微生物的生長控制-微生物的菌種保藏及復(fù)壯（食品微生物控制技術(shù)課件）

微生物的基因突變《食品微生物檢驗(yàn)技術(shù)》目錄/Contents01微生物基因突變的概念02微生物基因突變的類型01微生物基因突變的概念突變指細(xì)胞內(nèi)遺傳物質(zhì)的分子結(jié)構(gòu)或數(shù)量發(fā)生變化的現(xiàn)象。包括基因突變（又稱點(diǎn)突變）和染色體畸變。基因突變（genemutation）:是指一個基因內(nèi)部遺傳結(jié)構(gòu)或DNA序列的任何改變，涉及一對或少數(shù)幾對堿基的置換、缺失或插入，因其發(fā)生的范圍很小，所以又稱點(diǎn)突變（pointmutation）。01微生物基因突變的概念從自然界分離到的菌株一般稱野生型菌株（wildtypestrain），簡稱野生型。野生型經(jīng)突變后形成的帶有新性狀的菌株，稱為突變株（mutant）。將野生型菌株轉(zhuǎn)變成可以被我們?nèi)祟惱玫耐蛔冎辏@個過程稱為“馴化”。02微生物基因突變的類型(1)營養(yǎng)缺陷型這是一類重要的生化突變型。指某種微生物因發(fā)生基因突變而喪失合成一種或幾種生長因子、堿基或氨基酸的能力，因而無法在基本培養(yǎng)基上正常生長繁殖的變異類型，稱為營養(yǎng)缺陷型，它們必須在加有相應(yīng)營養(yǎng)物質(zhì)的基本培養(yǎng)基平板上才能正常生長繁殖。這種突變型在科研和生產(chǎn)中十分有用。02微生物基因突變的類型(2)抗性突變型這是一類能抵抗有害理化因素的突變型。指野生型菌株因發(fā)生基因突變而產(chǎn)生的對某化學(xué)藥物或致死物理、生物因子的抗性變異類型，根據(jù)其抵抗的對象可分抗藥、抗紫外線或抗噬菌體等突變類型。它們可在加有相應(yīng)藥物或用相應(yīng)物理、生物因子處理的培養(yǎng)基平板上選出?？剐酝蛔冃推毡榇嬖冢鐚σ恍┛股鼐呖顾幮缘木甑?。抗性突變型在遺傳學(xué)基本理論的研究中十分有用，它常作為選擇性標(biāo)記菌種。02微生物基因突變的類型(3)條件致死突變型指在某一條件下呈現(xiàn)致死效應(yīng)，而在另一條件下卻不表現(xiàn)致死效應(yīng)的突變類型。溫度敏感突變型就是最典型的條件致死突變型。例如，有些大腸桿菌菌株可生長在37℃下，但不能在12℃下生長；T4噬菌體的幾個突變株在25℃下有感染力，而在37℃下則失去感染力等。產(chǎn)生溫度敏感突變的原因是突變引起了某些重要蛋白質(zhì)的結(jié)構(gòu)和功能改變,以致在某特定的溫度下能發(fā)揮其功能,而在另一溫度(一般為較高溫度)下則該功能喪失。02微生物基因突變的類型(4)形態(tài)突變型：指由突變引起的細(xì)胞形態(tài)變化或菌落形態(tài)改變的突變型。(5)抗原突變型：指細(xì)胞成分尤其是細(xì)胞表面成分(細(xì)胞壁、莢膜、鞭毛)的細(xì)微改變而引起抗原性變化的突變型。03微生物基因突變的特點(diǎn)基因突變特點(diǎn)不對應(yīng)性：突變的性狀與突變的原因無關(guān)系。自發(fā)性：菌種衰退的根本原因。稀有性：自發(fā)突變幾率低（10-6~10-10）。獨(dú)立性：某基因的突變率不受它基因突變的影響。微生物的菌種保藏及復(fù)壯《食品微生物檢驗(yàn)技術(shù)》目錄/Contents01菌種保藏及復(fù)壯的原因02菌種保藏01菌種保藏及復(fù)壯的原因微生物受外界環(huán)境的影響會經(jīng)常地發(fā)生小機(jī)率的變異，這種變異可能造成菌種生產(chǎn)性狀的劣化或自身死亡。優(yōu)良菌種被分離選育出來后，必須盡可能保持其原來優(yōu)良的生產(chǎn)性狀和生活力不變異、不死亡、不被污染，即做好保藏和復(fù)壯工作。以便隨時供應(yīng)優(yōu)良菌種給生產(chǎn)、科研使用。02菌種保藏菌種是一類重要生物資源，菌種保藏是一項(xiàng)重要的微生物學(xué)基礎(chǔ)工作。在微生物發(fā)酵工業(yè)中，獲得具有良好性狀的生產(chǎn)菌種十分不容易。如何利用優(yōu)良的微生物菌種保藏技術(shù)，使菌種經(jīng)長期保藏后不但存活，而且保證高產(chǎn)菌株不改變其表型和基因型，特別是不改變初級代謝產(chǎn)物和次級代謝產(chǎn)物的高產(chǎn)能力，即很少發(fā)生突變，這對菌種極為重要。02菌種保藏微生物菌種保藏技術(shù)很多，保藏的原理基本一致。首先挑選優(yōu)良純種，最好是采用它們的休眠體（如分生孢子、芽孢等）；其次要創(chuàng)造一個有利于休眠的環(huán)境條件，如采用干燥、低溫、缺氧、缺乏營養(yǎng)以及添加保護(hù)劑或酸度中和劑等方法，使微生物生長在代謝處于不活躍，生長繁殖受到抑制的環(huán)境中。02菌種保藏菌種保藏常用方法有：（1）低溫保藏法02菌種保藏菌種保藏常用方法有：（2）真空冷凍干燥保藏法在這類方法中，幾乎利用了一切有利于菌種保藏的因素如低溫、缺氧、干燥等，因此是目前最好的一類綜合性的保藏方法，保藏期長，但操作過程復(fù)雜，要求一定的設(shè)備條件。03菌種的退化生產(chǎn)菌株生產(chǎn)性狀的劣化或遺傳研究菌株遺傳標(biāo)記的丟失均稱為菌種退化。菌種退化是指細(xì)胞群體的變化，而不是指單個細(xì)胞的變化。菌種退化的表現(xiàn)：原有形態(tài)形狀變得不典型；生長速度變慢；代謝產(chǎn)物生產(chǎn)能力下降；致病菌對宿主侵襲力下降；對外界不良環(huán)境的抵抗力下降。03菌種的退化菌種退化的根本原因在于基因自發(fā)突變，也與傳代次數(shù)和培養(yǎng)條件有關(guān)，使負(fù)突變株的比例逐漸占了優(yōu)勢。衰退是發(fā)生在微生物細(xì)胞群體中的一個由量變到質(zhì)變的逐步演變的過程。防止衰退的措施：減少傳代次數(shù)；創(chuàng)造良好的培養(yǎng)條件；利用不易衰退的細(xì)胞傳代；采用有效的菌種保藏方法。04退化菌種的復(fù)壯狹義的復(fù)壯是指從退化菌種的群體中找出少數(shù)尚未退化的個體，以恢復(fù)菌種的原有典型性狀。廣義的復(fù)壯則指在菌種的生產(chǎn)性能尚未退化前就經(jīng)常而有意識地進(jìn)行純種分離和生產(chǎn)性能的測定工作，以期菌種的生產(chǎn)性能逐步有所提高。所以這實(shí)際上是一種利用自發(fā)突變（正突變）不斷從生產(chǎn)中進(jìn)行選種的工作。04退化菌種的復(fù)壯復(fù)壯的方法：純種分離通過寄主體進(jìn)行復(fù)壯淘汰已衰退的個體微生物的菌種選育《食品微生物檢驗(yàn)技術(shù)》目錄/Contents01菌種選育的概念02菌種選育的步驟01菌種選育的概念菌種選育，就是利用微生物遺傳物質(zhì)變異的特性，采用各種手段，改變菌種的遺傳性狀，經(jīng)篩選獲得新的適合生產(chǎn)的菌株，以提高產(chǎn)品質(zhì)量或發(fā)展新品種。在應(yīng)用微生物加工制造和發(fā)酵生產(chǎn)各種食品及其代謝產(chǎn)物時，首先要挑選符合生產(chǎn)要求的菌種，這是選種工作的任務(wù)。其次是根據(jù)菌種的遺傳特點(diǎn)，改良已有菌種的生產(chǎn)性能，使產(chǎn)品的產(chǎn)量和質(zhì)量不斷提高，或使它更適應(yīng)于工藝的要求，這是育種工作的任務(wù)。02菌種選育的步驟生產(chǎn)上使用的微生物菌種，最初都是從自然界中篩選出來的。自然界的微生物種類非常多，分布極廣，它們在自然界多是以混雜的形式群居在一起的。要從自然界找到我們需要的菌種，就必須把它從許許多多不同的雜菌中分離出來，然后根據(jù)生產(chǎn)上的要求和菌種的特性，采用各種不同的篩選方法，挑選出性能良好，符合生產(chǎn)要求的純種。自然界工業(yè)菌種分離篩選的主要步驟有采樣、增殖培養(yǎng)、純種分離和性能測定等幾個步驟。如果產(chǎn)物與食品制造有關(guān)，還需對菌種進(jìn)行毒性鑒定。02菌種選育的步驟（1）采樣由于土壤是微生物生活的大本營，其中包括各種各樣的微生物，因此，如果我們不知道生產(chǎn)某種產(chǎn)品的微生物屬類及某些特征時，一般都可以土壤為樣品進(jìn)行分離。一般離表層5～15cm深處的微生物數(shù)量最多。02菌種選育的步驟（1）采樣采樣應(yīng)充分考慮采樣的季節(jié)性和時間因素，以溫度適中、雨量不多的秋初為好。采樣的方法是在選好合適地點(diǎn)后，用小鏟子除去表層土，然后用無菌刮鏟、土樣采集器等取離地面5～15cm的土壤幾十克，盛人預(yù)先消毒過的牛皮紙袋、聚乙烯袋或玻璃瓶中，扎好并標(biāo)上樣本的種類、采樣的地點(diǎn)、時間以及環(huán)境情況等，以備查考。02菌種選育的步驟（2）增殖培養(yǎng)在一般情況下，采來的樣品都可直接進(jìn)行分離。但如果樣品中我們所需要的微生物數(shù)量不夠多時，就得設(shè)法增加所要菌種的數(shù)量，以增加分離的機(jī)率，這種人為的增加該菌種數(shù)量的方法稱為增殖培養(yǎng)法(也叫富集培養(yǎng)法)。02菌種選育的步驟（2）增殖培養(yǎng)培養(yǎng)基*中添加物的量/g培養(yǎng)條件采集樣品待分離微生物pH值供氧條件------------------------------尿素50葡萄糖20葡萄糖20+碳酸鈣20葡萄糖20葡萄糖20+碳酸鈣20乙醇40+乳酸鈣207.07.07.08.52.56.57.07.06.0通氣通氣厭氧通氣厭氧厭氧通氣厭氧通氣土壤80℃熱處理10min的土壤80℃熱處理10min的土壤80℃熱處理10min的土壤土壤牛乳土壤、下水污泥、糞便乳酪果實(shí)、未滅菌的啤酒需氧的氨基酸氧化菌芽孢桿菌梭狀芽孢桿菌耐堿性尿素分解菌厭氧八疊球菌乳酸菌大腸桿菌丙酸菌醋酸菌某些細(xì)菌增殖培養(yǎng)條件的控制02菌種選育的步驟（3）純種分離通過增殖培養(yǎng)，具有某一特性的微生物大量存在，但它不是唯一的，仍有其他類型的微生物與其混雜生長。為了取得所需微生物的純種，就必須對此進(jìn)行分離和純化，常用的純種分離方法有稀釋分離法、平板劃線分離法和組織分離法3種。02菌種選育的步驟（4）純種培養(yǎng)純培養(yǎng)是將分離到的目的菌種接種到試管斜面上培養(yǎng)擴(kuò)大的培養(yǎng)方法。經(jīng)過分離培養(yǎng)，在平板上出現(xiàn)很多單個菌落，通過菌落形態(tài)觀察，選出所需菌落，然后對其進(jìn)行菌體形態(tài)鑒定，對于符合目的菌特性的菌落，可轉(zhuǎn)移到試管斜面純培養(yǎng)?？紤]到每個菌落的生產(chǎn)能力差別，往往同類菌株盡量多保存些斜面。02菌種選育的步驟（5）生產(chǎn)性能測定從自然界中分離得到的純種稱為野生型菌株，它只是篩選的第一步，所得菌種是否