发酵工程(发酵菌种选育)141008 [兼容模式]

微生物菌种的选育方法

微生物菌种的选育方法 菌种选育Loremreferentibus（英语：Strain selection 日语：ひずみの选択法语：la sélection des souches 俄语：Штаммвыбор 德语：Stammselektion ）微生物菌种是决定发酵产品的工业价值以及发酵工程成败的关键，只有具备良好的菌种基础，才能通过改进发酵工艺和设备以获得理想的发酵产品。菌种用途广泛涉及食品、医药、工农业、环保等诸多领域。 自然选育

自然选育的菌种来源于自然界、菌种保藏机构或生产过程，从自然界中选育菌种的过程较为复杂，而从生产过程或菌种保藏机构得到菌种的自然选育过程较为简单。 自然选育的步骤主要是：采样，增长培养，培养分离和筛选等。采样筛选的菌种采集的对象以土壤为主，也可以是植物、腐败物品和某些水域等。土壤是微生物的汇集地，从土壤中几乎可以分离到任何所需的微生物，故土壤往往是首选的采集目标。微生物的营养需求和代谢类型与生长环境有很大关系。富集培养由于采集样品中各种微生物数量有很大差异，若估计到要分离的菌种数量不多时，就要人为增加分离的概率，增加该菌种的数量，称为富集培养。纯种培养尽管通过增长培养的效果很好，但是得到的微生物还是处于混杂状态，因为样品中本身含有许多种类的微生物。所以，为了取得所需的微生物纯种，增殖培养后必须进行分离。平板分离法由接种环以无菌操作沾取少许待分离的材料，在无菌平板表面进行平行划线、扇形划线或其他形式的连续划线，微生物细胞数量将随着划线次数的增加而减少，并逐步分散开来。如果划线适宜的话，微生物能一一分散，经培养后，可在平板表面得到单菌落。分离方法有三种：即划线分离法、稀释法和组织分离法。稀释分离法在溶液中再加入溶剂使溶液的浓度变小。亦指加溶剂于溶液中以减小溶液浓度的过程。浓溶液的质量×浓溶液的质量分数=稀溶液的质量×稀溶液的质量分数生产能力考察初筛一般通过平板稀释法获得单个菌落，然后对各个菌落进行有关性状的初步测定，从中选出具有优良性状的菌落。例如，对抗生素产生

菌种诱变方法

微生物诱变育种的方法 摘要:介绍了几种常用的物理诱变和化学诱变育种方法的原理、特点以及成功案例等,为微生物诱变育种提供了一个总体的方法框架。 关键词:诱变; 微生物育种 微生物与酿造工业、食品工业、生物制品工业等的关系非常密切，其菌株的优良与否直接关系到多种工业产品的好坏，甚至影响人们的日常生活质量，所以选育优质、高产的微生物菌株十分重要。微生物育种的目的就是要把生物合成的代谢途径朝人们所希望的方向加以引导，或者促使细胞内发生基因的重新组合优化遗传性状，人为地使某些代谢产物过量积累，获得所需要的高产、优质和低耗的菌种。作为育种途径之一的诱变育种一直被广泛应用。目前，国内微生物育种界主要采用的仍是常规的物理及化学因子等诱变方法。 1 物理诱变 1.1紫外照射 紫外线照射是常用的物理诱变方法之一，是诱发微生物突变的一种非常有用的工具。DNA和RNA的嘌呤和嘧啶最大的吸收峰260nm，因此在260nm的紫外辐射是最有效的致死剂。紫外辐射的作用已有多种解释，但比较确定的作用是使DNA分子形成嘧啶二聚体[1]。二聚体的形成会阻碍碱基间正常配对，所以可能导致突变甚至死亡[2]。 马晓燕[3]等以紫外诱变原生质选育法筛选发酵乳清高产酒精菌株马克斯克 鲁维酵母菌株ZR-20，比优化前的酒精产率提高10.5%，较出发菌株提高了68%。顾蕾[4]等通过紫外诱变红酵母ns-1原生质体，获得类胡萝卜素产量明显提高的突变株，其生物量、色素产量分别为6.15g/L、6.41mg/L，分别比原始菌株提高了67.6%、54.1%。 紫外照射诱变操作简单，经济实惠，一般实验室条件都可以达到，且出现正突变的几率较高，酵母菌株的诱变大多采用这种方法。 1.2电离辐射 γ-射线是电离生物学上应用最广泛的电离射线之一，具有很高的能量，能产生电离作用，可直接或间接地改变DNA结构。其直接效应是可以氧化脱氧核糖的碱基，或者脱氧核糖的化学键和糖-磷酸相连接的化学键。其间接效应是能使

第三章 工业发酵菌种

第三章发酵工业微生物菌种 微生物发酵工业是利用微生物的生长和代谢活动生产各种有用物质的现代工业，它是以培养微生物进行发酵为主。而在这个过程中，优良的菌种是一个现代化的发酵工业必不可少的，最为重要的环节。其他如先进的生产工艺和先进的设备，则是为了更充分发挥优良菌种的性能而设计的。 第一节工业微生物菌种的分离和选育 第二节工业微生物菌种的改良 第三节发酵工业中菌种的退化 第四节工业微生物菌种的保藏 第五节工业微生物菌种的扩大培养 第一节工业微生物菌种的分离和选育 一般来说，从自然界直接分离到的菌种，不能立即适应实际的生产需要，只有通过选育，才能提高代谢产物的产量、改进产品质量直至简化工艺。在微生物发酵工业中生产菌种的选育方法有：?微生物菌种的分离和选育 ?菌种的改良 第一节工业微生物菌种的分离和选育 一、微生物菌种的选育 二、微生物常规育种 三、根据代谢的调节机理选择高产突变菌株 一、微生物菌种的选育 从自然界分离新菌种一般包括以下几个步骤： 1、采样 2、增殖培养 3、纯种分离 4、性能测定 1、采样 采样地点的确定要根据筛选的目的、微生物的分布概况及菌种的主要特征与外界环境关系等，进行综合、具体地分析来决定。如果不了解某种生产菌的具体来源，一般可以从土壤中分离。 ①、确定选好地点 取离地面5——15cm处的土壤几十克，盛入预先消毒好的牛皮纸袋或塑料袋中，扎好，记录采样时间、地点、环境情况等，以备查考。 ②、尽快分离 一般土壤中芽孢杆菌、放线菌和霉菌孢子忍耐不良环境能力较强，不太容易死亡。但一般应尽快分离。

③、酵母菌或霉菌类微生物采样 酵母菌或霉菌类微生物，它们对碳水化合物的需要量比较多，一般又喜欢偏酸环境，所以在普通植物花朵、瓜果种子及腐植质等上面比较多。 2、增殖培养 收集到的样品，如含有所需的菌种较多，可直接进行分离。如果样品含有所需要的菌种很少，就要设法增加该菌种的数量，进行增殖（富集）培养。 富集培养： 富集培养就是指利用不同微生物之间的生命活动特点的不同，制定出特定的环境条件，使仅仅适应于这种条件的微生物旺盛生长，从而使其在群落中的数量大大增加的微生物的分离方法。人们能够利用这种方法很容易地从自然界中分离到所需要的特定微生物。富集的条件可根据所需分离的微生物特点从物理、化学、生物及综合多个方面进行选择，如温度、紫外线、高压、光照、氧气、营养等许多方面。 3、纯种分离 通过增殖培养还不能得到微生物单一的纯种，有必要进行分离纯化，来获得纯种。 这是因为生产菌种在自然条件下通常是与各种菌混杂在一起的。 纯种的分离方法很多，常用的有划线法和稀释法。 ①、划线法 ①、划线法——是将含有菌样的样品在固体培养基表面作有规则的划线培养。 ?扇形划线法、 ?方格划线法 ?平行划线法等 菌样经过多次从点到线的稀释，最后经培养得到单菌落。 ②、稀释法。 是通过不断地稀释使被分离的样品分散到最低限度，然后吸取一定量注入平板，使每一微生物都远离其他微生物而单独生长成为菌落，从而得到纯种 ③、两种方法的比较 ③、两种方法的比较 ?划线法简单较快； ?稀释法在培养基上分离的菌落单一均匀，获得纯种的机率大，特别适宜于分离具有蔓延性的微生物。 为了提高筛选的工作效率，除增殖培养时应控制增殖条件外，在纯种分离时，培养条件对筛选结果影响也很大，一般可通过： ?控制营养成分 ?调节培养基PH ?添加抑制剂

菌种的选育

第一章菌种选育 第一节工业常用微生物及要求 一、常见微生物 （一）细菌（bacteria） 发酵工业中常用的细菌主要是杆菌,主要有： Acetobacter）醋杆菌属（ Lactobacillus）乳杆菌属（ Bacillus）:α-淀粉酶，蛋白酶，肌苷、鸟苷等核苷。其中最为重要的是枯草芽孢杆菌杆菌属（Bacillus subtilis）（ （Brevibacterium）：谷氨酸短杆菌属 Corynebacterium）：谷氨酸棒杆菌属（（二）放线菌（actinomyces） 属原核微生物（有菌丝体，无横隔，不具完整的核。）最大的经济价值在于产生多种抗生素（antibiotic）。 Streptomyces）：红，金，土，氯，链霉素链霉菌（Micromonospora）：庆大霉素小单孢菌属（（三）霉菌（mould） 亦称丝状真菌（不是分类学上的名词，凡在营养基质上形成绒毛状，网状或絮状菌丝的真菌统称霉菌。） Aspergillus）曲霉属（1. A. niger）产蛋白酶，淀粉酶，果酸酶，变异菌株产柠檬黑曲霉（ 酸 A. oryzae）产淀粉酶，蛋白酶，酿酒的糖化曲和酱油曲米曲霉（ A. flavus）产黄曲霉毒素黄曲霉（ 米曲霉和黄曲霉均为半知菌。 Penicillum）：例如桔子上的绿色斑点青霉属（ 2. P. citrinum）：产生5'－磷酸二酯酶，降解核糖核酸为桔青霉（四个单核苷酸。 Rhizopus 3.）接合菌根霉属（ . R. oryzae）米根霉（ R. chinensis）华根霉（ 酒药和酒曲中含有米根霉或华根霉。 Monascus） 4.红曲霉属（ 淀粉酶，麦芽糖酶，蛋白酶，柠檬酸等。可生产食用红色素。 （四）酵母（yeast） 单细胞真核微生物，低等真菌。 Saccharomyces）①酵母属（Saccharomyces cerevisiae）啤酒酵母（Candida）②假丝酵母属（Candida utilis）生产饲料酵母，其蛋白质和维生素含量都产朊假丝酵母（ 比啤酒酵母高。可利用糖蜜，土豆淀粉废液生产人畜可食用蛋白质。 Pichia）③毕赤酵母属（

微生物菌种选育方式(一)

微生物菌种选育方式(一) 关键词：地衣芽孢杆菌诺卡氏菌 ATCC 北京标准物质网 微生物菌种选育技术在现代生物技术中具有十分重要的地位，经历了自然选育、诱变育种、杂交育种、代谢控制育种和基因工程育种五个阶段，各个阶段并不孤立存在，而是相互交叉，相互联系的。新的育种技术的发展和应用促进了生产的发展。 1．自然选育 随着微生物学的发展，特别是在发明微生物的纯培养技术之后，出现了微生物纯种的自然选育。以基因自发突变为基础选育优良性状菌株的这种方法，是最早应用微生物遗传学原理．进行育种实践的一个实例。由于微生物体内存在光复活、切补修复、重组修复、紧急呼救修复等修复机制以及DNA聚合酶的校正作用，使得自发突变几率极低，一般为10-6～10-10这样低的突变率导致自然选育耗时长、工作量大，影响了育种工作效率。在这种情况下，就出现了诱变育种技术。 2．诱变育种 1927年，Miller发现X射线能诱发果蝇基因突变。之后，人们发现其他一些因素也能诱发基因突变，并逐渐弄清了一些诱变发生的机理，为工业微生物诱变育种提供了前提条件。1941年，Beadle 和 Tatum 采用X射线和紫外线诱变红色面包霉，得到了各种代谢障碍的突变株。在这之后，诱变育种得到了极大发展。 诱变育种是以诱变剂诱发微生物基因突变，通过筛选突变体，寻找正向突变菌株的一种诱变方法。诱变剂包括物理诱变剂、化学诱变剂和生物诱变剂。其中，物理诱变剂包括紫外线、X射线、射线、快中子等；化学诱变剂包括烷化剂(如甲基磺酸乙酯、硫酸二乙酯、亚硝基胍、亚硝基乙基脲、乙烯亚胺及氮芥等)、天然碱基类似物、脱氨剂(如亚硝酸)、移码诱变剂、羟化剂和金属盐类(如氯化锂及硫酸锰等)；生物诱变剂包括噬菌体等。物理诱变剂因其价格经济，操作方便，所以应用最为广泛；化学诱变剂多是致癌剂，对人体及环境均有危害，使用时须谨慎；生物诱变剂应用面窄，其应用也受到限制。 现今，诱变育种已取得了显著的成果，如青霉素生产菌的青霉素产量在40年内增加了近万倍，达到lO万u／ml左右；谷氨酸产生菌经紫外诱变处理，产酸率提高了3l％；用亚硝酸钠、紫外线等物化方法诱变产碱性蛋白酶的地衣芽

工业微生物菌种的选育——诱变选育(1)

工业微生物菌种的选育——诱变选育（1） 工业微生物菌种的选育——诱变选育（1） 诱变选育 诱变育种是指利用各种诱变剂的物理因素和化学因素处理微生物细胞，提高基因突变频率，再通过适当的筛选方法获得所需的高产优质菌种的育种方法。诱变育种具有速度快、方法简便等优点，是当前菌种选育的一种主要方法，使用普遍。诱变育种的理论基础是基因突变，所谓突变是指由于染色体和基因本身的变化而产生的遗传性状的变异。 诱变育种的步骤与方法 （一）、工业育种的一般步骤（图） （二）、诱变育种方案设计 诱变育种方案包括突变的诱发、突变株的筛选和突变高产基因的表现。 1、出发菌株的选择 工业上用来进行诱变处理的菌株，称为出发菌株。出发菌株

选择目前主要依据实际经验，总结如下：①以单倍体纯种为出发菌株；②采用具有优良性状的菌株；③选择对诱变剂敏感的菌株；④许多高产突变往往要经过逐步累积的过程，才变得明显，所以有必要多挑选一些已经过诱变的菌株为出发菌株，进行多步育种，确保高产菌株的获得。 2、出发菌株的纯化 为什么要对出发菌株进行纯化呢？这是因为微生物容易发生变异和染菌，同时一般丝状菌的野生菌株多为异核体。生产菌在不断移代过程中，菌丝间接触、吻合后，易产生异核体、部分结合子、杂合二倍体及自然突变株等。这些都会造成细胞内遗传物质的异质化，使遗传性状不稳定。通过纯种分离，从中挑选所需的优良菌株。常用划线分离和稀释分离法，并结合显微镜操纵器分离单孢子。 3、单孢子悬液的制备 诱变育种要求所处理的细胞必须是处于对数生长期同步生长的细胞，并且是均匀状态的单细胞悬液。 首先是细胞的生理状态对诱变处理也会产生很大的影响，如细菌在对数期诱变处理效果较好；霉菌或放线菌的分生孢子一般都处于休眠状态，所以培养时间的长短对孢子影响不大，但稍加萌发后的孢子则可提高诱变效率。

发酵工程试题

发酵工程 一、名词解释 1、分批发酵：在发酵中，营养物和菌种一次加入进行培养，直到结束放出，中间除了空气 进入和尾气排出外，与外部没有物料交换。 2、补料分批发酵：又称半连续发酵，是指在微生物分批发酵中，以某种方式向培养系统不 加一定物料的培养技术。 3、絮凝：在某些高分子絮凝剂的作用下，溶液中的较小胶粒聚合形成较大絮凝团的过程。 二、填空 1、生物发酵工艺多种多样，但基本上包括菌种制备、种子培养、发酵和提取精制等下游处理几个过程。 2、根据过滤介质截留的物质颗粒大小的不同，过滤可分为粗滤、微滤、超滤和反渗透四大类。 3、微生物的育种方法主要有三类：诱变法，细胞融合法，基因工程法。 4、发酵培养基主要由碳源，氮源，无机盐，生长因子组成。 5、青霉素发酵生产中，发酵后的处理包括：过滤、提炼，脱色，结晶。 6、利用专门的灭菌设备进行连续灭菌称为连消，用高压蒸汽进行空罐灭菌称为空消。 7、可用于生产酶的微生物有细菌、真菌、酵母菌。 常用的发酵液的预处理方法有酸化、加热、加絮凝剂。 8、根据搅拌方式的不同，好氧发酵设备可分为机械搅拌式发酵罐和通风搅拌式发酵罐两种。 9、依据培养基在生产中的用途，可将其分成孢子培养基、种子培养基、发酵培养基三种。 10、现代发酵工程不仅包括菌体生产和代谢产物的发酵生产，还包括微生物机能的利用。 11、发酵工程的主要内容包括生产菌种的选育、发酵条件的优化与控制、反应器的设计及产物的分离、提取与精制。 12、发酵类型有微生物菌体的发酵、微生物酶的发酵、微生物代谢产物的发酵、微生物转化发酵、生物工程细胞的发酵。 13、发酵工业生产上常用的微生物主要有细菌、放线菌、酵母菌、霉菌。 14、当前发酵工业所用的菌种总趋势是从野生菌转向变异菌，从自然选育转向代谢调控育种，从诱发基因突变转向基因重组的定向育种。 15、根据操作方式的不同，液体深层发酵主要有分批发酵、连续发酵、补料分批发酵。 16、分批发酵全过程包括空罐灭菌、加入灭过菌的培养基、接种、发酵过程、放罐和洗罐，所需的时间总和为一个发酵周期。

菌种选育与培养

第三章菌种选育与培养 教学目的：1、熟悉工业发酵常用微生物种类；2、掌握菌种分离、筛选和选育的方法；3、掌握种子扩大培养方法和质量控制方法；4、掌握常规的菌种保藏方法。 教学方法：讲授 教学手段：使用多媒体课件 教学内容： 第一节重要工业微生物的分离及菌种要求 1、微生物资源非常丰富，广泛分布于土壤、水和空气中，尤以土壤中最多。 2、有的微生物从自然界中分离出来就能被利用，有的需要对分离到的野生菌株进行人工诱变，得到突变株才能被利用。 3、当前发酵工业所用的菌种总趋势是从野生菌转向变异菌，自然选育转向代谢育种，从诱发基因突变转向基因重组的定向育种。 4、由于生物工业本身的发展以及遗传工程的介入，藻类、病毒等也正在逐步变为工业生产用的微生物。 一、工业生产常用的微生物 1、细菌（bacteria）：枯草芽胞杆菌、醋酸杆菌、棒状杆菌、短杆菌等，用于生产淀粉酶、乳酸、醋酸、氨基酸和肌苷酸等； 2、酵母菌（yeast）：啤酒酵母、假丝酵母、类酵母等，用于酿酒、制造面包、生产脂肪酶以及可食用、药用和饲料用酵母菌体蛋白等； 3、霉菌（mould）：根霉、毛霉、犁头霉、红曲霉、曲霉、青霉等，用于生产多种酶制剂、抗生素、有机酸及甾体激素等； 4、放线菌（actinomycetes）：链霉素、红霉素、金霉素、庆大霉素等，常用菌种来自链霉菌属、小单孢菌属和诺卡氏菌属等； 5、担子菌（basidiomycetes）：通常所说菇类（mushroom）微生物，用于多糖、橡胶物质和抗癌药物的开发； 6、藻类（algae）：用作人类保健食品和饲料，如螺旋藻、栅列藻；可通过藻类将CO2转变为石油，或获取氢能。 二、微生物工业对菌种的要求 目前，随着微生物工业原料的转换和新产品的不断出现，势必要求开拓更多新品种。尽管微生物工业用的菌种多种多样，但作为大规模生产，对菌种有下列要求： 1、原料廉价、生产迅速、目的产物产量高； 2、易于控制培养条件，酶活性高，发酵周期较短； 3、抗杂菌和噬菌体的能力强； 4、菌种遗传性能稳定，不易变异和退化，不产生任何有害的生物活性物质和毒素，保证安全生产。 三、重要工业微生物的分离 分离是指从含微生物的样品（如土壤、水等）中获得纯的或混合的培养物，是筛选具有潜在工业应用价值的微生物的第一个阶段，接着才能从以上分离物中筛选出那些能产生所需产物或具有某种生化反应的菌种。

菌种发酵工艺摘要

第一章绪论 第一节概述 工业发酵是利用微生物的生长和代谢活动来生产各种有用物质的一门现代工业，而现代发酵工程则是指直接把微生物(或动植物细胞)应用于工业生产的一种技术体系，是在化学工程中结合了微生物特点的一门学科。因而发酵工程有时也称作微生物工程。在本章中，我们将对发酵的基本概念，工业上常用的微生物及其生长代谢特性，以及发酵工程原理作—简单介绍。 一、基本概念 1，发酵一词的来源 发酵现象早巳被人们所认识，但了解它的本质却是近200年来的事。英语中发酵一词fermentation是从拉丁语fervere派生而来的，原意为“翻腾”，它描述酵母作用于果汁或麦芽浸出液时的现象。沸腾现象是由浸出液中的糖在缺氧条件下降解而产生的二氧化碳所引起的。在生物化学中把酵母的无氧呼吸过程称作发酵。我们现在所指的发酵早已赋予了不同的含义。发酵是生命体所进行的化学反应和生理变化，是多种多样的生物化学反应根据生命体本身所具有的遗传信息去不断分解合成，以取得能量来维持生命活动的过程。发酵产物是指在反应过程当中或反应到达终点时所产生的能够调节代谢使之达到平衡的物质。实际上，发酵也是呼吸作用的一种，只不过呼吸作用最终生成CO2和水，而发酵最终是获得各种不同的代谢产物。因而，现代对发酵的定义应该是：通过微生物（或动植物细胞）的生长培养和化学变化，大量产生和积累专门的代谢产物的反应过程。 2，发酵的定义 （1）狭义“发酵”的定义 在生物化学或生理学上发酵是指微生物在无氧条件下，分解各种有机物质产生能量的一种方式，或者更严格地说，发酵是以有机物作为电子受体的氧化还原产能反应。如葡萄糖在无氧条件下被微生物利用产生酒精并放出二氧化碳。同时获得能量，丙酮酸被还原为乳酸而获得能量等等。 （2）广义“发酵”的定义 工业上所称的发酵是泛指利用生物细胞制造某些产品或净化环境的过程，它包括厌氧培养的生产过程，如酒精、丙酮丁醇、乳酸等，以及通气（有氧）培养的生产过程，如抗生素、氨基酸、酶制剂等的生产。产品即有细胞代谢产物，也包括菌体细胞、酶等。 3，发酵工程（Fermentation Engineering）的定义 应用微生物学等相关的自然科学以及工程学原理，利用微生物等生物细胞进行酶促转化，将原料转化成产品或提供社会性服务的一门科学。 二、发酵的特点 发酵和其他化学工业的最大区别在于它是生物体所进行的化学反应。其主要特点如下： 1，发酵过程一般来说都是在常温常压下进行的生物化学反应，反应安全，要求条件也比较简单。 2，发酵所用的原料通常以淀粉、糖蜜或其他农副产品为主，只要加入少量的有机和无机氮源就可进行反应。微生物因不同的类别可以有选择地去利用它所需要的营养。基于这—特性，可以利用废水和废物等作为发酵的原料进行生物资源的改造和更新。 3，发酵过程是通过生物体的自动调节方式来完成的，反应的专一性强，因而可以得到较为单—的代谢产物。 4，由于生物体本身所具有的反应机制，能够专一性地和高度选择性地对某些较为复杂的化合物进行特定部位地氧化、还原等化学转化反应，也可以产生比较复杂的高分子化合物。 5，发酵过程中对杂菌污染的防治至关重要。除了必须对设备进行严格消毒处理和空气过滤外，反应必须在无菌条件下进行。如果污染了杂菌，生产上就要遭到巨大的经济损失，要是感染了噬菌体，对发酵就会造成更大的危害。因而维持无菌条件是发酵成败的关键。 6，微生物菌种是进行发酵的根本因素，通过变异和菌种筛选，可以获得高产的优良菌株并使生产设备得到充分

微生物发酵工程复习试题_答案版

第一篇微生物工业菌种与培养基 一、选择题 2．实验室常用的培养细菌的培养基是（A） A 牛肉膏蛋白胨培养基 B 马铃薯培养基 C 高氏一号培养基 D 麦芽汁培养基 3．在实验中我们所用到的淀粉水解培养基是一种（D）培养基 A 基础培养基 B 加富培养基 C 选择培养基 D 鉴别培养基 7．实验室常用的培养放线菌的培养基是（C） A 牛肉膏蛋白胨培养基 B 马铃薯培养基 C 高氏一号培养基 D 麦芽汁培养基 8．酵母菌适宜的生长pH值为（A ）4.5-5 A 5.0-6.0 B 3.0-4.0 C 8.0-9.0 D 7.0-7.5 9．细菌适宜的生长pH值为（D ） A 5.0-6.0 B 3.0-4.0 C 8.0-9.0 D 7.0-7.5 10.培养下列哪种微生物可以得到淀粉酶、蛋白酶、果胶酶、多肽类抗生素、氨基酸、维生素及丁二 醇等产品。( A )A 枯草芽孢杆菌 B 醋酸杆菌 C 链霉素 D 假丝酵母 二、是非题 1.根据透明圈的大小可以初步判断菌株利用底物的能力( X ) 2.凡是影响微生物生长速率的营养成分均称为生长限制性基质。（X） 3.在最适生长温度下，微生物生长繁殖速度最快，因此生产单细胞蛋白的发酵温度应选择最适生长温度。（X） 4.液体石蜡覆盖保藏菌种中的液体石蜡的作用是提供碳源( X ). 5.种子的扩大培养时种子罐的级数主要取决于菌种的性质、菌体的生长速度、产物品种、生产规模等（√） 6.碳源对配制任何微生物的培养基都是必不可少的．（√）

7.亚硝基胍能使细胞发生一次或多次突变,尤其适合于诱发营养缺陷型突变株,有超诱变剂之称.√ 9.参与淀粉酶法水解的酶包括淀粉酶、麦芽糖酶和纤维素酶等。（X） 三、填空题 1.菌种扩大培养的目的是接种量的需要、菌种的纯化、缩短发酵时间、保证生产水平。 2.进行紫外线诱变时,要求菌悬液浓度:细菌约为10^6个/mL,放线菌为,霉菌为10^6~10^7个/mL. 3.培养基应具备微生物生长所需要的六大营养要素是碳源、氮源、无机盐和微量元素、前体、促进剂和抑制剂和水。 4.碳源物对微生物的功能是为细胞提供能源和_组成细菌体细胞成分的碳架、构成代谢产物，微生物可用的碳源物质主要有糖类、脂类、有机酸、低碳醇、烃类_等。 5.工业发酵常用的有机氮源主要有_黄豆饼粉、花生饼粉、玉米浆_、蛋白胨、_酵母粉_等。 7.常用的纯种分离方法有划线分离法，稀释分离法，组织分离法三种. 9.在微生物研究和生长实践中，选用和设计培养基的最基本要求是选择适宜的营养物质、营养物的浓度及配比合适、_物理化学条件适宜、经济节约和_精心设计，实验比较。 10.液体培养基中加入CaCO３的目的通常是为了_调节培养基的pH值__。 11.在利用平板的生化反应进行分离时,生长圈法所用的工具菌是一些营养缺陷型菌株,抑菌圈法所用的工具菌是一些抗生素的敏感菌. 13.分离放线菌时,可以在样品的菌悬液中加几滴10%的酚,以抑制气生菌丝的生长,分离酵母菌时,可在培养基中添加一定量的酸以抑制细菌的生长. 14.培养基按用途分可分为孢子培养基、种子培养基、发酵培养基和四种类型。 15. 五、问答题 1. 什么是前体？前体添加的方式？

发酵菌种的诱变选育

发酵工程实验报告发酵菌种的诱变选育 姓名：×× 班级：生物技术 学号：×× 指导老师：××

发酵菌种的诱变选育 ×× （长春师范大学生命科学学院生物技术） 【摘要】利用紫外诱变促使从自然界中分离所得的菌株突变，得出致死率。通过看菌圈大小筛选方法挑选出5株符合育种目的的突变株，以供实验之用。 【关键词】紫外诱变；致死率；致死曲线；水解圈； Mutation breeding of fermemtation strains ×× (Technology of Biological Life Science College of Changchun Normal University) [Abstract] Mutation by ultraviolet mutation led to separation from nature of the strain, the death rate. See through the method of screening bacteria ring size selected 5 strains with breeding objective mutant strain, for experimental use. [Key words] UV mutation; mutation frequency; death rate; hydrolysis; enzyme activity 前言：自然界中分离所得的野生菌株其发酵活力一般很底，必须经过人工选育得到突变菌株，或通过细胞或基因工程操作成为工程菌才能用于工业化生产。自发突变平率往往很低，而诱发突变可大大提高突变频率。诱变就是用物理或化学方法从中挑选少数分散的细胞群，促使其突变频率大幅度提高，然后从中挑选出少数符合育种目的的突变株，以供生产实践之用。诱变可由物理或化学因素引起，本实验使用的是紫外诱变，紫外线是一种最简单、最常用的诱变剂，它能使DNA链中的俩个相邻的嘧啶核苷酸形成二聚体而影响DNA的正常复制，从而造成基因突变。 一、材料与方法 1.1器材 ①培养皿、量筒、滴管烧杯、移液管、三角瓶、酒精灯、接种环、镊子、容量瓶等。 ②恒温培养箱、高温灭菌锅、无菌操作台、控温摇床、磁力搅拌器 1.2试剂 ①牛肉膏、蛋白胨、琼脂、可溶性淀粉、NaCl、蒸馏水、1mol/L NaOH、无菌水、95%乙醇、75%酒精、、碘液 1.3菌种 经筛选过的产淀粉菌株 二、实验步骤 1.孢子悬液的制备 将待诱变的菌株摇瓶培养18h(180r/min、37℃),取1ml菌液，用无菌生理盐水制成菌悬液；用雪球技术板计悬液中的细胞数，并通过稀释将悬液调整至大约1000-5000个/ml。 2.致死率的测定 取6cm的无菌培养皿8只，加入制备好的菌悬液5ml和磁力搅拌棒（预先灭菌）一根，然后放于磁力搅拌器上，打开皿盖，在紫外灯（先预热20min）下照射，分别照射15s、30s、45s、60s、75s、90s、105s、120s,各吸取菌液0.1ml，稀释后涂平板，三个重复，在合适的条件下温箱培养后计数，用没经过照射的悬液为对照，记录结果，以照射时间为横坐标，以

发酵工程简介

第3节发酵工程简介 第3节发酵工程简介知识方面（1）发酵工程的概念（知道）。（2）发酵工程中培养基的配制、菌种选育、灭菌、扩大培养和接种、发酵过程和产品的分离、提纯等相关内容（知道）。（3）有关发酵工程在医药工业和食品工业中应用的内容（知道）。教学重点：发酵工程的概念和内容教学难点：在发酵过程中，如何保证菌种生长和代谢的正常进行一、设疑引出新课题前面我们学习了有关微生物的代谢的内容，我们知道了微生物的代谢是指微生物细胞内所发生的全部的化学反应。在微生物的代谢过程中，会产生多种多样的代谢产物，如氨基酸、维生素、抗生素等。而且，这些代谢产物又是我们人类所需要的。那我们能不能通过微生物的培养来大量生产各种代谢产物呢？这就是我们今天所要讨论的“发酵工程”。二、进行新课（一）介绍谷氨酸发酵的生产实例教师活动：出示谷氨酸棒状杆菌合成谷氨酸的途径的投影片，指导学生观察并作适当讲解。讨论后教师小结如下：从投影片我们可以看出，谷氨酸棒状杆菌在一定的条件下能够利用环境中的营养物质来合成谷氨酸。下面我们就来看看在工厂里是怎样应用谷氨酸棒状杆菌来生产谷氨酸的。提出问题：谷氨酸发酵最重要的无疑就是选择菌种了，是不是所有的谷氨酸棒状杆菌都可用于谷氨酸发酵生产呢？我们应该选育什么样的谷氨酸棒状杆菌作为 菌种呢？教师活动：以前面出示的投影片为依托组织学生就所提问题进行讨论。讨论后教师小结：只有选择细胞膜通透较强，在细胞内不积累谷氨酸的谷氨酸棒状杆菌做菌种才有可能获得大量的谷氨酸。提出问题：有了菌种用什么样的培养基去培养呢？教师活动：通过复习有关培养基的知识，使学生理解培养基应满足微生物生长所需要的碳源、氮源、水、无机盐和生长因子等营养需求。教师活动：出示谷氨酸发酵所需培养基的成分表格并指导学生观察、思考。通过讨论使学生把培养基中的各种成分按照水、无机盐、氮源、碳源、生长因子的分类方法进行分类，进而得出这种培养基能满足谷氨酸棒状杆菌所需各种营养的结论。提出问题：这种培养基从组成成分和物理性质上看属于哪种培养基？通过讨论得出结论：从物理性质上看是液体培养基，从化学成分上看是天然培养基。提出问题并组织

发酵工程试题与答案

一．名词解释 发酵工程:利用微生物特定性状和功能，通过现代化工程技术生产有用物质或直接应用于工业化生产的技术体系，是将传统发酵于现代的DNA 重组、细胞融合、分子修饰和改造等新技术集合并发展起来的发酵 技术。 种子扩大培养:指将保存在砂土管、冷冻干燥管中处休眠状态的生产菌种接入试管斜面活化后，再经过扁瓶或摇瓶及种子罐逐级扩大培养, 最终获得一定数量和质量的纯种过程。这些纯种培养物称为种 子。 同步培养：指使细胞的分裂周期为同步的培养方法。同步化方法的原理是在使 所有细胞都处于大体相同的分裂周期的处理后，才使增殖同时开始进行。 摄氧率：摄氧率即单位体积培养液每小时消耗的氧量 基因重组：是由于不同DNA链的断裂和连接而产生DNA片段的交换和重新组合，形成新DNA分子的过程基因的直接进化：在分子水平上，对目标基因直接处 理，然后通过高通量的筛选方法，提高目标蛋白的性能。 絮凝:在某些高分子絮凝剂的作用下，溶液中的较小胶粒聚合形成较大絮凝团的过程。 分批发酵:在发酵中，营养物和菌种一次加入进行培养，直到结束放出，中间除了空气进入和尾气排出外，与外部没有物料交换。 补料发酵:又称半连续发酵，是指在微生物分批发酵中，以某种方式向培养系统不加一定物料的培养技术。 搅拌热：在机械搅拌通气发酵罐中，由于机械搅拌带动发酵液作机械运动，造成液体之间，液体与搅拌器等设备之间的摩擦，产生可观的热量。 搅拌热与搅拌轴功率有关。 分批培养：简单的过程，培养基中接入菌种以后，没有物料的加入和取出，除了空气的通入和排气。整个过程中菌的浓度、营养成分的浓度和 产物浓度等参数都随时间变化。 二．简答题 1.工业化菌种要求 A能够利用廉价的原料，简单的培养基，大量高效地合成产物 B有关合成产物的途径尽可能地简单，或者说菌种改造的可操作性要强 C. 遗传性能要相对稳定 D. 不易感染它种微生物或噬菌体 E. 产生菌及其产物的毒性必须考虑（在分类学上最好与致病菌无关） F. 生产特性要符合工艺要求 2.什么是半连续培养？优缺点 答：在补料分批培养的基础上间歇放掉部分发酵液（带放）称为半连续培养。某些品种采取这种方式，如四环素发酵 优点放掉部分发酵液，再补入部分料液，使代谢有害物得以稀释有利于产物合成，提高了总产量。 缺点代谢产生的前体物被稀释，提取的总体积增大 3.发酵液PH对发酵的影响有哪些方面？ （1）pH影响酶的活性。当pH值抑制菌体某些酶的活性时使菌的新陈代谢受阻。

发酵工程名词解释

fermentation(发酵)：利用生物细胞（含动植物、微生物），在合适条件下经特定的代谢途径转变成所需产物菌体的过程。 fermentation engineering(发酵工程)：是发酵原理与工程学的结合，是研究由生物细胞（包括动植物、微生物）参与的工艺过程的原理和科学，是研究利用生物材料生产有用物质，服务于人类的一门 综合性科学技术。 bioengineering(生物工程)：以生物科学和生物技术为基础，结合化学工程，机械工程，控制工程，环境工程等工程科学，研究或发展利用生物体系或其中的一部分生产有益于社会的产品或达到一定社会目标的过程科学。广义上说是指运用生物科学知识及工程学的原理，开发利用生物材料为人类社会提供产品和服务的工程技术。狭义上是指以基因工程技术为核心的现代生物技术的总称 biocatalyst(生物催化剂)：指传统发酵所利用的微生物外，还包括现在生物技术所利用的动植物细胞或细胞中的酶 isolation of strain(菌种分离)：根据生产要求和菌种特征性采用各种不同的筛选方法从众多的杂菌种分离出所需的性能良好的纯种 Strain breeding (菌种选育)：从分离筛选获得的有价值菌种中经过人工选育出各种突变体以大幅提高了菌种产生有价值的代谢产物的水平，改进产品质量，去除不需要的代谢产物或产生新代谢产物 Nature breeding(自然选育)：不经人工处理，利用微生物的自然突变进行菌种选育的过程 Mutation breeding (诱变育种)：利用各种被称为诱变剂的物理因素和化学因素试剂处理微生物细胞提高基因突变率，再通过适当的筛选方法获得所需的高产优质植株 Cross breeding(杂交育种)：通过杂交方法，将不同植株的遗传物质进行交换、重组，使不同菌株的优良性状集中在重组体中，克服长期诱变引起的生活力下降等缺陷 Protoplast fusion(原生质体融合)：用酶分别酶解两个两个出发菌株的细胞壁，在高渗环境中释放出原生质，将他们混合，在助溶剂或电场作用下使他们互相凝聚，发生细胞融合，实现遗传重组 Genetically engineered breeding(基因工程育种)：使用人为的方法将所需的某一供体生物的遗传物质DNA分子提取出来，在离体条件下进行切割，获得代表某一性状的目的基因，把该目的基因与作为载体的DNA 分子连接起来，然后导入某一受体细胞中，让外来的目的基因在受体细胞中进行正常的复制和表达，从而获得目的产物 Culture preservation/maintenance of culture(菌种保藏)：根据菌种的生理生化特点，人为创造条件使孢子或菌体的生长代谢活动尽量降低，以减少其变异 Degeneration of culture/strain deterioration(菌种退化)：通常是指在较长时期传代保藏后，菌株的一个或多个生理性状和形态特征逐渐减退或消失的现象 Rejuvenation of culture(菌种复壮)：使衰退的菌种重新恢复原来的优良特性 Inoculum enlargement(种子扩大培养)：指将保藏在砂土管、冷冻干燥管中处于休眠状态的生产菌种接入固体试管斜面活化后，在经过摇瓶或静置培养，以及种子罐逐级扩大培养而获得发酵产量高、生产性能稳定、数量充足、不被杂菌和噬菌体污染的生产菌种的纯种制备过程 Seed age(接种龄)：指种子罐中培养的菌丝体移入下一级种子罐或发酵罐式的培养时间 Seed volume/inoculum size(接种量)：指移入种子液的体积和接种后培养液体积的比 Fermentation industrial raw material(发酵工业原料)：通常以糖质或淀粉质等碳水化合物为主，加入少量有机氮源和无机氮源，只要不含毒物，一般无精制的必要 Fermentation medium(发酵培养基)：是指提供微生物生长繁殖和生物合成各种代谢产物所需要的，按照一定的比例配置的多种营养物质的混合物 Growth factor(生长因子)：具有刺激细胞生长活性的因子。一类通过与特异的、高亲和的细胞膜受体结合，调节细胞生长与其他细胞功能等多效应的多肽类物质 Precursor(前体)：某些化合物被加入培养基后能够直接在生物合成过程中结合到产物分子中去，而自身的结构并未发生太大变化，取能提高产物的产量

发酵工程与设备习题答案

第一章 1．简述发酵工程的概念及其主要容。 发酵工程是生物技术的重要组成部分，是生物技术产业化的重要环节。它是应用生物学、化学和工程技术学的原理，大规模（工厂化）培养动植物和微生物细胞，生产生物量或产物的科学。发酵工程可分为上游工程、中游工程和下游工程。 生产微生物细胞（或生物量）；生产微生物的酶；生产微生物的代产物；生产基因重组产物；将一个化合物经过发酵改造其化学结构——生物转化。 2.什么叫次级代产物？次级代产物是微生物在哪些生长时期形成的？其与初级代产物有什么关系？ 以初级代产物为原料通过次级代合成的，对自身无明确生理作用的代产物叫次级代产物。关系：先产生初级代产物，后产生次级代产物；初级代是次级代的基础；次级代是初级代在特定前提下的继续与发展。 3.发酵过程有哪些组成部分？ 用于菌种扩大培养和发酵生产用的培养基配方；培养基、发酵罐和辅助设备的灭菌； 足量的高活性、纯培养的接种物；在适宜条件的发酵罐中培养菌体生产产物；产物的提取和纯化；生产过程的废物的处理。 第二章 1.发酵工程菌株的选育方法有哪些？各有何特点？ 自然选育：自发突变率低，变异程度较轻微，变异过程十分缓慢；自发突变不定向，负向变异可能性大，正向变异可能性小 诱变育种：方法简单，快速，收效显著。 原生质体融合：打破种属间的界限，提高重组频率，扩大重组幅度。 杂交育种：使不同菌株的优良性状集中在重组体中，扩大变异围，具有更强的方向性和目的性。 基因工程育种：按人们的愿望使生物体的遗传性状发生定向变异。 2.发酵工程对菌种有何要求？菌种的分离和筛选基本流程是怎样的？ 要求：能大量高效合成产物；发酵培养基原料廉价；培养条件容易控制；易于液中提取产物；不易污染其它杂菌和噬菌体；无毒无害；性能稳定，不易退化

菌种选育

作业课题：菌种选育有哪些技术？ 菌种选育 菌种选育是一门应用科学技术，其理论基础是微生物遗传学、生物化学等，而其研究目的是微生物产品的高产优质和发展新品种为生产不断地提供优良菌种，从而促进生产发展。 所以，育种工作者要充分掌握微生物学、生物化学、遗传学的基本原理和国内外有关的先进科学技术，灵活而巧妙地将其运用到育种中去，使菌种选育技术不断更新和发展。 目前菌种选育常采用自然选育和诱变育种等方法，带有一定的盲目性，尚属于经典育种的范畴。随着微生物学、生化遗传学的发展，出现了转化、转导、原生质体融合、代谢调控和基因工程等较为定向的育种方法。 經過本人搜尋網絡資源，得出下面4方面的育種方法： （1）自然选育 在生产过程中，不经过人工处理，利用菌种的自然突变而进行菌种筛选的过程叫做自然选育。 所谓自然突变就是指某些微生物在没有人工参与下所发生的那些突变。一般认为引起自然突变有两个原因：即多因素低剂量的诱变效应和互变异构效应。所谓多因素低剂量的诱变效应，是指自然突变实质上是由一些原因不详的低剂量诱变因素引起的长期综合效应。所谓互变异构效应是指四种碱基的第六位上的酮基和氨基，胸腺嘧啶（T）和鸟嘌呤（G）可以酮式或烯醇式出现，胞嘧啶（C）和腺嘌呤（A）可以氨基式或亚氨基式出现。平衡一般倾向于酮式和氨基式。碱基对发生自然突变的机率约为10－8一10－9。 自然选育是一种简单易行的选育方法，它可以达到纯化菌种，防止菌种衰退、稳定生产、提高产量的目的。但是自然选育的最大缺点是效率低、进展慢。因此，经常把自然选育和诱变育种交替使用，这样可以收到良好的效果。 自然选育（自然分离）的一般程序，是把菌种制备成单孢子悬浮液，经过适当的稀释以后，在固体平板上进行分离，挑取部分单菌落进行生产能力的测定，经反复筛选，以确定生产能力更高的菌株代替原来的菌株。 （2）诱变育种的基本原理 诱变育种的理论基础是基因突变，所谓突变是指由于染色体和基因本身的变化而产生的遗传性状的变异。突变主要包括染色体畸变和基因突变二大类。 染色体畸变是指染色体或DNA片断的缺失、易位、逆位、重复等。基因突变是指DNA分子结构中的某一部位发生变化（又称点突变）。根据突变发生的原因又可分为自然突变和诱发突变。 自然突变是指在自然条件下出现的基因突变。 诱发突变是指用各种物理、化学因素人工诱发的基因突变。诱变因素的种类很多，有物理的、化学的和生物的三大类，见表6－1。经诱变处理后，微生物的遗传物质、DNA和RNA 的化学结构发生改变，从而引起微生物的遗传变异。 诱发突变敏感菌株先经诱变因素处理，然后将处理过的孢子液分离在含有高浓度的噬菌体的平板培养基上，经诱变后的存活孢子中，如存在抗性变异菌株就能在此平板上生长。这种菌落生长的速度一般与正常菌落的生长速度相近，诱变可以提高抗性菌株的频率。 除上述方法外，还可将敏感菌孢子经诱变后接入种子培养基，待菌丝长浓后加入高浓度的噬菌体再继续培养几天，再加入噬菌体反复感染，使敏感菌被噬菌体所裂解，最后取再生菌丝进行平板分离，从中筛选抗性菌株。 （3）杂交育种 发酵工业的优良菌种的选育主要采用诱变育种方法。但是，一个菌种长期使用诱变剂处

第3章 菌种选育理论与技术

第3章菌种选育理论与技术 本章主讲内容 1. 概述 2. 微生物发酵工业用菌种 3. 育种技术 §3-1 概述 菌种选育是一门应用科学技术,其理论基础是微生物遗传学、生物化学等,而其研究目的是微生物产品的高产优质和发展新品种为生产不断地提供优良菌种,从而促进生产发展。 一、菌种选育的目的 (一)生产 1. 提高发酵产量 2. 改进菌种的性能 3. 产生新的发酵产物 4. 去除多余的组分 (二)科研 1. 了解菌种遗传背景 2. 提供分子遗传学研究材料 3. 获得带遗传标记的菌株 4. 生物合成途径的研究 5. 生物合成机制的研究 二、菌种选育的基本理论 1. 遗传与变异

2. 遗传与变异的物质基础 3. 基因突变的本质和遗传变异的类型 4. 突变的过程 5. 突变后的表型变化 6. 表型延迟 §3-2微生物发酵工业用菌种 一、微生物发酵工业用菌种的特点及要求 微生物发酵工业用菌种因不同的发酵对其要求各异，就是同一种产品的发酵生产，其菌种的特点和要求因不同的原料和生产设备的不同也有很大差异，例如：GA 的发酵： 以淀粉质为原料：要求V H-, 以糖蜜为原料：因为糖蜜本身含有非常丰富的V H…… 但是作为工业微生物发酵使用的菌种，通常有下列特点： 1.具有稳定的遗传学特性 这对于工业化生产是很重要的，通常工业化生产整个周期很长，在一个发周期中，菌体至少应该增殖一次，在增殖过程中，菌体应该保证原菌的遗传学特征，（尽管菌体生长的环境改变了，压力、基质、溶氧等） 2.微生物生长和产物的合成对于基质没有严格的要求 换言之，可以广泛的使用各种原料作为生产用的底物，某些微生物对于底物有着严格的要求，对于碳源要求单一，这对于微生物的发酵工业提出了严格的要求，增加了生产成本。 3.生长条件易于满足 在微生物的工业化生产过程中，某些环境条件很难实现。氧的传递和供给就是一个很难完全满足的条件，特别是对于高粘度、高浓度的发酵体系。