发酵菌种的来源
发酵工程菌种的来源及选育
细菌分离：以乳酸菌为例
放线菌的分离
(一)采样
菜园土或林地土
土壤中放线菌最丰富，品种齐全。 可以筛选新的放线菌。
从堆肥或过热的材料中如干 草或蔗渣中可分离到大量的嗜热 放线菌，从淡水和海洋环境中分 离到嗜碱性的和嗜酸性的菌种。
自然风干，备用
气生孢子能耐干燥，耐湿热能力 高于营养体，室温保存20天， 放线菌的数量和组成变化不大， 细菌大部分死亡。
(二)生态学参数及培养基的组成原则
1、加入培养基中的天然提取物种类和用量、环境生物物 理学参数以及用于平板涂布分离样本的溶剂都会影响 实验中所要分离的细菌的数量和种类。
2、就分离培养基的组成而言，部分培养基中必须含有 10-50%的天然提取物。加入培养基中的天然提取物， 部分培养基中则应含有多种碳、氮源，如几丁质、纤 维素或果胶。
随机分离原理与技术
从产物入手，通过设计高产培养基和建立快速 灵敏专一的筛选方法，从随机分离的菌落中筛 选出所需的目的菌。
技术关键：产物合成条件的选择与控制及相应 筛选方法的确定。
随机分离技术举例
药理活性化合物产生菌的筛选
药理活性化合物是指能抑制人类代谢中某一 个关键酶的微生物产物即酶抑制剂，从而达到 治疗的目的。
样本采集时所需的工具通常有无菌刮铲、土样采集器、 镊子、解剖刀、手套、无菌小塑料袋和塑料瓶等。
采样的注意事项
1、采样时应尽可能保持相对无菌； 2、所采集的样本必须具有某种代表性； 3、采好的样必须完整地标上样本的种类及采集日期、
地点以及采集地点的地理、生态参数等； 4、应充分考虑采样的季节性和时间因素，因为真正的
（2）化学法
通过培养基中添加某些化学成分来增加微生物的数量。 如：用添加CaCO3稳定培养基的PH来分离嗜碱性的放线菌。
发酵工程 第二章 发酵工业微生物菌种制备原理和技术讲解
种类：分属于子囊菌纲、担子菌纲及半知菌 类，目前已知的酵母菌有56属，大约500多种， 与其他类群比，种类要少得多。
分布：酵母菌主要分布在含糖质较高的偏酸 性环境，诸如果品、蔬菜、花蜜和植物叶子上， 特别是葡萄园和果园的土壤中，因而称为糖菌 （Sugar fungus）。
裂殖酵母
5. 担子菌——蘑菇（mushroom）
6. 藻类
许多国家已把藻类作为人类保健食品和饲料。 螺旋藻
可通过藻类将CO2转变为石油；国外还有从“藻 类农场”获得氢能的报道。
三、工业微生物的来源
根据资料直接向有关科研单位、高等院校、工 厂或菌种保藏部门索取或购买 从发酵制品中分离目的菌株 自然界中分离筛选新的微生物菌种 菌种选育：自然选育、人工诱变、原生质体融 合、基因工程改造
第一节 发酵工业常用的微生物菌种
我们的周围存在着多种多 样的微生物，它们和我们 的生活密切相关。
目前已知微生物约有10万种，分布在以下各界中：
原核生物界：例如细菌、蓝藻 真菌界：例如酵母菌 原生生物界：例如草履虫、变形虫 病毒：例如艾滋病毒、脊髓灰质炎病毒
发酵工业对菌种的要求
能在廉价培养基上迅速生长，目的代谢产物产量高 培养条件易于控制 生长速度和反应速度快，发酵周期短 满足代谢控制的要求 抗噬菌体和杂菌的能力强 遗传性状稳定，菌种不易变异退化 发酵过程产生泡沫少 对前体物质有耐受能力，不作为碳源利用 不是病原菌，不产生有害的生物活性物质
如何在后续的操作中使这种可能性实现？
从自然界中分离培养微生物是菌种选育的重要 和基础的步骤。
到目前为止，还没有一种分离培养方法能揭示 一个试样中所包含的所有微生物总数和种类。
在任一试样中所存在的微生物仅为极少数特定种 类的菌株；在工业微生物筛选过程中，应及时调 整检测方法，以与各种不同类型的生长和代谢之 微生物相适应。
(整理)发酵工程 -单选1
1、关于菌种的选育不正确的是（C）A、自然选育细胞不经过人工处理B、诱变育种的基础是基因突变C、通过有性杂交可形成工程细胞D、可构建基因工程菌2、糖类和脂肪都可以作碳源使用，但糖类和脂肪相比，微生物在代谢时需要（B）的溶解氧。
A、较多B、较少C、相等D、不确定3、营养缺陷型菌株是发酵菌种的来源之一，这是一种（C ）。
A、营养不良症的菌株B、在完全培养基上不能生长的菌株C、不能合成部分营养因子的菌株D、营养成分缺少时获得的菌株4、淀粉在水介质中,通过用化学试剂或升温等方法使淀粉发生膨胀和胶状扩散而形成的粘性物质的过程，称之为（A ）。
A、糊化B、胶凝化C、老化D、糖化5、酵母菌发酵需要一定浓度的葡萄糖，但当培养基中葡萄糖浓度过高时反而会抑制菌体的生长，其原因是（D）。
A、分解代谢阻遏B、细胞质壁分离C、细胞通透性减少D、Crabtree效应6、关于青霉素生产的叙述，正确的是（B）。
A．青霉素是青霉菌生长代谢中重要的初级代谢产物B．用紫外线、激光、化学诱变剂处理青霉菌再经筛选的方法可以选育高产菌种C．发酵罐接种后必须进行灭菌处理后发酵D．在青霉菌生长的稳定期，活菌数不再增加，青霉菌产量也不再增加7、有关谷氨酸棒杆菌的生长和谷氨酸发酵的叙述，错误的是（B）。
A、组成酶是维持菌体基本代谢的必要条件B、谷氨酸棒杆菌是全基因型菌体，不需要从外界补充生长因子C、发酵液pH呈酸性时，就会生成乙酰谷氨酰胺D、细胞膜透性的改变，可解除代谢产物对有关酶活性的抑制8、酿酒酵母厌氧发酵产生CO2的摩尔数为N，在好氧情况下，消耗同样数量的葡萄糖可以产生的CO2量是（B）。
A、1/3N molB、3N molC、6N molD、12N mol9、灭菌常数K值反映了微生物在一定条件下的（B ）。
A、耐热温度B、耐热时间C、传热能力D、比热10、一发酵罐内有100立方米的培养基，121℃实罐灭菌，设耐热芽孢杆菌为107个/毫升培养基,该菌的耐热系数为0.02303s-，则按对数残留定律求灭菌失败机率为10-3时所需的灭菌时间为（C）。
发酵工程(菌种选育)重点
2.它尽可能地避免出现表型延迟现象
表型延迟(Phenotypic lag)是指某一突变在
DNA复制和细胞分裂后, 才在细胞表型上显示
出来, 造成不纯的菌落的现象。出现这种现象
的原因是诱变对象处于多核时期造成的。
霉菌和放线菌对数期细胞往往是多核的, 很可能一个
核发生突变, 而另一个核未突变, 若突变性状是隐性的, 在
第一章 微生物菌种选育
菌种选育：利用微生物的遗传变异的特性， 采用各种手段，改变菌种的遗传性状。 ◇自然选育：根据菌种自然变异的特点进行选 育的过程。 ◇人工选育：人为方式改变微生物菌株遗传物 质选育过程，包括诱变育种、杂交育种、原 生质体融合、基因工程育种等高新技术。
第一节 菌种的来源
一、工业发酵常见微生物种类 细菌
从自然界筛选
采样季节：以温度适中，雨量不多的秋初 为好。 采土方式：在选好适当地点后，用小萨子 除去表土，取离地面 5-15cm处的土约 10g， 盛入清洁的牛皮纸袋或塑料袋中，扎好， 标记，记录采样时间、地点、环境条件等， 以备查考。为了使土样中微生物的数量和 类型尽少变化，宜将样品逐步分批寄回， 以便及时分离。
2.富集培养
富集培养可增加待分离菌的数量，增加分离的成功 率。
为了容易分离到所需的菌种，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。
续诱变处理很可能导致产量下降甚至死亡。
因此，在实际生产中，一般可选择①或②类菌
第二章发酵工业微生物菌种制备原理和技术-PPT
筛选一些具有特殊性质得微生物时,需根据该微生物独特 得生理特性到相应得地点采样(极端环境)。如:
高温酶产生菌:温度较高得南方,或温泉、火山爆发处 及北方得堆肥中采集样品;
低温酶产生菌:寒冷得地方,如南北极地区、冰窖、深 海中采样;
耐压菌:海洋底部采样。 耐高渗透压酵母菌:通常到甜果、蜜饯或甘蔗渣堆积处
菌种纯化就是指在特定环境中只让1种来自同一祖先得微生物 群体生存得技术。
菌株分离、筛选虽为两个环节,但却不能绝然分开,因为分离中 得一些措施本身就具有筛选作用。工业微生物产生菌得筛选 一般包括两大部分:一就是从自然界分离所需要得菌株,二就是 把分离到得野生型菌株进一步纯化并进行代谢产物鉴别。
3、分离思路
从自然界筛选
B、采样季节:以温度适中,雨量不多得秋初为好。
C、采土方式:在选好适当地点后,用小铲子除去表土,取 离地面5-15cm处得土约10g,盛入清洁得牛皮纸袋或塑 料袋中,扎好,标记,记录采样时间、地点、环境条件等, 以备查考。为了使土样中微生物得数量与类型尽少变 化,宜将样品逐步分批寄回,以便及时分离。
别出来。
抗生素筛选
6、生产性能得测定
由于纯种分离后,得到得菌株数量非常大,如果对每 一菌株都作全面或精确得性能测定,工作量十分巨大, 而且就是不必要得。一般采用两步法,即初筛与复筛, 经过多次重复筛选,直到获得1～3株较好得菌株,供 发酵条件得摸索与生产试验,进而作为育种得出发菌 株。这种直接从自然界分离得到得菌株称为野生型 菌株,以区别于用人工育种方法得到得变异菌株(亦 称突变株)。
采样。如有人曾在花蜜中分离到一株能耐30%高糖得耐 高渗透压得酵母菌。
(3)含微生物样品得富集培养(优化得过程) ----施加选择性压力分离法
新教材高中生物第章发酵工程第节传统发酵技术和产品教师用书苏教版选择性必修
第三节传统发酵技术和产品课标内容要求核心素养对接举例说明日常生活中的某些食品是运用传统发酵技术生产的。
生命观念：认识酵母菌、醋酸菌和乳酸菌的结构和代谢类型。
科学探究：尝试设计发酵装置，完成果酒和果醋的制作，并探究制作过程中发酵条件的控制。
社会责任：掌握传统发酵技术的原理及过程，能够运用发酵原理解释日常生活中的发酵现象。
一、传统发酵技术的本质是微生物的天然发酵1．微生物的概念：绝大多数情况下，微生物是各种个体微小、肉眼不易看见、结构相对简单的生物的总称。
2．微生物的种类3．我国传统发酵技术源远流长(1)微生物的利用历史①早在几千年前，古人就已经发明了制曲酿酒的技术。
②我们的祖先很早就已经掌握了制醋和制酱的方法。
③在农业上，我们的祖先掌握了制作堆肥和厩肥的技术。
(2)局限性古人没有认识到微生物与发酵的确切关系，传统发酵技术基本都是发酵经验的总结。
二、传统发酵技术生产的食品传统发酵：利用天然微生物的代谢活动制造或生产某些产品的过程。
1．果酒的制作(1)发酵菌种①菌种来源：主要是附着在葡萄皮上的野生型酵母菌。
②代谢类型：异养兼性厌氧型。
③在有氧条件下，酵母菌繁殖的最适温度为20 ℃左右，在无氧条件下，酵母菌进行酒精发酵的适宜温度一般是18～25 ℃。
(2)制作原理条件反应简式目的有氧 C 6H 12O 6＋6H 2O ＋6O 2――→酶6CO 2＋12H 2O ＋能量 有氧呼吸大量繁殖新个体无氧C 6H 12O 6――→酶2C 2H 5OH ＋2CO 2＋能量无氧呼吸产生酒精2．果醋的制作 (1)发酵菌种 ①菌种：醋酸菌。
②代谢类型：异养需氧型。
(2)制作原理在充分供氧的条件下，醋酸菌能将酒精氧化为醋酸。
反应式：C 2H 5OH ＋O 2――→酶CH 3COOH ＋H 2O ＋能量 (3)发酵条件 ①保持氧气充足。
②温度为30～35 ℃。
3．制作果酒和果醋4．酸奶的制作(1)酸奶①制作一般是以牛奶为原料、乳酸菌参与发酵制作而成的奶制品②特点既保留了牛奶的主要营养成分，又因为含有大量的乳酸菌而有新的生理作用③作用抑制有害菌在肠道中的生长繁殖，从而改善肠道环境，维持肠道微生物的相对平衡(2)制作酸奶①实验原理以牛奶为主要原料，接入一定量的菌种或市售酸奶(含乳酸菌)，随着乳酸菌在牛奶中生长繁殖，将牛奶中的乳糖变为乳酸，乳液的pH随之下降，乳酪蛋白发生凝集，牛奶成为酸奶。
2022年人教版生物高考总复习第一部分考点复习指导第十单元第2课传统发酵技术的应用与发酵工程
第2课传统发酵技术的应用与发酵工程【课标要求】1.举例说明日常生活中的某些食品是运用传统发酵技术生产的。
2.阐明发酵工程利用现代工程技术及微生物的特定功能，工业化生产人类所需产品。
3.举例说明发酵工程在医药、食品及其他工农业生产上有重要的应用价值。
【素养目标】1.运用结构与功能观分析和解释发酵工程相关技术的基本原理。
(生命观念)2.运用归纳法比较果酒、果醋和泡菜的制作原理和过程。
(科学思维)3.针对人类生产和生活的需求，尝试设计实验解决现实生活问题。
(科学探究)4.关注食品安全，倡导健康的生活方式。
(社会责任)一、发酵与传统发酵技术1．发酵的概念和种类：(1)发酵的概念：是指人们利用微生物，在适宜的条件下，将原料通过微生物的代谢转化为人类所需要的产物的过程。
(2)种类：有氧发酵和无氧发酵。
例如：醋酸发酵、谷氨酸发酵为有氧发酵；酒精发酵为无氧发酵。
2．传统发酵技术：概念直接利用原材料中天然存在的微生物，或利用前一次发酵保存下来的面团、卤汁等发酵物中的微生物进行发酵、制作食品的技术类型固体发酵和半固体发酵实质有氧或无氧条件下的物质氧化分解结果生产人们需要的各种发酵食品应用制作果酒、果醋、泡菜、酱油等1．发酵是利用微生物生产所需代谢产物的一种生产方式，通常说的乳酸菌发酵是厌氧发酵。
(√)2．传统发酵食品的制作过程中，制作的发酵食品往往品质专一。
(×)提示：传统发酵食品的制作过程中，没有接种菌种，利用的天然菌种，菌种差异、杂菌情况不明和发酵过程的控制缺乏标准等，往往会造成发酵食品的品质不一。
3．家庭自酿米酒、米醋，属于传统发酵技术的应用。
(√) 4．传统发酵通常是家庭式或作坊式的。
(√) 二、尝试制作传统发酵食品 1．腐乳制作： (1)原理：蛋白质――→蛋白酶小分子的肽和氨基酸。
脂肪――→脂肪酶 甘油和脂肪酸。
(2)腐乳制作过程中参与的微生物：多种微生物参与了豆腐的发酵，如酵母、曲霉和毛霉等，其中起主要作用的是毛霉。
《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
【课后集训】第1章 发酵工程 第3节 发酵工程及其应用(含答案详解)
2019版生物选择性必修3 课后集训第1章发酵工程第3节发酵工程及其应用题组一发酵工程及发酵工程的基本环节1．下列有关发酵工程的叙述，不正确的是()A．发酵工程是通过利用现代工程技术，规模化生产对人类有用的产品B．发酵工程涉及菌种的选育和扩大培养、产物的分离和提纯等C．发酵工程所用的菌种可以通过诱变育种或基因工程育种获得D．发酵工程所需的培养基可以选用天然的培养基2．下列有关发酵工程的基本环节的叙述，正确的是()A．发酵工程的基本环节有选育菌种、扩大培养、配制培养基、灭菌、接种和发酵、产品的分离和纯化B．接种是发酵工程的中心环节，接种必须在无菌条件下进行C．发酵过程中，不能再向发酵罐中添加营养物质，以免造成污染D．整个发酵过程中通过人工方法对发酵过程中温度、pH、溶解氧等进行检测和控制，从而使发酵过程处于最佳状态题组二发酵工程的应用3．下列有关发酵工程及其应用的叙述中，正确的是()A．发酵工程生产的菌种是对自然界分离的菌种进行定向改造后获得的B．发酵工程生产的单细胞蛋白是从微生物菌体细胞中提取出来的C．利用发酵工程可以产生微生物肥料来增加土壤肥力，改善土壤结构，促进植株生长，如根瘤菌肥、固氮菌肥等D．利用发酵工程生产微生物的代谢产物可以用蒸馏、过滤、沉淀等方法提取4．由于发酵工程生产条件温和，原料来源丰富，价格低廉等，在食品工业、医药工业、农牧业等许多领域得到了广泛的应用。
下列有关发酵工程在食品工业上的应用描述，正确的是()A．日常生活中食用的酱油以大麦为主要原料，利用产蛋白酶的霉菌的作用，将原料中的蛋白质分解成小分子的肽和氨基酸制作而成B．啤酒发酵的过程分为主发酵和后发酵两个阶段，其中，酵母菌的繁殖在主发酵阶段完成，大部分糖的分解和代谢物的生成在后发酵阶段完成C．味精的生产是谷氨酸棒状杆菌在无氧条件下发酵产生谷氨酸，谷氨酸经过一系列处理而获得的D．由于酶制剂催化效率高、专一性强、作用条件温和，因此在使用时要考虑酶制剂的使用量、底物的种类以及适宜的温度和pH5．关于发酵工程应用的说法错误的是()A．发酵工程的产品可以是微生物的代谢产物B．通过发酵工程可以从微生物中提取一些酶C．通过发酵工程可以从微生物中提取单细胞蛋白D．发酵工程的产品可以是微生物的菌体6．下图所示是一个发酵装置，现代发酵工程常常利用计算机系统对发酵过程中的各种指标进行检测和控制，关于发酵过程中发酵条件的描述，不正确的是()A．发酵过程中，由于微生物代谢产生的热量和搅拌叶轮搅拌产生的热量达到一定的数值时，可以通过温度传感器感受并控制冷却水从进水口进入B．冷却水从下方进入上方流出的目的是使冷却更充分C．在发酵过程中可能需要通过营养物质加入口加入酸或碱来调节发酵液的pHD．培养液要一次性全部加入，在发酵过程中不能再重新加入7．现在市场上流行一种“精酿”啤酒(以纯手工酿造为主的啤酒)，它的制作工艺与普通啤酒有所不同，下列有关“精酿”啤酒和普通啤酒的叙述，不正确的是() A．“精酿”啤酒的原料和普通啤酒不同，“精酿”啤酒只使用麦芽、啤酒花、酵母和水，普通啤酒除了麦芽、啤酒花、酵母和水以外，还有玉米等物质B．“精酿”啤酒的原料主要是麦芽，其麦芽汁的浓度较高，口味较为浓郁C．“精酿”啤酒不添加食品添加剂，虽然产量低，价格高，但它也有一定的市场D．“精酿”啤酒和普通啤酒一样可以直接放心饮用8．如图所示为发酵工程生产产品的流程图，请据图回答下列问题。
菌种发酵原理
菌种发酵原理
菌种发酵原理是一种利用微生物代谢产生酸、酒精、酮、酯等产品的生物技术方法。
其基本原理是将合适的菌种加入到合适的培养基中，并提供适宜的温度、pH值、氧气含量等条件，
通过微生物的代谢活动，将有机物质转化为所需的产物。
菌种发酵的过程可以分为三个主要阶段：生长期、发酵期和产物积累期。
在生长期，菌种处于活跃状态，以吸收和利用培养基中的营养物质为主要任务。
此时，菌种的数量迅速增加，菌体体积也逐渐扩大。
进入发酵期后，菌种的代谢活动逐渐增强。
通过菌种的代谢作用，有机物质被分解、转化和合成，产生了多种代谢产物。
同时，菌种还会产生一些代谢产物，例如酸和酶，促进发酵的进行。
在产物积累期，菌种的代谢活动逐渐减弱。
所需产物逐渐积累，并达到最终的产量。
此时，发酵过程被停止或转入下一步处理，以便分离和纯化产物。
菌种发酵的原理基于微生物的代谢能力和适宜环境的提供。
通过合理设计培养基的成分和条件，可以调控菌种的代谢过程，提高产物的产量和纯度。
菌种发酵已经被广泛应用于食品、药品、化妆品、酿酒等行业，成为一种重要的生产技术。
新人教版高中生物 选择性必修三 第1章第1节 传统发酵技术的应用 知识点总结
高中生物选择性必修三 生物技术与工程第一章 发酵工程 第1节 传统发酵技术的应用知识点总结一、发酵与传统发酵技术 1、发酵：指人们利用微生物，在适宜的条件下，将原料通过微生物的代谢转化为人类所需要的产物的过程。
2、腐乳的制作：（1）菌种：包含毛霉（为主）、曲霉、酵母菌等。
（2）毛霉： ①细胞归类：单细胞丝状真菌，真核生物②同化作用类型：异养生物③异化作用类型：好氧生物④繁殖方式：孢子生殖（3）原料：豆腐（70%含水量为宜）。
（4）腐乳发酵原理： ①蛋白酶能将蛋白质分解成小分子的肽和氨基酸。
②脂肪酶可将脂肪水解为甘油和脂肪酸。
（5）豆腐长白毛是怎么一回事吗？豆腐上生长的白毛是毛霉的白色菌丝。
（6）臭豆腐为什么闻着臭吃着香？①臭味：发酵过程中蛋白质充分水解会产生氨气，其中的含硫氨基酸还会产生硫化氢，具有刺鼻的臭味。
②香味：蛋白质分解后产生小分子肽和氨基酸，易于消化吸收，味道鲜美。
（7）制作腐乳时为什么要控制酒的用量？酒精含量过高，腐乳成熟的时间将会延长（酒精抑制蛋白酶的活性，蛋白质不能很好分解）；酒精含量过低，不足以抑制微生物生长，可能导致豆腐腐败。
3、传统发酵技术：（1）定义：直接利用原材料中天然存在的微生物，或利用前一次发酵保存下来的面团、卤汁等发酵物中的微生物进行发酵、制作食品的技术。
（2）菌种来源：原材料中天然存在的微生物，前一次发酵保存下来的发酵物中的微生物。
（3）类型：固体发酵和半固体发酵。
（4）实质：有氧或无氧条件下的物质氧化分解。
二、泡菜制作1、菌种：乳酸菌（为主）、酵母菌等。
（1）乳酸菌： ①细胞归类：单细胞细菌，原核生物②同化作用类型：异养生物③异化作用类型：厌氧生物④繁殖方式：二分裂（2）分布广泛：空气、土壤、植物表面、人或动物的肠道内部都有。
（3）常见的乳酸菌有乳酸链球菌和乳酸杆菌，乳酸杆菌常用于制作酸奶；2、发酵原理：在无氧条件下，乳酸菌将葡萄糖分解成乳酸。
3、发酵条件：室温、无氧。
发酵工程菌种的来源
促进科学研究：通过保藏和管理，可以积累大量的菌种资源，为科学研究 提供重要的材料。
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汇报人：XX
霉菌是一种真 菌，广泛存在
于自然界中
霉菌在发酵工 业中具有重要 的应用价值， 如酿酒、制醋、
制酱等
霉菌的种类繁 多，常见的有 曲霉、青霉、
红霉等
霉菌的生长条 件包括温度、 湿度、氧气等， 需要适宜的环 境才能生长繁
殖
细菌
乳酸菌：用于乳制品、饮料、食品 等发酵
霉菌：用于酱油、醋、腐乳等发酵
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基因重组：通过 基因工程将目标 菌株中的基因进 行重组，实现基 因的优化和表达
菌种改良：通过 基因转移和基因 重组，实现菌种 的改良和进化， 提高菌种的性能 和产量
应用领域：基因 转移和基因重组 育种在发酵工程、 生物制药、环境 保护等领域具有 广泛的应用前景
代谢工程和系统生物学在菌种改良中的应用
菌种管理规定和操作规范
菌种来源：实验室、 自然环境、其他来 源
菌种保藏：低温、 干燥、无菌等条件
菌种管理：定期检 查、记录、更新等 操作
操作规范：无菌操 作、避免污染、正 确使用等要求
菌种保藏和管理的意义和作用
确保菌种活性：通过保藏和管理，可以保持菌种的活性和稳定性，提高发 酵效率。
防止污染：通过保藏和管理，可以防止菌种受到其他微生物的污染，保证 发酵过程的顺利进行。
03 基因工程菌种的构建
基因工程菌种的概念和意义
基因工程菌种：通过基因工程技术 改造微生物，使其具有特定的功能 或特性
意义：基因工程菌种的构建可以提 高发酵效率、改善产品质量、降低 生产成本，具有重要的经济和社会 价值
工业发酵菌种选育
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。
发酵工程思考题含答案解析
发酵工程课后思考题第一章绪论1、发酵及发酵工程定义？答：它是应用微生物学等相关的自然科学以及工程学原理，利用微生物等生物细胞进展醐促转化，将原料转化成产品或提供社会性效劳的一门科学。
由于它以培养微生物为主，所以又称为微生物工程。
2、发酵工程根本组成局部？答：从广义上讲分为三局部：上游工程、发酵工程、下游工程3、发酵工业产业化应抓好哪三个环节？答：发酵工程产业化就是将有关应用微生物的科学研究成果转化为发酵产品，并投向市场的过程。
三个环节：投产试验、规模化生产和市场营销。
①投产试验：涉及到〃上、中、下三游〃工作，即研究成果的验证、小试、中试和扩大试验。
②规模化生产：值得注意的是产品质量问题，其检测必须符合相应产品标准。
③市场营销：市场开拓对技术本身影响不大，但参与市场竞争却是产业化成败的决定因素。
4、当前发酵工业面临三大问题是什么？答：菌种问题纯种，遗传稳定性，平安，周期短、转化率高产率高抗污染能力强：噬菌体、蛭弧菌；适宜的反响器生产规模化原料利用量大，并且具有一定选择性，节能，构造多样化、操作制动化，节劳力。
基质的选择价廉原料利用量大，并且具有一定选择性易被利用、副产物少，满足工艺要求。
5、我国发酵工业应该走什么样的产业化道路？发酵过程的组成局部？答第一步为技术积累阶段、第二步为产业崛起阶段、第三步为持续开展阶段典型的发酵过程可划分成六个根本组成局部：(1)繁殖种子和发酵生产所用的培养基组份设定；(2)培养基、发酵罐及其附属设备的灭菌；(3)培养出有活性、适量的纯种，接种入生产容器中；(4)微生物在最适合于产物生长的条件下，在发酵罐中生长；(5)产物别离和精制;(6)过程中排出的废弃物的处理。
第二章菌种的来源(1)1、自然界别离微生物的一般操作步骤？答：标本采集，预处理，富集培养，菌种别离(初筛，复筛)，发酵性能鉴定，菌种保藏2、从环境中别离目的微生物时，为何一定要进展富集？答：让目的微生物在种群中占优势，使筛选变得可能。
发酵工业中获得新菌种的方法
在发酵工业中，获得新菌种通常需要通过微生物学和生物技术的方法。
以下是一些常见的获得新菌种的方法：
1.分离与筛选：
从自然环境中采集样品，如土壤、水源、植物等，然后通过分离和筛选的方法获得单一或纯化的微生物。
这涉及在适当的培养基上进行分离和鉴定，以获取具有特定性质的微生物。
2.环境富集：
通过将样品暴露在特定条件下，促使特定类型的微生物在样品中逐渐增多，从而富集目标微生物。
这可以通过模拟发酵过程的条件，如温度、酸碱度、氧气水平等，来优化目标微生物的生长环境。
3.基因工程和改良：
使用基因工程技术对已知的微生物进行改良，以获得具有更好发酵性能或产物特性的新菌种。
这可能涉及到插入、删除或修改微生物的基因，以改变其代谢途径或增强其特定功能。
4.自然变异：
通过自然变异或诱变来改变微生物的性质。
这可以通过暴露微生物于特定的诱变因素，如化学物质或辐射，来引发基因突变。
5.元基因组学：
通过元基因组学研究，对微生物群体中的整体基因组进行分析，以发现新的菌株和潜在的发酵应用。
这种方法广泛应用于环境微生物学研究中。
6.体外进化：
利用体外进化技术，通过在实验室中模拟自然环境条件，诱导微生物发生进化，以获得新的适应性和性状。
7.宏基因组学：
利用宏基因组学方法，直接从环境样品中获取微生物的基因组信息，从而发现新的菌株。
这有助于发现那些无法通过传统方法培养的微生物。
这些方法可以单独或结合使用，具体取决于获得新菌种的特定目的和环境。
值得注意的是，新菌种的获得通常需要遵循生物安全和法规标准，以确保其在实际应用中是安全和可行的。
高考生物核心知识回顾：9 生物技术与工程
高考生物核心知识回顾九、生物技术与工程一、知识点总结1．生物技术在食品加工方面的应用(1)果酒制作的三个方面①菌种来源：酒精发酵的菌种来自附着在葡萄皮上的野生型酵母菌。
②发酵原理：酵母菌在有氧条件下进行有氧呼吸并进行大量繁殖，在无氧条件下进行无氧呼吸产生酒精。
③酒精的检测：在酸性条件下，重铬酸钾可与酒精反应呈现灰绿色。
(2)果醋的制作原理：醋酸发酵是需氧发酵，需要不断通入无菌空气。
(3)泡菜制作的三个方面①菌种来源：制作泡菜的菌种主要来自蔬菜上的乳酸菌。
②发酵原理：泡菜制作过程的发酵主要是乳酸菌分解葡萄糖产生乳酸的过程。
2．微生物的利用(1)培养基①培养基的概念：人们按照微生物对营养物质的不同需求，配制出供其生长繁殖的营养基质。
②培养基的营养成分：培养基可为微生物提供碳源、氮源、无机盐和水等主要营养物质。
(2)无菌技术①措施：无菌技术的主要措施包括消毒和灭菌。
②常用方法：培养基灭菌常采用高压蒸汽灭菌法，接种环灭菌常采用灼烧灭菌法。
(3)微生物的纯化与计数①纯化微生物的方法：常用平板划线法和稀释涂布平板法。
②微生物的计数方法：常用显微计数法和稀释涂布平板法。
(4)微生物的筛选①尿素分解菌的筛选：以尿素为唯一氮源的选择培养基可以筛选能分解尿素的细菌。
②尿素分解菌的鉴别：在以尿素为唯一氮源的选择培养基中添加酚红指示剂，可以鉴别分解尿素的细菌。
3．植物细胞工程4．动物细胞培养5．动物细胞融合与单克隆抗体6．动物体细胞核移植技术(1)概念：将动物的一个体细胞的细胞核移入去核的卵母细胞中，使这个重新组合的细胞发育成新胚胎，继而发育成动物个体。
(2)基础：动物体细胞核具有全能性。
(3)过程：核移植→重组细胞→重组胚→个体。
7．早期胚胎发育过程受精卵→桑葚胚→囊胚→原肠胚。
8．胚胎工程的应用及前景(1)胚胎移植流程(2)胚胎分割9．基因工程的基本操作工具10．基因工程的基本操作程序11．蛋白质工程(1)目标：根据人们对蛋白质功能的特定需求，对蛋白质的结构进行设计改造。
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第三节 自然界中有目的微生物分离的原则
一、菌种分离的一般过程 土样的采取 → 预处理 → 培养 → 菌落的选择 → 产品的鉴定 目的：高效地获取一株高产目的产物的微生物 问题： 如何使样品中所含微生物的可能性大 如何在后续的操作中使这种可能性实现
? 生长迅速、蛋白产量高;
? 表达蛋白的纯化、分离及分析快速； ? 外源基因的导入相对容易； ? 已建立了整套表达理论及技术.
(二) 真核细胞表达系统
? 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。
? 有些微生物能在极端的环境下生长
二：工业化菌种的要求
? 能够利用廉价的原料，简单的培养基，大量高效地合成 产物
? 有关合成产物的途径尽可能地简单，或者说菌种改造的 可操作性要强
? 遗传性能要相对稳定
? 不易感染它种微生物或噬菌体
? 产生菌及其产物的毒性必须考虑（在分类学上最好与致病 菌无关）
? 生产特性要符合工艺要求
二、采样时要注意的问题
? 气候、水分、空气 ? 来源要广 ? 结合产品的特点 ? 标签：地点、时间、气候等
三、目的微生物富集的一些基本方法
?富集的目的：让目的微生物在种群中占优势，使筛选变 得可能。
?富集的三种方案： ? 定向培养:采用特定的有利于目的微生物富集的 条件，进行培养。
? 当不可能采用定向培养时，则可设计在一个分 类学中考虑，
第二章：菌种的来源
? 微生物的特性及工业微生物的要求 ? 一些工业化产品生产菌种的特点 ? 自然界中有目的微生物分离的原则 ? 菌种选育、分子育种
第一节 微生物的特性及工业微生物的要求
一、微生物的特性 ? 有些微生物能在厌氧的条件下生长 ? 有些微生物能够利用简单的有机物和无机物满足自身 的生长 ? 有些微生物能进行复杂的代谢 ? 有些微生物能利用较复杂的化合物
第二节 已工业化产品生产菌的介绍
一、抗生素生产有关的微生物
抗生素是次级代谢产物，需要生物体进行复杂的代谢， 目前发现的生物来源如下：
放线菌（链霉素 四环素；红霉素 等）
真菌（青霉素、头孢等）
一些产芽孢的细菌 植物或动物来源
链霉菌
放线菌产生的主要抗生素 稀有放线菌
氨基糖苷类 氯霉素 链霉素 环丝氨酸 林可霉素 新生霉素
AK: 天冬氨酸激酶 HD:高丝氨酸脱氢酶 HT: 高丝氨酸转乙酰酶
黄色短杆菌中赖氨酸、苏氨酸、蛋氨酸和异亮氨酸的合成 调节机制
氨基酸生产菌的要求：代谢途径比较清楚， 代谢途径比较简单
谷氨酸发酵的菌种： 棒杆菌属，短杆菌属、节杆菌属或小 杆菌属的棒型细菌
其它氨基酸生产菌： 常规菌种一般也是以谷氨酸生产菌 选育而成；工程菌，大肠杆菌，枯 草芽孢杆菌
? 不能提供任何有助于筛选产生菌的信息，这 时只能通过随机分离的办法
定向培养的方法
物理方法：加热、膜过滤等，表 2-2 （P31） 但主要是通过培养的方法
定向培养的富集方法
1、底物
2、pH条件
3、培养时间
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。
采样（造纸厂） →80度30分钟处理 ↓
0.0075% 曲利本蓝＋1%CMC （羧甲基纤维素），pH10.5 培养3～4天，选择有凹陷圈的菌落
从285个土样中获得62株
26株为组成型 36株为诱导型
例：醛肟水解酶的筛选 --Journal of biotechnology 94(2002), 65-72
小单胞菌
氨基糖苷类 大环内酯类 肽类
游动放线菌 诺卡氏菌
缩酚肽类
氨基糖苷类
肽类
氯霉素
多烯类
链孢囊菌
氨基糖苷类
优胜霉素
普拉克托霉 素
二、氨基酸生产有关的微生物
50, 60年代以氨基酸发酵为代表的代谢控制发酵，是 发酵工业发展历史上的一个转折点：
代谢控制发酵：用人工诱变的方法，有意识地改变微生 物的代谢途径，最大限度地积累产物，这种发酵形象地 称为代谢控制发酵，最早在氨基酸发酵中得到成功应用。
四、菌落的选出
? 从产物角度出发
在培养时以产物的形成有目的的设计培养基 利用简单、快速的鉴定方法，如抗生素（ P35）
? 从形态的角度 菌落的外观形态，是微生物的一个重要表征。如多糖
产生菌在适当的培养基上生长，从具有粘液性的菌落外观 上就可以初步识别。
实例：碱性纤维素酶产生菌的筛选（国家七五攻关项目） 文献:产生菌为中性牙孢杆菌，嗜碱牙孢杆菌、放线菌及霉菌
培养基中含0.05% of Z-PAOx 每隔2-3天移去一半培养物，补充新鲜培养基 不断分析样品，2-3个月后Z-PAOx降低后，稀释分离条菌落
五、目的微生物富集方法的研究进展
? 目前土壤中能够培养的微生物不到总数的1% 。微生物的 多样性及资源的开发仍然是今后若干年的研究重点。
2002,陈文新（科学院院士）
三、食品酶制剂生产有关的微生物
开发一个新酶，都要经过一系列研究的毒理试验。关于 食品用酶，美国需要得到FDA的批准。目前已同意使用的 仅仅少数微生物能用于生产食品用酶。
α—淀粉酶：黑曲霉、米曲霉、米根酶、枯草牙孢杆菌 和地衣牙孢杆菌
三、常用的基因表达系统
(一)原核生物：大肠杆菌(1977年Boyer)、枯草牙胞杆菌 沙门氏菌
? 中国仓鼠卵巢细胞（ CHO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。
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。
? 分子生物学的实验手段，在微生物鉴别及特定目标产物 的筛选方面发挥了着越来越重要的作用。如 :16SRNA 同 源性分析，基因序列分析及 DNA/DNA杂交技术等
? In contrast to this traditional approach, modern molecular biology