工业生产中常用的微生物菌种

1、微 生 物 工 程,微生物工程的内容,微生物工程基本上可分为发酵和提取两部分,发酵部分也称发酵工程，是微生物反应过程； 提取部分也称后处理，或下游加工技术,虽然微生物工业生产以发酵为主，发酵的好坏是整个生产的关键，但后处理在发酵生产中也占有重要的地位。,微生物工程主要内容 生产菌种的选育、发酵条件的优化与控制、反应器的设计及产物的分离、提取与精制等,微生物工程产品类型,1、微生物菌体的发酵,SCP、药用真菌（冬虫夏草、茯苓等） 生物防治制剂（如苏云金杆菌） 活性乳制剂,细胞的生长与产物的积累成平行关系， 生长速率最大的时期也是产物合成最高阶段,2、微生物酶发酵,各种酶制剂 糖化酶、氨基酰化酶（

2、DL氨基酸光学拆分）、蛋白酶、脂肪酶等,3、微生物代谢产物发酵,初级代谢产物： 与菌体生长相伴随的产物， 氨基酸、核苷酸、维生素、有机酸、溶剂 菌体对其合成反馈控制严密，一般不过量积累,次级代谢产物： 与菌体生长不相伴随，以初级代谢产物为原料而合成 抗生素、生物碱、毒素、胞外多糖等 结构常较复杂对环境条件敏感,微生物工程菌种,第一节 发酵工业常用微生物 第二节 菌种来源 第三节 菌种选育 第四节 菌种保藏,第一节 发酵工业常用的微生物p69,一、发酵工业对微生物菌种的要求,尽管工业用微生物菌种多种多样，但作为大规模生产，选择菌种应遵循以下原则：,1、能在廉价原料制成的培养基上迅速生长，并形成所

3、需的代谢产物，产量高。,2、可以在易于控制的培养条件下迅速生长和发酵，且所需酶活力高。,3、根据代谢控制的要求，选择单产高的营养缺陷型突变株或调节突变株或野生菌株。,4、选育抗噬菌体能力强的菌株，使其不易感染噬菌体。,5、菌种纯粹，不易变异退化，以保证发酵生产和产品质量的稳定性。,6、菌种不是病原菌，不产生有害的生物活性物质和毒素，以保证安全。,二、发酵工业中常用微生物菌种,（一） 细菌,1、枯草芽孢杆菌 (Bacillus subtilis), 分布广，常存在于枯草、土壤等，一般为腐生菌； 在酱油、酱类和白酒制曲时，如果水分含量大，温度较高，就容易造成枯草杆菌迅速繁殖；不仅消耗原料蛋白质和淀

4、粉，而且生成刺眼鼻的氨味，造成曲子发粘发臭，使制曲失败。 能产生大量淀粉酶和蛋白酶 AS1.393 蛋白酶 BF7658 -淀粉酶,2、大肠杆菌 (Escherichia coli), 可利用大肠杆菌制取天冬氨酸、苏氨酸、缬氨酸等 大肠杆菌的谷氨酸脱羧酶在工业上被用来进行谷氨酸的定量分析 基因工程的很好材料,3、乳酸杆菌 (Lactobacillus sp.), 革兰氏阳性，无芽孢，厌氧或兼性厌氧 可生产乳酸 干酪的成熟、乳脂的酸化和腌菜、泡菜制作,4、丙酮丁醇梭菌(Clostridium acetobutyleum), 芽孢卵形，中生或次端生，使芽孢囊膨大成梭状或鼓槌形 专性厌氧 发酵生产丙

5、酮丁醇,5、肠膜状明串珠菌 (Leuconostoc mesenteroides), G+、微需氧至兼性厌氧，生长需要缬氨酸和谷氨酸 在蔗糖液中形成特征性葡聚糖黏液（2025C促使形成） 可生产葡聚糖 使糖汁变粘而无法加工，为糖厂有害菌,6、醋酸菌 (Acetobacter), 不形成芽孢，G，好气性 分两群：1）只将乙醇氧化成醋酸 2）将产生的醋酸继续氧化成CO2和水 可生产醋酸,7、棒状杆菌 (Corynebacterium), 以葡萄糖为原料发酵产生酸，是谷氨酸和其他氨基酸的高产菌 生产谷氨酸等 如北京棒杆菌AS1.299钝齿棒杆菌AS1.542,8、短杆菌 (Brevibacteriu

6、m),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), 细胞直杆状，G，无芽孢，极生鞭毛 在含蔗糖的琼脂平板上形成圆形、边缘整齐、粘稠光滑的黄色菌落；液体培养形成黄色粘稠的胶状物荚膜多糖，其黄色为一种水溶性色素 野油菜黄单胞菌(X. campestris) 可以淀粉生产黄原胶(Xanthan gum),10、假单胞菌 (Pseudomonas),能发酵生产维生素B12、丙氨酸、谷氨酸、葡萄糖酸、色素、果胶酶；也能进行类固醇（甾体）转化；有些菌株可利用烃类生产单细胞蛋白。,（二） 放线菌,因其菌落呈放射状而得名 属原核微生物类群，在自然

7、界中分布很广，尤其在有机质丰富的微碱性土壤中较多。 大多腐生，少数寄生。 产生多种抗生素（12 000余种，60%左右来自放线菌），经济价值大,1、链霉菌属 ( Streptomyces ),灰色链霉菌(Streptomyces griseus) 生产链霉素,金霉素链霉菌 (Streptomyces aureofaciens) 在PDA培养基上生长时，基内菌丝产生金黄色色素 生产金霉素,红霉素链霉菌 (Streptomyces erythreus) 产红霉素,龟裂链霉菌 (Streptomyces rimosus) 菌落灰白色，表面后期有皱折，呈龟裂状 生产土霉素,2、小单胞菌属 (Micro

8、monospora), 与一般放线菌不同，菌丝体长入培养基内，不形成气生菌丝，而在基内菌丝体上长出 孢子梗，其顶端生一个球形、椭圆形孢子。 菌落致密，与培养基紧密结合在一起，表面凸起，多崎岖，疣状；菌落常为橙黄色、红色、深褐色、黑色和兰色。 多种可产抗生素，如 棘孢小单胞菌 （M. echinospora）产庆大霉素,3、游动放线菌属 （Actinoplanes）, 一般不形成气生菌丝，孢囊在基内菌丝上形成，孢囊孢子在孢囊内盘卷或呈直线排列；孢子球形，有时端生1-40根鞭毛，能运动。 济南游动放线菌 (Actinoplanes tsinanesis) 产创新霉素(creatmycin; 196

9、4),4、诺卡氏菌属 (Norcadia), 一般无气丝，基丝培养十几小时形成横隔，并断裂成杆状或球状孢子。 菌落较小，边缘多呈树根毛状。 生产利福霉素、蚊霉素 等,5、孢囊链霉菌属 (Streptosporangium),孢子丝盘卷成球形孢囊，内形成孢囊孢子，孢囊孢子无鞭毛 产多霉素、创新霉素,（三）酵母菌,单细胞真核，主分布于含糖质较多的偏酸性环境中，如水果、蔬菜、花蜜和植物叶子上，以及果园土壤中。,1、啤酒酵母 (Saccharomyces cerevisiae),根据长与宽的比例，分三组： 第一组 长宽比为12 细胞多为圆形、卵圆形； 主要供生产啤酒、白酒和酒精及面包 第二组 长宽比为

10、2 多供生产葡萄酒、果酒用 第三组 长宽比大于2 耐高渗透压，供发酵甘蔗糖蜜生产酒精用,啤酒酵母在液体培养基中的生长行为有两类： 上面酵母发酵度较高，不易凝集沉淀，浮于上面 下面酵母发酵度较低，易凝集沉淀,啤酒酵母的应用非常广，常用于传统的发酵行业，如啤酒、白酒、果酒、酒精、药用酵母、面包制作，故又称酿酒酵母。,近年来，利用啤酒酵母提取核酸、麦角固醇、细胞色素C、凝血质和辅酶A等；生产单细胞蛋白(SCP)可食用、药用和作为饲料；它的转化酶可用于转化蔗糖，制造酒心巧克力。,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

11、葡萄汁酵母常用于啤酒酿造的底层发酵，也可食用、药用或作饲料。,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。 但由于它能利用酒精作碳源，又能在饮料表面产生干皱的菌膜，所以又是酒精生产的有害菌。,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。,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

12、萝卜素,7、棉病针孢酵母 ( Nematspora gossypii ), 又名棉病囊霉，能危害许多重要的经济作物，如棉花、柑橘、番茄等 该菌具有大量合成核黄素的能力，是核黄素生产的重要菌种,9、毕赤氏酵母 ( Pichia ), 能利用石油或农副产品及工业废料产生菌体蛋白，有些菌株能生产麦角固醇、苹果酸、磷酸甘露聚糖 近年来其在基因工程中的作用日益得到重视,（四）霉菌,1、根霉 (Rhizopus),米根霉 ( Rhizopus oryzae ) 淀粉酶活力极强，多作糖化酶使用；又由于具有较强的蛋白质分解能力，也可用于制造腐乳。,华根霉 ( Rhizopus chinentis ) 是酿酒所

13、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 ) 从我国小曲中分离出来； 能糖化淀粉且能生成少量酒精； 能产生蛋白酶，有分解大豆蛋白的能力，常用来制作腐乳,总状毛霉 ( Mucor racemosus ) 是毛霉中分布最广的一种，几乎在各地土壤中、一些生霉的材料上、空气中都能找到；酒曲中常见 可制作豆豉,3、曲霉 ( Aspergillus ),米曲霉 ( Aspergillus oryzae ) 有较强的蛋白分解能力，同时又具有糖化能力 酿酒中的糖化菌；蛋白酶和淀粉酶的生产菌,黑曲霉 ( Aspergill

14、us niger ) 具有多种强大的酶系，如淀粉酶、蛋白酶、果胶酶、纤维素酶和葡萄糖氧化酶等； 还能产生多种有机酸，如抗坏血酸、柠檬酸、葡萄糖酸和没食子酸等 是生产柠檬酸和葡萄糖酸的重要菌种,4、青霉 ( Penicillum ),产黄青霉 ( Penicillum chrysogenum ) 生产青霉素，也可用来生产葡萄糖氧化酶、葡萄糖酸、柠檬酸和抗坏血酸,娄地青霉 ( Penicillum roqueforti ) 属不对称青霉组，具有分解油脂和蛋白质的能力，可用于制造干酪；该菌孢子能将甘油三酯氧化为甲基酮,展开青霉 ( P. patulum )： 又名寻麻青霉，主要用于生产灰黄霉素（一种有效的可口服抗生素，用于治疗真菌性皮肤病、痢疾及灰指甲）,橘青霉 ( P. citrinum ) : 许多菌系可产生橘霉素，也能产生脂肪酶、葡萄糖氧化酶和凝乳酶 有的菌系产生5-