发酵工程第二章发酵工业菌种
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02菌种扩大培养
（一）孢子的制备 1、细菌孢子的制备 细菌的斜面培养基多采用碳源限量而氮源丰富。 培养温度一般为37℃。细菌菌体培养时间1~2d，产芽孢的 细菌培养5~10d。 2、霉菌孢子的制备 霉菌孢子的培养一般以大米、小米、玉米、麸皮、麦粒等 天然农产品为培养基。培养的温度一般为25~28℃。培养时 间一般为4~14d。 3、放线菌孢子的制备 放线菌的孢子培养一般采用琼脂斜面培养基，培养基中含 有适合产孢子的营养成分，如麸皮、豌豆浸汁、蛋白胨和无 机盐等。培养温度一般为28℃。培养时间5~14d。
例如:
生产啤酒的酵母菌一般保存在麦芽汁琼脂或MYPG培养基 （培养基配制：3g麦芽浸出物，3g酵母浸出物，5g蛋白胨，10g 葡萄糖和20g琼脂于1L水中）的斜面上，于4℃冰箱内保藏。每 年移种3-4次。 将保存的酵母菌种接入含10ml麦芽汁的500-1000ml三角瓶中， 再于25℃培养2-3d。 再扩大至含有250-500ml麦芽汁的500-1000ml三角瓶中，再 于25℃培养2d. 移种至含有5-10L麦芽汁的卡氏培养罐中，于15-20℃培养35d即可作100L麦芽汁的发酵罐种子。从三角瓶到卡氏培养罐培 养期间，均需定时摇动或通气，使酵母菌液与空气接触，以有 利与酵母菌的增殖。
第二章 发酵的流程及菌种扩 大培养
2009.10
第一节 发酵的特点及流程
一、发酵的特点 发酵和其他化学工业的最大区别在于它是生物体所进行的化 学反应。其主要特点如下： 1、发酵过程一般来说都是在常温常压下进行的生物化学 反应，反应安全，要求条件也比较简单。 2、发酵所用的原料通常以淀粉、糖蜜或其他农副产品为 主，只要加入少量的有机和无机氮源就可进行反应。微生物因 不同的类别可以有选择地去利用它所需要的营养。基于这—特 性，可以利用废水和废物等作为发酵的原料进行生物资源的改 造和更新。
发酵工程原理与技术第二章
培养方法 分批式富集培养,连续富集培养 固体培养基
施加选择压力的分离方法
分批式富集培养（摇瓶培养） 重复移植几次后，接种已富集的培养物到固体培养基，可 将优势微生物分离出来。
移种时间是关键，应在所需菌占优势时移种。
施加选择压力的分离方法
连续富集培养： 用于连续发酵生产的菌种选育特别适合。 改变限制性基质浓度可以控制两种菌的比生长速率。
返回
几个应注意的问题
（1）出发菌株 出发菌株应产量高、对诱变剂敏感性大、变异幅度广。
几个应注意的问题
（2）复合诱变因素的使用 野生型菌株用单一诱变因素有时能取得好效果；老
菌种单一诱变因素重复使用突变效果不高，可利用复合 因素、扩大诱变幅度，提高诱变效果。
青霉菌选育：先以氮芥处理很短时间而不引起突变， 再用UV处理，可使诱变频率大为提高。提高突变频率可 获得高产菌株。
诱变育种
诱变育种理论基础：基因突变。
自然突变：自然条件下出现的基因突变。
诱发突变：用各种物理和生物因素、化学 因素人工诱发的基因突变。
诱变剂处理使菌种发生突变频率和变异幅度提 高—获得特性优良变异菌株的几率高。
诱变育种主要步骤
出发菌株的诱变处理 和 突变体的筛选。
前进
出发菌株诱变处理
包括：
出发菌株的选择 诱变剂的选择 诱变剂量和处理时间的确定
几个应注意的问题
乙烯亚胺和UV复合处理，氯化锂和UV复合处理，都 用得较普遍，且有一定成效。
氯化锂本身无诱变作用，与一些诱变因子一起使用时 能促进突变。
几个应注意的问题
（3）剂量选择
变异率取决于诱变剂量，变异率和致死率之间有一 定关系。用致死率作为选择适宜剂量的依据。
合适剂量：同时增加变异幅度与正突变。
施加选择压力的分离方法
分批式富集培养（摇瓶培养） 重复移植几次后，接种已富集的培养物到固体培养基，可 将优势微生物分离出来。
移种时间是关键，应在所需菌占优势时移种。
施加选择压力的分离方法
连续富集培养： 用于连续发酵生产的菌种选育特别适合。 改变限制性基质浓度可以控制两种菌的比生长速率。
返回
几个应注意的问题
（1）出发菌株 出发菌株应产量高、对诱变剂敏感性大、变异幅度广。
几个应注意的问题
（2）复合诱变因素的使用 野生型菌株用单一诱变因素有时能取得好效果；老
菌种单一诱变因素重复使用突变效果不高，可利用复合 因素、扩大诱变幅度，提高诱变效果。
青霉菌选育：先以氮芥处理很短时间而不引起突变， 再用UV处理，可使诱变频率大为提高。提高突变频率可 获得高产菌株。
诱变育种
诱变育种理论基础：基因突变。
自然突变：自然条件下出现的基因突变。
诱发突变：用各种物理和生物因素、化学 因素人工诱发的基因突变。
诱变剂处理使菌种发生突变频率和变异幅度提 高—获得特性优良变异菌株的几率高。
诱变育种主要步骤
出发菌株的诱变处理 和 突变体的筛选。
前进
出发菌株诱变处理
包括：
出发菌株的选择 诱变剂的选择 诱变剂量和处理时间的确定
几个应注意的问题
乙烯亚胺和UV复合处理，氯化锂和UV复合处理，都 用得较普遍，且有一定成效。
氯化锂本身无诱变作用，与一些诱变因子一起使用时 能促进突变。
几个应注意的问题
（3）剂量选择
变异率取决于诱变剂量，变异率和致死率之间有一 定关系。用致死率作为选择适宜剂量的依据。
合适剂量：同时增加变异幅度与正突变。
发酵工程 第2章 发酵工业菌种PPT课件
lys.HCl 2.1 g/l
F6-16 (leu -, Thr -)
20.8 g/l
F9-50 (leu -, Thr -, AEC r)
33.5 g/l
42
代谢工程的定义
利用多基因重组技术有目的地对细胞代谢途径进 行修饰、改造，改变细胞特性，并与细胞基因调 控、代谢调控及生化工程相结合，为实现构建新 的代谢途径，生产特定目的产物而发展起来的一 个新的学科领域。
13
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。
14
的菌落，然后根据液体培养测定多糖含量来筛选 高产菌。
28
放线菌的分离： 以产链霉素菌种的分离为例
（从退化菌种中筛选）
取工业发酵液（含孢子）样品1环 放入带玻璃珠的装有10ml 无菌水的小三角瓶中，摇匀
采用稀释法制平板，获取单菌落
根据高产菌的特点，选择目的菌落
筛ห้องสมุดไป่ตู้模型：形态依据
斜面保藏
高产菌恢复
放大培养，发酵液性能测试
物理：紫外，快中子
{ 诱变剂
化学：硫酸二乙酯，亚硝基胍
35
（一）、诱变剂的作用原理（略） （二）、诱变剂处理过程中几个有关的问题
化学诱变剂使用过程的安全性
亚硝酸：0.07MNa2HPO4 亚硝基胍：1MNaOH
诱变剂量的选择
诱变剂的选择 出发菌株的选择
36
（三）、诱变育种的一般步骤 (略)
发酵工程(2)第二章 工业微生物菌种的选育与扩大培养
淀粉酶活力极强，多作糖 化酶使用；具有较强的蛋白质 分解能力，可用于制造腐乳。
华根霉 ( Rhizopus chinentis )
酿酒所必须的重要霉菌，也是 酸性蛋白酶和腐乳生产中的重要菌 种。
2、毛霉 ( Mucor )
鲁氏毛霉 ( Mucor rouxianus ) 能糖化淀粉且能生成少量酒精；能产生
6、醋酸菌 (Acetobacter)
➢ 不形成芽孢，G－，好气性 ➢ 可生产醋酸.
7、棒状杆菌 (Corynebacterium) ➢ 是谷氨酸和其他氨基酸的高产菌.
8、短杆菌 (Brevibacterium)
氨基酸、核苷酸工业生产中常用的菌种，也是酶法 合成生产辅酶A的菌种.
9、黄单胞菌 (Xanthomonas)
5、假丝酵母 (Candida)
➢能形成假丝，液体培养时能 形成浮膜。 ➢可生产SCP、甘油、脂肪酶。
6、红酵母 (Rhodotorula)
➢有明显的红色或黄色色 素，很多种因生荚膜而形 成粘质状菌落。 ➢可由菌体提取大量脂肪、 -胡萝卜素。
7、棉病针孢酵母 ( Nematspora gossypii )
2、葡萄汁酵母 (Saccharomyces uvarum)
与酿酒酵母相似，主要的区别在于葡萄汁酵母能发酵 棉子糖和蜜二糖。
3、汉逊酵母 (Hansenula)
此属酵母多能产生乙酸乙酯，从而增加产品的香 味，可用于酿酒和食品工业。
4、球拟酵母 (Toruiopsis)
此属酵母有些种能产生不同比例的甘油、赤藓 糖、阿拉伯糖；有的能利用烃类生产蛋白质。
复筛 不纯 第四次平板分离
第三次菌种保藏
第四次原种斜面
初步工艺条件摸索
再复筛
华根霉 ( Rhizopus chinentis )
酿酒所必须的重要霉菌，也是 酸性蛋白酶和腐乳生产中的重要菌 种。
2、毛霉 ( Mucor )
鲁氏毛霉 ( Mucor rouxianus ) 能糖化淀粉且能生成少量酒精；能产生
6、醋酸菌 (Acetobacter)
➢ 不形成芽孢，G－，好气性 ➢ 可生产醋酸.
7、棒状杆菌 (Corynebacterium) ➢ 是谷氨酸和其他氨基酸的高产菌.
8、短杆菌 (Brevibacterium)
氨基酸、核苷酸工业生产中常用的菌种，也是酶法 合成生产辅酶A的菌种.
9、黄单胞菌 (Xanthomonas)
5、假丝酵母 (Candida)
➢能形成假丝，液体培养时能 形成浮膜。 ➢可生产SCP、甘油、脂肪酶。
6、红酵母 (Rhodotorula)
➢有明显的红色或黄色色 素，很多种因生荚膜而形 成粘质状菌落。 ➢可由菌体提取大量脂肪、 -胡萝卜素。
7、棉病针孢酵母 ( Nematspora gossypii )
2、葡萄汁酵母 (Saccharomyces uvarum)
与酿酒酵母相似，主要的区别在于葡萄汁酵母能发酵 棉子糖和蜜二糖。
3、汉逊酵母 (Hansenula)
此属酵母多能产生乙酸乙酯，从而增加产品的香 味，可用于酿酒和食品工业。
4、球拟酵母 (Toruiopsis)
此属酵母有些种能产生不同比例的甘油、赤藓 糖、阿拉伯糖；有的能利用烃类生产蛋白质。
复筛 不纯 第四次平板分离
第三次菌种保藏
第四次原种斜面
初步工艺条件摸索
再复筛
发酵工程第二章
四、培养基用材料及处理
淀粉的水解 糖蜜的预处理
淀粉的水解
淀粉的水解方法主要有酸法、酶法、 酸酶法、酶酸法 淀粉的酸法水解 淀粉是由葡萄糖通过α 淀粉是由葡萄糖通过α-1，4或α-1，6 葡萄糖苷健连接而成的含有多个葡萄 糖的大分子长链物质，根据其葡萄糖 连接的糖苷健的不同，可分为枝链淀 粉和直练淀粉，淀粉内部的葡萄糖苷 健在一定的温度和酸性的条件下可以 水解，而使淀粉分子链断裂，高温可 加速葡萄糖苷健的水解速度。
放线菌：各种抗生素， 放线菌：各种抗生素，链、 土、庆大霉素等
四、发酵过程中影响种子质量的因素 培养基 培养条件：温度、 培养条件：温度、通气量 接种量：细菌1~5%，酵母菌5~10%，霉 1~5%， 5~10%， 接种量：细菌1~5% 酵母菌5~10% 7~15%，有时20~25% 菌7~15%，有时20~25% 接种菌龄： 接种菌龄：对数生长期
酶解法的优点
酶促反应条件温和 水解产生的副产物少 可以直 糖液的营养丰富 糖液质量高
酶解法的缺点
反应时间长 对设备要求高 糖液过滤困难
酸酶结合法
酸酶水解法 用酸水解淀粉为糊精或低聚糖 用糖化酶将其水解为葡萄糖 酶酸法 用淀粉酶将淀粉水解糊精或低聚 糖 用酸将其水解为葡萄糖
酵母菌 啤酒酵母：酿酒酵母、 啤酒酵母：酿酒酵母、辅酶类 物质的发酵 酒精酵母： 酒精酵母： 汉逊酵母：食品工业， 汉逊酵母：食品工业，用于乙 酸乙酯的发酵 假丝酵母： 假丝酵母：石油发酵
霉菌 黑曲霉：柠檬酸工业、 黑曲霉：柠檬酸工业、酿酒业 UV-11,UV-48）、 ）、酶制剂工业 （UV-11,UV-48）、酶制剂工业 糖化酶） （糖化酶） 黄曲霉：酱油生产(3042)， 黄曲霉：酱油生产(3042)，面酱 青霉菌： 青霉菌：青霉素的生产 红曲霉：红曲制造， 红曲霉：红曲制造，用于南方红 曲酒（女儿红）的生产； 曲酒（女儿红）的生产；使用红 素的生产； 色色 素的生产；豆腐乳的生产等 赤霉菌：赤霉素的生产，是一种 赤霉菌：赤霉素的生产， 植物生长激素
发酵工程重点总结
第一章发酵：通过微生物的生长繁殖和代谢活动，产生和积累人们所需产品的生物反应过程发酵工程：利用微生物（或动植物细胞）的特定性状，通过现代工程技术，在生物反应器中生产有用物质的技术体系。
该技术体系主要包括菌种选育与保藏、菌种扩大生产、代谢产物的生物合成与分离纯化制备等技术。
发酵工业的特点？（7点）1.发酵过程一般是在常温常压下进行的生化反应，反应安全，要求条件较简单。
2.可用较廉价原料生产较高价值产品。
3.反应专一性强。
4.能够专一性地和高度选择性地对某些较为复杂的化合物进行特定部位的生物转化修饰。
5.发酵过程中对杂菌污染的防治至关重要。
6.菌种是关键。
7.发酵生产不受地理、气候、季节等自然条件限制。
工业发酵的类型？厌氧发酵1. 按微生物对氧的不同需求需氧发酵兼性厌氧发酵液体发酵（包括液体深层发酵）2.按培养基的物理性状浅盘固体发酵深层固体发酵（机械通风制曲）分批发酵按发酵工艺流程补料分批发酵单级恒化器连续发酵连续发酵多级恒化器连续发酵带有细胞再循环的单级恒化器连续发酵发酵生产的基本工业流程？1. 用作种子扩大培养及发酵生产的各种培养基的配制；2. 培养基、发酵罐及其附属设备的消毒灭菌；3. 扩大培养出有活性的适量纯种，以一定比例接种入发酵罐中；4. 控制最适发酵条件使微生物生长并形成大量的代谢产物；5. 将产物提取并精制，以得到合格的产品；6. 回收或处理发酵过程中所产生的三废物质。
工业发酵的过程的工艺流程图？第二章1、发酵工业菌种分离筛选的一般流程?调查研究（包括资料查阅）试验方案设计含微生物样品的采集（如何使样品中所含微生物的可能性大？）样品预处理（如何在后续的操作中使这种可能性实现）菌种分离根据目的菌株及其产物特点分选择性分离方法随机分离方法(定向筛选←选择压力) (用筛选方案- 检测系统进行间接分离）富集液体培养固体培养基条件培养(初筛)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、菌种选育改良的具体目标。
【发酵工艺学总论】第二章_工业发酵菌种
代表微生物类型 革兰氏阳性球菌
高产培养基设计的几个原则
制备一系列的培养基，其中有各种类型的养分成为 生长限制因素； 使用一聚合或复合形式的生长限制养分； 避免使用容易同化的碳源或氮源，防止分解代谢物 阻遏； 确定含有所需的辅因子（Co2+,Mg2+,Mn2+,Fe2+）； 使用pH缓冲剂以减少pH变化； 前体、促进剂及抑制剂的采用。
酶发酵生产常用的微生物
微生物
枯草芽孢杆菌 大肠杆菌 黑曲霉 米曲霉 青霉 木霉 根霉
生产的酶类
α -淀粉酶、蛋白酶、β -葡聚糖酶、碱性磷酸酶等 谷氨酸脱羧酶、天冬氨酸酶、DNA聚合酶、DNA连接酶等 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、纤维素酶等 糖化酶和蛋白酶、氨基酰化酶、磷酸二酯酶、果胶酶等 葡萄糖氧化酶、果胶酶、纤维素酶、磷酸二酯酶、脂肪酶、凝乳酶、核 酸酶等 纤维素酶等 糖化酶、 α -淀粉酶、转化酶、酸性蛋白酶、核糖核酸酶、脂肪酶、果 胶酶、纤维素酶等
样品的预处理
目的：提高分离效率 方法：
物理方法：热处理（减菌）；膜过滤法（浓缩）； 离心法（浓缩） 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。
几丁质——放线菌；CaCO3——嗜碱性放线菌
诱饵法
石蜡、花粉、蛇皮、毛发等
分离方法的选择
根据目的菌有无选择性特征来选择分离方法 菌种的营养特征独特 选择性分离 生长特征独特 无选择性特征 根据产物的特征进行 随机分离
增加混合菌群中所需菌株数量的一种技术 技术特点：给混合菌群提供一些有利于目的菌株生长 或不利于目的菌以外的其他菌型生长的条件 培养方式 分批培养方式：以最大比生长速率 （μmax）筛选， 存在选择压力的控制、移种时间和次数等问题 连续培养方式：以比生长速率（ μ）筛选
发酵工程第二章发酵工业微生物菌种
李 先 磊
化学化工学院
新种分离与筛选的步骤
发 酵 工 程
Fermentation Engineering
（一）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。
新种分离与筛选的步骤
（五）毒性试验 自然界的一些微生物是在一定条件下产毒的，将其作为 生产菌种应当十分当心，尤其与食品工业有关的菌种， 更应慎重。据有的国家规定，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，其他微生物作为食用，均需通过两年以上的 毒性试验。
化学化工学院
新种分离与筛选的步骤
发 酵 工 程
（三）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
李 先 磊
Fermentation Engineering
生长状态。因此还必须分离，纯化。在这一步，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。
李 先 磊
化学化工学院
新种分离与筛选的步骤
发 酵 工 程
Fermentation Engineering
李 先 磊
（二）增殖培养 为了容易分离到所需的菌种，让无关的微生物 至少是在数量上不要增加，可以通过配制选择 性培养基，选择一定的培养条件来控制。 例如碳源利用的控制，可选定糖，淀粉、纤维 素，或者石油等，以其中的一种为唯一碳源， 那么只有利用这一碳源的微生物才能大量正常 生长，而其它微生物就可能死亡或淘汰。这样 对下阶段的纯种分离就会顺利得多。
《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
发酵工程期末复习重点
《发酵工程》第二章发酵工程菌种1、发酵工程菌：发酵工业的微生物种类很多，可分为两二类，即可培养微生物和未培养微生物。
其中，可培养微生物包括四大类：1）细菌：单细胞原核微生物，分布最广、数量最多，工业上常用的有枯草芽孢杆菌、醋酸杆菌、棒状杆菌、短杆菌等，用于各种酶制剂、有机酸、氨基酸等； 2）放线菌：单细胞原核，因菌落呈放线状而得名，最大的经济价值在于能产生多种抗生素，常用的放线菌主要来自链霉菌属、小单孢菌属和诺卡菌属，如链霉素、红霉素、金霉素；3）酵母菌：一类单细胞，兼性厌氧，出芽生殖真核微生物，啤酒酵母、假丝酵母、类酵母用于生产啤酒、制造面包、生产脂肪酶和可食用、药用和饲料用酵母菌体蛋白； 4）霉菌：发霉的真菌，根霉、毛霉、红曲霉、青霉，它们广泛用于生产酶制剂等。
2、发酵工程菌种的分离筛选：发酵工业对菌种的要求：1）能在廉价原料制成的培养基上生长，目的产物产量高、易回收；2）生长快，发酵周期短；3)培养条件易于控制；4）抗噬菌体和杂菌污染能力强；5）菌种不易变异退化；6）对放大设备的适应性强；7）菌种不是病原菌，不产生任何有害的生物活性物质和毒素。
菌种的获得途径：1）从菌种保存机构直接购买（CCCCM中、A TCC美）；2）从自然届分离筛选；3）从发酵水平高的批号中重新进行分离筛选。
菌种的分离筛选过程：样品的采集（土壤、海洋、空气、极端环境微生物、动植物中，总原则是来源越广泛，获得新菌种的可能性越大）------材料的预处理（热处理、膜过滤、离心法、添加几丁质分离放线菌）--------富集培养（控制营养成分和条件筛选目的菌）------菌种分离（平板划线分离法、涂布分离法）见P18-------菌种的初筛和复筛----菌种鉴定，确定菌种类型。
3、菌种的代谢：1）初级代谢产物：把微生物产生的对自身生长和繁殖必需的物质称为初级代谢产物。
2）次级代谢产物：由生物体合成，但对其自身的生长、繁殖和发育并没有影响的一类物质，如抗生素、生物碱、色素、毒素等。
发酵工程 (第2章)
（b）营养缺陷型的意义 在营养缺陷型突变菌株中，生物合成途径中的 某一步发生了酶缺陷，合成反应不能完成，末端产 物不能积累，因此末端产物的反馈调节作用被解除。 只要在培养基中限量加入所要求的末端产物，克服 生长障碍，就能使中间产物积累。 营养缺陷型突变株具有明显的遗传标记，在杂 交育种中作为出发菌株，有利于杂交重组的分析。 营养缺陷型突变株具有明显的遗传标记，可以 作为基因工程中的受体菌，检出克隆基因的表达。
（二）微生物菌种的选育
1、自然选育 不经过人工处理，利用微生物自然突变进行 菌种选育的过程称为自然选育。 自然选育简单易行，可以达到纯化菌种，防 止菌种退化，稳定生产，提高产量的目的。 自然选育的一般程序是将菌种制成菌悬液， 用稀释法在固体平板上分离单菌落，再分别测 定单菌落的生产能力，从中选出高水平菌种。
（2）抗肿瘤药物产生菌的分离。 原理一（p21）： 临床上抗肿瘤药物大部分是直接作用于核酸或 抑制核酸生物合成的物质，由于微生物和人的核 酸结构与生物合成方式有许多共同之处，所以大 部分抗肿瘤药物也具有抗菌活性，据此发展出利 用微生物筛选作用于DNA的抗肿瘤药物的方法。 <1> 生化诱导分析法（BIA） <2> SOS显色法
c 、不形成孢子只通过芽殖的“假酵母”属半知菌。
工业上常用的有：啤酒酵母、假丝酵母、类酵母等
4、霉菌（mould）
霉菌非系统演化分类的单元。凡生长在营养 基质上形成绒毛状，网状或絮状菌丝的真菌统 称霉菌。 工业上常用的霉菌有： 藻状菌纲：根霉，毛霉，犁头霉 子囊菌纲：红曲霉 半知菌类：曲霉，青霉。
所有菌都长
完全培养基上 长成单孢菌落 基本培养基 完全培养基 轻压在绒布上 无菌丝绒布 橡皮箍 接上所有菌落的绒布 转印在新鲜 的培养基上
发酵工程第2章2 菌种的选育与保藏
2.3传代保藏
将菌种定期在新鲜琼脂培养基上传代，然后在一定的 生长温度下生长和保存的传代保藏方法。
可用于实验室中若干菌种的保藏。 此法最为简单和经济，且不要求任何特殊的设备。 但此方法易发生培养基干枯、菌体自溶、基因突变。
2.3 传代培养法
实验原理：保藏的菌种通过斜面、穿刺或疱肉培养基（用于 厌氧细菌）培养好后，置4C˚冰箱中存放，定期 进行传代培养、再存放。 可用胶塞代替棉塞或在斜面上覆盖一层无菌液体 石蜡来进一步延长保存期。
冷冻干燥过程中必须使用冷冻保护剂，目前国内常 用脱脂乳和蔗糖，国外尚有运用动物血清等。
大部分微生物菌种可以在冻干状态下保藏10年之久 而不丧失活力。而且经冻干后的菌株无需进行冷冻 保藏，便于运输。
培养物的冻干过程
冷冻真空干燥操作流程
配制保护剂 灭菌
菌种 培养 制备菌悬液
分装安培瓶 预冻
真空干燥 测定水分
操作方法 1、斜面保藏法 将菌种转接在适宜固体斜面培养基上，待其充分生长后，
用牛皮纸将棉塞部分包扎好（棉塞换成胶塞效果更好），置 4C˚冰箱中包藏。
保藏时间依微生物的种类而定。霉菌、放线菌及芽孢菌保 存2－4个月移种一次，酵母菌间隔两个月，普通细菌一个月， 假单胞菌两周传代一次。
此法优点是操作简单、使用方便，缺点是保藏时间短、易 被污染。
加速保藏试验可用于预测保藏过程中保藏培养物的 稳定性。
在一给定温度下通过对高温下短期活力丧失程度检 测，可以用来预测嗜酸乳杆菌的稳定性。
成功的菌种长期保藏方法之有价值的指标包括：在 保藏6个月、1年或更长时间后存活百分率(或存活单 位)、细胞群体的形态学特征或一些特别的生化特征 应在菌种保藏前后保持同一性，以及实验室中、中 试车间中和生产发酵中产品滴度的稳定性，后者极 为重要。
【发酵工程】余龙江版-第2章-发酵工业菌种
在不同水体的水样中加入一定的底物如蔗糖、多糖及蛋白 质等，同样可以促进水中微生物的增殖。
培养过程中可加入低浓度的抗真菌剂以抑制真菌的生长。 另一富集方法是在培养烧瓶中添加细菌“附着材料”，如
无菌的植物组织或土壤浸出液。 通过改变培养温度和培养周期可选择性富集嗜冷性细菌、
中温菌和嗜高温菌。
次代培养及纯化步骤
1. 采样
(2) 采样对象
土壤、水、空气及枯枝落叶等，以土壤为主。
从土壤中采样要考虑土壤的以下特点：
① 有机质含量和通风状况
耕地、菜园 山坡上的森林
（有机质丰富、通气保水性能好）——细菌、放线菌
（有机质丰富、阴暗潮湿）——霉菌、酵母菌
沙土、无植被土壤、新开垦的生土、贫瘠的土地
——微生物少
② 取样的土层深度：5-25cm
3. 富集培养
富集培养的策略
（2）控制培养条件
➢ 溶氧浓度——好氧/厌氧 ➢ 高温——嗜热微生物 /非嗜热微生物 ➢ PH——嗜酸性/嗜碱性
4. 菌种分离
平板划线分离法 稀释分离法 毛细管分离法 小滴分离法
• 稀释倒 平板法
稀释分离法
• 平板 涂布法
注意：必须要做多个浓度的稀释分离平板。
1. 采样
③ 土壤的酸碱度
偏碱——细菌、放线菌 偏酸——霉菌、酵母菌
④ 土壤的植被状况
葡萄成熟时——根部酵母菌增多
⑤ 地理条件
南方土壤比北方土壤微生物含量多
⑤ 季节条件
秋季菜土样最理想
2.样品的预处理
（1）物理方法
热处理：根据目的菌较非目的菌的耐热性高 从而增加目的
菌的比例。
膜过滤法：浓缩水中的微生物细胞。 离心法：同上。
植物体上细菌的分离：无菌富集，加植物浸出 液适度培养取样，洗涤，取1ml经适度稀释后涂 布平板。
培养过程中可加入低浓度的抗真菌剂以抑制真菌的生长。 另一富集方法是在培养烧瓶中添加细菌“附着材料”，如
无菌的植物组织或土壤浸出液。 通过改变培养温度和培养周期可选择性富集嗜冷性细菌、
中温菌和嗜高温菌。
次代培养及纯化步骤
1. 采样
(2) 采样对象
土壤、水、空气及枯枝落叶等，以土壤为主。
从土壤中采样要考虑土壤的以下特点：
① 有机质含量和通风状况
耕地、菜园 山坡上的森林
（有机质丰富、通气保水性能好）——细菌、放线菌
（有机质丰富、阴暗潮湿）——霉菌、酵母菌
沙土、无植被土壤、新开垦的生土、贫瘠的土地
——微生物少
② 取样的土层深度：5-25cm
3. 富集培养
富集培养的策略
（2）控制培养条件
➢ 溶氧浓度——好氧/厌氧 ➢ 高温——嗜热微生物 /非嗜热微生物 ➢ PH——嗜酸性/嗜碱性
4. 菌种分离
平板划线分离法 稀释分离法 毛细管分离法 小滴分离法
• 稀释倒 平板法
稀释分离法
• 平板 涂布法
注意：必须要做多个浓度的稀释分离平板。
1. 采样
③ 土壤的酸碱度
偏碱——细菌、放线菌 偏酸——霉菌、酵母菌
④ 土壤的植被状况
葡萄成熟时——根部酵母菌增多
⑤ 地理条件
南方土壤比北方土壤微生物含量多
⑤ 季节条件
秋季菜土样最理想
2.样品的预处理
（1）物理方法
热处理：根据目的菌较非目的菌的耐热性高 从而增加目的
菌的比例。
膜过滤法：浓缩水中的微生物细胞。 离心法：同上。
植物体上细菌的分离：无菌富集，加植物浸出 液适度培养取样，洗涤，取1ml经适度稀释后涂 布平板。
工业发酵菌种选育
进一步应用选择性控制条件分离
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。
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。
发酵工程 第二章 发酵工业微生物菌种制备原理和技术
第二章 发酵工业微生物菌种 制备原理和技术
发酵工程 工业生产水平的
生产菌种的性能 发酵和提取工艺条件
三个决定要素
生产设备
获得优良的生产菌种是实现高水平发酵工程工 业生产的第一环节。
本章内容
第一节 发酵工业常用的微生物菌种
第二节 自然界中微生物菌种的选择性分离
第三节 微生物菌种的选育
第四节 微生物菌种的退化、复壮和保藏 第五节 工业微生物菌种的扩大培养 第六节 种子培养基及其制备
集的培养物到固体培养基，分离优势微生物的单
菌落。
移种时间是关键，应在所需菌占优势时移种。
连续富集培养（恒化式富集培养）
改变限制性基质浓度来控制两种菌的比生长速率。 用于连续发酵生产的菌种选育特别适合。
固体培养基的使用
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
常用于分离酶产生菌，选择培养基中常含有所
需的基质，以便促使酶产生菌的生长，并在菌落
使目的微生物在种群中占优势，使筛选 1. 目的：
变得可能。
2. 两种方案：
（1）施加选择性压力分离法：采用特定的有利于 目的微生物富集的条件进行培养，使目的微生物 占优势，以实现快速分离纯化的目的。 （2）随机分离法：不能提供任何有助于筛选产生 菌的信息时，只能通过随机分离法进行分离。
（1）施加选择性压力分离法
酵母(既是微生物又是真核细胞)
生长迅速，营养要求不高，易培养； 安全性好； 比哺乳动物细胞操作简单； 具有一定的修饰蛋白的能力。
中国仓鼠卵巢细胞（CHO细胞）表达系统
具有准确的转录后修饰功能； 具有产物胞外分越功能，便于下游产物分离纯化； 具有重组基因的高效扩增和表达能力； 具有贴壁生长特性，也可进行悬浮生长； CHO很少分泌自身的内源蛋白。
发酵工程 工业生产水平的
生产菌种的性能 发酵和提取工艺条件
三个决定要素
生产设备
获得优良的生产菌种是实现高水平发酵工程工 业生产的第一环节。
本章内容
第一节 发酵工业常用的微生物菌种
第二节 自然界中微生物菌种的选择性分离
第三节 微生物菌种的选育
第四节 微生物菌种的退化、复壮和保藏 第五节 工业微生物菌种的扩大培养 第六节 种子培养基及其制备
集的培养物到固体培养基，分离优势微生物的单
菌落。
移种时间是关键，应在所需菌占优势时移种。
连续富集培养（恒化式富集培养）
改变限制性基质浓度来控制两种菌的比生长速率。 用于连续发酵生产的菌种选育特别适合。
固体培养基的使用
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
常用于分离酶产生菌，选择培养基中常含有所
需的基质，以便促使酶产生菌的生长，并在菌落
使目的微生物在种群中占优势，使筛选 1. 目的：
变得可能。
2. 两种方案：
（1）施加选择性压力分离法：采用特定的有利于 目的微生物富集的条件进行培养，使目的微生物 占优势，以实现快速分离纯化的目的。 （2）随机分离法：不能提供任何有助于筛选产生 菌的信息时，只能通过随机分离法进行分离。
（1）施加选择性压力分离法
酵母(既是微生物又是真核细胞)
生长迅速，营养要求不高，易培养； 安全性好； 比哺乳动物细胞操作简单； 具有一定的修饰蛋白的能力。
中国仓鼠卵巢细胞（CHO细胞）表达系统
具有准确的转录后修饰功能； 具有产物胞外分越功能，便于下游产物分离纯化； 具有重组基因的高效扩增和表达能力； 具有贴壁生长特性，也可进行悬浮生长； CHO很少分泌自身的内源蛋白。
发酵工程 2 发酵工业菌种
2
思考题
发酵工业菌种
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：
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； （2）生长较快，发酵周期短；
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
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。
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。
一个或少数几个核苷酸的插入或缺失，从而使该部
思考题
发酵工业菌种
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：
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； （2）生长较快，发酵周期短；
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
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。
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。
一个或少数几个核苷酸的插入或缺失，从而使该部
发酵工程第二章发酵工业菌种ppt课件
样品充分混匀； 每支移液管及涂布棒只能接触 一个稀释度的菌液；
同一稀释度三个以上重复,取平 均值；
每个平板上的菌落数目合适， 便于准确计数；
①初筛
初筛是从分离得到的大量菌种中将合成目的产物的菌种筛 选出来的过程。初筛可分为两种情况进行：
a.平板筛选 对于在分离纯化阶段没有进行平板定性法挑选 出来的菌株，可以先进行平板定性筛选。在初筛时，使 用平板快速检测法，将复杂而费时的化学测定改为平板 上肉眼可见的显色或生化反应，可以减少筛选的工作量， 大幅度地提高筛选效率。
研究方法 1、模拟自然培养法：原位培养、培养条件优化、单细胞操作。
2、宏基因组分析法：测序分析未培养微生物的基因组，结合蛋白质组学， 了解其代谢途径、基因表达调控机制等。
第二节 发酵工业菌种的分离筛选
菌种的来源
根据资料直接向有科研单位、高等院校、工厂或菌种保 藏部门索取或购买；
从大自然中分离筛选新的微生物菌种。
度、碳源和氮源类型及浓度等，使目的微生
物在最适宜条件下迅速繁殖，数量增加，成
为人工环境下的优势种。
3. 富集培养
富集培养的策略 （1）控制培养基的营养成分 用促进某特定微生物生长繁殖的选择性培养基或培养条件。 可用抑制其他微生物生长繁殖的选择性培养基或培养条件。
例如碳源利用的控制，可选定糖，淀粉、纤维素，或者石油等，以其中的一种为唯一碳源，那么只有 利用这一碳源的微生物才能大量正常生长，而其它微生物就可能死亡或淘汰。这样对下阶段的纯 种分离就会顺利得多。
在科学研究中，通过菌种选育还可以了解菌种的 遗传学性质
2.1 工业发酵菌种概述
10
1
微生物物种
100 已发现物种
被利用物种
细菌
发酵工程与设备第二章、第二讲发酵工业菌种的分离筛选
透明圈法
在平板培养基中加入溶解性较差的底物，使培 养基混浊； 能分解底物的微生物便会在菌落周围产生透明 圈，圈的大小初步反应菌株利用底物的能力。 分离水解酶产生菌时较多采用，如蛋白酶、淀粉 酶、脂肪酶、核酸酶等；
例如用此法分离产生碱性蛋白酶的芽孢杆菌
土壤经巴氏消毒，以减少不产芽孢的微生物；然后铺在 pH8-9的琼脂培养基（含有均匀的不溶性蛋白质）表面； 碱性蛋白酶产生菌能消化平板上的不溶性蛋白质，产生 一透明圈。
若被检菌能分泌某些抑制菌生长的物质，如抗生素等， 便会在该菌落周围形成工具菌不能生长的抑菌圈
6、随机分离方法
有些微生物的产物对产生菌的筛选没有任何选择性好处， 因此常随机地分离所需菌种，为此发展了一些快速筛选方法 并归纳出高产培养基成分的选择准则如下：
1）制备一系列的培养基，其中有各种类型的养分成为 生长限制因素。
第三次平板分离
第三次原种斜面
复筛 不纯 第四次平板分离
第三次菌种保藏
第四次原种斜面
初步工艺条件摸索
再复筛
种子培养
1株3-5瓶 较优菌株
保藏及进一步做生产性能试 验或作为育种的出发菌株
某些必要试验和毒性试验
2、分离与筛选的设计要求
在筛选所需菌株时应考虑以下一些重要指标：
1、菌的营养特征 2、菌的生长温度
但作为初筛的手段是有意义的
变色圈法
对于一些不易产生透明圈产物的产生菌，可在底 物平板中加入指示剂或显色剂，使目的微生物菌落 周围呈现变色圈，从而能被快速鉴别出来；
如 筛选果胶酶产生菌
用含0.2%果胶为唯一碳源的培养基平板，对含微 生物样品进行分离，待菌落长成后，加入0.2%刚果 红溶液染色4h，具有分解果胶能力的菌落周围便会 出现绛红色水解圈。
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力较高的菌株。
发酵性能测定：进行生产性能测定。这些特性包括形态、培养
➢ 例如，青霉素的发酵生产，在投产之初只有 40U·mL-1，得到黄色晶体，青霉素纯度很低，价 比黄金；而现在采用新型菌种可以达到 60000U·mL-1以上，得到晶体为纯白色，青霉素纯 度高达95%以上，成本不到0.1元。
➢ 青霉素发酵生产的这种质的飞跃，生产所用菌种 在其中起了关键作用。
菌种选育有何意义？
1
建筑精选课件
本章内容
一、常用发酵工业菌种
二、发酵工业菌种的分离筛选
三、发酵工业菌种鉴定
四、发酵工业菌种改良
四、发酵工业菌种保藏
2
建筑精选课件
第一节 常用发酵工业菌种
3
建筑精选课件
➢ 工业发酵生产水平的高低取决于生产菌种、发酵 工艺和后提取工艺三个因素，其中拥有良好生产 菌种是前提，菌种质量好坏直接影响了发酵产品 的产量、质量及其成本。
4
建筑精选课件
微生物菌种是决定发酵产品的工业化价值以及 发酵过程成败的关键，只有具备良好的菌种基 础，才能通过改进发酵工艺和设备以获得理想 的发酵产品。
优良菌种都是通过菌种选育获得的。 菌种选育方法主要包括自然选育、诱变育种、
杂交育种和基因工程育种。
5
建筑精选课件
菌种选育的意义：
➢ 提供产量 ➢ 提高产品质量 ➢ 改善加工工艺和开发新产品。 ➢ 在科学研究中，通过菌种选育还可以了解菌种
在发酵工业上，经常利用酵母的代谢进行啤酒、
白酒、黄酒和果酒等各种饮料酒的酿造，以及
生产乙醇、甘油、有机酸及麦角固醇等多种产
品。
15
建筑精选课件
霉菌
– 曲霉属 米曲霉 黑曲霉
– 青霉属 青霉菌：点青霉、产黄青霉 桔青霉
– 根霉属 德氏根霉 米根霉、小麦曲根霉
– 红曲霉属 紫红曲霉
16
从大自然中分离筛选新的微生物菌种。
21
建筑精选课件
菌株的分离和筛选是获得目的菌株的两个重要 环节。
分离： 筛选：注意采用方法的选择性和灵敏度
22
建筑精选课件
菌种选择的要求
能在廉价原料制成的培养基上迅速生长，且生成的目的产 物产量高、易于回收；
生长速度和反应速度较快，发酵周期较短； 培养条件易于控制； 抗噬菌体及杂菌污染的能力强； 菌种不易变异退化； 对放大设备的适应性强； 菌种不是病原菌，不产生任何有害的生物活性物质和毒素。
10
主要用于生产酶制剂、有机酸、氨基酸、肌苷酸等。 建筑精选课件
醋酸杆菌生产醋酸、山梨醇、5-酮葡糖酸和酒石酸等；
乳酸菌广泛应用于乳酸的生产以及乳制品工业；
产氨短杆菌、谷氨酸棒杆菌、黄色短杆菌等可生产氨 基酸、核苷酸等；
梭状芽孢杆菌可生产丁二醇、丙酮、丁醇、乙醇、丙 酮丁醇、核黄素以及一些有机酸；
18
Hale Waihona Puke 建筑精选课件研究方法 1、模拟自然培养法：原位培养、培养条件优化、单细 胞操作。
2、宏基因组分析法：测序分析未培养微生物的基因组， 结合蛋白质组学，了解其代谢途径、基因表达调控机制 等。
19
建筑精选课件
第二节 发酵工业菌种的分离筛选
20
建筑精选课件
菌种的来源
根据资料直接向有科研单位、高等院校、工厂或菌种 保藏部门索取或购买；
建筑精选课件
酵母菌
– 酿酒酵母 – 假丝酵母属
产朊假丝酵母 解脂假丝酵母 热带假丝酵母 – 毕赤酵母属、汉逊酵母属
主要用于生产食用、药用和饲料用蛋白等。
14
建筑精选课件
酵母细胞本身含有丰富的蛋白质、维生素以及 各种酶类，工业上常通过培养酵母制造单细胞 蛋白，以供食用或作饲料蛋白，或用来制取核 糖核酸、核苷酸、核黄素、细胞色素c、辅酶A、 凝血质、转化酶和乳糖酶等。
主要用于生产酶制剂、有机酸、抗生素及甾体激素等。 建筑精选课件
霉菌除了应用于传统的酿酒、制浆和其他发酵食品生产 外，还可用于生产乙醇、有机酸、抗生素、酶制剂、维 生素、植物生长素以及甾体转化等。
黑曲霉用于生产酸性蛋白酶、淀粉酶、果胶酶、葡糖氧 化酶、柠檬酸、葡糖酸、草酸以及抗坏血酸等；
红曲霉能发酵生产红曲红色素、红曲黄色素、柠檬酸、 琥珀酸、麦角固醇、洛伐他丁、淀粉酶、蛋白酶和酯化 酶等；
枯草芽孢杆菌可生产淀粉酶、蛋白酶、果胶酶、多肽 类抗生素、氨基酸、维生素以及丁二醇等；
假单胞菌能生产维生素B12、色素、丙氨酸、葡糖酸以 及一些抗生素和甾体等；
黄单胞菌可生产维生素B12； 运动单胞菌可生产乙醇；
大肠杆菌可生产天冬氨酸、赖氨酸、苏氨酸、缬氨酸
以及谷氨酸脱羧酶、天冬酰酶等。
11
建筑精选课件
细菌还用作基因工程载体的宿主细胞，用于构 建基因工程菌来生产外源物质，如：利用大肠 杆菌生产核酸和蛋白质疫苗。
12
建筑精选课件
放线菌
– 链霉菌属 – 小单孢菌属 – 诺卡菌属 – 地中海诺卡氏菌 – 米苏里游动放线菌
主要用于生产多种抗生素，如链霉素、红霉素、
金霉素、庆大霉素等。
13
产黄青霉用于生产青霉素、葡糖酸、抗坏血酸以及多种 酶；
根霉能产生反丁烯二酸、乳酸、琥珀酸、芳香脂和甾族 化合物等；
毛霉能产生果胶酶、凝乳酶、甾族化合物以及应用于传 统的制酱工业等。
17
建筑精选课件
未培养微生物
定义：指迄今所采用的微生物纯培养分离及培 养方法还未获得纯培养的微生物，其在自然环 境微生物群落中占有非常高的比例，约为99％， 主要在各种极端环境中。
23
建筑精选课件
从自然界筛选菌种
24
建筑精选课件
新种分离与筛选的步骤
制定方案：首先要查阅资料，了解所需菌种的生长培养特性。
采样：有针对性地采集样品。
预处理：提高菌种分离的效率
富集培养：人为地通过控制养分或培条件，使所需菌种增殖培
养后，在数量上占优势。
分离：利用分离技术得到纯种。
菌种的筛选：通过常规生产性能测定，进一步筛选产物合成能
的遗传学性质
6
建筑精选课件
2.1 工业发酵菌种概述
7
建筑精选课件
10
1
微生物物种
100 已发现物种
被利用物种
8
建筑精选课件
细菌
放线菌
可培养微生物
工
少数
酵母菌
业
霉菌
发
酵
微
生 未培养微生物
物
大多数
缺乏敏感检测技术 培养基中营养过剩 微生物间相互作用
认识不足无法原位培养
9
建筑精选课件
细菌
– 醋杆菌属的醋化醋杆菌、弱氧化醋杆菌 – 乳酸杆菌 – 枯草杆菌 – 丙酮丁醇梭菌 – 大肠杆菌 – 谷氨酸棒状杆菌
发酵性能测定：进行生产性能测定。这些特性包括形态、培养
➢ 例如，青霉素的发酵生产，在投产之初只有 40U·mL-1，得到黄色晶体，青霉素纯度很低，价 比黄金；而现在采用新型菌种可以达到 60000U·mL-1以上，得到晶体为纯白色，青霉素纯 度高达95%以上，成本不到0.1元。
➢ 青霉素发酵生产的这种质的飞跃，生产所用菌种 在其中起了关键作用。
菌种选育有何意义？
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本章内容
一、常用发酵工业菌种
二、发酵工业菌种的分离筛选
三、发酵工业菌种鉴定
四、发酵工业菌种改良
四、发酵工业菌种保藏
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第一节 常用发酵工业菌种
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➢ 工业发酵生产水平的高低取决于生产菌种、发酵 工艺和后提取工艺三个因素，其中拥有良好生产 菌种是前提，菌种质量好坏直接影响了发酵产品 的产量、质量及其成本。
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微生物菌种是决定发酵产品的工业化价值以及 发酵过程成败的关键，只有具备良好的菌种基 础，才能通过改进发酵工艺和设备以获得理想 的发酵产品。
优良菌种都是通过菌种选育获得的。 菌种选育方法主要包括自然选育、诱变育种、
杂交育种和基因工程育种。
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菌种选育的意义：
➢ 提供产量 ➢ 提高产品质量 ➢ 改善加工工艺和开发新产品。 ➢ 在科学研究中，通过菌种选育还可以了解菌种
在发酵工业上，经常利用酵母的代谢进行啤酒、
白酒、黄酒和果酒等各种饮料酒的酿造，以及
生产乙醇、甘油、有机酸及麦角固醇等多种产
品。
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霉菌
– 曲霉属 米曲霉 黑曲霉
– 青霉属 青霉菌：点青霉、产黄青霉 桔青霉
– 根霉属 德氏根霉 米根霉、小麦曲根霉
– 红曲霉属 紫红曲霉
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从大自然中分离筛选新的微生物菌种。
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菌株的分离和筛选是获得目的菌株的两个重要 环节。
分离： 筛选：注意采用方法的选择性和灵敏度
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菌种选择的要求
能在廉价原料制成的培养基上迅速生长，且生成的目的产 物产量高、易于回收；
生长速度和反应速度较快，发酵周期较短； 培养条件易于控制； 抗噬菌体及杂菌污染的能力强； 菌种不易变异退化； 对放大设备的适应性强； 菌种不是病原菌，不产生任何有害的生物活性物质和毒素。
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主要用于生产酶制剂、有机酸、氨基酸、肌苷酸等。 建筑精选课件
醋酸杆菌生产醋酸、山梨醇、5-酮葡糖酸和酒石酸等；
乳酸菌广泛应用于乳酸的生产以及乳制品工业；
产氨短杆菌、谷氨酸棒杆菌、黄色短杆菌等可生产氨 基酸、核苷酸等；
梭状芽孢杆菌可生产丁二醇、丙酮、丁醇、乙醇、丙 酮丁醇、核黄素以及一些有机酸；
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Hale Waihona Puke 建筑精选课件研究方法 1、模拟自然培养法：原位培养、培养条件优化、单细 胞操作。
2、宏基因组分析法：测序分析未培养微生物的基因组， 结合蛋白质组学，了解其代谢途径、基因表达调控机制 等。
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第二节 发酵工业菌种的分离筛选
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菌种的来源
根据资料直接向有科研单位、高等院校、工厂或菌种 保藏部门索取或购买；
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酵母菌
– 酿酒酵母 – 假丝酵母属
产朊假丝酵母 解脂假丝酵母 热带假丝酵母 – 毕赤酵母属、汉逊酵母属
主要用于生产食用、药用和饲料用蛋白等。
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酵母细胞本身含有丰富的蛋白质、维生素以及 各种酶类，工业上常通过培养酵母制造单细胞 蛋白，以供食用或作饲料蛋白，或用来制取核 糖核酸、核苷酸、核黄素、细胞色素c、辅酶A、 凝血质、转化酶和乳糖酶等。
主要用于生产酶制剂、有机酸、抗生素及甾体激素等。 建筑精选课件
霉菌除了应用于传统的酿酒、制浆和其他发酵食品生产 外，还可用于生产乙醇、有机酸、抗生素、酶制剂、维 生素、植物生长素以及甾体转化等。
黑曲霉用于生产酸性蛋白酶、淀粉酶、果胶酶、葡糖氧 化酶、柠檬酸、葡糖酸、草酸以及抗坏血酸等；
红曲霉能发酵生产红曲红色素、红曲黄色素、柠檬酸、 琥珀酸、麦角固醇、洛伐他丁、淀粉酶、蛋白酶和酯化 酶等；
枯草芽孢杆菌可生产淀粉酶、蛋白酶、果胶酶、多肽 类抗生素、氨基酸、维生素以及丁二醇等；
假单胞菌能生产维生素B12、色素、丙氨酸、葡糖酸以 及一些抗生素和甾体等；
黄单胞菌可生产维生素B12； 运动单胞菌可生产乙醇；
大肠杆菌可生产天冬氨酸、赖氨酸、苏氨酸、缬氨酸
以及谷氨酸脱羧酶、天冬酰酶等。
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细菌还用作基因工程载体的宿主细胞，用于构 建基因工程菌来生产外源物质，如：利用大肠 杆菌生产核酸和蛋白质疫苗。
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放线菌
– 链霉菌属 – 小单孢菌属 – 诺卡菌属 – 地中海诺卡氏菌 – 米苏里游动放线菌
主要用于生产多种抗生素，如链霉素、红霉素、
金霉素、庆大霉素等。
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产黄青霉用于生产青霉素、葡糖酸、抗坏血酸以及多种 酶；
根霉能产生反丁烯二酸、乳酸、琥珀酸、芳香脂和甾族 化合物等；
毛霉能产生果胶酶、凝乳酶、甾族化合物以及应用于传 统的制酱工业等。
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未培养微生物
定义：指迄今所采用的微生物纯培养分离及培 养方法还未获得纯培养的微生物，其在自然环 境微生物群落中占有非常高的比例，约为99％， 主要在各种极端环境中。
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从自然界筛选菌种
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新种分离与筛选的步骤
制定方案：首先要查阅资料，了解所需菌种的生长培养特性。
采样：有针对性地采集样品。
预处理：提高菌种分离的效率
富集培养：人为地通过控制养分或培条件，使所需菌种增殖培
养后，在数量上占优势。
分离：利用分离技术得到纯种。
菌种的筛选：通过常规生产性能测定，进一步筛选产物合成能
的遗传学性质
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2.1 工业发酵菌种概述
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微生物物种
100 已发现物种
被利用物种
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细菌
放线菌
可培养微生物
工
少数
酵母菌
业
霉菌
发
酵
微
生 未培养微生物
物
大多数
缺乏敏感检测技术 培养基中营养过剩 微生物间相互作用
认识不足无法原位培养
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细菌
– 醋杆菌属的醋化醋杆菌、弱氧化醋杆菌 – 乳酸杆菌 – 枯草杆菌 – 丙酮丁醇梭菌 – 大肠杆菌 – 谷氨酸棒状杆菌