发酵工程原理与技术第二章

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1、第二章发酵工业微生物菌种制备原理和技术第一节发酵工业微生物菌种的选育微生物的特性及工业微生物的要求发酵工业微生物菌种的分离和选育发酵工业微生物菌种的退化、复壮与保藏有些微生物能在厌氧的条件下生长有些微生物能够利用简单的有机物和无机物满足自身的生长有些微生物能进行复杂的代谢有些微生物能利用较复杂的化合物有些微生物能在极端的环境下生长微生物的特性及工业微生物的要求微生物的特性利用廉价的原料，简单的培养基，大量高效地合成产物有关合成产物的途径尽可能地简单，或者说菌种改造的可操作性要强遗传性能要相对稳定不易变异和退化，不产生任何有害的生物活性物质和毒素产

2、生菌及其产物的毒性必须考虑（在分类学上最好与致病菌无关）工业化菌种的要求微生物的特性及工业微生物的要求培养条件易于控制生长迅速，发酵周期短发酵过程产生的泡沫少不易感染它种微生物或噬菌体对需要添加的前体物质有耐受力，并不能将前体物质作为一般的碳源用。工业化菌种的要求微生物的特性及工业微生物的要求工业生产常用的微生物细菌（bacteria）：常用的有枯草芽孢杆菌、醋酸杆菌、棒状杆菌、短杆菌等。酵母菌（yeast）：属单细胞真核生物，主要分布于含糖较多的酸性环境中。常用的有：啤酒酵母、假丝酵母、类酵母等。工业生产常用的微生物霉菌（mould）：喜偏酸性环境

3、。可用于生产多种酶制剂、抗生素、有机酸及甾体激素等。放线菌（actionmycetes）：原核微生物类群。在含有机质丰富的微碱性土壤中分布较为广泛。主要用于生产多种抗生素工业生产常用的微生物担子菌（basidiomycetes）：主要用于多糖、橡胶物质和抗癌药物的开发。藻类（alga）：许多国家已把它作为人类保健食品和饲料。还可通过藻类将CO2转变为石油；国外还有从“藻类农场”获得氢能的报道。发酵工业微生物菌种的分离和选育微生物菌种的分离微生物菌种的选育微生物菌种的分离施加选择性压力分离法随机分离方法施加选择压力的分离方法富集培养供给特殊培养基或加入

4、某些抑制剂。培养方法分批式富集培养,连续富集培养固体培养基分批式富集培养（摇瓶培养）重复移植几次后，接种已富集的培养物到固体培养基，可将优势微生物分离出来。移种时间是关键，应在所需菌占优势时移种。施加选择压力的分离方法连续富集培养：用于连续发酵生产的菌种选育特别适合。改变限制性基质浓度可以控制两种菌的比生长速率。连续富集培养法可以筛选出能共生的稳定混合培养物，例如用甲烷作碳源筛选到甲烷营养型和一些非甲烷营养型的共生菌。施加选择压力的分离方法固体培养基的使用常用于分离酶产生菌，选择培养基中常含有所需的基质，以便促使酶产生菌的生长。举例：产碱性蛋白酶的菌

5、的分离。碱性土壤铺在pH9～10的琼脂培养基(含有均匀的不溶性蛋白质)表面。根据蛋白质水解圈的大小判断蛋白酶的产生能力。施加选择压力的分离方法有些微生物的产物对筛选没有任何选择性优势。因此常需随机地分离。随机分离方法筛选！！！！生长因子产生菌的筛选核苷酸等生长因子的生产不能作为分离步骤中的选择压力，可用随机办法分离产生菌，并通过筛选试验检出产生菌。例如：通过观察分离株能否促进营养缺陷型的生长，便可检出生长因子产生菌。随机分离方法--筛选抗生素产生菌筛选在含有敏感菌的平板上鉴定抗生作用。也可在液体培养基中，检测抗菌活性。随机分离方法--筛选药理活性化合

6、物的筛选酶靶法：基本原理：一种化合物如在体外具有抑制代谢过程的某一关键酶的作用，它在体内一般也具有相应的药理作用。若将体外筛选出的活性化合物，再用动物做实验，可筛选出新的药理活性化合物。随机分离方法--筛选随机分离方法--筛选多糖产生菌的筛选制糖工业污水中可能含有很多这种菌种。可从菌落的黏液状外观识别这类产生菌。随机分离方法--筛选生物进化过程中野生型微生物形成完善的代谢调节机制不会有代谢产物的积累解除或突破微生物的代谢调节控制目的产物积累微生物育种的目的方法：突变、体内重组体外重组（基因工程）微生物菌种的选育经典育种：自然选育和诱变育种定向育种：转

7、化、转导、接合、原生质体融合、代谢调控和基因工程等。微生物菌种的选育自然选育：利用菌种自然突变(SpontaneousMutation)进行菌种筛选的过程。自然突变：微生物在没有人工参与下所发生的突变。引起自然突变两个原因：多因素低剂量的诱变效应和互变异构效应。自然选育前进多因素低剂量诱变效应：自然突变实质上是由一些原因不详的低剂量诱变因素引起的长期综合效应，如宇宙空间各种短波辐射、自然界中普遍存在的一些低浓度诱变物质以及微生物自身代谢活动中所产生的一些诱变物质(如H2O2)的作用等。自然突变互变异构效应：五种碱基第六位上的酮基和氨基，G和T可以酮式

8、或烯醇式出现，A和C可以氨基或亚氨基形式出现。自然突变腺嘌呤(adenine,A)鸟嘌呤(guanine,G