二、微生物菌种选育11

《微生物菌种选育实验》是一门涉及食品理化分析、微生物学实验且由学生自行设计实验方案的综合性、设计性实验课程，集中三周时间开课。

一、实验目的通过本环节训练，加深对发酵工程上游技术中菌种筛选的认识；学会常规选种方法；掌握微生物诱变育种的方法；掌握常规工业微生物菌种保藏法；树立科学认真仔细的态度，培养科研协作精神。

二、实验内容实验一工业微生物菌种分离根据一定的生产目的如产酶、产酸、产酯等，建立不同的筛选模型，并从特定的样品如曲药、酸乳、土壤中筛选出高产适宜的菌株。

1、分离培养基的配制2、无菌器材的准备3、菌悬液的制备4、接种5、培养6、初步鉴定(1) 菌落形态(2) 个体形态7、斜面接种培养实验二工业微生物菌种复筛通过摇瓶培养对实验一所得的菌株的生产性能进行精确的定量测定。

1、发酵培养基的配制；2、目的菌株的摇瓶培养；3、发酵液的生理活性测定。

实验三微生物的诱变育种用紫外线对实验一所得的高产菌株进行诱变，并测定诱变后的菌株的生产能力。

1、单细胞(或单孢子) 悬液的制备；2、致死曲线的测定；3、诱变处理；4、初筛；5、复筛；6、菌种保藏。

三、实验要求1．学生自行设计具体实验方案，在教师指导下由学生自主完成实验。

2．实验结束后，要求学生完成一篇微型小论文。

论文的撰写应本着实事求是的原则，对所做实验过程和数据进行认真、严格的记录和处理，并进行独立分析，不得抄袭他人的数据。

四、考核办法1、考核内容：实验方案、实验态度、操作技能、实验报告等。

2、考核办法：按照实验方案、实验态度、操作技能、实验报告等内容综合考核学生，得到学生该门实验课程的成绩。

成绩考核采用优秀、良好、中等、及格、不及格五级记分制。

3、考核标准：以实际操作技能和分析解决问题的技能为主，实验考核内容各单项所占分数比例为实验方案20%、实验态度10%、操作技能40%、实验报告30%。

微生物菌种选育概述微生物的菌种对进行微生物工作来讲是非常重要的。

没有“种”无法进行微生物的科学研究；没有良种，不能进行发酵工业的生产。

1.生物发酵工艺多种多样，但基本上包括菌种制备、种子培养、发酵和提取精制等下游处理几个过程。

2.根据过滤介质截留的物质颗粒大小的不同，过滤可分为粗滤、微滤、超滤和反渗透四大类。

3.微生物的育种方法主要有三类：诱变法，细胞融合法，基因工程法。

4.发酵培养基主要由碳源，氮源，无机盐，生长因子组成。

5、青霉素发酵生产中，发酵后的处理包括：过滤、提炼，脱色，结晶。

6、利用专门的灭菌设备进行连续灭菌称为连消，用高压蒸汽进行空罐灭菌称为空消。

7、可用于生产酶的微生物有细菌、真菌、酵母菌。

常用的发酵液的预处理方法有酸化、加热、加絮凝剂。

8、根据搅拌方式的不同，好氧发酵设备可分为机械搅拌式发酵罐和通风搅拌式发酵罐两种。

9、依据培养基在生产中的用途，可将其分成孢子培养基、种子培养基、发酵培养基三种。

10、现代发酵工程不仅包括菌体生产和代谢产物的发酵生产，还包括微生物机能的利用。

11、发酵工程的主要内容包括生产菌种的选育、发酵条件的优化与控制、反应器的设计及产物的分离、提取与精制。

12、发酵类型有微生物菌体的发酵、微生物酶的发酵、微生物代谢产物的发酵、微生物转化发酵、生物工程细胞的发酵。

13、发酵工业生产上常用的微生物主要有细菌、放线菌、酵母菌、霉菌。

14、当前发酵工业所用的菌种总趋势是从野生菌转向变异菌，从自然选育转向代谢调控育种，从诱发基因突变转向基因重组的定向育种。

15、根据操作方式的不同，液体深层发酵主要有分批发酵、连续发酵、补料分批发酵。

16、分批发酵全过程包括空罐灭菌、加入灭过菌的培养基、接种、发酵过程、放罐和洗罐，所需的时间总和为一个发酵周期。

17、分批发酵中微生物处于限制性的条件下生长，其生长周期分为延滞期、对数生长期、稳定期、衰亡期。

18、根据搅拌的方式不同，好氧发酵设备又可分为机械搅拌式发酵罐、通风搅拌式发酵罐。

19、下流加工过程由许多化工单元操作组成，通常可以分为发酵液预处理和固液分离、提取、精制及成品加工四个阶段。

理想的工业发酵菌种应符合以下要求：⑴遗传性状稳定⑵生长速度快，不易被噬菌体等污染⑶目标产物的产量尽可能接近理论转化率⑷目标产物最好能分泌到胞外，以降低产物抑制并利于产物分离⑸尽可能减少产物类似物的产量，以提高目标产物的产量并且有利于产物分离⑹培养基成分简单、来源广、价格低廉⑺对温度、pH、离子强度、剪切力等环境因素不敏感⑻对溶氧的要求低，便于培养以及降低能耗一、从自然界获得新菌种的步骤分离微生物新种的具体步骤大体可分为采样、增殖、纯化、性能测定。

采样菜园和耕作层土壤是有机质较多的土层，常以细菌和放线菌为主；果园数根土层中，酵母菌含量较高；动植物残体及霉腐土层中，分布着较多的霉菌。

豆科植物根系土中，往往存在根瘤菌；河流湖泊的淤泥中能分离到产甲烷菌；油田和炼油厂周围土层中常见分解石油的微生物等。

各种水体也是工业微生物菌种的重要来源，许多具有光合作用能力的微生物以及兼性或专性厌氧微生物都能从各种水体中筛选得到。

增殖才采集的样品中，一般待分离的菌种在数量上并不占优势，为提高分离的效率，常以投其所好和取其所抗的原则在培养基中添加特殊的养分或抗菌物质，使所需菌种的数量相对增加，这种方法称为增殖培养或富集培养。

纯化常用的菌种纯化方法很多，大体可将它们分为两个层次，一个层次较粗放，一般只能达到“菌落纯”的水平，从“种”的水平来说是纯的，其方法有划线分离法，涂布分离法和稀释分离法。

另一层次是较为精细的单细胞或单孢子分离法，它可达到细胞纯即“菌株纯”的水平。

具体操作方法很多，最简便的方法是利用培养皿或凹玻片等分离小室进行细胞分离。

也可以利用复杂的显微镜操作装置进行单细胞挑取。

性能测定菌种性能测定包括菌株的毒性试验和生产性能测定。

二、基因突变和微生物菌种选育基因是在生物体内具有自主复制能力的遗传功能单位，是一个具有特定核苷酸顺序的核酸片段，每个基因约有1000个碱基对。

基因是合成有功能的蛋白质多肽链或RNA所必需的全部核酸序列（通常是指DNA序列）。

五种菌种选育的方法1. 筛选优良菌株：通过对菌种进行筛选，选出具有较高产量、快速生长、稳定性等良好性状的菌株。

可以通过观察菌株的形态特征、生长速度以及产物产量等指标进行初步筛选。

2. 交配选育：将具有不同有益特征的两个菌株进行交配，产生具有更优秀性状的杂种，进一步提高菌种的产量和品质。

3. 基因工程改良：通过基因工程技术对菌株的基因进行修改和调整，强化其有益性状，例如提高产量、耐逆性或产物纯度。

4. 微生物育种：利用微生物的自然变异、诱变或基因重组等方法，通过筛选和选育，培育出具有优良性状的菌株。

5. 隔离培养：从自然环境或特定寄主体内分离出有良好性状的菌株，单独培养并进行繁殖，以保持其稳定性和纯度。

6. 高通量筛选：利用高通量技术，如高通量测序、高通量筛选装置等，对大量菌株进行快速筛选和检测，以选取具有优良性状的菌株。

7. 环境适应培养：通过将菌株暴露在不同环境条件下，如不同温度、盐度、pH值等，挑选出能适应多种环境的菌株，提高其应用广泛性和稳定性。

8. 选择性培养基：根据特定的性状需求，调配选择性培养基，利用特定生理功能或代谢产物的需求，筛选出具有目标性状的菌株。

9. 抗菌素筛选：利用抗菌素对菌株进行筛选，选择出对某种特定抗菌素敏感或耐药的菌株，为后续应用提供基础。

10. 应激培养：通过暴露菌株于适宜剂量的外界应激因子，如氧化应激、低温应激等，筛选出对应激因子具有较高耐受能力的菌株。

11. 连续培养：通过在连续培养系统中进行菌株的增殖和筛选，选出适应此种培养方式的优良菌株。

12. 自动化选育：利用自动化系统对菌株进行快速筛选、监控和评价，提高选育效率和可控性。

13. 发酵条件优化：通过改变发酵条件中的温度、pH值、气体供应等参数，优化菌株的生长和产物产量，提高其应用效果。

14. 组合选育：将具有不同优势特征的菌株进行组合，形成互补优势，从而提高整体产量和产品品质。

15. 代谢工程优化：通过调整和改变菌株的代谢途径和代谢产物分布，来增强产物的产量和纯度。

第一章发酵工程概述复习思考题1.发酵的传统概念与现代意义上的概念是指什么？2.发酵工程的概念是什么？3.试述微生物工业发酵的基本过程4.发酵工程与传统酿造化学工程相比有什么特点？5.试述微生物发酵技术发展历史过程中的特点。

6.分析发酵工程的一般特征，同时存在哪些不足？7.发酵工业中使用的发酵罐有什么特征？8.什么是气升式发酵罐，有什么优点？9.发酵过程的优化概念，目的，内容分别是什么？10.工业发酵常见的发酵方式有哪些？其中主流发酵方式是什么？为什么？11.什么是分批发酵和补料分批发酵？分析两种发酵方式各有什么优缺点？12.连续发酵的特点及不足有哪些?13.什么是固态发酵和混合发酵？14.什么是发酵工程的后处理？发酵工程后处理技术有什么要求？发酵液的特点？15.下游工程中的目的产物有什么特点？16.用图表示发酵工程下游技术的过程。

第二章微生物菌种选育复习思考题1.工业化菌种的要求有哪些？2.自然界分离微生物的一般操作步骤有哪些？3.从环境中分离目的微生物时，为何一定要进行富集？4.菌种选育分子改造的目的是什么？5.什么叫自然选育?自然选育在工艺生产中的意义是什么？6.什么是正突变？什么是负突变？什么是结构类似物？7.什么是诱变育种？常用的诱变剂有哪些？8.什么是种子的扩大培养？9.种子扩大培养的目的与要求有哪些？10.种子扩大培养的一般步骤有哪些？11.在大规模发酵的种子制备过程中，实验室阶段和生产车间阶段在培养基和培养物选择上各有何特点？12.菌种复壮的方法或措施有哪些？13.如何防止菌种衰退？第三章发酵机制及发酵动力学复习思考题1.名词解释能荷、糖酵解、TCA循环、HMP途径、甘油发酵、初级代谢、次级代谢、反馈抑制、阻遏、同工酶、协同反馈抑制、营养缺陷型、抗性突变株、分解代谢阻遏、代谢控制发酵2.比较糖厌氧发酵和糖好氧甘油发酵的机制3.简述微生物柠檬酸发酵机制4.说明柠檬酸发酵过程中氧的重要性。

发酵工艺学菌种选育概述发酵工艺学是研究生物大分子合成和分解的原理、方法及规律的一门学科，主要关注微生物在发酵过程中的应用。

发酵过程中，菌种的选育是一个关键环节，它直接影响到发酵工艺的效果和产物的质量。

本文将从菌种选育的意义、菌种选育的基本原则、菌种选育的方法以及菌种选育的策略等方面进行探讨。

菌种选育的意义菌种选育在发酵工艺中起着至关重要的作用。

通过选育出高效、高产、稳定的菌种，可以提高发酵产物的产量和质量，降低生产成本，提高经济效益。

同时，合适的菌种选育有助于减少废弃物和副产物的产生，降低对环境的影响，实现可持续发展。

菌种选育的基本原则菌种选育的基本原则如下：1.选择适宜的菌株：根据发酵的要求，选择适宜的菌株进行选育。

菌株应具备良好的发酵性能，包括高产、高效、耐受环境变化等特点。

2.遗传稳定性：选育的菌株应具备遗传稳定性，不易发生突变或变异。

3.生理功能完整：菌种应具备完整的生理功能，包括合成目标产物的能力、辅酶的提供、耐受产物的毒性等。

4.兼容性：选育的菌种应与发酵介质相兼容，能够在特定条件下顺利生长和发酵。

5.再生能力：优选的菌种应具备较强的再生能力，能够在长时间存储后迅速恢复生长和产物合成能力。

菌种选育的方法菌种选育的方法多种多样，常用的方法包括：1.传统筛选法：通过大量筛选菌株，根据对目标产物的产量和品质进行评估，选育出优良菌株。

2.突变体筛选法：通过诱变的方法，获得菌株的突变体，然后进行筛选，选出产量高的突变体。

3.重组DNA技术：通过DNA重组技术，将外源基因导入宿主细菌，使其具备合成目标产物的能力。

4.代谢工程法：通过改造菌株代谢途径，调控关键酶的表达水平，增强目标产物的合成能力。

菌种选育的策略菌种选育的策略主要包括：1.多因素优选法：通过对菌种进行多因素的筛选，如温度、pH值、培养基成分等，选出适应性强的菌株。

2.基因库筛选法：通过建立菌株基因库，对多种菌株进行筛选，快速选出理想的菌株。

专题2课题1微生物的实验室培养
一、课题目标
1.知识目标
a.了解有关培养基的基础知识。

b.了解消毒和灭菌方法。

2.能力目标
a.进行无菌技术操作。

b.进行微生物培养。

3.情感目标
形成勇于实践、严谨求实的科学态度和科学精神。

二、课题重点
无菌技术操作。

三、课题难点
无菌技术操作。

四教学流程
水、碳源、氮源、无机盐
问题2：从细胞的化学元素组成来看，培养基中为什么都含有这些营养成分？
C、H、O、N、P、S是构成细胞原生质的基本元素，约占原生质总量的97％以上。

【小结】共同归纳培养基的基本成分和主要来源。

（2）特殊成分和条件
提醒学生培养基还需要满足不同微生物生长对PH、氧气、特殊营养物质的要求：如乳酸杆菌时需要添加维生素，霉菌需要将培养基pH调节为酸性，细菌时需要将pH调节为中性或微碱性。

（二）无菌技术
讲解：无菌操作泛指在培养微生物的操作中，所有防止杂菌污染的方法。

强调无菌操作是培养微生物成功的关键。

1.主要方面
讲解无菌技术主要方面：
（1）对实验操作空间、操作者的衣着和手进行清洁和消毒；
（2）将培养器皿、接种用具和培养基等器具进行灭菌；
（3）为避免周围微生物污染，实验操作应在酒精灯火焰附近旁进行；（4）避免已灭菌处理的材料用具与周围物品相接触。

2.消毒与灭菌的比较
列表让学生进行比较。

菌种选育名词解释
菌种选育是指通过筛选和培育，从自然环境或人工选育中获得具有特定特征和性质的菌种或菌株。

菌种是指由一类具有相同或类似形态、生理和遗传特征的微生物个体所组成的集合体。

菌种选育的目的是为了获得具有高产、高效、高质的菌种，以满足工业生产、农业生产或科学研究的需要。

在菌种选育中，常用的方法包括筛选法、改良法和混合法。

筛选法通过对大量菌株进行筛选，选取具有所需特性的菌种。

改良法则通过对已有菌种进行基因工程或遗传改良，使其具有更好的特性。

混合法是将两个或多个不同菌株进行混合培养，通过互补作用和相互促进，获得具有更好性能的菌种。

菌种选育在农业领域可以用于优选具有抗病、抗逆性强、高产等特性的菌种，以提高作物产量和品质；在工业领域可用于选育具有高产酶、高产代谢产物等特性的菌种，以提高产品产量和质量；在环境保护方面可以用于选育具有降解、吸附等环境修复能力的菌种，以减少环境污染；在医药领域可以用于选育具有抗菌、抗肿瘤等特性的菌种，用于新药研发等方面。

总之，菌种选育是一种重要的菌种改良和应用技术，可以通过选择和培育获得具有理想特性的菌种，以应用于各个领域。

引言：微生物菌种的选育是一项重要的研究领域，其在农业、医药、环境保护等多个领域具有广泛的应用价值。

本文结合相关研究成果，探讨了微生物菌种选育的方法，旨在为相关领域的科研工作者提供参考。

概述：微生物菌种的选育是指通过对微生物的筛选和培养，选择出具有特殊功能或者优良特性的微生物菌株。

其方法包括了菌种筛选、培养条件优化等多个环节。

本文将以此为主线，结合实际案例，详细阐述微生物菌种选育的方法。

正文内容：1. 菌种筛选1.1 传统筛选方法传统筛选方法包括菌落形态观察、生理生化指标检测、抗性测定等。

通过对菌落形态和生理生化特性的观察，可以初步确定菌株的特性。

同时，通过对菌株的抗性测定，可以筛选出具有耐药或者耐环境逆境特性的菌株。

1.2 分子生物学方法分子生物学方法可以应用PCR等技术，快速检测目标菌株的特定基因或者特性。

这些特定基因可能与目标菌株的优良性状相关，通过筛选出含有这些特定基因的菌株，可以更加精确地进行微生物菌种的选育。

2. 菌种培养条件优化2.1 培养基配方优化培养基是微生物菌种培养的基础，其配方的优化对于菌种的生长和代谢具有重要影响。

通过调整培养基中的碳源、氮源、矿质元素等成分，可以优化菌株的生长条件。

2.2 培养条件控制培养条件的控制对于微生物菌株的生长和产生特定代谢产物等方面具有重要影响。

温度、pH值、培养时间等因素的调控，可以使菌株在适宜的环境中进行生长和代谢，从而保证其优良特性的表达。

3. 菌株遗传改良3.1 重组DNA技术重组DNA技术可以通过将目标基因导入到菌株中，使其具有特定的功能特性。

通过引入外源基因，可以使菌株产生特定的代谢产物，或者具有特定的酶活性等特性。

3.2 融合技术融合技术是指将两个或者多个菌株进行融合，从而形成新的菌株。

融合后的菌株可能具有不同菌株的优点，如抗性能力、代谢能力等，从而提高菌株的综合性能。

4. 菌株功能验证4.1 体外实验通过在实验室中建立靶点验证体系，对选育出的菌株进行功能验证。