微生物的生长控制-微生物的菌种保藏及复壮（食品微生物控制技术课件）

微生物的基因突变《食品微生物检验技术》目录/Contents01微生物基因突变的概念02微生物基因突变的类型01微生物基因突变的概念突变指细胞内遗传物质的分子结构或数量发生变化的现象。包括基因突变（又称点突变）和染色体畸变。基因突变（genemutation）:是指一个基因内部遗传结构或DNA序列的任何改变，涉及一对或少数几对碱基的置换、缺失或插入，因其发生的范围很小，所以又称点突变（pointmutation）。01微生物基因突变的概念从自然界分离到的菌株一般称野生型菌株（wildtypestrain），简称野生型。野生型经突变后形成的带有新性状的菌株，称为突变株（mutant）。将野生型菌株转变成可以被我们人类利用的突变株，这个过程称为“驯化”。02微生物基因突变的类型(1)营养缺陷型这是一类重要的生化突变型。指某种微生物因发生基因突变而丧失合成一种或几种生长因子、碱基或氨基酸的能力，因而无法在基本培养基上正常生长繁殖的变异类型，称为营养缺陷型，它们必须在加有相应营养物质的基本培养基平板上才能正常生长繁殖。这种突变型在科研和生产中十分有用。02微生物基因突变的类型(2)抗性突变型这是一类能抵抗有害理化因素的突变型。指野生型菌株因发生基因突变而产生的对某化学药物或致死物理、生物因子的抗性变异类型，根据其抵抗的对象可分抗药、抗紫外线或抗噬菌体等突变类型。它们可在加有相应药物或用相应物理、生物因子处理的培养基平板上选出。抗性突变型普遍存在，例如对一些抗生素具抗药性的菌株等。抗性突变型在遗传学基本理论的研究中十分有用，它常作为选择性标记菌种。02微生物基因突变的类型(3)条件致死突变型指在某一条件下呈现致死效应，而在另一条件下却不表现致死效应的突变类型。温度敏感突变型就是最典型的条件致死突变型。例如，有些大肠杆菌菌株可生长在37℃下，但不能在12℃下生长；T4噬菌体的几个突变株在25℃下有感染力，而在37℃下则失去感染力等。产生温度敏感突变的原因是突变引起了某些重要蛋白质的结构和功能改变,以致在某特定的温度下能发挥其功能,而在另一温度(一般为较高温度)下则该功能丧失。02微生物基因突变的类型(4)形态突变型：指由突变引起的细胞形态变化或菌落形态改变的突变型。(5)抗原突变型：指细胞成分尤其是细胞表面成分(细胞壁、荚膜、鞭毛)的细微改变而引起抗原性变化的突变型。03微生物基因突变的特点基因突变特点不对应性：突变的性状与突变的原因无关系。自发性：菌种衰退的根本原因。稀有性：自发突变几率低（10-6~10-10）。独立性：某基因的突变率不受它基因突变的影响。微生物的菌种保藏及复壮《食品微生物检验技术》目录/Contents01菌种保藏及复壮的原因02菌种保藏01菌种保藏及复壮的原因微生物受外界环境的影响会经常地发生小机率的变异，这种变异可能造成菌种生产性状的劣化或自身死亡。优良菌种被分离选育出来后，必须尽可能保持其原来优良的生产性状和生活力不变异、不死亡、不被污染，即做好保藏和复壮工作。以便随时供应优良菌种给生产、科研使用。02菌种保藏菌种是一类重要生物资源，菌种保藏是一项重要的微生物学基础工作。在微生物发酵工业中，获得具有良好性状的生产菌种十分不容易。如何利用优良的微生物菌种保藏技术，使菌种经长期保藏后不但存活，而且保证高产菌株不改变其表型和基因型，特别是不改变初级代谢产物和次级代谢产物的高产能力，即很少发生突变，这对菌种极为重要。02菌种保藏微生物菌种保藏技术很多，保藏的原理基本一致。首先挑选优良纯种，最好是采用它们的休眠体（如分生孢子、芽孢等）；其次要创造一个有利于休眠的环境条件，如采用干燥、低温、缺氧、缺乏营养以及添加保护剂或酸度中和剂等方法，使微生物生长在代谢处于不活跃，生长繁殖受到抑制的环境中。02菌种保藏菌种保藏常用方法有：（1）低温保藏法02菌种保藏菌种保藏常用方法有：（2）真空冷冻干燥保藏法在这类方法中，几乎利用了一切有利于菌种保藏的因素如低温、缺氧、干燥等，因此是目前最好的一类综合性的保藏方法，保藏期长，但操作过程复杂，要求一定的设备条件。03菌种的退化生产菌株生产性状的劣化或遗传研究菌株遗传标记的丢失均称为菌种退化。菌种退化是指细胞群体的变化，而不是指单个细胞的变化。菌种退化的表现：原有形态形状变得不典型；生长速度变慢；代谢产物生产能力下降；致病菌对宿主侵袭力下降；对外界不良环境的抵抗力下降。03菌种的退化菌种退化的根本原因在于基因自发突变，也与传代次数和培养条件有关，使负突变株的比例逐渐占了优势。衰退是发生在微生物细胞群体中的一个由量变到质变的逐步演变的过程。防止衰退的措施：减少传代次数；创造良好的培养条件；利用不易衰退的细胞传代；采用有效的菌种保藏方法。04退化菌种的复壮狭义的复壮是指从退化菌种的群体中找出少数尚未退化的个体，以恢复菌种的原有典型性状。广义的复壮则指在菌种的生产性能尚未退化前就经常而有意识地进行纯种分离和生产性能的测定工作，以期菌种的生产性能逐步有所提高。所以这实际上是一种利用自发突变（正突变）不断从生产中进行选种的工作。04退化菌种的复壮复壮的方法：纯种分离通过寄主体进行复壮淘汰已衰退的个体微生物的菌种选育《食品微生物检验技术》目录/Contents01菌种选育的概念02菌种选育的步骤01菌种选育的概念菌种选育，就是利用微生物遗传物质变异的特性，采用各种手段，改变菌种的遗传性状，经筛选获得新的适合生产的菌株，以提高产品质量或发展新品种。在应用微生物加工制造和发酵生产各种食品及其代谢产物时，首先要挑选符合生产要求的菌种，这是选种工作的任务。其次是根据菌种的遗传特点，改良已有菌种的生产性能，使产品的产量和质量不断提高，或使它更适应于工艺的要求，这是育种工作的任务。02菌种选育的步骤生产上使用的微生物菌种，最初都是从自然界中筛选出来的。自然界的微生物种类非常多，分布极广，它们在自然界多是以混杂的形式群居在一起的。要从自然界找到我们需要的菌种，就必须把它从许许多多不同的杂菌中分离出来，然后根据生产上的要求和菌种的特性，采用各种不同的筛选方法，挑选出性能良好，符合生产要求的纯种。自然界工业菌种分离筛选的主要步骤有采样、增殖培养、纯种分离和性能测定等几个步骤。如果产物与食品制造有关，还需对菌种进行毒性鉴定。02菌种选育的步骤（1）采样由于土壤是微生物生活的大本营，其中包括各种各样的微生物，因此，如果我们不知道生产某种产品的微生物属类及某些特征时，一般都可以土壤为样品进行分离。一般离表层5～15cm深处的微生物数量最多。02菌种选育的步骤（1）采样采样应充分考虑采样的季节性和时间因素，以温度适中、雨量不多的秋初为好。采样的方法是在选好合适地点后，用小铲子除去表层土，然后用无菌刮铲、土样采集器等取离地面5～15cm的土壤几十克，盛人预先消毒过的牛皮纸袋、聚乙烯袋或玻璃瓶中，扎好并标上样本的种类、采样的地点、时间以及环境情况等，以备查考。02菌种选育的步骤（2）增殖培养在一般情况下，采来的样品都可直接进行分离。但如果样品中我们所需要的微生物数量不够多时，就得设法增加所要菌种的数量，以增加分离的机率，这种人为的增加该菌种数量的方法称为增殖培养法(也叫富集培养法)。02菌种选育的步骤（2）增殖培养培养基*中添加物的量/g培养条件采集样品待分离微生物pH值供氧条件------------------------------尿素50葡萄糖20葡萄糖20+碳酸钙20葡萄糖20葡萄糖20+碳酸钙20乙醇40+乳酸钙207.07.07.08.52.56.57.07.06.0通气通气厌氧通气厌氧厌氧通气厌氧通气土壤80℃热处理10min的土壤80℃热处理10min的土壤80℃热处理10min的土壤土壤牛乳土壤、下水污泥、粪便乳酪果实、未灭菌的啤酒需氧的氨基酸氧化菌芽孢杆菌梭状芽孢杆菌耐碱性尿素分解菌厌氧八叠球菌乳酸菌大肠杆菌丙酸菌醋酸菌某些细菌增殖培养条件的控制02菌种选育的步骤（3）纯种分离通过增殖培养，具有某一特性的微生物大量存在，但它不是唯一的，仍有其他类型的微生物与其混杂生长。为了取得所需微生物的纯种，就必须对此进行分离和纯化，常用的纯种分离方法有稀释分离法、平板划线分离法和组织分离法3种。02菌种选育的步骤（4）纯种培养纯培养是将分离到的目的菌种接种到试管斜面上培养扩大的培养方法。经过分离培养，在平板上出现很多单个菌落，通过菌落形态观察，选出所需菌落，然后对其进行菌体形态鉴定，对于符合目的菌特性的菌落，可转移到试管斜面纯培养。考虑到每个菌落的生产能力差别，往往同类菌株尽量多保存些斜面。02菌种选育的步骤（5）生产性能测定从自然界中分离得到的纯种称为野生型菌株，它只是筛选的第一步，所得菌种是否