第一章-微生物工程菌种-1

第一章微生物工程菌种,第一节发酵工业常用微生物第二节菌种来源第三节菌种选育第四节菌种保藏,第一节发酵工业常用的微生物,一、发酵工业对微生物菌种的要求,尽管工业用微生物菌种多种多样，但作为大规模生产，选择菌种应遵循以下原则：,能在廉价原料制成的培养基上迅速生长，并形成所需的代谢产物，产量高。,可以在易于控制的培养条件下迅速生长和发酵，且所需酶活力高。,根据代谢控制的要求，选择单产高的营养缺陷型突变株或调节突变株或野生菌株。,选育抗噬菌体能力强的菌株，使其不易感染噬菌体。,菌种纯粹，不易变异退化，以保证发酵生产和产品质量的稳定性。,菌种不是病原菌，不产生有害的生物活性物质和毒素，以保证安全。,二、发酵工业中常用微生物菌种,（一）细菌,1、枯草芽孢杆菌(Bacillussubtilis),分布广，常存在于枯草、土壤等，为腐生菌；在酱油、酱类和白酒制曲时，如果水分含量大，温度较高，就容易造成枯草杆菌迅速繁殖；不仅消耗原料蛋白质和淀粉，而且生成刺眼鼻的氨味，造成曲子发粘发臭，使制曲失败。能产生大量淀粉酶和蛋白酶AS1.393蛋白酶BF7658-淀粉酶,2、大肠杆菌(Escherichiacoli),可利用大肠杆菌制取天冬氨酸、苏氨酸、缬氨酸等大肠杆菌的谷氨酸脱羧酶在工业上被用来进行谷氨酸的定量分析基因工程的良好材料,3、乳酸杆菌(Lactobacillussp.),G+，无芽孢，厌氧或兼性厌氧可生产乳酸干酪的成熟、乳脂的酸化和腌菜、泡菜制作,4、丙酮丁醇梭菌(Clostridiumacetobutyleum),芽孢卵形，中生或次端生，使芽孢囊膨大成梭状或鼓槌形专性厌氧发酵生产丙酮丁醇,5、肠膜状明串珠菌(Leuconostocmesenteroides),G+、微需氧至兼性厌氧，生长需要缬氨酸和谷氨酸在蔗糖液中形成特征性葡聚糖黏液（20-25C促使形成）可生产葡聚糖使糖汁变粘而无法加工，为糖厂有害菌,6、醋酸菌(Acetobacter),不形成芽孢，G，好气性分两群：1）只将乙醇氧化成醋酸2）将产生的醋酸继续氧化成CO2和水可生产醋酸,7、棒状杆菌(Corynebacterium),以葡萄糖为原料发酵产生酸，是谷氨酸和其他氨基酸的高产菌生产谷氨酸等如北京棒杆菌AS1.299钝齿棒杆菌AS1.542,8、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),细胞直杆状，G，无芽孢，极生鞭毛在含蔗糖的琼脂平板上形成圆形、边缘整齐、粘稠光滑的黄色菌落；液体培养形成黄色粘稠的胶状物荚膜多糖，其黄色为一种水溶性色素野油菜黄单胞菌(X.campestris)可以淀粉生产黄原胶(Xanthangum),10、假单胞菌(Pseudomonas),能发酵生产维生素B12、丙氨酸、谷氨酸、葡萄糖酸、色素、果胶酶；也能进行类固醇（甾体）转化；有些菌株可利用烃类生产单细胞蛋白。,（二）放线菌,因其菌落呈放射状而得名属原核微生物类群，在自然界中分布很广，尤其在有机质丰富的微碱性土壤中较多。大多腐生，少数寄生。产生多种抗生素（12000余种，60%左右来自放线菌），经济价值大,1、链霉菌属(Streptomyces),灰色链霉菌(Streptomycesgriseus)生产链霉素,金霉素链霉菌(Streptomycesaureofaciens)在PDA培养基上生长时，基内菌丝产生金黄色色素生产金霉素,红霉素链霉菌(Streptomyceserythreus)产红霉素,龟裂链霉菌(Streptomycesrimosus)菌落灰白色，表面后期有皱折，呈龟裂状生产土霉素,2、小单胞菌属(Micromonospora),与一般放线菌不同，菌丝体长入培养基内，不形成气生菌丝，而在基内菌丝体上长出孢子梗，其顶端生一个球形、椭圆形孢子。菌落致密，与培养基紧密结合在一起，表面凸起，多崎岖，疣状；菌落常为橙黄色、红色、深褐色、黑色和兰色。多数种可产抗生素，如:棘孢小单胞菌（M.echinospora）产庆大霉素,3、游动放线菌属（Actinoplanes）,一般不形成气生菌丝，孢囊在基内菌丝上形成，孢囊孢子在孢囊内盘卷或呈直线排列；孢子球形，有时端生1-40根鞭毛，能运动。济南游动放线菌(Actinoplanestsinanesis)产创新霉素(creatmycin;1964),4、诺卡氏菌属(Norcadia),一般无气丝，基丝培养十几小时形成横隔，并断裂成杆状或球状孢子。菌落较小，边缘多呈树根毛状。生产利福霉素、蚊霉素等,5、孢囊链霉菌属(Streptosporangium),孢子丝盘卷成球形孢囊，内形成孢囊孢子，孢囊孢子无鞭毛产多霉素、创新霉素,（三）酵母菌,单细胞真核，主分布于含糖质较多的偏酸性环境中，如水果、蔬菜、花蜜和植物叶子上，以及果园土壤中。,1、啤酒酵母(Saccharomycescerevisiae),根据长与宽的比例，分三组：第一组长宽比为12细胞多为圆形、卵圆形；主要供生产啤酒、白酒、酒精及面包第二组长宽比为2多供生产葡萄酒、果酒用第三组长宽比大于2耐高渗透压，供发酵甘蔗糖蜜生产酒精用,啤酒酵母在液体培养基中的生长行为有两类：上面酵母发酵度较高，不易凝集沉淀，浮于上面下面酵母发酵度较低，易凝集沉淀,啤酒酵母的应用非常广，常用于传统的发酵行业，如啤酒、白酒、果酒、酒精、药用酵母、面包制作，故又称酿酒酵母。,近年来，利用啤酒酵母提取核酸、麦角固醇、细胞色素C、凝血质和辅酶A等；生产单细胞蛋白(SCP)可食用、药用和作为饲料；它的转化酶可用于转化蔗糖，制造酒心巧克力。,2、葡萄汁酵母(Saccharomycesuvarum),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葡萄汁酵母常用于啤酒酿造的底层发酵，也可食用、药用或作饲料。,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。但由于它能利用酒精作碳源，又能在饮料表面产生干皱的菌膜，所以又是酒精生产的有害菌。,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。,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(Nematsporagossypii),又名棉病囊霉，能危害许多重要的经济作物，如棉花、柑橘、番茄等该菌具有大量合成核黄素的能力，是核黄素生产的重要菌种,9、毕赤氏酵母(Pichia),能利用石油或农副产品及工业废料产生菌体蛋白，有些菌株能生产麦角固醇、苹果酸、磷酸甘露聚糖近年来其在基因工程中的作用日益得到重视,（四）霉菌,1、根霉(Rhizopus),米根霉(Rhizopusoryzae)淀粉酶活力极强，多作糖化酶使用；又由于具有较强的蛋白质分解能力，也可用于制造腐乳。,华根霉(Rhizopuschinentis)是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(Mucorrouxianus)从我国小曲中分离出来；能糖化淀粉且能生成少量酒精；能产生蛋白酶，有分解大豆蛋白的能力，常用来制作腐乳,总状毛霉(Mucorracemosus)是毛霉中分布最广的一种，几乎在各地土壤中、一些生霉的材料上、空气中都能找到；酒曲中常见可制作豆豉,3、曲霉(Aspergillus),米曲霉(Aspergillusoryzae)有较强的蛋白分解能力，同时又具有糖化能力酿酒中的糖化菌；蛋白酶和淀粉酶的生产菌,黑曲霉(Aspergillusniger)具有多种强大的酶系，如淀粉酶、蛋白酶、果胶酶、纤维素酶和葡萄糖氧化酶等；还能产生多种有机酸，如抗坏血酸、柠檬酸、葡萄糖酸和没食子酸等是生产柠檬酸和葡萄糖酸的重要菌种,4、青霉(Penicillum),产黄青霉(Penicillumchrysogenum)生产青霉素，也可用来生产葡萄糖氧化酶、葡萄糖酸、柠檬酸和抗坏血酸,娄地青霉(Penicillumroqueforti)属不对称青霉组，具有分解油脂和蛋白质的能力，可用于制造干酪；该菌孢子能将甘油三酯氧化为甲基酮,展开青霉(P.patulum)：又名寻麻青霉，主要用于生产灰黄霉素（一种有效的可口服抗生素，用于治疗真菌性皮肤病、痢疾及灰指甲）,橘青霉(P.citrinum):许多菌系可产生橘霉素，也能产生脂肪酶、葡萄糖氧化酶和凝乳酶有的菌系产生5-磷酸二酯酶，可用它生产5-核苷酸（肌苷酸和