工业微生物菌种制备 PPT课件

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发酵工程第二章发酵工业微生物菌种

李先磊
化学化工学院
新种分离与筛选的步骤
发酵工程
Fermentation Engineering
（一）采样
1、采样对象以采集土壤为主。一般园田土和耕作过的沼泽土中，以细菌和放线菌为主；富含碳水化合物的土壤和沼泽地中，酵母和霉菌较多，如一些野果生长区和果园内。采样的对象也可以是植物，腐败物品，某些水域等。
新种分离与筛选的步骤
（五）毒性试验自然界的一些微生物是在一定条件下产毒的，将其作为生产菌种应当十分当心，尤其与食品工业有关的菌种，更应慎重。据有的国家规定，微生物中除啤酒酵母、脆壁酵母、黑曲霉、米曲霉和枯草杆菌作为食用无须作毒性试验外，其他微生物作为食用，均需通过两年以上的毒性试验。
化学化工学院
新种分离与筛选的步骤
发酵工程
（三）培养分离
尽管通过增殖培养效果显著，但还是处于微生物的混杂
李先磊
Fermentation Engineering
生长状态。因此还必须分离，纯化。在这一步，增殖培养的选择性控制条件还应进一步应用，而且控制得细一点，好一点。纯种分离的方法有划线分离法、稀释分离法。
李先磊
化学化工学院
新种分离与筛选的步骤
发酵工程
Fermentation Engineering
李先磊
（二）增殖培养为了容易分离到所需的菌种，让无关的微生物至少是在数量上不要增加，可以通过配制选择性培养基，选择一定的培养条件来控制。例如碳源利用的控制，可选定糖，淀粉、纤维素，或者石油等，以其中的一种为唯一碳源，那么只有利用这一碳源的微生物才能大量正常生长，而其它微生物就可能死亡或淘汰。这样对下阶段的纯种分离就会顺利得多。

第六章-工业微生物育种PPT课件

成能力的突变，因而只能在加有该酶合成产物的培养基
中才能生长的突变菌株（主要指合成维生素、氨基酸及
嘌原呤养、型嘧（啶pr的oto能tr力op）h）。营养缺陷型经回复突变或重组，回[A到+B原-]来：野能生在型[+的]、营[B养]生要长求 [[AA+-BB++]]：, 可能在在[[-+]生]、长[A]生长 [A-B-]：能在[+]生长
（2）筛选步骤（5步）
诱变处理中间培养淘汰野生型检出缺陷型鉴定缺陷型
①中间培养 CM或SM培养基，培养过夜。克服表型延迟。
②淘汰野生型即浓缩缺陷型，以提高检出率
方法
抗生素法（G+细菌：青霉素；酵母菌和霉菌：制霉菌素）
菌丝过滤法（丝状真菌、放线菌）
饥饿培养（无N）MM 6~12 h 2N培养(2N)MM 1~2 h 加抗生素(或菌丝过滤)，培养过夜
➢ 单链断裂：DNA双螺旋结构中一条链断裂
➢ 双链断裂：DNA双螺旋结构中两条互补链于同一对应处或相邻处同时断裂
单链断裂双链断裂
1、DNA链断裂的分子机制
（1）脱氧戊糖和磷酸二酯键的破坏（直接）（2）碱基损伤
2、不同条件下辐射所致的 DNA链断裂
• 1）充氧溶液中 DNA双链上引起SSB的概率均等，产生与
（五）诱变处理方法
单因素处理或多因素的复合处理： ①同一诱变剂的重复使用； ②两种或多种诱变剂的先后使用； ③两种或多种诱变剂的同时使用； ④紫外线光复活交替处理 ⑤诱变剂处理时间与诱变效应的关系
（六）影响突变率的因素 1、菌种遗传特性不同 2、菌体细胞壁结构不同 3、环境条件的影响 1）诱变前预培养 2）温度、pH、氧气等外界条件对诱变

第二章发酵工业微生物菌种ppt课件

第二章发酵工业微生物菌种制备原理和技术
2019
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1
第一节发酵工业微生物菌种的选育
一、工业微生物的特点 1. 能够利用廉价的原料，或使用来源丰富的原料. 2.菌体温度应适应较高的温度. 3. 遗传性能要相对稳定 4.菌对所采用的设备和生产过程的适应性 5.菌的产物得率和产物在培养基中的浓度 6.产物容易从发酵液（细胞）中提取
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(3) 放线菌霉菌放线菌是由不同长短的纤细菌丝所形成霉菌与人类日常生活密切相关。除了用于传的单细胞微生物。放线菌是抗生素的主统的酿酒、制酱油外，近代广泛用于发酵工要产生菌。除抗生素外，放线菌在甾体业和酶制剂工业。工业上常用的霉菌，有子激素生物合成和酶制剂生产上也有广泛囊菌纲的红曲霉、藻状菌纲的毛霉、根霉和应用。犁头霉，以及半知菌纲的曲霉及青霉等
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自然选育在工业生产上的意义问题：高产菌株是正突变高，还是负突变高？回复突变：高产菌株在传代的过程中，由于自然突变导致高产性状的丢失，生产性能下降，这种情况我们称为回复突变自然选育虽然突变率很低，但却是工厂保证稳产高产的重要措施。
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自然选育操作步骤：一般习惯上将自然选育称为菌种的分离纯化。单细胞(孢子)悬液的制备平板分离挑选单菌落(注意形态的观察) 发酵试验
7. 产生菌及其产物的毒性必须考虑（在分类学上最好与致病 201）细菌发酵工业上常用的细菌大多是杆菌，如枯草芽孢杆菌、醋酸杆菌、棒状杆菌、乳酸杆菌、梭状芽孢杆菌大肠杆菌等。 (1) 醋酸杆菌（Acetobacter）：用于酿醋，把乙醇氧化成乙酸。 (2) 假单胞菌（Pseudomonas）
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微生物工程：第二部分：工业微生物菌种部分

1.控制营养物质透过细胞膜进入细胞
如：只有当速效碳源或氮源耗尽时，微生物才合成迟效碳源或氮源的运输系统与分解该物质的酶系统。
2.通过酶的定位控制酶与底物的接触
1）真核微生物酶定位在相应细胞器上；细胞器各自行使某种特异的功能；
2）原核微生物在细胞内划分区域集中某类酶行使功能：
➢与呼吸产能代谢有关的酶位于膜上； ➢蛋白质合成酶和移位酶位于核糖体上； ➢同核苷酸吸收有关的酶在G-菌的周质区。
• 顺序诱导：即先合成能分解底物的酶，再依次合成分解各中间代谢物的酶，以达到对较复杂代谢途径的分段调节。
2 阻遏
• 定义：在微生物的代谢过程中，当代谢途径中某末
端产物过量时，阻碍代谢途径中包括关键酶在内的一系列酶的生物合成，从而更彻底地控制代谢和减少末端产物的合成。
• 阻遏作用有利于生物体节省有限的养料和能量。
一微生物代谢过程中的自我调节
☆微生物代谢调节系统的特点：精确、可塑性强，细胞水平的代谢调节能力超过高等生物。 ☆ 成因：细胞体积小，所处环境多变。
举例：大肠杆菌细胞中存在2500种蛋白质，其中上千种是催化正常新陈代谢的酶。每个细菌细胞的体积只能容纳10 万个蛋白质分子，所以每种酶平均分配不到100个分子。如何解决合成与使用效率的经济关系？
• 代谢途径分支点以前的“公共酶”仅受所有分支途径末端产物的阻遏，此即称多价阻遏作用。
• 末端产物阻遏在代谢调节中有着重要的作用，它可保证细胞内各种物质维持适当的浓度。
（2）分解代谢物阻遏
• 定义：指细胞内同时有两种分解底物（碳源或氮源）存在时，利用快的那种分解底物会阻遏利用慢的底物的有关酶合成的现象。
第二部分：工业微生物菌种部分
微生物技术

工业用微生物菌种课用幻灯片

第36页，共69页
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、藕节状、腊肠形，假菌丝等。
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
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。
红酵母的菌落
各种酵母菌的菌落
啤酒酵母的菌落
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
世界许多国家均有人报道别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S914和黄色短杆菌T6~T13等。

第一章绪论第二章常用的工业微生物菌种ppt课件

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三、微生物生理与遗传育种的联系及对发酵工业的影响
1、遗传物质的确证及基本性质确证遗传物质化学本质的三个著名实验是
转化，病毒重建及噬菌体感染实验
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(1)经典转化实验
Griffith是第一个发现转化现象的，虽然当时还不知道称之为转化因子的本质是什么，但是他的工作为后来Avery等人进一步揭示转化因子的实质，确立DNA为遗传物质奠定
微生物生理与遗传育种
2009.9
精选课件ppt
1
绪言
一. 微生物生理与遗传研究对象与任务
1. 对象: 各类工业微生物工业微生物是指在发酵工业已经应用的或具有潜在应用价值的微生
物. 2.任务 1)微生物生理学是一门研究在实验室和自然条件下微生物生理活动特点与规
律学科 . 2)微生物遗传学是遗传学的一个分支,是以病毒,细菌,小型的真菌以及单细胞
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菌种
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。
短杆菌
棒状杆菌
yeasts
精选课啤件酒pp酵t 棒母状杆菌
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T2噬菌体的实验
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(3)植物病毒重建实验
1956年Fraenkel-Conrat等用含RNA的烟草花叶病毒进行了病毒重建实验，证实了 RNA是遗传物质。
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a 用表面活性剂处理标准TMV，得到它的蛋白质；

生产菌种的来源ppt课件

2.2 菌种的分离 1 施加选择性压力分离法 2 随机分离方法
2.2.1 施加选择性压力分离法
利用不同种类的微生物对环境和营养要求的不同，人为控制这些条件，使之利于某类或某种微生物的生长，而不利于其他种类微生物的生存，以达到使目的菌种占优势，而得以快速分离纯化的目的。
分离培养基的效率取决于其养分，pH和加入的选择性抑制剂等。
在采集的样品中，如果目的微生物是优势菌，则可以直接分离纯化，但多数情况下不是优势菌，因此需要设法增加分离菌的数量，这就需要进行富集培养。
富集培养：又称增殖培养，就是利用不同微生物生长对环境和培养基的特殊要求，设计选择性培养基，创造有利的生长条件，使目的微生物在最适环境中大量繁殖，由原来自然条件下的劣势种变为人工环境下的优势种，以利于分离。
丝裂霉素、制霉菌素
• 2.小单孢菌：庆大霉素 • 3.诺卡氏菌：利福霉素、瑞斯托菌素，石
油脱蜡、烃类发酵、污水处理
• 担子菌： • 藻类：螺旋藻，单胞藻生产石油 • 生物工程菌：胰岛素、干扰素等。
二、生物物质产生菌的筛选
2.1.微生物是生物活性物质的丰富资源
微生物是地球上分布最广、物种最丰富的生物种群，所以微生物现在和将来都是具有各种生物活性的新产物的丰富资源。
2.1.3.标本的预处理
(1)采用热处理方法减少材料中的细菌数
(2)采用膜过滤和离心的方法浓缩水中的细胞
(3)采用化学方法
(4)诱饵法：将固体基质（如蛇皮、花粉）等加到待检的土壤或水中，待其菌落长出后再铺平板分离。
(5)空气搅拌法：在空气中搅拌，收集孢子沉淀，如稻草的处理。
2.1.4.富集培养
菌种是发酵成功的内因。若设备条件已确定，可通过改良菌种

第二章发酵工业微生物菌种制备原理和技术-PPT

养后,在数量上占优势。分离:利用分离技术得到纯种。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、产品品种与产量、耐受最高温度、生长与发酵最适温度、最适pH 值、提取工艺等。
菌种筛选主要步骤
调查研究及查阅充分的资料
设计实验方案
确定采集样品的生态环境
第二章发酵工业微生物菌种制备原理和技术
二、发酵工业生产对菌种得要求
1、能在易得、价廉得原料制成得培养基上迅速生长,且代谢产物产量高。 2、可以在要求不高、易于控制得培养条件下迅速生长与发酵; 3、生长速度快,发酵周期较短。发酵周期短得优点在于感染杂菌得机会
减少;提高设备得利用率。 4、满足代谢控制得要求:根据代谢控制要求,选择单产高得营养缺陷型或
菌种纯化就是指在特定环境中只让1种来自同一祖先得微生物群体生存得技术。
菌株分离、筛选虽为两个环节,但却不能绝然分开,因为分离中得一些措施本身就具有筛选作用。工业微生物产生菌得筛选一般包括两大部分:一就是从自然界分离所需要得菌株,二就是把分离到得野生型菌株进一步纯化并进行代谢产物鉴别。
3、分离思路
从大自然中分离筛选新得微生物菌种。经过诱变得菌株; 通过DNA重组得工程菌; 原生质体融合菌株。
2、菌株分离(separation)与筛选(screening)定义
分离与筛选就就是将一个混杂着各种微生物得样品通过分离技术区分开,并按照实际要求与菌株得特性采取迅速、准确、有效得方法对她们进行分离、筛选,进而得到所需微生物得过程。
分离乳酸产生菌时,由于乳酸就是一种较强得有机酸,因此,在培养基中加入得碳酸钙不仅有鉴别作用,还有酸中与作用。
(2)变色圈法
对于一些不易产生透明圈产物得产生菌,可在底物平板中加入指示剂或显色剂,使所需微生物能被快速鉴别出来。如: 果胶酶产生菌得分离筛选果胶酶产生菌时,用含0、2%果胶为惟一碳源得培养基平板,对含微生物样品进行分离,待菌落长成后,加入0、2%刚果红溶液染色4h,具有分解果胶能力得菌落周围便会出现绛红色水解圈。

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3、杂交育种
• 原核微生物：接合、转化、转导 • 真核微生物：有性生殖、准性生殖
四、菌种保藏
1. 菌种退化 2. 菌种复壮 3. 菌种保藏
1、菌种退化
• 表现：发酵力或繁殖力(如孢子的产生)下降，发酵产品的得率降低等。
退化的原因
I. 菌种保藏不当。
II. 菌种生长的要求没有得到满足，或是遇到某些不利条件，或是失去某些需要的条件。
1、自然选育
• 自然选育是最古老、最简便、应用广的选种方法。
• 利用菌种自发突变选择优良菌。
2、诱变育种
• 目的：通过物理或化学等诱变剂的处理，使诱变对象细胞内的遗传物质发生变化。
变异菌的筛选方法
① 条件抗性突变型的筛选 ② 抗药性突变株的筛选 ③ 抗生素抗性变异株的筛选 ④ 营养缺陷型的筛选
3、菌种保藏
• 将菌种处于低温、干燥、无氧和缺乏营养的条件下，可以使菌种暂时处于休眠状态。
3、菌种保藏方法
• 斜面低温保藏法
• 液体石蜡保藏法 • 砂土管保藏法 • 冷冻干燥保藏法 • 超低温冷冻藏法
第二节菌种的培养
• 种子条件： • 菌量适宜 • 性能稳定
菌龄适宜无杂污染
菌种制备任务
III. 经诱变得来的新菌株发生回复突变，从而丧失新的特性的情况。
退化的原因
• 基因方面：突变、连续传代等 • 环境方面：温度、湿度、培养
条件等。
防止退化措施
① 控制传代次数 ② 选择合适的培养条件 ③ 利用不同类型细胞进行传代 ④ 选择合适的菌种保藏方法
2、菌种复壮
• 单细胞分离纯化。 • 通过诱变再筛选。 • 改变培养条件等。
（自学）
杂菌，也必须进行分离纯化。
新种分离与筛选的步骤
• 定方案：查资料，菌种的特性。 • 采样：针对性。 • 增殖：增殖培养，数量占优。 • 分离：利用分离技术得到纯种。 • 性能测定：菌种、发酵、提取等。
（二）菌种的选育
• 1、自然选育 2、诱变育种 • 3、杂交育种 4、原生质体融合 • 5、基因工程育种
二发酵种子培养方法
1. 表面培养 2. 固体培养 3. 载体培养 4. 液体深层培养
三．影响种子的因素
• (1)培养基 • (3)温度 • (5)通风搅拌 • (7)染菌控制
(2)种龄与接种量 (4)pH值 (6)泡沫 (8)种子罐级数
第二章工业微生物菌种制备
第一节微生物菌种的选育第二节菌种的培养第三节种子培养基及制备影响种子的因素
一种子制备过程
1. 实验室种子培养
2. 生产车间种子培养
1 实验室种子培养
• 斜面菌种保藏 • 固体扩大培养：茄子瓶、培养皿等 • 摇瓶培养
2 生产车间种子培养
• 种子罐 • 接种 • 种子罐级数 • 种龄和接种量
工业微生物菌种制备 PPT课件
三、菌种的选育
• （一）菌种的分离 • （二）菌种的选育
（一）菌种的分离
• 一是可以直接索取或购买。 • 二是从大自然中分离筛选。
分离思路
• 菌种分离依照生产要求、菌种的特性，采用各种筛选方法。
• 快速、准确把需要菌种挑选出来。 • 实验室或生产用菌种若不慎污染了