《發(fā)酵工程》總體介紹課件

一、《發(fā)酵工程》總體介紹二、本課程擬講述內(nèi)容三、本課程第一講《發(fā)酵工程》總體介紹ppt課件1一、《發(fā)酵工程》總體介紹發(fā)酵原理

第一章緒論第二章發(fā)酵過程的生物學(xué)基礎(chǔ)：細(xì)菌、放線菌、酵母菌、霉菌等第三章發(fā)酵過程的生物化學(xué)基礎(chǔ)：糖代謝，脂肪代謝，蛋白質(zhì)代謝、氨基酸代謝等。發(fā)酵工程技術(shù)第四章培養(yǎng)基及其設(shè)計(jì)、制備、優(yōu)化第五章培養(yǎng)基的滅菌及設(shè)備第六章空氣除菌的工藝及設(shè)備第七章生產(chǎn)菌種的擴(kuò)大培養(yǎng)及保藏

《發(fā)酵工程》總體介紹ppt課件2第八章發(fā)酵過程的工藝控制及有關(guān)參數(shù)的檢測第九章發(fā)酵設(shè)備第十章發(fā)酵動(dòng)力學(xué)第十一章工業(yè)發(fā)酵的染菌及防治第十二章發(fā)酵產(chǎn)品的提取、精制工藝及設(shè)備

生產(chǎn)實(shí)例第十三章傳統(tǒng)發(fā)酵第十四章基因工程菌發(fā)酵第十五章固態(tài)發(fā)酵第十六章固定化細(xì)胞發(fā)酵

第八章發(fā)酵過程的工藝控制及有關(guān)參數(shù)的檢3上游

原料

原料處理培養(yǎng)基的配制、設(shè)計(jì)與滅菌菌種的選育保藏菌種種子制備發(fā)酵培養(yǎng)

空氣空氣除菌無菌空氣

下游發(fā)酵液預(yù)處理初步純化精制加工成品

工藝、設(shè)備、傳統(tǒng)、現(xiàn)代

上游4菌種篩選搖瓶種子種子罐種子發(fā)酵罐生產(chǎn)菌種篩選搖瓶種子種子罐種子發(fā)酵罐生產(chǎn)5有關(guān)參考書發(fā)酵工程原理（肖冬光）中國輕工業(yè)出版社2004.7發(fā)酵工程原理與技術(shù)（李艷）高教出版社2007.1曹軍衛(wèi)主編微生物工程科學(xué)出版社2002.8生物工藝學(xué)（俞俊棠唐孝宣）華東理工大學(xué)出版社發(fā)酵工藝原理（熊宗貴）中國藥科大學(xué)出版社發(fā)酵工程與設(shè)備輕工出版社生物工程設(shè)備（梁世中）輕工出版社微生物工程（焦瑞身）化學(xué)工業(yè)出版社PrinciplesofFermentationTechnology(StephenJ.Hall,PeterF.Stanbury&AllanWhitaker)

有關(guān)參考書發(fā)酵工程原理（肖冬光）中國輕工業(yè)出版社2004.6二、本課程擬講授的內(nèi)容第一章緒論：基本概念，有關(guān)背景。第二章工業(yè)微生物：工業(yè)微生物的特點(diǎn)和要求，分離、選育、保藏方法。第三章微生物發(fā)酵培養(yǎng)基：發(fā)酵培養(yǎng)基的組成，常用的原料，發(fā)酵培養(yǎng)基優(yōu)化與設(shè)計(jì)的思路。第四章培養(yǎng)基的滅菌：大生產(chǎn)發(fā)酵培養(yǎng)基滅菌的方法、原理，滅菌的影響因素。二、本課程擬講授的內(nèi)容7第五章空氣除菌：空氣除菌的原理、方法、設(shè)備，空氣除菌介質(zhì)。

第六章種子的制備：實(shí)驗(yàn)室（菌種室）、生產(chǎn)種子的制備，種子的影響因素、質(zhì)量控制。第七章發(fā)酵設(shè)備介紹：好氧、厭氧等發(fā)酵罐介紹第八章發(fā)酵過程的工藝控制：控制的目的、方法，溫度等參數(shù)對發(fā)酵的影響及調(diào)控。

第五章空氣除菌：空氣除菌的原理、方法、設(shè)備，空氣除菌介質(zhì)。8第九章發(fā)酵生產(chǎn)染菌的防治：染菌的危害，防治方法。第十章微生物培養(yǎng)過程的參數(shù)檢測：發(fā)酵參數(shù)的類型，各類參數(shù)的檢測方法第十一章發(fā)酵工程下游技術(shù)：基本情況介紹第十二章發(fā)酵生產(chǎn)實(shí)例：多種類型發(fā)酵產(chǎn)品的生產(chǎn)機(jī)制，工藝流程。第九章發(fā)酵生產(chǎn)染菌的防治：染菌的危害，防治方法。9第一講（2011.9.7）第一章緒論第一節(jié)發(fā)酵工程的定義、特點(diǎn)第二節(jié)發(fā)酵工程的發(fā)展歷史第三節(jié)發(fā)酵工業(yè)的應(yīng)用第四節(jié)發(fā)酵工程的發(fā)展趨勢第一講（2011.9.7）10第一章緒論

第一節(jié)發(fā)酵工程的定義、特點(diǎn)

1、定義：1.1何為發(fā)酵？

狹義定義廣義定義來源拉丁語“Fervere”“Fermentation”

用于描述果汁或谷物中的糖在缺氧條件下降解而產(chǎn)生二氧化碳所引起的“發(fā)泡”現(xiàn)象。生物化學(xué)或生理學(xué)上發(fā)酵是以有機(jī)物作為電子受體的生物氧化產(chǎn)能反應(yīng)。工業(yè)上發(fā)酵泛指利用微生物細(xì)胞代謝生產(chǎn)某些產(chǎn)品或微生物細(xì)胞的過程。第一章緒論

第一節(jié)發(fā)酵工程的定義、特點(diǎn)

1、定義：1111.2發(fā)酵工程:

利用微生物的性狀和機(jī)能，通過現(xiàn)代化工程技術(shù)，生產(chǎn)人們所需要產(chǎn)品或?yàn)槿祟惙?wù)的過程。如抗生素、酒類、有機(jī)酸、基因工程藥物等的生產(chǎn)。發(fā)酵過程是以微生物反應(yīng)為核心的，因此，發(fā)酵工程又被稱為微生物工程。

《發(fā)酵工程》總體介紹ppt課件121.3生物工程：生命科學(xué)應(yīng)用于產(chǎn)業(yè)方面，稱為生物工程學(xué)。也就是利用生物體（生物作用劑：微生物、動(dòng)物細(xì)胞、植物細(xì)胞等）的機(jī)能，通過現(xiàn)代化工程技術(shù)，生產(chǎn)人們所需要產(chǎn)品的過程。生物工程包括：發(fā)酵工程、酶工程、基因工程、細(xì)胞工程。

發(fā)酵工程與生物工程的關(guān)系發(fā)酵工程是生物工程的重要組成部分，在生物工程中處于中心地位。無論是從微生物得到酶或用基因工程菌獲得產(chǎn)品都必須依賴發(fā)酵工程技術(shù)。發(fā)酵工程的發(fā)展直接影響生物工程的進(jìn)一步發(fā)展。1.3生物工程：生命科學(xué)應(yīng)用于產(chǎn)業(yè)方面，稱為生物工程學(xué)。也132、發(fā)酵工業(yè)的一般特點(diǎn)：2.1生產(chǎn)所用原料通常以淀粉、糖蜜等碳水化合物（可再生資源）為主，輔料包括一定的無機(jī)或有機(jī)氮源和少量無機(jī)鹽。2.2微生物生化反應(yīng)過程能通過微生物代謝活動(dòng)完成，因而產(chǎn)品在發(fā)酵設(shè)備中一次合成,從而獲得某些具有一定經(jīng)濟(jì)價(jià)值的物質(zhì)。2.3微生物能利用簡單的物質(zhì)合成復(fù)雜的高分子化合物。2.4微生物能進(jìn)行氧化、還原、官能團(tuán)導(dǎo)入等轉(zhuǎn)化反應(yīng)。從而獲得更大經(jīng)濟(jì)價(jià)值的物質(zhì)。2、發(fā)酵工業(yè)的一般特點(diǎn)：14發(fā)酵工程與化學(xué)工程、生化工程的比較工業(yè)發(fā)酵的過程是依靠微生物細(xì)胞生命活動(dòng)獲得目的產(chǎn)物的過程，從根本上區(qū)別于化學(xué)合成工業(yè)和生化工業(yè)。在工業(yè)化學(xué)過程中沒有生物活性物質(zhì)參與催化。工業(yè)生化過程屬于由酶催化的體外酶反應(yīng)過程，酶具有生物活性。當(dāng)酶失活、輔酶耗盡，過程就停止了?！栋l(fā)酵工程》總體介紹ppt課件15《發(fā)酵工程》總體介紹ppt課件16第二節(jié)發(fā)酵工程的發(fā)展歷史1、自然發(fā)酵時(shí)期（傳統(tǒng)發(fā)酵技術(shù)，從史前到19世紀(jì)）人類利用微生物的代謝產(chǎn)物已經(jīng)有幾千年的歷史了。5,000-6,000BC，古埃及人熟悉酒、醋、奶酪的生產(chǎn)方法。2000BC，古希臘人、古羅馬人已會(huì)釀造葡萄酒。4,000-5000BC，中國制曲釀酒。2,000BC釀制出葡萄酒，1,000BC中國開始制醋。人們對發(fā)酵的認(rèn)識(shí)及發(fā)酵的發(fā)展只有200多年的歷史！從史前到19世紀(jì)，人們對發(fā)酵的本質(zhì)不了解，“自然發(fā)生說”盛及一時(shí)，此階段一般都是手工作坊，談不上發(fā)酵工業(yè)。產(chǎn)品簡單，質(zhì)量不穩(wěn)定。國外：啤酒、葡萄酒等國內(nèi)：醬油，米酒，醋等。

第二節(jié)發(fā)酵工程的發(fā)展歷史172、純種培養(yǎng)技術(shù)的建立（1872年—）

雖然17世紀(jì)就發(fā)現(xiàn)了微生物的存在，但是沒有把微生物與發(fā)酵聯(lián)系起來。

Leeuwenhoek在1683年寄給英國皇家協(xié)會(huì)信的部分內(nèi)容。 （A和B代表?xiàng)U菌，C和D表示菌體運(yùn)動(dòng)的軌跡，E代表球菌 F代表長桿菌，G代表螺旋菌，H代表一簇球菌）

2、純種培養(yǎng)技術(shù)的建立（1872年—）18

直到1859年P(guān)asteur以著名的Pasteur實(shí)驗(yàn)，證明發(fā)酵是由于微生物的作用，揭開了發(fā)酵的秘密，徹底否定自然發(fā)生說。巴斯德的雁頸瓶實(shí)驗(yàn)

19在此基礎(chǔ)上，以Koch為杰出代表科學(xué)家們創(chuàng)立了加熱滅菌和純培養(yǎng)技術(shù)，在微生物的發(fā)酵史上產(chǎn)生突破性的進(jìn)展。1881年RobertKoch提出科赫定律，并完成了細(xì)菌的純培養(yǎng)法（獲1905年諾貝爾獎(jiǎng)）1878年HanSen建立酵母的純培養(yǎng)法1872年Brefeld創(chuàng)立了霉菌的純培養(yǎng)法1897年Buchner(德國人)發(fā)現(xiàn)了酶（Enzyme酵母中）在此基礎(chǔ)上，以Koch為杰出代表科學(xué)家們創(chuàng)立了加熱滅菌和純培20(a)偉大的微生物學(xué)家科赫(RobertKoch)；(b)科赫的研究工具。鐘罩(A)用來培養(yǎng)微生物，照相設(shè)備(B)、顯微鏡(C)、染料和其它化學(xué)試劑(D)。

劃線法獲得單菌落

《發(fā)酵工程》總體介紹ppt課件21此階段人類開始開始對發(fā)酵有所認(rèn)識(shí)，發(fā)酵技術(shù)從天然發(fā)酵轉(zhuǎn)變?yōu)榧兣囵B(yǎng)發(fā)酵，控制微生物發(fā)酵的過程。提高發(fā)酵的質(zhì)量和水平，提高產(chǎn)品的穩(wěn)定性和純度。主要產(chǎn)品：一些厭氧發(fā)酵和表面固體發(fā)酵產(chǎn)生的初級(jí)代謝產(chǎn)物。酒精、丙酮丁醇、有機(jī)酸、酶制劑等此階段人類開始開始對發(fā)酵有所認(rèn)識(shí)，發(fā)酵技術(shù)從天然發(fā)酵轉(zhuǎn)變?yōu)榧?23、通風(fēng)攪拌發(fā)酵技術(shù)的建立（1943年—）1928年Fleming(英國人)發(fā)現(xiàn)了——青霉素（Penicillin）1940年Florey,Chain兩博士分離得到青霉素二十世紀(jì)四十年代初，第二次世界大戰(zhàn)爆發(fā)，急需藥品青霉素的發(fā)現(xiàn)，迅速形成工業(yè)大規(guī)模生產(chǎn)。1941年美國和英國科學(xué)家合作對青霉素進(jìn)行生產(chǎn)研究表面培養(yǎng)：1升扁瓶或錐形瓶，內(nèi)裝200mL麥麩培養(yǎng)基，40u/ml，收率：35%，1kg20%純度的青霉素需8000個(gè)培養(yǎng)瓶。3、通風(fēng)攪拌發(fā)酵技術(shù)的建立（1943年—）231943年由科學(xué)家和化學(xué)工程工作者參與開創(chuàng)深層發(fā)酵（Submergedfermentation）（5m3發(fā)酵罐，200u/ml）。同時(shí)，反映生物與化工兩大學(xué)科相交叉的新學(xué)科：生物化學(xué)工程誕生了。從而推動(dòng)抗生素工業(yè)及整個(gè)發(fā)酵工業(yè)的發(fā)展，隨后鏈霉素、金霉素、新霉索、紅霉素等好氧發(fā)酵相繼投產(chǎn)。（當(dāng)今：青霉素100m3─200m3，5-7萬u/ml）此階段：建立以青霉素為先鋒的抗生素發(fā)酵工業(yè)，建立了一套完整的深層好氧發(fā)酵技術(shù)，大型攪拌發(fā)酵罐培養(yǎng)方法，使好氧發(fā)酵走上大規(guī)模、工業(yè)化的道路。我國1953年在上海（現(xiàn)在為上海三藥廠）開始生產(chǎn)抗生素?！栋l(fā)酵工程》總體介紹ppt課件244、代謝控制發(fā)酵技術(shù)（1950年—1960年）

抗生素工業(yè)的迅速發(fā)展促進(jìn)了其他發(fā)酵產(chǎn)品的生產(chǎn)，20世紀(jì)50年代氨基酸發(fā)酵工業(yè)引進(jìn)了“代謝控制發(fā)酵技術(shù)”即將微生物通過人工誘變，獲得代謝發(fā)生改變的突變株，在控制條件下，有選擇性地大量生產(chǎn)某種人們需要的產(chǎn)品。這項(xiàng)技術(shù)也被用于核苷酸、有機(jī)酸和抗生素的生產(chǎn)中。代謝控制發(fā)酵：用人工誘變的方法，有意識(shí)地改變微生物的代謝途徑，最大限度地積累產(chǎn)物，這種發(fā)酵形象地稱為代謝控制發(fā)酵，最早在氨基酸發(fā)酵中得到成功應(yīng)用。4、代謝控制發(fā)酵技術(shù)（1950年—1960年）255、現(xiàn)代生物技術(shù)的發(fā)展（1970年—）

1953年，沃森和克里克通過對DNA的X射線衍射圖片的分析，提出了DNA雙螺旋結(jié)構(gòu)模型。不久又提出了DNA半保留復(fù)制原則沃森和克里克與DNA雙螺旋模型

5、現(xiàn)代生物技術(shù)的發(fā)展（1970年—）261974年Boyer和Cohen：實(shí)現(xiàn)了基因轉(zhuǎn)移，啟開了基因工程技術(shù)的大門。1977年Boyer：基因操作與克隆技術(shù)，構(gòu)建出高表達(dá)的基因工程菌，使微生物產(chǎn)生自身不能產(chǎn)生的外源蛋白。很快形成了產(chǎn)品，如：胰島素、生長激素、細(xì)胞因子等眾多基因工程藥物?；蚬こ叹陌l(fā)酵產(chǎn)物層出不窮，發(fā)酵技術(shù)有了突飛猛進(jìn)的發(fā)展。一大批自然微生物不能生產(chǎn)的生物制品問世。1974年Boyer和Cohen：實(shí)現(xiàn)了基因轉(zhuǎn)移，啟開了基因27第三節(jié)發(fā)酵工業(yè)的應(yīng)用：

發(fā)酵工程技術(shù)已給人類社會(huì)生產(chǎn)力的發(fā)展帶來了巨大的潛力，解決了人類所面臨的食品與營養(yǎng)、健康與環(huán)境、資源與能源等重大問題。1.釀酒工業(yè)：啤酒、葡萄酒、白酒等2.食品工業(yè)：主食品，副食品，調(diào)味品，乳制品。面包、腐乳、醬、醬油、醋、酸乳、色素等3.有機(jī)溶劑發(fā)酵工業(yè)：酒精、丙酮、丁醇、甘油等4.抗生素發(fā)酵工業(yè)：青霉素、鏈霉素、土霉素等5.有機(jī)酸發(fā)酵工業(yè)：檸檬酸、葡萄糖酸、乳酸等6.酶制劑發(fā)酵工業(yè)：淀粉酶、蛋白酶、脂肪酶等第三節(jié)發(fā)酵工業(yè)的應(yīng)用：287.氨基酸發(fā)酵工業(yè)：谷氨酸、賴氨酸、精氨酸等8.核苷酸類物質(zhì)發(fā)酵工業(yè)：肌苷酸、肌苷、鳥苷酸等9.生理活性物質(zhì)發(fā)酵工業(yè)：維生素、激素、免疫抑制劑等10.微生物菌體蛋白發(fā)酵工業(yè)：活性干酵母（ADY）、單細(xì)胞蛋白（SCP）、活性乳酸菌等11.微生物農(nóng)藥與微生物肥料：細(xì)菌殺蟲劑、生物除草劑、鉀細(xì)菌等12.微生物環(huán)境凈化工業(yè)：利用微生物處理廢水、污水等13.生物能工業(yè)：沼氣、纖維素等天然原料發(fā)酵生產(chǎn)酒精、乙烯等，能源物質(zhì)7.氨基酸發(fā)酵工業(yè)：谷氨酸、賴氨酸、精氨酸等2914.微生物冶金工業(yè)：利用微生物探礦、冶金、石油脫硫等15.轉(zhuǎn)基因產(chǎn)品:利用基因重組技術(shù)將動(dòng)、植物細(xì)胞的基因轉(zhuǎn)入微生物，通過微生物生產(chǎn)動(dòng)、植物細(xì)胞的產(chǎn)品。產(chǎn)品有胰島素、生長激素、干擾素、疫苗、單克隆抗體等。《發(fā)酵工程》總體介紹ppt課件30第四節(jié)發(fā)酵工程的發(fā)展趨勢1、基因工程技術(shù)：改造傳統(tǒng)的微生物工業(yè)，對生產(chǎn)菌進(jìn)行基因重組、轉(zhuǎn)殖，使其高產(chǎn)。生產(chǎn)轉(zhuǎn)基因產(chǎn)品。2、微生物資源的開發(fā)：制藥微生物的開發(fā)，環(huán)境生物工程微生物的開發(fā)，新能源微生物的開拓。3、發(fā)酵過程優(yōu)化與控制：微生物生長、反應(yīng)的計(jì)量、反應(yīng)動(dòng)力學(xué)、生物反應(yīng)器工程。4、生物分離新技術(shù)：新設(shè)備、新材料、新技術(shù)。第四節(jié)發(fā)酵工程的發(fā)展趨勢31第二章：生產(chǎn)菌種的來源、選育、保藏一、工業(yè)生產(chǎn)菌種的要求及其特性二、自然界中生產(chǎn)菌種的來源三、菌種的選育、分子育種四、菌種的保藏與復(fù)壯第二章：生產(chǎn)菌種的來源、選育、保藏32第一節(jié)工業(yè)上生產(chǎn)菌種的要求及種類1、工業(yè)化菌種的要求：發(fā)酵工程的目的產(chǎn)物有多種類型，所使用的微生物菌種是多種多樣的，但用于大規(guī)模發(fā)酵生產(chǎn)的菌種，不論是野生菌種，還是突變株，或是基因工程菌株，應(yīng)該具備如下基本特性：1.1能夠利用廉價(jià)的原料，簡單的培養(yǎng)基大量高效地合成產(chǎn)物。1.2遺傳性能要相對穩(wěn)定，不易變異退化，保證發(fā)酵生產(chǎn)和產(chǎn)品質(zhì)量的穩(wěn)定性。

第一節(jié)工業(yè)上生產(chǎn)菌種的要求及種類33

1.3不易感染它種微生物或噬菌體1.5在發(fā)酵過程中不產(chǎn)生或少產(chǎn)生與目標(biāo)產(chǎn)品性質(zhì)相近的副產(chǎn)物及其他產(chǎn)物。

1.6生長繁殖能力強(qiáng)，有較高的生長速率，發(fā)酵生產(chǎn)的周期較短。

1.4產(chǎn)生菌及其產(chǎn)物的毒性必須考慮（在分類學(xué)上最好與致病菌無關(guān)）

342、工業(yè)上常用微生物的種類及功能2.1細(xì)菌(Bacteria)2.1.1醋酸菌(Acetobacter)：醋單胞菌:發(fā)酵產(chǎn)物為乙醇→醋酸，葡萄糖→葡萄糖酸醋酸桿菌:發(fā)酵產(chǎn)物醋酸→水+二氧化碳2.1.2乳酸菌(Lactobacteriaceae):乳球菌:發(fā)酵產(chǎn)物為酸奶、泡菜、調(diào)味品等乳桿菌:發(fā)酵產(chǎn)物為酸奶、乳酸等2.1.3大腸桿菌(Escherichiacoli.)基因工程重要的宿主菌，食品及公共衛(wèi)生的指標(biāo)菌，發(fā)酵產(chǎn)物為谷氨酸脫羧酶、天冬酰氨酶

2、工業(yè)上常用微生物的種類及功能352.1.4芽孢桿菌(Bacillus)枯草芽孢桿菌：發(fā)酵產(chǎn)物為淀粉酶、中性蛋白酶。蘇云金芽孢桿菌：可生產(chǎn)生物農(nóng)藥BT(Bacillusthuringiensis)梭形芽孢桿菌：可生產(chǎn)丙酮、丁醇多粘芽孢桿菌：可生產(chǎn)多粘霉素地衣芽孢桿菌：可生產(chǎn)桿菌肽2.1.5

棒狀桿菌(Corynebacterium)可發(fā)酵生產(chǎn)谷氨酸等氨基酸，如：北京棒狀桿菌

2.1.4芽孢桿菌(Bacillus)362.1.6假單孢菌(Pseudomonas)可降解有機(jī)廢水，能產(chǎn)生維生素B12、丙氨酸、谷氨酸、葡萄糖酸、抗生素等。2.1.7甲烷產(chǎn)生菌甲烷桿菌(Methanobacterium)、甲烷八疊球菌(Methallosarcina)、甲烷球菌(Methanococcus)：這些甲烷菌在有機(jī)廢料甲烷發(fā)酵中起作用。2.1.6假單孢菌(Pseudomonas)37放線菌（鏈霉素四環(huán)素；紅霉素等）真菌（青霉素、頭孢霉素等）一些產(chǎn)芽孢的細(xì)菌（多粘霉素、桿菌肽）植物或動(dòng)物來源2.2放線菌（Actinomyces)放線菌能產(chǎn)生多種抗生素，抗生素是次級(jí)代謝產(chǎn)物，需要生物體進(jìn)行復(fù)雜的代謝，目前發(fā)現(xiàn)的生物來源如下：放線菌（鏈霉素四環(huán)素；紅霉素等）真菌（青霉素、頭孢霉素等）382.3酵母菌(Yeasts)2.3.1釀酒酵母：用于釀造啤酒、酒類，生產(chǎn)酒精酵母長：寬=2，用于釀造葡萄酒、果酒、啤酒，有時(shí)簡稱葡萄酒酵母。酵母長：寬=1~2，用于制造面包和釀造酒精，因不耐高濃度的鹽類，只適用于淀粉原料的酒精發(fā)酵。

酵母長：寬>2，用于釀造酒精，是糖蜜原料酒精發(fā)酵的主要菌株，俗稱臺(tái)灣酵母。2.3.2卡爾斯伯通酵母：啤酒釀造中典型的下面酵母，又可作食用、藥用和飼料酵母。2.3酵母菌(Yeasts)392.3.3畢赤氏酵母(Pichiahansenula)多邊芽殖，有多種能形成菌絲體。發(fā)酵或不發(fā)酵，是飲料酒釀造的污染菌，可利用石油或農(nóng)副產(chǎn)品及工業(yè)廢料生產(chǎn)菌體蛋白（SCP）。2.3.4粟酒裂殖酵母(Schizosacharomyces

PombeLindner)從非洲粟酒中分離得到，在糖蜜和水果上也能找到。能利用菊芋（鬼子姜）發(fā)酵生成產(chǎn)量很高的酒精。有自絮凝功能，能進(jìn)行固定化連續(xù)發(fā)酵。2.3.5假絲酵母(CandidaBerkhout)

解脂假絲酵母：不發(fā)酵任何糖，分解脂肪和蛋白質(zhì)(用于石油脫蠟）產(chǎn)朊假絲酵母：降解廢液，利用造紙廢液、廢料生產(chǎn)SCP，能發(fā)酵葡萄糖、蔗糖、棉籽糖

2.3.3畢赤氏酵母(Pichiahansenula)40熱帶假絲酵母：利用石油原料生產(chǎn)SCP，能發(fā)酵多種糖，不分解脂肪2.3.6紅酵母（RhodotirulaHarrison)多邊芽殖，能產(chǎn)生明顯的紅色或黃色色素，不發(fā)酵。2.4霉菌(Mould)2.4.1

曲霉屬：

黑曲霉：有多種活性強(qiáng)大的酶系，發(fā)酵生產(chǎn)檸檬酸、葡萄糖酸、抗壞血酸、淀粉酶、酸性蛋白酶。

米曲霉：產(chǎn)生淀粉酶、蛋白酶、果膠酶用于釀造醬油。黃曲霉：產(chǎn)生淀粉酶、蛋白酶、果膠酶能力，某些菌系能產(chǎn)生黃曲霉毒素。

熱帶假絲酵母：利用石油原料生產(chǎn)SCP，能發(fā)酵多種糖，不分解41紅曲霉：能產(chǎn)生鮮艷的紅曲霉紅素和紅曲霉黃素，可用作中藥、食品染色劑和調(diào)味劑2.4.2青霉屬產(chǎn)黃青霉：主要用于發(fā)酵生產(chǎn)青霉素，還能生產(chǎn)檸檬酸、抗壞血酸。桔青霉：生產(chǎn)5-核苷酸（5’-肌苷酸，5’-鳥苷酸），許多菌系會(huì)產(chǎn)生桔霉素毒素。紅曲霉：能產(chǎn)生鮮艷的紅曲霉紅素和紅曲霉黃素，可用作中藥422.4.3根霉屬：米根霉，藥酒、酒曲中常見（參與發(fā)酵），生產(chǎn)L（+）乳酸，產(chǎn)量70%左右。2.4.4毛霉屬魯氏毛霉：分泌產(chǎn)生蛋白酶，有分解大豆的能力，可生產(chǎn)腐乳?？偁蠲梗悍植紡V，能產(chǎn)生3-羥基丁酮2.5其它微生物2.5.1藻類：螺旋藻，珊列藻，光能自養(yǎng)微生物，主要用作人類保健食品和動(dòng)物飼料等。

2.4.3根霉屬：米根霉，藥酒、酒曲中常見（參與發(fā)酵），生產(chǎn)432.5.2病毒：病毒疫苗2.5.3擔(dān)子菌：菇類微生物。可以開發(fā)多糖、橡膠物質(zhì)和抗癌物質(zhì)等。2.5.4基因工程菌：基因工程藥物2.5.2病毒：病毒疫苗44

第二節(jié)生產(chǎn)菌種的來源根據(jù)資料直接向有科研單位、高等院校、工廠或菌種保藏部門索取或購買；從大自然中分離篩選新的微生物菌種。

451、菌種分離的一般過程樣品的采取→預(yù)處理→培養(yǎng)→菌落的選擇初篩→復(fù)篩→性能的鑒定→菌種保藏如何使樣品中含所需微生物的可能性大如何在后續(xù)的操作中使這種可能性實(shí)現(xiàn)目的：高效地獲取一株高產(chǎn)目的產(chǎn)物的微生物問題：1、菌種分離的一般過程樣品的采取→預(yù)處理→培養(yǎng)→菌落的461.1樣品的采集1.1.1土樣采集方法采樣時(shí)要注意的問題：根據(jù)微生物的特點(diǎn)，綜合分析決定采樣地點(diǎn)，一般有機(jī)質(zhì)較多的土壤，微生物的種類也較多。在園田土中以細(xì)菌和放線菌為主，在有很多動(dòng)、植物殘骸的土壤和沼澤地中，酵母和霉菌較多。采樣取地表下5—10厘米深度為宜。注意：季節(jié)、水分、土壤酸堿度。

標(biāo)簽：地點(diǎn)、時(shí)間、氣候等1.1樣品的采集標(biāo)簽：地點(diǎn)、時(shí)間、氣候等471.1.2植物體采集方法在采集葉面時(shí)，一般是用滅菌的剪刀、打孔器、安全刀片等，由幾片新鮮葉片的同一部位切取一小塊，并注意不要損傷周圍邊緣。選擇葉面時(shí)應(yīng)考慮葉位、葉齡、葉片正反面和在一片葉上的取樣部位。采集植物根及根系時(shí)，方法與根際土樣采集方法相似。將洗凈的根裝入采樣袋中，采集根系時(shí)，一般與根際土樣一起保存。1.1.2植物體采集方法481.1.3水樣采集方法用于細(xì)菌檢測的水樣應(yīng)收集于100m1干凈、滅菌的廣口塑料瓶中。由于表層水中含有泥沙，故在采樣時(shí)應(yīng)在較深的靜水層中采集水樣。方法是：握住采樣瓶底浸入水中30-50cm處，然后瓶口朝下打開瓶蓋，讓水樣進(jìn)入。如果有急流存在的話，應(yīng)直接將瓶口反向于急流。采集瓶從水中取出時(shí)應(yīng)迅速并帶有較大的弧度。水樣不應(yīng)裝滿采樣瓶。所有水樣都應(yīng)在24h之內(nèi)迅速進(jìn)行檢測，或者4℃下貯存。1.1.3水樣采集方法491.2樣品的預(yù)處理增加目的菌數(shù)量，盡可能清除、減少其它菌的數(shù)量。如：高溫處理：去除非耐熱菌的干擾。100加熱1小時(shí)，減少細(xì)菌、真菌數(shù)量培養(yǎng)基中添加：適合目的菌生長的成分。膜過濾、離心：濃縮微生物。等方法。1.3富集培養(yǎng)目的：讓目的微生物在種群中占優(yōu)勢，使篩選變得可能。1.2樣品的預(yù)處理50定向培養(yǎng)的富集方法從一切能提高目的微生物相對生長速度的方法：如：1、底物2、pH條件3、培養(yǎng)時(shí)間4、培養(yǎng)溫度等，使目的微生物在培養(yǎng)過程占優(yōu)勢。定向培養(yǎng)的富集方法從一切能提高目的微生物相對生長速度的方法：511.4純化

微生物分離：劃線、稀釋涂布、毛細(xì)管分離、小液滴分離。

選擇壓力分離法：不同pH條件、高糖、高鹽、好氧、厭氧

加入不同抗生素：抗細(xì)菌（青霉素，鏈霉素等）、抗真菌（制霉菌素、殺真菌素等）

1.5性能鑒定：大生產(chǎn)能力，毒副作用，分類鑒定。1.4純化52第三節(jié)菌株選育、分子改造目的提高生產(chǎn)能力提高產(chǎn)品質(zhì)量開發(fā)新產(chǎn)品解決生產(chǎn)實(shí)際問題防止菌種退化第三節(jié)菌株選育、分子改造目的提高生產(chǎn)能力提高產(chǎn)品質(zhì)量開發(fā)53方法基因突變：自然選育、誘變育種基因重組：雜交、原生質(zhì)體融合、基因工程方法基因突變：自然選育、誘變育種基因重組：雜交、原生質(zhì)體融合54自然狀態(tài)下，堿基對發(fā)生自然突變的機(jī)率為10-8～10-9自然突變有兩種情況：一種是我們生產(chǎn)上所不希望看到的，表現(xiàn)為菌株的衰退和生產(chǎn)質(zhì)量的下降，這種突變成為負(fù)突變。另一種是我們生產(chǎn)上希望看到的，對生產(chǎn)有利，這種突變成為正突變。1、自然選育自然狀態(tài)下，堿基對發(fā)生自然突變的機(jī)率為10-8～10-9自然55自然選育在工業(yè)生產(chǎn)上的意義自然選育雖然突變率很低，但卻是工廠保證穩(wěn)產(chǎn)高產(chǎn)的重要措施?；貜?fù)突變：高產(chǎn)菌株在傳代的過程中，由于自然突變導(dǎo)致高產(chǎn)性狀的丟失，生產(chǎn)性能下降，這種情況我們稱為回復(fù)突變問題：高產(chǎn)菌株是正突變高，還是負(fù)突變高？自然選育在工業(yè)生產(chǎn)上的意義自然選育雖然突變率很低，但卻是工廠56自然選育操作步驟：

一般習(xí)慣上將自然選育稱為菌種的分離純化。單細(xì)胞(孢子)懸液的制備平板分離挑選單菌落(注意形態(tài)的觀察)發(fā)酵試驗(yàn)高產(chǎn)菌株自然選育操作步驟：一般習(xí)慣上將自然選育稱為菌種的分離純化。572、誘變育種用各種物理、化學(xué)的因素人工誘發(fā)基因突變進(jìn)行的篩選，稱為誘變育種誘變劑：能夠提高生物體突變頻率的物質(zhì)稱為誘變劑誘變劑物理：紫外，X射線，β射線，快中子等化學(xué)：硫酸二乙酯（EDS），亞硝基胍等{2、誘變育種用各種物理、化學(xué)的因素人工誘發(fā)基因突變進(jìn)行的篩選582.1誘變劑的作用原理物理：

UV嘧啶嘧啶二聚體a光復(fù)活作用光解酶嘧啶二聚體嘧啶2.1誘變劑的作用原理59化學(xué)：與核酸堿基進(jìn)行化學(xué)反應(yīng)：烷化劑（EMS，EDS）、亞硝酸、羥胺等

G+EMS6-乙基-G（與T配對）T+EMS4-乙基-T（與G配對）

堿基類似物：5-FU、5-BU、8-NG等錯(cuò)誤地?fù)饺隓NA。

移碼突變：吖啶類染料、原黃素平面型三環(huán)分子，與一嘌呤嘧啶堿基對結(jié)構(gòu)類似，能嵌入兩個(gè)相鄰的DNA堿基對之間，引起移碼突變，目前該原理還不是很清楚。

化學(xué)：602.2誘變育種的一般步驟2.2.1出發(fā)菌株的制備：選用優(yōu)良的出發(fā)菌株2.2.2誘變劑處理：單細(xì)胞或單孢子懸浮液,使用最佳誘變劑量.劑量=強(qiáng)度（濃度）×作用時(shí)間2.2.3突變菌株的初篩：定性2.2.4突變菌株的復(fù)篩：定量

2.2誘變育種的一般步驟61

2.3營養(yǎng)缺陷型菌株的選育

營養(yǎng)缺陷型是指通過誘變而產(chǎn)生的缺乏合成某些營養(yǎng)物質(zhì)如氨基酸、維生素和堿基等的能力，必須在其基本培養(yǎng)基中加入相應(yīng)的營養(yǎng)成分才能正常生長的變異株。與營養(yǎng)缺陷型對應(yīng)的是野生型2.3營養(yǎng)缺陷型菌株的選育62能滿足野生型菌株正常生長的培養(yǎng)基稱基本培養(yǎng)基(MM)；在基本培養(yǎng)基中加入相應(yīng)的營養(yǎng)成分的稱補(bǔ)充培養(yǎng)基(SM)；能滿足各種營養(yǎng)缺陷型生長的稱完全培養(yǎng)基(CM)，如牛肉膏蛋白胨培養(yǎng)基、麥芽汁培養(yǎng)基等。營養(yǎng)缺陷型在生產(chǎn)上和科學(xué)研究上用途很大。目前生產(chǎn)氨基酸、核苷酸的菌種都是各種類型的缺陷型。要研究代謝途徑，育種技術(shù)都必須有營養(yǎng)缺陷型的菌株為材料。能滿足野生型菌株正常生長的培養(yǎng)基稱基本培養(yǎng)基(MM)；633、原生質(zhì)體融合3、原生質(zhì)體融合64

4基因工程（分子育種）

在分子水平上，對目標(biāo)基因直接處理，然后通過高通量的篩選方法，提高目標(biāo)蛋白的性能。是獲得新物種的一種嶄新的育種技術(shù)。

65獲得目的基因選擇基因載體體外重組外源基因?qū)耄?xì)菌、植物、動(dòng)物）篩選和鑒定應(yīng)用獲得目的基因66第四節(jié)菌種的保藏與復(fù)壯

1、菌種的保藏

1.1菌種保藏的意義菌種是從事微生物學(xué)以及生命科學(xué)研究的基本材料，特別是利用微生物進(jìn)行有關(guān)生產(chǎn)如抗生素、氨基酸、釀造等工業(yè)，更離不開菌種。所以菌種保藏是進(jìn)行微生物學(xué)研究和微生物育種工作的重要組成部分。其任務(wù)首先是使菌種不致死亡，同時(shí)還要盡可能設(shè)法把菌種的優(yōu)良特性保持下來而不致向壞的方面轉(zhuǎn)化。第四節(jié)菌種的保藏與復(fù)壯1、菌種的保藏671.2目的：不死，不衰，不被污染，便于研究交換使用1.3原理：挑選優(yōu)良純種，最好是休眠體，創(chuàng)造最有利于休眠的環(huán)境條件，創(chuàng)造使微生物代謝不活潑，生長受抑制（休眠）的環(huán)境條件，如：干燥，低溫，缺氧，缺乏營養(yǎng)，添加保護(hù)劑及酸度中和劑等干燥：硅膠，無水氧化鈣，P2O5是良好的干燥劑低溫：生長溫度低限約為-30℃，水溶液中酶促反應(yīng)溫度低限-140℃1.2目的：不死，不衰，不被污染，便于研究交換使用68

一種好的保藏方法首先應(yīng)能長期保持菌種原有的優(yōu)良性狀不變，同時(shí)還需考慮到方法本身的簡便和經(jīng)濟(jì)，以便生產(chǎn)上能推廣使用。《發(fā)酵工程》總體介紹ppt課件691.4菌種保藏的方法斜面低溫保藏法：酵母菌等石蠟油封保藏法：酵母菌等砂土管保藏法：放線菌，霉菌，細(xì)菌冷凍干燥法：細(xì)菌，放線菌液氮超低溫凍結(jié)法：細(xì)菌，真菌1.4菌種保藏的方法斜面低溫保藏法：酵母菌等701.4.1定期移植保藏法：措施：低溫（4℃）優(yōu)點(diǎn)：簡便;缺點(diǎn)：保存期短，傳代多，易退化斜面冰箱保藏法接種適宜斜面培養(yǎng)基→培養(yǎng)→4℃保藏適用：各大類保藏期：3~6個(gè)月半固體穿刺冰箱保藏法穿刺接種適宜半固體（0.5--0.7%瓊脂）→培養(yǎng)→4℃保藏適用：細(xì)菌，酵母保藏期：6~12個(gè)月1.4.1定期移植保藏法：措施：低溫（4℃）711.4.2液體石蠟法（石蠟油封藏法）

措施：低溫，缺氧方法：斜面或半固體接種→培養(yǎng)→加高出無菌液(或斜面)培養(yǎng)基1cm的蠟→4~15℃保藏適用：不能利用石油的各大類微生物保藏期：1~2年優(yōu)點(diǎn)：簡便1.4.2液體石蠟法（石蠟油封藏法）措施：低溫，缺氧721.4.3砂土管保藏法措施：無營養(yǎng)，缺氧，干燥方法：孢子或芽孢懸液→加入無菌砂土管中→干燥→封口→保藏適用：產(chǎn)孢子（芽孢）微生物保藏期：1~10年或更長1.4.3砂土管保藏法731.4.4凍結(jié)真空干燥保藏