2发酵工业菌种

发酵工艺第2章发酵工业微生物菌种制备原理和技术

微生物菌种保藏机构名称和缩写
中国缩写
ACCC
SH IA CCGMC AS-IV
CAF
IFFI
ID IV CIVBP
名称中国农业微生物菌种保藏管理中心上海市农业科学院食用菌研究所中国医学科学院抗菌素研究所普通微生物菌种保藏管理中心中国科学院武汉病毒研究所中国林业科学院菌种保藏管理中心轻工业部食品发酵工业科学研究所中国医学科学院皮肤病研究所中国医学科学院病毒研究所中国兽医药品监察所
最常用的工业微生物
放线菌
– 链霉菌属 – 小单孢菌属 – 地中海诺卡氏菌 – 米苏里游动放线菌
藻类
藻类包括数种不同类以光合作用产生能量的生物。它们一般被认为是简单的植物，并且一些藻类与比较高等的植物有关。虽然其它藻类看似从蓝绿藻得到光合作用的能力，但是在演化上有独立的分支。所有藻类缺乏真的根、茎、叶和其它可在高等植物上发现的组织构造。藻类与细菌和原生动物不同之处，是藻类产生能量的方式为光合自营性；琼脂（棕藻）
国外重要菌种保藏机构
1、ATCC：美国模式培养物（菌）保藏中心 2、NRRL：美国农业部北方开发利用研究部 3、CSH：美国冷泉港研究所 4、IAM：日本东京大学应用微生物研究所 5、IFO：日本发酵研究所（大阪） 6、NCTC：英国国立标准菌种收藏所 7、CBS：荷兰真菌中心保藏所
三、生产中常用菌种的分离、选育（screening ）
（一）微生物菌种的分离四步骤：样品采集增值培养纯种分离生产性能的测定
1.施加选择压力分离法
施加选择性压力分离法
主要是利用不同种类的微生物其生长繁殖对环境和营养的要求不同，如温度、pH、渗透压、氧气、碳源、氮源等，人为控制这些条件，使之利于某类或某种微生物生长，而不利于其他种类微生物的生存，以达到使目的菌种占优势．而得以快速分离纯化的目的。如可以控制培养时的氧，可将好氧微生物和厌氧微生物分开；通过控制温度，可将嗜热微生物和非嗜热微生物分开；控制pH，可将嗜酸、嗜碱微生物分离等。在分离培养基中也可以加入不同的抗生素或试剂来增加选择性。如在分离放线菌和细菌时，可加入抗真菌抗生素；分离真菌时，可加入抗细菌药物。

发酵工程(2)第二章工业微生物菌种的选育与扩大培养

淀粉酶活力极强，多作糖化酶使用；具有较强的蛋白质分解能力，可用于制造腐乳。
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

发酵工程第二章发酵工业微生物菌种制备原理和技术讲解

的水生环境中生长
种类：分属于子囊菌纲、担子菌纲及半知菌类，目前已知的酵母菌有56属，大约500多种，与其他类群比，种类要少得多。
分布：酵母菌主要分布在含糖质较高的偏酸性环境，诸如果品、蔬菜、花蜜和植物叶子上，特别是葡萄园和果园的土壤中，因而称为糖菌（Sugar fungus）。
裂殖酵母
5. 担子菌——蘑菇（mushroom）
6. 藻类
许多国家已把藻类作为人类保健食品和饲料。螺旋藻
可通过藻类将CO2转变为石油；国外还有从“藻类农场”获得氢能的报道。
三、工业微生物的来源
根据资料直接向有关科研单位、高等院校、工厂或菌种保藏部门索取或购买从发酵制品中分离目的菌株自然界中分离筛选新的微生物菌种菌种选育：自然选育、人工诱变、原生质体融合、基因工程改造
第一节发酵工业常用的微生物菌种
我们的周围存在着多种多样的微生物，它们和我们的生活密切相关。
目前已知微生物约有10万种，分布在以下各界中：
原核生物界：例如细菌、蓝藻真菌界：例如酵母菌原生生物界：例如草履虫、变形虫病毒：例如艾滋病毒、脊髓灰质炎病毒
发酵工业对菌种的要求
能在廉价培养基上迅速生长，目的代谢产物产量高培养条件易于控制生长速度和反应速度快，发酵周期短满足代谢控制的要求抗噬菌体和杂菌的能力强遗传性状稳定，菌种不易变异退化发酵过程产生泡沫少对前体物质有耐受能力，不作为碳源利用不是病原菌，不产生有害的生物活性物质
如何在后续的操作中使这种可能性实现？
从自然界中分离培养微生物是菌种选育的重要和基础的步骤。
到目前为止，还没有一种分离培养方法能揭示一个试样中所包含的所有微生物总数和种类。
在任一试样中所存在的微生物仅为极少数特定种类的菌株；在工业微生物筛选过程中，应及时调整检测方法，以与各种不同类型的生长和代谢之微生物相适应。

发酵学第2章工业微生物菌种选育

4、从突变到突变型
表型迟延：表型的改变落后于基因型的改变分离型迟延 (基因杂合)
经诱变处理后，细胞中的基因处于不纯的状态，突变型基因由于属于隐性基因而暂时得不到表达，需经过复制、分离，在细胞中处于纯的状态时，其性状才得以表达。
生理性迟延
新的表型必须等到原有基因的产物稀释到某一程度后才能表现出来。
第一节概述第二节自然选育第三节诱变育种第四节杂交育种
第一节概述
一、工业微生物二、发酵工业对菌种的要求三、菌种选育的目的四、菌种选育的基本理论五、菌种来源
第一节概述
一、工业微生物 1.细菌
2.放线菌（单细胞原核微生物）
链霉菌属小单孢菌属地中海诺卡氏菌米苏里游动放线菌
(CGMCC)
中国微生物菌种保藏管理委员会 CCCCM——管理机构
订购程序
申请生物安全性说明确认订货
第二节自然选育
一、定义二、方法三、特点及应用
第二节自然选育
一、定义
自然选育：在生产过程中，不经过人工诱变处理，
根据菌种的自发突变而进行菌种筛选的过程。
自发突变：就是指某些微生物在没有人工参与下
第三节诱变育种
三、诱变育种的主要环节
1.出发菌株的选择 2.诱变处理举例 3.筛选 4.突变菌株高产基因的表达
1.出发菌株的选择
选择纯种菌株（排除异核体）优良性状的菌株（产生孢子、生长速度）对诱变剂敏感的菌株同时选择几株不同的优良菌株
2.诱变处理
1）诱变剂的选择
2、菌种遗传特性的改变
1）异核现象--导致菌种这一微生物群体发生同
菌种遗传特性发生改变

第二章发酵工业微生物菌种制备原理和技术-PPT

筛选一些具有特殊性质得微生物时,需根据该微生物独特得生理特性到相应得地点采样(极端环境)。如:
高温酶产生菌:温度较高得南方,或温泉、火山爆发处及北方得堆肥中采集样品;
低温酶产生菌:寒冷得地方,如南北极地区、冰窖、深海中采样;
耐压菌:海洋底部采样。耐高渗透压酵母菌:通常到甜果、蜜饯或甘蔗渣堆积处
菌种纯化就是指在特定环境中只让1种来自同一祖先得微生物群体生存得技术。
菌株分离、筛选虽为两个环节,但却不能绝然分开,因为分离中得一些措施本身就具有筛选作用。工业微生物产生菌得筛选一般包括两大部分:一就是从自然界分离所需要得菌株,二就是把分离到得野生型菌株进一步纯化并进行代谢产物鉴别。
3、分离思路
从自然界筛选
B、采样季节:以温度适中,雨量不多得秋初为好。
C、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。
别出来。
抗生素筛选
6、生产性能得测定
由于纯种分离后,得到得菌株数量非常大,如果对每一菌株都作全面或精确得性能测定,工作量十分巨大, 而且就是不必要得。一般采用两步法,即初筛与复筛, 经过多次重复筛选,直到获得1～3株较好得菌株,供发酵条件得摸索与生产试验,进而作为育种得出发菌株。这种直接从自然界分离得到得菌株称为野生型菌株,以区别于用人工育种方法得到得变异菌株(亦称突变株)。
采样。如有人曾在花蜜中分离到一株能耐30%高糖得耐高渗透压得酵母菌。
(3)含微生物样品得富集培养(优化得过程) ----施加选择性压力分离法

【发酵工艺学总论】第二章_工业发酵菌种

代表微生物类型革兰氏阳性球菌
高产培养基设计的几个原则

制备一系列的培养基，其中有各种类型的养分成为生长限制因素；使用一聚合或复合形式的生长限制养分；避免使用容易同化的碳源或氮源，防止分解代谢物阻遏；确定含有所需的辅因子（Co2+,Mg2+,Mn2+,Fe2+）；使用pH缓冲剂以减少pH变化；前体、促进剂及抑制剂的采用。

酶发酵生产常用的微生物
微生物
枯草芽孢杆菌大肠杆菌黑曲霉米曲霉青霉木霉根霉
生产的酶类
α -淀粉酶、蛋白酶、β -葡聚糖酶、碱性磷酸酶等谷氨酸脱羧酶、天冬氨酸酶、DNA聚合酶、DNA连接酶等糖化酶、 α -淀粉酶、酸性蛋白酶、果胶酶、葡萄糖氧化酶、过氧化氢酶、核糖核酸酶、脂肪酶、纤维素酶等糖化酶和蛋白酶、氨基酰化酶、磷酸二酯酶、果胶酶等葡萄糖氧化酶、果胶酶、纤维素酶、磷酸二酯酶、脂肪酶、凝乳酶、核酸酶等纤维素酶等糖化酶、 α -淀粉酶、转化酶、酸性蛋白酶、核糖核酸酶、脂肪酶、果胶酶、纤维素酶等

样品的预处理

目的：提高分离效率方法：

物理方法：热处理（减菌）；膜过滤法（浓缩）；离心法（浓缩）化学方法：通过在培养基中添加某些化学成分来增加特
定微生物的数量。
几丁质——放线菌；CaCO3——嗜碱性放线菌

诱饵法
石蜡、花粉、蛇皮、毛发等
分离方法的选择

根据目的菌有无选择性特征来选择分离方法菌种的营养特征独特选择性分离生长特征独特无选择性特征根据产物的特征进行随机分离

增加混合菌群中所需菌株数量的一种技术技术特点：给混合菌群提供一些有利于目的菌株生长或不利于目的菌以外的其他菌型生长的条件培养方式分批培养方式：以最大比生长速率（μmax）筛选，存在选择压力的控制、移种时间和次数等问题连续培养方式：以比生长速率（ μ）筛选

发酵工程第二章发酵工业微生物菌种

李先磊
化学化工学院
新种分离与筛选的步骤
发酵工程
Fermentation Engineering
（一）采样
1、采样对象以采集土壤为主。一般园田土和耕作过的沼泽土中，以细菌和放线菌为主；富含碳水化合物的土壤和沼泽地中，酵母和霉菌较多，如一些野果生长区和果园内。采样的对象也可以是植物，腐败物品，某些水域等。
新种分离与筛选的步骤
（五）毒性试验自然界的一些微生物是在一定条件下产毒的，将其作为生产菌种应当十分当心，尤其与食品工业有关的菌种，更应慎重。据有的国家规定，微生物中除啤酒酵母、脆壁酵母、黑曲霉、米曲霉和枯草杆菌作为食用无须作毒性试验外，其他微生物作为食用，均需通过两年以上的毒性试验。
化学化工学院
新种分离与筛选的步骤
发酵工程
（三）培养分离
尽管通过增殖培养效果显著，但还是处于微生物的混杂
李先磊
Fermentation Engineering
生长状态。因此还必须分离，纯化。在这一步，增殖培养的选择性控制条件还应进一步应用，而且控制得细一点，好一点。纯种分离的方法有划线分离法、稀释分离法。
李先磊
化学化工学院
新种分离与筛选的步骤
发酵工程
Fermentation Engineering
李先磊
（二）增殖培养为了容易分离到所需的菌种，让无关的微生物至少是在数量上不要增加，可以通过配制选择性培养基，选择一定的培养条件来控制。例如碳源利用的控制，可选定糖，淀粉、纤维素，或者石油等，以其中的一种为唯一碳源，那么只有利用这一碳源的微生物才能大量正常生长，而其它微生物就可能死亡或淘汰。这样对下阶段的纯种分离就会顺利得多。