《工业微生物》课件.ppt

微生物工程微生物工程 闫训友闫训友第二章第二章 工业微生物工业微生物微生物工程微生物工程 闫训友闫训友本章知识概要o工业用微生物菌种要求工业用微生物菌种要求o工业用微生物常用菌种工业用微生物常用菌种微生物工程微生物工程 闫训友闫训友第一节第一节 工业用微生物菌种要求工业用微生物菌种要求o微生物菌体发酵微生物菌体发酵o微生物酶发酵微生物酶发酵o微生物代谢产物发酵微生物代谢产物发酵o微生物转化发酵微生物转化发酵o基因工程药物基因工程药物微微生生物物工工程程初级代谢产物初级代谢产物次级代谢产物次级代谢产物微生物工程微生物工程 闫训友闫训友o1、菌种不是病原菌，不产生任何有害的生物活性活、菌种不是病原菌，不产生任何有害的生物活性活性物质和毒素，保证产品的安全性。性物质和毒素，保证产品的安全性。o2、生长速度快、发酵周期短、表达目的产物产量高。、生长速度快、发酵周期短、表达目的产物产量高。o3、菌种纯净、健壮，遗传稳定性强、不宜退化，产、菌种纯净、健壮，遗传稳定性强、不宜退化，产品产量、质量稳定。品产量、质量稳定。o4 4、能在要求不高，易于控制的条件下（糖浓度、温、能在要求不高，易于控制的条件下（糖浓度、温度、度、pHpH、O O2 2、渗透压）生长，对设备要求低。、渗透压）生长，对设备要求低。第一节第一节 工业用微生物菌种要求工业用微生物菌种要求微生物工程微生物工程 闫训友闫训友o5 5、抗噬菌体能力强，不易被噬菌体感染。、抗噬菌体能力强，不易被噬菌体感染。o6 6、对诱变剂敏感，可通过诱变达到提高菌、对诱变剂敏感，可通过诱变达到提高菌种优良性状的目的。种优良性状的目的。o7 7、能够利用廉价原材料，对原材料成分波、能够利用廉价原材料，对原材料成分波动敏感性小。动敏感性小。o8 8、目的产物最好分泌到细胞外、以利于产、目的产物最好分泌到细胞外、以利于产物分离。物分离。微生物工程微生物工程 闫训友闫训友第二节第二节 工业微生物常用菌种工业微生物常用菌种o细菌：分布最广、形状、细菌：分布最广、形状、G、质粒。、质粒。1 1、枯草芽孢杆菌枯草芽孢杆菌（Bacillus SubtilisBacillus Subtilis）：）：芽孢杆菌芽孢杆菌属属G+、周生鞭毛、无荚膜。淀粉酶和蛋白酶的产生菌。、周生鞭毛、无荚膜。淀粉酶和蛋白酶的产生菌。BF7658生产生产淀粉酶，淀粉酶，AS1.398生产中性蛋白酶和制造风味独特食品纳豆。生产中性蛋白酶和制造风味独特食品纳豆。2、大肠杆菌大肠杆菌（Escherichia coli）：）：G、运动、运动者周身鞭毛、一般无荚膜。者周身鞭毛、一般无荚膜。存在表示动物排泄物污染，食品卫生、公共卫生安全指标，存在表示动物排泄物污染，食品卫生、公共卫生安全指标，发酵生产发酵生产Asp、Thr、Val，分子生物学、基因工程材料。，分子生物学、基因工程材料。3、乳酸菌乳酸菌（lactic acid bacteria）：）：杆状、球杆状、球状状 G+同型乳酸发酵异型乳酸发酵微生物工程微生物工程 闫训友闫训友 表表1 1 产生乳酸的细菌属产生乳酸的细菌属 属属别别形形态态发发酵形式酵形式用途用途链链球菌属球菌属双球双球 链链球球同型同型乳制品乳制品 调调味味品品明串珠菌属明串珠菌属双球双球 链链球球异型异型食品食品发发酵酵乳杆菌属乳杆菌属 杆状杆状同型或异型同型或异型乳酸乳酸 乳制品乳制品双歧杆菌属双歧杆菌属杆状杆状异型异型乳制品乳制品微生物工程微生物工程 闫训友闫训友乳杆菌属乳杆菌属：营养要求严格在无糖和酵母膏培养基上营养要求严格在无糖和酵母膏培养基上不生长，不生长，pH3-4.5能生长，德氏乳杆菌属、保加利亚能生长，德氏乳杆菌属、保加利亚乳杆菌、巴氏乳杆菌。乳杆菌、巴氏乳杆菌。乳链球菌属乳链球菌属：卵球形，呈短链或长链状排列，发酵卵球形，呈短链或长链状排列，发酵多种糖类，乳制品生产和传统食品工业中。多种糖类，乳制品生产和传统食品工业中。肠膜状明串球菌肠膜状明串球菌：制糖工业中有害菌，但是在蔗制糖工业中有害菌，但是在蔗糖溶液中，细胞外常有一层厚的胶质状的，葡聚糖荚糖溶液中，细胞外常有一层厚的胶质状的，葡聚糖荚膜（代血浆）膜（代血浆）4、醋酸菌（、醋酸菌（Acetobacter）:椭圆形，杆状，无芽孢。椭圆形，杆状，无芽孢。端生鞭毛端生鞭毛：醋酸单胞菌葡萄糖杆菌：氧化乙醇成醋酸，葡萄糖成葡醋酸单胞菌葡萄糖杆菌：氧化乙醇成醋酸，葡萄糖成葡 萄糖酸萄糖酸周生鞭毛周生鞭毛：醋酸杆菌醋酸杆菌 乙醇氧化成醋酸，进而二氧化碳和水乙醇氧化成醋酸，进而二氧化碳和水微生物工程微生物工程 闫训友闫训友5、其他菌种：、其他菌种：产氨短杆菌产氨短杆菌：氨基酸、核苷酸工业生产中的常用菌种，合成辅氨基酸、核苷酸工业生产中的常用菌种，合成辅酶酶A的菌种。的菌种。梭状芽孢杆菌梭状芽孢杆菌：由淀粉和糖发酵生产丁二醇、丙酮、乙醇、丁由淀粉和糖发酵生产丁二醇、丙酮、乙醇、丁醇以及核黄素。醇以及核黄素。谷氨酸棒杆菌谷氨酸棒杆菌：发酵生产谷氨酸和其他氨基酸，北京棒杆菌发酵生产谷氨酸和其他氨基酸，北京棒杆菌AS1.299。甲烷产生菌甲烷产生菌：在有机肥料甲烷发酵中起重要作用。在有机肥料甲烷发酵中起重要作用。固氮菌，根瘤菌固氮菌，根瘤菌：利用大气中的游离氮气。利用大气中的游离氮气。微生物工程微生物工程 闫训友闫训友o酵母菌：酵母菌：1、酿酒酵母、酿酒酵母（Saccharomyces cerevisiae）：）：根据长宽比分成三组：根据长宽比分成三组：长：宽长：宽1-2一般小于一般小于2，圆形、卵圆形、椭圆形，以淀粉，圆形、卵圆形、椭圆形，以淀粉 质原料酒精发酵主要菌，面包，白酒、饮料中。质原料酒精发酵主要菌，面包，白酒、饮料中。长：宽长：宽2，卵形、长卵形，简称葡萄酒酵母，主要用于，卵形、长卵形，简称葡萄酒酵母，主要用于 酿造葡萄酒和果酒，少数用于啤酒。酿造葡萄酒和果酒，少数用于啤酒。长：宽长：宽2,耐高盐由于细胞耐高盐由于细胞V，Pr含量高，作为饲料、含量高，作为饲料、SCP，药用酵母，可用于提取核酸、麦角固醇，细胞色素药用酵母，可用于提取核酸、麦角固醇，细胞色素C。微生物工程微生物工程 闫训友闫训友2、比赤氏酵母、比赤氏酵母（Pichia Hansenula）分解糖能力弱，不产生酒精，能耐高渗透压，同化烃分解糖能力弱，不产生酒精，能耐高渗透压，同化烃类能力强，类能力强，SCP。巴斯德比赤氏酵母巴斯德比赤氏酵母（Pastoris pichia），现代利用真），现代利用真核微生物表达蛋白中常用的一种，由于真核生物蛋核微生物表达蛋白中常用的一种，由于真核生物蛋白翻译后的加工，自身分泌蛋白少，适合大规模培白翻译后的加工，自身分泌蛋白少，适合大规模培养。养。3、假丝酵母、假丝酵母（Candida Berkout）产朊假丝酵母产朊假丝酵母（-utilis）发酵葡萄糖、蔗糖、棉籽糖，可发酵葡萄糖、蔗糖、棉籽糖，可以利用以利用尿素、硝酸盐尿素、硝酸盐为氮源生长，利用造纸工业生产为氮源生长，利用造纸工业生产SCP。解脂假丝酵母解脂假丝酵母：不发酵任何糖类，分解脂肪，不同化硝酸盐，不发酵任何糖类，分解脂肪，不同化硝酸盐，利用利用石油废料石油废料生产单细胞蛋白。生产单细胞蛋白。热带假丝酵母热带假丝酵母：发酵葡萄糖、蔗糖、棉籽糖，不同化硝酸盐，发酵葡萄糖、蔗糖、棉籽糖，不同化硝酸盐，可以利用可以利用石油为原料石油为原料生产生产SCP。微生物工程微生物工程 闫训友闫训友o4 4、其他、其他：球拟酵母属球拟酵母属(Torulopsis Berlese)(Torulopsis Berlese)：有的具有糖发酵特性，有的具有糖发酵特性，白色球拟酵母能转化葡萄糖为白色球拟酵母能转化葡萄糖为D-D-阿拉伯糖醇及赤藓醇。利用烃类阿拉伯糖醇及赤藓醇。利用烃类生产生产SCPSCP。粟酒裂殖酵母粟酒裂殖酵母（Schizosaccharomyces Pombe Schizosaccharomyces Pombe LindnerLindner）：）：利用菊芋发酵生产高产量的酒精。利用菊芋发酵生产高产量的酒精。红酵母红酵母（Rhodotirula HarrisonRhodotirula Harrison）：）：产生红色、黄色色素，产生红色、黄色色素，具有较好的生产脂肪能力，合成具有较好的生产脂肪能力，合成MetMet能力强。能力强。微生物工程微生物工程 闫训友闫训友o霉菌霉菌藻状菌纲、子囊菌纲、担子菌纲、半知菌纲藻状菌纲、子囊菌纲、担子菌纲、半知菌纲1 1、毛霉属、毛霉属：鲁氏毛霉鲁氏毛霉：从中国小曲中分离，分泌蛋白酶，分解大豆，生从中国小曲中分离，分泌蛋白酶，分解大豆，生产腐乳，大豆多肽。产腐乳，大豆多肽。高大毛霉高大毛霉：兽畜的粪便中，能产生脂肪酸、琥珀酸，队甾族兽畜的粪便中，能产生脂肪酸、琥珀酸，队甾族化合物具有转化能力。化合物具有转化能力。总状毛霉总状毛霉：分布最广，用于豆豉发酵，产生分布最广，用于豆豉发酵，产生3-3-羟基丁酮。四羟基丁酮。四川老干妈风味豆豉。川老干妈风味豆豉。爪哇毛霉爪哇毛霉：土壤、酒曲中常见菌，产生蛋白酶，具有分解大土壤、酒曲中常见菌，产生蛋白酶，具有分解大豆能力，多用来做腐乳。豆能力，多用来做腐乳。微生物工程微生物工程 闫训友闫训友2 2、根霉属、根霉属：米根霉米根霉，淀粉酶活力非常强，具有淀粉糖化能力和转化，淀粉酶活力非常强，具有淀粉糖化能力和转化蔗糖能力，还产生脂肪酶，能发酵产生蔗糖能力，还产生脂肪酶，能发酵产生L-L-乳酸。乳酸。华根霉华根霉：具有较强的耐高温能力，淀粉酶液化能力强，：具有较强的耐高温能力，淀粉酶液化能力强，能产生酒精芳香脂类，乳酸及反丁烯二酸，能转化甾族能产生酒精芳香脂类，乳酸及反丁烯二酸，能转化甾族化合物。化合物。黑根霉黑根霉（葡枝根霉）：（葡枝根霉）：引起瓜果蔬菜腐烂，具有较引起瓜果蔬菜腐烂，具有较强蛋白质分解能力，用来发酵豆类食品，能产生果胶酶，强蛋白质分解能力，用来发酵豆类食品，能产生果胶酶，对甾族类化合物具有转化能力。对甾族类化合物具有转化能力。微生物工程微生物工程 闫训友闫训友3 3、青霉属、青霉属（Penicillium Penicillium）产黄青霉产黄青霉（Penicillium chrysogenum ThomPenicillium chrysogenum Thom）:青霉素的最重要的产生菌，并能产生葡萄糖氧化酶、青霉素的最重要的产生菌，并能产生葡萄糖氧化酶、葡萄糖酸、柠檬酸等，发酵后的菌体含丰富的蛋葡萄糖酸、柠檬酸等，发酵后的菌体含丰富的蛋白质、矿物质、白质、矿物质、VBVB。桔青霉桔青霉（Penicillium citrinum ThomPenicillium citrinum Thom）:产生脂肪酶、葡萄糖氧化酶和凝乳酶。有些产生脂肪酶、葡萄糖氧化酶和凝乳酶。有些菌系产生桔酶素毒素。菌系产生桔酶素毒素。展开青霉：展开青霉：用于生产治疗真菌性皮肤病、灰指甲、用于生产治疗真菌性皮肤病、灰指甲、痢疾等。痢疾等。微生物工程微生物工程 闫训友闫训友4 4、曲霉属、曲霉属米曲霉：米曲霉：最适培养温度最适培养温度37,37,能产生淀粉酶，蛋白酶、果能产生淀粉酶，蛋白酶、果胶酶等，用于酱油发酵。胶酶等，用于酱油发酵。黑曲霉：黑曲霉：引起粮食霉变，具有非常强大引起粮食霉变，具有非常强大 的酶系，淀、糖、的酶系，淀、糖、果、葡萄糖氧化酶等等，是酶制剂发酵工业上应用最广泛果、葡萄糖氧化酶等等，是酶制剂发酵工业上应用最广泛的菌种之一。还是饲料发酵中的常用菌种。的菌种之一。还是饲料发酵中的常用菌种。黄曲霉：黄曲霉：具有较强的具有较强的prpr分解能力，产生黄曲霉毒素，致癌分解能力，产生黄曲霉毒素，致癌物质，可用于医药工业。物质，可用于医药工业。5 5、红曲霉属、红曲霉属红曲霉：红曲霉：能产生酒精、柠檬酸、琥珀酸、麦角甾醇，分泌淀能产生酒精、柠檬酸、琥珀酸、麦角甾醇，分泌淀粉酶、蛋白酶等等、能产生红曲霉色素，代谢产生洛伐他粉酶、蛋白酶等等、能产生红曲霉色素，代谢产生洛伐他丁，具有降血脂、促进骨骼生长等功能。酿造红酒。是发丁，具有降血脂、促进骨骼生长等功能。酿造红酒。是发酵工业中的重要菌种。酵工业中的重要菌种。微生物工程微生物工程 闫训友闫训友放线菌放线菌因其菌落呈放射状而得名因其菌落呈放射状而得名属原核微生物类群，在自属原核微生物类群，在自然界中分布很广，尤其在然界中分布很广，尤其在有机质丰富的微碱性土壤有机质丰富的微碱性土壤中较多。中较多。大多腐生，少数寄生。大多腐生，少数寄生。产生多种抗生素（产生多种抗生素（12 000余种，余种，60%左右来自放线左右来自放线菌），经济价值大菌），经济价值大微生物工程微生物工程 闫训友闫训友微生物工程微生物工程 闫训友闫训友2、小单胞菌属、小单胞菌属(Micromonospora)与一般放线菌不同，菌丝体长与一般放线菌不同，菌丝体长入培养基内，不形成气生菌丝，入培养基内，不形成气生菌丝，而在基内菌丝体上长出而在基内菌丝体上长出 孢子梗，孢子梗，其顶端生一个球形、椭圆形孢子。其顶端生一个球形、椭圆形孢子。菌落致密，与培养基紧密结合菌落致密，与培养基紧密结合在一起，表面凸起，多崎岖，疣在一起，表面凸起，多崎岖，疣状；菌落常为橙黄色、红色、深状；菌落常为橙黄色、红色、深褐色、黑色和兰色。褐色、黑色和兰色。多种可产抗生素，如多种可产抗生素，如 棘孢小单胞菌棘孢小单胞菌（M.echinospora）产庆大霉素）产庆大霉素微生物工程微生物工程 闫训友闫训友3、游动放线菌属、游动放线菌属（Actinoplanes）一般不形成气生菌丝，孢囊在基内菌丝上形成，孢一般不形成气生菌丝，孢囊在基内菌丝上形成，孢囊孢子在孢囊内盘卷或呈直线排列；孢子球形，有时囊孢子在孢囊内盘卷或呈直线排列；孢子球形，有时端生端生1-40根鞭毛，能运动。根鞭毛，能运动。济南游动放线菌济南游动放线菌(Actinoplanes tsinanesis)产创新产创新霉素霉素(creatmycin;1964)微生物工程微生物工程 闫训友闫训友4、诺卡氏菌属、诺卡氏菌属(Norcadia)一般无气丝，基丝培养十几小时形成横隔，并断一般无气丝，基丝培养十几小时形成横隔，并断裂成杆状或球状孢子。裂成杆状或球状孢子。菌落较小，边缘多呈树根毛状。菌落较小，边缘多呈树根毛状。生产利福霉素、蚊霉素生产利福霉素、蚊霉素 等等微生物工程微生物工程 闫训友闫训友5、孢囊链霉菌属、孢囊链霉菌属(Streptosporangium)孢子丝盘卷成球形孢囊，内形成孢囊孢子，孢囊孢孢子丝盘卷成球形孢囊，内形成孢囊孢子，孢囊孢子无鞭毛子无鞭毛产多霉素、创新霉素产多霉素、创新霉素微生物工程微生物工程 闫训友闫训友一一些些重重要要抗抗生生素素简简介介 微生物工程微生物工程 闫训友闫训友一一些些重重要要抗抗生生素素简简介介 微生物工程微生物工程 闫训友闫训友一一些些重重要要抗抗生生素素简简介介 微生物工程微生物工程 闫训友闫训友o基因工程菌基因工程菌:原核原核：大肠杆菌大肠杆菌.真核真核：酿酒酵母酿酒酵母、毕赤氏酵母毕赤氏酵母。