第二章第一讲

1、第二章第二章 发酵工业菌种发酵工业菌种第一节第一节发酵工业菌种概述发酵工业菌种概述一、发酵工业对微生物菌种的要求一、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：产，选择菌种应遵循以下原则：1、能在廉价原料制成的培养基上迅速生长，并形成、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。所需的代谢产物，产量高。2、可以在易于控制的培养条件下迅速生长和发酵，、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。且所需酶活力高。3、根据代谢控制的要求，选择单产高的营养缺陷型突、根据

2、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。变株或调节突变株或野生菌株。4、选育抗噬菌体能力强的菌株，使其不易感染噬菌体。、选育抗噬菌体能力强的菌株，使其不易感染噬菌体。5、菌种纯粹，不易变异退化，以保证发酵生产和产品质、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。量的稳定性。6、菌种不是病原菌，不产生有害的生物活性物质和毒、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。素，以保证安全。二、发酵工业中常用微生物菌种二、发酵工业中常用微生物菌种（一）（一） 细菌细菌1、枯草芽孢杆菌、枯草芽孢杆菌 (Bacillus subtilis) 分布广，

3、常存在于枯草、土壤等，一般为分布广，常存在于枯草、土壤等，一般为腐生菌；腐生菌； 在酱油、酱类和白酒制曲时，如果水分含在酱油、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，使制成刺眼鼻的氨味，造成曲子发粘发臭，使制曲失败。曲失败。 能产生大量淀粉酶和蛋白酶能产生大量淀粉酶和蛋白酶 AS1.393 蛋白酶蛋白酶 BF7658 -淀粉酶淀粉酶不合格芽孢合格芽孢2、大肠杆菌、大肠杆菌 (Escherichia coli) 可利用大肠杆

4、菌制取天冬氨酸、苏氨酸、缬氨酸等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的定量分析 基因工程的很好材料基因工程的很好材料3、乳酸杆菌、乳酸杆菌 (Lactobacillus sp.) 革兰氏阳性，无芽孢，厌氧或兼性厌氧革兰氏阳性，无芽孢，厌氧或兼性厌氧 可生产乳酸可生产乳酸 干酪的成熟、乳脂的酸化和腌菜、泡菜制作干酪的成熟、乳脂的酸化和腌菜、泡菜制作4、丙酮丁醇梭菌、丙酮丁醇梭菌(Clostridium acetobutyleum) 芽孢卵形，中生或次端生，使芽孢囊膨大成梭状或芽孢卵形，

5、中生或次端生，使芽孢囊膨大成梭状或鼓槌形鼓槌形 专性厌氧专性厌氧 发酵生产丙酮丁醇发酵生产丙酮丁醇5、肠膜状明串珠菌、肠膜状明串珠菌 (Leuconostoc mesenteroides) G+、微需氧至兼性厌氧，生长需要缬氨酸和谷氨酸、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（在蔗糖液中形成特征性葡聚糖黏液（2025C促使形成）促使形成） 可生产葡聚糖可生产葡聚糖 使糖汁变粘而无法加工，为糖厂有害菌使糖汁变粘而无法加工，为糖厂有害菌6、醋酸菌、醋酸菌 (Acetobacter) 不形成芽孢，不形成芽孢，G，好气性，好气性 分两群：分两群：1）只将乙醇氧化成醋酸

6、）只将乙醇氧化成醋酸 2）将产生的醋酸继续氧化成）将产生的醋酸继续氧化成CO2和水和水 可生产醋酸可生产醋酸 7、棒状杆菌、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的高产菌 生产谷氨酸等生产谷氨酸等 如北京棒杆菌如北京棒杆菌AS1.299钝齿棒杆菌钝齿棒杆菌AS1.5428、短杆菌、短杆菌 (Brevibacterium) 氨基酸、核苷酸工业生产中常用的菌种，也氨基酸、核苷酸工业生产中常用的菌种，也是酶法合成生产辅酶是酶法合成生产辅酶A的菌种的菌种 9、黄单胞菌、黄单胞菌 (Xanthom

7、onas) 细胞直杆状，细胞直杆状，G，无芽孢，极生鞭毛，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色菌落；液体培养形成黄色粘稠的胶状物荚膜多糖，其黄荚膜多糖，其黄色为一种水溶性色素色为一种水溶性色素 野油菜黄单胞菌野油菜黄单胞菌(X. campestris) 可以淀粉生产黄原胶可以淀粉生产黄原胶(Xanthan gum)10、假单胞菌、假单胞菌 (Pseudomonas)能发酵生产维生素能发酵生产维生素B12、丙氨酸、谷氨酸、葡萄、丙氨酸、谷氨酸、葡萄糖酸、色素、果胶酶；也能进

8、行类固醇（甾体）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。转化；有些菌株可利用烃类生产单细胞蛋白。（二）（二） 放线菌放线菌因其菌落呈放射状而得名因其菌落呈放射状而得名属原核微生物类群，在自属原核微生物类群，在自然界中分布很广，尤其在然界中分布很广，尤其在有机质丰富的微碱性土壤有机质丰富的微碱性土壤中较多。中较多。大多腐生，少数寄生。大多腐生，少数寄生。产生多种抗生素（产生多种抗生素（12 000余种，余种，60%左右来自放线左右来自放线菌），经济价值大菌），经济价值大1、链霉菌属、链霉菌属 ( Streptomyces )灰色链霉菌灰色链霉菌(Stre

9、ptomyces griseus) 生产链霉素生产链霉素金霉素链霉菌金霉素链霉菌 (Streptomyces aureofaciens) 在在PDA培养基上生长时，基内菌丝产生金黄色培养基上生长时，基内菌丝产生金黄色色素色素 生产金霉素生产金霉素红霉素链霉菌红霉素链霉菌 (Streptomyces erythreus) 产红霉素产红霉素龟裂链霉菌龟裂链霉菌 (Streptomyces rimosus) 菌落灰白色，表面后期有皱折，呈龟裂状菌落灰白色，表面后期有皱折，呈龟裂状 生产土霉素生产土霉素2、小单胞菌属、小单胞菌属 (Micromonospora) 与一般放线菌不同，菌丝体长与一般放线菌

10、不同，菌丝体长入培养基内，不形成气生菌丝，入培养基内，不形成气生菌丝，而在基内菌丝体上长出而在基内菌丝体上长出 孢子梗，孢子梗，其顶端生一个球形、椭圆形孢子。其顶端生一个球形、椭圆形孢子。 菌落致密，与培养基紧密结合菌落致密，与培养基紧密结合在一起，表面凸起，多崎岖，疣在一起，表面凸起，多崎岖，疣状；菌落常为橙黄色、红色、深状；菌落常为橙黄色、红色、深褐色、黑色和兰色。褐色、黑色和兰色。 多种可产抗生素，如多种可产抗生素，如 棘孢小单胞菌棘孢小单胞菌 （M. echinospora）产庆大霉素产庆大霉素3、游动放线菌属、游动放线菌属 （Actinoplanes） 一般不形成气生菌丝，孢囊在基内

11、菌丝上形成，孢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，有时囊孢子在孢囊内盘卷或呈直线排列；孢子球形，有时端生端生1-40根鞭毛，能运动。根鞭毛，能运动。 济南游动放线菌济南游动放线菌 (Actinoplanes tsinanesis) 产创新产创新霉素霉素(creatmycin; 1964)4、诺卡氏菌属、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。裂成杆状或球状孢子。 菌落较小，边缘多呈树根毛状。菌落较小，边缘多呈树根毛状。 生产利福霉素、蚊霉素生产利福

12、霉素、蚊霉素 等等5、孢囊链霉菌属、孢囊链霉菌属 (Streptosporangium)孢子丝盘卷成球形孢囊，内形成孢囊孢子，孢囊孢孢子丝盘卷成球形孢囊，内形成孢囊孢子，孢囊孢子无鞭毛子无鞭毛产多霉素、创新霉素产多霉素、创新霉素（三）酵母菌（三）酵母菌单细胞真核，主单细胞真核，主分布于含糖质较分布于含糖质较多的偏酸性环境多的偏酸性环境中，如水果、蔬中，如水果、蔬菜、花蜜和植物菜、花蜜和植物叶子上，以及果叶子上，以及果园土壤中。园土壤中。1、啤酒酵母、啤酒酵母 (Saccharomyces cerevisiae)根据长与宽的比例，分三组：根据长与宽的比例，分三组：第一组第一组 长宽比为长宽比为1

13、2 细胞多为圆形、卵圆形；细胞多为圆形、卵圆形； 主要供生产啤酒、白酒和酒精及面包主要供生产啤酒、白酒和酒精及面包第二组第二组 长宽比为长宽比为2 多供生产葡萄酒、果酒用多供生产葡萄酒、果酒用第三组第三组 长宽比大于长宽比大于2 耐高渗透压，供发酵甘蔗糖蜜生产酒精用耐高渗透压，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：上面酵母上面酵母发酵度较高，不易凝集沉淀，浮于上面发酵度较高，不易凝集沉淀，浮于上面下面酵母下面酵母发酵度较低，易凝集沉淀发酵度较低，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，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

14、、药用酵母、面包制作，如啤酒、白酒、果酒、酒精、药用酵母、面包制作，故又称酿酒酵母。故又称酿酒酵母。 近年来，利用啤酒酵母提取核酸、麦角固醇、近年来，利用啤酒酵母提取核酸、麦角固醇、细胞色素细胞色素C、凝血质和辅酶、凝血质和辅酶A等；生产单细胞蛋白等；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。于转化蔗糖，制造酒心巧克力。2、葡萄汁酵母、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棉子糖和蜜二

15、糖 葡萄汁酵母常用于啤酒酿造的底层发酵，也可食用、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。药用或作饲料。3、汉逊酵母、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。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。生干皱的菌膜，所以又是酒精生产的有害菌。4、球拟酵母、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、阿此属酵母有些种能产生不同比例的

16、甘油、赤藓糖、阿拉伯糖；有的能利用烃类生产蛋白质。拉伯糖；有的能利用烃类生产蛋白质。5、假丝酵母、假丝酵母 (Candida) 能形成假丝，液体培养时能形成浮膜能形成假丝，液体培养时能形成浮膜 可生产可生产SCP、甘油、脂肪酶、甘油、脂肪酶6、红酵母、红酵母 (Rhodotorula) 有明显的红色或黄色色素，很多种因生荚膜而形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成粘质状菌落 可由菌体提取大量脂肪、可由菌体提取大量脂肪、 -胡萝卜素胡萝卜素7、棉病针孢酵母、棉病针孢酵母 ( Nematspora gossypii ) 又名棉病囊霉，能危害许多重要的经济作物，如棉又名棉病囊霉，

17、能危害许多重要的经济作物，如棉花、柑橘、番茄等花、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重要菌种 9、毕赤氏酵母、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，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近年来其在基因工程中的作用日益得到重视（四）霉菌（四）霉菌1、根霉、根霉 (Rhizopus)米根霉米根霉 ( Rhizopus oryzae ) 淀粉酶活力极强，

18、多作糖淀粉酶活力极强，多作糖化酶使用；又由于具有较强的化酶使用；又由于具有较强的蛋白质分解能力，也可用于制蛋白质分解能力，也可用于制造腐乳。造腐乳。华根霉华根霉 ( Rhizopus chinentis ) 是酿酒所必须的重要霉菌，也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是酸性蛋白酶和腐乳生产中的重要菌种。菌种。2、毛霉、毛霉 ( Mucor )鲁氏毛霉鲁氏毛霉 ( Mucor rouxianus ) 从我国小曲中分离出来；从我国小曲中分离出来； 能糖化淀粉且能生成少量酒精；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，能产生蛋白酶，有分解大豆蛋白的能力，

19、常用来制作腐乳常用来制作腐乳总状毛霉总状毛霉 ( Mucor racemosus ) 是毛霉中分布最广的一种，几乎在各地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；土壤中、一些生霉的材料上、空气中都能找到；酒曲中常见酒曲中常见 可制作豆豉可制作豆豉3、曲霉、曲霉 ( Aspergillus )米曲霉米曲霉 ( Aspergillus oryzae ) 有较强的蛋白分解能力，同时又具有糖化能力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酿酒中的糖化菌；蛋白酶和淀粉酶的生产菌黑曲霉黑曲霉 ( Aspergillus niger )

20、 具有多种强大的酶系，如淀粉酶、蛋白酶、果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；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、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是生产柠檬酸和葡萄糖酸的重要菌种4、青霉、青霉 ( Penicillum )产黄青霉产黄青霉 ( Penicillum chrysogenum ) 生产青霉素，也可用来生产葡萄生产青霉素，也可用来生产葡萄糖氧化酶、葡萄糖酸、柠檬酸和抗坏糖氧化酶、葡萄糖酸、柠檬酸和抗坏血酸血酸娄地青霉娄地青霉 ( Penicillum roqueforti ) 属不对称青霉组，具有分解油属不对称青霉组，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酪；该菌孢子能将甘油三