) 果胶酶、纤维素酶等。 • 橘青霉( Penicillium cityrinum ) 用于生产5′磷酸二酯酶、脂 肪酶、葡萄糖氧化酶、凝乳蛋白酶、核酸酶S1 、核酸酶P1 等。
放线菌
• 具有分支状菌丝的单细胞原核微生物。
• 常用于酶发酵生产的放线菌主要是链霉菌 ( Streptomyces)。
链霉菌( Streptomyces)
• 链霉菌菌落呈放射状, 具有分支的菌丝体, 菌丝直径 0.2～1.2 μm, 革兰氏染色阳性。 • 菌丝有气生菌丝和基内菌丝之分, 基内菌丝不断裂, 只 有气生菌丝形成孢子链。 • 链霉菌是生产葡萄糖异构酶的主要微生物, 同时还可 以用于生产青霉素酰化酶、纤维素酶、碱性蛋白酶、 中性蛋白酶、几丁质酶等。 • 链霉菌还含有丰富的16α羟化酶, 可用于甾体转化。
5. 木霉
• 木霉( Trichoderma) 属于半知菌纲。生长时菌落生长迅速, 呈棉絮状或致密丛束状, 菌落表面呈不同程度的绿色, 菌丝 透明, 有分隔, 分支繁复, 分支上可继续分支, 形成二级分支、 三级分支, 分支末端为小梗, 瓶状, 束生、对生、互生或单 生, 分生孢子由小梗相继生出, 靠黏液把它们聚成球形或近 球形的孢子头。分生孢子近球形、椭圆形、圆筒形或倒卵 形。光滑或粗糙, 透明或亮黄绿色。