发酵工程讲义及设备第二章
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液体培养基上
均匀混浊； 沉淀生长； 表面生长。
（4）工业上常见的种类
A.革兰氏阴性无芽孢杆菌 a，大肠杆菌(Escherihia coli)
大肠埃希氏杆菌，简称为大肠杆菌，是最为著名的原核生物。
• 特征：细胞杆状，长度为0.5×1.0~3.0μm，有的近似 球状，有的则为长杆状。革兰氏染色阴性。能运动或 不运动，运动者周生鞭毛。许多小种产生荚膜或微荚 膜，无芽抱。
• 生化特点：
•
大肠杆菌发酵葡萄糖和乳糖，产酸、产气。
Escherich属菌株和大多数大肠杆菌是无害，但也有些大肠杆菌
是致病的，会引起腹泻和尿路感染。
大肠杆菌的用途主要有: (1) 制取氨基酸 天门氨基酸、色氨酸、苏氨酸和缬氨酸等。 如AS 1.797 (中国科学院微生物研究所编号, 下同)、AS 1.751、 AS 1.129和AS 1.183等为氨基酸产生菌株； (2) 制备多种酶 天门冬酰氨酶（抗肿瘤酶，用于治疗白血 病），青霉素酰化酶（用于制备6－APA母核，生产半合成青霉 素）， 酰基转移酶（用于拆分DL－氨基酸，制备L－氨基酸）， 溶菌酶（用于消炎、抗菌等），谷氨酸脱羧酶（味精工业中用 于谷氨酸的定量分析），多核苷酸化酶，α－半乳糖苷酶等； (3) 作为基因工程受体菌 经改造后成为基因工程菌，用于 生产各种多肽蛋白质类药物（如生长素、胰岛素、干扰素、白 介素、红细胞生成素等）和氨基酸, 如大肠杆菌K12的突变菌株 HB101、C600、JM103和LE392等作为当前重组DNA的主要受体菌, 此外，目前最常用的宿主菌还有大肠秆菌DH5α；
可见范围 肉眼
微生物的相对大小 真核细胞型
光学显微镜 电镜
原核细胞型 病毒
微生物的概念
.微生物的细胞类型
真核细胞的主要特征:
•有核膜，核仁，染色体; •有细胞器; •核糖体为80S;
微生物的概念
微生物的细胞类型
原核细胞的主要特征:
•无核膜、核仁、染色体，仅 有裸露的DNA链形成的核区域， 称核质体； •无细胞器； •核糖体为70S；
色、光泽、表面状况、边缘、隆起度、透光性、质地 以及是否分泌色素等方面)。
•
酵母菌落:呈圆形、湿润具有粘性、不透明、表面光滑、有油脂 状光泽，多数白色或乳白色，少数红色。与培养基结合不紧， 易被挑取。当培养时间较长时，菌落颜色变暗，有特殊的酒 香味。
放线菌的菌落:常呈辐射状而得名，菌落周缘有辐射形菌丝。菌 落特征介于霉菌与细菌之间， 菌落质地致密、干燥、多皱、 菌落较小而不广泛延伸。幼龄菌落因气生菌丝尚未分化形成 孢子丝，故菌落表面与细菌菌落相似，当形成大量孢子丝及 分生孢子布满菌落表面后，就形成表面絮状、粉末状或颗粒 状的典型放线菌菌落。此外，由于放线菌菌丝及孢子常含有 色素，使菌落的正面和背面呈现不同颜色。由于营养菌丝生 长在培养基内与培养基结合较牢固，所以菌落不易挑起。
（2）结 构
基本结构:
细胞壁； 细胞膜； 细胞质； 核质体；
特殊结构:
荚膜； 芽孢； 鞭毛；
观察荚膜和鞭毛标本片
荚 膜
周生
发酵工业常用微生物的形态特征
（3）培 养 特 征
固体培养基上: 菌落(colony)： 菌苔(lawn)：大量细菌
的菌落连成一片。
发酵工业常用微生物的形态特征
（3）培 养 特 征
一、微生物的概念
微生物(Microorganism, microbe)
是指一大类形体微小、结构简单 的低等生物的总称。
微生物的概念
微生物的概念
三个要点:
小：观察借助光镜；测量单位为微米或纳米；
简：简单多细胞;单细胞;无细胞结构 低：进化程度低，为原始的生命形式；
独立存在
自主生存
微生物的概念
1.微生物小的直观感觉
能 将这些前体物质作为一般碳源利用 • 9.不是病原菌,同时在系统发育上与病原菌
无关,不产生任何有害的生活物质,以保证安 全
发酵工业常用微生物的形态特征
1.细菌（Bacterium) （1）形态
球 形
杆 形
螺弧 旋形 形
细菌个体形态图
短杆菌 长杆菌
梭状芽孢杆菌
螺旋体
弧菌
螺旋菌
发酵工业常用微生物的形态特征
• 1.能在价廉原料制备的培养基上迅速 生长并生成所需代谢产物,且产量高
• 2.培养条件易于控制, • 3.生长迅速,发酵周期短, • 4.满足代谢控制的要求 • 5.抗噬菌体和杂菌的能力强
• 6.遗传性状稳定,菌种不易变异退化 • 7.在发酵过程中产生的泡沫少,这对装料系
数,提高单罐产量,降低成本有重要意义 • 8.对需要添加的前体物质 有耐受力,并且不
微生物的种类
电镜下的
微生物
酵 母
菌
曲霉
阿米巴
草履虫
细菌、酵母菌、放线菌菌落形态观察
•
菌落（colony）: 将单个细菌细胞接种到适宜
的固体培养基中，在适宜的条件下细菌便迅速生长繁
殖，经过一定时间后，由于细胞生长受到各种因素的
限制，因而可在培养基表面或里面聚集形成一个肉眼
可见的，具有一定形态的子细胞群体(形状，大小、颜
二、微生物的种类
• 1、原核生物
•
细菌、放线菌、衣原体
•
支原体、立克次氏体、 蓝细菌
• 2、真核生物
•
真菌（霉菌、酵母菌等）、
•
原生动物、单细胞藻类；
• 3、非细胞生物
•
病毒、类病毒、拟病毒、朊病毒等；
微生物的种类
各种“视野”下的细菌
光镜
暗视野
荧光 透射电镜
超薄切片
冷冻切片 扫描电镜
DNA蛋白质 复合物
发酵工程及设备第 二章
精品
本章的教学内容
第一节 第二节 第三节 第四节 第五节 第六节
发酵过程与微生物 微生物的营养与培养基的设计 微生物的生长模式及其动力学 环境对微生物的影响 代谢产物的代谢调控 微生物代谢产物的过量产生
第一节 发酵过程与微生物
.微生物的概念 .微生物的种类 .微生物的特点 .微生物与发酵
பைடு நூலகம்
细菌菌落： ➢ 共有特征：湿润，较光滑，较透明，较粘稠，易挑取，质
地均匀，颜色多样，菌落正反面及边缘与中央颜色一致。
• 特有特征：
•
有鞭毛：菌落大而平坦，边缘多缺刻、不规
则
•
有糖被：菌落大，透明，呈蛋清状
•
有芽孢：菌落外观粗糙，“干燥”，不透明
且表面多褶
➢霉菌菌落特征：菌落形态较大，质地疏松， 外观干燥，不透明，呈现或松或紧的蛛网 状、绒毛状、棉絮状或毡状；菌落与培养 基间的连接紧密，不易挑取，菌落正反面、 边缘与中心颜色常不一致。
细菌菌落及菌苔
微生物的种类
放线菌的的形态
气 生 菌 丝 培养基
孢 子 丝
孢子
基内菌丝
放线菌菌落
几 种 菌 落
霉菌菌落 青霉 毛霉 黄曲霉
青霉
黑曲霉
黄曲霉
红曲霉
黑曲霉 黄曲霉 构巢曲霉
烟曲霉 绳状青霉 杂色曲霉
桔青霉
兰色梨头 毛霉
少根根霉
三、发酵工业常用微生物的形 态特征
发酵工业对菌种的要求
均匀混浊； 沉淀生长； 表面生长。
（4）工业上常见的种类
A.革兰氏阴性无芽孢杆菌 a，大肠杆菌(Escherihia coli)
大肠埃希氏杆菌，简称为大肠杆菌，是最为著名的原核生物。
• 特征：细胞杆状，长度为0.5×1.0~3.0μm，有的近似 球状，有的则为长杆状。革兰氏染色阴性。能运动或 不运动，运动者周生鞭毛。许多小种产生荚膜或微荚 膜，无芽抱。
• 生化特点：
•
大肠杆菌发酵葡萄糖和乳糖，产酸、产气。
Escherich属菌株和大多数大肠杆菌是无害，但也有些大肠杆菌
是致病的，会引起腹泻和尿路感染。
大肠杆菌的用途主要有: (1) 制取氨基酸 天门氨基酸、色氨酸、苏氨酸和缬氨酸等。 如AS 1.797 (中国科学院微生物研究所编号, 下同)、AS 1.751、 AS 1.129和AS 1.183等为氨基酸产生菌株； (2) 制备多种酶 天门冬酰氨酶（抗肿瘤酶，用于治疗白血 病），青霉素酰化酶（用于制备6－APA母核，生产半合成青霉 素）， 酰基转移酶（用于拆分DL－氨基酸，制备L－氨基酸）， 溶菌酶（用于消炎、抗菌等），谷氨酸脱羧酶（味精工业中用 于谷氨酸的定量分析），多核苷酸化酶，α－半乳糖苷酶等； (3) 作为基因工程受体菌 经改造后成为基因工程菌，用于 生产各种多肽蛋白质类药物（如生长素、胰岛素、干扰素、白 介素、红细胞生成素等）和氨基酸, 如大肠杆菌K12的突变菌株 HB101、C600、JM103和LE392等作为当前重组DNA的主要受体菌, 此外，目前最常用的宿主菌还有大肠秆菌DH5α；
可见范围 肉眼
微生物的相对大小 真核细胞型
光学显微镜 电镜
原核细胞型 病毒
微生物的概念
.微生物的细胞类型
真核细胞的主要特征:
•有核膜，核仁，染色体; •有细胞器; •核糖体为80S;
微生物的概念
微生物的细胞类型
原核细胞的主要特征:
•无核膜、核仁、染色体，仅 有裸露的DNA链形成的核区域， 称核质体； •无细胞器； •核糖体为70S；
色、光泽、表面状况、边缘、隆起度、透光性、质地 以及是否分泌色素等方面)。
•
酵母菌落:呈圆形、湿润具有粘性、不透明、表面光滑、有油脂 状光泽，多数白色或乳白色，少数红色。与培养基结合不紧， 易被挑取。当培养时间较长时，菌落颜色变暗，有特殊的酒 香味。
放线菌的菌落:常呈辐射状而得名，菌落周缘有辐射形菌丝。菌 落特征介于霉菌与细菌之间， 菌落质地致密、干燥、多皱、 菌落较小而不广泛延伸。幼龄菌落因气生菌丝尚未分化形成 孢子丝，故菌落表面与细菌菌落相似，当形成大量孢子丝及 分生孢子布满菌落表面后，就形成表面絮状、粉末状或颗粒 状的典型放线菌菌落。此外，由于放线菌菌丝及孢子常含有 色素，使菌落的正面和背面呈现不同颜色。由于营养菌丝生 长在培养基内与培养基结合较牢固，所以菌落不易挑起。
（2）结 构
基本结构:
细胞壁； 细胞膜； 细胞质； 核质体；
特殊结构:
荚膜； 芽孢； 鞭毛；
观察荚膜和鞭毛标本片
荚 膜
周生
发酵工业常用微生物的形态特征
（3）培 养 特 征
固体培养基上: 菌落(colony)： 菌苔(lawn)：大量细菌
的菌落连成一片。
发酵工业常用微生物的形态特征
（3）培 养 特 征
一、微生物的概念
微生物(Microorganism, microbe)
是指一大类形体微小、结构简单 的低等生物的总称。
微生物的概念
微生物的概念
三个要点:
小：观察借助光镜；测量单位为微米或纳米；
简：简单多细胞;单细胞;无细胞结构 低：进化程度低，为原始的生命形式；
独立存在
自主生存
微生物的概念
1.微生物小的直观感觉
能 将这些前体物质作为一般碳源利用 • 9.不是病原菌,同时在系统发育上与病原菌
无关,不产生任何有害的生活物质,以保证安 全
发酵工业常用微生物的形态特征
1.细菌（Bacterium) （1）形态
球 形
杆 形
螺弧 旋形 形
细菌个体形态图
短杆菌 长杆菌
梭状芽孢杆菌
螺旋体
弧菌
螺旋菌
发酵工业常用微生物的形态特征
• 1.能在价廉原料制备的培养基上迅速 生长并生成所需代谢产物,且产量高
• 2.培养条件易于控制, • 3.生长迅速,发酵周期短, • 4.满足代谢控制的要求 • 5.抗噬菌体和杂菌的能力强
• 6.遗传性状稳定,菌种不易变异退化 • 7.在发酵过程中产生的泡沫少,这对装料系
数,提高单罐产量,降低成本有重要意义 • 8.对需要添加的前体物质 有耐受力,并且不
微生物的种类
电镜下的
微生物
酵 母
菌
曲霉
阿米巴
草履虫
细菌、酵母菌、放线菌菌落形态观察
•
菌落（colony）: 将单个细菌细胞接种到适宜
的固体培养基中，在适宜的条件下细菌便迅速生长繁
殖，经过一定时间后，由于细胞生长受到各种因素的
限制，因而可在培养基表面或里面聚集形成一个肉眼
可见的，具有一定形态的子细胞群体(形状，大小、颜
二、微生物的种类
• 1、原核生物
•
细菌、放线菌、衣原体
•
支原体、立克次氏体、 蓝细菌
• 2、真核生物
•
真菌（霉菌、酵母菌等）、
•
原生动物、单细胞藻类；
• 3、非细胞生物
•
病毒、类病毒、拟病毒、朊病毒等；
微生物的种类
各种“视野”下的细菌
光镜
暗视野
荧光 透射电镜
超薄切片
冷冻切片 扫描电镜
DNA蛋白质 复合物
发酵工程及设备第 二章
精品
本章的教学内容
第一节 第二节 第三节 第四节 第五节 第六节
发酵过程与微生物 微生物的营养与培养基的设计 微生物的生长模式及其动力学 环境对微生物的影响 代谢产物的代谢调控 微生物代谢产物的过量产生
第一节 发酵过程与微生物
.微生物的概念 .微生物的种类 .微生物的特点 .微生物与发酵
பைடு நூலகம்
细菌菌落： ➢ 共有特征：湿润，较光滑，较透明，较粘稠，易挑取，质
地均匀，颜色多样，菌落正反面及边缘与中央颜色一致。
• 特有特征：
•
有鞭毛：菌落大而平坦，边缘多缺刻、不规
则
•
有糖被：菌落大，透明，呈蛋清状
•
有芽孢：菌落外观粗糙，“干燥”，不透明
且表面多褶
➢霉菌菌落特征：菌落形态较大，质地疏松， 外观干燥，不透明，呈现或松或紧的蛛网 状、绒毛状、棉絮状或毡状；菌落与培养 基间的连接紧密，不易挑取，菌落正反面、 边缘与中心颜色常不一致。
细菌菌落及菌苔
微生物的种类
放线菌的的形态
气 生 菌 丝 培养基
孢 子 丝
孢子
基内菌丝
放线菌菌落
几 种 菌 落
霉菌菌落 青霉 毛霉 黄曲霉
青霉
黑曲霉
黄曲霉
红曲霉
黑曲霉 黄曲霉 构巢曲霉
烟曲霉 绳状青霉 杂色曲霉
桔青霉
兰色梨头 毛霉
少根根霉
三、发酵工业常用微生物的形 态特征
发酵工业对菌种的要求