生產菌種的來源

1、第二章第二章 生產菌種的來源生產菌種的來源微生物工程的工業(yè)生產三個要素：微生物工程的工業(yè)生產三個要素： 生產菌種的性能生產菌種的性能 發(fā)酵及提純工藝條件發(fā)酵及提純工藝條件 生產設備生產設備其中其中優(yōu)良的菌種優(yōu)良的菌種是最重要的。是最重要的。微生物是發(fā)酵工業(yè)的靈魂微生物是發(fā)酵工業(yè)的靈魂（張星元、木下祝郎）（張星元、木下祝郎） 菌種菌種是發(fā)酵成功的內因。若設是發(fā)酵成功的內因。若設備條件已確定，備條件已確定， 可通過改良菌種可通過改良菌種挖掘生產潛力；在設備、菌種確定挖掘生產潛力；在設備、菌種確定的情況下，的情況下， 可通過優(yōu)化發(fā)酵工藝可通過優(yōu)化發(fā)酵工藝條件發(fā)揮菌種潛力。條件發(fā)揮菌種潛力。 優(yōu)良菌種

2、可優(yōu)良菌種可大幅度增加生產，提高產品質量，大幅度增加生產，提高產品質量，簡化操作，提高經濟效益。簡化操作，提高經濟效益。微生物工程的常用菌種及其作用生產上常用的微生物主要是細菌、放線菌、酵母菌、霉菌，另外還有一些擔子菌、藻類、生物工程菌等細 菌1.大腸桿菌：最早用做基因工程的宿主菌。工業(yè)上常用于生產谷氨酸脫羧酶、天冬酰胺酶和制備天冬氨酸、蘇氨酸、纈氨酸等。2.枯草桿菌：生產淀粉酶、蛋白酶、氨基酸和核苷等。3.乳酸菌：4.醋酸桿菌：5.北京棒狀桿菌：谷氨酸6.纖維素分解菌7.光合細菌放 線 菌1.鏈霉菌屬：鏈霉素、土霉素、卡那霉素、絲裂霉素、制霉菌素2.小單孢菌：慶大霉素3.諾卡氏菌：利福霉素、

3、瑞斯托菌素，石油脫蠟、烴類發(fā)酵、污水處理酵 母 菌1.釀酒酵母：酒、酒精、scp、面包，核酸、vc、輔酶等2.熱帶假絲酵母：石油蛋白、飼料蛋白生產3.產朊假絲酵母：scp4.白地霉：生產藥用和飼料用的酵母菌體蛋白、提取核酸、合成脂肪霉 菌1.根霉：釀酒工業(yè)，生產淀粉酶、脂肪酶等。黑根霉、米根霉、華根霉2.毛霉：生產腐乳、乳酸、琥珀酸、甘油、轉化甾體化合物等，糖化能力強3.紅曲霉：制備紅曲、釀紅酒、制醋，生產腐乳、蛋白酶、淀粉酶、檸檬酸4.曲霉：生產有機酸5.青霉：有機酸、抗生素擔子菌：藻類：螺旋藻，單胞藻生產石油生物工程菌：胰島素、干擾素等。二、生物物質產生菌的篩選二、生物物質產生菌的篩選 2

4、.1.微生物是生物活性物質的豐富資源微生物是生物活性物質的豐富資源 微生物是地球上分布最廣、物種最豐微生物是地球上分布最廣、物種最豐富的生物種群，所以微生物現在和將來都富的生物種群，所以微生物現在和將來都是具有各種生物活性的新產物的豐富資源。是具有各種生物活性的新產物的豐富資源。 微生物的生長環(huán)境土壤一般土壤，鹽堿土，沙漠水域江、河、湖水、污水、污泥、鹽湖、海水動物體表、腸道、反芻胃、昆蟲消化道植物葉面、根際、熱帶雨林極端環(huán)境 深海高溫泉、深海火山口、極地、高山凍土特殊環(huán)境 污染土壤、污染水域、沼氣池大氣陸地和水域中未被培養(yǎng)微生物比例的估計生境可培養(yǎng)微生物的比例%生境可培養(yǎng)微生物的比例%海水0

5、.001-0.1活性污泥1-15淡水0.25沉積物0.25半自養(yǎng)湖0.1-1土壤0.3未污染河口0.1-3 如何篩選？如何篩選？ 關鍵在于要根據關鍵在于要根據生產實際需要生產實際需要、目的代目的代謝產物的性質謝產物的性質、可能產生所需產物微生物菌、可能產生所需產物微生物菌種的種的分類地位分類地位、這類、這類微生物分布微生物分布、特性特性以及以及生態(tài)環(huán)境生態(tài)環(huán)境等，設計選擇性高的等，設計選擇性高的分離篩選方法分離篩選方法，才能快速從可能的環(huán)境和混雜的多種微生物才能快速從可能的環(huán)境和混雜的多種微生物中獲得所需菌種。中獲得所需菌種。一般菌種分離純化和篩選步驟如下：一般菌種分離純化和篩選步驟如下：標本

6、采集標本采集 標本材料的預處理標本材料的預處理 富集培養(yǎng)富集培養(yǎng) 菌種初篩菌種初篩 菌種復篩菌種復篩 性能鑒定性能鑒定 菌種保藏。菌種保藏。 2.1.2. 標本采集標本采集 選擇標準：選擇標準： 1.1.對于天然材料，來源越是廣泛的樣品，越對于天然材料，來源越是廣泛的樣品，越有可能獲得新的菌種；有可能獲得新的菌種； 2.2.可以尋找已適應相當苛刻的環(huán)境壓力的微可以尋找已適應相當苛刻的環(huán)境壓力的微生物類群。如高溫、高壓、高鹽、高生物類群。如高溫、高壓、高鹽、高phph、低、低phph或或海水等極端環(huán)境。海水等極端環(huán)境。 2.1.3.標本的預處理標本的預處理 (1)(1)采用熱處理方法減少材料中的

7、細菌數采用熱處理方法減少材料中的細菌數 (2)(2)采用膜過濾和離心的方法濃縮水中的細胞采用膜過濾和離心的方法濃縮水中的細胞 (3)(3)采用化學方法采用化學方法 (4)(4)誘餌法：將固體基質（如蛇皮、花粉）等加到誘餌法：將固體基質（如蛇皮、花粉）等加到待檢的土壤或水中，待其菌落長出后再鋪平板分待檢的土壤或水中，待其菌落長出后再鋪平板分離。離。 (5)(5)空氣攪拌法空氣攪拌法 ：在空氣中攪拌，收集孢子沉淀，：在空氣中攪拌，收集孢子沉淀，如稻草的處理。如稻草的處理。 在采集的樣品中，如果目的微生物是優(yōu)勢在采集的樣品中，如果目的微生物是優(yōu)勢菌，則可以直接分離純化，但多數情況下不是菌，則可以直接

8、分離純化，但多數情況下不是優(yōu)勢菌，因此需要設法增加分離菌的數量，這優(yōu)勢菌，因此需要設法增加分離菌的數量，這就需要進行富集培養(yǎng)。就需要進行富集培養(yǎng)。富集培養(yǎng)：富集培養(yǎng)：又稱增殖培養(yǎng)，就是利用不同微生又稱增殖培養(yǎng)，就是利用不同微生物生長對環(huán)境和培養(yǎng)基的特殊要求，設計選擇物生長對環(huán)境和培養(yǎng)基的特殊要求，設計選擇性培養(yǎng)基，創(chuàng)造有利的生長條件，使目的微生性培養(yǎng)基，創(chuàng)造有利的生長條件，使目的微生物在最適環(huán)境中大量繁殖，由原來自然條件下物在最適環(huán)境中大量繁殖，由原來自然條件下的劣勢種變?yōu)槿斯きh(huán)境下的優(yōu)勢種，以利于分的劣勢種變?yōu)槿斯きh(huán)境下的優(yōu)勢種，以利于分離。離。 2.1.4.富集培養(yǎng)富集培養(yǎng)2.2 菌種的分

9、離菌種的分離1 施加選擇性壓力分離法施加選擇性壓力分離法2 隨機分離方法隨機分離方法 2.2.1 施加選擇性壓力分離法施加選擇性壓力分離法 利用不同種類的微生物對環(huán)境和營養(yǎng)要求的不利用不同種類的微生物對環(huán)境和營養(yǎng)要求的不同，人為控制這些條件，使之利于某類或某種微同，人為控制這些條件，使之利于某類或某種微生物的生長，而不利于其他種類微生物的生存，生物的生長，而不利于其他種類微生物的生存，以達到使目的菌種占優(yōu)勢，而得以快速分離純化以達到使目的菌種占優(yōu)勢，而得以快速分離純化的目的。的目的。 分離培養(yǎng)基的效率取決于其分離培養(yǎng)基的效率取決于其養(yǎng)分，養(yǎng)分，ph和加入的和加入的選擇性抑制劑選擇性抑制劑等。等

10、。培養(yǎng)方法：液體培養(yǎng)方法和固體培養(yǎng)方法培養(yǎng)方法：液體培養(yǎng)方法和固體培養(yǎng)方法 固體培養(yǎng)方法固體培養(yǎng)方法：固體培養(yǎng)基常用于分離某些酶固體培養(yǎng)基常用于分離某些酶產生菌，其選擇培養(yǎng)基中常含有所需酶的基質，產生菌，其選擇培養(yǎng)基中常含有所需酶的基質，以便促進酶產生菌的生長。以便促進酶產生菌的生長。如蛋白酶、脂肪酶、果膠酶等。如蛋白酶、脂肪酶、果膠酶等。 液體培養(yǎng)方法液體培養(yǎng)方法：搖瓶培養(yǎng)（分批式富集培養(yǎng)）：搖瓶培養(yǎng)（分批式富集培養(yǎng)） 連續(xù)培養(yǎng)（恒化式富集培養(yǎng)）。連續(xù)培養(yǎng)（恒化式富集培養(yǎng)）。 搖瓶培養(yǎng)（分批式富集培養(yǎng)）搖瓶培養(yǎng)（分批式富集培養(yǎng)）：是指將富集培養(yǎng)：是指將富集培養(yǎng)物轉接到新的同一種培養(yǎng)基中，重新

11、建立選擇性物轉接到新的同一種培養(yǎng)基中，重新建立選擇性壓力，如此反復轉種幾次后，再取此富集培養(yǎng)物壓力，如此反復轉種幾次后，再取此富集培養(yǎng)物接種到固體培養(yǎng)基上，以獲得單菌落。接種到固體培養(yǎng)基上，以獲得單菌落。 轉種的時間轉種的時間是關鍵，應在所需菌種占優(yōu)勢的是關鍵，應在所需菌種占優(yōu)勢的情況下移種。情況下移種。 連續(xù)培養(yǎng)（恒化式富連續(xù)培養(yǎng)（恒化式富集培養(yǎng)）集培養(yǎng)）：通過改變限通過改變限制性基質的濃度來控制兩制性基質的濃度來控制兩類不同菌株的比生長速率。類不同菌株的比生長速率。 2.2.2 隨機分離方法隨機分離方法 有些微生物的產物對產生菌的篩選沒有任何選擇有些微生物的產物對產生菌的篩選沒有任何選擇性

12、好處，因此，常采用隨機的方法分離所需菌種。性好處，因此，常采用隨機的方法分離所需菌種。 1. 抗生素產生菌的分離抗生素產生菌的分離 把潛在的產生菌生長在含有試驗菌的平板上可以鑒把潛在的產生菌生長在含有試驗菌的平板上可以鑒定產生菌的抗微生物作用。也可以將微生物分離株生定產生菌的抗微生物作用。也可以將微生物分離株生長在液體培養(yǎng)基中，檢測其無細胞濾液的抗菌活性。長在液體培養(yǎng)基中，檢測其無細胞濾液的抗菌活性。包括包括抑菌圈法、稀釋法、擴散法、生物自顯影法抑菌圈法、稀釋法、擴散法、生物自顯影法等。等。在這些方法中，在這些方法中，實驗菌的選擇實驗菌的選擇是關鍵。是關鍵。 2. 抗腫瘤藥物產生菌的分離抗腫瘤

13、藥物產生菌的分離 抗腫瘤藥物作用機理抗腫瘤藥物作用機理：破壞核酸或：破壞核酸或抑制核酸生物合成。利用這一原理篩選抑制核酸生物合成。利用這一原理篩選抗腫瘤藥物的常用方法有生化誘導分析抗腫瘤藥物的常用方法有生化誘導分析法和法和sos生色檢測法。生色檢測法。3. 酶抑制劑產生菌的分離酶抑制劑產生菌的分離 原理：原理：如果某種化合物能在體外抑制某種關鍵如果某種化合物能在體外抑制某種關鍵的人體酶，它就有可能在體內有藥理作用。酶的人體酶，它就有可能在體內有藥理作用。酶抑制劑產生菌的篩選，主要選擇與生理和病理抑制劑產生菌的篩選，主要選擇與生理和病理關系明確的酶作為靶酶進行篩選。關系明確的酶作為靶酶進行篩選。4. 生長因子產生菌的分離生長因子產生菌的分離 通過觀察分離株能否促進營養(yǎng)缺陷型的生通過觀察分離株能否促進營養(yǎng)缺陷型的生長，便可檢出生長因子產生菌。長，便可檢出生長因子產生菌。 5. 多糖產生菌的分離多糖產生菌的分離 曾從各種環(huán)境中分離出多糖產生菌，有人認為曾從各種環(huán)境中分離出多糖產生菌，有人認為制糖工業(yè)污水中可能含有很多這種菌種。從這種制糖工業(yè)污水中可能含有很多這種菌種。從這種環(huán)境獲得的分離株，可