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第二章工业微生物生产菌种

微生物工程的工业化生产水平由三个要素所决定：生产菌种的性能、发酵及提纯工艺条件和生产设备。
其中优良菌种的选择性使用是最重要、最关键的第一步，工业化生产所有的菌种，最初都是源自于自然界、
诸如土地、空气、江、河、海、湖等等各种自然环境。
这一章的目的，是要研究如何才能筛选到具有所需生物特性的新菌种，其筛选的关键在于，一是微生
物标本材料的采集，二是筛选的方法和措施。微生物菌种的筛选，通过大量的实验和科学研究，发明创造
了许多行之有效的筛选有用菌的方法和措施。
2-1工业微生物菌种

工业微生物菌种包括细菌、放线菌、霉菌(丝状真菌)和酵母菌四大类。现分别简述如下。
2.2.1细菌

细菌是单细胞原核微生物，有球状，杆状和螺旋状三种基本形态。球菌有单球菌、双球菌、四联球菌、
八叠球菌、链球菌和葡萄球菌等形态；杆菌多数为分散的单杆菌，也有锭状杆菌。
不同种的细菌．大小甚为悬殊，大约在0.5m至20m之间，一般为l~10m。
除滑动性粘细菌外，能够活动的细菌都长有鞭毛、着生于细胞质膜的生毛体上。
内生孢子，又称芽孢，是某些细菌生长到一定阶段所形成的休眠体。芽孢对各种不良环境，如高温、
干燥、辐射、酸和其他化学物质等，有很强的抵抗能力。
微生物工业上常用的细菌多数为杆菌，主要分属于极毛杆菌科、乳酸杆菌科、芽孢杆菌科、肠杆菌科
等四个杆菌科和一个小球菌科。
发酵工业中常用的细菌主要是杆菌：
⑴醋杆菌属(Acetobacter)：醋杆菌是产醋酸的菌种，它有两种类型的鞭毛，一群是周生鞭毛细苗，可
将醋酸进—步氧化成和；另一端是极生鞭毛，不能进一步氧化醋酸。二者都是革兰氏阴性仟菌。
C2OH2O
培养的醋杆菌时，需要含糖和酵母膏的培养基，在肉汤蛋白胨培养基上生长不良。一般氧化法制醋所用的
醋杆菌有醋化醋杆菌(Acetabateraceti)、巴氏醋杆菌(Acetobacterpasteurianus)、许氏醋杆菌(Acetobacter
schutzenbachii)等。弱氧化醋杆菌(Acetobactersuboxydans)可用于制造山梨糠、5-酮葡萄糖酸、酒石酸等，
发酵适温为30℃。
⑵乳杆菌属(Lactobacillus)：乳杆菌是微好氧或厌氧的细菌，革兰氏染色阳性，营养要求严格，在常见
的细菌中属较难培养的。一般最好用厌氧培养．在95％氮气+5％的条件下培养为宜；培养基中要有生
C02
长素和糖，一般用酵母膏和葡萄糖，或麦芽糖。德氏乳杆菌(Lactobacillusdelbruekii)可发酵葡萄糖、麦芽
糖、蔗糖、果糖、半乳糖和糊精等，但不发酵乳糖．能产生1．6％的左旋乳酸．最适温度为45℃．此菌
在乳酸和乳酸钙制造业中应用甚广；链球菌属(Streptococcuss)、片球菌属(Pediococcus)、串珠菌属
(Leuconostoc)等亦属重要的乳酸菌，它们是革兰氏染色阳性、不运动、兼性需氧菌。乳酸为多种酿造食品
的成分，乳酸菌与食品工业的关系非常密切。
⑶芽孢杆菌属(Bacillus)：是—群需氧、有孢子的杆状细菌，枯草芽孢杆菌(Bacillussubtilis)是本属中最
主要的菌种，革兰氏染色阳性，它可以生产α-淀粉酶、蛋白酶、5'-核苷酸酶等，经过人工诱变后可以获
得各种营养缺陷型变异菌株、用来生产肌苷、鸟苷等核苷：枯草杆菌Bf7658是生产α-淀粉酶的主要菌种；
枯草杆菌As1．398为生产中性蛋白酶的主要菌种.
⑷梭菌属(Clostridium)：可形成梭形孢子的厌氧菌，存在于土壤中。例如．丙酮丁醇梭菌(Clostridium
acetobutyliuni)，革兰氏染色阳性．可转为阴性，专性厌氧、—般生产上多用玉米粉为原料来生产丙酮丁醇，
是工业发酵的重要菌种，生长适温37℃，发酵适温30～32℃，最适pH6．0～7．0。
⑸大肠杆菌(Escherichiacoli)：革兰氏染色阴性、无孢子的杆菌，在动物肠中形成细菌群。如食品中
有此细菌存在，则此食品有污染动物排泄物的可能，因此它作为公共卫生上的重要指标。工业上利用人肠
杆菌的谷氢酸脱羧酶，进行谷氨酸定量分析、还可利用大肠杆菌制取天冬氨酸、苏氨酸和缬氨酸。医药方
1
面用大肠杆菌制造治疗白血病的天冬酰氨酶。近年来利用大肠杆菌作为基因克隆的受体在基因工程中尤为
普遍。
⑹产氨短杆菌(Brevibacteriumammoniagenes)：属短杆菌属，细胞呈杆状，圆端，单生。无荚膜，不运
动，革兰氏染色阳性。不液化明胶，石蕊牛奶微碱，不产吲哚，还原硝酸钠，不水解淀粉，分解尿素产氨。
好氧或兼性厌氧。为氨基酸、核苷酸工业生产中常用的一个菌种，也是酶法合成生产辅酶A的菌种。
⑺北京棒杆菌（Corynebacteriumpekine