微生物工程菌種

關(guān)于微生物工程菌種第一節(jié)發(fā)酵工業(yè)常用的微生物第2頁,共39頁，2024年2月25日，星期天一、發(fā)酵工業(yè)對微生物菌種的要求盡管工業(yè)用微生物菌種多種多樣，但作為大規(guī)模生產(chǎn)，選擇菌種應(yīng)遵循以下原則：

能在廉價原料制成的培養(yǎng)基上迅速生長，并形成所需的代謝產(chǎn)物，產(chǎn)量高。

可以在易于控制的培養(yǎng)條件下迅速生長和發(fā)酵，且所需酶活力高。

根據(jù)代謝控制的要求，選擇單產(chǎn)高的營養(yǎng)缺陷型突變株或調(diào)節(jié)突變株或野生菌株。第3頁,共39頁，2024年2月25日，星期天選育抗噬菌體能力強(qiáng)的菌株，使其不易感染噬菌體。菌種純粹，不易變異退化，以保證發(fā)酵生產(chǎn)和產(chǎn)品質(zhì)量的穩(wěn)定性。菌種不是病原菌，不產(chǎn)生有害的生物活性物質(zhì)和毒素，以保證安全。第4頁,共39頁，2024年2月25日，星期天二、發(fā)酵工業(yè)中常用微生物菌種第5頁,共39頁，2024年2月25日，星期天（一）細(xì)菌第6頁,共39頁，2024年2月25日，星期天1、枯草芽孢桿菌(Bacillussubtilis)

分布廣，常存在于枯草、土壤等，為腐生菌；

在醬油、醬類和白酒制曲時，如果水分含量大，溫度較高，就容易造成枯草桿菌迅速繁殖；不僅消耗原料蛋白質(zhì)和淀粉，而且生成刺眼鼻的氨味，造成曲子發(fā)粘發(fā)臭，使制曲失敗。

能產(chǎn)生大量淀粉酶和蛋白酶

AS1.393蛋白酶

BF7658-淀粉酶第7頁,共39頁，2024年2月25日，星期天2、大腸桿菌(Escherichiacoli)

可利用大腸桿菌制取天冬氨酸、蘇氨酸、纈氨酸等

大腸桿菌的谷氨酸脫羧酶在工業(yè)上被用來進(jìn)行谷氨酸的定量分析

基因工程的良好材料第8頁,共39頁，2024年2月25日，星期天3、乳酸桿菌(Lactobacillussp.)

G+，無芽孢，厭氧或兼性厭氧

可生產(chǎn)乳酸

干酪的成熟、乳脂的酸化和腌菜、泡菜制作第9頁,共39頁，2024年2月25日，星期天4、丙酮丁醇梭菌(Clostridiumacetobutyleum)

芽孢卵形，中生或次端生，使芽孢囊膨大成梭狀或鼓槌形

專性厭氧

發(fā)酵生產(chǎn)丙酮丁醇第10頁,共39頁，2024年2月25日，星期天5、腸膜狀明串珠菌(Leuconostocmesenteroides)

G+、微需氧至兼性厭氧，生長需要纈氨酸和谷氨酸

在蔗糖液中形成特征性葡聚糖黏液（20-25oC促使形成）

可生產(chǎn)葡聚糖

使糖汁變粘而無法加工，為糖廠有害菌第11頁,共39頁，2024年2月25日，星期天6、醋酸菌(Acetobacter)

不形成芽孢，G－，好氣性

分兩群：1）只將乙醇氧化成醋酸

2）將產(chǎn)生的醋酸繼續(xù)氧化成CO2和水

可生產(chǎn)醋酸

第12頁,共39頁，2024年2月25日，星期天7、棒狀桿菌(Corynebacterium)

以葡萄糖為原料發(fā)酵產(chǎn)生酸，是谷氨酸和其他氨基酸的高產(chǎn)菌

生產(chǎn)谷氨酸等如北京棒桿菌AS1.299鈍齒棒桿菌AS1.542第13頁,共39頁，2024年2月25日，星期天8、短桿菌(Brevibacterium)

氨基酸、核苷酸工業(yè)生產(chǎn)中常用的菌種，也是酶法合成生產(chǎn)輔酶A的菌種

第14頁,共39頁，2024年2月25日，星期天9、黃單胞菌(Xanthomonas)

細(xì)胞直桿狀，G－，無芽孢，極生鞭毛

在含蔗糖的瓊脂平板上形成圓形、邊緣整齊、粘稠光滑的黃色菌落；液體培養(yǎng)形成黃色粘稠的膠狀物——莢膜多糖，其黃色為一種水溶性色素

野油菜黃單胞菌(X.campestris)可以淀粉生產(chǎn)黃原膠(Xanthangum)第15頁,共39頁，2024年2月25日，星期天10、假單胞菌(Pseudomonas)能發(fā)酵生產(chǎn)維生素B12、丙氨酸、谷氨酸、葡萄糖酸、色素、果膠酶；也能進(jìn)行類固醇（甾體）轉(zhuǎn)化；有些菌株可利用烴類生產(chǎn)單細(xì)胞蛋白。第16頁,共39頁，2024年2月25日，星期天（二）放線菌因其菌落呈放射狀而得名屬原核微生物類群，在自然界中分布很廣，尤其在有機(jī)質(zhì)豐富的微堿性土壤中較多。大多腐生，少數(shù)寄生。產(chǎn)生多種抗生素（12000余種，60%左右來自放線菌），經(jīng)濟(jì)價值大第17頁,共39頁，2024年2月25日，星期天1、鏈霉菌屬(Streptomyces)第18頁,共39頁，2024年2月25日，星期天灰色鏈霉菌(Streptomycesgriseus)

生產(chǎn)鏈霉素金霉素鏈霉菌(Streptomycesaureofaciens)

在PDA培養(yǎng)基上生長時，基內(nèi)菌絲產(chǎn)生金黃色色素生產(chǎn)金霉素紅霉素鏈霉菌(Streptomyceserythreus)

產(chǎn)紅霉素龜裂鏈霉菌(Streptomycesrimosus)

菌落灰白色，表面后期有皺折，呈龜裂狀生產(chǎn)土霉素第19頁,共39頁，2024年2月25日，星期天2、小單胞菌屬(Micromonospora)

與一般放線菌不同，菌絲體長入培養(yǎng)基內(nèi)，不形成氣生菌絲，而在基內(nèi)菌絲體上長出孢子梗，其頂端生一個球形、橢圓形孢子。

菌落致密，與培養(yǎng)基緊密結(jié)合在一起，表面凸起，多崎嶇，疣狀；菌落常為橙黃色、紅色、深褐色、黑色和蘭色。

多數(shù)種可產(chǎn)抗生素，如:棘孢小單胞菌（M.echinospora）產(chǎn)慶大霉素第20頁,共39頁，2024年2月25日，星期天3、游動放線菌屬（Actinoplanes）

一般不形成氣生菌絲，孢囊在基內(nèi)菌絲上形成，孢囊孢子在孢囊內(nèi)盤卷或呈直線排列；孢子球形，有時端生1-40根鞭毛，能運(yùn)動。

濟(jì)南游動放線菌(Actinoplanestsinanesis)產(chǎn)創(chuàng)新霉素(creatmycin;1964)第21頁,共39頁，2024年2月25日，星期天4、諾卡氏菌屬(Norcadia)

一般無氣絲，基絲培養(yǎng)十幾小時形成橫隔，并斷裂成桿狀或球狀孢子。

菌落較小，邊緣多呈樹根毛狀。

生產(chǎn)利福霉素、蚊霉素等第22頁,共39頁，2024年2月25日，星期天5、孢囊鏈霉菌屬(Streptosporangium)孢子絲盤卷成球形孢囊，內(nèi)形成孢囊孢子，孢囊孢子無鞭毛產(chǎn)多霉素、創(chuàng)新霉素第23頁,共39頁，2024年2月25日，星期天（三）酵母菌單細(xì)胞真核，主分布于含糖質(zhì)較多的偏酸性環(huán)境中，如水果、蔬菜、花蜜和植物葉子上，以及果園土壤中。第24頁,共39頁，2024年2月25日，星期天1、啤酒酵母(Saccharomycescerevisiae)根據(jù)長與寬的比例，分三組：第一組長寬比為1～2

細(xì)胞多為圓形、卵圓形；主要供生產(chǎn)啤酒、白酒、酒精及面包第二組長寬比為2

多供生產(chǎn)葡萄酒、果酒用第三組長寬比大于2

耐高滲透壓，供發(fā)酵甘蔗糖蜜生產(chǎn)酒精用第25頁,共39頁，2024年2月25日，星期天啤酒酵母在液體培養(yǎng)基中的生長行為有兩類：上面酵母——發(fā)酵度較高，不易凝集沉淀，浮于上面下面酵母——發(fā)酵度較低，易凝集沉淀第26頁,共39頁，2024年2月25日，星期天

啤酒酵母的應(yīng)用非常廣，常用于傳統(tǒng)的發(fā)酵行業(yè)，如啤酒、白酒、果酒、酒精、藥用酵母、面包制作，故又稱釀酒酵母。

近年來，利用啤酒酵母提取核酸、麥角固醇、細(xì)胞色素C、凝血質(zhì)和輔酶A等；生產(chǎn)單細(xì)胞蛋白(SCP)可食用、藥用和作為飼料；它的轉(zhuǎn)化酶可用于轉(zhuǎn)化蔗糖，制造酒心巧克力。第27頁,共39頁，2024年2月25日，星期天2、葡萄汁酵母(Saccharomycesuvarum)

與釀酒酵母相似，主要的區(qū)別在于葡萄汁酵母能發(fā)酵棉子糖和蜜二糖

葡萄汁酵母常用于啤酒釀造的底層發(fā)酵，也可食用、藥用或作飼料。3、漢遜酵母(Hansenula)

此屬酵母多能產(chǎn)生乙酸乙酯，從而增加產(chǎn)品的香味，可用于釀酒和食品工業(yè)。

但由于它能利用酒精作碳源，又能在飲料表面產(chǎn)生干皺的菌膜，所以又是酒精生產(chǎn)的有害菌。第28頁,共39頁，2024年2月25日，星期天4、球擬酵母(Toruiopsis)

此屬酵母有些種能產(chǎn)生不同比例的甘油、赤蘚糖、阿拉伯糖；有的能利用烴類生產(chǎn)蛋白質(zhì)。5、假絲酵母(Candida)

能形成假絲，液體培養(yǎng)時能形成浮膜

可生產(chǎn)SCP、甘油、脂肪酶第29頁,共39頁，2024年2月25日，星期天6、紅酵母(Rhodotorula)

有明顯的紅色或黃色色素，很多種因生莢膜而形成粘質(zhì)狀菌落

可由菌體提取大量脂肪、

-胡蘿卜素第30頁,共39頁，2024年2月25日，星期天7、棉病針孢酵母(Nematsporagossypii)

又名棉病囊霉，能危害許多重要的經(jīng)濟(jì)作物，如棉花、柑橘、番茄等

該菌具有大量合成核黃素的能力，是核黃素生產(chǎn)的重要菌種第31頁,共39頁，2024年2月25日，星期天9、畢赤氏酵母(Pichia)

能利用石油或農(nóng)副產(chǎn)品及工業(yè)廢料產(chǎn)生菌體蛋白，有些菌株能生產(chǎn)麥角固醇、蘋果酸、磷酸甘露聚糖

近年來其在基因工程中的作用日益得到重視第32頁,共39頁，2024年2月25日，星期天（四）霉菌第33頁,共39頁，2024年2月25日，星期天1、根霉(Rhizopus)米根霉(Rhizopusoryzae)

淀粉酶活力極強(qiáng)，多作糖化酶使用；又由于具有較強(qiáng)的蛋白質(zhì)分解能力，也可用于制造腐乳。華根霉(Rhizopuschinentis)

是釀酒所必須的重要霉菌，也是酸性蛋白酶和腐乳生產(chǎn)中的重要菌種。第34頁,共39頁，2024年2月25日，星期天2、毛霉(Mucor)魯氏毛霉(Mucorrouxianus)

從我國小曲中分離出來；

能糖化淀粉且能生成少量酒精；

能產(chǎn)生蛋白酶，有分解大豆蛋白的能力，常用來制作腐乳總狀毛霉(Mucorracemosus)

是毛霉中分布最廣的一種，幾乎在各地土壤中、一些生霉的材料上、空氣中都能找到；酒曲中常見

可制作豆豉第35頁,共39頁，2024年2月25日，星期天3、曲霉(Aspergillus)米曲霉(Aspergillusoryzae)

有較強(qiáng)的蛋白分解能力，同時又具有糖化能力釀酒中的糖化菌；蛋白酶和淀粉酶的生產(chǎn)菌黑曲霉(Aspergillusniger)

具有多種強(qiáng)大的酶系，如淀粉酶、蛋白酶、果膠酶、纖維素酶和葡萄糖氧化酶等；

還能產(chǎn)生多種有機(jī)酸，如抗壞血酸、檸檬酸、葡萄糖酸和沒食子酸等

是生產(chǎn)檸檬酸和葡萄糖酸的重要菌種第36頁,共39頁，2024年2月25日，星期天4、青霉(Penicillum)產(chǎn)黃青霉(Penicillumchrysogenum)生產(chǎn)青霉素，也可用來生產(chǎn)葡萄糖氧化酶、葡萄糖酸、檸檬酸和抗壞血酸婁地青霉(Penicillumroqueforti)屬不對稱青霉組，具有分解油脂和蛋白質(zhì)的能力，可用于制造干酪；該菌孢子能將甘油三酯氧化為甲基酮第37頁,共39頁，2024年2月25日，星期天展開青霉

(P.patulum)：又名尋麻青霉，主要用于生產(chǎn)灰黃霉素（一種有效的可口服抗生素