工业生产菌株的特点
发酵工业中常用常见的酵母菌
发酵工业中常用常见的酵母菌（一）酿酒酵母（Saccharomyces cerevisiae）这是发酵工业上最常用的菌种之一（图2-84）。
按细胞长与宽的比例可将其分为三组。
1）细胞多为圆形或卵形，长与宽之比为1～2。
这类酵母除了用于酿造饮料酒和制作面包外，还用于乙醇发酵。
其中德国2号和12号（RasseII和RasseXII）最有名，但因其不能耐高浓度盐类，故只适用于以糖化的淀粉质为原料生产乙醇和白酒。
2）细胞形状以卵形和长卵形为主，也有些圆形或短卵形细胞，长与宽之比通常为2。
常形成假菌丝，但不发达也不典型。
这类酵母主要用于酿造葡萄酒和果酒，也可用于酿造啤酒、蒸馏酒和酵母生产。
葡萄酒酿造业称此为葡萄酒酵母（Sac．ellisoideus）。
3）大部分细胞长宽之比大于2，它以俗名为台湾396号酵母为代表。
我国南方常将其用于糖蜜原料生产乙醇。
其特点为耐高渗压，可忍受高浓度盐类。
该酵母原称魏氏酵母（Sac．willanus）。
在啤酒酿造中最早采用的酵母是卡尔斯伯啤酒厂的E．C．Hansen（1842～1909年）在1883年分离的卡尔斯伯酵母（Saccharomyces carlsbergensis），这是一种底面发酵酵母。
酿酒酵母也可用于啤酒酿造，但属上面发酵酵母，这两种酵母发酵的过程和啤酒风味都有所不同。
目前在分类上皆采用酿酒酵母的学名。
底面发酵酵母其细胞为圆形或卵圆形，直径为5～10μm。
它与酿酒酵母在外形上的区别是，卡氏酵母部分细胞的细胞壁有一平端。
另外，温度对这两类酵母的影响也不同。
在高温时，酿酒酵母比卡氏酵母生长得更快，但在低温时卡氏酵母生长较快。
酿酒酵母繁殖速度最高时的温度为33℃，而卡氏酵母需在36℃。
但在8℃时卡氏酵母较酿酒酵母繁殖速度几乎快一倍。
（二）异常汉逊酵母（Hansenula anomala）细胞为圆形，直径4～7μm，椭圆形成腊肠形，大小为（2.5～6）μm×（4.5～20）μm，甚至有长达30μm的长细胞，多边芽殖，发酵，液面有白色菌醭，培养液混浊，有菌体沉淀于管底（图2-85）。
菌种的筛选和分离
工业微生物菌种得分离与筛选来源:青岛海博一、微生物工业对菌种得要求(一)、微生物工业得生产水平由三个要素决定:生产菌种得性能、发酵及提纯工艺条件、生产设备。
其中生产菌种得性能就是最重要得因素。
(二)、微生物工业对菌种得要求就是:(１)菌株高产,在较短得时间内发酵产生大量发酵产物得能力;(２)在发酵过程中不产生或少产生与目标产品相近得副产品及其她产物;(3)生长繁殖能力强,较强得生长速率,产孢子得菌种应该具有较强得产孢子能力;(4)能够高效地将原理转化为产品;(５)能利用广泛得原材料,并对发酵原料成分得波动敏感性小;(６)对需要添加得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;(7)在发酵过程中产生得泡沫要少;(8)具有抗噬菌体得能力;(9)遗传稳定性,二、工业用微生物菌种得来源及选育(一)微生物菌种得来源一般通过以下几个途径收集菌种、采集样品与分离筛选:(1)就是根据资料直接向有科研单位、高等院校、工厂或菌种保藏部门索取或购买;(２)从大自然中采集样品分离;(3)从一些发酵制品中分离筛选目得菌株、当前发酵工业所用菌种总趋势就是从野生菌转向变异菌,自然选用转向代谢育种,从诱发基因突变转向基因重组得定向育种。
(二)微生物工业菌种得分离1、野生菌株得分离、筛选过程(１)新菌种分离与筛选得步骤菌种分离得流程如下:标本采集→标本材料得预处理→富集培养→菌种初筛→菌种复筛→性能鉴定→菌种保藏①采样采样季节:以温度适中,雨量不多得秋初为好。
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、②标本预处理④纯种分离:采用划线分离法、稀释分离法等纯化方法获取单菌落、⑤高产菌株得筛选:这一步就是采用与生产相近得培养基与培养条件,通过三角瓶得容量进行小型发酵试验,获得适合于工业生产用菌种。
微生物菌种分离__筛选与育种
3.1 细菌的杂交育种
细菌的杂交可以通过细菌接合、F因子转导、 R因子转移、转化和转导等方法促使基因重组。
3.2 放线菌的杂交育种
放线菌的杂交包括混合培养法、平 板杂交法和玻璃纸转移法三种：
金霉素、新霉素、红霉素和新生霉 素等抗生素产生菌的杂交育种中，都 有成功的报道。
3.3 霉菌的杂交育种
1．准性生殖 准性生殖是指真菌不通过有性生殖
融合后的原生质体具有生物活性， 但由于缺少细胞壁，不是正常的细胞， 不能在普通培养基上生长。所以要涂 布在高渗培养基上令其再生。可以增 加高渗培养基的渗透压或添加蔗糖来 增加再生率。
3) 融合子的检出
融合子是在选择性培养基上检出， 即通过两个遗传标记互补确定的，如 利用营养缺陷型互补，在基本培养基 上识别融合子。
2．3 突变菌株的筛选
诱变后，正向突变的菌株通常较少，菌 种性能有可能发生各种各样的变异，如营 养、抗性、代谢、形态、生长繁殖和温度 等。这些变异菌种可用各种方法筛选。
通过初筛和复筛后，还要经过发酵条件 优化研究，确定最佳发酵条件，使高产菌 株生产能力充分发挥出来。
1）．营养缺陷型突变菌株的筛选
一般来说，优良的生产菌种应该 具备如下的基本特性：
①具有在较短的发酵周期内产生大量发 酵产物的能力。
②在发酵过程中不产生或少产生与目标 产品性质相近的副产物及其他产物。
③生长繁殖能力强，生长速率快。
④能够高效地将原料转化为产品。 ⑤有广泛利用不同来源原材料的能力，
并对发酵原料成分波动敏感性较小。 ⑥对需要添加的前体物质有耐受能力，
自然选育是一种简单易行的选育方 法。但是自然选育的效率低，因此经 常与其它育种方法交替使用，以提高 育种效率。
自然选育程序:
工业微生物菌种
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。
工业生产菌株的特点
工业生产菌株的特点
工业生产菌株是指在工业生产中使用的微生物菌株，它们通常具有一些独特的特点，以适应工业化生产和提高生产效率。
以下是工业生产菌株的一些主要特点：
1. 适应性强：工业生产菌株通常具有很强的适应性，可以适应不同的环境条件和培养基。
这样可以使它们在不同的生产环境中稳定生长，提高生产效率。
2. 生长速度快：工业生产菌株的生长速度通常比自然界的微生物更快。
这样可以缩短生产周期，提高产量。
3. 产量高：工业生产菌株通常具有较高的代谢能力和繁殖能力，可以产生更高的产量。
这样可以在相同的生产条件下获得更多的产品。
4. 耐高温、高压、高盐等极端条件：工业生产菌株通常可以适应高温、高压、高盐等极端环境条件，这样可以提高生产过程的稳定性和效率。
5. 安全性高：工业生产菌株通常经过严格的筛选和鉴定，确保它们不会对人体和环境造成危害。
同时，在生产过程中也需要采取严格的安全措施，确保产品的安全性和质量。
6. 可工业化放大：工业生产菌株通常具有可工业化放大的特点，可以在大规模生产中保持稳定的生长和代谢能力。
这样可以实现大规模工业化生产，提高产品的产量和质量。
7. 遗传稳定性：工业生产菌株通常具有较高的遗传稳定性，可以保证生产的稳定性和连续性。
同时，通过遗传工程手段对菌株进行改良后，也可以提高其遗传稳定性和生产效率。
工业生产菌株具有许多独特的特点，可以适应工业化生产和提高生产效率。
在选择和使用工业生产菌株时，需要考虑其特点和对生产环境的要求，以确保生产的稳定性和产品的质量。
工业化生产菌株的筛选与改良
工业化生产菌株的筛选与改良随着人口增长、城市化进程加速以及人们对食品、医药安全要求的日益提高，菌株的工业化生产已成为时下的一个热门话题。
为了获得高产、高品质的菌株，科学家们通过筛选和改良来不断提升生产效率和产品质量。
本文将从菌株筛选和改造方面分析工业化生产菌株的现状及未来发展趋势。
一、菌株筛选菌株是指同一种微生物生物体的后代。
微生物对人类社会的发展起着至关重要的作用，广泛应用于农业、食品加工、医药、环保等领域。
因此，在挑选菌株时，需要考虑其产量、育种速度、生长环境适应性、能量利用率等一系列因素。
在纯净培养环境下，微生物单菌株可用来制定出离子平均分布的菌体等。
菌株选择不仅需要注意生长速度和产量，还要考虑菌株的适应性和实验条件。
现在，许多菌株制造和筛选的方法得到了改进，包括手动筛选、计算机辅助设计和系统生物学。
二、菌株改造菌株的改造方式有多种：基因突变、DNA重组技术、化学改良等。
菌株的改造是为了提高其产量和生成新的代谢产物，以最好地适应人类的需求。
为了符合人们的生活需求和质量标准，科学家们进行了大量的菌株改造，这一过程也叫做代谢工程。
代谢工程的目的是产生更多的化学品和提高细胞的生产能力。
如下图所示：在过去的年代里，代谢工程主要是通过基因突变实现的。
但现在，基因重组技术的发展和不同细胞行为的理解使得工程师能够更加准确地建立新的代谢途径，从而大规模生产前体化合物和最终化合物。
非真核真菌（产生青霉素和链霉素等抗生素的微生物）是代谢工程的首选种类，并且随着高通量筛选方法和DNA合成技术的发展，代谢工程将越来越便捷和高效。
三、未来趋势未来在传统领域的创新将不断推进，尤其是在医药、粮食和制药这三个领域。
国内外学者将继续加深对菌株筛选和代谢工程的研究，依靠神经网络、深度学习等技术提高工作效率和减少资源消耗，以期让它们更好地服务于人类。
据有关机构的预测，到2035年全球生物技术市场将达到1万亿美元，其中代谢工程在产业链中的地位将显得越来越重要。
工业菌株的筛选及其应用
工业菌株的筛选及其应用随着生物技术的发展，微生物在工业领域的应用日益广泛。
而对于工业菌株的筛选，早已成为了微生物学研究的重要领域。
工业菌株的筛选能够为生产提供高效率和低成本的微生物资源，因此备受工业界的关注。
本文旨在探讨工业菌株的筛选以及它们在工业领域的应用。
一、工业菌株的筛选1. 抗生素生产菌株的筛选抗生素是细菌产生的代谢产物，而这些产物的生产是受许多环境因素的影响。
因此，对于抗生素生产菌株的筛选可以通过组织微生物菌株库或样品筛选出合适的菌株进行研究。
而深入探索抗生素生产菌株的代谢途径，则可通过遗传学和分子生物学的手段来实现。
2. 酶类生产菌株的筛选相信大家都做过菌落PCR，相较于传统需分离纯化工艺进行酶活度测定，菌落PCR可以更快速、可靠地测定酶类的活性。
因此采用菌落PCR在筛选酶生产菌株上具有极高的效率。
同时，借助现代生物技术手段可更深入了解菌株中产酶相关基因的分布情况以及途径，有助于优化交叉反应影响生产效率的酶类工业制程。
3. 代谢物生产菌株的筛选微生物代谢途径的不同，可能导致产生不同的代谢产物。
在代谢物生产菌株的筛选中，可以通过利用高通量筛选、基因电转化、表达筛选等多种方法来筛选出最佳的代谢物生产菌株。
这些菌株在医药、健康食品等领域中有着广泛的应用。
二、工业菌株的应用1. 医药工业微生物的发展极大地推动了医药领域的进展。
许多药物，包括抗生素、酵素药、胰岛素、肝素等均是通过微生物发酵得到的。
同时，利用误差拼接和遗传修饰等技术对微生物进行改造，还可开发出新型抗生素等药物。
2. 能源工业微生物在生物燃料和生物氢领域中有着广泛的应用。
利用微生物代谢子或藻类光合作用，可将光能转化为生物质或能量。
通过利用微生物这一天然的能源转化系统，可以实现包括生物柴油、生物气体等在内的多种生物燃料的制备。
3. 食品微生物在食品加工、保鲜等方面也有着广泛的应用。
如利用酵母菌发酵食材，可以制备出各种口感独特、品质稳定的面包、酸奶等食品。
工业生产常用的微生物及要求
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。
DNA重组过程
目标DNA片段的获得 与载体DNA分子的连接 重组DNA分子引入宿主细胞 筛选含有所需重组DNA分子的宿主细胞 对外源基因的表达及稳定性的鉴定
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
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重组技术：就是把外源DNA分 子结合到任何病毒、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：短杆啤菌 酒酵母、棒状假杆菌丝酵母、 类酵母等。
yeasts
啤棒酒状酵杆母菌
§工业微生物菌种的 衰退、复壮与保藏
微生物菌种的衰退 菌种的复壮 菌种的保藏
一、菌种的衰退： 微生物个体特征 各方面 微生物群体特征 发生变化
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工业生产菌株的特点
工业生产菌株指的是在工业上用于生产特定产品的菌种。
这些菌
株具有一定的特点，能够适应工业环境，高效产生目标产品。
下面将
从菌株选育、生长条件、代谢途径、产物选择等方面详细介绍工业生
产菌株的特点。
一、菌株选育
工业生产菌株的选育是基于某种特定需求，如产生特定酶、抗生
素等。
一般来说，选育工业生产菌株会考虑以下几个方面的特点：
1.物种的选择：选择具有高产能和高耐受性的菌种。
常见的工业
生产菌株包括大肠杆菌、酵母菌、肺炎链球菌等。
2.遗传特性：菌株应具有稳定的遗传特性，确保其后代也能保持
高产特性。
同时，菌株还需要具有强大的自我修复和抗逆性。
3.蛋白质的分泌能力：工业生产往往需要菌株分泌特定的蛋白质，因此菌株应具有高蛋白质分泌能力。
二、生长条件
工业生产菌株在生长条件上有以下特点：
1.适应性广泛：工业生产菌株一般适应性广泛，能够在不同的培
养基和环境条件下生长。
2.快速生长：为了提高产量和缩短生产周期，工业生产菌株的生
长速度一般要快。
3.耐受性强：工业生产菌株要具有较强的耐受性，能够承受高温、高盐、低pH等极端环境条件。
三、代谢途径
工业生产菌株的代谢途径与普通菌株有所差异：
1.产物选择：工业生产菌株在代谢途径上一般被改良，以产生特
定的化合物。
比如，某些菌株被改造成能够产生大量抗生素或发酵产物。
2.催化效率：工业生产菌株的代谢途径往往经过改良，以提高产
物的催化效率和利用率。
四、产物选择
工业生产菌株在产物选择上注重以下几个特点：
1.高产能：工业生产菌株要能够高效产生目标产物，提高生产效率。
2.产物纯度高：工业生产菌株应能分泌高纯度的目标产物，减少后续分离和纯化的步骤。
3.产物稳定性：工业生产菌株产生的产物应具有较好的稳定性，方便后续存储和运输。
五、应用领域
工业生产菌株广泛应用于以下几个领域：
1.生物制药：工业生产菌株可用于生产各类药物，如抗生素、酶制剂等。
2.生物燃料：工业生产菌株可用于生产生物柴油、生物乙醇等可再生能源。
3.食品工业：工业生产菌株可用于发酵食品的制备，如酸奶、豆豉等。
4.环境修复：工业生产菌株可用于生物除污、废水处理等环境修
复工作。
总之，工业生产菌株具有选育、生长条件、代谢途径、产物选择
等方面的特点，以达到高效、高产的生产要求。
通过对菌株的改良和
优化，可以提高工业生产的效率和产物质量，推动工业的发展和创新。