工业微生物
《工业微生物》课件第一章
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工业微生物课件第一章什么是工业微生物?工业微生物研究的是微生物在工业生产中的应用。
微生物在工业中起着至关重要的作用,包括食品工业、制药工业、化工工业等各个行业。
工业微生物的意义工业微生物的应用可以提高生产效率、降低生产成本、减少对环境的污染。
它在各行各业发挥着不可替代的作用。
微生物在食品工业中的应用酵母菌的应用酵母菌是一种单细胞真菌,广泛存在于自然界中。
在食品工业中,酵母菌被用来发酵制作面包、啤酒、葡萄酒等食品。
乳酸菌的应用乳酸菌是一类能够产生乳酸的革兰氏阳性菌。
在食品工业中,乳酸菌被广泛应用于制作发酵食品,如酸奶、酸黄瓜等。
微生物在制药工业中的应用抗生素的生产抗生素是一类能够抑制或杀死细菌的药物。
在制药工业中,利用微生物发酵生产抗生素已经成为常见的生产方式。
疫苗的生产疫苗是一种能够预防疾病的生物制品。
制药工业使用微生物来生产疫苗,如流感疫苗、乙肝疫苗等。
微生物在化工工业中的应用醇的生产醇是一类含有羟基的有机化合物,广泛应用于化工工业中。
微生物可以通过发酵产醇,如乙醇、丙醇等。
生物塑料的生产生物塑料是一类利用可再生资源制造的塑料。
微生物可以产生可降解的聚羟基脂肪酸,用于生物塑料的制造。
微生物在环境保护中的应用污水处理微生物在污水处理中起到了重要的作用。
它们可以分解有机污染物,净化水体,保护环境。
油污处理微生物也可以用于处理油污。
它们可以分解石油中的有害物质,降低对环境的污染。
工业微生物在各个行业中发挥着重要的作用。
它的应用不仅提高了生产效率,降低了生产成本,还减少了对环境的污染。
在未来,工业微生物的应用将会越来越广泛,为人类社会的可持续发展做出更大的贡献。
以上是《工业微生物》课件第一章的内容。
如有任何问题,请及时沟通。
工业微生物质谱
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工业微生物质谱是指应用质谱技术来分析和鉴定工业微生物,包括细菌、真菌、酵母菌和病毒等。
质谱技术是一种强大的分析工具,可以快速、准确地检测和鉴定微生物,并提供微生物的详细分子信息。
工业微生物质谱技术在工业微生物的研究、开发和生产中发挥着重要的作用。
工业微生物质谱技术可以用于以下几个方面:1. 微生物鉴定:质谱技术可以快速、准确地鉴定微生物,包括细菌、真菌、酵母菌和病毒等。
这对于工业微生物的研究、开发和生产具有重要意义。
2. 微生物分类:质谱技术可以根据微生物的分子信息对其进行分类,并建立微生物的分类体系。
这对于微生物的研究和开发具有重要意义。
3. 微生物检测:质谱技术可以用于检测工业微生物中的污染物,包括细菌、真菌、酵母菌和病毒等。
这对于工业微生物的生产和安全性具有重要意义。
4. 微生物代谢产物分析:质谱技术可以用于分析工业微生物的代谢产物,包括蛋白质、核酸、脂质和碳水化合物等。
这对于工业微生物的研究和开发具有重要意义。
5. 微生物基因组学研究:质谱技术可以用于分析工业微生物的基因组,包括基因序列、基因表达和基因调控等。
这对于工业微生物的研究和开发具有重要意义。
工业微生物质谱技术在工业微生物的研究、开发和生产中发挥着重要的作用。
随着质谱技术的发展,工业微生物质谱技术也将不断发展和完善,并为工业微生物的研究、开发和生产提供更加强大的分析工具。
下面是工业微生物质谱技术的一些具体应用实例:1. 在食品工业中,质谱技术可以用于检测食品中的微生物污染物,包括细菌、真菌、酵母菌和病毒等。
这对于食品的安全性和质量具有重要意义。
2. 在医药工业中,质谱技术可以用于检测药品中的微生物污染物,包括细菌、真菌、酵母菌和病毒等。
这对于药品的安全性和有效性具有重要意义。
3. 在化工工业中,质谱技术可以用于检测化工产品中的微生物污染物,包括细菌、真菌、酵母菌和病毒等。
这对于化工产品的安全性和质量具有重要意义。
4. 在农业工业中,质谱技术可以用于检测农产品中的微生物污染物,包括细菌、真菌、酵母菌和病毒等。
工业微生物菌种
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微生物工业对菌种的要求
①培养基原料来源广、廉价 ②培养条件易控制(pH值、温度、渗透压) ③发酵周期短; ④菌株高产 ⑤抗病毒(噬菌体)能力强; ⑥菌株性状稳定,不易变异退化; ⑦菌体本身不能是病原菌;
工业常用的微生物
1、细菌类: 短杆菌:氨基酸发酵(谷氨酸) 枯草芽孢杆菌:淀粉酶(BF7658)、碱性蛋白酶等 地衣芽孢杆菌:耐高温α-淀粉酶) 苏云金芽孢杆菌:BT生物农药 梭状芽孢杆菌:丙酮、丁酸等发酵
5、过滤除菌法:利用过滤方法阻留微生物 以达到灭菌目的的方法
培养基的灭菌方法 1、连续灭菌:培养基在发酵罐外经过一 套灭菌设备连续的加热灭菌,冷却后送 入空消后的发酵罐的灭菌法 2、间歇灭菌:指将配制好的培养基输入 发酵罐内直接通入蒸汽,使培养基和设 备同时灭菌的一种灭菌方式 3、固体培养基灭菌
4、放线菌 5、担子菌 6、藻类
常用菌种保藏方法
方法名称
主要措施
适宜菌种
保藏期
冰箱保藏法 (斜面)
低温
各ห้องสมุดไป่ตู้类
3~6月
液氮超低温保藏 法
超低温
甘油低温封藏法 低温、缺氧
各类 各大类
长期 1年以上
沙土保藏法 冷冻干燥法
干燥、无营养 产孢子微生物
1~10年
干燥、无氧、低 温、有保护剂
各大类
5~15年以上
灭菌与消毒的区别
灭菌:指利用物理或化学的方法杀灭或 去除物料及设备中所有的生命物质(包 括营养细胞、细菌芽孢和孢子)的技术 或工艺过程。
消毒:是利用物理或化学的方法杀死物 料、容器、器具内外及环境中的病源微 生物的技术或工艺过程,一般只能杀死 营养细胞而不能杀死芽孢。
消毒不一定能达到灭菌要求,灭菌则可 达到消毒的目的。
微生物在工业生产与环境保护中的应用
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微生物在工业生产与环境保护中的应用微生物是生物界的一大类,包括细菌、真菌、病毒等多种类型。
微生物生活在我们身边,有些能够产生有益的作用,而有些则具有潜在的危害。
在工业生产和环境保护等方面,微生物也扮演着重要的角色。
本文将介绍微生物在工业生产和环境保护中的应用。
一、微生物在工业生产中的应用1. 食品工业微生物在食品生产中起着至关重要的作用。
例如,酵母能够发酵产酒精、乳酸菌能够发酵产酸奶和酪氨酸等。
此外,微生物也可以用于制作味精、维生素C等。
2. 医药工业很多药物都是从微生物中提取的。
例如,青霉素就是从青霉菌中提取的,红霉素则是从产生红色色素的链霉菌中提取的。
此外,微生物还可以用于生产消化酶、酶制剂等。
3. 石油工业在石油勘探过程中,有一些地质微生物能够降解油中的有机物,从而使得原油质量得到改善。
此外,微生物在提取石油过程中也能够发挥一定的作用。
4. 环保工业很多废水和废气中含有有机物和污染物,这些物质对环境造成了严重的污染。
此时,我们可以利用微生物的分解作用,将这些有机物和污染物降解为无害的物质。
这就是著名的“生物处理法”。
二、微生物在环境保护中的应用1. 生物处理法生物处理法是目前比较先进的废水处理方法之一。
它通过在水中添加特定的微生物,使其降解水中的有机物和污染物,从而达到净化水质的目的。
这种方法不仅能够提高水质,还可以将处理后的水用于灌溉、养鱼等用途。
2. 地质微生物地质微生物可以在较高的压力和温度下生存,这使得它们在勘探和回收石油、天然气等化石燃料时具有一定的应用价值。
地质微生物能够利用有机物降解产生甲烷,从而促进天然气的产生和产量提高。
3. 微生物测定微生物测定是一种测定空气、水、土壤等中微生物含量的方法。
通过微生物测定,我们可以及时了解环境中微生物的含量,这对于环境保护和疾病预防等方面是非常有益的。
结语微生物在工业生产和环境保护方面的应用还有很多,上文只是列举了一些比较常见的应用场景。
工业微生物的概念
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工业微生物的概念工业微生物是指能够在工业生产过程中发挥重要作用的微生物,包括细菌、真菌、酵母等。
工业微生物在生产中有着广泛的应用,其功能包括发酵、生物降解、生产生物活性物质等。
工业微生物的应用1. 发酵工业微生物在发酵中有着广泛的应用。
发酵是利用微生物在有机物质中进行代谢,产生有用的物质的过程。
工业微生物在发酵中可以产生多种物质,如乳酸、酒精、醋酸、酵母菌等。
这些物质在食品、饮料、医药等领域有着广泛的应用。
2. 生物降解工业微生物在生物降解中也有着重要的作用。
生物降解是指利用微生物分解有机物质的过程。
工业微生物可以降解各种有机物质,如废水、废弃物等。
在环保领域中,工业微生物可以减少有机物质对环境的污染,达到环境保护的目的。
3. 生产生物活性物质工业微生物还可以生产多种生物活性物质,如酶、抗生素、蛋白质等。
这些物质在医药、生物制品等领域有着广泛的应用。
工业微生物的培养工业微生物的培养是工业生产中的重要环节。
工业微生物的培养需要满足一定的条件,如温度、pH值、营养物质等。
在培养过程中,需要控制微生物的生长速度和代谢产物的积累,以达到最优的生产效果。
工业微生物的产生工业微生物的产生是指利用微生物进行生产的过程。
工业微生物的产生需要选择适合生产的微生物种类,并通过培养技术、发酵技术等手段进行生产。
在生产过程中,需要控制微生物的生长速度和代谢产物的积累,以达到最优的生产效果。
工业微生物的发展随着科技的不断发展,工业微生物的应用越来越广泛。
未来,工业微生物的发展方向将更加注重环保和可持续发展。
工业微生物将在更广泛的领域中发挥作用,如生物燃料、生物塑料等。
结语工业微生物是工业生产中不可或缺的重要组成部分。
通过发酵、生物降解、生产生物活性物质等功能,工业微生物在食品、饮料、医药、环保等领域中有着广泛的应用。
未来,工业微生物的应用将更加注重环保和可持续发展。
工业微生物学
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工业微生物学
《工业微生物学》
一、定义:
工业微生物学是研究有利于经济运营的微生物活动以及与其有
关的科学。
它综合应用生物、化学、物理等学科的知识来研究微生物如何利用原料转化为有用的产品,并分析其关键过程对生产的影响。
二、历史:
工业微生物学发展至今已经有百余年的历史,其发展过程可以大体分为三个阶段:
(1)19世纪初期,及期为现代工业微生物学的萌芽期,当时,随着近代化学、物理的发展,人们利用这些学科的知识,将微生物联系到制造发酵产品上。
(2)20世纪初期,蒸馏酒、酿酒、蔬菜和乳制品等发酵物品的生产,得到了迅速发展,给工业微生物学带来了非常重要的开发。
(3)20世纪中期以后,技术在改进,现代工业微生物学应运而生,可以通过识别和选择微生物,修饰生物体,改造存储和运输等把控发酵生产过程的方法,极大提高生产效率。
三、应用:
工业微生物学的应用广泛,主要涉及食品行业、药品行业、皮革行业、纸浆行业、农业行业、环境行业等。
它被广泛应用于生物质能源化学精炼、环境生物控制、药物代谢和合成、蛋白质工程和食品微生物杀菌等领域。
四、发展前景:
随着科技的发展,工业微生物学也朝着更为严谨、科学、安全发展的方向发展。
未来,工业微生物学将逐步深入到工业产品生产过程中,不断发挥其作用,实现产品安全、质量优良、效率高的生产,更好地服务于人类文明进步。
工业微生物基因育种
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• 引言 • 工业微生物基因育种技术概述 • 工业微生物基因育种的应用 • 工业微生物基因育种的挑战与前景 • 结论
01
引言
主题简介
工业微生物基因育种是一门新兴的生物技术领域,旨在通过 基因工程技术对微生物进行遗传改良,以提高其生产能力和 性能,从而在工业生产中发挥重要作用。
01
03
工业微生物基因育种技术的发展,推动了生物制品、 生物能源、生物材料等领域的创新和应用,为人类社
会的可持续发展提供了有力支持。
04
工业微生物基因育种在提高微生物生产效率、降低生 产成本、减少环境污染等方面发挥了重要作用,为工 业生物技术的发展做出了重要贡献。
对未来研究的建议
深入研究工业微生物基因育种的机制 和原理,探索更高效的基因编辑技术 和方法,提高育种效率和成功率。
工业微生物基因育种涉及多个学科领域,包括分子生物学、 遗传学、生物化学和微生物学等,是现代生物技术的重要组 成部分。
研究背景和意义
随着生物技术的迅速发展,工业微生 物基因育种在许多领域中得到了广泛 应用,如生物能源、生物材料、生物 制药和化学品生产等。
此外,工业微生物基因育种还有助于 推动相关产业的发展,促进经济增长 和就业,对国家和社会的发展具有重 要意义。
改良微生物性能
提高耐受性
通过基因工程技术提高微生物对 高温、高盐、高酸、高碱等极端 环境的耐受性,使其能在恶劣条
件下生长。
增强抗性
通过基因工程技术增强微生物对抗 生素、重金属、氧化剂等有害物质 的抗性,提高其生存能力。
优化产物
通过基因工程技术优化微生物产生 的化合物,提高其纯度、产量和稳 定性。
开发新微生物品种
基因表达调控机制不明确
工业微生物育种学PPT课件
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代谢流量调控
通过调节代谢流量,改变代谢产物的合成途 径和合成量,从而获得具有新性状的工程菌。
组合育种与高通量筛选
组合育种
将不同的育种方法进行组合,综合利用各种 方法的优势,提高育种效率和成功率。
高通量筛选
利用高通量筛选技术,快速、高效地对大量 菌株进行筛选,寻找具有优良性状的菌株。
04
工业微生物育种实践与应 用
05
工业微生物育种面临的挑 战与未来发展
基因编辑技术的伦理与法规问题
伦理问题
基因编辑技术对人类基因的干预引发了关于人类尊严 、生命伦理等方面的争议。在工业微生物育种中,应 充分考虑伦理原则,尊重生命、维护人类尊严。
法规问题
随着基因编辑技术的不断发展,各国政府正在制定相关 法律法规,以规范技术的合理应用。在工业微生物育种 中,应遵守相关法规,确保技术的合法性和安全性。
提高产率与生产效率
总结词
通过育种手段优化微生物的代谢途径,提高目标产物 的合成效率。
详细描述
工业微生物育种学通过基因工程技术对微生物进行改 造,优化其代谢途径,提高目标产物的合成效率,从 而提高整个生产过程的产率与生产效率。
降低生产成本与资源利用
要点一
总结词
降低生产成本,提高资源利用率,实现可持续发展。
特点
工业微生物育种学具有高度的应用性和实践性,强调对微生物的遗传特性和代 谢机制的深入理解,通过定向改造和优化微生物,实现工业生产的可持续发展 和高效性。
重要性及应用领域
重要性
随着生物技术的迅猛发展,工业微生物育种学在提高工业生产效率、降低成本、减少环境污染等方面发挥着越来 越重要的作用。通过对微生物的遗传改良,可以突破传统育种方法的限制,实现高效、精准的工业生产。
工业微生物和生物制药
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工业微生物和生物制药生物技术是指把生物系统中的生物体、细胞以及细胞内的化学成分运用到技术领域以生产、服务和保护人类。
生物技术也是21世界技术领域发展的核心。
其中,工业微生物和生物制药是生物技术的重要分支,并被广泛应用于医药、化工、农业、食品等领域。
本文就从工业微生物和生物制药两个方面来谈一谈生物技术的应用。
一、工业微生物工业微生物是指那些能够在工业生产中发挥重要作用的微生物,包括细菌、真菌、藻类等。
在工业生产应用中,它们可以通过基因工程、发酵技术等手段进一步加工,从而制造出各种有用的产品。
目前,工业微生物的应用范围非常广泛,下面就分几类来讲述。
1. 食品工业在食品工业中,工业微生物的应用主要集中在食品保鲜、调味、颜色等方面。
例如,酵母、乳酸菌可以被用于制作酸奶、乳酸饮料等产品;青霉菌可以用于制作起司、蓝纹奶酪等;红曲菌可以被用于制作红曲米酒。
此外,微生物还有一些其他用途,比如酿酒、糖化等。
2. 化工工业工业微生物在化工工业中的应用主要体现在能够生产出有用的化学物质。
例如,有些细菌可以产出有机酸、醇类、酮类等有机化合物,这些物质被广泛用于精细化学品制备和提纯等方面。
此外,工业微生物还可以用于氨基酸、酿酒/啤酒、杀虫剂制造等领域。
3. 纺织工业工业微生物在纺织工业中的应用主要用于加工染料,并且可以代替传统手工染料和化学染料等。
利用微生物代替染料,可以大大减轻水源污染,同时也能达到节约资源、减少污染等目的。
二、生物制药生物制药是指利用生物技术手段,通过对生物微生物发酵培养、或直接从生物体组织中分离、提纯出一定的生物活性物质以制造药品的过程。
这些药品大都是以肽类、蛋白质等高分子结构为主,不仅具有高度的选择性,还能针对性地攻击病原体,对人体损伤较小,毒副作用小,适用范围广泛。
例如,乙肝疫苗、白血病/淋巴瘤药物和人类胰岛素等。
生物制药的制备过程主要有以下几个步骤:1. 选择合适的生物体或微生物株首先需要选择适合生物制药的生物体或微生物株,可以通过对细胞结构、生物代谢特征和表型特征等进行鉴定。
《工业微生物》课件
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工业微生物的培养基与培养条件
01
02
03
培养基类型
液体培养基、固体培养基 、半固体培养基。
培养条件
温度、pH值、氧气、压力 等。
培养方式
静置培养、振荡培养、深 层培养等。
工业微生物的分离与筛选
分离方法
稀释分离法、划线分离法、涂布分离法等。
筛选目的
高产菌株的筛选、抗逆性菌株的筛选等。
《工业微生物》课件
contents
目录
• 工业微生物概述 • 工业微生物的特性与培养 • 工业微生物的代谢与发酵 • 工业微生物的应用实例 • 工业微生物的未来发展与挑战
01
工业微生物概述
定义与分类
定义
工业微生物是指在工业生产中应 用的微生物,包括各种细菌、放 线菌、酵母菌和霉菌等。
分类
根据工业生产需求和应用领域, 工业微生物可分为发酵微生物、 酶制剂微生物、生物农药微生物 、生物肥料微生物等。
酶制剂是指通过生物工程技术生产的酶制品, 广泛应用于食品、医药、化工等领域。
酶制剂的生产工艺包括菌种选育、酶的分离纯化 、酶的固定化等步骤,其中菌种选育和酶的分离 纯化是关键环节。
氨基酸的生产
01
氨基酸是构成蛋白质的基本单位,具有多种生理功能,广泛应用于食 品、医药、化工等领域。
02
氨基酸的生产原理是利用微生物的代谢途径和酶促反应,将原料转化 为所需的氨基酸。
酒精发酵的效率取决于菌种性能、发 酵条件和工艺控制等因素,提高酒精 发酵效率是工业微生物研究的重点之 一。
乳酸发酵
乳酸发酵是指乳酸菌将糖类物 质转化为乳酸的过程,广泛应 用于食品、饮料、化工等领域
。
工业生产常用的微生物及要求-精品文档
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载体
能在大肠杆菌中自主复制
对某些限制酶来说只有一个切口,并
在酶作用后不影响其自主繁殖能力。 从细菌核酸中易于分离和纯化。 在宿主中能以多拷贝形式存在,有利 于插入的外源基因表达,能在宿主中 稳定地遗传
引入宿主细胞
质粒:重组DNA以转化的方式进入宿 主细胞 λ噬菌体:重组DNA以转染的方式进入 宿主细胞 柯斯质粒:以转导的方式进入宿主细胞
菌体的前处理
菌体的培养时间 融合剂的浓度 融合剂作用的时间 阳离子浓度 融合的温度及体系的pH值等
影响原生质体再生的主要因素
菌体自身的再生性能
原生质体制备的条件 再生培养基成分 再生培养条件等
DNA重组病毒、质粒、或其它载 体系统中,组成新的遗传物质,并转 入宿主细胞内进行繁殖的过程。
§工业生产常用的微生物及要求
一、工业生产常用的微生物
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。 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、 短杆菌 棒状杆菌 类酵母等。
yeasts 啤酒酵母 棒状杆菌
菌种培养基营养过于丰富不利于孢子形成, 影响发酵;菌种培养基营养贫乏,菌种在 营养贫乏的培养基中多次传代会使菌体细 胞内缺乏某些生长因子而衰退甚至死亡 因此培养基应选择具有传代后生产能力不 发生明显下降、菌落不易衰老和自溶的正 常形态菌落,孢子丰富的培养基。
菌种的复壮
提供良好的环境条件 定期纯化菌种 防止自身突变
可以从复杂的DNA分子中分离出单
独的DNA片段。 可以大量生产高纯度的基因片段及其 产物。 可以在大肠杆菌中研究来自其它生物 的基因。 在高等动植物中也可以发展和建立这 种基因操作系统。
微生物在工业上的应用
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微生物在工业上的应用随着科技的发展和人们对微生物的理解加深,微生物在工业上的应用也日渐广泛。
微生物是一种生活在我们周围的微小生物体,包括细菌、真菌、病毒和原生动物等。
这些微生物在工业生产上可以发挥重要的作用,比如发酵、制药、污水处理等。
一、微生物在发酵产业中的应用发酵是利用微生物代谢产生的酶来促进有机物质代谢的一种生物过程。
在发酵过程中,微生物不仅可以分解原料,还可以合成新物质。
例如,酸奶、豆腐、酱油、味增等发酵食品的制作过程中,都离不开微生物的作用。
传统的发酵工艺以菌种为基础,但现在也有越来越多的新型微生物被应用到发酵生产中。
比如,利用基因工程手段将适合发酵的毒性物质转化为有用物质的技术在药品生产中被广泛应用。
二、微生物在制药产业中的应用微生物在制药产业中的应用也十分广泛。
以青霉素为例,这是一种常见的抗生素。
青霉素能够抑制一些细菌的生长和繁殖,从而发挥治疗作用。
青霉素的制备就离不开对微生物的利用。
目前,青霉素的生产已经实现了从野生类型到工业话菌株的转化。
其他的一些药物,也可以通过微生物的发酵过程合成出来。
三、微生物在环保产业中的应用微生物在环保产业中的应用也十分广泛。
比如,有些微生物通过分解有机组分来处理污水或者生活垃圾。
类似地,还可以通过微生物菌剂来处理工业废水、油污等污染物。
不仅如此,微生物在农业等其它领域也有重要的运用。
四、微生物在材料科学中的应用除了以上领域,微生物在材料科学领域中的应用也正在逐渐升温。
生物材料可以通过微生物代谢产生的有机物质通过特殊技术制备而成。
因为这种生物材料结构在分子水平上具有可控性、环保性等特点,越来越多的研究机构正在探索这种材料的制备与应用领域。
综上所述,微生物在工业与科技领域中应用越来越广泛,其作用十分重要。
通过合理的微生物利用,我们可以更好地促进生产、环保,改善人类生活水平。
但与此同时,微生物的研究也需要充分考虑到其对健康和环境的潜在影响。
因此,未来研究中需要加强对微生物的研究,同时提高对食品、环保、医药等领域相关法律法规的规范程度,以更好地保障公众健康与安全。
工业生产常用的微生物工业生产常用的微生物从
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酶制剂的生产通常采用固态或液态发酵方式,选择适当的菌种和发酵条 件是关键。
05 微生物工业生产的未来发 展
新品种的发掘与利用
发掘新品种
通过基因组学、生物信息学等手段, 发掘具有特殊代谢途径和优异性能的 微生物新品种,提高工业生产效率和 产品品质。
微生物工业生产的环境友好型技术
生物催化技术
利用微生物作为催化剂,替代传统的化学催化过程,实现绿色、环保的工业生 产。
生物转化技术
利用微生物将原料转化为有价值的产品,降低对环境的污染和能源消耗。
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酶工程
酶工程是指利用酶的催化作用, 通过生物反应器进行大规模生 产的技术。
酶工程广泛应用于食品、医药、 化工等领域,如淀粉酶、蛋白 酶、脂肪酶等酶制剂的生产。
酶工程具有反应条件温和、催 化效率高、对环境友好等优点, 是实现可持续发展的重要手段 之一。
基因工程
基因工程是指通过改变生物体的基因组来改变其遗传性状,从而实现工业 生产的技术。
利用极端环境微生物
利用极端环境(如高温、高压、高盐、 低氧等)中的微生物资源,开发适应 极端环境的工业生产工艺和产品。
基因编辑与改造技术
基因编辑技术
利用基因编辑技术(如CRISPRCas9系统)对微生物进行精确的基 因修饰和改造,提高微生物的代谢效 率和产物产量。
基因改造技术
通过基因敲除、基因替换、基因插入 等手段,对微生物进行遗传改造,以 实现工业生产过程的优化和产品创新 。
微生物具有强大的代谢能力,能够 利用各种有机和无机物质进行生长 繁殖,为工业生产提供多种原料。
工业生产上常用的微生物有细菌
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工业生产上常用的微生物有细菌、放线菌、酵母菌和霉菌,由于发酵工程本身的发展以及遗传工程的介入,藻类、病毒等也正在逐步成为工业生产的微生物。
1.细菌工业生产中常用的细菌有:枯草芽孢杆菌、乳酸杆菌、醋酸杆菌、棒状杆菌、短杆菌、节杆菌、假单胞菌、小球菌等,用于生产乳酸、醋酸、氨基酸、核苷酸、淀粉酶、蛋白酶、脂肪酶、维生素、肌苷酸、丙酮丁醇等产品以及生物防治、细菌浸矿等。
2.放线菌它的最大经济价值在于能产生多种抗生素。
从微生物中发现的抗生素,有60%以上是放线菌产生的,如链霉素、金霉素、红霉素、庆大霉素等。
常用的放线菌主要来自以下几个属:链霉菌属、小单孢菌属和诺卡氏菌属等。
近年来也用放线菌生产氨基酸、核苷酸、维生素和酶制剂等。
3.酵母菌工业上常用的酵母菌有:啤酒酵母、假丝酵母、类酵母等,用于酿酒、制造面包、制造低凝固点石油、生产酒精、脂肪酶,以及生产可食用、药用和饲用的酵母菌体蛋白等。
4.霉菌工业上常用的霉菌有:藻状菌纲的根霉、毛霉、犁头霉、子囊菌纲的红曲霉,半知菌类的曲霉、木霉、青霉等;它们可用于生产多种酶制剂、抗生素、有机酸、生长素及甾体激素等。
工业微生物复习资料
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微生物是指所有形体微小,单细胞或结构简单的多细胞或没有细胞结构的一群最低等生物。
工业微生物主要包括细菌、放线菌、酵母菌、霉菌、噬菌体等五大类, 其主要特性是 l种类多2 分布广 3 繁殖快4 代谢强 5 易变异微生物的四大营养类型是光能自养型、光能异养型、化能自养型、化能异养型。
本培养基。
常用的六种菌种保藏方法是斜面冰箱保藏法、石蜡油封藏法、麸曲保藏法、砂土管保藏法、甘油低温保藏法、冻干法。
革兰氏染色法一种重要的细菌鉴别染色法。
该染色法的步骤1先用结晶紫液初染;2再用碘液媒染与结晶紫形成不溶于水的复合物3接着用95%乙醇进行脱色;4最后再用番红沙黄液复染。
经过这种染色方法可以将所有细菌基本上区分为两大类:革氏阳性细菌被染上紫色,革氏阴性细菌被染上红色营养缺陷型是指在某些营养物质如氨基酸、核苷酸、维生素等的合成能力上出现缺陷,必须在培养基中外加这些营养成分才能正常生长的变异菌株。
溶源性细菌溶源性细菌受到温和噬菌体侵染而带有原噬菌体却又没有形态上可见到的噬菌体粒子的宿主菌活性污泥是由污水中繁殖的好气性微生物群体组成的絮状污泥,具有很强的吸咐、凝聚和氧化分解污水中有机物质和其它物质的能力。
拮抗:一种微生物可以产生不利于另一种微生物生存的代谢物质。
这些代谢产物能改变微生物的生长环境,如改变氢离子浓度、渗透压、氧和二氧化碳张力等, 造成不适合某些其他微生物生长的环境。
特异性拮抗:是指微生物的某种或某类特殊代谢产物, 多为抗生素, 能选择性地杀死或抑制别种微生物, 叫特异性拮抗。
非特异性拮抗是指一种微生物的活动产物对多种微生物均具有拮抗作用的现象寄生:一般指一种小型生物生活在另一种较大型生物的体内包括细胞内或体表,从中夺取营养并进行生长繁殖, 同时使后者蒙受损害甚至被杀死的一种相互关系。
腐生:以无生命的有机物作为营养物质进行生长繁殖的生活方式。
鞭毛:某些细菌表面着生从细胞内伸出的细长、波浪形弯曲的丝状物。
线毛:生长在细菌体表面的一种纤细、中空,短直而数量较多的蛋白质附属物芽胞:某些细菌在生长的一定阶段,细胞内形成一个圆形、椭圆形或圆柱形,对不良环境条件有较强抗性的休眠体夹膜是在胞壁表面的粘性物质,含水量高,具有稳定的外形,很厚,约达菌体的几倍,成分为多糖致死时间:在一定温度下杀死99 · 99 %的微生物所需要的最短时间致死温度:在一定时间内杀死99 , 99 %的微生物所需要的最低温度防腐:是指防止或抑制微生物生长繁殖的方法,所用的药剂为防腐剂。
工业微生物考试题及答案
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工业微生物考试题及答案一、单项选择题(每题2分,共20分)1. 工业微生物学是研究微生物在工业生产中应用的科学,以下哪项不是工业微生物学的研究范畴?A. 微生物的分类和鉴定B. 微生物的生理和代谢C. 微生物的遗传和变异D. 微生物的疾病治疗答案:D2. 下列哪种微生物不是工业微生物?A. 酵母菌B. 乳酸菌C. 放线菌D. 病毒答案:D3. 工业微生物发酵过程中,通常需要控制的条件不包括以下哪项?A. 温度B. pH值C. 氧气供应D. 微生物种类答案:D4. 在工业微生物发酵过程中,下列哪种营养物质不是必需的?A. 碳源B. 氮源C. 无机盐D. 抗生素答案:D5. 下列哪种微生物在食品工业中不常用?A. 酵母菌C. 细菌D. 病毒答案:D6. 工业微生物发酵过程中,下列哪种物质不是常用的消泡剂?A. 硅油B. 植物油C. 聚丙烯酸钠D. 硫酸铜答案:D7. 工业微生物发酵过程中,下列哪种设备不是必需的?A. 发酵罐B. 搅拌器C. 过滤器D. 离心机8. 工业微生物发酵过程中,下列哪种物质不是常用的缓冲剂?A. 磷酸氢二钠B. 柠檬酸C. 碳酸钠D. 硫酸镁答案:D9. 工业微生物发酵过程中,下列哪种物质不是常用的抗氧化剂?A. 维生素EB. 维生素CC. 亚硫酸钠D. 氯化钠答案:D10. 工业微生物发酵过程中,下列哪种物质不是常用的防腐剂?A. 苯甲酸钠B. 山梨酸钾C. 丙酸钙D. 氯化钠答案:D二、多项选择题(每题3分,共15分)11. 工业微生物发酵过程中,下列哪些因素会影响微生物的生长和代谢?A. 温度B. pH值C. 氧气供应D. 微生物种类答案:ABC12. 工业微生物发酵过程中,下列哪些物质是常用的碳源?A. 葡萄糖B. 蔗糖C. 乳糖D. 尿素答案:ABC13. 工业微生物发酵过程中,下列哪些物质是常用的氮源?A. 牛肉膏B. 蛋白胨C. 尿素D. 氯化钠答案:ABC14. 工业微生物发酵过程中,下列哪些物质是常用的无机盐?A. 磷酸二氢钾B. 硫酸镁C. 氯化钠D. 维生素B12答案:ABC15. 工业微生物发酵过程中,下列哪些物质是常用的消泡剂?A. 硅油B. 植物油C. 聚丙烯酸钠D. 硫酸铜答案:ABC三、填空题(每题2分,共20分)16. 工业微生物学是研究微生物在__________中的应用的科学。
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主要内容
工 业 微 生 物 的 诱 变 育 种
物 杂 交 育
原 生 质 体 融 合 育 种
基 因 工 程
种
制
育
种
1 工业微生物的诱变育种
各种诱变剂有不同的剂量表示方法,如紫外线的强度是尔格, 化学诱变剂的剂量则以在一定温度下诱变剂的浓度和处理时间来表 示。但是仅采用诱变剂理化指标控制诱变剂的用量常会造成偏差, 不利于重复操作。在育种实践中,常采用致死率来作各种诱变剂的 相对剂量。致死率表示诱变剂造成菌悬液中死亡菌体数占菌体总数 的比率。它是最好的诱变剂相对剂量的表示方法,因为它不仅反应 了诱变剂的物理强度或化学浓度,也反映了诱变剂的生物学效应。
诱变育种:是指利用物理或化学诱变剂处理均 匀分散的微生物细胞群,促进其突变频率大幅度提 高,然后设法采用简便、快速和高效的筛选方法, 从中挑选少数符合育种目的的突变株,以供生产实 践或科学实验之用。
当前发酵工业和其他微生物生产部门所使用的 高产菌株,几乎都是通过诱变育种而大大提高了生 产性能的。故诱变育种仍是目前使用最广泛的育种 手段之一。
代谢调节控制育种主要是通过特定突变型的 选育,达到改变代谢通路、降低支路代谢终产物 的产生或切断支路代谢途径及提高细胞膜的透性, 使代谢流向目的产物积累方向进行。如下表列出 微生物代谢控制育种措施。
微生物代谢调控育种设施
调节体系 诱导 反馈阻遏 反馈抑制
细胞膜渗透性
育种设施 组成型突变株 营养缺陷型突变株 渗漏缺陷型突变株 抗终产物结构类似物突变株
诱变育种的基本过程如下
选择合适的出发菌株 制备待处理的菌悬液
诱变处理 筛选
保藏和扩大试验
1.1 出发菌株的选择
出发菌株就是用于育种的原始菌株。合适的出发菌株具有特定 生产性状的能力或潜力。出发菌株选择目前主要依据如下实际经验:
1)以单倍体纯种为出发菌株,可排除异核体和异质体的影响。
2)采用具有优良性状的菌株,如生长速度快、营养要求低下以及 产孢子早而多的菌株。
生物素缺陷型突变株 油酸缺陷型突变株 甘油缺陷型突变株
3 工业微生物杂交育种
杂交(hybridization)育种包括常规杂交、控制杂交和原生质 体融合等方法。进行体内基因重组育种的其他方法包括接合、转化、 转导等。
杂交育种的优点:
1)不同遗传性状菌株的杂交,使两亲株的优良性状集中于重组 体内,获得新品种。
诱变剂的作用:
1)提高诱变的频率
2)扩大产量变异的幅度
3)使产量变异向正变(即提高产量的变异)或负变(即降低产量的变异)
凡在高诱变率的基础上既能扩大变异幅度,又能促使变异移向正变范围的剂 量,就是合适的剂量。
要确定一个合适的剂量,通常要进行多次试验。
在诱变育种工作中,目前比较倾向采用较低的剂量。
诱变育种中还常常采取诱变剂复合处理,使它们产生协同效应。诱变剂 的复合处理常呈现一定的协同效应,复合处理方式可以灵活多变,可以是两 种或多种诱变剂的先后使用,或是同一种诱变剂的重复使用,或是两种或多 种诱变剂的同时使用。
3)选择对诱变剂敏感的菌株。由于有些菌株在发生某一变异后, 会提高对其他诱变因素的敏感性,故可考虑选择已发生其他变异的 菌株为出发菌株。
4)许多高产突变往往要经过逐步累积的过程,才变得明显,所以 有必要多挑选一些已经过诱变的菌株为出发菌株,进行多步育种, 确保高产菌株的获得。
1.2 制备单孢子(或单细胞)悬液
微生物遗传变异与育种
第五节 工业微生物育种
微生物育种的目的就是利用微生物遗传学的原理 和方法,人为地在DNA水平解除或突破微生物的代谢 调节控制,使某种代谢产物过量积累,把生物合成的代 谢途径朝人们所希望的方向加以引导,或者促使细胞内 发生基因的重新组合优化遗传性状,实现人为控制微生 物,获得我们所需要的高产、优质和低耗的菌种。
微生物杂交育种一般程序: 选择原始亲本
诱变筛选标记亲本 双亲本杂交 筛选重组体 重组体分析鉴定
标记亲和力 A A
[ A+B- ]
B 标记亲和力 B [ A-B+ ]
双亲本杂交 A B
微生物杂交程序
AB [ A+B+]
3.1 亲本菌株的选择
原始亲本是微生物杂交育种中具有不同遗传 背景的优质出发菌株,主要根据杂交的目的来选 择。从育种角度出发,通常选择具有优良性状如 产量高、代谢快、产孢子能力强、无色素、泡沫 少、粘性小等发酵性能好的菌株为原始亲本。它 们可以来自生产用菌或诱变过程中的某些符合要 求的菌株,也可以是自然分离的野生型菌株。原 始亲本还应该具有野生型遗传标记,如具有一定 的孢子颜色、可溶性色素或抗性标记等明显不同 的性状。
诱变育种要求所处理的细胞必须是处于对数生长期同步生长 的细胞,并且是均匀状态的单细胞悬液。
首先是细胞的生理状态对诱变处理也会产生很大的影响。如 细菌在对数期诱变处理效果较好。
其次是分散状态的细胞可以均匀地接触诱变剂,又可避免长 出不纯菌落。由于在许多微生物的细胞内同时含有几个核,所以 即使用单细胞悬浮液处理,还是容易出现不纯的菌落。
由于不同种类的微生物形态特性差别,获得的单细胞悬液的 方法也需具有针对性。
在实际工作中,要得到均匀分散的细胞悬液,通常可用无菌的玻 璃珠来打散成团的细胞,然后再用脱脂棉或滤纸过滤。
1.3 诱变处理
诱变处理主要采用物理诱变剂和化学诱变剂。目前常用的诱变 剂主要有紫外线、硫酸二乙酯、N-甲基-N,-硝基-N-亚硝基胍 (MNNG)和亚硝基甲基脲(NMU)等。后两种因有突出的诱变效 果,所以被誉为“超诱变剂”。
2)杂交获得的新遗传特性重组体,可克服因长期诱变造成的活 力下降、代谢缓慢等缺陷,提高对诱变剂的敏感性。
微生物杂交的本质是基因重组,但是不同类群微生物生物导致 基因重组的过程不完全相同。细菌和放线菌由于细胞核结构大致相 同,基因重组过程也相似,杂交过程是两个亲本菌株细胞间接合, 染色体部分转移,形成部分结合子,经交换、重组产生重组体;真 菌是通过有性生殖或准性生殖来完成的,真菌中半知菌纲是微生物 准性生殖中最典型的一类微生物。
2 工业微生物代谢调节控制育种
随着生物合成代谢途径、代谢调节控制的的 基础理论以及分子遗传学的研究深入,人们可以 通过突变或分子生物学方法,定向选育某种特定 的突变型,以达到大量积累有益产物的目的,即 所谓代谢控制育种。控制代谢的有效途径往往就 是改变微生物的遗传型,代谢控制育种可以大大 减少传统育种的盲目性,提高了效率。