发酵工程原理与技术应用 教学课件 作者 余龙江 主编 课件 第二章 发酵工业菌种.ppt

尚辅网 尚辅网 本章内容 一、常用的工业微生物 二、发酵工业菌种筛选的原则与基本技术 三、发酵工业菌种改良 对产物进行菌种筛选时，有两条经验： 进化上向上兼容； 次生代谢在进化上后移，芽孢菌以上才有筛选意义。 最常用的工业微生物 细菌 醋杆菌属的醋化醋杆菌、弱氧化醋杆菌 乳酸杆菌 枯草杆菌 丙酮丁醇梭菌 大肠杆菌 谷氨酸棒状杆菌 最常用的工业微生物 酵母菌 酿酒酵母 假丝酵母属 产朊假丝酵母 解脂假丝酵母 热带假丝酵母 毕赤酵母属、汉逊酵母属 最常用的工业微生物 霉菌 曲霉属 米曲霉 黑曲霉 青霉属 青霉菌：点青霉、产黄青霉 桔青霉 根霉属 德氏根霉 米根霉、小麦曲根霉 红曲霉属 紫红曲霉 最常用的工业微生物 放线菌 链霉菌属 小单孢菌属 地中海诺卡氏菌 米苏里游动放线菌 未培养微生物 定义：指迄今所采用的微生物纯培养分离及培养方法还未获得纯培养的微生物，其在自然环境微生物群落中占有非常高的比例，约为99％。 研究方法 模拟自然培养法: 原位培养、培养条件优化、 单细胞操作 宏基因组分析法 二、发酵工业菌种分离筛选原则与基本技术 （一）发酵工业菌种筛选的总趋势与要求 （二）分离筛选原理与技术 （三）应用举例 1. 菌种选择的总趋势 野生菌→变异菌 自然选育→代谢控制育种 诱发基因突变→基因重组的定向育种 2. 菌种选择的要求 能在廉价原料制成的培养基上迅速生长，且生成的目的产物产量高、易于回收； 生长速度和反应速度较快，发酵周期较短； 培养条件易于控制； 抗噬菌体及杂菌污染的能力强； 2. 菌种选择的要求（续） 菌种不易变异退化； 对放大设备的适应性强； 菌种不是病原菌，不产生任何有害的生物活性物质和毒素。 （二）分离筛选原理与技术 1. 筛选的指导思想 2. 分离筛选工作在实际中应用的几个方面 3. 新种分离筛选原理与技术 1. 筛选的两种指导思想 先分离纯化，再结合工艺要求进行筛选。 分离纯化同时富于筛选条件，一步得出所需菌株。 结果有两种可能： 获得适于工业发酵菌株 只获得选育所需的出发菌株 2. 分离筛选工作在实际中应用的几个方面 从被污染的生产及科研用菌中分离目的菌； 生产中长期使用的菌种的定期分离筛选 ； 从各种育种方法处理的微生物材料中分离筛选适于工业目的的优良菌株 ； 从已知菌种和大自然中分离新菌株 寻找新的发酵产品的产生菌； 寻找老产品的新的优良菌株。 从保藏机构获取菌种进行分离筛选有两个好处： 经济性 指导性 设计筛选方案时必须考虑两个要点 选择性 灵敏度 3. 新种分离与筛选的步骤 调查研究（包括资料查阅） 试验方案设计 ? ? 含微生物样品的采集 （如何使样品中含所需微 生物的可能性大？） ? ? 样品预处理 （如何在后续的操作中使这种可 能性实现） ? ? 菌种分离 含微生物样品的采集 采样时应注意的问题: 土壤微生物的分布 采土深度 土壤植被情况 采样季节 土壤的酸碱度 对于分离筛选新菌种，还存在另两个选择标准： 土壤来源广泛 在已适应相当苛刻环境压力的微生物类群中寻找新菌种 样品的预处理 目的：提高分离效率 方法： 物理方法：热处理；膜过滤法；离心法 化学方法 诱饵法 分离方法的选择 根据目的菌有无选择性特征来选择分离方法 菌种的营养特征独特 生长特征独特 无选择性特征 根据产物的特征进行 随机分离 选择性分离的关键：生长培养条件的选择与控制，从而实现定向富集筛选。 选择性分离原理和技术 生长条件的选择与控制原理 控制营养成分 控制培养基酸碱度 添加抑制剂 控制培养温度 控制通气条件 选择性分离技术 富集液体培养技术 固体培养技术 A.富集液体培养 增加混合菌群中所需菌株数量的一种技术 技术特点：给混合菌群提供一些有利于目的菌株生长或不利于目的菌以外的其他菌型生长的条件 培养方式 分批培养方式：以最大比生长速率 （μmax）筛选，存在选择压力的控制、移种时间和次数等问题 连续培养方式：以比生长速率（ μ）筛选 连续富集培养技术分离菌株的优点 分离的菌株特别