第二章 微生物菌种选育(笔记类)

第二章工业微生物基础

●知识要点和教学要求

1）、了解微生物的特点

2）、了解常见的工业微生物

3）、掌握工业微生物菌种的分离和选育

4）、掌握工业微生物菌种的改良

5）、掌握工业微生物菌种的保藏

6）、掌握工业微生物菌种的扩大培养

●能力培养要求

通过本章节的学习，学生能掌握工业微生物菌种的分离和选育、改良和保藏方法，以及菌种扩大培养的基本工艺。

●教案内容

2.1微生物的特点

（1）种类多，分布广

目前已发现的微生物在10万种以上。不同种类的微生物具有不同的代谢方式，能分解各式各样的有机物质和无机物质，当前国内外积极利用微生物来防治公害，分解三废中许多毒性强、结构复杂的物质。另一方面，不同微生物在生化过程中积累不同的代谢产物，所以发酵工业上常利用各种微生物来生产各种产品，如酒类、酒精、丙酮丁醇、抗生素、酶制剂、有机酸、氨基酸、核酸、维生素、菌体蛋白、医药产品和化工产品等到。

（2）高面积-体积比，代谢能力强

（3）生长迅速，繁殖快

（4）适应性强，容易培养

（5）易变性

2.2常见的工业微生物

广义的微生物包括病毒、立克次氏体、细菌、放线菌、酵母菌、霉菌、单细胞藻类、原生动物和支原体等。在发酵工业中经常遇到的是细菌、放线菌、酵母菌、霉菌及危害、放线菌生长的噬菌体。

微生物工业的范围

微生物工业越来越深地同国民经济各部门发生关系，涉及的范围十分广泛，而且越来越大，大致可分为下列14类：

（1）酿酒工业（啤酒、葡萄酒、白酒等）

（2）食品工业（酱、酱油、食醋、腐乳、面包、酸乳等）

（3）有机溶剂发酵工业（酒精、丙酮、丁醇等）

（4）抗生素发酵工业（青霉素、链霉素、土霉素等）

（5）酶制剂发酵工业（柠檬酸、葡萄糖酸等）

（6）酶制剂发酵工业（淀粉酶、蛋白酶等）

（7）氨基酸发酵工业（谷氨酸、赖氨酸等）

（8）核苷酸类物质发酵工业肌苷酸、肌苷等）

（9）维生素发酵工业（维生素B2、维生素B12等）

（10）生理活性物质发酵工业（激素、赤霉素等）

（11）微生物菌体蛋白发酵工业（酵母、单细胞蛋白等）

（12）微生物环境净化工业（利用微生物处理废水、污水等）

（13）生物能工业（沼气、纤维素等天然原料发酵生产酒精、乙烯等能源物质）

（14）微生物冶金工业（利用微生物探矿、冶金、石油脱硫等）

2.3工业微生物菌种的分离和选育

2.3.1微生物菌种的分离

从自然界分离新菌种一般包括以下几个步骤；采样、增殖培养、纯种分离和性能测定等几个步骤。

1.采样：采样地点的确定要根据筛选的目的、微生物的分布概况及菌种的主要特征与外界环境关系等，进行综合、具体地分析来决定。如果预先不了解某种生产菌的具体来源，一般可从土壤中分离。

采土方法多在选好地点后，用小铲去除表土，取离地面5-15cm 处的土壤几十克，盛入预先消毒好的牛皮纸袋或塑料袋中，扎好，记录采样时间、地点、环境情况等，以备查考。一般土壤中芽孢杆菌、放线菌和霉素的孢子

2.增殖培养：收集到的样品，如含所需菌种较多，可直接进行分离。如果样品含所需菌种很少，就要设法增加该菌的数量，进行增殖（富集）。所谓增殖培养就是给混合菌群提供一些有利于所需菌株生长或不利于其他菌型生长的条件以促使所需菌株大量繁殖，从而有利于分离它们。例如筛选纤维素酶产生菌时，以纤维素作为唯一碳源进行增殖培养，使得不能分解纤维素的菌不能生长；筛选脂肪酶产生菌时，以植物油作为唯一碳源进行增殖培养，能更快更准确地将脂肪酶产生菌分离出来。

3.纯种分离：通过增殖培养还不能得到微生物的纯种，生产菌在自然条件下通常是与各种菌混杂在一起的，所以有必要进行分离纯化，才能获得纯种。分离方法很多，常用的有划线法和稀释法。

4.生产性能的测定：一般采用两步法，即初筛和复筛，经过多次重复筛选，直至获得者-3株较好的菌株，供发酵条件的摸索和生产试验，进而作为育种的出发菌株。

2.3.2菌种选育

菌种选育就是按照生产的要求，根据微生物的遗传和变异的理论，用人工方法造成菌种变异，再经过筛选而达到菌种选育的目的。育种的目的，就是要改善菌种的特性，使能提高产量、改进质量、降低成本、改革工艺、方便管理及综合利用等。工业微生物育种的基本方法的包括自然选育、生产育种、抗噬菌体菌株的选育、诱变育种、代谢控制育种及基因重组定向育种等。诱变育种一般采用物理、化学诱变因素使微生物DNA的碱基排列发生变化，以使排列错误的DNA 模板形成异常的遗传信息，造成某些蛋白结构变异，而使细胞的功能发生改变。代谢控制育种主要有两个方面：一方面是改变代谢通路的育种，另一方面改变代谢自动调节系统的育种。而基因重级的方法一般有转化、转导及杂交等。有关育种的方法在微生物学中已详细介绍，这里不再赘述。

2.5工业微生物菌种的保藏

菌种保藏的目的在于使菌种的生命得以延续并保持它们原有的生物学特性。在基础的

研究中，可保证同一菌种在工作过程及工作结束后，均可获得重复的实验结果。对于有经济价值的生产菌，良好的保藏条件可保持其高产、高抗性等优良的性能。对于通过生物工程技术所得的重组菌，

则需保持其遗传特性的稳定。

菌种的保藏方法有很多，但其基本原理是大同不异的，主要是根据微生物生理、生化特点，人工地创造条件，使微生物处于代谢不活泼、生长繁殖受抑制的休眠状态。这些人式造成的环境主要是低温、干燥、缺氧三方面，使菌株尽可能少发生突变，以达到保持纯种的目的。

2.5.1 斜面保藏法和穿刺保藏法

2.5.2 干燥保藏法

2.5.3 悬液保藏法

2.5.4 冷冻干燥保藏法

2.5.5 液氨保藏法

2.5.6 低温保藏法

2.6 工业微生物菌种的扩大培养

2.6.1 微生物的培养方法

1.表面培养

表面培养是将纯种微生物接种在固体或液体培养基的表面的在恒温条件下进行静置培养的方法。如实验室中进行的固体斜面培养、固体平板培养都是表面培养；进行液体培养时，若细胞在液面生长繁殖，形成一层膜状物，也为表面培养。表面培养的特点是生长在培养基表面上的微生物既能与空气接触吸收氧气，又能与培养基接触吸收营养。但是由于表面培养近于自然培养，因此存在生长缓慢，占用面积大，容易染菌等缺点，在大规模工业生产中很少采用，仅在实验室