《發(fā)酵工程》總體介紹課件

一、《發(fā)酵工程》總體介紹二、本課程擬講述內容三、本課程第一講《發(fā)酵工程》總體介紹ppt課件1一、《發(fā)酵工程》總體介紹發(fā)酵原理

第一章緒論第二章發(fā)酵過程的生物學基礎：細菌、放線菌、酵母菌、霉菌等第三章發(fā)酵過程的生物化學基礎：糖代謝，脂肪代謝，蛋白質代謝、氨基酸代謝等。發(fā)酵工程技術第四章培養(yǎng)基及其設計、制備、優(yōu)化第五章培養(yǎng)基的滅菌及設備第六章空氣除菌的工藝及設備第七章生產菌種的擴大培養(yǎng)及保藏

《發(fā)酵工程》總體介紹ppt課件2第八章發(fā)酵過程的工藝控制及有關參數(shù)的檢測第九章發(fā)酵設備第十章發(fā)酵動力學第十一章工業(yè)發(fā)酵的染菌及防治第十二章發(fā)酵產品的提取、精制工藝及設備

生產實例第十三章傳統(tǒng)發(fā)酵第十四章基因工程菌發(fā)酵第十五章固態(tài)發(fā)酵第十六章固定化細胞發(fā)酵

第八章發(fā)酵過程的工藝控制及有關參數(shù)的檢3上游

原料

原料處理培養(yǎng)基的配制、設計與滅菌菌種的選育保藏菌種種子制備發(fā)酵培養(yǎng)

空氣空氣除菌無菌空氣

下游發(fā)酵液預處理初步純化精制加工成品

工藝、設備、傳統(tǒng)、現(xiàn)代

上游4菌種篩選搖瓶種子種子罐種子發(fā)酵罐生產菌種篩選搖瓶種子種子罐種子發(fā)酵罐生產5有關參考書發(fā)酵工程原理（肖冬光）中國輕工業(yè)出版社2004.7發(fā)酵工程原理與技術（李艷）高教出版社2007.1曹軍衛(wèi)主編微生物工程科學出版社2002.8生物工藝學（俞俊棠唐孝宣）華東理工大學出版社發(fā)酵工藝原理（熊宗貴）中國藥科大學出版社發(fā)酵工程與設備輕工出版社生物工程設備（梁世中）輕工出版社微生物工程（焦瑞身）化學工業(yè)出版社PrinciplesofFermentationTechnology(StephenJ.Hall,PeterF.Stanbury&AllanWhitaker)

有關參考書發(fā)酵工程原理（肖冬光）中國輕工業(yè)出版社2004.6二、本課程擬講授的內容第一章緒論：基本概念，有關背景。第二章工業(yè)微生物：工業(yè)微生物的特點和要求，分離、選育、保藏方法。第三章微生物發(fā)酵培養(yǎng)基：發(fā)酵培養(yǎng)基的組成，常用的原料，發(fā)酵培養(yǎng)基優(yōu)化與設計的思路。第四章培養(yǎng)基的滅菌：大生產發(fā)酵培養(yǎng)基滅菌的方法、原理，滅菌的影響因素。二、本課程擬講授的內容7第五章空氣除菌：空氣除菌的原理、方法、設備，空氣除菌介質。

第六章種子的制備：實驗室（菌種室）、生產種子的制備，種子的影響因素、質量控制。第七章發(fā)酵設備介紹：好氧、厭氧等發(fā)酵罐介紹第八章發(fā)酵過程的工藝控制：控制的目的、方法，溫度等參數(shù)對發(fā)酵的影響及調控。

第五章空氣除菌：空氣除菌的原理、方法、設備，空氣除菌介質。8第九章發(fā)酵生產染菌的防治：染菌的危害，防治方法。第十章微生物培養(yǎng)過程的參數(shù)檢測：發(fā)酵參數(shù)的類型，各類參數(shù)的檢測方法第十一章發(fā)酵工程下游技術：基本情況介紹第十二章發(fā)酵生產實例：多種類型發(fā)酵產品的生產機制，工藝流程。第九章發(fā)酵生產染菌的防治：染菌的危害，防治方法。9第一講（2011.9.7）第一章緒論第一節(jié)發(fā)酵工程的定義、特點第二節(jié)發(fā)酵工程的發(fā)展歷史第三節(jié)發(fā)酵工業(yè)的應用第四節(jié)發(fā)酵工程的發(fā)展趨勢第一講（2011.9.7）10第一章緒論

第一節(jié)發(fā)酵工程的定義、特點

1、定義：1.1何為發(fā)酵？

狹義定義廣義定義來源拉丁語“Fervere”“Fermentation”

用于描述果汁或谷物中的糖在缺氧條件下降解而產生二氧化碳所引起的“發(fā)泡”現(xiàn)象。生物化學或生理學上發(fā)酵是以有機物作為電子受體的生物氧化產能反應。工業(yè)上發(fā)酵泛指利用微生物細胞代謝生產某些產品或微生物細胞的過程。第一章緒論

第一節(jié)發(fā)酵工程的定義、特點

1、定義：1111.2發(fā)酵工程:

利用微生物的性狀和機能，通過現(xiàn)代化工程技術，生產人們所需要產品或為人類服務的過程。如抗生素、酒類、有機酸、基因工程藥物等的生產。發(fā)酵過程是以微生物反應為核心的，因此，發(fā)酵工程又被稱為微生物工程。

《發(fā)酵工程》總體介紹ppt課件121.3生物工程：生命科學應用于產業(yè)方面，稱為生物工程學。也就是利用生物體（生物作用劑：微生物、動物細胞、植物細胞等）的機能，通過現(xiàn)代化工程技術，生產人們所需要產品的過程。生物工程包括：發(fā)酵工程、酶工程、基因工程、細胞工程。

發(fā)酵工程與生物工程的關系發(fā)酵工程是生物工程的重要組成部分，在生物工程中處于中心地位。無論是從微生物得到酶或用基因工程菌獲得產品都必須依賴發(fā)酵工程技術。發(fā)酵工程的發(fā)展直接影響生物工程的進一步發(fā)展。1.3生物工程：生命科學應用于產業(yè)方面，稱為生物工程學。也132、發(fā)酵工業(yè)的一般特點：2.1生產所用原料通常以淀粉、糖蜜等碳水化合物（可再生資源）為主，輔料包括一定的無機或有機氮源和少量無機鹽。2.2微生物生化反應過程能通過微生物代謝活動完成，因而產品在發(fā)酵設備中一次合成,從而獲得某些具有一定經濟價值的物質。2.3微生物能利用簡單的物質合成復雜的高分子化合物。2.4微生物能進行氧化、還原、官能團導入等轉化反應。從而獲得更大經濟價值的物質。2、發(fā)酵工業(yè)的一般特點：14發(fā)酵工程與化學工程、生化工程的比較工業(yè)發(fā)酵的過程是依靠微生物細胞生命活動獲得目的產物的過程，從根本上區(qū)別于化學合成工業(yè)和生化工業(yè)。在工業(yè)化學過程中沒有生物活性物質參與催化。工業(yè)生化過程屬于由酶催化的體外酶反應過程，酶具有生物活性。當酶失活、輔酶耗盡，過程就停止了?！栋l(fā)酵工程》總體介紹ppt課件15《發(fā)酵工程》總體介紹ppt課件16第二節(jié)發(fā)酵工程的發(fā)展歷史1、自然發(fā)酵時期（傳統(tǒng)發(fā)酵技術，從史前到19世紀）人類利用微生物的代謝產物已經有幾千年的歷史了。5,000-6,000BC，古埃及人熟悉酒、醋、奶酪的生產方法。2000BC，古希臘人、古羅馬人已會釀造葡萄酒。4,000-5000BC，中國制曲釀酒。2,000BC釀制出葡萄酒，1,000BC中國開始制醋。人們對發(fā)酵的認識及發(fā)酵的發(fā)展只有200多年的歷史！從史前到19世紀，人們對發(fā)酵的本質不了解，“自然發(fā)生說”盛及一時，此階段一般都是手工作坊，談不上發(fā)酵工業(yè)。產品簡單，質量不穩(wěn)定。國外：啤酒、葡萄酒等國內：醬油，米酒，醋等。

第二節(jié)發(fā)酵工程的發(fā)展歷史172、純種培養(yǎng)技術的建立（1872年—）

雖然17世紀就發(fā)現(xiàn)了微生物的存在，但是沒有把微生物與發(fā)酵聯(lián)系起來。

Leeuwenhoek在1683年寄給英國皇家協(xié)會信的部分內容。 （A和B代表桿菌，C和D表示菌體運動的軌跡，E代表球菌 F代表長桿菌，G代表螺旋菌，H代表一簇球菌）

2、純種培養(yǎng)技術的建立（1872年—）18

直到1859年Pasteur以著名的Pasteur實驗，證明發(fā)酵是由于微生物的作用，揭開了發(fā)酵的秘密，徹底否定自然發(fā)生說。巴斯德的雁頸瓶實驗

19在此基礎上，以Koch為杰出代表科學家們創(chuàng)立了加熱滅菌和純培養(yǎng)技術，在微生物的發(fā)酵史上產生突破性的進展。1881年RobertKoch提出科赫定律，并完成了細菌的純培養(yǎng)法（獲1905年諾貝爾獎）1878年HanSen建立酵母的純培養(yǎng)法1872年Brefeld創(chuàng)立了霉菌的純培養(yǎng)法1897年Buchner(德國人)發(fā)現(xiàn)了酶（Enzyme酵母中）在此基礎上，以Koch為杰出代表科學家們創(chuàng)立了加熱滅菌和純培20(a)偉大的微生物學家科赫(RobertKoch)；(b)科赫的研究工具。鐘罩(A)用來培養(yǎng)微生物，照相設備(B)、顯微鏡(C)、染料和其它化學試劑(D)。

劃線法獲得單菌落

《發(fā)酵工程》總體介紹ppt課件21此階段人類開始開始對發(fā)酵有所認識，發(fā)酵技術從天然發(fā)酵轉變?yōu)榧兣囵B(yǎng)發(fā)酵，控制微生物發(fā)酵的過程。提高發(fā)酵的質量和水平，提高產品的穩(wěn)定性和純度。主要產品：一些厭氧發(fā)酵和表面固體發(fā)酵產生的初級代謝產物。酒精、丙酮丁醇、有機酸、酶制劑等此階段人類開始開始對發(fā)酵有所認識，發(fā)酵技術從天然發(fā)酵轉變?yōu)榧?23、通風攪拌發(fā)酵技術的建立（1943年—）1928年Fleming(英國人)發(fā)現(xiàn)了——青霉素（Penicillin）1940年Florey,Chain兩博士分離得到青霉素二十世紀四十年代初，第二次世界大戰(zhàn)爆發(fā)，急需藥品青霉素的發(fā)現(xiàn)，迅速形成工業(yè)大規(guī)模生產。1941年美國和英國科學家合作對青霉素進行生產研究表面培養(yǎng)：1升扁瓶或錐形瓶，內裝200mL麥麩培養(yǎng)基，40u/ml，收率：35%，1kg20%純度的青霉素需8000個培養(yǎng)瓶。3、通風攪拌發(fā)酵技術的建立（1943年—）231943年由科學家和化學工程工作者參與開創(chuàng)深層發(fā)酵（Submergedfermentation）（5m3發(fā)酵罐，200u/ml）。同時，反映生物與化工兩大學科相交叉的新學科：生物化學工程誕生了。從而推動抗生素工業(yè)及整個發(fā)酵工業(yè)的發(fā)展，隨后鏈霉素、金霉素、新霉索、紅霉素等好氧發(fā)酵相繼投產。（當今：青霉素100m3─200m3，5-7萬u/ml）此階段：建立以青霉素為先鋒的抗生素發(fā)酵工業(yè)，建立了一套完整的深層好氧發(fā)酵技術，大型攪拌發(fā)酵罐培養(yǎng)方法，使好氧發(fā)酵走上大規(guī)模、工業(yè)化的道路。我國1953年在上海（現(xiàn)在為上海三藥廠）開始生產抗生素?！栋l(fā)酵工程》總體介紹ppt課件244、代謝控制發(fā)酵技術（1950年—1960年）

抗生素工業(yè)的迅速發(fā)展促進了其他發(fā)酵產品的生產，20世紀50年代氨基酸發(fā)酵工業(yè)引進了“代謝控制發(fā)酵技術”即將微生物通過人工誘變，獲得代謝發(fā)生改變的突變株，在控制條件下，有選擇性地大量生產某種人們需要的產品。這項技術也被用于核苷酸、有機酸和抗生素的生產中。代謝控制發(fā)酵：用人工誘變的方法，有意識地改變微生物的代謝途徑，最大限度地積累產物，這種發(fā)酵形象地稱為代謝控制發(fā)酵，最早在氨基酸發(fā)酵中得到成功應用。4、代謝控制發(fā)酵技術（1950年—1960年）255、現(xiàn)代生物技術的發(fā)展（1970年—）

1953年，沃森和克里克通過對DNA的X射線衍射圖片的分析，提出了DNA雙螺旋結構模型。不久又提出了DNA半保留復制原則沃森和克里克與DNA雙螺旋模型

5、現(xiàn)代生物技術的發(fā)展（1970年—）261974年Boyer和Cohen：實現(xiàn)了基因轉移，啟開了基因工程技術的大門。1977年Boyer：基因操作與克隆技術，構建出高表達的基因工程菌，使微生物產生自身不能產生的外源蛋白。很快形成了產品，如：胰島素、生長激素、細胞因子等眾多基因工程藥物?；蚬こ叹陌l(fā)酵產物層出不窮，發(fā)酵技術有了突飛猛進的發(fā)展。一大批自然微生物不能生產的生物制品問世。1974年Boyer和Cohen：實現(xiàn)了基因轉移，啟開了基因27第三節(jié)發(fā)酵工業(yè)的應用：

發(fā)酵工程技術已給人類社會生產力的發(fā)展帶來了巨大的潛力，解決了人類所面臨的食品與營養(yǎng)、健康與環(huán)境、資源與能源等重大問題。1.釀酒工業(yè)：啤酒、葡萄酒、白酒等2.食品工業(yè)：主食品，副食品，調味品，乳制品。面包、腐乳、醬、醬油、醋、酸乳、色素等3.有機溶劑發(fā)酵工業(yè)：酒精、丙酮、丁醇、甘油等4.抗生素發(fā)酵工業(yè)：青霉素、鏈霉素、土霉素等5.有機酸發(fā)酵工業(yè)：檸檬酸、葡萄糖酸、乳酸等6.酶制劑發(fā)酵工業(yè)：淀粉酶、蛋白酶、脂肪酶等第三節(jié)發(fā)酵工業(yè)的應用：287.氨基酸發(fā)酵工業(yè)：谷氨酸、賴氨酸、精氨酸等8.核苷酸類物質發(fā)酵工業(yè)：肌苷酸、肌苷、鳥苷酸等9.生理活性物質發(fā)酵工業(yè)：維生素、激素、免疫抑制劑等10.微生物菌體蛋白發(fā)酵工業(yè)：活性干酵母（ADY）、單細胞蛋白（SCP）、活性乳酸菌等11.微生物農藥與微生物肥料：細菌殺蟲劑、生物除草劑、鉀細菌等12.微生物環(huán)境凈化工業(yè)：利用微生物處理廢水、污水等13.生物能工業(yè)：沼氣、纖維素等天然原料發(fā)酵生產酒精、乙烯等，能源物質7.氨基酸發(fā)酵工業(yè)：谷氨酸、賴氨酸、精氨酸等2914.微生物冶金工業(yè)：利用微生物探礦、冶金、石油脫硫等15.轉基因產品:利用基因重組技術將動、植物細胞的基因轉入微生物，通過微生物生產動、植物細胞的產品。產品有胰島素、生長激素、干擾素、疫苗、單克隆抗體等?！栋l(fā)酵工程》總體介紹ppt課件30第四節(jié)發(fā)酵工程的發(fā)展趨勢1、基因工程技術：改造傳統(tǒng)的微生物工業(yè)，對生產菌進行基因重組、轉殖，使其高產。生產轉基因產品。2、微生物資源的開發(fā)：制藥微生物的開發(fā)，環(huán)境生物工程微生物的開發(fā)，新能源微生物的開拓。3、發(fā)酵過程優(yōu)化與控制：微生物生長、反應的計量、反應動力學、生物反應器工程。4、生物分離新技術：新設備、新材料、新技術。第四節(jié)發(fā)酵工程的發(fā)展趨勢31第二章：生產菌種的來源、選育、保藏一、工業(yè)生產菌種的要求及其特性二、自然界中生產菌種的來源三、菌種的選育、分子育種四、菌種的保藏與復壯第二章：生產菌種的來源、選育、保藏32第一節(jié)工業(yè)上生產菌種的要求及種類1、工業(yè)化菌種的要求：發(fā)酵工程的目的產物有多種類型，所使用的微生物菌種是多種多樣的，但用于大規(guī)模發(fā)酵生產的菌種，不論是野生菌種，還是突變株，或是基因工程菌株，應該具備如下基本特性：1.1能夠利用廉價的原料，簡單的培養(yǎng)基大量高效地合成產物。1.2遺傳性能要相對穩(wěn)定，不易變異退化，保證發(fā)酵生產和產品質量的穩(wěn)定性。

第一節(jié)工業(yè)上生產菌種的要求及種類33

1.3不易感染它種微生物或噬菌體1.5在發(fā)酵過程中不產生或少產生與目標產品性質相近的副產物及其他產物。

1.6生長繁殖能力強，有較高的生長速率，發(fā)酵生產的周期較短。

1.4產生菌及其產物的毒性必須考慮（在分類學上最好與致病菌無關）

342、工業(yè)上常用微生物的種類及功能2.1細菌(Bacteria)2.1.1醋酸菌(Acetobacter)：醋單胞菌:發(fā)酵產物為乙醇→醋酸，葡萄糖→葡萄糖酸醋酸桿菌:發(fā)酵產物醋酸→水+二氧化碳2.1.2乳酸菌(Lactobacteriaceae):乳球菌:發(fā)酵產物為酸奶、泡菜、調味品等乳桿菌:發(fā)酵產物為酸奶、乳酸等2.1.3大腸桿菌(Escherichiacoli.)基因工程重要的宿主菌，食品及公共衛(wèi)生的指標菌，發(fā)酵產物為谷氨酸脫羧酶、天冬酰氨酶

2、工業(yè)上常用微生物的種類及功能352.1.4芽孢桿菌(Bacillus)枯草芽孢桿菌：發(fā)酵產物為淀粉酶、中性蛋白酶。蘇云金芽孢桿菌：可生產生物農藥BT(Bacillusthuringiensis)梭形芽孢桿菌：可生產丙酮、丁醇多粘芽孢桿菌：可生產多粘霉素地衣芽孢桿菌：可生產桿菌肽2.1.5

棒狀桿菌(Corynebacterium)可發(fā)酵生產谷氨酸等氨基酸，如：北京棒狀桿菌

2.1.4芽孢桿菌(Bacillus)362.1.6假單孢菌(Pseudomonas)可降解有機廢水，能產生維生素B12、丙氨酸、谷氨酸、葡萄糖酸、抗生素等。2.1.7甲烷產生菌甲烷桿菌(Methanobacterium)、甲烷八疊球菌(Methallosarcina)、甲烷球菌(Methanococcus)：這些甲烷菌在有機廢料甲烷發(fā)酵中起作用。2.1.6假單孢菌(Pseudomonas)37放線菌（鏈霉素四環(huán)素；紅霉素等）真菌（青霉素、頭孢霉素等）一些產芽孢的細菌（多粘霉素、桿菌肽）植物或動物來源2.2放線菌（Actinomyces)放線菌能產生多種抗生素，抗生素是次級代謝產物，需要生物體進行復雜的代謝，目前發(fā)現(xiàn)的生物來源如下：放線菌（鏈霉素四環(huán)素；紅霉素等）真菌（青霉素、頭孢霉素等）382.3酵母菌(Yeasts)2.3.1釀酒酵母：用于釀造啤酒、酒類，生產酒精酵母長：寬=2，用于釀造葡萄酒、果酒、啤酒，有時簡稱葡萄酒酵母。酵母長：寬=1~2，用于制造面包和釀造酒精，因不耐高濃度的鹽類，只適用于淀粉原料的酒精發(fā)酵。

酵母長：寬>2，用于釀造酒精，是糖蜜原料酒精發(fā)酵的主要菌株，俗稱臺灣酵母。2.3.2卡爾斯伯通酵母：啤酒釀造中典型的下面酵母，又可作食用、藥用和飼料酵母。2.3酵母菌(Yeasts)392.3.3畢赤氏酵母(Pichiahansenula)多邊芽殖，有多種能形成菌絲體。發(fā)酵或不發(fā)酵，是飲料酒釀造的污染菌，可利用石油或農副產品及工業(yè)廢料生產菌體蛋白（SCP）。2.3.4粟酒裂殖酵母(Schizosacharomyces

PombeLindner)從非洲粟酒中分離得到，在糖蜜和水果上也能找到。能利用菊芋（鬼子姜）發(fā)酵生成產量很高的酒精。有自絮凝功能，能進行固定化連續(xù)發(fā)酵。2.3.5假絲酵母(CandidaBerkhout)

解脂假絲酵母：不發(fā)酵任何糖，分解脂肪和蛋白質(用于石油脫蠟）產朊假絲酵母：降解廢液，利用造紙廢液、廢料生產SCP，能發(fā)酵葡萄糖、蔗糖、棉籽糖

2.3.3畢赤氏酵母(Pichiahansenula)40熱帶假絲酵母：利用石油原料生產SCP，能發(fā)酵多種糖，不分解脂肪2.3.6紅酵母（RhodotirulaHarrison)多邊芽殖，能產生明顯的紅色或黃色色素，不發(fā)酵。2.4霉菌(Mould)2.4.1

曲霉屬：

黑曲霉：有多種活性強大的酶系，發(fā)酵生產檸檬酸、葡萄糖酸、抗壞血酸、淀粉酶、酸性蛋白酶。

米曲霉：產生淀粉酶、蛋白酶、果膠酶用于釀造醬油。黃曲霉：產生淀粉酶、蛋白酶、果膠酶能力，某些菌系能產生黃曲霉毒素。

熱帶假絲酵母：利用石油原料生產SCP，能發(fā)酵多種糖，不分解41紅曲霉：能產生鮮艷的紅曲霉紅素和紅曲霉黃素，可用作中藥、食品染色劑和調味劑2.4.2青霉屬產黃青霉：主要用于發(fā)酵生產青霉素，還能生產檸檬酸、抗壞血酸。桔青霉：生產5-核苷酸（5’-肌苷酸，5’-鳥苷酸），許多菌系會產生桔霉素毒素。紅曲霉：能產生鮮艷的紅曲霉紅素和紅曲霉黃素，可用作中藥422.4.3根霉屬：米根霉，藥酒、酒曲中常見（參與發(fā)酵），生產L（+）乳酸，產量70%左右。2.4.4毛霉屬魯氏毛霉：分泌產生蛋白酶，有分解大豆的能力，可生產腐乳。總狀毛霉：分布廣，能產生3-羥基丁酮2.5其它微生物2.5.1藻類：螺旋藻，珊列藻，光能自養(yǎng)微生物，主要用作人類保健食品和動物飼料等。

2.4.3根霉屬：米根霉，藥酒、酒曲中常見（參與發(fā)酵），生產432.5.2病毒：病毒疫苗2.5.3擔子菌：菇類微生物?？梢蚤_發(fā)多糖、橡膠物質和抗癌物質等。2.5.4基因工程菌：基因工程藥物2.5.2病毒：病毒疫苗44

第二節(jié)生產菌種的來源根據(jù)資料直接向有科研單位、高等院校、工廠或菌種保藏部門索取或購買；從大自然中分離篩選新的微生物菌種。

451、菌種分離的一般過程樣品的采取→預處理→培養(yǎng)→菌落的選擇初篩→復篩→性能的鑒定→菌種保藏如何使樣品中含所需微生物的可能性大如何在后續(xù)的操作中使這種可能性實現(xiàn)目的：高效地獲取一株高產目的產物的微生物問題：1、菌種分離的一般過程樣品的采取→預處理→培養(yǎng)→菌落的461.1樣品的采集1.1.1土樣采集方法采樣時要注意的問題：根據(jù)微生物的特點，綜合分析決定采樣地點，一般有機質較多的土壤，微生物的種類也較多。在園田土中以細菌和放線菌為主，在有很多動、植物殘骸的土壤和沼澤地中，酵母和霉菌較多。采樣取地表下5—10厘米深度為宜。注意：季節(jié)、水分、土壤酸堿度。

標簽：地點、時間、氣候等1.1樣品的采集標簽：地點、時間、氣候等471.1.2植物體采集方法在采集葉面時，一般是用滅菌的剪刀、打孔器、安全刀片等，由幾片新鮮葉片的同一部位切取一小塊，并注意不要損傷周圍邊緣。選擇葉面時應考慮葉位、葉齡、葉片正反面和在一片葉上的取樣部位。采集植物根及根系時，方法與根際土樣采集方法相似。將洗凈的根裝入采樣袋中，采集根系時，一般與根際土樣一起保存。1.1.2植物體采集方法481.1.3水樣采集方法用于細菌檢測的水樣應收集于100m1干凈、滅菌的廣口塑料瓶中。由于表層水中含有泥沙，故在采樣時應在較深的靜水層中采集水樣。方法是：握住采樣瓶底浸入水中30-50cm處，然后瓶口朝下打開瓶蓋，讓水樣進入。如果有急流存在的話，應直接將瓶口反向于急流。采集瓶從水中取出時應迅速并帶有較大的弧度。水樣不應裝滿采樣瓶。所有水樣都應在24h之內迅速進行檢測，或者4℃下貯存。1.1.3水樣采集方法491.2樣品的預處理增加目的菌數(shù)量，盡可能清除、減少其它菌的數(shù)量。如：高溫處理：去除非耐熱菌的干擾。100加熱1小時，減少細菌、真菌數(shù)量培養(yǎng)基中添加：適合目的菌生長的成分。膜過濾、離心：濃縮微生物。等方法。1.3富集培養(yǎng)目的：讓目的微生物在種群中占優(yōu)勢，使篩選變得可能。1.2樣品的預處理50定向培養(yǎng)的富集方法從一切能提高目的微生物相對生長速度的方法：如：1、底物2、pH條件3、培養(yǎng)時間4、培養(yǎng)溫度等，使目的微生物在培養(yǎng)過程占優(yōu)勢。定向培養(yǎng)的富集方法從一切能提高目的微生物相對生長速度的方法：511.4純化

微生物分離：劃線、稀釋涂布、毛細管分離、小液滴分離。

選擇壓力分離法：不同pH條件、高糖、高鹽、好氧、厭氧

加入不同抗生素：抗細菌（青霉素，鏈霉素等）、抗真菌（制霉菌素、殺真菌素等）

1.5性能鑒定：大生產能力，毒副作用，分類鑒定。1.4純化52第三節(jié)菌株選育、分子改造目的提高生產能力提高產品質量開發(fā)新產品解決生產實際問題防止菌種退化第三節(jié)菌株選育、分子改造目的提高生產能力提高產品質量開發(fā)53方法基因突變：自然選育、誘變育種基因重組：雜交、原生質體融合、基因工程方法基因突變：自然選育、誘變育種基因重組：雜交、原生質體融合54自然狀態(tài)下，堿基對發(fā)生自然突變的機率為10-8～10-9自然突變有兩種情況：一種是我們生產上所不希望看到的，表現(xiàn)為菌株的衰退和生產質量的下降，這種突變成為負突變。另一種是我們生產上希望看到的，對生產有利，這種突變成為正突變。1、自然選育自然狀態(tài)下，堿基對發(fā)生自然突變的機率為10-8～10-9自然55自然選育在工業(yè)生產上的意義自然選育雖然突變率很低，但卻是工廠保證穩(wěn)產高產的重要措施?；貜屯蛔儯焊弋a菌株在傳代的過程中，由于自然突變導致高產性狀的丟失，生產性能下降，這種情況我們稱為回復突變問題：高產菌株是正突變高，還是負突變高？自然選育在工業(yè)生產上的意義自然選育雖然突變率很低，但卻是工廠56自然選育操作步驟：

一般習慣上將自然選育稱為菌種的分離純化。單細胞(孢子)懸液的制備平板分離挑選單菌落(注意形態(tài)的觀察)發(fā)酵試驗高產菌株自然選育操作步驟：一般習慣上將自然選育稱為菌種的分離純化。572、誘變育種用各種物理、化學的因素人工誘發(fā)基因突變進行的篩選，稱為誘變育種誘變劑：能夠提高生物體突變頻率的物質稱為誘變劑誘變劑物理：紫外，X射線，β射線，快中子等化學：硫酸二乙酯（EDS），亞硝基胍等{2、誘變育種用各種物理、化學的因素人工誘發(fā)基因突變進行的篩選582.1誘變劑的作用原理物理：

UV嘧啶嘧啶二聚體a光復活作用光解酶嘧啶二聚體嘧啶2.1誘變劑的作用原理59化學：與核酸堿基進行化學反應：烷化劑（EMS，EDS）、亞硝酸、羥胺等

G+EMS6-乙基-G（與T配對）T+EMS4-乙基-T（與G配對）

堿基類似物：5-FU、5-BU、8-NG等錯誤地摻入DNA。

移碼突變：吖啶類染料、原黃素平面型三環(huán)分子，與一嘌呤嘧啶堿基對結構類似，能嵌入兩個相鄰的DNA堿基對之間，引起移碼突變，目前該原理還不是很清楚。

化學：602.2誘變育種的一般步驟2.2.1出發(fā)菌株的制備：選用優(yōu)良的出發(fā)菌株2.2.2誘變劑處理：單細胞或單孢子懸浮液,使用最佳誘變劑量.劑量=強度（濃度）×作用時間2.2.3突變菌株的初篩：定性2.2.4突變菌株的復篩：定量

2.2誘變育種的一般步驟61

2.3營養(yǎng)缺陷型菌株的選育

營養(yǎng)缺陷型是指通過誘變而產生的缺乏合成某些營養(yǎng)物質如氨基酸、維生素和堿基等的能力，必須在其基本培養(yǎng)基中加入相應的營養(yǎng)成分才能正常生長的變異株。與營養(yǎng)缺陷型對應的是野生型2.3營養(yǎng)缺陷型菌株的選育62能滿足野生型菌株正常生長的培養(yǎng)基稱基本培養(yǎng)基(MM)；在基本培養(yǎng)基中加入相應的營養(yǎng)成分的稱補充培養(yǎng)基(SM)；能滿足各種營養(yǎng)缺陷型生長的稱完全培養(yǎng)基(CM)，如牛肉膏蛋白胨培養(yǎng)基、麥芽汁培養(yǎng)基等。營養(yǎng)缺陷型在生產上和科學研究上用途很大。目前生產氨基酸、核苷酸的菌種都是各種類型的缺陷型。要研究代謝途徑，育種技術都必須有營養(yǎng)缺陷型的菌株為材料。能滿足野生型菌株正常生長的培養(yǎng)基稱基本培養(yǎng)基(MM)；633、原生質體融合3、原生質體融合64

4基因工程（分子育種）

在分子水平上，對目標基因直接處理，然后通過高通量的篩選方法，提高目標蛋白的性能。是獲得新物種的一種嶄新的育種技術。

65獲得目的基因選擇基因載體體外重組外源基因導入（細菌、植物、動物）篩選和鑒定應用獲得目的基因66第四節(jié)菌種的保藏與復壯

1、菌種的保藏

1.1菌種保藏的意義菌種是從事微生物學以及生命科學研究的基本材料，特別是利用微生物進行有關生產如抗生素、氨基酸、釀造等工業(yè)，更離不開菌種。所以菌種保藏是進行微生物學研究和微生物育種工作的重要組成部分。其任務首先是使菌種不致死亡，同時還要盡可能設法把菌種的優(yōu)良特性保持下來而不致向壞的方面轉化。第四節(jié)菌種的保藏與復壯1、菌種的保藏671.2目的：不死，不衰，不被污染，便于研究交換使用1.3原理：挑選優(yōu)良純種，最好是休眠體，創(chuàng)造最有利于休眠的環(huán)境條件，創(chuàng)造使微生物代謝不活潑，生長受抑制（休眠）的環(huán)境條件，如：干燥，低溫，缺氧，缺乏營養(yǎng)，添加保護劑及酸度中和劑等干燥：硅膠，無水氧化鈣，P2O5是良好的干燥劑低溫：生長溫度低限約為-30℃，水溶液中酶促反應溫度低限-140℃1.2目的：不死，不衰，不被污染，便于研究交換使用68

一種好的保藏方法首先應能長期保持菌種原有的優(yōu)良性狀不變，同時還需考慮到方法本身的簡便和經濟，以便生產上能推廣使用?！栋l(fā)酵工程》總體介紹ppt課件691.4菌種保藏的方法斜面低溫保藏法：酵母菌等石蠟油封保藏法：酵母菌等砂土管保藏法：放線菌，霉菌，細菌冷凍干燥法：細菌，放線菌液氮超低溫凍結法：細菌，真菌1.4菌種保藏的方法斜面低溫保藏法：酵母菌等701.4.1定期移植保藏法：措施：低溫（4℃）優(yōu)點：簡便;缺點：保存期短，傳代多，易退化斜面冰箱保藏法接種適宜斜面培養(yǎng)基→培養(yǎng)→4℃保藏適用：各大類保藏期：3~6個月半固體穿刺冰箱保藏法穿刺接種適宜半固體（0.5--0.7%瓊脂）→培養(yǎng)→4℃保藏適用：細菌，酵母保藏期：6~12個月1.4.1定期移植保藏法：措施：低溫（4℃）711.4.2液體石蠟法（石蠟油封藏法）

措施：低溫，缺氧方法：斜面或半固體接種→培養(yǎng)→加高出無菌液(或斜面)培養(yǎng)基1cm的蠟→4~15℃保藏適用：不能利用石油的各大類微生物保藏期：1~2年優(yōu)點：簡便1.4.2液體石蠟法（石蠟油封藏法）措施：低溫，缺氧721.4.3砂土管保藏法措施：無營養(yǎng)，缺氧，干燥方法：孢子或芽孢懸液→加入無菌砂土管中→干燥→封口→保藏適用：產孢子（芽孢）微生物保藏期：1~10年或更長1.4.3砂土管保藏法731.4.4凍結真空干燥保藏