發(fā)酵工程第一章菌種與菌種擴大培養(yǎng)課件

1、第一章 菌種與菌種擴大培養(yǎng)第一節(jié)微生物工業(yè)常用菌種第二節(jié)種子擴大培養(yǎng)第1頁，共54頁。第一節(jié)發(fā)酵工業(yè)常用的微生物第2頁，共54頁。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)模生產，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，并形成所需的代謝產物，產量高。2、可以在易于控制的培養(yǎng)條件下迅速生長和發(fā)酵，且所需酶活力高。3、根據(jù)代謝控制的要求，選擇單產高的營養(yǎng)缺陷型突變株或調節(jié)突變株或野生菌株。第3頁，共54頁。4、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)酵生產和產品質量的穩(wěn)定性。6、菌種不是病原菌，不產生有害

2、的生物活性物質和毒素，以保證安全。第4頁，共54頁。二、發(fā)酵工業(yè)中常用微生物菌種第5頁，共54頁。（一） 細菌第6頁，共54頁。1、枯草芽孢桿菌 (Bacillus subtilis) 分布廣，常存在于枯草、土壤等，一般為腐生菌； 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繁殖；不僅消耗原料蛋白質和淀粉，而且生成刺眼鼻的氨味，造成曲子發(fā)粘發(fā)臭，使制曲失敗。 能產生大量淀粉酶和蛋白酶 AS1.393 蛋白酶 BF7658 -淀粉酶第7頁，共54頁。2、大腸桿菌 (Escherichia coli) 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

3、酶在工業(yè)上被用來進行谷氨酸的定量分析 基因工程的很好材料第8頁，共54頁。3、乳酸桿菌 (Lactobacillus sp.) 革蘭氏陽性，無芽孢，厭氧或兼性厭氧 可生產乳酸 干酪的成熟、乳脂的酸化和腌菜、泡菜制作第9頁，共54頁。4、丙酮丁醇梭菌(Clostridium acetobutyleum) 芽孢卵形，中生或次端生，使芽孢囊膨大成梭狀或鼓槌形 專性厭氧 發(fā)酵生產丙酮丁醇第10頁，共54頁。5、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 在蔗糖液中形成特征性葡聚糖黏液（2025C促使形成） 可生產葡聚糖 使糖汁

4、變粘而無法加工，為糖廠有害菌第11頁，共54頁。6、醋酸菌 (Acetobacter) 不形成芽孢，G，好氣性 分兩群：1）只將乙醇氧化成醋酸 2）將產生的醋酸繼續(xù)氧化成CO2和水 可生產醋酸 第12頁，共54頁。7、棒狀桿菌 (Corynebacterium) 以葡萄糖為原料發(fā)酵產生酸，是谷氨酸和其他氨基酸的高產菌 生產谷氨酸等 如北京棒桿菌AS1.299鈍齒棒桿菌AS1.542第13頁，共54頁。8、短桿菌 (Brevibacterium) 氨基酸、核苷酸工業(yè)生產中常用的菌種，也是酶法合成生產輔酶A的菌種 第14頁，共54頁。9、黃單胞菌 (Xanthomonas) 細胞直桿狀，G，無芽孢

5、，極生鞭毛 在含蔗糖的瓊脂平板上形成圓形、邊緣整齊、粘稠光滑的黃色菌落；液體培養(yǎng)形成黃色粘稠的膠狀物莢膜多糖，其黃色為一種水溶性色素 野油菜黃單胞菌(X. campestris) 可以淀粉生產黃原膠(Xanthan gum)第15頁，共54頁。10、假單胞菌 (Pseudomonas)能發(fā)酵生產維生素B12、丙氨酸、谷氨酸、葡萄糖酸、色素、果膠酶；也能進行類固醇（甾體）轉化；有些菌株可利用烴類生產單細胞蛋白。第16頁，共54頁。（二） 放線菌因其菌落呈放射狀而得名屬原核微生物類群，在自然界中分布很廣，尤其在有機質豐富的微堿性土壤中較多。大多腐生，少數(shù)寄生。產生多種抗生素（12 000余種，60

6、%左右來自放線菌），經(jīng)濟價值大第17頁，共54頁。1、鏈霉菌屬 ( Streptomyces )第18頁，共54頁?；疑溍咕?Streptomyces griseus) 生產鏈霉素金霉素鏈霉菌 (Streptomyces aureofaciens) 在PDA培養(yǎng)基上生長時，基內菌絲產生金黃色色素 生產金霉素紅霉素鏈霉菌 (Streptomyces erythreus) 產紅霉素龜裂鏈霉菌 (Streptomyces rimosus) 菌落灰白色，表面后期有皺折，呈龜裂狀 生產土霉素第19頁，共54頁。2、小單胞菌屬 (Micromonospora) 與一般放線菌不同，菌絲體長入培養(yǎng)基內，不形

7、成氣生菌絲，而在基內菌絲體上長出 孢子梗，其頂端生一個球形、橢圓形孢子。 菌落致密，與培養(yǎng)基緊密結合在一起，表面凸起，多崎嶇，疣狀；菌落常為橙黃色、紅色、深褐色、黑色和蘭色。 多種可產抗生素，如 棘孢小單胞菌 （M. echinospora）產慶大霉素第20頁，共54頁。3、游動放線菌屬 （Actinoplanes） 一般不形成氣生菌絲，孢囊在基內菌絲上形成，孢囊孢子在孢囊內盤卷或呈直線排列；孢子球形，有時端生1-40根鞭毛，能運動。 濟南游動放線菌 (Actinoplanes tsinanesis) 產創(chuàng)新霉素(creatmycin; 1964)第21頁，共54頁。4、諾卡氏菌屬 (Norc

8、adia) 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。 菌落較小，邊緣多呈樹根毛狀。 生產利福霉素、蚊霉素 等第22頁，共54頁。5、孢囊鏈霉菌屬 (Streptosporangium)孢子絲盤卷成球形孢囊，內形成孢囊孢子，孢囊孢子無鞭毛產多霉素、創(chuàng)新霉素第23頁，共54頁。（三）酵母菌單細胞真核，主分布于含糖質較多的偏酸性環(huán)境中，如水果、蔬菜、花蜜和植物葉子上，以及果園土壤中。第24頁，共54頁。1、啤酒酵母 (Saccharomyces cerevisiae)根據(jù)長與寬的比例，分三組：第一組 長寬比為12 細胞多為圓形、卵圓形； 主要供生產啤酒、白酒和酒精及面包第二組

9、長寬比為2 多供生產葡萄酒、果酒用第三組 長寬比大于2 耐高滲透壓，供發(fā)酵甘蔗糖蜜生產酒精用第25頁，共54頁。啤酒酵母在液體培養(yǎng)基中的生長行為有兩類：上面酵母發(fā)酵度較高，不易凝集沉淀，浮于上面下面酵母發(fā)酵度較低，易凝集沉淀第26頁，共54頁。 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、藥用酵母、面包制作，故又稱釀酒酵母。 近年來，利用啤酒酵母提取核酸、麥角固醇、細胞色素C、凝血質和輔酶A等；生產單細胞蛋白(SCP)可食用、藥用和作為飼料；它的轉化酶可用于轉化蔗糖，制造酒心巧克力。第27頁，共54頁。2、葡萄汁酵母 (Saccharomyces uvarum) 與釀

10、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 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。3、漢遜酵母 (Hansenula) 此屬酵母多能產生乙酸乙酯，從而增加產品的香味，可用于釀酒和食品工業(yè)。 但由于它能利用酒精作碳源，又能在飲料表面產生干皺的菌膜，所以又是酒精生產的有害菌。第28頁，共54頁。4、球擬酵母 (Toruiopsis) 此屬酵母有些種能產生不同比例的甘油、赤蘚糖、阿拉伯糖；有的能利用烴類生產蛋白質。5、假絲酵母 (Candida) 能形成假絲，液體培養(yǎng)時能形成浮膜 可生產SCP、甘油、脂肪酶第29頁，共54頁。6、紅酵母 (Rhodotorula)

11、 有明顯的紅色或黃色色素，很多種因生莢膜而形成粘質狀菌落 可由菌體提取大量脂肪、-胡蘿卜素第30頁，共54頁。7、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，是核黃素生產的重要菌種 第31頁，共54頁。9、畢赤氏酵母 ( Pichia ) 能利用石油或農副產品及工業(yè)廢料產生菌體蛋白，有些菌株能生產麥角固醇、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第32頁，共54頁。（四）霉菌第33頁，共54頁。1、根霉 (Rhizopus)米根霉 ( Rhizopus oryzae

12、 ) 淀粉酶活力極強，多作糖化酶使用；又由于具有較強的蛋白質分解能力，也可用于制造腐乳。華根霉 ( Rhizopus chinentis ) 是釀酒所必須的重要霉菌，也是酸性蛋白酶和腐乳生產中的重要菌種。第34頁，共54頁。2、毛霉 ( Mucor )魯氏毛霉 ( Mucor rouxianus ) 從我國小曲中分離出來； 能糖化淀粉且能生成少量酒精； 能產生蛋白酶，有分解大豆蛋白的能力，常用來制作腐乳總狀毛霉 ( Mucor racemosus ) 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；酒曲中常見 可制作豆豉第35頁，共54頁。3、曲霉 ( Asperg

13、illus )米曲霉 ( Aspergillus oryzae ) 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菌黑曲霉 ( Aspergillus niger ) 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； 還能產生多種有機酸，如抗壞血酸、檸檬酸、葡萄糖酸和沒食子酸等是生產檸檬酸和葡萄糖酸的重要菌種第36頁，共54頁。4、青霉 ( Penicillum )產黃青霉 ( Penicillum chrysogenum ) 生產青霉素，也可用來生產葡萄糖氧化酶、葡萄糖酸、檸檬酸和抗壞血酸婁地青霉 ( Penicillum roquef

14、orti ) 屬不對稱青霉組，具有分解油脂和蛋白質的能力，可用于制造干酪；該菌孢子能將甘油三酯氧化為甲基酮第37頁，共54頁。展開青霉 ( P. patulum )： 又名尋麻青霉，主要用于生產灰黃霉素（一種有效的可口服抗生素，用于治療真菌性皮膚病、痢疾及灰指甲）橘青霉 ( P. citrinum ) : 許多菌系可產生橘霉素，也能產生脂肪酶、葡萄糖氧化酶和凝乳酶 有的菌系產生5-磷酸二酯酶，可用它生產5-核苷酸 （肌苷酸和鳥苷酸具有很強的助鮮作用）第38頁，共54頁。5、白地霉 ( Geotrichum candidum ) 節(jié)孢子單個或連接成鏈 白地霉菌體蛋白營養(yǎng)價值很高，可供食用和飼料用，也可用來提取核酸，在廢料廢水的利用上很用價值第39頁，共54頁。6、產黃頭孢霉 ( Cephalosporium chrysogen )營養(yǎng)菌絲分隔；分生孢子梗短，大多從氣絲上生出；分生孢子從頂端長出后推至側旁，靠黏液連成假頭狀，遇水散開頭孢霉素、先鋒霉素第40頁，共54頁。未培養(yǎng)微生物定義：指迄今所采用的微生物純培養(yǎng)分離及培養(yǎng)方法