生产菌种的来源

二、发酵工业对微生物菌种的要求
尽管工业用微生物菌种多种多样，但作为大规模生 产，选择菌种应遵循以下原则： 1、能在廉价原料制成的培养基上迅速生长，并形成 所需的代谢产物，产量高。 2、可以在易于控制的培养条件下迅速生长和发酵。
3、根据代谢控制的要求，选择单产高的调节突变株。 4、选育抗噬菌体能力强的菌株，使其不易感染噬菌体。
总结三、食品酶制剂生产有关的微生物
食用酶都要经过一系列研究的毒理试验，目前已同意使 用的仅仅少数微生物生产的食用酶。
α-淀粉酶：黑曲霉、米曲霉、米根霉、枯草牙孢杆菌 和地衣牙孢杆菌 水解淀粉制造饴糖、葡萄糖和糖浆等；
糊精、啤酒、黄酒、酒精、酱油、醋、果 汁、味精、面包的生产等；
蔬菜的加工等；
Hale Waihona Puke Baidu
3、曲霉 ( Aspergillus )
做酱、酿酒、制醋的主要菌种； 食用色素；生产糖化饲料；有机酸、 酶制剂； 米曲霉 ( Aspergillus oryzae )
较强的蛋白分解能力，同时又具有糖化能力， 酿酒中的糖化菌；蛋白酶和淀粉酶的生产菌
黑曲霉 ( Aspergillus niger )
◇具有淀粉酶、蛋白酶、果胶酶、纤维素酶和 葡萄糖氧化酶等； ◇产生多种有机酸，如抗坏血酸、柠檬酸、葡 萄糖酸和没食子酸等； ◇生产柠檬酸和葡萄糖酸的重要菌种
嗜热一氧化碳链霉菌 Streptomyces thermocarboxydus NL-1.
2、小单胞菌属 (Micromonospora)
与一般放线菌不同，菌丝体长 入培养基内，不形成气生菌丝， 而在基内菌丝体上长出 孢子梗， 其顶端生一个球形、椭圆形孢子。 常见于湖泥、河泥、淡水。分 解蛋白质、淀粉以及纤维素、几 丁质、木聚糖的能力强。 多种可产抗生素，如棘孢小单 胞菌 （M. echinospora）产庆大 霉素
1、菌的营养特征
2、菌的生长温度
一般要求采用廉价的培养基或使用来源丰 富的原料
3、菌的稳定性
4、菌的产物得率和产物在培养液中的浓度 5、菌对所采用的设备和生产过程的适应性 6、容易从培养液中回收产物
三、含微生物样品的采集
较复杂：应根据分离目的灵活掌握 土壤（丰富、 5-15cm、土质、酸碱度、植被状况、地理条件、季节）
食品 、海水、动物、植物、极端环境
根据微生物的营养类型采样
森林土中有相当多枯枝落叶和腐烂的木头，富含纤维素， 肉类加工厂附近、饭店排污沟，易分离到蛋白酶和脂肪酶 适合利用纤维素作碳源的纤维素酶产生菌生长。 产生菌。 根据微生物的生理特性采样 面粉加工厂等场所易分离到产淀粉酶、糖化酶的菌 筛选 高温酶产生菌通常从温泉、火山爆发处、堆肥等采样； 筛选产低温酶的微生物，可从冰窖、南极、深海等采样
（一） 细菌
1、枯草芽孢杆菌 (Bacillus subtilis)
分布广，常存在于枯草、土壤等，一般为腐生菌； 能产生大量淀粉酶和蛋白酶 G+
2、大肠杆菌 (Escherichia coli)
可利用大肠杆菌制取天冬氨酸、苏氨酸、缬氨酸等 基因工程的很好材料
G-
3、乳酸杆菌 (Lactobacillus sp.)
• 自然选用转向代谢育种；
• 诱发基因突变转向基因重组的定向育种；
（二）微生物工业菌种的分离
一、菌种分离与筛选工作程序
发酵工业菌种，最初都是从自然界中分离筛选出来的。 分离与筛选菌种的具体做法一般分4个步骤： 样品采集 增殖培养 纯种分离 生产性能测定
筛 选 工 作 程 序
增殖条件探索
调查研究（包括资料查阅） 试验方案设计 采样 第一次增殖培养
抗生素是次级代谢产物，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
总结二、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：改变微生物的代谢途径，积累产物。

G+
以葡萄糖为原料发酵产酸，是谷氨酸和其他氨基酸的 高产菌。
14
6、黄单胞菌 (Xanthomonas)

Ggum)。 如：野油菜黄单
把淀粉转化为黄原胶(Xanthan
胞菌(X. campestris) 黄原胶是酸性胞外杂多糖。 目前国际上集增稠、悬浮、乳化、稳定于一体．性能最 优越的生物胶。
富集目的：
让目的微生物在种群中占优势，使筛选变 得可能。
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；
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
其要领是提供一些有利于所需菌株生长或不利于其 他菌型生长的条件，例如，供给特殊的基质或加入某些 抑制剂。 控制氧可将好氧微生物和厌氧微生物分开； 在分离培养中加入抗生素或某试剂可增加选择性
2、毛霉 ( Mucor )
毛霉的主要用途：腐乳、 酱油、豆豉
鲁氏毛霉 ( Mucor rouxianus ) 从我国小曲中分离出来； 糖化淀粉且能生成少量酒精； 产生蛋白酶，分解大豆蛋白的能力，制作腐乳 总状毛霉 ( Mucor racemosus ) 是毛霉中分布最广的一种，几乎在各地土 壤中、生霉的材料上、空气中都能找到；酒 曲中常，见可制作豆豉。
热带假丝酵母
白色假丝酵母
能利用造纸工业中的亚硫酸废液，也能利用糖蜜、马铃薯淀 粉和木材水解液等，处理工业和农副产品加工业的废弃物，生 产可食用的蛋白质，在综合利用中很有价值。
产生脂肪酶，用于绢纺原料的脱脂。
（四）霉菌
1、根霉 (Rhizopus)
根霉的主要用途：米酒、 黄酒、淀粉糖化、有机酸、 甾体转化等 主要涉及种：黑根霉、华 根霉、米根霉 米根霉 (Rhizopus oryzae) 淀粉酶活力极强，多作糖化酶使用； 有较强的蛋白质分解能力，用于制造 腐乳。 华根霉 (Rhizopus chinentis) 是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。
15
7、假单胞菌 (Pseudomonas)
G-，多分布于土壤和水中及各种植物体，极强分解有 机物的能力。

生产维生素B12、丙氨酸、谷氨酸、葡萄糖酸、色素、 果胶酶；

类固醇（甾体）转化；利用烃类生产单细胞蛋白。
16
细菌类
（二） 放线菌
• 是一类G+；单细胞、丝状多核分支的、以孢子形式繁殖 的原核微生物。
革兰氏阳性，无芽孢，厌氧或兼性厌氧
可生产乳酸
干酪的成熟、乳脂的酸化和腌菜、泡菜制作
4、醋酸菌 (Acetobacter)
分两群：
1）只将乙醇氧化成醋酸
2）将产生的醋酸继续氧化成CO2和水

可生产醋酸、酿醋。
G-，果园的土壤、葡萄或其他浆果或酸败食物表面。
13
5、棒状杆菌 (Corynebacterium)
4、青霉 ( Penicillum )
产黄青霉 ( Penicillum chrysogenum ) 生产青霉素、葡萄糖氧化酶、葡萄糖 酸、柠檬酸和抗坏血酸 娄地青霉 ( Penicillum roqueforti ) 具有分解油脂和蛋白质的能力，可 用于制造干酪。
总结一、抗生素生产有关的微生物
第二节
菌种来源
生产菌种的性能 微生物工程工业生产水平
发酵和提取工艺条件 生产设备
的三个决定要素:
获得优良的生产菌种是实现高水平微 生物工程工业生产的第一环节
（一）微生物菌种的来源
一般通过以下几个途径收集菌种、采集样品和分离筛选： 1、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（生产）； 2、从大自然中采集样品分离（科研）； 3、从一些发酵制品中分离筛选目的菌株（科研、生产）。 育种三个方向 • 野生菌转向变异菌；
糖蜜生产酒精
传统的发酵行业，如啤酒、白酒、果 酒、酒精、药用酵母片以及制造面包等； 近年来，提取核酸、细胞色素C、辅 酶A等；为食用单细胞蛋白(SCP)，药 用和饲料用；其转化酶用于转化蔗糖， 制造酒心巧克力。
2、假丝酵母 (Candida)
能形成假丝，液体培养时能形成浮膜 可生产脂肪酶等
第二章
生产菌种的来源
第一节 发酵工业常用微生物 第二节 菌种来源
第一节
发酵工业常用的微生物
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
有些微生物能在极端的环境下生长
物理方法（温度、过滤、离心等） 化学方法（化学试剂） 诱饵技术 （石蜡棒、花粉等）

44
五、菌种的分离
1、 施加选择性压力分离法—— 富集培养
2、随机分离
45
1、含微生物样品的富集培养
富集(enrichment)培养
设计一种选择性培养基，创造有利的生长条件，使目的微生 物迅速地生长繁殖，数量增加，由原来自然条件下的劣势种 变成人工环境下的优势种，以利分离到所需的菌株。
分离耐高渗透压酵母菌，可到甜果、蜜饯、甘蔗渣堆积处采样
• 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，用小铲子除去表土，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；及时分离。
四、标本的预处理
5、菌种不易变异退化，以保证发酵生产和产品质量的稳 定性。
6、菌种不产生有害的生物活性物质和毒素，以保证安 全。 7、对需要添加的前体物质有耐受能力，并且不能将这 些前体物质作为一般碳源利用;
8、在发酵过程中产生的泡沫要少;
9、在发酵过程中不产生或少产生与目标产品相近的副 产品及其他产物;
三、发酵工业中常用微生物菌种
高温下培养可将嗜热微生物和非嗜热微生物分开； 如分离真菌可在土豆培养基中加入链霉素；
分离细菌或放线菌可在培养基中加入制霉菌素等 控制pH 可分离嗜酸或嗜碱微生物；
第一次平板分离
第二次增殖培养 第一次原种斜面 （保存）
第二次平板分离
第二次原种斜面 定量或半定量测定 初筛（1株1瓶） 第二次原种斜面 （保存）
第三次平板分离
第三次原种斜面 不纯 第四次平板分离 第三次菌种保藏 （保存）
第四次原种斜面 第四次菌种保藏 （保存）
初步工艺条件摸索
再复筛
1株3-5瓶 较优菌株
自然界中分布很广，有机 质丰富的微碱性土壤中较 多；多腐生；
产生多种抗生素（12 000 余种，60%左右来自放线 菌），经济价值大。
1、链霉菌属 ( Streptomyces )
灰色链霉菌(Streptomyces griseus) 生产链霉素 金霉素链霉菌 (Streptomyces aureofaciens) 在PDA培养基上生长时，基内菌丝产生金黄色 色素,生产金霉素 红霉素链霉菌 (Streptomyces erythreus) 产红霉素 龟裂链霉菌 (Streptomyces rimosus) 菌落灰白色，表面后期有皱折，呈龟裂状 生产土霉素
保藏及进一步做生产性能试 验或作为育种的出发菌株
某些必要试验和毒性试验
总结：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：如何使样品中所含目标微生物的可能性大
如何在后续的操作中使这种可能性实现
二、分离与筛选的设计要求
在筛选所需菌株时应考虑以下一些重要指标：
黄色短杆菌、谷氨酸棒杆菌、乳酸发酵短杆菌等菌株 生产赖氨酸。
赖氨酸的生物合成途径及其调控机制
• 天冬氨酸激酶 受赖氨酸和苏 氨酸的协同反 馈抑制。 • 失去了合成高 丝氨酸的能力 时，中间产物 天冬氨酸半醛 全部转入赖氨 酸合成；
协同反馈抑制：在分支代谢途径中，几种末端产物同时 都过量，才对途径中的第一个酶具有抑制作用。若某一 末端产物单独过量则对途径中的第一个酶无抑制作用。
（三）酵母菌
单细胞真核，主分布 于含糖质较多的偏酸 性环境中，如水果、 蔬菜、花蜜和植物叶 子上，以及果园土壤 中。
1、啤酒酵母 (Saccharomyces cerevisiae)
根据长与宽的比例，分三组： 第一组 长宽比为1-2，为圆形、卵圆形； 主要供生产啤酒、白酒和酒精及面包 第二组 长宽比为2，多供生产葡萄酒、果酒用 第三组 长宽比大于2，耐高渗透压，供发酵甘蔗