发酵工程发酵工业菌种.pptx

第二章本章内容第一节常用发酵工业菌种工业发酵生产水平的高低取决于生产菌种、发酵工艺和后提取工艺三个因素，其中拥有良好生产菌种是前提，菌种质量好坏直接影响了发酵产品的产量、质量及其成本。例如，青霉素的发酵生产，在投产之初只有40U·mL-1，得到黄色晶体，青霉素纯度很低，价比黄金；而现在采用新型菌种可以达到60000U·mL-1以上，得到晶体为纯白色，青霉素纯度高达95%以上，成本不到0.1元。青霉素发酵生产的这种质的飞跃，生产所用菌种在其中起了关键作用。菌种选育有何意义？微生物菌种是决定发酵产品的工业化价值以及发酵过程成败的关键，只有具备良好的菌种基础，才能通过改进发酵工艺和设备以获得理想的发酵产品。优良菌种都是通过菌种选育获得的。菌种选育方法主要包括自然选育、诱变育种、杂交育种和基因工程育种。菌种选育的意义：提供产量提高产品质量改善加工工艺和开发新产品。在科学研究中，通过菌种选育还可以了解菌种的遗传学性质2.1工业发酵菌种概述工业发酵微生物细菌醋酸杆菌生产醋酸、山梨醇、5-酮葡糖酸和酒石酸等；乳酸菌广泛应用于乳酸的生产以及乳制品工业；产氨短杆菌、谷氨酸棒杆菌、黄色短杆菌等可生产氨基酸、核苷酸等；梭状芽孢杆菌可生产丁二醇、丙酮、丁醇、乙醇、丙酮丁醇、核黄素以及一些有机酸；枯草芽孢杆菌可生产淀粉酶、蛋白酶、果胶酶、多肽类抗生素、氨基酸、维生素以及丁二醇等；假单胞菌能生产维生素B12、色素、丙氨酸、葡糖酸以及一些抗生素和甾体等；黄单胞菌可生产维生素B12；运动单胞菌可生产乙醇；大肠杆菌可生产天冬氨酸、赖氨酸、苏氨酸、缬氨酸以及谷氨酸脱羧酶、天冬酰酶等。细菌还用作基因工程载体的宿主细胞，用于构建基因工程菌来生产外源物质，如：利用大肠杆菌生产核酸和蛋白质疫苗。放线菌酵母菌酵母细胞本身含有丰富的蛋白质、维生素以及各种酶类，工业上常通过培养酵母制造单细胞蛋白，以供食用或作饲料蛋白，或用来制取核糖核酸、核苷酸、核黄素、细胞色素c、辅酶A、凝血质、转化酶和乳糖酶等。在发酵工业上，经常利用酵母的代谢进行啤酒、白酒、黄酒和果酒等各种饮料酒的酿造，以及生产乙醇、甘油、有机酸及麦角固醇等多种产品。霉菌霉菌除了应用于传统的酿酒、制浆和其他发酵食品生产外，还可用于生产乙醇、有机酸、抗生素、酶制剂、维生素、植物生长素以及甾体转化等。黑曲霉用于生产酸性蛋白酶、淀粉酶、果胶酶、葡糖氧化酶、柠檬酸、葡糖酸、草酸以及抗坏血酸等；红曲霉能发酵生产红曲红色素、红曲黄色素、柠檬酸、琥珀酸、麦角固醇、洛伐他丁、淀粉酶、蛋白酶和酯化酶等；产黄青霉用于生产青霉素、葡糖酸、抗坏血酸以及多种酶；根霉能产生反丁烯二酸、乳酸、琥珀酸、芳香脂和甾族化合物等；毛霉能产生果胶酶、凝乳酶、甾族化合物以及应用于传统的制酱工业等。未培养微生物研究方法1、模拟自然培养法：原位培养、培养条件优化、单细胞操作。2、宏基因组分析法：测序分析未培养微生物的基因组，结合蛋白质组学，了解其代谢途径、基因表达调控机制等。第二节发酵工业菌种的分离筛选菌种的来源菌株的分离和筛选是获得目的菌株的两个重要环节。分离：筛选：注意采用方法的选择性和灵敏度菌种选择的要求制定方案：首先要查阅资料，了解所需菌种的生长培养特性。采样：有针对性地采集样品。预处理：提高菌种分离的效率富集培养：人为地通过控制养分或培条件，使所需菌种增殖培养后，在数量上占优势。分离：利用分离技术得到纯种。菌种的筛选：通过常规生产性能测定，进一步筛选产物合成能力较高的菌株。发酵性能测定：进行生产性能测定。这些特性包括形态、培养特征、营养要求、生理生化特性、发酵周期、产品品种和产量、耐受最高温度、生长和发酵最适温度、最适pH值、提取工艺等。菌种保藏1.样品采样（有机质丰富、通气保水性能好）1.采样2.样品的预处理（2）化学法通过培养基中添加某些化学成分来增加微生物的数量。如：用添加CaCO3稳定培养基的pH来分离嗜碱性的放线菌。（3）诱饵法将某些固体物质如石蜡、花粉、蛇皮、毛发等加到分离的土壤或水中做成诱饵富集目的菌，待菌落长出后再进行分离。3.富集培养3.富集培养3.富集培养4.菌种分离划线分离法——平板划线法稀释分离法样品充分混匀；①初筛初筛是从分离得到的大量菌种中将合成目的产物的菌种筛选出来的过程。初筛可分为两种情况进行：a.平板筛选对于在分离纯化阶段没有进行平板定性法挑选出来的菌株，可以先进行平板定性筛选。在初筛时，使用平板快速检测法，将复杂而费时的化学测定改为平板上肉眼可见的显色或生化反应，可以减少筛选的工作量，大幅度地提高筛选效率。微生物选择性分离的原理和方法在菌种的分离筛选过程中，为了提高筛选的效率，通常要根据菌种的特性，设计具有选择性的分离筛选方案，通过控制营养和培养条件以有利于待分离菌株的生长和抑制非目的微生物的生长，或通过添加显色剂、指示