第二章 工业微生物基础课件.ppt

《第二章 工业微生物基础课件.ppt》由会员分享，可在线阅读，更多相关《第二章 工业微生物基础课件.ppt（58页珍藏版）》请在三一办公上搜索。

1、生化工艺,第二章 工业微生物基础,学习目标,了解工业生产常用的微生物及要求，了解工业微生物菌种的选育与改良。掌握工业微生物菌种的保藏，衰退与复壮。重点掌握种子的扩大培养和制备工艺。,微生物的特点,第一节 工业生产常用的微生物,1.细菌,原核单细胞生物，是自然界分布最广、数量最多的一类微生物。有球菌、杆菌、螺旋菌三类。发酵工业中常用的杆菌，它易形成芽孢。工业生产常用杆菌有：枯草芽孢杆菌、醋酸杆菌、棒状杆菌、短杆菌等。主要用于生产淀粉酶、乳酸、乙酸和氨基酸等,2.酵母菌,单细胞真核生物，自然界普遍存在，主要分布于含糖较多的酸性环境中。酵母菌多为腐生，以芽殖形式进行繁殖。工业上用的酵母菌有：啤酒酵母

2、、假丝酵母、类酵母等。主要用于酿酒、制作面包、生产脂肪酶以及可食用、药用和饲料用酵母菌体蛋白。,3.霉菌,真核生物，俗称丝状真菌。主要分布于偏酸环境中，多为好氧性，腐生。繁殖能力很强。工业上常用的霉菌有：红曲霉、曲霉、青霉等。主要用于生产多种酶制剂、抗生素、有机酸及甾体激素等易引起工业原料、产品和农副产品变质。,4.放线菌,原核生物类群，菌落成放射状，分布广，多存在于微碱性土壤中，多腐生。最大的经济价值在于能产生多种抗生素。,5.噬菌体,是一种感染原核生物的病毒，能严重危害发酵生产。,我们的任务,工业生产对菌体的要求,第二节 工业微生物菌种的选育和改良,选育,发酵法生产产品，首先要由一个良好的

3、菌种。菌种选育的目的是改良菌种的特性，使其符合工业生产的要求。菌种选育包括自然选育和诱变选育。,自然选育,自然选育包括从自然界分离获得菌株和根据菌种的自发突变进行筛选而获得菌种。,增殖培养,所谓增殖培养就是给混合菌群提供一些有利于所需菌株生长或不利其他菌型生长的条件，以促使目标菌种大量繁殖，从而有利于分离。,诱变育种,1.选育的目的改善菌种的特性，使能提高产量、改进质量、降低成本、改革工艺、方便管理及综合利用。2.基本方法自然选育、生产育种、诱变育种、代谢控制育种及原生质体技术和体外重组DNA等。,诱变育种,代谢控制育种,一般采用物理、化学诱变因素使微生物DNA的碱基排列发生变化，以使排列错误

4、的DNA模板形成异常的遗传信息，造成某些蛋白质结构改变，而使细胞的功能发生改变。,改变代谢通路的育种改变代谢自动调节系统的育种,诱变育种的特点,不仅可以提高菌株的生产能力，而且还可以改进产品的质量，扩大品种，简化生产工艺。速度快，收效显著和方法简便等优点。诱变育种缺乏定向性，且工作量大，有的诱变因素对某些菌种的作用不明显。,物理诱变剂,化学诱变剂,主要为各种射线，如紫外线，x射线、射线、射线、射线和超声波等。其中主要以紫外线应用最为广泛。在紫外线作用下能使DNA链断裂、DNA分子内和分子间发生交联、从而导致菌体的遗传性状发生改变。,化学诱变剂作用于微生物细胞，能够特异地与某些基团起作用，即引起

5、物质的原发损伤和细胞代谢方式的改变，失去原有特性，并建立起新的表型。,作业,1.常用工业用微生物的种类有哪些？每种列举三个典型代表，并说明其主要的发酵产品？2.简述工业用微生物菌种的要求？,第三节 工业微生物菌种的保藏、衰退与复壮,菌种保藏的原理及方法,保持生产性能的稳定、不污染杂菌、不死亡,理想菌种保藏方法应具备的条件,1.经长期保藏后菌种存活健在。2.保证高产突变菌株不改变表型或基因型，特别是不改变初级代谢产物和次级代谢产物生产的高能力。,菌种保藏原理,1.根据菌种的生理、生化特性，人工创造条件使菌体的代谢活动处于休眠状态。2.保藏时，一般利用菌种的休眠体，创造最有利于休眠状态的环境条件，

6、如低温、干燥、隔绝空气或氧气、缺乏营养物质添加保护剂或酸度中和剂等。3.考虑经济适用性、方法简单可行。,菌种的保藏原理,由于微生物的生物多样性，不同的微生物往往对不同的保藏方法有不同的适应性。因此，在具体选择保藏方法时必须对被保藏菌株的特性、保藏物的使用特点及现有条件等进行综合考虑。,菌种保藏方法,保藏方法时效,暂时保藏法,长期保藏法,斜面低温保藏法,液体石蜡封存保藏法砂土管保藏法冷冻干燥法液氮超低温保藏法,斜面低温保藏法,将菌种接种在适宜的斜面培养基上，待菌种生长完全后，置于4左右的冰箱中继续保藏，每隔一定时间（保藏期）再接换至新的培养基斜面上，生长后继续保藏，如此连续。,该法优缺点优点：简

7、单易行、存活率高、利于推广；缺点：菌株仍有一定程度的代谢活动能力，保藏期短，传代次数多，菌种较容易发生变异和被感染。,其他保藏方法,冷冻保藏,冷冻保藏为保藏微生物菌种的最简单而有效的方法。通过冷冻 ，使微生物代谢活动停止。一般而言，冷冻温度越低，效果愈好。为了获得满意的冷冻结果，通常应在培养物中加入一定的冷冻保护剂。冷冻保藏时温度要求在-20 以下，同时应该认真掌握冷冻速度和解冻速度。冷冻深藏的缺点之一是培养物运输较困难。,冷冻保藏种类,低温、超低温保藏技术,普通冷冻保藏技术,超低温保藏技术,一次解冻的菌株不宜再次保藏注意控制保藏温度，培养瓶或试管应严格密封方法简便易行，但不适宜多数微生物的长

8、期保藏,适宜长期保藏微生物菌株，温度一般控制在-60 以下保藏前处理复杂,液氮超低温保藏法,液氮超低温保藏法简便易行，关键是液氮、冰箱。要点是：将要保藏的菌种置于冷冻保护剂中，密封于安瓿瓶内，先将菌液降至0 ，再以每分钟降低1 的速度降至-35 ，然后将安瓿瓶置于液氮中保藏。,冷干保藏,冷冻干燥的基本方法：是通过在减压条件下使冻结的细胞悬浮液中的水分生化，使培养物干燥。此法是微生物菌种长期保藏的最为有效的方法之一。大部分微生物菌种可以在冷干状态下保藏10年之久而不丧失活力。而且经冷干后的菌株无需进行冷冻保藏，便于运输。,二、菌种的衰退,一、菌种的衰退表现,是在细胞群体中发生的一系列生物学性状由

9、量变到质变的逐步演变过程。大量群体中的自发突变。,对产量性状来讲，菌种的负变就是衰退；典型性状变得不典型；生长速度缓慢；代谢产物生产能力降低；抗不良环境条件能力减弱。,菌种衰退的原因,菌种连续传代是退化直接原因,菌种性能的改变,菌种遗传特性的改变,菌种生理状况的改变,异核现象导致微生物群体发生变异。自发突变导致菌体遗传特性改变。突变所产生的变种或杂交重组所形成具有不同基因型的个体。,菌种群体不纯。菌种培养基可通过影响菌种的生理状况而影响发酵产量。某些活化或阻遏状态的基因，改变菌种生理状态。,实践中关于防止菌种衰退,防止衰退办法,1.选育生产性能稳定的菌株作为生产菌株经诱变等处理的菌种要连续传代

10、、分离纯化，防止回复突变。2.控制传代次数尽量避免不必要的移种和传代，并将必要的传代降到最低，减少自发突变,防止衰退办法,3.创造良好的培养条件创造一个适合原种的生长条件，就可以在一定程度上防止菌种衰退。4.利用不同类型的细胞进行接种传代5.采取有效的菌种保藏方法,三、菌种的复壮,菌种发生衰退后，通过纯种分离和测定典型性状、生产能力等指标，从衰退的群体中筛选出少数尚未发生退化的个体，以达到恢复原菌株固有性状的相应措施,复壮的方法,种子的扩大培养,种子的扩大培养,是发酵生产的第一道工序，称为种子制备。 使菌体数量增加，并具有高质量的生产种子供发酵使用。,如何提供发酵产量高、生产性能稳定、数量足够

11、且不被杂菌污染的生产菌种？,一、任务,为每次发酵罐的投料提供相当数量的代谢旺盛的种子。种子扩大培养的任务，不但要得到纯而壮的培养物，还有获得活力旺盛的、接种数量足够的培养物。,二、目的,接种量的需要菌种的驯化缩短发酵时间保证生产,三、制备过程,种子培养,种子培养要求一定量的种子，在适宜的培养基中，控制一定的培养条件和培养方法，从而保证种子正常生长。工业微生物培养法分为静置培养和通气培养两大类。静置培养法即将培养基盛于发酵容器中，接种后，不通空气进行培养通气培养法的生产菌种以需氧菌和兼性需氧菌居多，必须提供氧气，又称为好气性培养。,深层培养的三个控制点,1.灭菌发酵工业要求纯培养，对培养基进行加热灭菌2.温度控制培养基灭菌后，冷却至培养温度通冷却水循环3.通气、搅拌空气进入先通过滤器除杂菌搅拌将空气分散,种子质量标准,