第二章 工业微生物基础

生化工艺第二章工业微生物基础学习目标

了解工业生产常用的微生物及要求，了解工业微生物菌种的选育与改良。掌握工业微生物菌种的保藏，衰退与复壮。重点掌握种子的扩大培养和制备工艺。微生物的特点第一节工业生产常用的微生物1.细菌原核单细胞生物，是自然界分布最广、数量最多的一类微生物。有球菌、杆菌、螺旋菌三类。发酵工业中常用的杆菌，它易形成芽孢。工业生产常用杆菌有：枯草芽孢杆菌、醋酸杆菌、棒状杆菌、短杆菌等。主要用于生产淀粉酶、乳酸、乙酸和氨基酸等2.酵母菌单细胞真核生物，自然界普遍存在，主要分布于含糖较多的酸性环境中。酵母菌多为腐生，以芽殖形式进行繁殖。工业上用的酵母菌有：啤酒酵母、假丝酵母、类酵母等。主要用于酿酒、制作面包、生产脂肪酶以及可食用、药用和饲料用酵母菌体蛋白。3.霉菌真核生物，俗称丝状真菌。主要分布于偏酸环境中，多为好氧性，腐生。繁殖能力很强。工业上常用的霉菌有：红曲霉、曲霉、青霉等。主要用于生产多种酶制剂、抗生素、有机酸及甾体激素等易引起工业原料、产品和农副产品变质。4.放线菌原核生物类群，菌落成放射状，分布广，多存在于微碱性土壤中，多腐生。最大的经济价值在于能产生多种抗生素。5.噬菌体是一种感染原核生物的病毒，能严重危害发酵生产。我们的任务工业生产对菌体的要求第二节工业微生物菌种的选育和改良选育发酵法生产产品，首先要由一个良好的菌种。菌种选育的目的是改良菌种的特性，使其符合工业生产的要求。菌种选育包括自然选育和诱变选育。自然选育自然选育包括从自然界分离获得菌株和根据菌种的自发突变进行筛选而获得菌种。增殖培养

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其他菌型生长的条件，以促使目标菌种大量繁殖，从而有利于分离。诱变育种1.选育的目的改善菌种的特性，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。2.基本方法自然选育、生产育种、诱变育种、代谢控制育种及原生质体技术和体外重组DNA等。诱变育种代谢控制育种一般采用物理、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，造成某些蛋白质结构改变，而使细胞的功能发生改变。

改变代谢通路的育种改变代谢自动调节系统的育种诱变育种的特点不仅可以提高菌株的生产能力，而且还可以改进产品的质量，扩大品种，简化生产工艺。速度快，收效显著和方法简便等优点。诱变育种缺乏定向性，且工作量大，有的诱变因素对某些菌种的作用不明显。物理诱变剂化学诱变剂主要为各种射线，如紫外线，x射线、γ射线、α射线、β射线和超声波等。其中主要以紫外线应用最为广泛。在紫外线作用下能使DNA链断裂、DNA分子内和分子间发生交联、从而导致菌体的遗传性状发生改变。化学诱变剂作用于微生物细胞，能够特异地与某些基团起作用，即引起物质的原发损伤和细胞代谢方式的改变，失去原有特性，并建立起新的表型。作业1.常用工业用微生物的种类有哪些？每种列举三个典型代表，并说明其主要的发酵产品？2.简述工业用微生物菌种的要求？第三节工业微生物菌种的保藏、衰退与复壮菌种保藏的原理及方法保持生产性能的稳定、不污染杂菌、不死亡理想菌种保藏方法应具备的条件1.经长期保藏后菌种存活健在。2.保证高产突变菌株不改变表型或基因型，特别是不改变初级代谢产物和次级代谢产物生产的高能力。菌种保藏原理1.根据菌种的生理、生化特性，人工创造条件使菌体的代谢活动处于休眠状态。2.保藏时，一般利用菌种的休眠体，创造最有利于休眠状态的环境条件，如低温、干燥、隔绝空气或氧气、缺乏营养物质添加保护剂或酸度中和剂等。3.考虑经济适用性、方法简单可行。菌种的保藏原理由于微生物的生物多样性，不同的微生物往往对不同的保藏方法有不同的适应性。因此，在具体选择保藏方法时必须对被保藏菌株的特性、保藏物的使用特点及现有条件等进行综合考虑。菌种保藏方法保藏方法时效暂时保藏法长期保藏法斜面低温保藏法液体石蜡封存保藏法砂土管保藏法冷冻干燥法液氮超低温保藏法斜面低温保藏法将菌种接种在适宜的斜面培养基上，待菌种生长完全后，置于4℃左右的冰箱中继续保藏，每隔一定时间（保藏期）再接换至新的培养基斜面上，生长后继续保藏，如此连续。该法优缺点优点：简单易行、存活率高、利于推广；缺点：菌株仍有一定程度的代谢活动能力，保藏期短，传代次数多，菌种较容易发生变异和被感染。其他保藏方法冷冻保藏冷冻保藏为保藏微生物菌种的最简单而有效的方法。通过冷冻，使微生物代谢活动停止。一般而言，冷冻温度越低，效果愈好。为了获得满意的冷冻结果，通常应在培养物中加入一定的冷冻保护剂。冷冻保藏时温度要求在-20℃以下，同时应该认真掌握冷冻速度和解冻速度。冷冻深藏的缺点之一是培养物运输较困难。冷冻保藏种类低温、超低温保藏技术普通冷冻保藏技术超低温保藏技术一次解冻的菌株不宜再次保藏注意控制保藏温度，培养瓶或试管应严格密封方法简便易行，但不适宜多数微生物的长期保藏适宜长期保藏微生物菌株，温度一般控制在-60℃以下保藏前处理复杂液氮超低温保藏法液氮超低温保藏法简便易行，关键是液氮、冰箱。要点是：将要保藏的菌种置于冷冻保护剂中，密封于安瓿瓶内，先将菌液降至0℃，再以每分钟降低1℃的速度降至-35℃，然后将安瓿瓶置于液氮中保藏。冷干保藏冷冻干燥的基本方法：是通过在减压条件下使冻结的细胞悬浮液中的水分生化，使培养物干燥。此法是微生物菌种长期保藏的最为有效的方法之一。大部分微生物菌种可以在冷干状态下保藏10年之久而不丧失活力。而且经冷干后的菌株无需进行冷冻保藏，便