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第二章 发酵工业菌种与种子的扩大培养 第一节 发酵工业菌种概述 菌种在发酵工业中起着重要作用，它是决定发酵产品是否具有产业化价值和商业化价值的关键因素、是发酵工业的灵魂。 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 一、发酵工业用菌种的特点及要求 放线菌（链霉素四环素；红霉素等） 真菌（青霉素、头孢等） 一些产芽孢的细菌 植物或动物来源 1. 抗生素生产有关的微生物 抗生素是次级代谢产物，需要生物体进行复杂的代谢，目前发现的生物来源如下： 二、已工业化产品生产菌的介绍 2. 氨基酸生产有关的微生物 代谢控制发酵：用人工诱变的方法，有意识地改变微生物的代谢途径，最大限度地积累产物，这种发酵形象地称为代谢控制发酵，最早在氨基酸发酵中得到成功应用。 50、60年代以氨基酸发酵为代表的代谢控制发酵，是发酵工业发展历史上的一个转折点： 二、已工业化产品生产菌的介绍 HD:高丝氨酸脱氢酶 黄色短杆菌中赖氨酸、苏氨酸、蛋氨酸和异亮氨酸的合成调节机制 HT:高丝氨酸转乙酰酶 AK:天冬氨酸激酶 二、已工业化产品生产菌的介绍 2. 氨基酸生产有关的微生物 氨基酸生产菌的要求： 代谢途径比较清楚， 代谢途径比较简单 谷氨酸发酵的菌种： 其它氨基酸生产菌： 棒杆菌属，短杆菌属、节杆菌属或小杆菌属的棒型细菌 常规菌种一般也是以谷氨酸生产菌选育而成；工程菌，大肠杆菌，枯草芽孢杆菌 二、已工业化产品生产菌的介绍 2. 氨基酸生产有关的微生物 3. 食品酶制剂生产有关的微生物 开发一个新酶，都要经过一系列研究的毒理试验。关于食品用酶，美国需要得到FDA的批准。目前已同意使用的仅仅少数微生物能用于生产食品用酶。 α -淀粉酶：黑曲霉、米曲霉、米根酶、枯草牙孢杆菌和地衣牙孢杆菌 二、已工业化产品生产菌的介绍 4. 常用的基因表达系统 （1）原核生物 大肠杆菌(1977年Boyer)、枯草芽孢杆菌、沙门氏菌 生长迅速、蛋白产量高; 表达蛋白的纯化、分离及分析快速； 外源基因的导入相对容易； 已建立了整套表达理论及技术. 二、已工业化产品生产菌的介绍 （2）真核细胞表达系统 酵母(既是微生物又是真核细胞) 生长迅速，营养要求不高，易培养； 安全性好； 比哺乳动物细胞操作简单； 具有一定的修饰蛋白的能力。 二、已工业化产品生产菌的介绍 4. 常用的基因表达系统 中国仓鼠卵巢细胞（CHO细胞）表达系统 具有准确的转录后修饰功能； 具有产物胞外分越功能，便于下游产物分离纯化； 具有重组基因的高效扩增和表达能力； 具有贴壁生长特性，也可进行悬浮生长； CHO很少分泌自身的内源蛋白。 二、已工业化产品生产菌的介绍 4. 常用的基因表达系统 （2）真核细胞表达系统 微生物（包括动、植物细胞）几乎可以生产我们所需的一切产品，但是涉及到工业化生产对于某一种特定的产品，只有特定的微生物才具有大量表达的潜力。 问题： 生产抗生素的微生物能不能用于生产氨基酸？ 礼来(Eli lilly),花了10年的时间从40万株微生物中，发现了三种有潜力的新抗生素。 例： 二、已工业化产品生产菌的介绍 工业菌种的育种：是运用遗传学原理和技术对某个用于特定生物技术目的的菌株进行的多方位的改造。通过改造，可使现存的优良性状强化，或去除不良性质或增加新的性状。 工业菌种的分离：菌株分离是将混杂着各种微生物的样品按照实际需要和菌株的特性采取迅速、准确、有效的方法对它们进行分离、筛选。进而得到所需微生物的过程。 第二节 发酵工业菌种的选育 一、菌种的来源 根据资料直接向有科研单位、高等院校、工厂或菌种保藏部门索取或购买； 从大自然中分离筛选新的微生物菌种。 定方案：首先要查阅资料，了解所需菌种的生长培养特性。 采样：有针对性地采集样品。 增殖：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。 分离：利用分离技术得到纯种。 发酵性能测定：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、新种分离与筛选的步骤 1. 采样 （1）采样对象 以采集土壤为主。一般园田土和耕作过的沼泽土中，以细菌和放线菌为主，富含碳水化合物的土壤和沼泽地中，酵母和霉菌较多，如一些野果生长区和果园内。采样的对象也可以是植物，腐败物品，某些水域等。 二、新种分离与筛选的步骤 1. 采样 （2）采样季节