发酵工程第二章工业用微生物菌种.ppt
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1、发酵工程第二章工业用微生物菌种现在学习的是第1页,共48页现在学习的是第2页,共48页本章内容本章内容 一、常用的工业微生物一、常用的工业微生物二、发酵工业菌种筛选的原则与基本技术二、发酵工业菌种筛选的原则与基本技术三、发酵工业菌种改良三、发酵工业菌种改良现在学习的是第3页,共48页对产物进行菌种筛选时,有两条经验对产物进行菌种筛选时,有两条经验:n进化上向上兼容;进化上向上兼容;n次生代谢在进化上后移,芽孢菌以上才次生代谢在进化上后移,芽孢菌以上才有筛选意义。有筛选意义。现在学习的是第4页,共48页最常用的工业微生物最常用的工业微生物n细菌细菌n醋杆菌属的醋化醋杆菌、弱氧化醋杆菌醋杆菌属的醋
2、化醋杆菌、弱氧化醋杆菌n乳酸杆菌乳酸杆菌n枯草杆菌枯草杆菌n丙酮丁醇梭菌丙酮丁醇梭菌n大肠杆菌大肠杆菌n谷氨酸棒状杆菌谷氨酸棒状杆菌现在学习的是第5页,共48页最常用的工业微生物最常用的工业微生物n酵母菌酵母菌n酿酒酵母酿酒酵母n假丝酵母属假丝酵母属n产朊假丝酵母产朊假丝酵母n解脂假丝酵母解脂假丝酵母n热带假丝酵母热带假丝酵母n毕赤酵母属、汉逊酵母属毕赤酵母属、汉逊酵母属现在学习的是第6页,共48页最常用的工业微生物最常用的工业微生物n霉菌霉菌n曲霉属曲霉属n米曲霉米曲霉n黑曲霉黑曲霉n青霉属青霉属n青霉菌:点青霉、产黄青霉青霉菌:点青霉、产黄青霉n桔青霉桔青霉n根霉属根霉属n德氏根霉德氏根霉
3、n米根霉、小麦曲根霉米根霉、小麦曲根霉n红曲霉属红曲霉属n紫红曲霉紫红曲霉现在学习的是第7页,共48页最常用的工业微生物最常用的工业微生物n放线菌放线菌n链霉菌属链霉菌属n小单孢菌属小单孢菌属n地中海诺卡氏菌地中海诺卡氏菌n米苏里游动放线菌米苏里游动放线菌 现在学习的是第8页,共48页 未培养微生物未培养微生物n定义:指迄今所采用的微生物纯培养分离及培养方定义:指迄今所采用的微生物纯培养分离及培养方法还未获得纯培养的微生物,其在自然环境微生物法还未获得纯培养的微生物,其在自然环境微生物群落中占有非常高的比例,约为群落中占有非常高的比例,约为99。n研究方法研究方法 模拟自然培养法模拟自然培养法
4、:原位培养、培养条件优化、原位培养、培养条件优化、单细胞操作单细胞操作 宏基因组分析法宏基因组分析法 现在学习的是第9页,共48页二、发酵工业菌种分离筛选原则与基本技术二、发酵工业菌种分离筛选原则与基本技术(一)发酵工业菌种筛选的总趋势与要求(一)发酵工业菌种筛选的总趋势与要求(二)分离筛选原理与技术(二)分离筛选原理与技术(三)应用举例(三)应用举例 现在学习的是第10页,共48页 1.菌种选择的总趋势菌种选择的总趋势n野生菌野生菌变异菌变异菌n自然选育自然选育代谢控制育种代谢控制育种n诱发基因突变诱发基因突变基因重组的定向育种基因重组的定向育种 现在学习的是第11页,共48页 2.菌种选择
5、的要求菌种选择的要求 n能能在在廉廉价价原原料料制制成成的的培培养养基基上上迅迅速速生生长长,且且生生成成的的目的产物产量高、易于回收;目的产物产量高、易于回收;n生长速度和反应速度较快,发酵周期较短;生长速度和反应速度较快,发酵周期较短;n培养条件易于控制;培养条件易于控制;n抗噬菌体及杂菌污染的能力强;抗噬菌体及杂菌污染的能力强;现在学习的是第12页,共48页2.菌种选择的要求(续)菌种选择的要求(续)n菌种不易变异退化;菌种不易变异退化;n对放大设备的适应性强;对放大设备的适应性强;n菌菌种种不不是是病病原原菌菌,不不产产生生任任何何有有害害的的生生物活性物质和毒素。物活性物质和毒素。现
6、在学习的是第13页,共48页(二)分离筛选原理与技术(二)分离筛选原理与技术1.筛选的指导思想筛选的指导思想2.分离筛选工作在实际中应用的几个方面分离筛选工作在实际中应用的几个方面3.新种分离筛选原理与技术新种分离筛选原理与技术 现在学习的是第14页,共48页1.筛选的两种指导思想筛选的两种指导思想 n先分离纯化,再结合工艺要求进行筛选。先分离纯化,再结合工艺要求进行筛选。n分离纯化同时富于筛选条件,一步得出所需菌株。分离纯化同时富于筛选条件,一步得出所需菌株。结果有两种可能:结果有两种可能:n获得适于工业发酵菌株获得适于工业发酵菌株n只获得选育所需的出发菌株只获得选育所需的出发菌株 现在学习
7、的是第15页,共48页2.分离筛选工作在实际中应用的几个方面分离筛选工作在实际中应用的几个方面n从被污染的生产及科研用菌中分离目的菌;从被污染的生产及科研用菌中分离目的菌;n生产中长期使用的菌种的定期分离筛选生产中长期使用的菌种的定期分离筛选;n从各种育种方法处理的微生物材料中分离筛选适于工业目的的优良菌从各种育种方法处理的微生物材料中分离筛选适于工业目的的优良菌株株;n从已知菌种和大自然中分离新菌株从已知菌种和大自然中分离新菌株n寻找新的发酵产品的产生菌;寻找新的发酵产品的产生菌;n寻找老产品的新的优良菌株。寻找老产品的新的优良菌株。n从保藏机构获取菌种进行分离筛选有两个好处:从保藏机构获取
8、菌种进行分离筛选有两个好处:经济性经济性指导性指导性 现在学习的是第16页,共48页设计筛选方案时必须考虑两个要点设计筛选方案时必须考虑两个要点 选择性选择性灵敏度灵敏度 现在学习的是第17页,共48页3.新种分离与筛选的步骤新种分离与筛选的步骤 调查研究(包括资料查阅)调查研究(包括资料查阅)试验方案设计试验方案设计 含微生物样品的采集含微生物样品的采集 (如何使样品中含所需微(如何使样品中含所需微 生物的可能性大?)生物的可能性大?)样品预处理样品预处理 (如何在后续的操作中使这种可(如何在后续的操作中使这种可 能性实现)能性实现)菌种分离菌种分离 现在学习的是第18页,共48页 根据目的
9、菌株及其产物特点分根据目的菌株及其产物特点分 选择性分离方法选择性分离方法 随机分离方法随机分离方法 (定向筛选定向筛选选择压力选择压力)(用筛选方案用筛选方案-检测系统进行间接分离)检测系统进行间接分离)富集液体培养富集液体培养 固体培养基条件培养固体培养基条件培养 (初筛初筛)菌种纯化菌种纯化 复筛复筛 现在学习的是第19页,共48页 菌种纯化菌种纯化 初步工艺条件摸索初步工艺条件摸索 再复筛再复筛 生产性能测试生产性能测试较优菌株较优菌株1-3株株保藏及进一步做生产试验保藏及进一步做生产试验 某些必要试验和某些必要试验和 或作为育种的出发菌株或作为育种的出发菌株 毒性试验等毒性试验等 现
10、在学习的是第20页,共48页含微生物样品的采集含微生物样品的采集n采样时应注意的问题采样时应注意的问题:n土壤微生物的分布土壤微生物的分布n采土深度采土深度n土壤植被情况土壤植被情况n采样季节采样季节n土壤的酸碱度土壤的酸碱度n对于分离筛选新菌种,还存在另两个选择标准:对于分离筛选新菌种,还存在另两个选择标准:n土壤来源广泛土壤来源广泛n在已适应相当苛刻环境压力的微生物类群中寻找新菌种在已适应相当苛刻环境压力的微生物类群中寻找新菌种 现在学习的是第21页,共48页样品的预处理样品的预处理n目的:提高分离效率目的:提高分离效率n方法:方法:n物理方法:热处理;膜过滤法;离心法物理方法:热处理;膜
11、过滤法;离心法n化学方法化学方法n诱饵法诱饵法 现在学习的是第22页,共48页分离方法的选择分离方法的选择 n根据目的菌有无选择性特征来选择分离方法根据目的菌有无选择性特征来选择分离方法n菌种的营养特征独特菌种的营养特征独特 n生长特征独特生长特征独特 n无无选择性特征选择性特征根据产物的特征进行根据产物的特征进行随机分离随机分离选择性分离的关键:生长培养条件的选择与控制,选择性分离的关键:生长培养条件的选择与控制,从而实现定向富集筛选。从而实现定向富集筛选。选择性分离选择性分离 现在学习的是第23页,共48页 选择性分离原理和技术选择性分离原理和技术n生长条件的选择与控制原理生长条件的选择与
12、控制原理n控制营养成分控制营养成分 n控制培养基酸碱度控制培养基酸碱度 n添加抑制剂添加抑制剂 n控制培养温度控制培养温度 n控制通气条件控制通气条件 n选择性分离技术选择性分离技术n富集液体培养技术富集液体培养技术n固体培养技术固体培养技术施加选择压力,进行定向筛选施加选择压力,进行定向筛选 现在学习的是第24页,共48页A.富集液体培养富集液体培养n增加混合菌群中所需菌株数量的一种技术增加混合菌群中所需菌株数量的一种技术n技术特点:给混合菌群提供一些有利于目的菌株生长或不利于目技术特点:给混合菌群提供一些有利于目的菌株生长或不利于目的菌以外的其他菌型生长的条件的菌以外的其他菌型生长的条件n
13、培养方式培养方式分批培养方式:以最大比生长速率分批培养方式:以最大比生长速率(max)筛选,存在选择)筛选,存在选择压力的控制、移种时间和次数等问题压力的控制、移种时间和次数等问题连续培养方式:以比生长速率(连续培养方式:以比生长速率()筛选)筛选 现在学习的是第25页,共48页 ABS0基质浓度对基质浓度对A、B两种菌的比生长速率(两种菌的比生长速率()的影响)的影响当当SS0时,富集什么菌株?时,富集什么菌株?现在学习的是第26页,共48页连续富集培养技术分离菌株的优点连续富集培养技术分离菌株的优点 n分离的菌株特别适合连续发酵生产过程分离的菌株特别适合连续发酵生产过程n有利于分离具有某种
14、工业生产特性的菌株有利于分离具有某种工业生产特性的菌株n可以筛选出能共生的稳定混合培养物可以筛选出能共生的稳定混合培养物 现在学习的是第27页,共48页B.固体培养技术固体培养技术n常用于分离某些酶产生菌常用于分离某些酶产生菌 n选择压力:在选择培养基中加入所需酶选择压力:在选择培养基中加入所需酶的基质的基质 现在学习的是第28页,共48页随机分离原理与技术随机分离原理与技术n从产物入手,通过设计从产物入手,通过设计高产培养基高产培养基和建立快速灵敏和建立快速灵敏专一的筛选方法,从随机分离的菌落中筛选出所需专一的筛选方法,从随机分离的菌落中筛选出所需的目的菌。的目的菌。n技术技术关键:产物合成
15、条件的选择与控制及相应筛关键:产物合成条件的选择与控制及相应筛选方法的确定。选方法的确定。n随机分离技术举例随机分离技术举例 n抗生素产生菌的筛选抗生素产生菌的筛选n药理活性化合物产生菌的筛选药理活性化合物产生菌的筛选n生长因子产生菌的筛选生长因子产生菌的筛选n多糖产生菌的筛选多糖产生菌的筛选 现在学习的是第29页,共48页高产培养基设计的几个原则高产培养基设计的几个原则 n制制备备一一系系列列的的培培养养基基,其其中中有有各各种种类类型型的的养养分分成成为为生生长长限限制制因素;因素;n使用一聚合或复合形式的生长限制养分;使用一聚合或复合形式的生长限制养分;n避避免免使使用用容容易易同同化化
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- 关 键 词:
- 发酵 工程 第二 工业 微生物 菌种
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