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微生物技术与应用核心知识.
微生物技术与应用核心知识
第1章 绪论
微生物技术的概念:所有直接或间接的利用微生物、微生物的机能、微生物的组成部分或其代谢产物(如酶)来加工生产产品,或为社会提供服务的技术。
微生物技术的特点 :需要多学科的指示,既多学科性质。
微生物技术发展趋向:
?微生物基因组研究形成巨大推动力
?新微生物类群的发现将拓宽其应用领域
?生物质资源导向性新经济体制的建立
?可持续发展的重要基石
微生物技术的基本原理:
具有基础性作用来讲,主要是以下三学科的相关原理:微生物学与分子生物学、发酵工艺学、生化分离理论
微生物应用的基本技术可以分为以下几类:
微生物分离与纯培养技术、菌种选育技术、培养基制备技术、灭菌技术、大规模发酵与控制技术、产物分离与纯化技术
微生物技术的流程
一般可以分为三个部分:菌种分离与选育部分;发酵培养部分;产物分离纯化部分。
第2章 微生物资源开发与菌株选育
第一节 常用微生物的类群
一、工业化菌种应符合下述要求:
?能够利用廉价的原料,简单的培养基,大量高效地合成产物
?有关合成产物的途径尽可能地简单,或者说菌种改造的可操作性要强
?遗传性能要相对稳定
?不易感染它种微生物或噬菌体
?产生菌及其产物的毒性必须考虑(在分类学上最好与致病菌无关)
?生产特性要符合工艺要求
二、工业上重要细菌:埃希氏大肠菌、醋酸杆菌、假单胞菌、短杆菌、棒状杆菌、乳酸杆菌、双歧杆菌、丙酸杆菌、枯草芽孢杆菌、链孢囊菌属、芽孢梭菌、链球菌
三、放线菌
1概念:放线菌(Actinomyces)是指在形态上具有分枝状菌丝、菌落形态与霉菌相似,以孢子进行繁殖的原核微生物。放线菌实际上是属于细菌范畴内的原核微生物,只不过其细胞形态为分枝状菌丝。
2放线菌对人类最突出的贡献:就是它能产生大量的、种类繁多的抗生素,目前已经发现的抗生素有近6000种,其中4000多种是由放线菌产生的(其中90%由链霉菌产生)。
3工业上重要放线菌属:链霉菌属、、诺卡氏菌属、、小单胞菌属、、链孢囊菌属
四、真核微生物:凡是细胞核具有核膜、能进行有丝分裂、细胞质中存在线粒体或同时存在叶绿体等细胞器的微小生物,都称为真核微生物。
1真菌:具有细胞壁,不含叶绿素,无根茎叶的分化,以产生大量孢子进行繁殖,以寄生或腐生方式生存的真核微生物。
2工业上重要真菌:酵母菌、霉菌、蕈菌
五、极端微生物
极端微生物(extremophiles),也叫极端环境微生物,是最适合生活在极端环境中的微生物的总称,包括嗜热、嗜冷、嗜酸、嗜碱、嗜压、嗜盐、抗辐射、耐干燥和极端厌氧等多种类型
嗜热菌的最著名的产品:Taq酶
第二节 菌株的分离与筛选
一、新种分离与筛选的一般步骤:
1定方案:首先要查阅资料,了解所需菌种的生长培养特性,设计合理的筛选方案。
2采样:有针对性地采集样品。
3增殖(富集):人为地通过控制养分或培条件,使所需菌种增殖培养后,在数量上占优势。
4分离:利用分离技术得到纯种。
5生产性能测定:进行生产性能测定。这些特性包括形态、培养特征、营养要求、生理生化特性、发酵周期、产品品种和产量、耐受最高温度、生长和发酵最适温度、最适pH值、提取工艺等。
二、样品采集:
采样对象——土壤、水、空气、枯枝烂叶、植物病株、烂水果等都含有众多微生物,但总体来讲土壤样品的含菌量最多。
采样季节——以温度适中,雨量不多的秋初为好。
采土方式——在选好适当地点后,除去表土,取离地面5-15cm处的土约10g,盛入清洁的牛皮纸袋或塑料袋中,扎好,标记,记录采样时间、地点、环境条件等,以备查考。
三、增殖(富集):
富集的目的:让目的微生物在种群中占优势,使筛选变得可能。
富集培养的方法:
1控制培养基的营养成分:不同种类的微生物,对营养的成分的需求不同,在培养基中添加要分离的目的菌容易利用而其他杂菌不易利用的成分,目的菌因得到充足的营养而迅速繁殖,其他微生物则由于不能利用这些物质,生长受到抑制。
2 控制培养条件:在筛选某些微生物时,除通过培养基营养成分的选择外,还可通过它们对pH、温度及通气量等其他一些条件的特殊要求加以控制培养,达到有效的分离目的。
如细菌、放线菌的生长繁殖一般要求偏碱(7.0~7.5),霉菌和酵母菌要求偏酸(4.5~6)。因此,富集培养基的pH值调节到被分离微生物的要求范围不仅有利于自身生长,也可排除一部分不需要的菌类。
分离放线菌时,可将样品液在40℃恒温预处理20分钟,有利于孢子的萌发,可以较大的增加放线菌数目,达到富集的目的。
3抑制不需要的菌类:通过高温、高压、加入抗生素等方法减少非目的微生物的数量,使目的微生物的比例增加,同样能够达到富集的目的。
从土壤中分离芽孢杆菌时,由于芽
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