生產(chǎn)菌種的來(lái)源

1、第二章第二章 生產(chǎn)菌種的來(lái)源生產(chǎn)菌種的來(lái)源微生物工程的工業(yè)生產(chǎn)三個(gè)要素：微生物工程的工業(yè)生產(chǎn)三個(gè)要素： 生產(chǎn)菌種的性能生產(chǎn)菌種的性能 發(fā)酵及提純工藝條件發(fā)酵及提純工藝條件 生產(chǎn)設(shè)備生產(chǎn)設(shè)備其中其中優(yōu)良的菌種優(yōu)良的菌種是最重要的。是最重要的。微生物是發(fā)酵工業(yè)的靈魂微生物是發(fā)酵工業(yè)的靈魂（張星元、木下祝郎）（張星元、木下祝郎） 菌種菌種是發(fā)酵成功的內(nèi)因。若設(shè)是發(fā)酵成功的內(nèi)因。若設(shè)備條件已確定，備條件已確定， 可通過(guò)改良菌種可通過(guò)改良菌種挖掘生產(chǎn)潛力；在設(shè)備、菌種確定挖掘生產(chǎn)潛力；在設(shè)備、菌種確定的情況下，的情況下， 可通過(guò)優(yōu)化發(fā)酵工藝可通過(guò)優(yōu)化發(fā)酵工藝條件發(fā)揮菌種潛力。條件發(fā)揮菌種潛力。 優(yōu)良菌種

2、可優(yōu)良菌種可大幅度增加生產(chǎn)，提高產(chǎn)品質(zhì)量，大幅度增加生產(chǎn)，提高產(chǎn)品質(zhì)量，簡(jiǎn)化操作，提高經(jīng)濟(jì)效益。簡(jiǎn)化操作，提高經(jīng)濟(jì)效益。微生物工程的常用菌種及其作用生產(chǎn)上常用的微生物主要是細(xì)菌、放線菌、酵母菌、霉菌，另外還有一些擔(dān)子菌、藻類、生物工程菌等細(xì) 菌1.大腸桿菌：最早用做基因工程的宿主菌。工業(yè)上常用于生產(chǎn)谷氨酸脫羧酶、天冬酰胺酶和制備天冬氨酸、蘇氨酸、纈氨酸等。2.枯草桿菌：生產(chǎn)淀粉酶、蛋白酶、氨基酸和核苷等。3.乳酸菌：4.醋酸桿菌：5.北京棒狀桿菌：谷氨酸6.纖維素分解菌7.光合細(xì)菌放 線 菌1.鏈霉菌屬：鏈霉素、土霉素、卡那霉素、絲裂霉素、制霉菌素2.小單孢菌：慶大霉素3.諾卡氏菌：利福霉素、

3、瑞斯托菌素，石油脫蠟、烴類發(fā)酵、污水處理酵 母 菌1.釀酒酵母：酒、酒精、scp、面包，核酸、vc、輔酶等2.熱帶假絲酵母：石油蛋白、飼料蛋白生產(chǎn)3.產(chǎn)朊假絲酵母：scp4.白地霉：生產(chǎn)藥用和飼料用的酵母菌體蛋白、提取核酸、合成脂肪霉 菌1.根霉：釀酒工業(yè)，生產(chǎn)淀粉酶、脂肪酶等。黑根霉、米根霉、華根霉2.毛霉：生產(chǎn)腐乳、乳酸、琥珀酸、甘油、轉(zhuǎn)化甾體化合物等，糖化能力強(qiáng)3.紅曲霉：制備紅曲、釀紅酒、制醋，生產(chǎn)腐乳、蛋白酶、淀粉酶、檸檬酸4.曲霉：生產(chǎn)有機(jī)酸5.青霉：有機(jī)酸、抗生素?fù)?dān)子菌：藻類：螺旋藻，單胞藻生產(chǎn)石油生物工程菌：胰島素、干擾素等。二、生物物質(zhì)產(chǎn)生菌的篩選二、生物物質(zhì)產(chǎn)生菌的篩選 2

4、.1.微生物是生物活性物質(zhì)的豐富資源微生物是生物活性物質(zhì)的豐富資源 微生物是地球上分布最廣、物種最豐微生物是地球上分布最廣、物種最豐富的生物種群，所以微生物現(xiàn)在和將來(lái)都富的生物種群，所以微生物現(xiàn)在和將來(lái)都是具有各種生物活性的新產(chǎn)物的豐富資源。是具有各種生物活性的新產(chǎn)物的豐富資源。 微生物的生長(zhǎng)環(huán)境土壤一般土壤，鹽堿土，沙漠水域江、河、湖水、污水、污泥、鹽湖、海水動(dòng)物體表、腸道、反芻胃、昆蟲(chóng)消化道植物葉面、根際、熱帶雨林極端環(huán)境 深海高溫泉、深?；鹕娇?、極地、高山凍土特殊環(huán)境 污染土壤、污染水域、沼氣池大氣陸地和水域中未被培養(yǎng)微生物比例的估計(jì)生境可培養(yǎng)微生物的比例%生境可培養(yǎng)微生物的比例%海水0

5、.001-0.1活性污泥1-15淡水0.25沉積物0.25半自養(yǎng)湖0.1-1土壤0.3未污染河口0.1-3 如何篩選？如何篩選？ 關(guān)鍵在于要根據(jù)關(guān)鍵在于要根據(jù)生產(chǎn)實(shí)際需要生產(chǎn)實(shí)際需要、目的代目的代謝產(chǎn)物的性質(zhì)謝產(chǎn)物的性質(zhì)、可能產(chǎn)生所需產(chǎn)物微生物菌、可能產(chǎn)生所需產(chǎn)物微生物菌種的種的分類地位分類地位、這類、這類微生物分布微生物分布、特性特性以及以及生態(tài)環(huán)境生態(tài)環(huán)境等，設(shè)計(jì)選擇性高的等，設(shè)計(jì)選擇性高的分離篩選方法分離篩選方法，才能快速?gòu)目赡艿沫h(huán)境和混雜的多種微生物才能快速?gòu)目赡艿沫h(huán)境和混雜的多種微生物中獲得所需菌種。中獲得所需菌種。一般菌種分離純化和篩選步驟如下：一般菌種分離純化和篩選步驟如下：標(biāo)本

6、采集標(biāo)本采集 標(biāo)本材料的預(yù)處理標(biāo)本材料的預(yù)處理 富集培養(yǎng)富集培養(yǎng) 菌種初篩菌種初篩 菌種復(fù)篩菌種復(fù)篩 性能鑒定性能鑒定 菌種保藏。菌種保藏。 2.1.2. 標(biāo)本采集標(biāo)本采集 選擇標(biāo)準(zhǔn)：選擇標(biāo)準(zhǔn)： 1.1.對(duì)于天然材料，來(lái)源越是廣泛的樣品，越對(duì)于天然材料，來(lái)源越是廣泛的樣品，越有可能獲得新的菌種；有可能獲得新的菌種； 2.2.可以尋找已適應(yīng)相當(dāng)苛刻的環(huán)境壓力的微可以尋找已適應(yīng)相當(dāng)苛刻的環(huán)境壓力的微生物類群。如高溫、高壓、高鹽、高生物類群。如高溫、高壓、高鹽、高phph、低、低phph或或海水等極端環(huán)境。海水等極端環(huán)境。 2.1.3.標(biāo)本的預(yù)處理標(biāo)本的預(yù)處理 (1)(1)采用熱處理方法減少材料中的

7、細(xì)菌數(shù)采用熱處理方法減少材料中的細(xì)菌數(shù) (2)(2)采用膜過(guò)濾和離心的方法濃縮水中的細(xì)胞采用膜過(guò)濾和離心的方法濃縮水中的細(xì)胞 (3)(3)采用化學(xué)方法采用化學(xué)方法 (4)(4)誘餌法：將固體基質(zhì)（如蛇皮、花粉）等加到誘餌法：將固體基質(zhì)（如蛇皮、花粉）等加到待檢的土壤或水中，待其菌落長(zhǎng)出后再鋪平板分待檢的土壤或水中，待其菌落長(zhǎng)出后再鋪平板分離。離。 (5)(5)空氣攪拌法空氣攪拌法 ：在空氣中攪拌，收集孢子沉淀，：在空氣中攪拌，收集孢子沉淀，如稻草的處理。如稻草的處理。 在采集的樣品中，如果目的微生物是優(yōu)勢(shì)在采集的樣品中，如果目的微生物是優(yōu)勢(shì)菌，則可以直接分離純化，但多數(shù)情況下不是菌，則可以直接

8、分離純化，但多數(shù)情況下不是優(yōu)勢(shì)菌，因此需要設(shè)法增加分離菌的數(shù)量，這優(yōu)勢(shì)菌，因此需要設(shè)法增加分離菌的數(shù)量，這就需要進(jìn)行富集培養(yǎng)。就需要進(jìn)行富集培養(yǎng)。富集培養(yǎng)：富集培養(yǎng)：又稱增殖培養(yǎng)，就是利用不同微生又稱增殖培養(yǎng)，就是利用不同微生物生長(zhǎng)對(duì)環(huán)境和培養(yǎng)基的特殊要求，設(shè)計(jì)選擇物生長(zhǎng)對(duì)環(huán)境和培養(yǎng)基的特殊要求，設(shè)計(jì)選擇性培養(yǎng)基，創(chuàng)造有利的生長(zhǎng)條件，使目的微生性培養(yǎng)基，創(chuàng)造有利的生長(zhǎng)條件，使目的微生物在最適環(huán)境中大量繁殖，由原來(lái)自然條件下物在最適環(huán)境中大量繁殖，由原來(lái)自然條件下的劣勢(shì)種變?yōu)槿斯きh(huán)境下的優(yōu)勢(shì)種，以利于分的劣勢(shì)種變?yōu)槿斯きh(huán)境下的優(yōu)勢(shì)種，以利于分離。離。 2.1.4.富集培養(yǎng)富集培養(yǎng)2.2 菌種的分

9、離菌種的分離1 施加選擇性壓力分離法施加選擇性壓力分離法2 隨機(jī)分離方法隨機(jī)分離方法 2.2.1 施加選擇性壓力分離法施加選擇性壓力分離法 利用不同種類的微生物對(duì)環(huán)境和營(yíng)養(yǎng)要求的不利用不同種類的微生物對(duì)環(huán)境和營(yíng)養(yǎng)要求的不同，人為控制這些條件，使之利于某類或某種微同，人為控制這些條件，使之利于某類或某種微生物的生長(zhǎng)，而不利于其他種類微生物的生存，生物的生長(zhǎng)，而不利于其他種類微生物的生存，以達(dá)到使目的菌種占優(yōu)勢(shì)，而得以快速分離純化以達(dá)到使目的菌種占優(yōu)勢(shì)，而得以快速分離純化的目的。的目的。 分離培養(yǎng)基的效率取決于其分離培養(yǎng)基的效率取決于其養(yǎng)分，養(yǎng)分，ph和加入的和加入的選擇性抑制劑選擇性抑制劑等。等

10、。培養(yǎng)方法：液體培養(yǎng)方法和固體培養(yǎng)方法培養(yǎng)方法：液體培養(yǎng)方法和固體培養(yǎng)方法 固體培養(yǎng)方法固體培養(yǎng)方法：固體培養(yǎng)基常用于分離某些酶固體培養(yǎng)基常用于分離某些酶產(chǎn)生菌，其選擇培養(yǎng)基中常含有所需酶的基質(zhì)，產(chǎn)生菌，其選擇培養(yǎng)基中常含有所需酶的基質(zhì)，以便促進(jìn)酶產(chǎn)生菌的生長(zhǎng)。以便促進(jìn)酶產(chǎn)生菌的生長(zhǎng)。如蛋白酶、脂肪酶、果膠酶等。如蛋白酶、脂肪酶、果膠酶等。 液體培養(yǎng)方法液體培養(yǎng)方法：搖瓶培養(yǎng)（分批式富集培養(yǎng)）：搖瓶培養(yǎng)（分批式富集培養(yǎng)） 連續(xù)培養(yǎng)（恒化式富集培養(yǎng)）。連續(xù)培養(yǎng)（恒化式富集培養(yǎng)）。 搖瓶培養(yǎng)（分批式富集培養(yǎng)）搖瓶培養(yǎng)（分批式富集培養(yǎng)）：是指將富集培養(yǎng)：是指將富集培養(yǎng)物轉(zhuǎn)接到新的同一種培養(yǎng)基中，重新

11、建立選擇性物轉(zhuǎn)接到新的同一種培養(yǎng)基中，重新建立選擇性壓力，如此反復(fù)轉(zhuǎn)種幾次后，再取此富集培養(yǎng)物壓力，如此反復(fù)轉(zhuǎn)種幾次后，再取此富集培養(yǎng)物接種到固體培養(yǎng)基上，以獲得單菌落。接種到固體培養(yǎng)基上，以獲得單菌落。 轉(zhuǎn)種的時(shí)間轉(zhuǎn)種的時(shí)間是關(guān)鍵，應(yīng)在所需菌種占優(yōu)勢(shì)的是關(guān)鍵，應(yīng)在所需菌種占優(yōu)勢(shì)的情況下移種。情況下移種。 連續(xù)培養(yǎng)（恒化式富連續(xù)培養(yǎng)（恒化式富集培養(yǎng)）集培養(yǎng)）：通過(guò)改變限通過(guò)改變限制性基質(zhì)的濃度來(lái)控制兩制性基質(zhì)的濃度來(lái)控制兩類不同菌株的比生長(zhǎng)速率。類不同菌株的比生長(zhǎng)速率。 2.2.2 隨機(jī)分離方法隨機(jī)分離方法 有些微生物的產(chǎn)物對(duì)產(chǎn)生菌的篩選沒(méi)有任何選擇有些微生物的產(chǎn)物對(duì)產(chǎn)生菌的篩選沒(méi)有任何選擇性

12、好處，因此，常采用隨機(jī)的方法分離所需菌種。性好處，因此，常采用隨機(jī)的方法分離所需菌種。 1. 抗生素產(chǎn)生菌的分離抗生素產(chǎn)生菌的分離 把潛在的產(chǎn)生菌生長(zhǎng)在含有試驗(yàn)菌的平板上可以鑒把潛在的產(chǎn)生菌生長(zhǎng)在含有試驗(yàn)菌的平板上可以鑒定產(chǎn)生菌的抗微生物作用。也可以將微生物分離株生定產(chǎn)生菌的抗微生物作用。也可以將微生物分離株生長(zhǎng)在液體培養(yǎng)基中，檢測(cè)其無(wú)細(xì)胞濾液的抗菌活性。長(zhǎng)在液體培養(yǎng)基中，檢測(cè)其無(wú)細(xì)胞濾液的抗菌活性。包括包括抑菌圈法、稀釋法、擴(kuò)散法、生物自顯影法抑菌圈法、稀釋法、擴(kuò)散法、生物自顯影法等。等。在這些方法中，在這些方法中，實(shí)驗(yàn)菌的選擇實(shí)驗(yàn)菌的選擇是關(guān)鍵。是關(guān)鍵。 2. 抗腫瘤藥物產(chǎn)生菌的分離抗腫瘤

13、藥物產(chǎn)生菌的分離 抗腫瘤藥物作用機(jī)理抗腫瘤藥物作用機(jī)理：破壞核酸或：破壞核酸或抑制核酸生物合成。利用這一原理篩選抑制核酸生物合成。利用這一原理篩選抗腫瘤藥物的常用方法有生化誘導(dǎo)分析抗腫瘤藥物的常用方法有生化誘導(dǎo)分析法和法和sos生色檢測(cè)法。生色檢測(cè)法。3. 酶抑制劑產(chǎn)生菌的分離酶抑制劑產(chǎn)生菌的分離 原理：原理：如果某種化合物能在體外抑制某種關(guān)鍵如果某種化合物能在體外抑制某種關(guān)鍵的人體酶，它就有可能在體內(nèi)有藥理作用。酶的人體酶，它就有可能在體內(nèi)有藥理作用。酶抑制劑產(chǎn)生菌的篩選，主要選擇與生理和病理抑制劑產(chǎn)生菌的篩選，主要選擇與生理和病理關(guān)系明確的酶作為靶酶進(jìn)行篩選。關(guān)系明確的酶作為靶酶進(jìn)行篩選。4. 生長(zhǎng)因子產(chǎn)生菌的分離生長(zhǎng)因子產(chǎn)生菌的分離 通過(guò)觀察分離株能否促進(jìn)營(yíng)養(yǎng)缺陷型的生通過(guò)觀察分離株能否促進(jìn)營(yíng)養(yǎng)缺陷型的生長(zhǎng)，便可檢出生長(zhǎng)因子產(chǎn)生菌。長(zhǎng)，便可檢出生長(zhǎng)因子產(chǎn)生菌。 5. 多糖產(chǎn)生菌的分離多糖產(chǎn)生菌的分離 曾從各種環(huán)境中分離出多糖產(chǎn)生菌，有人認(rèn)為曾從各種環(huán)境中分離出多糖產(chǎn)生菌，有人認(rèn)為制糖工業(yè)污水中可能含有很多這種菌種。從這種制糖工業(yè)污水中可能含有很多這種菌種。從這種環(huán)境獲得的分離株，可