发酵工程-工业发酵常见菌种
发酵工程(2)第二章 工业微生物菌种的选育与扩大培养
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(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
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
提高产物纯度——副代谢产物少。
改变菌种的性状以改善发酵过程——生长速度， 耐不良培养条件，胞外产物。 改变生物合成途径以获得新产品。
第三节 种子扩大培养
一、优良种子应具备的条件 1、菌种细胞的生长活力强， 转种至发酵罐后能迅速生长， 延迟期短。
2、菌种生理状态稳定，如菌 丝形态、菌丝生长速率和种子 培养液的特性等符合要求
染 菌 原 因
（一）工业发酵的类型
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
单菌种发酵
按菌的种类 多菌种混合发酵（混合菌发酵）
（二）发酵工业的典型过程－－深层发酵过程
一、常用的发酵工程微生物菌种
微生物在发酵工程上的用途：
直接利用微生物菌体 利用其代谢产物 利用它的酶
几种深层培养法
①放大法 ②两步法 ③控制培养法 ④分批发酵法(间歇发酵法) ⑤连续培养法 ⑥补料分批培养法(流加法)
三、影响种子质量的主要因素
菌种扩大培养的关键就是搞好种子罐的扩 大培养。 影响种子罐培养的主要因素包括营养条件、 培养条件、染菌的控制、种子的级数和接 种量控制等 。
3）酸酶水解法（acid-enzyme hydrolysis method)：
（2）酶酸法：先用-淀粉酶液化，再用酸水解。
适用：颗粒大小不一（如碎米淀粉）的淀粉原料，若用 酸法，则水解不均匀。 优点：能采用粗原料淀粉，减少原料损失，一般可提高 原料利用率15%左右；生产较易控制，可采用较高的淀 减少了淀粉水解副反应的发生，糖液色泽较浅，质量较
微生物菌种
虽然遗传工程等新的育种方法迅速发展，但诱变育种仍是目 前广泛使用的育种手段。
《发酵工程》
第二章 微生物菌种选育
原始菌株（出发菌株）
活细胞计数 诱变剂处理 活细胞计数 中间培养
突变株分离
诱变预备处 理
初筛 复筛 生产性能试验
工业微生物来源
想菌种保藏机构索取有关的菌株，从中筛选所需
菌株。
从自然界采集分离。
从一些发酵制品中分离目的菌株。
《发酵工程》
第二章 微生物菌种选育
微生物菌种的选择性分离
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；
分离耐高渗透压酵母菌，可到甜果、蜜饯、甘蔗渣堆积处采样
《发酵工程》
第二章 微生物菌种选育
目的微生物富集的一些基本方法
让目的微生物在种群中占优势，使筛选变 富集的目的： 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（加热、膜过滤等），进行培养。
当不可能采用定向培养时，则可设计在一个分
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；
《发酵工程》
第二章 微生物菌种选育
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。
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。
发酵工程课程设计酵母菌高密度发酵
我们选取的罐压为0.05Mpa.
CO2的影响
酵母生长过程中产生大量的CO2对细胞 具有直接的毒害作用，而且溶解于发酵 液中会导致pH值的下降。发酵液中的 CO2的溶解度达到7.04%就可抑制酵母 细胞的生长，高于4%则生长下降，一 般发酵液中的CO2的溶解度应控制在 1%~3%之间。
溶解氧（DO）的影响
DO是发酵工程中的一个关键限制因素，是高 细胞密度发酵过程中影响酵母生长的重要因 素之一。在高密度发酵的后期由于细胞密度 的扩增，耗氧量极大，发酵罐的各项物理参 数不能满足对氧的供给，造成DO下降，细胞 生长减慢。
溶解氧（DO）范围：40%<DO<60%.
增加发酵液中DO的方法
影响酵母高细胞密度发酵的因素
• 培养基的营养物质 • 溶解氧（DO） • 压力 • CO2 • 温度 • pH值 • 发酵液的流变学 • 接种量 • 生长抑制性物质
培养基的营养物质的影响
所需营养物质：水分、碳源物质、 氮源物质、无机元素、生长因子
培养基中的基质的种类和浓度直接影响到细胞的代 谢变化和产物的合成。在发酵前期，碳源和氮源的 浓度迅速下降，在中后期主要用于合成产物，其浓 度下降趋于平稳。碳源和氮源的比例偏小，会导致 细胞生长旺盛，提前衰老自溶；而其比例偏大，则 细胞繁殖数量少，代谢不平衡，不利于产物积累。
• 维生素：在1L溶液中含有维生素H0.05g， 泛酸钙1.0g，烟酸1.0g，肌醇25.0g,对氨基 苯甲酸0.2g，硫胺素1.0g，吡哆醇1.0g。
《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
发酵工程知识点
第一章发酵工程概述一、发酵工程：是利用微生物特定的形状和功能，通过现代化工程技术生产有用物质或直接应用与工业化生产的技术体系，是将传统发酵与现代的DNA重组、细胞融合、分子修饰和改造等新技术结合并开展起来的发酵技术。
二、发酵工程简史：1590 荷兰人詹生制作了显微镜1665 英国人胡抑制作的显微镜观察到了霉菌近代发酵工程建立初期1864 巴斯德灭菌法1856 psateur 酵母导致酒精发酵19世纪末Koch 纯种别离和培养技术三、发酵工程技术的特点（1）主体微生物的特点①微生物种类繁多，繁殖速度快、代谢能力强，容易通过人工诱变获得有益的突变株；②微生物酶的种类很多，能催化各种生化反响③微生物能够利用有机物、无机物等各种营养源④可以用简易的设备来生产多种多样的产品⑤不受气候、季节等自然条件的限制等优点（2）发酵工程技术的特点①发酵工程以生命体的自动调节方式进展，数十个反响能够在发酵设备中一次完成②反响通常在常温下进展，条件温和，耗能少，设备简单③原料通常以糖蜜，淀粉等碳水化合物为主④容易生产复杂的高分子化合物⑤发酵过程中需要防止杂菌污染(3)发酵工程反响过程的特点①在温和条件下进展的②原料来源广泛，通常以糖、淀粉等碳水化合物为主③反映以生命体的自动调节形式进展〔同〔2〕①〕④发酵分子通常为小分子产品，但也很容易生产出复杂的高分子化合物四、发酵工程的一般特征①与化学工程相比，发酵工程中微生物反响具有以下特点：作为生物化学反响，通常在常温常压下进展，没有爆炸之类的危险，不必考虑防爆问题，还有可能使一种设备具有多种用途②原料通常以糖蜜、淀粉等碳水化合物为主，参加少量的各种有机或无机氮源，只要不含毒，一般无精制的必要，微生物本身就有选择的摄取所需物质③反响以生命体的自动调节方式进展因此数十个反响过程能够像单一反响一样，在称为发酵罐的设备内很容易进展④能够容易的生产复杂的高分子化合物，是发酵工业最有特色的领域⑤由于生命体特有的反响机制，能高度选择性的进展复杂化合物在特定部位的氧化复原官能团导入等反响⑥生产发酵产物的生物物质菌体本身也是发酵产物，富含维生素、蛋白质、酶等有用物质，因此除特殊情况外，发酵液等一般对生物体无害。
发酵工程知识点
第一部分：微生物工程原理1、概论1.1 发酵工程的概念和特点1.2 发酵工业的发展简史1.3 发酵工程的应用2、生产菌种来源3、微生物代谢调节和代谢工程4、优良菌种选育5、菌种保藏6、培养基7、发酵工艺控制8、参数检测第二部分：微生物工程下游加工工程第三部分：微生物工程生产设备第四部分：微生物工程生产工艺和产品举例第一章概论掌握本章知识点：1、发酵及发酵工程的定义；2、发酵工程研究的内容；3、发酵技术的发展阶段及其技术特点；4、发酵产物类型。
1、发酵、发酵工程的概念和特点1）传统发酵：最初发酵是用来描述酵母菌作用于果汁或麦芽汁产生气泡的现象，或者是指酒的生产过程。
2）生化和生理学意义的发酵：指微生物在无氧条件下，分解各种有机物质产生能量的一种方式，或者更严格地说，发酵是以有机物作为电子受体的氧化还原产能反应。
巴斯德：发酵是酵母菌在无氧状态下的呼吸过程，即无氧呼吸，是“生物获得能量的一种方式”。
3）工业上：泛指利用微生物制造或生产某些产品的过程。
包括：厌氧培养的生产过程，如酒精，乳酸等。
通气（有氧）培养的生产过程，如抗生素、氨基酸、酶制剂等。
4）发酵工程：利用微生物的生长代谢活动来生产各种有用生物化学产品的技术过程。
5）发酵工程研究的内容①一条主线：菌种，培养基，种子扩大培养，发酵过程控制，后处理；②两个重点：发酵过程优化，发酵过程放大；③三个层次：反应器水平，细胞水平，分子水平；④四个目标：高转化，高产量，高效率，低成本；6）利用发酵工程进行生产的优点：安全生产，可持续发展。
7）发酵过程存在的问题和缺陷：发酵过程会产生副产物；菌种易发生变异和退化；发酵过程的控制相当复杂；原料主要是农副产品，质量和价格波动较大；与化工过程相比，反应器的效率低；发酵废水量大，并含较高的COD和BOD；；生产过程易受杂菌污染的影响。
8）上游工程：菌种培养发酵工程：发酵罐下游工程：产物提纯2、发酵工业的发展简史1）古老的发酵工业-1900年前（白酒酿造；面包发酵、奶酪制造；酱油、泡菜）特点：多菌混合天然发酵2）早期的发酵工业1900-1940（酒精，乳酸）1680 荷兰列文虎克观察到微生物。
发酵工程知识点总结
➢名词解释（每个3分）➢填空题➢单项选择题➢计算题（2题）➢简答题（4-5题）➢分析题（1-2题）➢论述或问答题(1题）第一章1发酵和发酵工程的概念发酵狭义：利用微生物在有氧或无氧条件下的生命活动，来制备微生物菌体或其代谢产物的过程。
广义：凡是培养细胞（动、植物和微生物细胞）来制得产品的过程。
发酵工程研究发酵工业生产过程中，各个单元操作的工艺和设备的一门科学2、发酵工程研究的内容※发酵工业用生产菌种的选育：◆自然选育◆诱变育种◆基因工程育种※发酵条件的优化与控制※生物反应器的设计※发酵产物的分离、提取和精制3、发酵类型1 按发酵产品的类型划分2 按发酵工艺是否需氧划分※厌氧发酵：如酒类发酵、酒精发酵、丙酮丁醇发酵、乳酸发酵和甲烷发酵※通风发酵：如酵母菌生产、抗生素发酵、有机酸发酵、氨基酸发酵和酶制剂生产等3 按发酵工艺培养基的状态划分※固态发酵：主要应用于传统酿造业。
※液态发酵：，是目前发酵工业所采用的主要工艺。
4、发酵工艺培养方法发酵工艺培养方法有：固态发酵工艺和液态发酵工艺1固态发酵工艺※固态薄层发酵※固态厚层（通风）发酵2 液态发酵工艺※液态表面发酵（浅盘发酵）工艺※液态深层通风发酵(Submerged fermentation)液态深层通风发酵是指在无菌条件下，在液体培养基内部进行微生物培养，获得产品的过程。
它包括向发酵罐中通入大量无菌空气、搅拌使空气均匀、培养基灭菌和无菌接种。
液态深层通风发酵是发酵工业使用的主要工艺。
5、分批发酵，分批补料发酵分批发酵(batch-process)：在生物反应器内投入限量培养基后，接入微生物菌种进行培养，完成一个生长周期，获得产品的微生物培养方法。
是目前传统发酵工业所采用的主要发酵形式。
在分批补料发酵：发酵的开始投入一定量的培养基，在发酵过程的适当时期，开始连续补加碳或（和）氮源或（和）其他必需基质，直至发酵液体积达到发酵罐最大操作容积后，将发酵液一次放出，这种操作方式称为补料分批发酵。
【发酵工程】余龙江版-第2章-发酵工业菌种
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
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。
工业生产常用的微生物及要求
工业生产常用的微生物及要求工业生产常用得微生物及要求摘要：世界上得微生物种类多样，数目众多，在生物界来说就是极其丰富得。
同时，微生物对于人类又有着巨大得贡献，如食品、药品、各种各样得产品都里就有大量微生物产品。
关键词：微生物；工业发酵；细菌自然界中微生物无所不在，我们实际上生活在一个充满着微生物得环境中。
在空气中、土壤中、水等环境中生长存在得微生物就是各种各样得，种类繁多，且都就是混合在一起得。
尤其土壤就是微生物得大本营，种类之多，数量之大。
比如酵母菌多分布在土壤中，并且在海洋与淡水中都有一定数量得分布。
在比如在人体得肠道中、植物得叶片上等都存在大量得微生物。
由此可见，微生物在自然界中得数量之庞大令人所惊奇。
我们通过菌种选育得方法，从中筛选出所需要得菌株，满足一定得生产要求后，才可以扩大培养应用到工业发酵生产当中。
1工业生产常用微生物得种类在发酵工业生产上，我们所选择得用于生产产品得微生物大致有四类：细菌、放线菌、酵母菌与霉菌，这四种菌也就是我们所熟悉得。
现在由于发酵工程本身发展迅速，科技手段越来越先进，藻类、病毒等也正在逐步成为工业生产所应用得微生物得一员。
工业发酵常用得微生物种类大致如下：1、1细菌细菌就是单细胞原核生物，其繁殖方式一般就是无性繁殖，主要得繁殖方式就是裂殖。
裂殖分为三个阶段：核分裂、形成横隔、子细胞分离。
细菌染色体复制后，复制后得核物质髓细胞得生长向细胞得两级移动，质膜由外而内推进，形成间隔，细胞膜发生内陷，母细胞得细胞壁向内生长，将细胞质隔膜分成两层，细胞壁横隔也分成两层，由此形成两个相同得子细胞。
细菌就是自然界分布最广、数量最多得一类微生物。
细菌得形状大致分为杆状、球状、螺旋状，其中杆状最多，球状次之，螺旋状较少。
而工业生产中常用得细菌，应用较多得为杆状与球状，其中还就是以杆状居多。
比如保加利亚乳杆菌可以用来发酵酸奶；醋酸杆菌可以制作果醋；乳酸杆菌、乳酸球菌制优格；乳脂链球菌可以制作干酪、酸制奶油发酵剂得菌种；肠膜状明串珠菌生产酸泡菜及右旋糖苷；嗜盐片球菌酿造酱油。
发酵工程 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-工业发酵常见菌种
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
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。
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 , 解 淀 粉 芽 孢 杆 菌 , 嗜 热 脂 肪 芽 孢 杆 菌 -----GB2760-2011
（一）原核生物：大肠杆菌（1977年Boyer）、芽孢杆菌、 沙门氏菌
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 操作简单，费用低廉
（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； 理想的分泌型表达载体
与抗生素生产有关 与氨基酸生产有关的微 与酶制剂生产有
的微生物
生物
关的微生物
大约80%抗生素来 源于放线菌，而这 些放线菌大多是链 霉菌，其他来源于 霉菌和细菌。
AK:天冬氨酸激酶 HD:高丝氨酸脱氢酶 HT:高丝氨酸转乙酰酶
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
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。
发酵工程及其在食品工业中的应用
固体发酵及其特点
（一）固体发酵 现代的固态发酵不仅用于改善食
品的风味，更主要的是用于酶制剂、单细胞蛋白、
有机酸、酒精、生物杀虫剂等生产。
（二）特点 优点：(1)培养基简单且来源广泛，多为便宜的天然
基质或工业生产的下脚料；
固体发酵及其特点
（二）特点
（2)投资少，能耗低，技术较简单；
(3)产物的产率较高；
连续培养的最大特点：微生物细胞的生长 速度和产物的代谢生成均处于恒定状态，因 而可以达到稳定、高速培养微生物细胞或产 生大量代谢产物的目的。
3、补料分批培养 概念：又称半连续发酵，根据菌株生长和初 始培养基的特点，在分批培养的某些阶段适 当补加培养基，使菌体或其代谢产物的生产 时间延长。 补料分批培养在发酵工业上主要用于发酵 生产单细胞蛋白、氨基酸、抗生素、维生素、 酶制剂、有机酸以及有机溶剂等。
目前菌种选育长采用自然选育、诱变育种等方法，带 有一定的盲目性，尚属于经典育种的范畴。随着微生 物学、生化遗传学的发展，出现了转化、转导、原生 质体融合、代谢调控和基因工程等较为定向的育种方 法。
目前成功的例子还不多。。。。。
1、发酵工业常用菌种 （4）菌种保藏
保藏的目的：防止菌种的死亡和优质性能的退化。 保藏的原理：根据微生物生理生化特点，认为地使菌 种长期处于低温、干燥、无氧、避光、缺乏营养以及 添加保护剂或中和剂等状态中。微生物菌种在这种极
发酵工业上使用的种子必须具备的条件： ①生长旺盛，活力较高，延迟期短，接种 到发酵罐后能迅速生长； ②细胞浓度适宜，以保证在大型发酵罐中 有适当的接种量； ③生理状态稳定； ④无杂菌污染； ⑤生产能力保持稳定
四、发酵过程的工艺与技术
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种子 菌种
种子制备
发酵技术最初一般基于微生物的利用，但是现 在在传统微生物的基础上，基因工程重组的微生物 以及动植物细胞等生物材料的应用大大拓展了发酵 技术的应用范围。本节主要介绍发酵过程中微生物 的来源。
（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； 理想的分泌型表达载体
与抗生素生产有关 与氨基酸生产有关的微 与酶制剂生产有
的微生物
生物
关的微生物
大约80%抗生素来 源于放线菌，而这 些放线菌大多是链 霉菌，其他来源于 霉菌和细菌。
（1）能够利用简单的原料、廉价的培养基， 大量高效地合成产物。
（2）有关合成产物的途径要尽可能的简单， 或者说菌种改造的可操作性要强。
（3）遗传性能要相对稳定。
（4）不易感染他种微生物或噬菌体。 （5）必须考虑产生菌及其产物的毒性。 （6）菌种特性要与工艺控制的配套相适应。
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：
AK:天冬氨酸激酶 HD:高丝氨酸脱氢酶 HT:高丝氨酸转乙酰酶
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
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 , 解 淀 粉 芽 孢 杆 菌 , 嗜 热 脂 肪 芽 孢 杆 菌 -----GB2760-2011
（一）原核生物：大肠杆菌（1977年Boyer）、芽孢杆菌、 沙门氏菌
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 操作简单，费用低廉
谷氨酸：谷氨酸棒杆菌 其他氨基酸的产生菌几 一般来源于天然 乎都是从短杆菌和棒杆 微生物的反复诱 菌通过诱变育种或基因 变和筛选 工程技术获得
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
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。