發(fā)酵工業(yè)菌種與種子的擴大培養(yǎng)

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1、第二章發(fā)酵工業(yè)菌種與種子的擴大培養(yǎng)第一節(jié)發(fā)酵工業(yè)菌種概述菌種在發(fā)酵工業(yè)中起著重要作用，它是決定發(fā)酵產(chǎn)品是否具有產(chǎn)業(yè)化價值和商業(yè)化價值的關(guān)鍵因素、是發(fā)酵工業(yè)的靈魂。能夠利用廉價的原料，簡單的培養(yǎng)基，大量高效地合成產(chǎn)物有關(guān)合成產(chǎn)物的途徑盡可能地簡單，或者說菌種改造的可操作性要強遺傳性能要相對穩(wěn)定不易感染它種微生物或噬菌體產(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)）生產(chǎn)特性要符合工藝要求一、發(fā)酵工業(yè)用菌種的特點及要求放線菌（鏈霉素四環(huán)素；紅霉素等）真菌（青霉素、頭孢等）一些產(chǎn)芽孢的細(xì)菌植物或動物來源1.抗生素生產(chǎn)有關(guān)的微生物抗生素是次級代謝產(chǎn)物，需要生物體進(jìn)行復(fù)雜的代謝，目前發(fā)現(xiàn)的

2、生物來源如下：二、已工業(yè)化產(chǎn)品生產(chǎn)菌的介紹2.氨基酸生產(chǎn)有關(guān)的微生物代謝控制發(fā)酵：用人工誘變的方法，有意識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。50、60年代以氨基酸發(fā)酵為代表的代謝控制發(fā)酵，是發(fā)酵工業(yè)發(fā)展歷史上的一個轉(zhuǎn)折點：二、已工業(yè)化產(chǎn)品生產(chǎn)菌的介紹HD:高絲氨酸脫氫酶黃色短桿菌中賴氨酸、蘇氨酸、蛋氨酸和異亮氨酸的合成調(diào)節(jié)機制HT:高絲氨酸轉(zhuǎn)乙酰酶AK:天冬氨酸激酶二、已工業(yè)化產(chǎn)品生產(chǎn)菌的介紹2.氨基酸生產(chǎn)有關(guān)的微生物氨基酸生產(chǎn)菌的要求：代謝途徑比較清楚，代謝途徑比較簡單谷氨酸發(fā)酵的菌種：其它氨基酸生產(chǎn)菌：棒桿菌屬，短

3、桿菌屬、節(jié)桿菌屬或小桿菌屬的棒型細(xì)菌常規(guī)菌種一般也是以谷氨酸生產(chǎn)菌選育而成；工程菌，大腸桿菌，枯草芽孢桿菌二、已工業(yè)化產(chǎn)品生產(chǎn)菌的介紹2.氨基酸生產(chǎn)有關(guān)的微生物3.食品酶制劑生產(chǎn)有關(guān)的微生物開發(fā)一個新酶，都要經(jīng)過一系列研究的毒理試驗。關(guān)于食品用酶，美國需要得到FDA的批準(zhǔn)。目前已同意使用的僅僅少數(shù)微生物能用于生產(chǎn)食品用酶。α-淀粉酶：黑曲霉、米曲霉、米根酶、枯草牙孢桿菌和地衣牙孢桿菌二、已工業(yè)化產(chǎn)品生產(chǎn)菌的介紹4.常用的基因表達(dá)系統(tǒng)（1）原核生物大腸桿菌(1977年Boyer)、枯草芽孢桿菌、沙門氏菌生長迅速、蛋白產(chǎn)量高;表達(dá)蛋白的純化、分離及分析快速；外源基因的導(dǎo)入相對容易；已建立了整套表

4、達(dá)理論及技術(shù).二、已工業(yè)化產(chǎn)品生產(chǎn)菌的介紹（2）真核細(xì)胞表達(dá)系統(tǒng)酵母(既是微生物又是真核細(xì)胞)生長迅速，營養(yǎng)要求不高，易培養(yǎng)；安全性好；比哺乳動物細(xì)胞操作簡單；具有一定的修飾蛋白的能力。二、已工業(yè)化產(chǎn)品生產(chǎn)菌的介紹4.常用的基因表達(dá)系統(tǒng)中國倉鼠卵巢細(xì)胞（CHO細(xì)胞）表達(dá)系統(tǒng)具有準(zhǔn)確的轉(zhuǎn)錄后修飾功能；具有產(chǎn)物胞外分越功能，便于下游產(chǎn)物分離純化；具有重組基因的高效擴增和表達(dá)能力；具有貼壁生長特性，也可進(jìn)行懸浮生長；CHO很少分泌自身的內(nèi)源蛋白。二、已工業(yè)化產(chǎn)品生產(chǎn)菌的介紹4.常用的基因表達(dá)系統(tǒng)（2）真核細(xì)胞表達(dá)系統(tǒng)微生物（包括動、植物細(xì)胞）幾乎可以生產(chǎn)我們所需的一切產(chǎn)品，但是涉及到工業(yè)化生產(chǎn)對于

5、某一種特定的產(chǎn)品，只有特定的微生物才具有大量表達(dá)的潛力。問題：生產(chǎn)抗生素的微生物能不能用于生產(chǎn)氨基酸？禮來(Elililly),花了10年的時間從40萬株微生物中，發(fā)現(xiàn)了三種有潛力的新抗生素。例：二、已工業(yè)化產(chǎn)品生產(chǎn)菌的介紹工業(yè)菌種的育種：是運用遺傳學(xué)原理和技術(shù)對某個用于特定生物技術(shù)目的的菌株進(jìn)行的多方位的改造。通過改造，可使現(xiàn)存的優(yōu)良性狀強化，或去除不良性質(zhì)或增加新的性狀。工業(yè)菌種的分離：菌株分離是將混雜著各種微生物的樣品按照實際需要和菌株的特性采取迅速、準(zhǔn)確、有效的方法對它們進(jìn)行分離、篩選。進(jìn)而得到所需微生物的過程。第二節(jié)發(fā)酵工業(yè)菌種的選育一、菌種的來源根據(jù)資料直接向有科研單位、高等院校

6、、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。定方案：首先要查閱資料，了解所需菌種的生長培養(yǎng)特性。采樣：有針對性地采集樣品。增殖：人為地通過控制養(yǎng)分或培條件，使所需菌種增殖培養(yǎng)后，在數(shù)量上占優(yōu)勢。分離：利用分離技術(shù)得到純種。發(fā)酵性能測定：進(jìn)行生產(chǎn)性能測定。這些特性包括形態(tài)、培養(yǎng)特征、營養(yǎng)要求、生理生化特性、發(fā)酵周期、產(chǎn)品品種和產(chǎn)量、耐受最高溫度、生長和發(fā)酵最適溫度、最適pH值、提取工藝等。二、新種分離與篩選的步驟1.采樣（1）采樣對象以采集土壤為主。一般園田土和耕作過的沼澤土中，以細(xì)菌和放線菌為主，富含碳水化合物的土壤和沼澤地中，酵母和霉菌較多，如一些野果生長區(qū)和果園內(nèi)。

7、采樣的對象也可以是植物，腐敗物品，某些水域等。二、新種分離與篩選的步驟1.采樣（2）采樣季節(jié)以溫度適中，雨量不多的秋初為好。（3）采土方式在選好適當(dāng)?shù)攸c后，用小薩子除去表土，取離地面5-15cm處的土約10g，盛入清潔的牛皮紙袋或塑料袋中，扎好，標(biāo)記，記錄采樣時間、地點、環(huán)境條件等，以備查考。為了使土樣中微生物的數(shù)量和類型盡少變化，宜將樣品逐步分批寄回，以便及時分離。1.采樣二、新種分離與篩選的步驟2.增殖培