发酵生产技术模块讲解.ppt

第一篇 发酵生产技术模块 第一章 菌种管理技术模块 微生物工程的工业生产水平由三个要素决定，即生产菌种的性能，发酵提纯工艺条件和生产设备，其中优良菌种是最重要的。 在应用微生物加工制造和发酵生产各种食品的过程中，要想有效地大幅度提高产品的产量、质量和花色品种,必须选育优良的生产菌种，才能达到目的。 由于微生物在传代过程中不断产生变异，因此，菌种选育获得的优良性状不可能永久地保持下去，只能减慢退化速度，这就需要通过创造适宜的环境来限制退化速度，这就是菌种保藏工作。不言而喻，菌种保藏对于微生物工业生产是极其重要和不可缺少的。 在微生物工业应用中， 微生物菌种工作主要包括以下四方面： ① 菌种的分离筛选：挑选符合生产要求的菌种，这是选种工作的任务。 ② 菌种培育： 改良已有菌种的生产性能，使产品的质和量不断提高，或使它更适应于工艺的要求，这是育种工作的任务。 ③ 菌种的保藏： 一切生产菌种都要使它避免死亡和生产性能的下降，这是菌种保藏工作的任务。 ④ 退化菌种的复壮： 如果发现菌种的生产性能下降，就要设法使它恢复，这便是菌种复壮工作的任务。 第一节 微生物代谢调控 微生物细胞的代谢调节方式很多，例如可调节营养物质透过细胞膜而进入细胞的能力，通过酶的定位以限制它与相应底物的接近，以及调节代谢流等。其中以调节代谢流的方式最为重要，它包括两个方面，一是“粗调”，即调节酶的合成量，二是“细调”，即调节现成酶分子的催化活力，两者往往密切配合和协调，以达到最佳调节效果。 利用微生物代谢调控能力的自然缺损或通过人为选育的方法获得突破代谢调控的变异菌株，可为发酵工业提供生产有关代谢产物的高产菌株。 第二节 菌种选育 微生物菌种选育的理论基础是微生物遗传学和分子遗传学。 优良菌种的选育是在微生物遗传变异的基础上进行的。遗传和变异是相互关联，同时又相互矛盾对立的两个方面，在一定条件下，二者是相互转化的。认识和掌握微生物遗传变异的规律是搞好菌种选育和关键。 菌种选育的内容涉及范围非常广，最主要的部分是基因突变的突变型菌株的识别与筛选两部分。 一、微生物菌种选育的理论基础 （一）微生物的遗传和变异性 1、遗传 2、变异 遗传和变异现象是生物最基本的特性。遗传是相对的，变异是绝对的。遗传中包含变异，变异中包含遗传。 3、微生物的遗传和变异性的特点 ①由于微生物繁殖快、个体小，受环境影响大，易于变异。 ②变异后能很快在性状上表现出来。 微生物的变异包含稳定性变异和不稳定性变异。 （二）遗传变异的物质基础 1、研究历史 孟德尔 豌豆杂交实验 摩尔根 确认遗传因子 Miescher 发现核酸 证明核酸是遗传变异物质基础的经典实验 ： 肺炎双球菌的转化实验 噬菌体的感染实验 烟草花叶病毒的拆开与重组实验 肺炎双球菌的转化实验 噬菌体的感染实验 1952 年侯喜(A. Hershey)和蔡斯(M. Chase)利用示踪元素，对大肠杆菌 T2 噬菌体进行了这类实验。 先用含有 35S 和 32P 两种元素的培养基培养大肠杆菌，然后让 T2 噬菌体侵染培养后的大肠杆菌，从而使 T2 噬菌体打上 35S 和 32P 的标记。 让这种 T2 噬菌体侵染不含标记元素的大肠杆菌，并在 T2 噬菌体完成了吸附和侵入后， 强烈搅拌洗涤，以便使吸附在菌体外表的 T2 噬菌体蛋白质外壳脱离细胞并均匀分布，再进行离心沉淀，分别测定沉淀物和上清液中的同位素标记。 结果发现，几乎全部 35S 都在上清液中，而几乎全部 32P 和细菌一起出现在沉淀物中。 烟草花叶病毒的拆开与重组实验 1956 年，美国的法朗克-康勒特(Fraenkel-Conrat)将烟草花叶病毒拆成RNA(因该病毒不含DNA)和蛋白质，并分别对烟草进行感染实验；结果发现只有 RNA能感染烟草，并在感染后的寄主中分离到完整的具蛋白质外壳的烟草花叶病毒。 后来他又将甲、乙两种变种的烟草花叶病毒拆开，在体外分别将甲病毒的 RNA和乙病毒的蛋白质结合，将乙病毒的RNA 和甲病毒的蛋白质结合进行重组。 接着他把这些经过重组的病毒分别感染烟草。结果从寄主分离所得的病毒蛋白质均取决于相应病毒的 RNA。证明了核酸(RNA)是烟草花叶病毒的遗传物质基础。 2、遗传物质的化学组成和分子结构 ⑴ 遗传物质的化学组成 遗传物质是核酸，核酸是以核苷酸