第二章生产菌种的来源课件

章生产菌种的来源章生产菌种的来源1微生物工程工业生产水平的三个决定要素微生物工程工业生产水平的三个决定要素:l 生产菌种的性能生产菌种的性能l 发酵和提取工艺条件发酵和提取工艺条件l 生产设备生产设备获得优良菌种是实现高水平微生物工程工业生产的第一环节获得优良菌种是实现高水平微生物工程工业生产的第一环节!2一、发酵工业常用的微生物一、发酵工业常用的微生物二、生物物质产生菌的筛选二、生物物质产生菌的筛选三、菌种分离三、菌种分离本章内容本章内容3第一节第一节发酵工业常用的微生物发酵工业常用的微生物4一、发酵工业对微生物菌种的要求一、发酵工业对微生物菌种的要求1、能在、能在廉价原料廉价原料制成的培养基上迅速生长，并形成制成的培养基上迅速生长，并形成所需的代谢产物，产量高。所需的代谢产物，产量高。2、可以在、可以在易于控制的培养条件易于控制的培养条件下迅速生长和发酵，下迅速生长和发酵，且所需酶活力高。且所需酶活力高。3、根据代谢控制的要求，选择单产高的、根据代谢控制的要求，选择单产高的营养缺陷型突营养缺陷型突变株或调节突变株或野生菌株变株或调节突变株或野生菌株。54、选育、选育抗噬菌体抗噬菌体能力强的菌株，使其不易感染噬菌体。能力强的菌株，使其不易感染噬菌体。5、菌种纯粹，、菌种纯粹，不易变异退化不易变异退化，以保证发酵生产和产品质，以保证发酵生产和产品质量的稳定性。量的稳定性。6、菌种、菌种不是病原菌不是病原菌，不产生有害的生物活性物质和毒，不产生有害的生物活性物质和毒素，以保证安全。素，以保证安全。6二、发酵工业中常用的微生物菌种二、发酵工业中常用的微生物菌种7（一）细菌（一）细菌81、枯草芽孢杆菌、枯草芽孢杆菌 (Bacillus subtilis)l G+l常存在于枯草、土壤。常存在于枯草、土壤。l 能产生大量淀粉酶和蛋白酶等。能产生大量淀粉酶和蛋白酶等。92、大肠杆菌、大肠杆菌 (Escherichia coli)l G-l可利用大肠杆菌制取天冬氨酸、苏氨酸、缬氨酸等。可利用大肠杆菌制取天冬氨酸、苏氨酸、缬氨酸等。l 基因工程的很好材料。基因工程的很好材料。10113、乳酸杆菌、乳酸杆菌 (Lactobacillus sp.)l G+l 生产乳酸。生产乳酸。l 干酪、酸乳、腌菜、泡菜制作。干酪、酸乳、腌菜、泡菜制作。124、醋酸菌、醋酸菌(Acetobacter)l G-，果园的土壤、葡萄或其他浆果或酸败食物表面。果园的土壤、葡萄或其他浆果或酸败食物表面。l 分两群：分两群：1）只将乙醇氧化成醋酸）只将乙醇氧化成醋酸 2）将产生的醋酸继续氧化成）将产生的醋酸继续氧化成CO2和水和水l 可生产醋酸、酿醋。可生产醋酸、酿醋。135、棒状杆菌、棒状杆菌(Corynebacterium)l G+l 以葡萄糖为原料发酵产酸，是谷氨酸和其他氨基酸的以葡萄糖为原料发酵产酸，是谷氨酸和其他氨基酸的高产菌。高产菌。146、黄单胞菌、黄单胞菌(Xanthomonas)l G-l 野油菜黄单胞菌野油菜黄单胞菌(X.campestris)可以用淀粉生产可以用淀粉生产黄原胶黄原胶(Xanthan gum)。15黄原胶是目前国际上集增稠、悬浮、乳化、稳定于于一体性能最优越的生物胶。酸性胞外杂多糖1617黄原胶黄原胶n应用添加量应用添加量n使用产品用量(%)效用n果汁饮料0.1-0.3增稠悬浮作用、口感滑爽、风味自然n冰淇淋0.1-0.3多微孔、无冰凌、缩短老化时间、使产品组织细腻n酱油、蚝油0.05-0.1耐盐性好、增加稠度、适用于做调味汁、增强挂壁性及附着性黄原胶n冷冻甜食0.1-0.2结合水、产生稠度及细腻度、防脱水18黄原胶黄原胶用途用量（%）作用n液体饮料0.10.3增稠、混悬、提高感官质量n固体饮料0.10.3更易成型、增强口感n肉制品0.10.2嫩化、持水、增强稳定性n冷冻食品0.10.2增稠、增加细腻度、稳定食品结构n调味品0.10.3乳化、增稠、稳定馅类食品0.51.5便于成型、增强口感n面制品0.030.08增强韧性、持水、延长保质期198、假单胞菌、假单胞菌 (Pseudomonas)l G-l 生产维生素生产维生素B12、丙氨酸、谷氨酸、葡萄糖酸、色素、丙氨酸、谷氨酸、葡萄糖酸、色素、果胶酶；果胶酶；l 类固醇（甾体）转化；利用烃类生产单细胞蛋白。类固醇（甾体）转化；利用烃类生产单细胞蛋白。20假单胞菌假单胞菌感染n假单胞菌感染是假单胞菌寄生人体所致的疾病。假单胞菌属假单胞菌科，包括一群革兰氏染色阴性杆菌，它是一种机会性病原菌，常可引起医院内获得的感染。广泛存在于土壤、水、污物及空气中，在所有的培养基上均生长良好。主要分为绿脓杆菌感染、马鼻疽杆菌感染、类鼻疽等。21（二）（二）放线菌放线菌l 菌落呈放射状菌落呈放射状l 分布很广，土壤中较多分布很广，土壤中较多l 大多腐生，少数寄生大多腐生，少数寄生l 产生多种抗生素产生多种抗生素221、链霉菌属、链霉菌属(Streptomyces)23l 灰色链霉菌灰色链霉菌(Streptomyces griseus)-生产链霉素生产链霉素l 金霉素链霉菌金霉素链霉菌(Streptomyces aureofaciens)-生产金霉素生产金霉素l 红霉素链霉菌红霉素链霉菌(Streptomyces erythreus)-产红霉素产红霉素l 龟裂链霉菌龟裂链霉菌(Streptomyces rimosus)-生产土霉素生产土霉素242、小单胞菌属、小单胞菌属(Micromonospora)l 多种可产抗生素l 棘孢小单胞菌产庆大霉素。25（三）酵母菌（三）酵母菌l 单细胞真核单细胞真核l 分布于含糖质较多的偏酸性环境中，如水果、蔬菜、分布于含糖质较多的偏酸性环境中，如水果、蔬菜、花蜜和植物叶子上，以及果园土壤中。花蜜和植物叶子上，以及果园土壤中。261、啤酒酵母、啤酒酵母(Saccharomyces cerevisiae)l 主要供生产啤酒、白酒及面包。主要供生产啤酒、白酒及面包。l 多供生产葡萄酒、果酒等。多供生产葡萄酒、果酒等。272、葡萄汁酵母、葡萄汁酵母(Saccharomyces uvarum)l 与酿酒酵母相似，主要的区别在于葡萄汁酵母能发酵棉与酿酒酵母相似，主要的区别在于葡萄汁酵母能发酵棉子糖和蜜二糖。子糖和蜜二糖。l 葡萄汁酵母常用于啤酒酿造的底层发酵，也可食用、药葡萄汁酵母常用于啤酒酿造的底层发酵，也可食用、药用或作饲料。用或作饲料。283、汉逊酵母、汉逊酵母(Hansenula polymorpha)l 此属酵母多能产生乙酸乙酯，从而增加产品的香味，此属酵母多能产生乙酸乙酯，从而增加产品的香味，可用于酿酒和食品工业。可用于酿酒和食品工业。l 但由于它能利用酒精作碳源，又能在饮料表面产生但由于它能利用酒精作碳源，又能在饮料表面产生干皱的菌膜，所以又是酒精生产的有害菌。干皱的菌膜，所以又是酒精生产的有害菌。294、球拟酵母、球拟酵母(Toruiopsis)l 此属酵母有些种能产生不同比例的甘油、赤藓糖、此属酵母有些种能产生不同比例的甘油、赤藓糖、阿拉伯糖；阿拉伯糖；l 有的能利用烃类生产蛋白质。有的能利用烃类生产蛋白质。5、假丝酵母、假丝酵母(Candida)l 能形成假丝，液体培养时能形成浮膜能形成假丝，液体培养时能形成浮膜l 可生产可生产SCP、甘油、脂肪酶。、甘油、脂肪酶。306、红酵母、红酵母(Rhodotorula)l 有明显的红色或黄色色素，很多种因生荚膜而形成有明显的红色或黄色色素，很多种因生荚膜而形成粘质状菌落。粘质状菌落。l 可由菌体提取大量脂肪、可由菌体提取大量脂肪、-胡萝卜素。胡萝卜素。317、棉病针孢酵母、棉病针孢酵母(Nematspora gossypii)l 又名棉病囊霉，能危害许多重要的经济作物，如棉又名棉病囊霉，能危害许多重要的经济作物，如棉花、柑橘、番茄等。花、柑橘、番茄等。l 该菌具有大量合成核黄素的能力，是核黄素生产的该菌具有大量合成核黄素的能力，是核黄素生产的重要菌种。重要菌种。328、毕赤酵母、毕赤酵母 (Pichia)l 能利用石油或农副产品及工业废料产生菌体蛋白，能利用石油或农副产品及工业废料产生菌体蛋白，有些菌株能生产麦角固醇、苹果酸、磷酸甘露聚糖。有些菌株能生产麦角固醇、苹果酸、磷酸甘露聚糖。l 近年来其在基因工程中的作用日益得到重视。近年来其在基因工程中的作用日益得到重视。33（四）霉菌（四）霉菌341、根霉、根霉 (Rhizopus)l米根霉米根霉(Rhizopus oryzae)淀粉酶活力极强，多作糖化酶使用；又由于具有较强的蛋白质分解能力，也可用于制造腐乳。l华根霉华根霉(Rhizopus chinentis)酿酒所必须的重要霉菌，也是酸性蛋白酶和腐乳生产中的重要菌种。352、毛霉、毛霉(Mucor)l 鲁氏毛霉鲁氏毛霉(Mucor rouxianus)能糖化淀粉且能生成少量酒精；能产生蛋白酶，有分解大豆蛋白的能力，常用来制作腐乳。36l 总状毛霉总状毛霉(Mucor racemosus)毛霉中分布最广的一种，几乎在各地土壤中、一些生霉的材料上、空气中都能找到；酒曲中常见。可制作豆豉。373、曲霉、曲霉 (Aspergillus)l 米曲霉米曲霉(Aspergillus oryzae)有较强的蛋白分解能力，同时又具有糖化能力。酿酒中的糖化菌；酿酒中的糖化菌；蛋白酶和淀粉酶的生产菌。蛋白酶和淀粉酶的生产菌。38l 黑曲霉黑曲霉(Aspergillus niger)具有多种强大的酶系，如淀粉酶、蛋白酶、果胶酶、纤维素酶和葡萄糖氧化酶等；还能产生多种有机酸，如抗坏血酸、柠檬酸、葡萄糖酸和没食子酸等。是生产柠檬酸和葡萄糖酸的重要菌种。394、青霉、青霉(Penicillum)l 产黄青霉产黄青霉(Penicillum chrysogenum)生产青霉素，也可用来生产葡萄糖氧化酶、葡萄糖酸、柠檬酸和抗坏血酸。l 娄地青霉娄地青霉(Penicillum roqueforti)具有分解油脂和蛋白质的能力，可用于制造干酪。40l 展开青霉展开青霉(P.patulum)又名寻麻青霉，主要用于生产灰黄霉素（一种有效的可口服抗生素，用于治疗真菌性皮肤病、痢疾及灰指甲）。l 橘青霉橘青霉(P.citrinum)许多菌系可产生橘霉素，也能产生脂肪酶、葡萄糖氧化酶和凝乳酶。有的菌系产生5-磷酸二酯酶，可用它生产5-核苷酸（肌苷酸和鸟苷酸具有很强的助鲜作用）。415、白地霉、白地霉(Geotrichum candidum)节孢子单个或连接成链。白地霉菌体蛋白营养价值很高，可供食用和饲料用，也可用来提取核酸，在废料废水的利用上很用价值。42第二节第二节 生物物质产生菌的筛选生物物质产生菌的筛选43一、微生物是生物活性物质的丰富资源一、微生物是生物活性物质的丰富资源l 微生物种类多、分布广、生存环境多样！微生物种类多、分布广、生存环境多样！l 微生物是人类获取生物活性物质的丰富资源！微生物是人类获取生物活性物质的丰富资源！44分离与筛选菌种的一般步骤：分离与筛选菌种的一般步骤：45二、含微生物材料的标本采集二、含微生物材料的标本采集1、根据分离目的采样、根据分离目的采样l 土壤土壤（土质、酸碱度、植被状况、地理条件、季节）l 海水、动物、植物、极端环境 462、根据微生物的营养类型采样、根据微生物的营养类型采样森林土中有相当多枯枝落叶和腐烂的木头，富含纤维素，适合利用纤维素作碳源的纤维素酶产生菌生长。肉类加工厂附近、饭店排污沟，易分离到蛋白酶和脂肪酶产生菌。面粉加工厂等场所易分离到产淀粉酶、糖化酶的菌种。473、根据微生物的生理特性采样、根据微生物的生理特性采样筛选高温酶产生菌通常从温泉、火山爆发处、堆肥等采样；筛选产低温酶的微生物，可从冰窖、南极、深海等采样；分离耐高渗透压酵母菌，可到甜果、蜜饯、甘蔗渣堆积处采样。48三、标本的预处理三、标本的预处理l 物理方法物理方法（温度、过滤、离心等）l 化学方法化学方法（化学试剂）l 诱饵技术诱饵技术（石蜡棒、花粉、蛇皮等）49四、菌种的分离四、菌种的分离1、施加选择性压力分离法施加选择性压力分离法 富集培养富集培养2、随机分离、随机分离 50四、含微生物样品的富集培养四、含微生物样品的富集培养l富集培养富集培养(enrichment culture)在目的微生物含量较少时，根据微生物的生理特点，设计一种选择性培养基，创造有利的生长条件，使目的微生物在最适的环境下迅速地生长繁殖，数量增加，由原来自然条件下的劣势种变成人工环境下的优势种，以利分离到所需的菌株。1、施加选择性压力分离法施加选择性压力分离法 富集培养富集培养51 控制温度、控制温度、ph、渗透压、氧气、碳源、氮源、抗生素等。、渗透压、氧气、碳源、氮源、抗生素等。控制氧可将好氧微生物和厌氧微生物分开；控制氧可将好氧微生物和厌氧微生物分开；高温下培养可将嗜热微生物和非嗜热微生物分开；高温下培养可将嗜热微生物和非嗜热微生物分开；控制控制pH可分离嗜酸或嗜碱微生物；可分离嗜酸或嗜碱微生物；高糖或高盐培养基可分离耐高渗透压微生物；高糖或高盐培养基可分离耐高渗透压微生物；在分离培养中加入抗生素或某试剂可增加选择性在分离培养中加入抗生素或某试剂可增加选择性 分离真菌可在土豆培养基中加入链霉素；分离真菌可在土豆培养基中加入链霉素；分离细菌或放线菌可在培养基中加入制霉菌素等分离细菌或放线菌可在培养基中加入制霉菌素等52l 抗生素产生菌的分离抗生素产生菌的分离l 抗肿瘤药物产生菌的分离抗肿瘤药物产生菌的分离l 酶抑制剂产生菌的分离酶抑制剂产生菌的分离l 抗病毒药物产生菌的分离抗病毒药物产生菌的分离l 生长因子产生菌的分离等生长因子产生菌的分离等2、随机分离、随机分离53（1 1）抗生素产生菌的分离）抗生素产生菌的分离抑菌圈法、扩散法等。抑菌圈法、扩散法等。试验菌的选择是关键（关系到灵敏度、活性、抗菌谱等）试验菌的选择是关键（关系到灵敏度、活性、抗菌谱等）54（2）抗肿瘤药物产生菌的分离）抗肿瘤药物产生菌的分离 临床上有效的抗肿瘤药物大多是直接作用于核酸或抑制临床上有效的抗肿瘤药物大多是直接作用于核酸或抑制核酸生物合成的物质。核酸生物合成的物质。大部分具有抗菌或抗真菌的活性。大部分具有抗菌或抗真菌的活性。现发展出利用微生物筛选作用于现发展出利用微生物筛选作用于DNA 的抗肿瘤药物的的抗肿瘤药物的方法，如方法，如生化诱导分析法。生化诱导分析法。55（3）酶抑制剂产生菌的分离）酶抑制剂产生菌的分离 某些酶与病理相关。某些酶与病理相关。如果某种化合物能在体外抑制某关键的人体酶，它就如果某种化合物能在体外抑制某关键的人体酶，它就可能在体内有药理作用。可能在体内有药理作用。选择与生理和病理关系明确的酶作为靶酶。选择与生理和病理关系明确的酶作为靶酶。靶区靶区 靶酶靶酶抗高血压 血管紧张素转移酶抗糖尿病 -淀粉酶、蔗糖酶等抗血脂症 缩合酶抗组氨 组氨酸脱羧酶、组氨-N-甲基转移酶56（4）生长因子产生菌的分离）生长因子产生菌的分离 通过观察分离菌能否促进营养缺陷型菌株的生长，来通过观察分离菌能否促进营养缺陷型菌株的生长，来检测生长因子产生菌。检测生长因子产生菌。分离培养基上培养被杀死的菌落周围有被杀死的菌落周围有无检测菌的生长圈无检测菌的生长圈影印到能支持生长因子产生菌生长的培养基上Uv照射杀死菌落铺上一层含相应生长因子缺陷型菌株57思考题思考题1.菌种分离纯化和筛选的一般步骤？菌种分离纯化和筛选的一般步骤？2.菌种的分离方法有哪些菌种的分离方法有哪些?（如何筛选抗生素产生菌？）58