黑曲霉
黑曲霉基因组和柠檬酸生产菌种改造护理课件
发酵工艺优化
讨论如何通过调整培养基成分、 温度、pH等参数，优化黑曲霉 发酵生产柠檬酸的过程。
菌种筛选与改良
阐述如何通过选择性培养基和 基因敲除等技术筛选高产柠檬 酸的菌种，以及如何对菌种进 行遗传改良。
产物提取与纯化
介绍柠檬酸提取和纯化的常用 方法，如离子交换、电渗析、 结晶等。
黑曲霉基因组和柠檬酸生产菌种改造的护理实例
基因表达调控优化发酵
利用CRISPR-Cas9系统对关键酶编码 基因进行调控，优化发酵过程。
03 黑曲霉基因组在柠檬酸 生产菌种改造中的应用
黑曲霉基因组在柠檬酸生产菌种改造中的作用
提高柠檬酸产量
通过基因工程技术对黑曲霉基因组进行改造，可以增强其柠檬酸 合成酶的活性，从而提高柠檬酸的产量。
优化发酵过程
黑曲霉基因组和柠檬酸生 产菌种改造护理课件
目 录
• 黑曲霉基因组概述 • 柠檬酸生产菌种改造 • 黑曲霉基因组在柠檬酸生产菌
• 黑曲霉基因组和柠檬酸生产菌
01 黑曲霉基因组概述
黑曲霉基因组的基本特征
01
02
03
染色体数量
黑曲霉含有多个染色体， 通常为六到八个染色体。
基因组大小
每个染色体的基因组大小 在15-25Mb之间。
黑曲霉基因组的研究进展
全基因组测序
随着测序技术的发展，黑曲霉的 全基因组测序已经完成，为研究 其生物学特性提供了全面的分子 基础。
基因编辑技术
近年来，CRISPR-Cas9等基因编 辑技术被应用于黑曲霉基因组的 编辑，为改良其生产性能和耐受 性提供了有力工具。
02 柠檬酸生产菌种改造
柠檬酸生产菌种改造的必要性
提高柠檬酸产量
黑曲霉的发展历程
黑曲霉的发展历程
黑曲霉最早可以追溯到公元前3000年的古埃及时期。
当时，
人们意外地发现面团在发酵过程中变黑，产生了一种奇特而美味的香味。
然而，人们并不了解这种黑色霉菌的真正来源和发酵机制。
随着时间的推移，黑曲霉逐渐被用于食品加工。
在中国，黑曲霉是酱油和豆瓣酱等传统调味品的重要成分。
在日本，黑曲霉被广泛应用于酱油、味噌汤和其他传统食品的制作过程中。
黑曲霉能够产生丰富的酶和香气物质，为这些食品增添了风味和口感。
然而，直到20世纪初，人们对黑曲霉的掌控仍然非常有限。
这是因为黑曲霉存在多种亚种，每种亚种都有着不同的发酵特性和产物生成能力。
为了进一步了解黑曲霉的发酵机制和利用价值，科学家们开始对黑曲霉进行深入研究。
经过多年的努力，科学家们逐渐揭示了黑曲霉发酵的基本原理。
他们发现黑曲霉能够通过代谢产生一系列有机酸、氨基酸和香气物质，这些物质对食品的风味和营养价值具有重要作用。
通过对黑曲霉的改良和优化，科学家们成功地开发出了一系列高效的黑曲霉株，为食品行业带来了巨大的发展机遇。
如今，黑曲霉已成为食品工业中不可或缺的一部分。
除了传统的调味品之外，黑曲霉还被广泛应用于肉制品、食品添加剂、保健品等领域。
科学家们也在不断探索黑曲霉在生物制药和环境修复等方面的潜力。
总之，黑曲霉作为一种重要的霉菌资源，经历了从未知到被利用的发展历程。
科学家们通过不断的研究和改良，使得黑曲霉在食品工业中发挥了巨大的作用，为人们带来了更美味和健康的食品。
黑曲霉菌落特征
黑曲霉菌落特征黑曲霉是一种广泛存在于自然界中的真菌，其在食品、药品、化妆品等领域中具有重要的应用价值。
在实验室中，人们经常利用黑曲霉来进行发酵、合成有机化合物等研究。
本文将重点介绍黑曲霉菌落的特征。
一、黑曲霉的基本特征黑曲霉是一种革兰氏阳性菌，其菌丝多为单核性，呈灰色至黑色。
黑曲霉的生长温度范围较广，一般在15-40℃之间可以生长，但在20-30℃时生长最佳。
黑曲霉对氧气需求较高，需要在氧气充足的环境中生长。
黑曲霉在菌落形态上呈现出明显的特征。
其菌落表面为光滑、平整，呈现出深灰色至黑色的颜色。
菌落边缘呈现出半透明的颜色，有时会出现白色的霉毛。
黑曲霉菌落的直径一般在1-3厘米之间，但在适宜的培养条件下，其直径可达到5-6厘米。
二、黑曲霉菌落的形态特征黑曲霉菌落的形态特征是其最为显著的特点之一。
在培养基上生长的黑曲霉菌落表现出明显的变化。
在最初的生长阶段，黑曲霉菌落呈现出灰色至浅灰色的颜色，表面平整光滑。
随着时间的推移，黑曲霉菌落的颜色逐渐加深，变为深灰色至黑色，而且表面会出现裂纹、皱褶等不规则形态。
黑曲霉菌落的形态特征还包括其菌丝的形态。
在黑曲霉菌落的中央区域，菌丝呈现出放射状生长的形态，而在周边区域，菌丝则呈现出不规则分支的形态。
黑曲霉菌丝的直径一般在2-3微米之间。
三、黑曲霉菌落的生长条件黑曲霉菌落的生长条件主要包括温度、湿度、营养物质等方面。
在适宜的生长条件下，黑曲霉菌落可以生长得很快，形成大片的菌落。
黑曲霉对温度的适应范围较广，一般在15-40℃之间可以生长，但在20-30℃时生长最佳。
黑曲霉对湿度的要求较高，需要在相对湿度在80%以上的环境中生长。
此外，黑曲霉还需要一定的营养物质来维持其生长和代谢，包括碳源、氮源、矿物质等。
四、黑曲霉菌落的应用价值黑曲霉在食品、药品、化妆品等领域中具有广泛的应用价值。
在食品方面，黑曲霉可以用来制作豆腐乳、臭豆腐等发酵食品，其所产生的多种酶可以增强食品的口感和营养价值。
霉菌名词解释
霉菌名词解释霉菌是一类微生物，它们是真菌界中的一种。
霉菌是一种单细胞或多细胞的生物，它们通常以孢子的形式存在。
霉菌在自然界中广泛分布，可以生长在土壤、水、植物、动物和人类身上。
霉菌可以分解有机物质，也可以引起疾病。
以下是一些常见的霉菌名词解释：1. 黑曲霉（Aspergillus niger）黑曲霉是一种广泛存在于自然界中的真菌，它们通常生长在植物和土壤中。
黑曲霉可以分解有机物质，也可以用于制作酶和酸。
此外，黑曲霉还被用于制作一些食品和饮料，如黑啤酒和黑曲霉豆腐。
2. 霉菌素（Myco-toxin）霉菌素是一种由霉菌分泌的毒素，它们可以在食品和饲料中被发现。
霉菌素可以引起广泛的健康问题，包括呼吸道感染、肝脏损伤和肾脏损伤。
霉菌素的危害在于它们可以在食品和饲料中积累，因此需要采取措施来避免霉菌素的污染。
3. 霉菌感染（Mycosis）霉菌感染是一种由霉菌引起的疾病，它们通常影响皮肤、毛发和指甲。
霉菌感染可以通过直接接触感染源或在潮湿环境中感染。
霉菌感染的治疗通常包括使用抗真菌药物。
4. 霉菌病（Mycotoxicosis）霉菌病是一种由霉菌素引起的疾病，它们通常通过食品和饲料中的霉菌素污染引起。
霉菌病的症状包括恶心、呕吐、腹泻、头痛和发热。
霉菌病的治疗通常包括使用抗真菌药物和支持性治疗。
5. 霉菌培养基（Mycological media）霉菌培养基是一种用于培养霉菌的营养基质，它们通常包括葡萄糖、酵母提取物和肉汤。
霉菌培养基可以用于分离和鉴定霉菌，以及研究霉菌的生长和代谢。
6. 真菌感染（Fungal infection）真菌感染是一种由真菌引起的疾病，包括霉菌感染和酵母菌感染。
真菌感染通常影响皮肤、呼吸道、消化道和泌尿生殖系统。
真菌感染的治疗通常包括使用抗真菌药物和支持性治疗。
7. 真菌学（Mycology）真菌学是研究真菌的科学，包括霉菌和酵母菌。
真菌学涉及真菌的形态、生长、代谢和分类等方面的研究。
黑曲霉的发展历程
黑曲霉的发展历程黑曲霉是一种常见的真菌，它的发展历程可以追溯到几千年前的古代。
黑曲霉最早是在古埃及时期被人们发现的。
那个时候，人们发现在存放粮食和谷物的仓库中会出现一种黑色的霉菌，这种霉菌会迅速繁殖，导致粮食腐败并产生毒素。
那个时候，人们还不了解黑曲霉的危害性，只是简单地将感染的粮食丢弃掉，没有进行深入的研究。
在19世纪初的英国，科学家开始对黑曲霉进行研究。
他们发现黑曲霉所产生的毒素可以对人和动物造成严重的健康问题，包括肝脏损伤、免疫系统抑制和癌症等。
这些研究结果引起了人们的广泛关注，使得对黑曲霉的研究得到了更多的投入和重视。
随着科学技术的发展，人们对黑曲霉的了解日益加深。
科学家发现，黑曲霉除了对粮食和谷物的感染外，还可以在一些食品和饮料上生长，比如面包、奶酪和啤酒等。
他们还发现黑曲霉所产生的毒素可以通过食物链进入人类体内，对人的健康产生潜在影响。
为了保护人类健康，许多国家和地区都制定了严格的黑曲霉监测和控制标准。
食品加工企业采取了一系列预防措施，包括改良种植和储存技术、加强食品检测和处理等。
此外，消费者也需要加强自我保护意识，注意食品的选择和储存，避免食用感染黑曲霉的食物。
随着时间的推移，黑曲霉的研究逐渐向着更深层次发展。
科学家发现，黑曲霉不仅可以对粮食和食品造成危害，还可以用于生物工程和医学研究。
黑曲霉可以产生一些重要的生化物质，比如抗生素、酶和代谢产物等。
科学家利用黑曲霉的这些特性，开展了许多相关研究，并取得了重要的成果。
未来，黑曲霉的研究还将继续进行。
科学家将继续探索黑曲霉的生长和繁殖机制，寻找新的应用领域，并为黑曲霉的监测和控制提供更有效的技术和方法。
相信在不久的将来，黑曲霉的发展历程将会取得新的进展，为保护人类健康和推动科学研究做出更大的贡献。
黑曲霉的使用范围
一、黑曲霉在发酵饲料方面的应用：《2014年饲料添加剂目录》有关于黑曲霉可以直接添加使用的决定。
1、黑曲霉能够提高发酵后饲料的营养水平和消化吸收率。
本品所含的微生物能分解饲料中的大分子糖类为单糖和寡糖,并生成多种有机酸、维生素、生物酶、未知生长因子，大大提高了发酵饲料的营养水平和消化吸收率；2、使饲料脱毒。
通过微生物自身的生命活动，使饲料内所含的有毒有害物质被降解而脱除，从而大大提高了饲料的安全性；3、提高动物的抗病力。
本品所含的微生物直接参与动物肠道的屏障作用，补充动物肠道有益微生物的数量，通过生物竞争机制阻止病原微生物的定植和生长繁殖.恢复和维护动物肠道的微生态平衡，从而提高动物的免疫力和抗病能力；4、提高饲料的适口性，显著增加食欲。
在饲料中添加本产品可以提高饲料利用率、提高动物的生产性能，降低生产成本，改善养殖环境。
黑曲霉在发酵剂方面还能发酵能量饲料、蛋白饲料、粗饲料等所有种类饲料。
发酵的饲料既适用于猪、牛、羊等家畜动物，又适用于鸡、鸭、鹅等家禽动物，而且适用于鱼虾水产、黄粉虫昆虫等各种动物。
发酵饲料能使饲料解毒脱毒，大大提高饲料的安全性，而且在发酵的过程中会产生淡淡的香味，从而增加了动物的适口性；发酵过程中还能生成多种有机酸、维生素、生物酶、氨基酸及其他多种未知生长因子，大大提高了发酵饲料的营养水平和消化利用率；提高动物的抵抗力，降低饲料成本。
二、黑曲霉孢子粉使用说明：《2014年饲料添加剂目录》有关于黑曲霉可以直接添加使用的决定。
产品优势：1.孢子含量高，便于产品的存放2.产品有效菌对环境的适应性强3.孢子的发酵再生能力高产品用途：1.用于生物肥料秸秆腐熟剂等发酵时添加；2.用于复合微生物肥料接种剂；3.用于禽畜的粪便、有机垃圾发酵剂；4.用于动物饲料发酵时添加；产品配方：麦片、豆皮、微量元素、纯种米曲霉/黑曲霉菌株等。
使用量：万分之三到万分之五，即每吨加300克——500克（根据实际菌孢子量和生产工艺的要求添加）。
菌种报告-黑曲霉
菌种报告—黑曲霉一、黑曲霉简介①、黑曲霉（Aspergillus niger）属于半知菌亚门，丝孢纲，丝孢目，丛梗孢科，曲霉属真菌中的一个常见种。
可生产淀粉酶、酸性蛋白酶、纤维素酶、果胶酶、葡萄糖氧化酶、柠檬酸、葡糖酸和没食子酸等，是重要的发酵工业菌种。
②、培养温度23～28℃，好氧二、使用注意事项①、是四类病原微生物，即在通常情况下不会引起人类或者动物疾病的微生物。
但由于生长快速，极易通过空气扩散污染环境，对产品的生产检验人员与环境构成威胁。
故操作过程要在阳性室生物安全柜中进行。
②、所有的培养物、储存物及其它的废物在释放前，均应121℃，30min湿热蒸汽灭菌。
实验结束后，用0.1%的新洁尔灭擦拭台面，照紫外消毒。
菌种保存方案—黑曲霉（Aspergillus niger）1、实验材料：器具：-80℃冰箱，2～8℃冰箱，试管，电动助吸器，锥形瓶，恒温培养摇床，1ml移液管，10ml移液管，冷冻管，振荡器，棉塞，接种环，250ml盐水瓶，500ml 盐水瓶试剂：冻干菌种，改良马丁培养基，改良马丁琼脂培养基，TSA平板，SDA平板，20%甘油，含0.05%（v/v）聚山梨酯80的生理盐水2、实验步骤：2.1 菌种复苏和复壮（改良马丁培养基）2.1.1 将干菌种（0代）按上述步骤转移到装有100ml改良马丁液体培养基的锥形瓶中复苏（第1代），23～28℃摇床震荡培养5天。
2.1.2 用接种环挑起活化后的孢子悬液，划线到改良马丁琼脂斜面复壮，接种10支试管（第2代），23～28℃静置培养5～7天。
2.1.3 向每支试管中加入5ml含0.05%（v/v）聚山梨酯80的生理盐水，反复吹打洗脱孢子。
将孢子悬液全部转移至250ml盐水瓶中，2～8℃冻存备用。
2.2 稀释倍数探索2.2.1 取1ml孢子悬液加入9ml生理盐水中，混匀得10-1管，同法依次稀释至10-6。
2.2.2 取10-3～10-6梯度稀释孢子悬液，1ml涂布SDA平板，各做3个平行。
黑曲霉的分离
黑曲霉的分离筛选一、实验简介黑曲霉广泛分布于世界各地的粮食、植物性产品和土壤中。
黑曲霉的最适温度为37℃，黑曲霉对营养要求较低,只要培养基中含有碳源、氮源及磷、钾、镁、硫等元素即能生长良好，实验中采用察氏培养基进行培养。
黑曲霉的菌落蔓延迅速，但生长稍局限，菌丝初为白色，后变成鲜黄色直至黑色厚绒状，背面无色或中央略带黄褐色。
顶部形成球形顶囊，其上全面覆盖一层梗基和一层小梗，小梗双层褐色，梗基较短，上长有成串褐黑色的球状分生孢子。
孢子直径2.5～4.0μm。
分生孢子头球状，直径700～800μm，褐黑色。
黑曲霉的个体形态和菌落形态都比较特殊，容易分辨，可利用平板划线法或稀释涂布法，得到单菌落，并结合显微镜检测，多步鉴定、纯化，得到的纯的菌种。
二、实验试剂与材料1、材料：黑曲霉孢子悬浮液2、溶液和试剂：硝酸钠、磷酸氢二钾、硫酸镁、氯化钾、硫酸亚铁、蔗糖、琼脂、1mol/L氢氧化钠溶液、1mol/L氯化氢溶液、75%乙醇、乙醇乙醚混合液、溴甲酚绿、水。
3、器材和其他用品：三角瓶、试管、搪瓷杯、培养皿、接种环、酒精灯、高压蒸汽灭菌锅、试管架、载玻片、盖玻片、光学显微镜、恒温培养箱、纱布、牛皮纸、滤纸、pH试纸、擦镜纸。
三、实验步骤和过程1、无菌器材及无菌水的准备1.1 培养皿：洗净的培养皿烘干后，每组将5套培养皿叠在一起，用报纸卷成一筒，然后进行灭菌。
注意，一定要卷紧。
1.2 试管：做合适的棉塞，每组捆扎5支试管，用报纸包在一起后，用线绳扎紧，扎成活结，另一头再用皮筋扎好，然后进行灭菌。
1.3 三角瓶：在三角瓶瓶口塞一八层纱布，盖上牛皮纸，用线绳扎成活结，然后进行灭菌。
注意，装入的培养基不超过三角瓶的1/2。
上述物品均要用记号笔注明班级、组别、日期。
1.4 高压蒸汽灭菌2、查氏培养基的配制称量→熔化→定容→调pH→分装→加塞→包扎标记→灭菌→搁置斜面与倒平板→无菌检查培养基配方：硝酸钠3g 磷酸氢二钾1g 硫酸镁（MgSO4·H2O）0.5g 氯化钾0.5g硫酸亚铁0.01g 蔗糖30g 琼脂20g 蒸馏水1000ml pH5.0-6.0 2.1 称量：按照培养基配方，依次准确地称取药品，放入搪瓷杯中。
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黑曲霉的分离筛选
一、实验简介
黑曲霉广泛分布于世界各地的粮食、植物性产品和土壤中。
黑曲霉的最适温度为37℃，黑曲霉对营养要求较低,只要培养基中含有碳源、氮源及磷、钾、镁、硫等元素即能生长良好，实验中采用察氏培养基进行培养。
黑曲霉的菌落蔓延迅速，但生长稍局限，菌丝初为白色，后变成鲜黄色直至黑色厚绒状，背面无色或中央略带黄褐色。
顶部形成球形顶囊，其上全面覆盖一层梗基和一层小梗，小梗双层褐色，梗基较短，上长有成串褐黑色的球状分生孢子。
孢子直径2.5～4.0μm。
分生孢子头球状，直径700～800μm，褐黑色。
黑曲霉的个体形态和菌落形态都比较特殊，容易分辨，可利用平板划线法或稀释涂布法，得到单菌落，并结合显微镜检测，多步鉴定、纯化，得到的纯的菌种。
二、实验试剂与材料
1、材料：黑曲霉
2、溶液和试剂：PDA液体与固体培养基、1mol/L氢氧化钠溶液、1mol/L 氯化氢溶液、75%乙醇
3、器材和其他用品：三角瓶、试管、搪瓷杯、无菌培养皿（6组）、接种环、酒精灯、高压蒸汽灭菌锅、试管架、恒温培养箱、牛皮纸（报纸）、pH试纸、移液枪枪头（100ul、1ml各5个）、无菌水（蓝瓶子装100ml,两瓶，灭菌）
三、实验步骤和过程
（一）培养基的准备
1、PDA培养基的制备：按照PDA的配方，称量40.1g样品于大烧杯中，加入去离子水1L，搅拌加热煮沸至完全溶解，测试PH值（待培养基稍冷却后，用精密pH试纸测量培养基的原始pH，若偏酸，用1mol/L NaOH边滴加边搅拌，使之达到（6.0±0.2）。
若偏碱，则用1mol/L HCl调节。
）
2、分装：用分装装置将培养基装入试管，高度为试管总长的1/5-1/4，共x支。
余下培养基转入锥形瓶中，培养基的量为三角瓶容量的1/3-1/2。
3、加塞、包扎、标记：试管加胶塞（封口膜将接口处封紧），一捆包扎好，用玻璃杯装着以固定试管；三角瓶用保鲜膜蓬松的塞住瓶口，并用报纸和线绳包扎好瓶口处。
4、灭菌：121℃，20min高压蒸汽灭菌。
5、斜面培养基制作：待已灭菌的试管培养基冷却至50℃左右，将试管口端搁置在有合适高度的器具上，使培养基斜面长度不超过试管总长的一半为宜。
6、无菌检查：灭菌培养基放入37℃培养箱中一天，若无细菌污染则说明灭菌彻底。
7、培养基放置于冰箱4 ℃保存备用。
（二）黑曲霉菌激活
用接种环从黑曲霉保存斜面培养基，接种于小试管斜面中培养（2支）。
然后放37℃培养箱中培养24小时。
（三）黑曲霉菌拓培
用接种环从黑曲霉小试管斜面培养基，接种于锥形瓶PDA液体锥形瓶培养基中，然后37℃浴摇床培养2天（在液体培养基中是没办法观察其生长的状况的）
（四）稀释菌液：用无菌移液枪吸取分别100ul和200ul菌液到100ml的无菌水中稀释，摇床摇动30min.
（五）涂布平板：先将培养基熔化后趁热倒入无菌平板中，待凝固后编号，然后用无菌吸管吸取0.1ml菌液对号接种在平板上（每个编号设两个重复）。
再用无菌刮铲将菌液在平板上涂抹均匀，每个稀释度用一个灭菌刮铲，更换稀释度时需将刮铲灼烧灭菌。
在由低浓度向高浓度涂抹时，也可以不更换刮铲。
将涂抹好的平板平放于桌上20—30min，使菌液渗透入培养基内，然后将平板倒转，37℃保温培养，观察其生长情况。
（六）平板划线：先将培养基熔化后趁热倒入无菌平板中，待凝固后编号。
左手拿培养皿，右手拿接种环，分别蘸取经过稀释后的菌液，左手抿开培养皿，进行划线造作。
（线条尽可能多，但不许交叉，平行划线，规律分布）划线完毕后，盖上培养皿盖，20—30min，使菌液渗透入培养基内，然后将平板倒转，37℃保温培养，观察其生长情况。
附：。