发酵菌种的选育
发酵工程菌种的来源及选育
细菌分离：以乳酸菌为例
放线菌的分离
(一)采样
菜园土或林地土
土壤中放线菌最丰富，品种齐全。 可以筛选新的放线菌。
从堆肥或过热的材料中如干 草或蔗渣中可分离到大量的嗜热 放线菌，从淡水和海洋环境中分 离到嗜碱性的和嗜酸性的菌种。
自然风干，备用
气生孢子能耐干燥，耐湿热能力 高于营养体，室温保存20天， 放线菌的数量和组成变化不大， 细菌大部分死亡。
(二)生态学参数及培养基的组成原则
1、加入培养基中的天然提取物种类和用量、环境生物物 理学参数以及用于平板涂布分离样本的溶剂都会影响 实验中所要分离的细菌的数量和种类。
2、就分离培养基的组成而言，部分培养基中必须含有 10-50%的天然提取物。加入培养基中的天然提取物， 部分培养基中则应含有多种碳、氮源，如几丁质、纤 维素或果胶。
随机分离原理与技术
从产物入手，通过设计高产培养基和建立快速 灵敏专一的筛选方法，从随机分离的菌落中筛 选出所需的目的菌。
技术关键：产物合成条件的选择与控制及相应 筛选方法的确定。
随机分离技术举例
药理活性化合物产生菌的筛选
药理活性化合物是指能抑制人类代谢中某一 个关键酶的微生物产物即酶抑制剂，从而达到 治疗的目的。
样本采集时所需的工具通常有无菌刮铲、土样采集器、 镊子、解剖刀、手套、无菌小塑料袋和塑料瓶等。
采样的注意事项
1、采样时应尽可能保持相对无菌； 2、所采集的样本必须具有某种代表性； 3、采好的样必须完整地标上样本的种类及采集日期、
地点以及采集地点的地理、生态参数等； 4、应充分考虑采样的季节性和时间因素，因为真正的
（2）化学法
通过培养基中添加某些化学成分来增加微生物的数量。 如：用添加CaCO3稳定培养基的PH来分离嗜碱性的放线菌。
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
食品发酵菌种的选育与保藏
② 使用剂量：一般剂量↗诱变率↗，但达到一定 剂量后剂量↗诱变率↘。 一般使用90-99．9％以上细胞死亡的剂量。 而近来则倾向于采用杀菌率为70-80％的剂量，特 别是经过一再诱变的高产菌株。在生产实践或科研 中，要确定某个诱变剂的合适剂量，是通过多次试 验后才决定的，而且更换诱变剂或处理不同的菌株， 也还要重新进行试验。
产生5’－磷酸二酯酶，降解核糖核酸为四个单核苷酸。
3. 根霉属（Rhizopus ）
米根霉（R. oryzae）
华根霉（R. chinensis）
4. 红曲霉属（Monascus）
（四）酵母（yeast）
1. 酵母属（Saccharomyces）
啤酒酵母（Saccharomyces cerevisiae）
选出性能优良的正变异株——筛选
2.3.1 诱变剂的种类
①物理诱变剂 射线如紫外线、X-射线、γ-射线，快中子
②化学诱变剂 碱基类似物、5-氟尿嘧啶、烷化剂、亚硝基胍和甲 基磺酸乙酯等。
化学诱变剂，比物理诱变剂电离辐射有效，而且 很经济，但大部分诱变剂是致癌剂，危害性大。
物理诱变剂
、X-射线、 γ-射线、 快中子 特点：紫外线方便、有效、使用安全， 其他的几种射线有一定的穿透力
紫外线
化学诱变剂
碱基类似物、吖啶类、烷化剂
特点：高效、经济、但应注意使用安全
2.3.2 诱变处理的基本方法
A.诱变剂的选择
不稳定菌株－－－－温和诱变剂 稳定菌株－－－－强烈的、广谱的诱变剂 低剂量诱变剂有利于高产菌株的稳定性
B.诱变剂剂量的选择
①剂量的表示方法：常用杀菌率表示诱变剂的剂量。 杀菌率 =（ m―n）/m ×100％ m：未被处理菌体长出的菌落数 n：被处理菌体长出的菌落数
《发酵菌种选育》课件
发酵菌种选育是提高发酵工业生产效率和产品质量的关键环节， 对于降低生产成本、提高经济效益、推动产业发展具有重要意义 。
菌种选育的基本原则
80%
适应性
选育的菌种应适应发酵工业生产 的环境条件，如温度、pH、压力 等。
100%
产率
选育的菌种应具有较高的发酵产 率，以提高生产效率和降低成本 。
80%
人工智能的应用将有助于提高菌种选育的效率和成功率，缩短研发周期，降低研 发成本。同时，人工智能还可以结合自动化技术实现菌种筛选和发酵过程的自动 化控制，提高生产效率。
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感谢聆听
04
发酵菌种选育的应用与案例
在工业生产中的应用
生物能源
发酵菌种可用于生产生物燃料 ，如乙醇、生物柴油等，替代 化石燃料。
化学品生产
发酵菌种可以用于生产各种化 学品，如氨基酸、抗生素、维 生素等。
食品加工
在食品加工中，发酵菌种可用 于生产酸奶、奶酪、面包等食 品。
在农业上的应用
有机肥料
发酵菌种可以将有机废弃物转化为有机肥料，提高土 壤肥力。
合成生物学结合了基因编辑技术和系 统生物学，通过设计和构建人工基因 线路和细胞系统来优化微生物发酵过 程。
随着合成生物学的发展，未来将有望 实现定制化的菌种设计和优化，提高 发酵产物的产量和纯度，降低生产成 本。
人工智能在菌种选育中的应用前景
人工智能技术如机器学习和深度学习能够处理大量的菌种数据，预测和优化菌种 生长和代谢过程。
菌种选育的成功案例分析
青霉素的发现
通过对霉菌的发酵产物进行筛选，发 现了青霉素，为人类治疗细菌感染做 出了巨大贡献。
酵母菌的选育
高赖氨酸玉米的选育
发酵工艺学菌种选育知识
发酵工艺学菌种选育知识发酵工艺学是利用微生物进行发酵过程的一门学科。
在发酵工艺中，菌种的选育是至关重要的一环。
合适的菌种可以有效地提高发酵产物的产量和质量。
以下是关于菌种选育的一些知识。
首先，菌种选育的目标是选择出具有较高产量和酶活性的菌株。
为了实现这个目标，研究人员通常要进行大量的菌株筛选和改造实验。
菌株筛选可以利用不同培养基、不同培养条件或者不同筛选方法进行。
这些方法可以根据微生物的生长速度、代谢产物的产量、代谢产物的种类等方面进行评估。
在筛选过程中，研究人员需要根据自己的需求，选择出适合自己研究目的的菌株。
其次，菌株改造是菌种选育的重要手段之一。
通过基因工程和遗传改造等方法，可以对菌株的基因组进行改造，增强其产酶能力和代谢能力。
例如，可以通过插入外源基因，或者通过基因敲除、基因突变等手段，改变菌株的代谢途径，从而增加特定产物的合成量。
菌株改造的过程需要深入了解菌株的基因组结构和代谢途径，同时需要具备一定的基因工程技术和实验操作技巧。
此外，菌株选育还需要考虑到菌株的可培养性和稳定性。
虽然自然界中存在着大量的微生物资源，但是只有部分微生物能够在实验室中进行培养和繁殖。
因此，研究人员需要从自然环境中筛选出能够稳定生长并具有较高产酶能力的菌株。
同时，在菌株选育过程中，需要注意菌株的稳定性问题。
由于发酵工艺涉及到多次传代和大规模培养操作，菌株必须具备较高的稳定性，能够长时间保持其产酶性能。
综上所述，菌种选育是发酵工艺学中非常重要的一环。
通过菌株筛选和改造，可以提高发酵产物的产量和质量。
在菌株选育过程中，需要考虑菌株的产酶能力、代谢能力、可培养性和稳定性等特性。
菌株选育的成功与否，将直接影响到发酵工艺的效果。
因此，在发酵工艺学研究中，菌种选育是一个非常关键和复杂的课题。
继续写相关内容，1500字菌种选育是发酵工艺学中的一项重要任务，它对于提高发酵产物的产量和质量至关重要。
在菌种选育中，研究人员需要通过筛选和优化菌株，以获得具有优良发酵性能的菌株。
发酵工艺学菌种选育
发酵工艺学菌种选育概述发酵工艺学是研究生物大分子合成和分解的原理、方法及规律的一门学科，主要关注微生物在发酵过程中的应用。
发酵过程中，菌种的选育是一个关键环节，它直接影响到发酵工艺的效果和产物的质量。
本文将从菌种选育的意义、菌种选育的基本原则、菌种选育的方法以及菌种选育的策略等方面进行探讨。
菌种选育的意义菌种选育在发酵工艺中起着至关重要的作用。
通过选育出高效、高产、稳定的菌种，可以提高发酵产物的产量和质量，降低生产成本，提高经济效益。
同时，合适的菌种选育有助于减少废弃物和副产物的产生，降低对环境的影响，实现可持续发展。
菌种选育的基本原则菌种选育的基本原则如下：1.选择适宜的菌株：根据发酵的要求，选择适宜的菌株进行选育。
菌株应具备良好的发酵性能，包括高产、高效、耐受环境变化等特点。
2.遗传稳定性：选育的菌株应具备遗传稳定性，不易发生突变或变异。
3.生理功能完整：菌种应具备完整的生理功能，包括合成目标产物的能力、辅酶的提供、耐受产物的毒性等。
4.兼容性：选育的菌种应与发酵介质相兼容，能够在特定条件下顺利生长和发酵。
5.再生能力：优选的菌种应具备较强的再生能力，能够在长时间存储后迅速恢复生长和产物合成能力。
菌种选育的方法菌种选育的方法多种多样，常用的方法包括：1.传统筛选法：通过大量筛选菌株，根据对目标产物的产量和品质进行评估，选育出优良菌株。
2.突变体筛选法：通过诱变的方法，获得菌株的突变体，然后进行筛选，选出产量高的突变体。
3.重组DNA技术：通过DNA重组技术，将外源基因导入宿主细菌，使其具备合成目标产物的能力。
4.代谢工程法：通过改造菌株代谢途径，调控关键酶的表达水平，增强目标产物的合成能力。
菌种选育的策略菌种选育的策略主要包括：1.多因素优选法：通过对菌种进行多因素的筛选，如温度、pH值、培养基成分等，选出适应性强的菌株。
2.基因库筛选法：通过建立菌株基因库，对多种菌株进行筛选，快速选出理想的菌株。
《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
菌种选育发酵菌种的自然选育
菌种选育发酵菌种的自然选育发酵菌种的自然选育一、实验目的1. 学习从自然环境中分离工业微生物菌株的方法。
2. 熟悉无菌操作技术。
二、实验原理土壤是微生物是微生物生长的大本营，水体是微生物生长的第二场所。
自然界中微生物种类繁多，而且都是混在一起的，要获得发酵菌株，首先必须把它们从混杂的微生物群体中分离出来。
分离微生物菌株最基本的方法就是稀释法。
将样品放于无菌水中，通过振荡，使微生物悬浮于液体中，然后静止一段时间，由于样品沉降较快，而微生物细胞体积小沉降慢，会较长时间悬浮在液体中。
通过对微生物细胞悬浮液的进一步稀释和选择性培养，就可以分离出我们需要的目的菌株。
基本特征：⑴能在廉价原料制成的培养基上迅速生长，并能生成较多的发酵产物。
⑵培养条件如温度、渗透压等易控制⑶抗杂菌和抗噬菌体能力较强。
⑷遗传稳定性高、不易退化。
⑸不产生有害的生理活性物质或毒素（食品或医药微生物菌株）。
本实验以土壤或淡水微生物的分离为例，介绍发酵菌株的自然选育方法，若要筛选海洋微生物，在配制培养基及无菌水时应用陈海水代替蒸馏水和生理盐水，其他操作都一样。
三、实验器材与试剂1. 样品土壤、水、苹果2. 培养基⑴Zobell 2216E 琼脂培养基：蛋白胨5g，酵母膏1g，FePO40.01g，NaCl 10g，琼脂20g，加水至1000mL，pH 7.2~7.4。
⑵营养琼脂培养基:蛋白胨10g，牛肉膏3g，NaCl 5g，琼脂20g，加水至1000mL，pH7.2~7.4。
⑶高氏一号培养基：可溶性淀粉20g，KNO3 1g，K2HPO40.5g，MgSO4·7H2O 0.5g，NaCl 0.5g，FeSO4·7H2O 0.01g，琼脂20g，加水至1000mL，pH 7.2~7.4。
⑷苹果培养基:马铃薯（去皮）200g，煮沸20 min后过滤，滤液中加蔗糖20 g和琼脂20 g，补水至1000mL，pH自然。
若要筛选海洋微生物，上述培养基用陈海水（或2%海盐）配制。
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2.染色体畸变：由遗传物质的缺失，重复或 重排而造成的染色体异常突变。 （1）缺失 （2）重复 （3）倒位 （4）易位
3.染色体组突变：主要是细胞 核内染色体数目的改变
诱变剂 物理诱变剂：紫外线，快中子，X射线，r 射线，激光 化学诱变剂：与碱基反应的物质，碱基类 似物，在DNA中插入或缺失碱基 生物诱变剂：噬菌体
二、诱变育种 微生物诱变育种的目的是使其向符合 人们需要的方向变异。 通常用物理，化学，生物等因素对微 生物进行诱变，导致遗传物质DNA结 构上发生变化。
诱变机制：由诱变而导致微生物DNA 微细结构发生的变化。
Hale Waihona Puke 主要分微小损伤突变，染色体畸变， 染色体组突变三种类型。
1.微小损伤突变：包括碱基的置 换和码组移动突变。 其中碱基的置换是一种真正的点 突变，根据置换方式不同可分为 转换和颠换。
一般流程：诱变和筛选 课本 p27 图1-1
二、原生质体融合
一般程序： 首先是溶壁，不同菌株要求不同的酶； 其次脱壁后的原生质球在高渗溶液中用 PEG助溶剂，将两种亲株原生质体进行融 合； 最后在再生培养基上培养，挑出融合重 组子。
影响融合的因素 1.菌龄
2.培养基成分
3.PEG 4.外界因素
发酵菌中的选育
自然选育
菌 种 选 育
经验育种
诱变育种
杂交育种
控制杂交育种
定向育种
原生质体融合
基因工程
一、自然选育 定义：不经人工处理，利用微生物 的自然突变进行菌种选育的过程。 自然选育可以达到纯化菌种，防止 菌种衰退，稳定生产水平，提高产 物产量的目的。
但是自然选育存在效率低和进展慢 的缺点。
原生质体融合育种 技术操作简便，重组频率高，是一种 很有效的遗传育种手段
生产菌种一般都严格规定其使用期， 一般沙土管为1-2年。 生产菌种应不断纯化，淘汰变异菌 落，防止衰退。
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