发酵工程第二章发酵工业菌种
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02菌种扩大培养
（一）孢子的制备 1、细菌孢子的制备 细菌的斜面培养基多采用碳源限量而氮源丰富。 培养温度一般为37℃。细菌菌体培养时间1~2d，产芽孢的 细菌培养5~10d。 2、霉菌孢子的制备 霉菌孢子的培养一般以大米、小米、玉米、麸皮、麦粒等 天然农产品为培养基。培养的温度一般为25~28℃。培养时 间一般为4~14d。 3、放线菌孢子的制备 放线菌的孢子培养一般采用琼脂斜面培养基，培养基中含 有适合产孢子的营养成分，如麸皮、豌豆浸汁、蛋白胨和无 机盐等。培养温度一般为28℃。培养时间5~14d。
例如:
生产啤酒的酵母菌一般保存在麦芽汁琼脂或MYPG培养基 （培养基配制：3g麦芽浸出物，3g酵母浸出物，5g蛋白胨，10g 葡萄糖和20g琼脂于1L水中）的斜面上，于4℃冰箱内保藏。每 年移种3-4次。 将保存的酵母菌种接入含10ml麦芽汁的500-1000ml三角瓶中， 再于25℃培养2-3d。 再扩大至含有250-500ml麦芽汁的500-1000ml三角瓶中，再 于25℃培养2d. 移种至含有5-10L麦芽汁的卡氏培养罐中，于15-20℃培养35d即可作100L麦芽汁的发酵罐种子。从三角瓶到卡氏培养罐培 养期间，均需定时摇动或通气，使酵母菌液与空气接触，以有 利与酵母菌的增殖。
第二章 发酵的流程及菌种扩 大培养
2009.10
第一节 发酵的特点及流程
一、发酵的特点 发酵和其他化学工业的最大区别在于它是生物体所进行的化 学反应。其主要特点如下： 1、发酵过程一般来说都是在常温常压下进行的生物化学 反应，反应安全，要求条件也比较简单。 2、发酵所用的原料通常以淀粉、糖蜜或其他农副产品为 主，只要加入少量的有机和无机氮源就可进行反应。微生物因 不同的类别可以有选择地去利用它所需要的营养。基于这—特 性，可以利用废水和废物等作为发酵的原料进行生物资源的改 造和更新。
发酵工程原理与技术第二章
培养方法 分批式富集培养,连续富集培养 固体培养基
施加选择压力的分离方法
分批式富集培养（摇瓶培养） 重复移植几次后，接种已富集的培养物到固体培养基，可 将优势微生物分离出来。
移种时间是关键，应在所需菌占优势时移种。
施加选择压力的分离方法
连续富集培养： 用于连续发酵生产的菌种选育特别适合。 改变限制性基质浓度可以控制两种菌的比生长速率。
返回
几个应注意的问题
（1）出发菌株 出发菌株应产量高、对诱变剂敏感性大、变异幅度广。
几个应注意的问题
（2）复合诱变因素的使用 野生型菌株用单一诱变因素有时能取得好效果；老
菌种单一诱变因素重复使用突变效果不高，可利用复合 因素、扩大诱变幅度，提高诱变效果。
青霉菌选育：先以氮芥处理很短时间而不引起突变， 再用UV处理，可使诱变频率大为提高。提高突变频率可 获得高产菌株。
诱变育种
诱变育种理论基础：基因突变。
自然突变：自然条件下出现的基因突变。
诱发突变：用各种物理和生物因素、化学 因素人工诱发的基因突变。
诱变剂处理使菌种发生突变频率和变异幅度提 高—获得特性优良变异菌株的几率高。
诱变育种主要步骤
出发菌株的诱变处理 和 突变体的筛选。
前进
出发菌株诱变处理
包括：
出发菌株的选择 诱变剂的选择 诱变剂量和处理时间的确定
几个应注意的问题
乙烯亚胺和UV复合处理，氯化锂和UV复合处理，都 用得较普遍，且有一定成效。
氯化锂本身无诱变作用，与一些诱变因子一起使用时 能促进突变。
几个应注意的问题
（3）剂量选择
变异率取决于诱变剂量，变异率和致死率之间有一 定关系。用致死率作为选择适宜剂量的依据。
合适剂量：同时增加变异幅度与正突变。
施加选择压力的分离方法
分批式富集培养（摇瓶培养） 重复移植几次后，接种已富集的培养物到固体培养基，可 将优势微生物分离出来。
移种时间是关键，应在所需菌占优势时移种。
施加选择压力的分离方法
连续富集培养： 用于连续发酵生产的菌种选育特别适合。 改变限制性基质浓度可以控制两种菌的比生长速率。
返回
几个应注意的问题
（1）出发菌株 出发菌株应产量高、对诱变剂敏感性大、变异幅度广。
几个应注意的问题
（2）复合诱变因素的使用 野生型菌株用单一诱变因素有时能取得好效果；老
菌种单一诱变因素重复使用突变效果不高，可利用复合 因素、扩大诱变幅度，提高诱变效果。
青霉菌选育：先以氮芥处理很短时间而不引起突变， 再用UV处理，可使诱变频率大为提高。提高突变频率可 获得高产菌株。
诱变育种
诱变育种理论基础：基因突变。
自然突变：自然条件下出现的基因突变。
诱发突变：用各种物理和生物因素、化学 因素人工诱发的基因突变。
诱变剂处理使菌种发生突变频率和变异幅度提 高—获得特性优良变异菌株的几率高。
诱变育种主要步骤
出发菌株的诱变处理 和 突变体的筛选。
前进
出发菌株诱变处理
包括：
出发菌株的选择 诱变剂的选择 诱变剂量和处理时间的确定
几个应注意的问题
乙烯亚胺和UV复合处理，氯化锂和UV复合处理，都 用得较普遍，且有一定成效。
氯化锂本身无诱变作用，与一些诱变因子一起使用时 能促进突变。
几个应注意的问题
（3）剂量选择
变异率取决于诱变剂量，变异率和致死率之间有一 定关系。用致死率作为选择适宜剂量的依据。
合适剂量：同时增加变异幅度与正突变。
发酵工程 第2章 发酵工业菌种PPT课件
lys.HCl 2.1 g/l
F6-16 (leu -, Thr -)
20.8 g/l
F9-50 (leu -, Thr -, AEC r)
33.5 g/l
42
代谢工程的定义
利用多基因重组技术有目的地对细胞代谢途径进 行修饰、改造，改变细胞特性，并与细胞基因调 控、代谢调控及生化工程相结合，为实现构建新 的代谢途径，生产特定目的产物而发展起来的一 个新的学科领域。
13
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。
14
的菌落，然后根据液体培养测定多糖含量来筛选 高产菌。
28
放线菌的分离： 以产链霉素菌种的分离为例
（从退化菌种中筛选）
取工业发酵液（含孢子）样品1环 放入带玻璃珠的装有10ml 无菌水的小三角瓶中，摇匀
采用稀释法制平板，获取单菌落
根据高产菌的特点，选择目的菌落
筛ห้องสมุดไป่ตู้模型：形态依据
斜面保藏
高产菌恢复
放大培养，发酵液性能测试
物理：紫外，快中子
{ 诱变剂
化学：硫酸二乙酯，亚硝基胍
35
（一）、诱变剂的作用原理（略） （二）、诱变剂处理过程中几个有关的问题
化学诱变剂使用过程的安全性
亚硝酸：0.07MNa2HPO4 亚硝基胍：1MNaOH
诱变剂量的选择
诱变剂的选择 出发菌株的选择
36
（三）、诱变育种的一般步骤 (略)
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
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
四、培养基用材料及处理
淀粉的水解 糖蜜的预处理
淀粉的水解
淀粉的水解方法主要有酸法、酶法、 酸酶法、酶酸法 淀粉的酸法水解 淀粉是由葡萄糖通过α 淀粉是由葡萄糖通过α-1，4或α-1，6 葡萄糖苷健连接而成的含有多个葡萄 糖的大分子长链物质，根据其葡萄糖 连接的糖苷健的不同，可分为枝链淀 粉和直练淀粉，淀粉内部的葡萄糖苷 健在一定的温度和酸性的条件下可以 水解，而使淀粉分子链断裂，高温可 加速葡萄糖苷健的水解速度。
放线菌：各种抗生素， 放线菌：各种抗生素，链、 土、庆大霉素等
四、发酵过程中影响种子质量的因素 培养基 培养条件：温度、 培养条件：温度、通气量 接种量：细菌1~5%，酵母菌5~10%，霉 1~5%， 5~10%， 接种量：细菌1~5% 酵母菌5~10% 7~15%，有时20~25% 菌7~15%，有时20~25% 接种菌龄： 接种菌龄：对数生长期
酶解法的优点
酶促反应条件温和 水解产生的副产物少 可以直 糖液的营养丰富 糖液质量高
酶解法的缺点
反应时间长 对设备要求高 糖液过滤困难
酸酶结合法
酸酶水解法 用酸水解淀粉为糊精或低聚糖 用糖化酶将其水解为葡萄糖 酶酸法 用淀粉酶将淀粉水解糊精或低聚 糖 用酸将其水解为葡萄糖
酵母菌 啤酒酵母：酿酒酵母、 啤酒酵母：酿酒酵母、辅酶类 物质的发酵 酒精酵母： 酒精酵母： 汉逊酵母：食品工业， 汉逊酵母：食品工业，用于乙 酸乙酯的发酵 假丝酵母： 假丝酵母：石油发酵
霉菌 黑曲霉：柠檬酸工业、 黑曲霉：柠檬酸工业、酿酒业 UV-11,UV-48）、 ）、酶制剂工业 （UV-11,UV-48）、酶制剂工业 糖化酶） （糖化酶） 黄曲霉：酱油生产(3042)， 黄曲霉：酱油生产(3042)，面酱 青霉菌： 青霉菌：青霉素的生产 红曲霉：红曲制造， 红曲霉：红曲制造，用于南方红 曲酒（女儿红）的生产； 曲酒（女儿红）的生产；使用红 素的生产； 色色 素的生产；豆腐乳的生产等 赤霉菌：赤霉素的生产，是一种 赤霉菌：赤霉素的生产， 植物生长激素
发酵工程重点总结
第一章发酵：通过微生物的生长繁殖和代谢活动，产生和积累人们所需产品的生物反应过程发酵工程：利用微生物（或动植物细胞）的特定性状，通过现代工程技术，在生物反应器中生产有用物质的技术体系。
该技术体系主要包括菌种选育与保藏、菌种扩大生产、代谢产物的生物合成与分离纯化制备等技术。
发酵工业的特点？（7点）1.发酵过程一般是在常温常压下进行的生化反应，反应安全，要求条件较简单。
2.可用较廉价原料生产较高价值产品。
3.反应专一性强。
4.能够专一性地和高度选择性地对某些较为复杂的化合物进行特定部位的生物转化修饰。
5.发酵过程中对杂菌污染的防治至关重要。
6.菌种是关键。
7.发酵生产不受地理、气候、季节等自然条件限制。
工业发酵的类型？厌氧发酵1. 按微生物对氧的不同需求需氧发酵兼性厌氧发酵液体发酵（包括液体深层发酵）2.按培养基的物理性状浅盘固体发酵深层固体发酵（机械通风制曲）分批发酵按发酵工艺流程补料分批发酵单级恒化器连续发酵连续发酵多级恒化器连续发酵带有细胞再循环的单级恒化器连续发酵发酵生产的基本工业流程？1. 用作种子扩大培养及发酵生产的各种培养基的配制；2. 培养基、发酵罐及其附属设备的消毒灭菌；3. 扩大培养出有活性的适量纯种，以一定比例接种入发酵罐中；4. 控制最适发酵条件使微生物生长并形成大量的代谢产物；5. 将产物提取并精制，以得到合格的产品；6. 回收或处理发酵过程中所产生的三废物质。
工业发酵的过程的工艺流程图？第二章1、发酵工业菌种分离筛选的一般流程?调查研究（包括资料查阅）试验方案设计含微生物样品的采集（如何使样品中所含微生物的可能性大？）样品预处理（如何在后续的操作中使这种可能性实现）菌种分离根据目的菌株及其产物特点分选择性分离方法随机分离方法(定向筛选←选择压力) (用筛选方案- 检测系统进行间接分离）富集液体培养固体培养基条件培养(初筛)菌种纯化复筛菌种纯化初步工艺条件摸索再复筛生产性能测试较优菌株1-3株保藏及进一步做生产试验某些必要试验和或作为育种的出发菌株毒性试验等2、菌种选育改良的具体目标。
【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。
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力较高的菌株。
发酵性能测定：进行生产性能测定。这些特性包括形态、培养
➢ 例如，青霉素的发酵生产，在投产之初只有 40U·mL-1，得到黄色晶体，青霉素纯度很低，价 比黄金；而现在采用新型菌种可以达到 60000U·mL-1以上，得到晶体为纯白色，青霉素纯 度高达95%以上，成本不到0.1元。
➢ 青霉素发酵生产的这种质的飞跃，生产所用菌种 在其中起了关键作用。
菌种选育有何意义？
1
建筑精选课件
本章内容
一、常用发酵工业菌种
二、发酵工业菌种的分离筛选
三、发酵工业菌种鉴定
四、发酵工业菌种改良
四、发酵工业菌种保藏
2
建筑精选课件
第一节 常用发酵工业菌种
3
建筑精选课件
➢ 工业发酵生产水平的高低取决于生产菌种、发酵 工艺和后提取工艺三个因素，其中拥有良好生产 菌种是前提，菌种质量好坏直接影响了发酵产品 的产量、质量及其成本。
4
建筑精选课件
微生物菌种是决定发酵产品的工业化价值以及 发酵过程成败的关键，只有具备良好的菌种基 础，才能通过改进发酵工艺和设备以获得理想 的发酵产品。
优良菌种都是通过菌种选育获得的。 菌种选育方法主要包括自然选育、诱变育种、
杂交育种和基因工程育种。
5
建筑精选课件
菌种选育的意义：
➢ 提供产量 ➢ 提高产品质量 ➢ 改善加工工艺和开发新产品。 ➢ 在科学研究中，通过菌种选育还可以了解菌种
在发酵工业上，经常利用酵母的代谢进行啤酒、
白酒、黄酒和果酒等各种饮料酒的酿造，以及
生产乙醇、甘油、有机酸及麦角固醇等多种产
品。
15
建筑精选课件
霉菌
– 曲霉属 米曲霉 黑曲霉
– 青霉属 青霉菌：点青霉、产黄青霉 桔青霉
– 根霉属 德氏根霉 米根霉、小麦曲根霉
– 红曲霉属 紫红曲霉
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从大自然中分离筛选新的微生物菌种。
21
建筑精选课件
菌株的分离和筛选是获得目的菌株的两个重要 环节。
分离： 筛选：注意采用方法的选择性和灵敏度
22
建筑精选课件
菌种选择的要求
能在廉价原料制成的培养基上迅速生长，且生成的目的产 物产量高、易于回收；
生长速度和反应速度较快，发酵周期较短； 培养条件易于控制； 抗噬菌体及杂菌污染的能力强； 菌种不易变异退化； 对放大设备的适应性强； 菌种不是病原菌，不产生任何有害的生物活性物质和毒素。
10
主要用于生产酶制剂、有机酸、氨基酸、肌苷酸等。 建筑精选课件
醋酸杆菌生产醋酸、山梨醇、5-酮葡糖酸和酒石酸等；
乳酸菌广泛应用于乳酸的生产以及乳制品工业；
产氨短杆菌、谷氨酸棒杆菌、黄色短杆菌等可生产氨 基酸、核苷酸等；
梭状芽孢杆菌可生产丁二醇、丙酮、丁醇、乙醇、丙 酮丁醇、核黄素以及一些有机酸；
18
Hale Waihona Puke 建筑精选课件研究方法 1、模拟自然培养法：原位培养、培养条件优化、单细 胞操作。
2、宏基因组分析法：测序分析未培养微生物的基因组， 结合蛋白质组学，了解其代谢途径、基因表达调控机制 等。
19
建筑精选课件
第二节 发酵工业菌种的分离筛选
20
建筑精选课件
菌种的来源
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；
建筑精选课件
酵母菌
– 酿酒酵母 – 假丝酵母属
产朊假丝酵母 解脂假丝酵母 热带假丝酵母 – 毕赤酵母属、汉逊酵母属
主要用于生产食用、药用和饲料用蛋白等。
14
建筑精选课件
酵母细胞本身含有丰富的蛋白质、维生素以及 各种酶类，工业上常通过培养酵母制造单细胞 蛋白，以供食用或作饲料蛋白，或用来制取核 糖核酸、核苷酸、核黄素、细胞色素c、辅酶A、 凝血质、转化酶和乳糖酶等。
主要用于生产酶制剂、有机酸、抗生素及甾体激素等。 建筑精选课件
霉菌除了应用于传统的酿酒、制浆和其他发酵食品生产 外，还可用于生产乙醇、有机酸、抗生素、酶制剂、维 生素、植物生长素以及甾体转化等。
黑曲霉用于生产酸性蛋白酶、淀粉酶、果胶酶、葡糖氧 化酶、柠檬酸、葡糖酸、草酸以及抗坏血酸等；
红曲霉能发酵生产红曲红色素、红曲黄色素、柠檬酸、 琥珀酸、麦角固醇、洛伐他丁、淀粉酶、蛋白酶和酯化 酶等；
枯草芽孢杆菌可生产淀粉酶、蛋白酶、果胶酶、多肽 类抗生素、氨基酸、维生素以及丁二醇等；
假单胞菌能生产维生素B12、色素、丙氨酸、葡糖酸以 及一些抗生素和甾体等；
黄单胞菌可生产维生素B12； 运动单胞菌可生产乙醇；
大肠杆菌可生产天冬氨酸、赖氨酸、苏氨酸、缬氨酸
以及谷氨酸脱羧酶、天冬酰酶等。
11
建筑精选课件
细菌还用作基因工程载体的宿主细胞，用于构 建基因工程菌来生产外源物质，如：利用大肠 杆菌生产核酸和蛋白质疫苗。
12
建筑精选课件
放线菌
– 链霉菌属 – 小单孢菌属 – 诺卡菌属 – 地中海诺卡氏菌 – 米苏里游动放线菌
主要用于生产多种抗生素，如链霉素、红霉素、
金霉素、庆大霉素等。
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产黄青霉用于生产青霉素、葡糖酸、抗坏血酸以及多种 酶；
根霉能产生反丁烯二酸、乳酸、琥珀酸、芳香脂和甾族 化合物等；
毛霉能产生果胶酶、凝乳酶、甾族化合物以及应用于传 统的制酱工业等。
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建筑精选课件
未培养微生物
定义：指迄今所采用的微生物纯培养分离及培 养方法还未获得纯培养的微生物，其在自然环 境微生物群落中占有非常高的比例，约为99％， 主要在各种极端环境中。
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建筑精选课件
从自然界筛选菌种
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建筑精选课件
新种分离与筛选的步骤
制定方案：首先要查阅资料，了解所需菌种的生长培养特性。
采样：有针对性地采集样品。
预处理：提高菌种分离的效率
富集培养：人为地通过控制养分或培条件，使所需菌种增殖培
养后，在数量上占优势。
分离：利用分离技术得到纯种。
菌种的筛选：通过常规生产性能测定，进一步筛选产物合成能
的遗传学性质
6
建筑精选课件
2.1 工业发酵菌种概述
7
建筑精选课件
10
1
微生物物种
100 已发现物种
被利用物种
8
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细菌
放线菌
可培养微生物
工
少数
酵母菌
业
霉菌
发
酵
微
生 未培养微生物
物
大多数
缺乏敏感检测技术 培养基中营养过剩 微生物间相互作用
认识不足无法原位培养
9
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细菌
– 醋杆菌属的醋化醋杆菌、弱氧化醋杆菌 – 乳酸杆菌 – 枯草杆菌 – 丙酮丁醇梭菌 – 大肠杆菌 – 谷氨酸棒状杆菌
发酵性能测定：进行生产性能测定。这些特性包括形态、培养
➢ 例如，青霉素的发酵生产，在投产之初只有 40U·mL-1，得到黄色晶体，青霉素纯度很低，价 比黄金；而现在采用新型菌种可以达到 60000U·mL-1以上，得到晶体为纯白色，青霉素纯 度高达95%以上，成本不到0.1元。
➢ 青霉素发酵生产的这种质的飞跃，生产所用菌种 在其中起了关键作用。
菌种选育有何意义？
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本章内容
一、常用发酵工业菌种
二、发酵工业菌种的分离筛选
三、发酵工业菌种鉴定
四、发酵工业菌种改良
四、发酵工业菌种保藏
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第一节 常用发酵工业菌种
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➢ 工业发酵生产水平的高低取决于生产菌种、发酵 工艺和后提取工艺三个因素，其中拥有良好生产 菌种是前提，菌种质量好坏直接影响了发酵产品 的产量、质量及其成本。
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微生物菌种是决定发酵产品的工业化价值以及 发酵过程成败的关键，只有具备良好的菌种基 础，才能通过改进发酵工艺和设备以获得理想 的发酵产品。
优良菌种都是通过菌种选育获得的。 菌种选育方法主要包括自然选育、诱变育种、
杂交育种和基因工程育种。
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菌种选育的意义：
➢ 提供产量 ➢ 提高产品质量 ➢ 改善加工工艺和开发新产品。 ➢ 在科学研究中，通过菌种选育还可以了解菌种
在发酵工业上，经常利用酵母的代谢进行啤酒、
白酒、黄酒和果酒等各种饮料酒的酿造，以及
生产乙醇、甘油、有机酸及麦角固醇等多种产
品。
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霉菌
– 曲霉属 米曲霉 黑曲霉
– 青霉属 青霉菌：点青霉、产黄青霉 桔青霉
– 根霉属 德氏根霉 米根霉、小麦曲根霉
– 红曲霉属 紫红曲霉
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从大自然中分离筛选新的微生物菌种。
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菌株的分离和筛选是获得目的菌株的两个重要 环节。
分离： 筛选：注意采用方法的选择性和灵敏度
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菌种选择的要求
能在廉价原料制成的培养基上迅速生长，且生成的目的产 物产量高、易于回收；
生长速度和反应速度较快，发酵周期较短； 培养条件易于控制； 抗噬菌体及杂菌污染的能力强； 菌种不易变异退化； 对放大设备的适应性强； 菌种不是病原菌，不产生任何有害的生物活性物质和毒素。
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主要用于生产酶制剂、有机酸、氨基酸、肌苷酸等。 建筑精选课件
醋酸杆菌生产醋酸、山梨醇、5-酮葡糖酸和酒石酸等；
乳酸菌广泛应用于乳酸的生产以及乳制品工业；
产氨短杆菌、谷氨酸棒杆菌、黄色短杆菌等可生产氨 基酸、核苷酸等；
梭状芽孢杆菌可生产丁二醇、丙酮、丁醇、乙醇、丙 酮丁醇、核黄素以及一些有机酸；
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Hale Waihona Puke 建筑精选课件研究方法 1、模拟自然培养法：原位培养、培养条件优化、单细 胞操作。
2、宏基因组分析法：测序分析未培养微生物的基因组， 结合蛋白质组学，了解其代谢途径、基因表达调控机制 等。
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第二节 发酵工业菌种的分离筛选
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菌种的来源
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；
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酵母菌
– 酿酒酵母 – 假丝酵母属
产朊假丝酵母 解脂假丝酵母 热带假丝酵母 – 毕赤酵母属、汉逊酵母属
主要用于生产食用、药用和饲料用蛋白等。
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酵母细胞本身含有丰富的蛋白质、维生素以及 各种酶类，工业上常通过培养酵母制造单细胞 蛋白，以供食用或作饲料蛋白，或用来制取核 糖核酸、核苷酸、核黄素、细胞色素c、辅酶A、 凝血质、转化酶和乳糖酶等。
主要用于生产酶制剂、有机酸、抗生素及甾体激素等。 建筑精选课件
霉菌除了应用于传统的酿酒、制浆和其他发酵食品生产 外，还可用于生产乙醇、有机酸、抗生素、酶制剂、维 生素、植物生长素以及甾体转化等。
黑曲霉用于生产酸性蛋白酶、淀粉酶、果胶酶、葡糖氧 化酶、柠檬酸、葡糖酸、草酸以及抗坏血酸等；
红曲霉能发酵生产红曲红色素、红曲黄色素、柠檬酸、 琥珀酸、麦角固醇、洛伐他丁、淀粉酶、蛋白酶和酯化 酶等；
枯草芽孢杆菌可生产淀粉酶、蛋白酶、果胶酶、多肽 类抗生素、氨基酸、维生素以及丁二醇等；
假单胞菌能生产维生素B12、色素、丙氨酸、葡糖酸以 及一些抗生素和甾体等；
黄单胞菌可生产维生素B12； 运动单胞菌可生产乙醇；
大肠杆菌可生产天冬氨酸、赖氨酸、苏氨酸、缬氨酸
以及谷氨酸脱羧酶、天冬酰酶等。
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细菌还用作基因工程载体的宿主细胞，用于构 建基因工程菌来生产外源物质，如：利用大肠 杆菌生产核酸和蛋白质疫苗。
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放线菌
– 链霉菌属 – 小单孢菌属 – 诺卡菌属 – 地中海诺卡氏菌 – 米苏里游动放线菌
主要用于生产多种抗生素，如链霉素、红霉素、
金霉素、庆大霉素等。
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产黄青霉用于生产青霉素、葡糖酸、抗坏血酸以及多种 酶；
根霉能产生反丁烯二酸、乳酸、琥珀酸、芳香脂和甾族 化合物等；
毛霉能产生果胶酶、凝乳酶、甾族化合物以及应用于传 统的制酱工业等。
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未培养微生物
定义：指迄今所采用的微生物纯培养分离及培 养方法还未获得纯培养的微生物，其在自然环 境微生物群落中占有非常高的比例，约为99％， 主要在各种极端环境中。
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从自然界筛选菌种
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新种分离与筛选的步骤
制定方案：首先要查阅资料，了解所需菌种的生长培养特性。
采样：有针对性地采集样品。
预处理：提高菌种分离的效率
富集培养：人为地通过控制养分或培条件，使所需菌种增殖培
养后，在数量上占优势。
分离：利用分离技术得到纯种。
菌种的筛选：通过常规生产性能测定，进一步筛选产物合成能
的遗传学性质
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2.1 工业发酵菌种概述
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微生物物种
100 已发现物种
被利用物种
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细菌
放线菌
可培养微生物
工
少数
酵母菌
业
霉菌
发
酵
微
生 未培养微生物
物
大多数
缺乏敏感检测技术 培养基中营养过剩 微生物间相互作用
认识不足无法原位培养
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细菌
– 醋杆菌属的醋化醋杆菌、弱氧化醋杆菌 – 乳酸杆菌 – 枯草杆菌 – 丙酮丁醇梭菌 – 大肠杆菌 – 谷氨酸棒状杆菌