第二章第一講

1、第二章第二章 發(fā)酵工業(yè)菌種發(fā)酵工業(yè)菌種第一節(jié)第一節(jié)發(fā)酵工業(yè)菌種概述發(fā)酵工業(yè)菌種概述一、發(fā)酵工業(yè)對微生物菌種的要求一、發(fā)酵工業(yè)對微生物菌種的要求盡管工業(yè)用微生物菌種多種多樣，但作為大規(guī)模生盡管工業(yè)用微生物菌種多種多樣，但作為大規(guī)模生產(chǎn)，選擇菌種應遵循以下原則：產(chǎn)，選擇菌種應遵循以下原則：1、能在廉價原料制成的培養(yǎng)基上迅速生長，并形成、能在廉價原料制成的培養(yǎng)基上迅速生長，并形成所需的代謝產(chǎn)物，產(chǎn)量高。所需的代謝產(chǎn)物，產(chǎn)量高。2、可以在易于控制的培養(yǎng)條件下迅速生長和發(fā)酵，、可以在易于控制的培養(yǎng)條件下迅速生長和發(fā)酵，且所需酶活力高。且所需酶活力高。3、根據(jù)代謝控制的要求，選擇單產(chǎn)高的營養(yǎng)缺陷型突、根據(jù)

2、代謝控制的要求，選擇單產(chǎn)高的營養(yǎng)缺陷型突變株或調(diào)節(jié)突變株或野生菌株。變株或調(diào)節(jié)突變株或野生菌株。4、選育抗噬菌體能力強的菌株，使其不易感染噬菌體。、選育抗噬菌體能力強的菌株，使其不易感染噬菌體。5、菌種純粹，不易變異退化，以保證發(fā)酵生產(chǎn)和產(chǎn)品質(zhì)、菌種純粹，不易變異退化，以保證發(fā)酵生產(chǎn)和產(chǎn)品質(zhì)量的穩(wěn)定性。量的穩(wěn)定性。6、菌種不是病原菌，不產(chǎn)生有害的生物活性物質(zhì)和毒、菌種不是病原菌，不產(chǎn)生有害的生物活性物質(zhì)和毒素，以保證安全。素，以保證安全。二、發(fā)酵工業(yè)中常用微生物菌種二、發(fā)酵工業(yè)中常用微生物菌種（一）（一） 細菌細菌1、枯草芽孢桿菌、枯草芽孢桿菌 (Bacillus subtilis) 分布廣，

3、常存在于枯草、土壤等，一般為分布廣，常存在于枯草、土壤等，一般為腐生菌；腐生菌； 在醬油、醬類和白酒制曲時，如果水分含在醬油、醬類和白酒制曲時，如果水分含量大，溫度較高，就容易造成枯草桿菌迅速量大，溫度較高，就容易造成枯草桿菌迅速繁殖；不僅消耗原料蛋白質(zhì)和淀粉，而且生繁殖；不僅消耗原料蛋白質(zhì)和淀粉，而且生成刺眼鼻的氨味，造成曲子發(fā)粘發(fā)臭，使制成刺眼鼻的氨味，造成曲子發(fā)粘發(fā)臭，使制曲失敗。曲失敗。 能產(chǎn)生大量淀粉酶和蛋白酶能產(chǎn)生大量淀粉酶和蛋白酶 AS1.393 蛋白酶蛋白酶 BF7658 -淀粉酶淀粉酶不合格芽孢合格芽孢2、大腸桿菌、大腸桿菌 (Escherichia coli) 可利用大腸桿

4、菌制取天冬氨酸、蘇氨酸、纈氨酸等可利用大腸桿菌制取天冬氨酸、蘇氨酸、纈氨酸等 大腸桿菌的谷氨酸脫羧酶在工業(yè)上被用來進行谷氨酸大腸桿菌的谷氨酸脫羧酶在工業(yè)上被用來進行谷氨酸的定量分析的定量分析 基因工程的很好材料基因工程的很好材料3、乳酸桿菌、乳酸桿菌 (Lactobacillus sp.) 革蘭氏陽性，無芽孢，厭氧或兼性厭氧革蘭氏陽性，無芽孢，厭氧或兼性厭氧 可生產(chǎn)乳酸可生產(chǎn)乳酸 干酪的成熟、乳脂的酸化和腌菜、泡菜制作干酪的成熟、乳脂的酸化和腌菜、泡菜制作4、丙酮丁醇梭菌、丙酮丁醇梭菌(Clostridium acetobutyleum) 芽孢卵形，中生或次端生，使芽孢囊膨大成梭狀或芽孢卵形，

5、中生或次端生，使芽孢囊膨大成梭狀或鼓槌形鼓槌形 專性厭氧專性厭氧 發(fā)酵生產(chǎn)丙酮丁醇發(fā)酵生產(chǎn)丙酮丁醇5、腸膜狀明串珠菌、腸膜狀明串珠菌 (Leuconostoc mesenteroides) G+、微需氧至兼性厭氧，生長需要纈氨酸和谷氨酸、微需氧至兼性厭氧，生長需要纈氨酸和谷氨酸 在蔗糖液中形成特征性葡聚糖黏液（在蔗糖液中形成特征性葡聚糖黏液（2025C促使形成）促使形成） 可生產(chǎn)葡聚糖可生產(chǎn)葡聚糖 使糖汁變粘而無法加工，為糖廠有害菌使糖汁變粘而無法加工，為糖廠有害菌6、醋酸菌、醋酸菌 (Acetobacter) 不形成芽孢，不形成芽孢，G，好氣性，好氣性 分兩群：分兩群：1）只將乙醇氧化成醋酸

6、）只將乙醇氧化成醋酸 2）將產(chǎn)生的醋酸繼續(xù)氧化成）將產(chǎn)生的醋酸繼續(xù)氧化成CO2和水和水 可生產(chǎn)醋酸可生產(chǎn)醋酸 7、棒狀桿菌、棒狀桿菌 (Corynebacterium) 以葡萄糖為原料發(fā)酵產(chǎn)生酸，是谷氨酸和其他氨基酸以葡萄糖為原料發(fā)酵產(chǎn)生酸，是谷氨酸和其他氨基酸的高產(chǎn)菌的高產(chǎn)菌 生產(chǎn)谷氨酸等生產(chǎn)谷氨酸等 如北京棒桿菌如北京棒桿菌AS1.299鈍齒棒桿菌鈍齒棒桿菌AS1.5428、短桿菌、短桿菌 (Brevibacterium) 氨基酸、核苷酸工業(yè)生產(chǎn)中常用的菌種，也氨基酸、核苷酸工業(yè)生產(chǎn)中常用的菌種，也是酶法合成生產(chǎn)輔酶是酶法合成生產(chǎn)輔酶A的菌種的菌種 9、黃單胞菌、黃單胞菌 (Xanthom

7、onas) 細胞直桿狀，細胞直桿狀，G，無芽孢，極生鞭毛，無芽孢，極生鞭毛 在含蔗糖的瓊脂平板上形成圓形、邊緣整齊、粘稠光滑的黃在含蔗糖的瓊脂平板上形成圓形、邊緣整齊、粘稠光滑的黃色菌落；液體培養(yǎng)形成黃色粘稠的膠狀物色菌落；液體培養(yǎng)形成黃色粘稠的膠狀物莢膜多糖，其黃莢膜多糖，其黃色為一種水溶性色素色為一種水溶性色素 野油菜黃單胞菌野油菜黃單胞菌(X. campestris) 可以淀粉生產(chǎn)黃原膠可以淀粉生產(chǎn)黃原膠(Xanthan gum)10、假單胞菌、假單胞菌 (Pseudomonas)能發(fā)酵生產(chǎn)維生素能發(fā)酵生產(chǎn)維生素B12、丙氨酸、谷氨酸、葡萄、丙氨酸、谷氨酸、葡萄糖酸、色素、果膠酶；也能進

8、行類固醇（甾體）糖酸、色素、果膠酶；也能進行類固醇（甾體）轉(zhuǎn)化；有些菌株可利用烴類生產(chǎn)單細胞蛋白。轉(zhuǎn)化；有些菌株可利用烴類生產(chǎn)單細胞蛋白。（二）（二） 放線菌放線菌因其菌落呈放射狀而得名因其菌落呈放射狀而得名屬原核微生物類群，在自屬原核微生物類群，在自然界中分布很廣，尤其在然界中分布很廣，尤其在有機質(zhì)豐富的微堿性土壤有機質(zhì)豐富的微堿性土壤中較多。中較多。大多腐生，少數(shù)寄生。大多腐生，少數(shù)寄生。產(chǎn)生多種抗生素（產(chǎn)生多種抗生素（12 000余種，余種，60%左右來自放線左右來自放線菌），經(jīng)濟價值大菌），經(jīng)濟價值大1、鏈霉菌屬、鏈霉菌屬 ( Streptomyces )灰色鏈霉菌灰色鏈霉菌(Stre

9、ptomyces griseus) 生產(chǎn)鏈霉素生產(chǎn)鏈霉素金霉素鏈霉菌金霉素鏈霉菌 (Streptomyces aureofaciens) 在在PDA培養(yǎng)基上生長時，基內(nèi)菌絲產(chǎn)生金黃色培養(yǎng)基上生長時，基內(nèi)菌絲產(chǎn)生金黃色色素色素 生產(chǎn)金霉素生產(chǎn)金霉素紅霉素鏈霉菌紅霉素鏈霉菌 (Streptomyces erythreus) 產(chǎn)紅霉素產(chǎn)紅霉素龜裂鏈霉菌龜裂鏈霉菌 (Streptomyces rimosus) 菌落灰白色，表面后期有皺折，呈龜裂狀菌落灰白色，表面后期有皺折，呈龜裂狀 生產(chǎn)土霉素生產(chǎn)土霉素2、小單胞菌屬、小單胞菌屬 (Micromonospora) 與一般放線菌不同，菌絲體長與一般放線菌

10、不同，菌絲體長入培養(yǎng)基內(nèi)，不形成氣生菌絲，入培養(yǎng)基內(nèi)，不形成氣生菌絲，而在基內(nèi)菌絲體上長出而在基內(nèi)菌絲體上長出 孢子梗，孢子梗，其頂端生一個球形、橢圓形孢子。其頂端生一個球形、橢圓形孢子。 菌落致密，與培養(yǎng)基緊密結(jié)合菌落致密，與培養(yǎng)基緊密結(jié)合在一起，表面凸起，多崎嶇，疣在一起，表面凸起，多崎嶇，疣狀；菌落常為橙黃色、紅色、深狀；菌落常為橙黃色、紅色、深褐色、黑色和蘭色。褐色、黑色和蘭色。 多種可產(chǎn)抗生素，如多種可產(chǎn)抗生素，如 棘孢小單胞菌棘孢小單胞菌 （M. echinospora）產(chǎn)慶大霉素產(chǎn)慶大霉素3、游動放線菌屬、游動放線菌屬 （Actinoplanes） 一般不形成氣生菌絲，孢囊在基內(nèi)

11、菌絲上形成，孢一般不形成氣生菌絲，孢囊在基內(nèi)菌絲上形成，孢囊孢子在孢囊內(nèi)盤卷或呈直線排列；孢子球形，有時囊孢子在孢囊內(nèi)盤卷或呈直線排列；孢子球形，有時端生端生1-40根鞭毛，能運動。根鞭毛，能運動。 濟南游動放線菌濟南游動放線菌 (Actinoplanes tsinanesis) 產(chǎn)創(chuàng)新產(chǎn)創(chuàng)新霉素霉素(creatmycin; 1964)4、諾卡氏菌屬、諾卡氏菌屬 (Norcadia) 一般無氣絲，基絲培養(yǎng)十幾小時形成橫隔，并斷一般無氣絲，基絲培養(yǎng)十幾小時形成橫隔，并斷裂成桿狀或球狀孢子。裂成桿狀或球狀孢子。 菌落較小，邊緣多呈樹根毛狀。菌落較小，邊緣多呈樹根毛狀。 生產(chǎn)利福霉素、蚊霉素生產(chǎn)利福

12、霉素、蚊霉素 等等5、孢囊鏈霉菌屬、孢囊鏈霉菌屬 (Streptosporangium)孢子絲盤卷成球形孢囊，內(nèi)形成孢囊孢子，孢囊孢孢子絲盤卷成球形孢囊，內(nèi)形成孢囊孢子，孢囊孢子無鞭毛子無鞭毛產(chǎn)多霉素、創(chuàng)新霉素產(chǎn)多霉素、創(chuàng)新霉素（三）酵母菌（三）酵母菌單細胞真核，主單細胞真核，主分布于含糖質(zhì)較分布于含糖質(zhì)較多的偏酸性環(huán)境多的偏酸性環(huán)境中，如水果、蔬中，如水果、蔬菜、花蜜和植物菜、花蜜和植物葉子上，以及果葉子上，以及果園土壤中。園土壤中。1、啤酒酵母、啤酒酵母 (Saccharomyces cerevisiae)根據(jù)長與寬的比例，分三組：根據(jù)長與寬的比例，分三組：第一組第一組 長寬比為長寬比為1

13、2 細胞多為圓形、卵圓形；細胞多為圓形、卵圓形； 主要供生產(chǎn)啤酒、白酒和酒精及面包主要供生產(chǎn)啤酒、白酒和酒精及面包第二組第二組 長寬比為長寬比為2 多供生產(chǎn)葡萄酒、果酒用多供生產(chǎn)葡萄酒、果酒用第三組第三組 長寬比大于長寬比大于2 耐高滲透壓，供發(fā)酵甘蔗糖蜜生產(chǎn)酒精用耐高滲透壓，供發(fā)酵甘蔗糖蜜生產(chǎn)酒精用啤酒酵母在液體培養(yǎng)基中的生長行為有兩類：上面酵母上面酵母發(fā)酵度較高，不易凝集沉淀，浮于上面發(fā)酵度較高，不易凝集沉淀，浮于上面下面酵母下面酵母發(fā)酵度較低，易凝集沉淀發(fā)酵度較低，易凝集沉淀 啤酒酵母的應用非常廣，常用于傳統(tǒng)的發(fā)酵行業(yè)，啤酒酵母的應用非常廣，常用于傳統(tǒng)的發(fā)酵行業(yè)，如啤酒、白酒、果酒、酒精

14、、藥用酵母、面包制作，如啤酒、白酒、果酒、酒精、藥用酵母、面包制作，故又稱釀酒酵母。故又稱釀酒酵母。 近年來，利用啤酒酵母提取核酸、麥角固醇、近年來，利用啤酒酵母提取核酸、麥角固醇、細胞色素細胞色素C、凝血質(zhì)和輔酶、凝血質(zhì)和輔酶A等；生產(chǎn)單細胞蛋白等；生產(chǎn)單細胞蛋白(SCP)可食用、藥用和作為飼料；它的轉(zhuǎn)化酶可用可食用、藥用和作為飼料；它的轉(zhuǎn)化酶可用于轉(zhuǎn)化蔗糖，制造酒心巧克力。于轉(zhuǎn)化蔗糖，制造酒心巧克力。2、葡萄汁酵母、葡萄汁酵母 (Saccharomyces uvarum) 與釀酒酵母相似，主要的區(qū)別在于葡萄汁酵母能發(fā)酵與釀酒酵母相似，主要的區(qū)別在于葡萄汁酵母能發(fā)酵棉子糖和蜜二糖棉子糖和蜜二

15、糖 葡萄汁酵母常用于啤酒釀造的底層發(fā)酵，也可食用、葡萄汁酵母常用于啤酒釀造的底層發(fā)酵，也可食用、藥用或作飼料。藥用或作飼料。3、漢遜酵母、漢遜酵母 (Hansenula) 此屬酵母多能產(chǎn)生乙酸乙酯，從而增加產(chǎn)品的香此屬酵母多能產(chǎn)生乙酸乙酯，從而增加產(chǎn)品的香味，可用于釀酒和食品工業(yè)。味，可用于釀酒和食品工業(yè)。 但由于它能利用酒精作碳源，又能在飲料表面產(chǎn)但由于它能利用酒精作碳源，又能在飲料表面產(chǎn)生干皺的菌膜，所以又是酒精生產(chǎn)的有害菌。生干皺的菌膜，所以又是酒精生產(chǎn)的有害菌。4、球擬酵母、球擬酵母 (Toruiopsis) 此屬酵母有些種能產(chǎn)生不同比例的甘油、赤蘚糖、阿此屬酵母有些種能產(chǎn)生不同比例的

16、甘油、赤蘚糖、阿拉伯糖；有的能利用烴類生產(chǎn)蛋白質(zhì)。拉伯糖；有的能利用烴類生產(chǎn)蛋白質(zhì)。5、假絲酵母、假絲酵母 (Candida) 能形成假絲，液體培養(yǎng)時能形成浮膜能形成假絲，液體培養(yǎng)時能形成浮膜 可生產(chǎn)可生產(chǎn)SCP、甘油、脂肪酶、甘油、脂肪酶6、紅酵母、紅酵母 (Rhodotorula) 有明顯的紅色或黃色色素，很多種因生莢膜而形有明顯的紅色或黃色色素，很多種因生莢膜而形成粘質(zhì)狀菌落成粘質(zhì)狀菌落 可由菌體提取大量脂肪、可由菌體提取大量脂肪、 -胡蘿卜素胡蘿卜素7、棉病針孢酵母、棉病針孢酵母 ( Nematspora gossypii ) 又名棉病囊霉，能危害許多重要的經(jīng)濟作物，如棉又名棉病囊霉，

17、能危害許多重要的經(jīng)濟作物，如棉花、柑橘、番茄等花、柑橘、番茄等 該菌具有大量合成核黃素的能力，是核黃素生產(chǎn)的該菌具有大量合成核黃素的能力，是核黃素生產(chǎn)的重要菌種重要菌種 9、畢赤氏酵母、畢赤氏酵母 ( Pichia ) 能利用石油或農(nóng)副產(chǎn)品及工業(yè)廢料產(chǎn)生菌體蛋白，能利用石油或農(nóng)副產(chǎn)品及工業(yè)廢料產(chǎn)生菌體蛋白，有些菌株能生產(chǎn)麥角固醇、蘋果酸、磷酸甘露聚糖有些菌株能生產(chǎn)麥角固醇、蘋果酸、磷酸甘露聚糖 近年來其在基因工程中的作用日益得到重視近年來其在基因工程中的作用日益得到重視（四）霉菌（四）霉菌1、根霉、根霉 (Rhizopus)米根霉米根霉 ( Rhizopus oryzae ) 淀粉酶活力極強，

18、多作糖淀粉酶活力極強，多作糖化酶使用；又由于具有較強的化酶使用；又由于具有較強的蛋白質(zhì)分解能力，也可用于制蛋白質(zhì)分解能力，也可用于制造腐乳。造腐乳。華根霉華根霉 ( Rhizopus chinentis ) 是釀酒所必須的重要霉菌，也是釀酒所必須的重要霉菌，也是酸性蛋白酶和腐乳生產(chǎn)中的重要是酸性蛋白酶和腐乳生產(chǎn)中的重要菌種。菌種。2、毛霉、毛霉 ( Mucor )魯氏毛霉魯氏毛霉 ( Mucor rouxianus ) 從我國小曲中分離出來；從我國小曲中分離出來； 能糖化淀粉且能生成少量酒精；能糖化淀粉且能生成少量酒精； 能產(chǎn)生蛋白酶，有分解大豆蛋白的能力，能產(chǎn)生蛋白酶，有分解大豆蛋白的能力，

19、常用來制作腐乳常用來制作腐乳總狀毛霉總狀毛霉 ( Mucor racemosus ) 是毛霉中分布最廣的一種，幾乎在各地是毛霉中分布最廣的一種，幾乎在各地土壤中、一些生霉的材料上、空氣中都能找到；土壤中、一些生霉的材料上、空氣中都能找到；酒曲中常見酒曲中常見 可制作豆豉可制作豆豉3、曲霉、曲霉 ( Aspergillus )米曲霉米曲霉 ( Aspergillus oryzae ) 有較強的蛋白分解能力，同時又具有糖化能力有較強的蛋白分解能力，同時又具有糖化能力 釀酒中的糖化菌；蛋白酶和淀粉酶的生產(chǎn)菌釀酒中的糖化菌；蛋白酶和淀粉酶的生產(chǎn)菌黑曲霉黑曲霉 ( Aspergillus niger )

20、 具有多種強大的酶系，如淀粉酶、蛋白酶、果具有多種強大的酶系，如淀粉酶、蛋白酶、果膠酶、纖維素酶和葡萄糖氧化酶等；膠酶、纖維素酶和葡萄糖氧化酶等； 還能產(chǎn)生多種有機酸，如抗壞血酸、檸檬酸、還能產(chǎn)生多種有機酸，如抗壞血酸、檸檬酸、葡萄糖酸和沒食子酸等葡萄糖酸和沒食子酸等是生產(chǎn)檸檬酸和葡萄糖酸的重要菌種是生產(chǎn)檸檬酸和葡萄糖酸的重要菌種4、青霉、青霉 ( Penicillum )產(chǎn)黃青霉產(chǎn)黃青霉 ( Penicillum chrysogenum ) 生產(chǎn)青霉素，也可用來生產(chǎn)葡萄生產(chǎn)青霉素，也可用來生產(chǎn)葡萄糖氧化酶、葡萄糖酸、檸檬酸和抗壞糖氧化酶、葡萄糖酸、檸檬酸和抗壞血酸血酸婁地青霉婁地青霉 ( Penicillum roqueforti ) 屬不對稱青霉組，具有分解油屬不對稱青霉組，具有分解油脂和蛋白質(zhì)的能力，可用于制造干脂和蛋白質(zhì)的能力，可用于制造干酪；該菌孢子能將甘油三酯氧化為酪；該菌孢子能將甘油三