微生物工程工艺原理1.ppt

1）所需培养基易得，价格低廉；（2）培养和发酵条件温和（糖浓度、温度、pH、溶解氧、渗透压等）（3）生长速度和反应速度较快，发酵周期短（4）单产高（选择野生型、营养缺陷型或调节突变株）（5）抗病毒能力强（6）菌种纯粹，不易变异退化，稳定性好（7）菌体不是病源菌，不产生任何有害的生物活性物质和毒素（包括抗生素、激素和毒素），保证安全微生物工业对大规模生产用菌的要求原则：微生物工业对大规模生产用菌的要求原则：1、常用的细菌、常用的细菌 大肠杆菌 应用：对谷氨酸定量分析，生产天冬氨酸、苏氨酸、缬氨酸。乳酸杆菌应用：乳酸、干酪、奶子酒、发面、泡菜、酸奶等的制作l 啤酒酵啤酒酵母母红酵红酵母母面包酵母面包酵母3、霉菌、霉菌l曲霉属l应用：生产有机酸、生产淀粉酶、果胶酶、葡萄糖氧化酶l应用：酱油、酱类（淀粉酶）l米曲霉l应用：产糖化酶和蛋白酶、主要用于酿酒制曲和酱油制曲应用：生产甲义丁二酸 毛 霉l应用：可以产生蛋白酶，我国多用于豆腐乳、豆豉等的制作l根霉根霉l种类：米根霉、华根霉、少根根霉、爪哇根霉l应用：酿酒青霉菌青霉菌应用：生产青霉素、葡萄糖氧化酶 4、放线菌、放线菌种类：龟裂链霉菌、金霉素链霉菌、灰色链霉菌、红霉素链霉菌应用：各类抗生素。土霉素、四环素、链霉素、红霉素三、生产用菌种的保藏及选育三、生产用菌种的保藏及选育（一）菌种保藏 1、目的：提高菌种存活率，减少菌种的变 异，保持原来优良的生产性能。2、原理：根据菌种的生物生理、生化特点，人工地创造条件，使菌种的代谢活动处于不活泼状态，生长繁殖处于休眠状态。保藏时首先要挑选优良纯种，最好是它们的休眠体（孢子、芽孢等），其次是要创造一个最有利于休眠的环境，如低温、干燥、缺氧和缺乏营养物质等，以达到降低其代谢活动，延长保存期的目的。3、菌种保藏的方法：斜面保藏法、矿物油保藏法、砂土保管保藏法、真空冷冻干燥法、冷冻法、液态真空干燥法、琼脂穿刺封口保藏法、曲法保藏、麦粒保藏法、无水硅胶保藏法。（1）斜面保藏法：在4左右的冰箱保藏，每隔一定时间进行移植培养后再继续保藏，如此反复。优点：方法简单、存活率高，具有一定的保藏效果。缺点：菌种仍有一定的强度的代谢活动条件，保存时间不长，传代多，菌种容易变异。适用菌种：细菌、酵母、放线菌、霉菌（2）矿物油保藏法 将生长好的斜面在无菌条件下倒入已灭菌的液体石蜡，油层高于斜面末端1cm，然后放于冰箱中保存。适用菌种：适用于除细菌外的其它菌种（3）砂土管保藏法 利用土壤颗粒对微生物起保护作用，提高微生物的存活率。其包括砂土制备和真空抽干两步。适用菌种：产孢子的微生物，对于一些对干燥敏感的细菌（奈氏球菌、弧菌、假单胞杆菌）以及酵母不适用。（4）真空冷冻干燥法 先在菌悬液加入保护剂（如：脱脂牛奶、血清等）然后在较低温度下使成冻结状态，最后减压抽干。特点：它是菌种保藏中最有效的一种方法。保存期可达一年至数十年之久，并且存活率高，变异率低。但是手续麻烦，需要一定的设备。适用菌种：对于不长孢子或长的很少孢子的真菌保藏效果不佳。l（5）其他保藏方法l冷冻法：分低温冷冻（20）与超低温冷冻（196）两种。适用于细菌、真菌、病毒等的保藏l液态真空干燥法：菌体在恒温液态条件下进行真空干燥。适用于包括细菌、病毒，特别适用于冷冻干燥保藏效果不佳的菌种。l琼脂穿刺封口保藏法：适用于不产孢子细菌的保藏l曲法保藏：将麸皮与水按比例混合，灭菌后接入菌种，待孢子长成后即为成曲。将试管放入盛有氯化钙的干燥器中，干燥后低温保藏。适用于有大量孢子的霉菌和某些放线菌的保藏。l麦粒保藏法：麦粒灭菌后接入菌液，培养有菌丝或孢子时，置通风、避光、干燥处保藏。适用于一些放线菌、芽孢杆菌、酵母的保藏。l无水硅胶保藏法：将细胞悬浮液和等体积的脱脂灭菌牛奶混匀，加入装有无水硅胶的试管中，然后将试管放于干燥器内，室温或4 保藏。对于细菌和真菌效果都较好。国内外菌种保藏机构国内外菌种保藏机构l菌种是一个国家的重要资源，世界各国对菌种的保藏都极为重视。世界上有700多家菌菌种保藏机构，其中国际知识产权组织承认的法定的保藏机构仅有28家。1、我国的微生物菌种保藏机构、我国的微生物菌种保藏机构l1）普通微生物菌种保藏管理中心（CCGMC）l中科院微生物所，北京，l中科院武汉病毒研究所l2）农业微生物菌种保藏管理中心（ACCCl中国农业科学院土壤肥料研究所，北京（ISF）l3）工业微生物菌种保藏管理中心（CICC）l中国食品发酵工业科学研究院，北京，（IFFI）l4）医学微生物菌种保藏管理中心（CMCC）l中国医学科学院皮肤病研究所，南京l卫生部药品生物制品检定所，北京l中国医学科学院病毒研究所l5）抗生素菌种保藏管理中心（CACC）l中国医学科学学院抗生素研究所，北京l四川抗生素工业研究所，成都l华北制药厂抗生素研究所，石家庄l6）兽医微生物菌种保藏管理中心（CVCC）l农业部兽医药品检察所，北京2、国外主要的微生物菌种保藏机构国外主要的微生物菌种保藏机构l1）美国标准菌种收藏所（ATCC）l2）美国冷泉港研究所（CSH）l3）日本东京大学应用微生物研究所（IAM）l4）日本东京科研化学有限公司（KCC）l5）日本大阪发酵研究所（IFO）l6）英国国立标准菌种收藏所（NCTC）l7）美国国立卫生研究所（NIH）l8）美国农业部北方开发利用研究部（NRRL）l C、诱变育种；l1、常用的诱变剂：l 2、诱变育种中需要考虑的若干因素l (1)选择合适的出发菌株 产量高、对诱变剂的敏感性大、变异幅度广 （2）复合诱变剂的使用l 单一诱变剂重复使用后突变的效果不好，可用复合诱变剂来扩大诱变幅度，提高诱变效果。l l（3）诱变剂量的选择l 致死率取决于诱变剂量，而致死率和诱变率之间有一定的关系。因此可以用致死剂量来作为选择适宜剂量的依据。凡是能增加变异的幅度又能促使变异向正变范围移动的剂量就是合适剂量。确定合适的剂量要价格多次摸索，一般诱变效应随剂量的增大而提高，但达到一定的剂量后，再增加剂量反而会使诱变率下降。l（4）变异菌株的筛选lD、细胞工程育种lE、基于代谢调节的育种；组成型突变株的选育、抗分解调节突变株的选育、营养缺陷型等等lF、代谢工程育种 改变代谢途径、扩展代谢途径、转移或构建新的代谢途径lG、基因重组育种；lH、蛋白质工程育种；定点突变技术、定向进化技术（易错PCR、DNA随机重组）；lJ、组合生物合成育种；表型的确定基因基础特定生物体获得希望表型的基因修饰生物K、反向生物工程育种2、防止菌种衰退的方法、防止菌种衰退的方法lA、从菌种选育方面考虑lB、尽量减少传代次数lC、创造良好的培养条件lD、利用不易衰退的细胞传代lE、采用有效的菌种保藏方法3.菌种复壮方法菌种复壮方法l纯种分离法；l淘汰已衰退的个体l采用其它方法：诱变因素处理，再进行单菌落分离；选择合适的培养基