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发酵技术第二章

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发酵工程原理与技术第二章

发酵工程原理与技术第二章
培养方法 分批式富集培养,连续富集培养 固体培养基
施加选择压力的分离方法
分批式富集培养（摇瓶培养） 重复移植几次后，接种已富集的培养物到固体培养基，可 将优势微生物分离出来。
移种时间是关键，应在所需菌占优势时移种。
施加选择压力的分离方法
连续富集培养： 用于连续发酵生产的菌种选育特别适合。 改变限制性基质浓度可以控制两种菌的比生长速率。
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几个应注意的问题
（1）出发菌株 出发菌株应产量高、对诱变剂敏感性大、变异幅度广。
几个应注意的问题
（2）复合诱变因素的使用 野生型菌株用单一诱变因素有时能取得好效果；老
菌种单一诱变因素重复使用突变效果不高，可利用复合 因素、扩大诱变幅度，提高诱变效果。
青霉菌选育：先以氮芥处理很短时间而不引起突变， 再用UV处理，可使诱变频率大为提高。提高突变频率可 获得高产菌株。
诱变育种
诱变育种理论基础：基因突变。
自然突变：自然条件下出现的基因突变。
诱发突变：用各种物理和生物因素、化学 因素人工诱发的基因突变。
诱变剂处理使菌种发生突变频率和变异幅度提 高—获得特性优良变异菌株的几率高。
诱变育种主要步骤
出发菌株的诱变处理 和 突变体的筛选。
前进
出发菌株诱变处理
包括：
出发菌株的选择 诱变剂的选择 诱变剂量和处理时间的确定
几个应注意的问题
乙烯亚胺和UV复合处理，氯化锂和UV复合处理，都 用得较普遍，且有一定成效。
氯化锂本身无诱变作用，与一些诱变因子一起使用时 能促进突变。
几个应注意的问题
（3）剂量选择
变异率取决于诱变剂量，变异率和致死率之间有一 定关系。用致死率作为选择适宜剂量的依据。
合适剂量：同时增加变异幅度与正突变。

发酵工程(2)第二章 工业微生物菌种的选育与扩大培养

发酵工程(2)第二章 工业微生物菌种的选育与扩大培养
淀粉酶活力极强，多作糖 化酶使用；具有较强的蛋白质 分解能力，可用于制造腐乳。
华根霉 ( Rhizopus chinentis )
酿酒所必须的重要霉菌，也是 酸性蛋白酶和腐乳生产中的重要菌 种。
2、毛霉 ( Mucor )
鲁氏毛霉 ( Mucor rouxianus ) 能糖化淀粉且能生成少量酒精；能产生
6、醋酸菌 (Acetobacter)
➢ 不形成芽孢，G－，好气性 ➢ 可生产醋酸.
7、棒状杆菌 (Corynebacterium) ➢ 是谷氨酸和其他氨基酸的高产菌.
8、短杆菌 (Brevibacterium)
氨基酸、核苷酸工业生产中常用的菌种，也是酶法 合成生产辅酶A的菌种.
9、黄单胞菌 (Xanthomonas)
5、假丝酵母 (Candida)
➢能形成假丝，液体培养时能 形成浮膜。 ➢可生产SCP、甘油、脂肪酶。
6、红酵母 (Rhodotorula)
➢有明显的红色或黄色色 素，很多种因生荚膜而形 成粘质状菌落。 ➢可由菌体提取大量脂肪、 -胡萝卜素。
7、棉病针孢酵母 ( Nematspora gossypii )
2、葡萄汁酵母 (Saccharomyces uvarum)
与酿酒酵母相似，主要的区别在于葡萄汁酵母能发酵 棉子糖和蜜二糖。
3、汉逊酵母 (Hansenula)
此属酵母多能产生乙酸乙酯，从而增加产品的香 味，可用于酿酒和食品工业。
4、球拟酵母 (Toruiopsis)
此属酵母有些种能产生不同比例的甘油、赤藓 糖、阿拉伯糖；有的能利用烃类生产蛋白质。
复筛 不纯 第四次平板分离
第三次菌种保藏
第四次原种斜面
初步工艺条件摸索
再复筛

第二章发酵工业微生物菌种制备原理和技术-PPT

第二章发酵工业微生物菌种制备原理和技术-PPT

筛选一些具有特殊性质得微生物时,需根据该微生物独特 得生理特性到相应得地点采样(极端环境)。如:
高温酶产生菌:温度较高得南方,或温泉、火山爆发处 及北方得堆肥中采集样品;
低温酶产生菌:寒冷得地方,如南北极地区、冰窖、深 海中采样;
耐压菌:海洋底部采样。 耐高渗透压酵母菌:通常到甜果、蜜饯或甘蔗渣堆积处
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
从自然界筛选
B、采样季节:以温度适中,雨量不多得秋初为好。
C、采土方式:在选好适当地点后,用小铲子除去表土,取 离地面5-15cm处得土约10g,盛入清洁得牛皮纸袋或塑 料袋中,扎好,标记,记录采样时间、地点、环境条件等, 以备查考。为了使土样中微生物得数量与类型尽少变 化,宜将样品逐步分批寄回,以便及时分离。
别出来。
抗生素筛选
6、生产性能得测定
由于纯种分离后,得到得菌株数量非常大,如果对每 一菌株都作全面或精确得性能测定,工作量十分巨大, 而且就是不必要得。一般采用两步法,即初筛与复筛, 经过多次重复筛选,直到获得1～3株较好得菌株,供 发酵条件得摸索与生产试验,进而作为育种得出发菌 株。这种直接从自然界分离得到得菌株称为野生型 菌株,以区别于用人工育种方法得到得变异菌株(亦 称突变株)。
采样。如有人曾在花蜜中分离到一株能耐30%高糖得耐 高渗透压得酵母菌。
(3)含微生物样品得富集培养(优化得过程) ----施加选择性压力分离法

发酵食品工艺第2章 黄酒酿造工艺

发酵食品工艺第2章 黄酒酿造工艺
酒药的制造方法有传统和纯种法两种。传统法 中有白药（添加辣蓼草粉）和黑药（添加多味中 草药）之分。纯种法采用纯种根霉和酵母培养在 麸皮或米粉上制成。
第五节 酒药
第五节 酒药
第五节 酒药
纯种根霉曲
第六节 曲
利用粮食原料，在适当的水分和温度条 件下，繁殖培育具有糖化作用的微生物的 过程称为制曲。曲是黄酒酿造的糖化剂， 同时赋予黄酒特有的风味。
第八节 黄酒发酵基本机理
一、黄酒发酵的特点 ⑴开放式发酵 ⑵双边发酵 ⑶高浓酿造 ⑷低温长时间后发酵 ⑸生成高浓度酒精
第八节 黄酒发酵基本机理
二、黄酒的发酵类型 ⑴前缓后急 ⑵前急后缓 ⑶前缓后缓 ⑷前急后急
第八节 黄酒发酵基本机理
三、发酵过程中的微生物变化 ⑴黄酒（大罐发酵半干型）发酵过程醪液中真菌的变化
第六节 曲
⑴踏曲 自然培养的麦曲包括踏曲（块曲）、挂曲和草
包曲等。
第六节 曲
⑵挂曲
第六节 曲
第六节 曲
⑶纯种麦曲 纯种培养的麦曲是指用人工接种的方法，把纯种糖化菌
种接入经过灭菌的小麦原料中，并在人工控制的培养条件 下，使菌种大量繁殖而成的黄酒糖化剂。
第六节 曲
二级种曲培养的工艺流程
通风制曲的工艺流程
第二章 黄酒酿造工艺
第一节 黄酒概述
黄酒的历史 公元前2世纪《吕氏春秋》云：仪狄作酒 《战国策》：昔者，帝女令仪狄作酒而美，进
之禹，禹饮而甘之，曰：“后世必有以酒亡其国 者”，遂疏仪狄，而绝旨酒。
曹操《短歌行》：何以解忧，唯有杜康。 晋代江统著的《酒诰》中有这样的记载：“酒 之所兴，肇自上皇，或云仪狄，一曰杜康。有饭 不尽，委余空桑，郁结成味，久蓄气芳，本出于 此，不由奇方。”

发酵原理第二章 发酵工业菌

发酵原理第二章 发酵工业菌

• 营养菌丝
生长于培养基内， 生长于培养基内，具有吸收营养的功能
• 气生菌丝
（长在空气中）营养菌丝长到一定程度长 长在空气中） 出培养基
• 孢子丝（繁殖菌丝） 孢子丝（繁殖菌丝）
气生菌丝发育到一定程度， 气生菌丝发育到一定程度，上端分化成产 生孢子的菌丝
酵母菌
形态结构
单细胞真核生物， 单细胞真核生物， 无鞭毛， 无鞭毛，有一定形 态大小， 态大小，随菌龄和 环境条件的变化而 一般为圆形、 异，一般为圆形、 椭圆形、卵圆形、 椭圆形、卵圆形、 柠檬形等， 柠檬形等，有的可 形成假菌丝
方法的选择性和灵敏度 注意
发酵工业对菌种的要求
• 在廉价原料制成培养基上生长，目 在廉价原料制成培养基上生长， 的产物产量高， 的产物产量高，易回收 • 生长速度快，发酵期短 生长速度快， • 培养条件易控制 • 抗噬菌体和杂菌污染能力强
• 稳定的遗传学特性：菌种质量稳定，不易 稳定的遗传学特性：菌种质量稳定， 变异退化 • 对放大设备的适应性强 • 菌种不是病原菌，无有害的生物活性物质 菌种不是病原菌， 和毒素产生
未培养微生物 • 概念
未培养微生物：采用现有的微生物纯培养分 未培养微生物： 离和培养方法还没有获得纯培养的微生物 极端微生物： 极端微生物：在极端环境下能够生长的微生 物 • 研究方法 模拟自然培养法和宏基因组分析法
模拟自然培养法 模拟微生物 生长的自然环 境进行可培养 研究。 研究。集中在 原位培养， 原位培养，培 养条件优化和 单细胞操作等 方面
从菌种保存机构直接购买
从自然界分离筛选 发酵水平的批号中重新分离筛选
符 合 要 求 的 菌 种
采集样品 样品处理 富集培养 菌种初筛 菌种复筛 性能鉴定 菌种保藏

食品发酵技术复习题

食品发酵技术复习题

第二章白酒习题一、名词解释（1大曲：以小麦或大麦和豌豆为主要原料，将其粉碎、加水、压制成砖状的曲坯，在一定温度和湿度下使自然界的微生物进行富集和扩大培养，再经风干而制成的含有多种菌的一种糖化发酵剂。

（2）小曲：：小曲生产多采用自然培菌或纯种培养，用米粉、米糠及少量中草药为原料，在较短的周期内（约7～15d）和较低的制曲温度（25～30℃)下生产，曲块形状不一。

（3）麸曲白酒：以纯粹培养的曲霉菌及酵母制成的散麸曲和酒母为糖化发酵剂，进行多次发酵，然后进行蒸馏、勾兑、贮存而成的酒。

（4）固态发酵：指在没有或几乎没有游离水的不流动基质上培养微生物的过程，此基质称为“醅”。

二、填空题：1．我国白酒的分类方法多样，其中以香型分类为常用，一般认为白酒以香型分类可分为四种，即浓香型香型酒，以泸州特曲酒为代表（己酸乙酯和丁酸乙酯）；酱香型香型，以茅台酒为代表（高沸点羟基化合物和酚类化合物）；凤香型香型，以西凤酒为代表（乙酸乙酯和乳酸乙酯）；米香型，以桂林三花酒为代表（β-苯乙醇和己酸乙酯）。

2. 白酒按酒精含量可分为高度白酒, 酒精度为 50-65度；中度白酒，酒精度为40-49度的白酒；低度白酒，酒精度在40度以下的白酒，一般不低于20%。

3. 白酒中的有机酸成分分为挥发酸和不挥发酸两种，以乙酸和乳酸为主，来自原料、酒母和曲。

酯类是白酒中含量最多的香味成分之一，大多以乙酯形式存在，具有水果芳香和口味，使人产生喜悦感，中国名优白酒中以乙酸乙酯、己酸乙酯和乳酸乙酯等为主，通称为三大酯。

白酒中的羰基化合物种类较多，包括醛类和酮类，各具有不同的香气和口味，对形成酒的主体香味有一定的作用，其中醛类的香味最为强烈，主要是乙醛和乙缩醛4. 与白酒酿造有关的微生物主要是霉菌酵母菌细菌5.制曲其实就是种曲扩大培养的过程6.固态发酵、液态发酵、半固态发酵三种 9. 根据制曲过程中控制曲坯最高温度不同分为：高温大曲、偏高温大曲和中温大曲410. 小曲中所含的微生物主要是根霉和酵母三、选择题1. 以下列原料酿制的白酒，甲醇含量最高的是（ D）A.大米B.高梁C.玉米D.薯干2. 中高温大曲通常用于酿造的白酒香型是（A）A.浓香型B. 酱香型C. 兼香型D. 米香型3. 酿造小曲白酒的主要微生物是（A ）A. 根霉B. 细菌C. 放线菌D. 米曲霉4. 下列白酒中，属于清香型白酒的是（C ）A.茅台酒B.五粮液C.汾酒D.西凤酒5. 下列白酒中，属于米香型白酒的是（A ）A. 桂林三花酒B. 汾酒C.白云边D.泸州老窖6. 人们采用以下哪些方法来解决液态法白酒香味的不足（B ）A、固液结合法B、调香勾兑法C、全液态法D、陈酿法四、判断是非题1．液体曲是采用液态深层发酵进行酿酒制醋的糖化剂，是糖化霉菌经培养而成的微生物培养物。

第二章-谷氨酸发酵机制

(1)菌体生长期 由于三羧酸循环的缺陷——α-酮戊二酸氧化能 力微弱，为了获得能量和产生生物合成反应所需的中间产物， 需走乙醛酸循环途径。乙醛酸循环中关键酶是异柠檬酸裂解 酶和苹果酸合成酶。 乙醛酸循环产生的琥珀酸、苹果酸仍可返回三羧酸循环， 可看作TCA的支路和中间产物的补给途径。 (2) 谷氨酸生成期 封闭乙醛酸循环。 这就说明在谷氨酸发酵中，菌体生长期的最适条件和谷氨酸 生成积累期的最适条件是不一样的。
第三节 谷氨酸发酵中细胞膜渗透性的控制
一、细胞膜的结构
谷氨酸发酵的关键在于发酵培养期间谷氨酸产生菌细胞 膜结构和功能上的特异性变化。
二、控制细胞膜渗透性的方法
根据细胞膜的结构特征，控制细胞膜通透性的 方法主要有两种类型： 一类是通过控制磷脂的合成来控制细胞膜通透性； 一类是通过控制细胞壁的合成间接控制细胞膜通 透性。
三、氮代谢的调节
• 控制谷氨酸发酵的关键之一就是降低蛋白质的合 成能力，使合成的谷氨酸不去转化成其他氨基酸 和合成蛋白质。生物素亚适量时，几乎没有异柠 檬酸裂解酶活力，琥珀酸氧化力弱，苹果酸和草 酰乙酸脱羧反应停止，完全氧化降低，ATP量减 少，蛋白质合成停滞，在铵离子适量存在时，菌 体积累谷氨酸。 • 生物素充足时，蛋白质合成增强，谷氨酸减少， 谷氨酸通过转氨作用生成其他蛋白质。
生物素对糖代谢的调节与能荷的调节是不同的，能 荷是对糖代谢流的调节，而生物素能够促进糖的 EMP途径、HMP途径、TCA循环。 在糖代谢中，生物素能催化脱羧和羧化反应。糖代 谢中依赖生物素的特异反应有：丙酮酸转化成草酰乙 酸；苹果酸转化为丙酮酸；琥珀酸与丙酮酸的互变； 草酰琥珀酸转化为a-酮戊二酸。
第二章
谷氨酸发酵机制
第一节 谷氨酸的生物合成途径
第二节 谷氨酸生物合成的调节机制

发酵工程教案(打印)

发酵工程教案(打印)第一章：发酵工程的概述1.1 发酵工程的定义发酵工程的概念发酵工程的组成1.2 发酵工程的应用领域食品工业制药工业生物化工1.3 发酵工程的发展历程传统发酵技术现代发酵工程技术第二章：发酵过程的微生物学基础2.1 发酵微生物的分类与特性细菌真菌放线菌2.2 发酵微生物的培养与筛选培养基的选择与制备微生物的分离与纯化2.3 发酵微生物的代谢调控微生物的生长曲线微生物的代谢途径第三章：发酵设备的类型与选择3.1 发酵设备的类型大型发酵罐生物反应器膜分离设备3.2 发酵设备的选择原则生产规模产品特性经济效益3.3 发酵设备的运行与维护设备的启动与停止设备的清洗与消毒设备的故障处理第四章：发酵过程的控制与管理4.1 发酵过程的控制参数温度pH值溶氧量营养物质4.2 发酵过程的控制技术自动控制系统反馈控制系统计算机控制系统4.3 发酵过程的管理与优化生产计划的制定发酵条件的优化生产过程的质量控制第五章：发酵工程的案例分析5.1 乳酸菌发酵工程案例酸奶的生产泡菜的制作5.2 酵母菌发酵工程案例啤酒的生产葡萄酒的制作5.3 放线菌发酵工程案例抗生素的生产维生素的生产第六章：发酵工程的安全与环保6.1 发酵工程的安全问题微生物的危害生物安全措施发酵罐的安全操作6.2 发酵过程中的污染控制污染的来源污染的检测与控制清洁生产技术6.3 发酵工程的环保问题废水处理废气处理固体废弃物处理第七章：发酵工程的产业化应用7.1 发酵工程在食品工业的应用面包酵母的生产乳酸菌的产业化7.2 发酵工程在制药工业的应用抗生素的产业化维生素的产业化7.3 发酵工程在其他领域的应用生物燃料的生产生物材料的产业化第八章：发酵工程的研发与创新8.1 发酵工程的新技术发展重组DNA技术基因工程技术合成生物学技术8.2 发酵工程的新设备开发高通量筛选设备生物反应器的设计自动化控制系统8.3 发酵工程的产业化挑战与机遇产业化过程中的问题产业化发展的趋势产业化政策的分析第九章：发酵工程的实例分析与评价9.1 发酵工程案例分析某乳酸菌产品的生产某抗生素的生产9.2 发酵工程项目的评价技术与经济评价环境与社会影响评价风险评价9.3 发酵工程的发展前景与建议行业发展趋势技术创新方向政策与支持措施第十章：发酵工程的实验操作10.1 发酵实验的基本操作菌种的制备与保藏发酵液的制备发酵过程的监控10.2 发酵实验的设计与优化实验设计方法发酵条件的优化实验结果的分析10.3 发酵实验的操作技能培养实验操作的安全规范实验设备的操作与维护实验数据的准确记录与处理重点和难点解析重点环节一：发酵微生物的分类与特性重点掌握不同类型发酵微生物的分类、特点及应用领域。

【发酵工艺学总论】第二章_工业发酵菌种


代表微生物类型 革兰氏阳性球菌
高产培养基设计的几个原则




制备一系列的培养基，其中有各种类型的养分成为 生长限制因素； 使用一聚合或复合形式的生长限制养分； 避免使用容易同化的碳源或氮源，防止分解代谢物 阻遏； 确定含有所需的辅因子（Co2+,Mg2+,Mn2+,Fe2+）； 使用pH缓冲剂以减少pH变化； 前体、促进剂及抑制剂的采用。

酶发酵生产常用的微生物
微生物
枯草芽孢杆菌 大肠杆菌 黑曲霉 米曲霉 青霉 木霉 根霉
生产的酶类
α -淀粉酶、蛋白酶、β -葡聚糖酶、碱性磷酸酶等 谷氨酸脱羧酶、天冬氨酸酶、DNA聚合酶、DNA连接酶等 糖化酶、 α -淀粉酶、酸性蛋白酶、果胶酶、葡萄糖氧化酶、过氧化氢 酶、核糖核酸酶、脂肪酶、纤维素酶等 糖化酶和蛋白酶、氨基酰化酶、磷酸二酯酶、果胶酶等 葡萄糖氧化酶、果胶酶、纤维素酶、磷酸二酯酶、脂肪酶、凝乳酶、核 酸酶等 纤维素酶等 糖化酶、 α -淀粉酶、转化酶、酸性蛋白酶、核糖核酸酶、脂肪酶、果 胶酶、纤维素酶等

样品的预处理

目的：提高分离效率 方法：


物理方法：热处理（减菌）；膜过滤法（浓缩）； 离心法（浓缩） 化学方法：通过在培养基中添加某些化学成分来增加特
定微生物的数量。
几丁质——放线菌；CaCO3——嗜碱性放线菌

诱饵法
石蜡、花粉、蛇皮、毛发等
分离方法的选择

根据目的菌有无选择性特征来选择分离方法 菌种的营养特征独特 选择性分离 生长特征独特 无选择性特征 根据产物的特征进行 随机分离


增加混合菌群中所需菌株数量的一种技术 技术特点：给混合菌群提供一些有利于目的菌株生长 或不利于目的菌以外的其他菌型生长的条件 培养方式 分批培养方式：以最大比生长速率 （μmax）筛选， 存在选择压力的控制、移种时间和次数等问题 连续培养方式：以比生长速率（ μ）筛选

第二章 微生物发酵产酶


细胞发酵产酶的最适温度与最适生长温度有所 不同，而且往往低于最适生长温度，这是由于在较 低的温度条件下，可提高酶的稳定性，延长细胞产 酶时间。
在细胞生长和发酵产酶过程中，由于细胞的新 陈代谢作用，不断放出热量，会使培养基的温度升 高，同时，热量不断扩散和散失，又会使培养基温 度降低，两者综合，决定了培养基的温度． 温度控制的方法一般采用热水升温，冷水降温， 故此在发酵罐中，均设计有足够传热面积的热交换 装置，如排管、蛇管、夹套、喷淋管等。
8、 毛霉（Mucor）
毛霉的菌丝体在基质上或基质内广泛蔓延，菌 丝体上直接生出孢子囊梗，分枝较小或单生，孢子 囊梗顶端有膨大成球形的孢子囊，囊壁上常带有针 状的草酸钙结晶。
毛霉用于生产蛋白酶、糖化酶、α—淀粉酶、脂 肪酶、果胶酶、凝乳酶等。
9、 链霉菌（Streptomyces）
链霉菌是生产葡萄糖异构酶的主要菌株，还可以用于生 产青霉素酰化酶、纤维素酶、碱性蛋白酶、中性蛋白酶、 几丁质酶等。此外，链霉菌还含有丰富的16α羟化酶，可 用于甾体转化。
3．无机盐
无机盐的主要作用是提供细胞生命活动不可缺少 的无机元素，并对培养基的pH值、氧化还原电位 和渗透压起调节作用。 主要元素有：磷、硫、钾、钠、镁、钙等。 微量元素有：铜、锰、锌、钼、钴、碘等。 微量元素是细胞生命活动不可缺少的，但 需要量很少，过量反而会引起不良效果， 必须严加控制
4．生长因素（酵母膏、玉米浆、麦芽糖）
4、 提高酶产量的措施
–除了选育优良的产酶细胞，保证发酵工艺条 件并根据需要和变化情况及时加以调节控制 以外，还可以来取某些行之有效的措施，诸 如添加诱导物，控制阻遏物浓度，添加表面 活性剂或其他产酶促进剂等。
• 1）添加诱导物
– 对于诱导酶的发酵生产，在发酵培养基中添 加适当的诱导物，可使产酶量显著提高。
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发酵产物的类型
微生物转化产物 通过微生物细胞将一个化合物转变成另 一个结构相关，更具经济价值的化合物。
发酵工业的特点与范围
发酵工业的特点 门类众多 技术发展迅速 节约资源，有益环境 生产过程独特
发酵工业的范围 酿酒 食品 有机溶剂发酵 有机酸发酵 抗生素工业 酶制剂 氨基酸 核苷酸类物质 维生素 生理活性物质 微生物菌体蛋白发酵 微生物环境净化 生物能工业 微生物冶金工业
（二）营养缺陷型突变菌株的筛选
1.术语 1.术语 营养缺陷型 野生型 原养型 基本培养基 补充培养基 完全培养基
（二）营养缺陷型突变体的筛选
2．营养缺陷型菌株筛选的一般方法 ． （1）诱变剂处理 ） （2）淘汰野生型菌株 ） ① 抗生素法（细菌用青霉素法 ，酵母菌用制 抗生素法（ 霉素法） 霉素法） 菌丝过滤法（ ② 菌丝过滤法（真菌和放线菌等丝状菌的野 生型孢子在基本培养基中能萌发长成菌丝 在基本培养基中能萌发长成菌丝， 生型孢子在基本培养基中能萌发长成菌丝，而 营养缺陷型的孢子则不能萌发） 营养缺陷型的孢子则不能萌发）
生产性能测定
1. 采样 采样地点 森林枯枝落叶、朽木------产纤维素酶的菌种 森林枯枝落叶、朽木------产纤维素酶的菌种 油田附近土壤------石油酵母 油田附近土壤------石油酵母 污染土壤------甲烷产生菌 污染土壤------甲烷产生菌 果园、菜园等富含碳水化合物的土壤和沼泽土 ------酵母菌、霉菌 ------酵母菌、霉菌 菜园土、沼泽土（耕作过的） ------细菌、放线菌 ------细菌、放线菌 淀粉加工厂、糕点厂、酒厂 -----淀粉酶、糖化酶产生菌 -----淀粉酶、糖化酶产生菌
二、菌种保藏的方法
斜面低温保藏法 液体石蜡覆盖保藏法 液氮超低温保藏法 沙土管保藏法 冷冻干燥保藏法
1、斜面低温保藏法(传代保藏) 、斜面低温保藏法(传代保藏)
保藏方法 ：将菌种定期在新鲜琼脂斜面基本培养基 保藏 方法：将菌种定期在新鲜琼脂斜面基本培养基 上传代， 上传代，4℃左右保藏 保藏期限： 一般1～6月 保藏期限： 一般1 优点：方法简单、存活率高，具有一定的保藏效果。 优点：方法简单、存活率高，具有一定的保藏效果。 缺点：菌种仍有一定的强度的代谢活动条件，保存时 缺点：菌种仍有一定的强度的代谢活动条件，保存时 间不长，传代多，菌种容易变异及退化。 适用菌种：细菌、酵母、防线菌、霉菌 适用菌种：细菌、酵母、防线菌、霉菌
第二节 工业微生物常用菌种 工业生产常用的微生物
细菌（bacteria）： ）：常用的有枯草芽 细菌（bacteria）：常用的有枯草芽 孢杆菌、醋酸杆菌、棒状杆菌、 孢杆菌、醋酸杆菌、棒状杆菌、短杆 菌等。 菌等。 酵母菌（yeast）：属单细胞真核生物， ）：属单细胞真核生物 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。 主要分布于含糖较多的酸性环境中。 常用的有：啤酒酵母属、假丝酵母属、 常用的有：啤酒酵母属、假丝酵母属、 类酵母等。 类酵母等。
一般突变率随诱变剂量的增大而增高，但达到一定 剂量后，突变率会下降。
5.筛选变异菌株 5.筛选变异菌株 初筛：从分离得到的大量微生物中，将 目标微生物筛选出来的过程。 一般采用平板筛选
复筛：在初筛的基础上， 复筛：在初筛的基础上，进一步鉴定有希望菌株的 生产能力强弱的过程。 生产能力强弱的过程。 复筛采用摇瓶培养后， 复筛采用摇瓶培养后，发酵液采用精确的分析方法 进行测定。 进行测定。
第三节 工业微生物菌种的保藏
理想的菌种保藏方法应具备的条件 (1) 经长期保藏后菌种存活健在； (2) 保证高产突变株不改变表型和基因型，特别是 保证高产突变株不改变表型和基因型， 不改变初级代谢产物和次级代谢产物生产的高 产能力。 产能力。 (3)菌种保藏的基本措施是低温、干燥、真空。 菌种保藏的基本措施是低温、干燥、真空。
二、从自然界或现有菌种中分离筛选菌种
方法、地点、 方法、地点、时间和周围环 境记录 纯种分离就是获得单个菌落： 纯种分离就是获得单个菌落： 1．稀释分离法 2．平板划线分离法 涂菌： ⑴ 涂菌： ⑵ 划线分离 3．组织分离法 测定代谢产物或其它目的性状
采
样
增 殖 培 养 纯 种 分 离 纯 培 养
菌种的自然突变往往有两种可能性:菌种衰退 生产性 菌种的自然突变往往有两种可能性 菌种衰退,生产性 菌种衰退 能下降;代谢更加旺盛，生产性能提高。 能下降 代谢更加旺盛，生产性能提高。 代谢更加旺盛
四、微生物菌种的诱变选育
（一）诱变育种的一般步骤 用人工的方法处理微生物，使他们发生 突变，再从中筛选出符合要求的突变菌 株，供生产和科学实验用。 出发菌株选择、诱变处理、筛选突变株
定义
发酵技术 指以微生物为主要操作对象的生物工程技术。 eg:基因工程技术在发酵工程上的应用 eg:基因工程技术在发酵工程上的应用
微生物菌体
酵母发酵 菌体蛋白（单细胞蛋白） 菌体蛋白（单细胞蛋白）发酵 杀虫剂：苏云金杆菌， 杀虫剂：苏云金杆菌，蜡样芽孢 杆菌，侧孢芽孢杆菌；白僵菌、 杆菌，侧孢芽孢杆菌；白僵菌、 现代菌体发酵工业 绿僵菌 疫苗
3.纯种分离及纯培养 3.纯种分离及纯培养 稀释分离法 划线分离法 组织分离法
挑取菌落
用木制接种棒挑 取分离良好的单 菌落
4.生产性能测定 4.生产性能测定 野生型菌株采用与生产相近的培养基和培 养条件，通过三角瓶进行小型发酵试验。 结果有两种可能： 结果有两种可能： 获得适于工业发酵菌株 只获得选育所需的出发菌株
短杆菌 yeasts 棒状杆菌 啤酒酵母 棒状杆菌
霉菌
霉菌（mould）：喜偏酸性环境。 ）：喜偏酸性环境 霉菌（mould）：喜偏酸性环境。可用于生 产多种酶制剂、抗生素、 产多种酶制剂、抗生素、有机酸及甾体激 素等。 素等。 放线菌（actionmycetes）：原核微生物类群。 ）：原核微生物类群 放线菌（actionmycetes）：原核微生物类群。 在含有机质丰富的微碱性土壤中分布较为 广泛。主要用于生产多种抗生素。 广泛。主育种 分子育种
定向育种 经验育种 主要通过突变和筛 选来获得优良菌株 主要通过DNA重组 来获得优良菌株
三、微生物菌种的自然选育
自然选育 在生产过程中，不经过人工处理， 在生产过程中，不经过人工处理，利用菌种的自发突 变而进行菌种筛选的过程叫做自然选育。 变而进行菌种筛选的过程叫做自然选育。 自然选育
1、出发菌株的选择 自然界直接分离到的野生型菌株 经历过生产条件考验的菌株 已经历多次育种处理的菌株 2.同步培养 2.同步培养 3.制备单细胞或单孢子菌悬液 3.制备单细胞或单孢子菌悬液
4、诱变处理 常用的诱变剂主要有紫外线、硫酸二乙酯，NTG、 常用的诱变剂主要有紫外线、硫酸二乙酯，NTG、 NMU 根据诱变剂用量对菌体致死率的曲线选择合适的处 理剂量。
传统菌体发酵工业 传统菌体发酵工业
新的菌体发酵产品: 新的菌体发酵产品: 药用功能菌体
茯苓菌→茯苓 担子真菌→灵芝、香菇类 灵芝、
微生物菌体
虫草头孢菌 密环菌
面包酵母
藻类
芽孢杆菌和伴孢晶体
虫草头孢菌发酵生产虫草
发酵产物的类型
初级代谢产物 初级代谢：能使营养物质转换成细胞结构物质，维持 微生物正常生命活动的生理活性物质或能量的代谢。 初级代谢产物：微生物通过代谢活动所产生的，自身 生长和繁殖所必需的物质。
第一章 绪论
发酵与发酵技术的定义 发酵产物的类型 发酵工业的特点与范围
定义
发酵 1.来源-----酵母作用产生气泡（酒的生产） 1.来源-----酵母作用产生气泡（酒的生产） 2.狭义----生化意义 2.狭义----生化意义 指在无氧条件下一个有机化合物能同时作为电 指在无氧条件下一个有机化合物能同时作为电 子供体和最终电子受体并产生能量的过程。 3.广义-----工业发酵 3.广义-----工业发酵 利用微生物在有氧或无氧条件下的生命活动来 利用微生物在有氧或无氧条件下的生命活动来 制造产品的过程。
采样时间 雨水少、温度适中的秋初 采样 无菌刮铲、土样采集器等采集有代表性的 样品，取离地面50-150mm处的土，装入牛 样品，取离地面50-150mm处的土，装入牛 皮纸袋或玻璃瓶中，贴上标签（样品种类、 采集日期、地点、地理、生态参数）
2.增殖培养 2.增殖培养 控制培养基中碳源种类 添加某些抑制因子或促进因子 控制培养条件
放线菌
微生物工业对菌种的要求
原料廉价、生长迅速、 原料廉价、生长迅速、目的产物产量 高。 易于控制、酶活性高、发酵周期较短。 易于控制、酶活性高、发酵周期较短。 抗杂菌和噬菌体能力强。 抗杂菌和噬菌体能力强。 菌种遗传性能稳定，不易变异和退化， 菌种遗传性能稳定，不易变异和退化， 不产生任何有害的生物活性物质和毒 素。
第二节 工业微生物菌种的选育
工业微生物菌种的获得途径 从微生物菌种保藏机构购买菌种 从自然界或现有菌种中分离筛选菌种 对筛选出的菌种进行改良从而获得新种
一、微生物菌种保藏机构
国内：中国工业微生物菌种保藏管理中心CICC 国内：中国工业微生物菌种保藏管理中心CICC 中国科学院典型培养物保藏委员会
一、菌种保藏原理
保藏目的：提高存活率、减少变异、尽量保持优 良性能
原理 DNA复制时自发突变导致菌种退化，因此要创造代谢 复制时自发突变导致菌种退化， 复制时自发突变导致菌种退化 不活泼的状态。 不活泼的状态。
休眠态（孢子、芽孢 休眠态（孢子、芽孢) 代谢不活泼的状态
环境（干燥、低温、缺氧、缺营养） 环境（干燥、低温、缺氧、缺营养）
特征： 特征：
不同的微生物初级代谢产物基本相同； 不同的微生物初级代谢产物基本相同； 初级代谢产物合成过程是连续不断的。 初级代谢产物合成过程是连续不断的。
次级代谢产物
次级代谢：指某些微生物进行的非细胞结构物质 和维持其正常生命活动的非必须物质的代谢 次级代谢产物：微生物生长到一定阶段才产生的 化学结构十分复杂、对该微生物无明显生理功能， 或并非是微生物生长和繁殖所必需的物质。