发酵工程第二章发酵工业菌种

➢ 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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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
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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；
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；
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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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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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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
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。
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
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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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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；
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
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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。
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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源自文库
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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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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