发酵工程(发酵菌种选育)141008 [兼容模式]
发酵工程原理与技术第二章
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。
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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。
押新高考卷 发酵工程(解析版)-备战2024年高考生物临考题号押题(新高考通用)(1)
押单项选择题发酵工程考向预测考情统计（3年）核心考点2021·北京考向01传统发酵技术的应用与发酵工程1.（2021·江苏·高考真题）某同学选用新鲜成熟的葡萄制作果酒和果醋，下列相关叙述正确的是（）A．果酒发酵时，每日放气需迅速，避免空气回流入发酵容器B．果酒发酵时，用斐林试剂检测葡萄汁中还原糖含量变化，砖红色沉淀逐日增多C．果醋发酵时，发酵液产生的气泡量明显少于果酒发一、传统发酵技术的应用1.发酵与传统发酵技术(1)发酵D．果醋发酵时，用重铬酸钾测定醋酸含量变化时，溶液灰绿色逐日加深2.（2023·山东·高考真题）以下是以泡菜坛为容器制作泡菜时的4个处理：①沸盐水冷却后再倒入坛中；①盐水需要浸没全部菜料；①盖好坛盖后，向坛盖边沿的水槽中注满水；①检测泡菜中亚硝酸盐的含量。
下列说法正确的是（）A．①主要是为了防止菜料表面的醋酸杆菌被杀死B．①的主要目的是用盐水杀死菜料表面的杂菌C．①是为了使气体只能从泡菜坛排出而不能进入D．①可检测到完整发酵过程中亚硝酸盐含量逐渐降低3.（2022·湖北·高考真题）废水、废料经加工可变废为宝。
某工厂利用果糖生产废水和沼气池废料生产蛋白质的技术路线如图所示。
下列叙述正确的是（）A．该生产过程中，一定有气体生成B．微生物生长所需碳源主要来源于沼气池废料C．该生产工艺利用微生物厌氧发酵技术生产蛋白质D．沼气池废料和果糖生产废水在加入反应器之前需要灭菌处理4.（2022·湖北·高考真题）关于白酒、啤酒和果酒的生产，下列叙述错误的是（）A．在白酒、啤酒和果酒的发酵初期需要提供一定的氧气B．白酒、啤酒和果酒酿制的过程也是微生物生长繁殖2.腐乳制作3.制作泡菜(1)作用菌种植物体表面天然的乳酸菌。
(2)原理在无氧条件下，乳酸菌将葡萄糖分解成乳酸。
反应简式为C6H12O6――→酶2C3H6O3(乳酸)＋能量。
发酵工程研究的内容
发酵工程研究的内容发酵工程研究是一门应用生物工程学原理和方法，研究发酵过程中微生物的生理代谢、产品的合成和产量提高的学科。
其研究内容主要包括发酵微生物的筛选与改良、发酵过程的动力学研究、代谢产物分析与控制、发酵工艺的优化与调控等。
发酵工程研究的第一个重要内容是发酵微生物的筛选与改良。
在发酵过程中，选择合适的微生物菌种对于生产高效率和高产量的发酵产品至关重要。
研究人员通过对微生物的生理特性、代谢途径以及产物合成能力的分析，筛选出具有良好特性的菌种，并通过基因工程技术进行改良，以提高其产量和稳定性。
发酵工程研究的第二个重要内容是发酵过程的动力学研究。
发酵过程是一个复杂的生物化学反应过程，其动力学特性对于调控发酵过程和提高产品产量至关重要。
研究人员通过对发酵过程中底物和产物浓度、微生物生长速率等参数的监测和分析，建立动力学模型，从而揭示发酵过程的动力学特性，并为发酵工艺的优化提供依据。
发酵工程研究的第三个重要内容是代谢产物分析与控制。
在发酵过程中，微生物通过代谢途径合成各种有用的化合物，如酒精、酸类、酶等。
研究人员通过对代谢产物的分析，了解微生物的代谢途径和代谢产物的合成机制，从而控制发酵过程中代谢产物的生成和积累，提高产品的纯度和产量。
发酵工程研究的第四个重要内容是发酵工艺的优化与调控。
发酵工艺的优化是为了提高发酵产物的产量和质量，降低生产成本。
研究人员通过对发酵条件（如温度、pH值、营养物质的浓度等）的优化和调控，使微生物在最适宜的环境中生长和代谢，从而提高发酵产品的产量和纯度。
总结起来，发酵工程研究的内容主要包括发酵微生物的筛选与改良、发酵过程的动力学研究、代谢产物分析与控制、发酵工艺的优化与调控等。
这些研究内容的深入探索和应用，对于提高发酵产品的产量和质量，推动生物工程领域的发展具有重要的意义。
发酵工程及其应用
《第1章发酵工程》第3节发酵工程及其应用必会知识考点梳理拓展延伸易错警示必会知识一发酵工程的基本环节1．发酵工程是指采用现代工程技术手段，利用微生物的某些功能，为人类生产有用的产品，或直接把微生物应用于工业生产过程的一种新技术。
发酵工程一般包括菌种的选育，扩大培养，培养基的配制、灭菌，接种，发酵，产品的分离、提纯等方面。
2．选育菌种(1)常用菌种：主要是细菌、放线菌、酵母菌和霉菌等。
(2)菌种特点：①对周围环境的温度、渗透压、酸碱度等条件有极大的适应能力。
②有极强的消化能力。
③有极强的繁殖能力。
(3)菌种来源：①从自然界中筛选出优良菌种。
②利用诱变育种筛选出符合生产要求的优良菌种。
③利用基因工程、细胞工程的方法对菌种的遗传特性进行定向改造，构建出能生产相应产品的菌种。
3．扩大培养：工业发酵罐的体积很大，接入的菌种总体积也较大，在进行接种前，要对菌种进行扩大培养。
(1)目的：增加菌种的数量，缩短生产周期。
(2)方法：将培养到生长速度最快时期的菌体分开，再进行培养。
4．配制培养基(1)类型：发酵工程一般使用液体培养基。
(2)要求：①根据菌种的代谢类型，选择不同的材料配制培养基。
②培养基应满足微生物在碳源、氮源、生长因子、水、无机盐等方面的营养要求，并为微生物提供适宜的pH，以利于产物的合成。
③应尽量降低生产成本，以得到更高的经济效益。
5．灭菌和接种：发酵工程中所用的菌种大多是单一菌种。
一旦有杂菌污染，可能导致产量大大下降。
因此，培养基和发酵设备必须经过严格的灭菌，接种过程中要注意防止杂菌污染。
6．发酵罐内发酵—发酵工程的中心环节7．分离、提纯产物，获得发酵产品发酵产品分离、提纯方法必会知识二发酵工程的应用1．在食品工业上的应用(1)生产传统的发酵产品①以大豆为主要原料，利用产生蛋白酶的霉菌(如黑曲霉)，将原料中的蛋白质水解成小分子的肽和氨基酸，然后经淋洗、调制成的酱油产品：②以谷物或水果等为原料，利用酿酒酵母发酵生产的各种酒类。
1.3 发酵工程及其应用 课件-2021-2022学年人教版（2019）高中生物选择性必修3
②由谷氨酸棒状杆菌发酵可以得到谷氨酸，谷氨 酸经过一系列处理就能制成味精。
(3)生产酶制剂
常用酶制剂有α-Байду номын сангаас粉酶、β-淀粉酶、果胶酶、 氨基肽酶和脂肪酶等。目前，已有50多种酶 制剂成功用于食品的直接生产、改进生产工 艺、简化生产过程、改善产品的品质和口味、 延长食品储存期和提高产品产量等方面。
获得产品
1.监测和控制温度、pH和溶解氧、罐 压、通气量、搅拌、泡沫和营养等。反 馈控制，使发酵全过程处于最佳状态。 2.随时检测培养液中的微生物数量、产 物浓度等，及时添加必需的营养组分。
1.如果发酵产品是微生物细胞本身， 可在发酵结束之后，采用过滤、沉淀 等方法将菌体分离和干燥得到产品。 2.如果产品是代谢物，可根据产物的 性质采取适当的提取、分离和纯化措 施来获得产品。
2.怎样对发酵条件进行调控以满足微生物的生长需要?
要对温度、pH、溶解氧等发酵条件进行严格控制， 使其最适合微生物的生长繁殖，同时及时添加必要 的营养组分。
3. 在产物分离和提纯方面，发酵工程与传统发酵技 术相比有哪些改进之处?
传统发酵技术获得的产物一般不是单一的组分， 而是成分复杂的混合物，很多时候不会再对产物 进行分离和提纯处理，或者仅采用简单的沉淀、 过滤等方法来分离和提纯产物。在发酵工程中使 用的分离和提纯产物的方法较多。在产物的初分 离阶段，常采用沉淀、萃取、膜分离、吸附和离 子交换等方法;在进一步纯化阶段，会采用液相层 析法、结晶法等方法。发酵工程产物无论是代谢 物还是菌体本身，都需要进行质量检查，合格后 才能成为正式产品。
灭菌 发酵工程中所用的菌种大多是单一菌种。一旦有杂菌污染，可能导
致产量大大下降。因此，培养基和发酵设备都必须经过严格的灭菌。
模块五生物技术与工程01 发酵工程-2023年高考生物二轮复习课件
2) 步骤①中，在资源和空间不受限制的阶段，若最初接种N0个A细菌，繁殖n
N0·2n
代后细菌的数量是________。
3) 为了比较A、B降解石油的能力，某同学利用步骤②所得到的平板Ⅰ、Ⅱ进
行实验，结果如表所示(“＋”表示有透明圈，“＋”越多表示透明圈越大，“－”
好氧菌
发酵效果比底层的好，说明该发酵菌是___________。从大豆到豆豉，大豆中
氨基酸和肽
的成分会发生一定的变化，其中，蛋白质转变为________________，脂肪转变
脂肪酸和甘油
为________________________。
例2.[2022湖北] 黄酒源于中国，与啤酒、葡萄酒并称世界三大发酵酒。发酵
空气中的毛霉孢子
无菌
现代的腐乳生产是在严格_____的条件下，将优良的毛霉菌种直接接种在豆
腐上，这样可以避免其他菌种的污染。
2) 在泡菜腌制的过程中，最后要向坛盖边沿的水槽中注满水，这一操作的
保证坛内乳酸菌发酵所需的无氧环境
目的是_________________________________________。在泡菜的腌制过程中，要
① 将A、B菌株分别接种在两瓶液体培养基Ⅰ中培养，得到A、B菌液；
② 液体培养基Ⅰ、Ⅱ中添加琼脂，分别制成平板Ⅰ、Ⅱ，并按图中所示在
平板上打甲、乙两孔。
1) 实验所用培养基中作为碳源的成分是______。培养基中NH4NO3的作用是
石油
为菌株的生长提供氮源，氮源在菌体内可以参与合成
DNA、RNA、蛋白质
培养条件无法达到低温、高压、无氧
发酵工程知识点
发酵工程知识点绪论1.传统发酵：最初发酵是用来描述酵母菌作用于果汁或麦芽汁产生气泡的现象，或者是指酒的生产过程。
1857年法国化学家、微生物家巴斯德提出了著名的发酵理论：“一切发酵过程都是微生物作用的结果。
”2.生化和生理学意义的发酵：指微生物在无氧条件下，分解各种有机物质产生能量的一种方式，或者更严格地说，发酵是以有机物作为电子受体的氧化还原产能反应。
如葡萄糖在无氧条件下被微生物利用产生酒精并放出CO2。
3.工业上的发酵：在微生物工业中，把所有通过微生物或其他生物细胞（动、植物细胞）的培养，统称为发酵。
包括：1. 厌氧培养的生产过程，如酒精，乳酸等。
2. 通气（有氧）培养的生产过程，如抗生素、氨基酸、酶制剂等。
产品有细胞代谢产物，也包括菌体细胞、酶以及转化产物等。
现代生物技术─分子生物学与发酵工程氨基酸发酵工业──谷氨酸、赖氨酸核酸发酵工业──肌苷酸、乌苷酸微生物变异株通过代谢调节──代谢控制发酵技术切断支路代谢转折点: 酶的活力调控, 酶的合成调控(反馈控制和反馈阻遏) →解除菌体自身的反馈调节,提高终产物水平。
细胞融合技术、基因操作技术等生物技术发展，打破了生物种间障碍，能定向地制造出新的有用的微生物：增加微生物体内控制代谢产物产量的基因拷贝数，可以大幅度地提高目标产物的产量；酒曲是我国酿酒技术的重大发明，也是世界上最早的一种复合酶制剂。
三、发酵工程的组成从广义上讲，由三部分组成：上游工程、发酵控制、下游工程四、微生物发酵产品的类型:1,菌体、酶，2 初级代谢产物，3 次级代谢产物，4 外源物质转化产物。
五、发酵方法的类别与流程（1）类别：根据对氧的需要区分：厌氧和好氧发酵根据培养基物理性状区分：液体和固体发酵根据从微生物生长特性区分：分批发酵和连续发酵按发酵原料来区分: 糖类物质发酵, 石油发酵, 废水发酵按发酵产物区分：氨基酸发酵、有机酸发酵、抗生素发酵、酒精发酵、维生素发酵、酶制剂发酵(2)发酵流程：保藏菌种---活化---扩大培养---种子罐---主发酵---产物分离纯化---成品第二章菌种选育理论与技术微生物的特点有些微生物能在厌氧的条件下生长有些微生物能够利用简单的有机物和无机物满足自身的生长有些微生物能进行复杂的代谢有些微生物能利用较复杂的化合物有些微生物能在极端的环境下生长常见的工业微生物（一）抗生素生产有关的微生物（二）氨基酸生产有关的微生物（三）食品酶制剂生产有关的微生物a-淀粉酶：黑曲霉、米曲霉、米根酶、枯草牙孢杆菌和地衣牙孢杆菌工业化菌种的要求1生产菌及其产物的毒性必须考虑（在分类学上最好与致病菌无关）2能够利用廉价的原料，简单的培养基，大量高效地合成产物3有关合成产物的途径尽能地简单，或者说菌种改造的可操作性要强4遗传性能要相对稳定5不易感染它种微生物或噬菌体6生产特性要符合工艺要求一、育种的目的（一）科研方面1．获得有遗传标记的菌株；2．得到生物合成阻断变株，以研究抗生素生物合成途径。
发酵工程
14. 稀释率 D 的含义在不同的培养过程中所代表的意思是不同的：在连续培养中，稀释率是因__________引起的；而在补料分批培养中，
稀释率是因_______引起的。
18 二、名词解释
1.得率系数 2. 比速率 3.分批发酵 4. 补料分批发酵 5. 连续发酵 6.稀释率 7.临界稀释率
19 三、 简答题
十六烷烃：C16H34+aO2+ bNH3---------->c(C4.4H7.3N0.86O1.2)+dH2O+eCO2
葡萄糖 C6H12O6+ aO2+bNH3 ----------> c(C4.4H7.3N0.86O1.2)+dH2O+eCO2
2)计算下述两反应的得率系数 Yx/s（ g 干细胞/g 基质）和 Yx/o( g 干细胞/g 氧）
5. 菌种选育包括方法_________、_________、__________和__________。
6. 诱变育种过程主要包括_________和__________两个过程。
二、简答题
1.工业上，对微生物有什么要求？2.简述常用菌种保藏的原理和方法。3.简述微生物菌种衰退的原因。4.发酵工业的菌种获得途径有那些？
max=0.8h-1 求所需时间，假定在整个培养期间均满足 S>>ks 的条件 。(t=8.3558h)
2、欲使某细菌比生长速率达 0.175(h-1)，溶氧浓度为限制性因素，试求溶氧浓度。已知 μmax=0.35h-1 ks=0.007mM。
3、设μmax=0.8 Y=0.5 Ks=0.2 S0=10 ,若操作稀释率 D=0.5 试求，比生长速率、基质浓度、菌体浓度。
发酵工程-2024年高考生物
考前必背
11.发酵工程一般包括菌种的选育,扩大培养,培养基的配制、 灭菌 ,接种,发酵, 产品的分离、提纯 等方面。
12.发酵罐内发酵(发酵工程的中心环节):在发酵过程中,要随时检测培养液中的微生物数量、 产物浓度 等,以了解发酵进程。还要及时添加必需的营养组分,要严格控制 温度 、 pH 和 溶解氧 等发酵条件。环境条件不仅会影响微生物的生长繁殖,而且会影响微 生物代谢物的形成。如谷氨酸的发酵生产:在 中性和弱碱性 条件下会积累谷氨酸;在 酸性条件下则容易形成谷氨酰胺和 N-乙酰谷氨酰胺 。 13.许多国家以淀粉或纤维素的水解液、制糖工业的废液等为原料,通过发酵获得大量的微 生物 菌体 ,即单细胞蛋白。
升高温度 ,因为酵母菌的发酵温度为 18~30 ℃,而醋酸菌最适生长温度为 30~35 ℃。
考前必背
4.培养基的种类及用途 (1)按照培养基的物理性质,可将其分为 液体培养基 、 半固体培养基 和
固体培养基 。 液体培养基 应用于工业生产或生活, 固体培养基 应用于微生物 的分离和鉴定, 半固体培养基 则常用于观察微生物的运动及菌种保藏等。 (2)按照培养基的成分,可将其分为 合成培养基 和 天然培养基 。 合成培养基 是 用成分已知的化学物质配制而成的,其中成分的种类、比例明确,常用于微生物的分离和鉴 定。 天然培养基 是用化学成分不明的天然物质配制而成的,常用于 实际工业生产 。
种类
选择培养基
鉴别培养基
制备方法 培养基中加入某些化学物质
培养基中加入某种指示剂或化学药品
原理 用途
依据微生物产生的某种代谢产物与培养 依据某些微生物对某些物质或环境
基中的特定指示剂或化学药品反应,产生 条件的嗜好、抗性而设计
明显的特征变化而设计
2021_2022学年新教材高中生物第1章发酵工程3发酵工程及其应用课件新人教版选择性必修第三册
养__基___ 确定
灭菌 接种
发酵工程中所用的菌种大多是单__一__菌 ___种_。一旦有杂 菌污染，可能导致产量大大下降。因此，_培__养__基___ 和发__酵__设__备__都必须经过严格的灭菌 扩大培养的菌种和灭菌后的_培__养__基___加入发酵罐 中。
发环__节____。在发酵过程中，要随时 检测培养液中的微生物数量、产物浓度等，以了解 __发__酵__进__程____。还要及时添加必需的营养组分，要 严格控制温度、pH 和溶解氧等发酵条件。环境条件 不仅会影响微生物的_生__长__繁__殖___，而且会影响微生 物_代__谢__物__的 ___形__成___________________________。 现代发酵工程使用的大型发酵罐均有计算机控制系
答案：B
2．发酵工程在工业生产上得到广泛应用，其生产流程如下 图所示。结合赖氨酸或谷氨酸的生产实际，回答相关问题。
(1)图中①表示的育种方法是___诱__变__育__种___。 (2) 人 工 控 制 微 生 物 代 谢 的 措 施 包 括 _改__变__微__生___物__遗__传__特__性_ 和__控__制__生__产__过___程__中__的__各__种__条__件___。 (3)在赖氨酸或谷氨酸发酵过程中，产物源源不断地产生， 这说明该生产采用了_连__续__培__养 ___的发酵方式。在生产过程中，常 需增加通氧量，因此判断赖氨酸或谷氨酸发酵菌种为__好__氧____ 菌。
4．微生物肥料使作物增产的原理是什么？ 提示：微生物在代谢过程中产生的有机酸、生物活性物质能 增进土壤肥力、改良土壤结构，促进植物生长。
2．由于微生物发酵是多达数十步甚至数百步的生物化学反 应，其过程远比化学反应过程复杂，往往环境条件的微小变化， 就会对微生物的生产能力产生明显影响。所以，为了控制整个发 酵过程，必须了解微生物在发酵过程中的代谢变化规律，这是通 过各种检测方法，测定各种发酵参数如细胞浓度、碳源、氮源等 物质的消耗、产物浓度等随时间变化的情况，以便能够控制发酵 过程，使生产菌种的生产能力得到充分发挥。
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二、目的微生物富集的一些基本方法
富集的目的： 让目的微生物在种群中占优势
富集的二种方案： 定向培养: 采用特定的有利于目的微生物富集 的条件，进行培养。
若不能提供任何有助于筛选产生菌的信息时， 则通过随机分离的办法。
1、施加选择性压力分离法
通过富集培养增加待分离菌的数量。 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。
一、发酵工业对菌种的要求
二、发酵工业中常用微生物
三、菌种的来源
第一节 发酵工业对菌种 的要求及常用微生物菌种
一、发酵工业对菌种的要求
能在廉价原料制备的培养基上迅速生长和大量高效地合 成所需的代谢产物 有关合成产物的途径尽可能地简单，满足代谢控制要求 遗传性能要相对稳定，菌种不易变异退化
1
3. 有机酸生产有关的微生物
柠檬酸：黑曲霉 乳酸：德氏乳杆菌、保加利亚乳杆菌、米根霉 醋酸：醋酸杆菌 衣康酸：土曲霉、假丝酵母等 苹果酸：黄曲霉、米曲霉、短乳杆菌
4. 酶制剂生产有关的微生物
开发一个食品用新酶，都要经过一系列研究的毒理 试验。关于食品用酶，美国需要得到FDA的批准。目前 已同意使用的仅仅少数微生物能用于生产食品用酶。
有些微生物能在厌氧的条件下生长
有些微生物能够利用简单的有机物和无机物满足自身 的生长
有些微生物能进行复杂的代谢
有些微生物能利用较复杂的化合物
有些微生物能在极端的环境下生长
5
富集培养措施
控制营养成分(尤其适合于产诱导酶类的微生物增殖)
① 纤维素为唯一碳源，可增殖分解纤维素的菌 ②可溶性淀粉为唯一碳源，可增殖产淀粉酶的菌种 ③酒精废水，可以增殖废水利用菌
第二节 微生物菌种的分离
一、从自然界中分离目的微生物的一般过程 二、目的微生物富集的一些基本方法 三、特殊微生物资源的开发利用
第二节 微生物菌种的分离
一、从自然界中分离目的微生物的一般过程
土样的采集 → 预处理 → 培养 → 菌落的筛选 → 产品的鉴定
目的：高效地获取一株高产目的产物的微生物 问题： 如何提高所需微生物的分离效率？
可在固体选择性培养基中加入酶作用 的底物培养微生物，使利用此底物的酶 产生菌得以生长，并在其菌落周围形成 一透明圈。
微生物代谢产物的平板检测方法
产物
特征
磷酸酯酶A 卵磷脂平板透明圈
淀粉酶 碘液指示可溶性淀粉液化
弹性蛋白酶 弹性蛋白的溶解
β-甘露聚糖酶 刚果红溶液显色
纤维素酶 纤维素平板产生透明圈
DNA酶
（2）水分 离地表5-15cm土样 含水过多、过少都不理想
（3）温度 采样以秋季为好，植被丰富
（4）通风 通气保水性能好 （5）土壤酸碱度
中性或偏碱：细菌、放线菌 偏酸：霉菌、酵母
采样方法： （1） 去除表层土 （2） 取5-15cm土样几十克，装入无菌牛皮纸袋或塑
料袋中 注意： • 记录：时间、地点、环境情况等 • 样品袋应封好口，防止水分失去 • 土样应在分离前破碎 • 尽快分离
AK:天冬氨酸激酶 HD:高丝氨酸脱氢酶 HT:高丝氨酸转乙酰酶
黄色短杆菌中赖氨酸、苏氨酸、蛋氨酸和异亮氨酸的合成调节机制
氨基酸生产菌的要求：代谢途径比较清楚 代谢途径比较简单
谷氨酸发酵的菌种： 棒杆菌属，短杆菌属、节杆菌属或小 杆菌属的棒型细菌
其它氨基酸生产菌： 常规菌种一般也是由谷氨酸生产菌 选育而成； 工程菌：大肠杆菌，枯草芽孢杆菌
* 多种微生物能利用的碳源、氮源不能作控制因素
富集培养措施
控制培养基的酸碱度(对筛选产有机酸类型的菌种更有效)
细菌、放线菌：中性偏碱 真菌：偏酸 但非目的菌的生长不能被完全抑制
富集培养措施
热处理 样品悬浮液经80℃、10min水浴处理，杀死营养体，
再添加营养培养进行增殖或直接分离产芽孢细菌
富集培养措施
有时当一种微生物在富集培养基中占优势后, 转移到新鲜培养基中生长非常缓慢,这可能意味 着在富集培养基中存在着一种生长因子,它或是 由接种物引入,或是由混合菌群中的另一种微生 物产生的。因此加入灭菌的初始培养物或者灭 菌的天然样品通常有效。最好的灭菌方法是离 心后进行膜过滤，以免破坏生长因子。
7
根据目的微生物在平板分离培养基上产生 的特异反应进行分离
中国普通微生物菌种保藏中心CGMCC(归口中国科学院) 中国科学院微生物研究所(AS) 中国科学院武汉病毒研究所(AS-IV)
中国农业微生物菌种保藏中心ACCC(归口中国农业科学院) 中国农业科学院土壤与肥料研究所(ISF)
中国工业微生物菌种保藏中心CICC(归口轻工业总会) 中国食品发酵工业研究所(IFFI)
透明圈 利用混浊底物被分解后形成的透明圈 变色圈 将显色剂或指示剂掺入培养基中，或喷洒至
已形成菌落的培养基表面，使形成显色圈或变色圈
抑菌圈 根据指示菌在目的菌周围的生长被抑制而形
成空白生长圈
生长圈 根据某种生长因子的营养缺陷型在目的菌周
围形成生长圈
将目的微生物快速、简捷地进行分离。
分离各种酶产生菌
亚甲胺蓝的DNA荧光变化
聚羟基烷酸 尼罗蓝染色使菌落在荧光灯下显色
柠檬酸
pH值指示剂产生颜色变化，CaCO3溶解
肉膏胨培养基分离PHA产生菌
羧甲基纤维素钠作培养物
方法：菌落点种筛选法
尼罗蓝染色使菌落 在荧光灯下显色
用刚果红染色法鉴定 筛选降解纤维素的菌株
A
B
8
抗生素筛选
2、随机分离方法
（1）抗生素产生菌的分离
一、发酵工业对菌种的要求
不易感染它种微生物或噬菌体 不是病源菌，且在分类学上与病源菌无关 生产特性要符合工艺要求 副产物尽量少，便于提纯，以保证产品纯度
二、发酵工业中常用微生物
细菌：枯草杆菌，短杆菌，大肠杆菌 酵母：酿酒酵母（啤酒，葡萄酒），酒精酵母，
假丝酵母 霉菌：黑曲霉，红曲霉，根霉，木霉，青霉 放线菌：小单孢菌、链霉菌、诺卡氏菌 其他：担子菌、藻类
生物资源的种类
螺旋藻
浒苔
图为生长在淡水和海水中的一种硅藻
一个 20 米直径 的水池年 产 4 吨藻 类，加工 后可得大 量柴油燃 料。
已实现工业化生产的微生物菌种
1. 抗生素生产有关的微生物 抗生素是次级代谢产物，需要生物体进行复杂的代谢， 目前发现的生物来源如下：
放线菌（链霉素、四 环素、红霉素等）
图1 基质浓度对A、B两种不同的菌种比生长速率的影响
添加生长因子富集法 大多数微生物都必须加入生长因子,
通常在富集培养基中加入少量的酵母膏 (0.001% ～ 0.05%) 即 可 满 足 生 长 因 子 的 需求。
生长因子：维生素、氨基酸、嘌呤、嘧啶及其培养物的富集方法
中国医学微生物菌种保藏中心CMCC(归口卫生部) 中国医学科学院皮肤病研究所(ID)，南京 卫生部药品生物制品检定所(NICPBP) 中国预防医学科学院病毒研究所
中国抗生素微生物菌种保藏中心CACC(国家医药管理局) 中国医学科学院医药生物技术研究所 四川抗生素研究所(SIA)，四川 华北制药厂抗生素研究所(IANP), 石家庄
培养方法
分批式富集培养(摇瓶培养)
将富集培养物转接到新的同一种培养基中，重新 建立选择性压力，如此重复转种几次后，再取此富集 培养物接种到固体培养基上，以获得单菌落。转种的 时间是关键，应在所需菌种占优势情况下转种。
恒化式富集培养(连续培养)
通过改变限制性基质的浓度（稀释速率），来控 制两类不同菌株的比生长速率μ，进行连续富集培养， 获得所需要的菌种。此法分离出的菌种特别适合用于 连续发酵生产。
淀粉酶：黑曲霉、米曲霉、米根霉、枯草芽孢杆菌 和地衣芽孢杆菌
蛋白酶：黑曲霉、栖土曲霉、枯草芽孢杆菌
纤维素酶：木霉
三、菌种的来源
• 根据资料直接向菌种保藏部门及有关科研单位、高等 院校、工厂索取或购买；
• 从大自然中分离筛选新的微生物菌种。
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菌种保藏机构
1、中国微生物菌种保藏管理委员会（CCCCM）
发酵工程
食品学院生物工程系 杨幼慧
15323361086，675198 yhyang@
《发酵工程》研究生课程内容
（理论34学时，实验20学时）
一、发酵工业菌种选育-常规育种（杨幼慧）4学时 二、发酵工业菌种选育-基因工程育种（郭丽琼）6学时 三、微生物发酵的代谢调控（朱新贵）6学时 四、发酵工艺过程的优化控制（胡文锋）6学时 五、发酵产品的提取与精制（蹇华丽）6学时 六、细胞工程（陈忠正）6学时
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新种分离与筛选的步骤
• 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。 • 增殖：人为地通过控制养分或培养条件，使所需菌种
增殖培养后，在数量上占优势。 • 分离：利用高效分离技术得到纯种。 • 发酵性能测定：进行生产性能测定。这些特性包括形
态、培养特征、营养要求、生理生化特性、发酵周期、 产品品种和产量、耐受最高温度、生长和发酵最适温 度、最适pH值、提取工艺等。
实验：小型发酵罐的使用与发酵过程中主要生化指标测定 （叶志伟）20学时
第一章 发酵工业微生物菌种的 选育—常规育种
第一节 发酵工业对菌种的要求 及常用微生物菌种
第二节 微生物菌种的分离 第三节 优良菌株选育
问题
1.菌种能否满足工业生产的实际需要? 2.菌种是否有工业生产价值 ?
第一节 发酵工业对菌种 的要求及常用微生物菌种
大多数抗生素产生菌的初筛都依赖于供试菌株在微生 物检测平皿上所形成的抑菌圈。 平皿扩散检测法 供试菌株→平板培养→移出长有菌落的琼脂块→置入敏感菌检 测平皿→抑菌圈（琼脂块法） 供试菌株→液体培养→沾有培养液的滤纸片→置入敏感菌检测 平皿→抑菌圈（滤纸片法）