工业用微生物菌种课用

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1、发酵工程FermentationEngineering第二章发酵工业菌种本章内容一、常用的工业微生物二、发酵工业菌种筛选的原则与基本技术三、发酵工业菌种改良最常用的工业微生物细菌醋酸杆菌属制醋工业的菌种乳酸杆菌枯草杆菌丙酮丁醇梭菌大肠杆菌谷氨酸棒状杆菌假单胞菌荧光假单胞菌荧光假单胞菌(P.fluorescens)属于假单胞菌属rRNAI群荧光DNA同源组，是植物根际最普遍的微生物类群，具有分布广、数量多、营养需要简单、繁殖快、竞争定殖力强的特点。荧光假单胞菌，而且许多菌株能产生几种活性物质，抗多种植物病害。其作用机制

2、包括：抗生素的作用、噬铁素对铁的营养竞争、有效的根际定殖等。世界许多国家均有人报道分离到抗植物病害的荧光假单胞菌,而且许多菌株能产生几种活性物质,如抗油菜菌核病的菌株。铜绿假单胞菌（绿脓杆菌）谷氨酸发酵菌种日前用于谷氨酸发酵的菌种有谷氨酸棒杆菌、乳糖发酵短杆菌、黄色短杆菌、嗜氨小杆菌、球形节杆菌。我国常使用的生产菌株是北京棒杆菌AS1.299、北京棒杆菌D110、钝齿棒杆菌A51.542、棒杆菌S-914和黄色短杆菌T6~T13等。在己报道的谷氨酸生产菌中，除芽孢杆菌外，虽然它们在分类学上属于不同的属种，但都有一些共

3、同的特点，如菌体为球形、短秆至棒状、无鞭毛、不运动、不形成芽孢、呈革兰氏阳性、需要生物素做生长因子、在通气条件下培养产生谷氨酸。谷氨酸发酵机制谷氨酸的生物合成途径大致是：葡萄糖经EMP途径或HMP途经生成丙酮酸→再氧化成乙酰辅酶A→然后进入TCA→再通过乙醛酸循环、CO2固定作用→生成a-酮戊二酸→谷氨酸脱氢酶的催化及有NH4+存在的条件下生成谷氨酸谷氨酸生产菌能够在体外积累菌体最大生长需要量300多倍的谷氨酸，研究发现：大量积累并非是当初设想的由于特异代谢途径导致，而是：代谢调节控制；细胞膜通透性的特异调节；发酵条

4、件的适合。谷氨酸菌种的定向选育改变细胞膜的通透性：生物素（乙酰CoA羧化酶的辅酶）营养缺陷型株丧失脂肪酸合成酶的油酸缺陷型；丧失a-磷酸甘油酶的甘油缺陷型。选育温度敏感突变株：例：使用典型的温度敏感突变株TS-88生产谷氨酸时，通过控制发酵条件，在生长适当阶段将发酵温度由30℃提高到40℃，可在生物素含量为33ug/L，含糖3.6%的甜菜糖蜜发酵培养基中，产生20g/L谷氨酸，对糖转化率>55%。生物素对谷氨酸发酵的影响生物素作为催化脂肪酸生物合成最初反应的关键酶——乙酰CoA羧化酶的辅酶，参与了脂肪酸的生物合成，进

5、而影响磷脂的合成。当控制生物素在亚适量时，脂肪酸合成就不完全，导致磷脂合成不完全。而细胞膜是由磷脂双分子层组成的，当磷脂含量减少到正常时的一半左右时，细胞发生变形，谷氨酸能够从胞内渗出、积累于发酵液中。如果生物素过量，则发酵过程菌体大量繁殖，不产或少产谷氨酸，代谢产物中乳酸和琥珀酸明显增多。生物素亚适量的原因（2ug/L~5ug/L）：当生物素缺乏时，菌种生长十分缓慢；当生物素过量时，则转为乳酸发酵。在谷氨酸发酵过程中，影响菌种代谢途径的因素见下表。第36页，共69页防止噬菌体和杂菌的污染谷氨酸生产菌一般都是生物素缺

6、陷型，而在发酵培养基中又大多是控制生物素亚适量，所以谷氨酸生产菌对噬菌体和杂菌的抵抗能力较弱。最怕污染噬菌体，轻则出现谷氨酸收率低、难提取，重则倒罐，造成很大的经济损失。所以，杂菌和噬菌体的防治工作就显得特别重要。一定要从空气过滤、培养基、设备、环境等环节严格把关。最常用的工业微生物酵母菌酿酒酵母假丝酵母属产朊假丝酵母解脂假丝酵母热带假丝酵母毕赤酵母属、汉逊酵母属：酒精发酵工业及酿造工业的有害菌1、酵母菌形态：酵母菌是一群单细胞的真核微生物,其形态因种而异.通常为圆形、卵圆形或椭圆形。也有特殊形态，如柠檬形、三角形、

7、藕节状、腊肠形，假菌丝等。酵母菌假菌丝:酵母菌在一定条件下培养，产生的芽体与母细胞不分离形成的特殊形态。啤酒酵母的菌落红酵母的菌落各种酵母菌的菌落酵母菌菌落最常用的工业微生物霉菌曲霉属米曲霉黑曲霉青霉属青霉菌：点青霉、产黄青霉桔青霉根霉属德氏根霉米根霉、小麦曲根霉红曲霉属紫红曲霉最常用的工业微生物放线菌链霉菌属小单孢菌属地中海诺卡氏菌米苏里游动放线菌未培养微生物定义：指迄今所采用的微生物纯培养分离及培养方法还未获得纯培养的微生物，其在自然环境微生物群落中占有非常高的比例，约为99％。研究方法①模拟自然培养法:原位培养

8、、培养条件优化、单细胞操作②宏基因组分析法二、发酵工业菌种分离筛选原则与基本技术（一）发酵工业菌种筛选的总趋势与要求（二）分离筛选原理与技术（三）应用举例1.菌种选择的总趋势野生菌→变异菌自然选育→代谢控制育种诱发基因突变→基因重组的定向育种纯净健壮产量质量稳定2易于控制培养条件,周期短3对诱变剂敏感4抗污染力强5原料廉价,生长迅速,目的产物产