【正文】 第二章 菌種來(lái)源，生物活性物質(zhì)的篩選和菌種保藏 第一節(jié) 菌種來(lái)源 微生物的特性及工業(yè)微生物的要求 一、微生物的特性 ? 有些微生物能在厭氧的條件下生長(zhǎng) ? 有些微生物能夠利用簡(jiǎn)單的有機(jī)物和無(wú)機(jī)物滿足自身 的生長(zhǎng) ? 有些微生物能進(jìn)行復(fù)雜的代謝 ? 有些微生物能利用較復(fù)雜的化合物 ? 有些微生物能在極端的環(huán)境下生長(zhǎng) 二：工業(yè)化菌種的要求 ? 能夠利用廉價(jià)的原料，簡(jiǎn)單的培養(yǎng)基，大量高效地合成 產(chǎn)物 ? 有關(guān)合成產(chǎn)物的途徑盡可能地簡(jiǎn)單，或者說(shuō)菌種改造的 可操作性要強(qiáng) ? 遺傳性能要相對(duì)穩(wěn)定 ? 不易感染它種微生物或噬菌體 ? 產(chǎn)生菌及其產(chǎn)物的毒性必須考慮（在分類學(xué)上最好與致病 菌無(wú)關(guān)） ? 生產(chǎn)特性要符合工藝要求 一、工業(yè)生產(chǎn)常用的微生物 * 從自然界中分離出來(lái)就能被利用； 對(duì)野生菌株進(jìn)行人工誘變，得到突變株才能被利用。 使用重組 DNA技術(shù)改造的菌株 目前育種總趨勢(shì) 從野生菌轉(zhuǎn)向變異菌 自然選育轉(zhuǎn)向代謝育種 從誘發(fā)基因突變轉(zhuǎn)向基因重組的定向育種 。 工業(yè)生產(chǎn)常用的微生物 菌種來(lái)源 工業(yè)菌種種類？ 產(chǎn)物？ 由于發(fā)酵工程本身的發(fā)展以及遺傳工程的介入， 藻類（ alga）、病毒（ virus） 等也正在逐步地變?yōu)楣I(yè)生產(chǎn)用的生物。 盡管如此，目前人們對(duì)微生物的認(rèn)識(shí)還是十分不夠的。已經(jīng)初步研究的不超過(guò)自然界微生物總量的 10%左右。 微生物的代謝產(chǎn)物據(jù)統(tǒng)計(jì)已超過(guò)一千三百多種，而大規(guī)模生產(chǎn)的不超過(guò)一百多種； 微生物酶有近千種，而在工業(yè)上利用的不過(guò)四五十種?？梢?jiàn)潛力是很大的。 在工業(yè)生產(chǎn)中常用的微生物主要有 細(xì)菌、酵母菌、霉菌和放線菌。 工業(yè)生產(chǎn)常用的細(xì)菌有 枯草芽孢桿菌 (Bacillus subtilis) 乳酸桿菌 (Lactobacillus lactics) 醋酸桿菌 (Acetobacter) 棒狀桿菌 (Corynebacterium) 短桿菌 (Brevibacterium) 用于生產(chǎn)： 生產(chǎn)淀粉酶 (amylase） 蛋白酶（ proteinase） 乳酸 (lactic acid) 醋酸 (acetic acid) 氨基酸 (amino acid) 肌苷酸 (inosinic acid) ? 細(xì)菌（ bacteria）： 屬于單細(xì)胞原核生物（ unicellular prokaryote）， 以典型的二分分裂 (binary)方式繁殖。 細(xì)胞生長(zhǎng)時(shí) ，環(huán)狀染色體（ chromosome）被復(fù)制，細(xì)胞內(nèi)的蛋白質(zhì)等組分同時(shí)增加一倍，然后在細(xì)胞中部產(chǎn)生一橫段間隔，染色體被分開，繼而間隔分裂形成兩個(gè)相同的子細(xì)胞。 如間隔不完全分裂就形成鏈狀細(xì)胞。 常用的細(xì)菌 大腸桿菌 應(yīng)用：對(duì)谷氨酸定量分析，生產(chǎn)天冬氨酸、蘇氨酸、纈氨酸。 乳酸桿菌 應(yīng)用：乳酸、干酪、奶子酒、發(fā)面、 泡菜、酸奶等的制作 ? 乳桿菌屬乳酸桿菌科，因發(fā)酵糖產(chǎn)生大量乳酸而命名。存在廣泛。嗜酸性，最適～ ,～ 存，在無(wú)芽胞桿菌中其耐酸力最強(qiáng)。腸道乳酸桿菌可分解糖產(chǎn)酸，抑制致病菌及腐敗菌的繁殖， 乳酶生 即由活的乳酸桿菌制成，可治療消化及腹瀉。 酸牛奶 中的乳酸桿菌也有抑制腸道致病菌的作用。 齲齒 活動(dòng)狀態(tài)與唾液乳酸液桿菌計(jì)數(shù)之間有明確的相互關(guān)系。 ? 枯草芽孢桿菌 ? 應(yīng)用： α淀粉酶和中性蛋白酶的重要生產(chǎn)菌；有的菌株具有強(qiáng)烈降解核苷酸的酶系，故常作選育核苷生產(chǎn)菌的親株或制取 539。核苷酸酶的菌種。 枯草芽孢桿菌，是芽孢桿菌屬的一種。單個(gè)細(xì)胞 ～ 2～ 3微米，著色均勻。無(wú)莢膜，周生鞭毛，能運(yùn)動(dòng)。革蘭氏陽(yáng)性菌，芽孢 ～ ～ ，橢圓到柱狀，位于菌體中央或稍偏，芽孢形成后菌體不膨大。菌落表面粗糙不透明，污白色或微黃色，在液體培養(yǎng)基中生長(zhǎng)時(shí)，常形成皺醭。需氧菌?？衫玫鞍踪|(zhì)、多種糖及淀粉，分解色氨酸形成吲哚。在遺傳學(xué)研究中應(yīng)用廣泛，對(duì)此菌的嘌呤核苷酸的合成途徑與其調(diào)節(jié)機(jī)制研究較清楚。廣泛分布在土壤及腐敗的有機(jī)物中，易在枯草浸汁中繁殖，故名。 ? 酵母菌（ yeast） 酵母菌為單細(xì)胞真核生物（ unicellular eukaryote），在自然界 中普遍存在，主要分布于含糖質(zhì)較多的的酸性環(huán)境中，如水果、蔬菜、花蜜（ nectar）和植物葉子上，以及果園土壤中。石油酵母（petroleum yeast）較多地分布在油田周圍的土壤中。 酵母菌大多為腐生，常以單個(gè)細(xì)胞存在，以發(fā)芽形式進(jìn)行繁殖。母細(xì)胞體積長(zhǎng)到一定程度時(shí)就開始發(fā)芽。芽長(zhǎng)大的同時(shí)母細(xì)胞縮小，在母子細(xì)胞間形成隔膜，最后形成同樣大小的兩個(gè)細(xì)胞。 如果子芽不與母細(xì)胞脫離就形成鏈狀細(xì)胞，稱為假菌絲 (pseudomycelium)。 工業(yè)上用的酵母菌有： 啤酒酵母 ( Saccharomyces cerevisiae)、假絲酵母 (Candida)、類酵母 (Saccharomycodes)等，用于釀酒 (Brewing)、制造面包、制造低凝固點(diǎn)石油、生產(chǎn)脂肪酶（ lipase），以及生產(chǎn)可食用、藥用和飼料用酵母菌體蛋白等。 真核細(xì)胞結(jié)構(gòu)示意圖 種類：酒精酵母、啤酒酵母、假絲酵母 紅酵母、面包酵母 應(yīng)用：生產(chǎn)酒精、啤酒、石油發(fā)酵脫蠟和制取蛋白質(zhì)、生產(chǎn)脂肪 啤酒酵母 紅酵母 啤酒酵母是啤酒生產(chǎn)上常用的典型的上面發(fā)酵酵母。菌體維生素、蛋白質(zhì)含量高，可作食用、藥用和飼料酵母，還可以從其中提取細(xì)胞色素 C、核酸、谷胱甘肽、凝血質(zhì)、輔酶 A和三磷酸腺苷等。 最常提到的酵母釀酒酵母（也稱面包酵母）(Saccharomyces cerevisiae)，自從幾千年前人類就用其發(fā)酵面包和酒類，在酦酵面包和饅頭的過(guò)程中面團(tuán)中會(huì)放出二氧化碳。因酵母屬于簡(jiǎn)單的單細(xì)胞真核生物，易于培養(yǎng)，且生長(zhǎng)迅速，被廣泛用于現(xiàn)代生物學(xué)研究中。如釀酒酵母作為重要的模式生物，也是遺傳學(xué)和分子生物學(xué)的重要研究材料。 面包酵母 含蛋白質(zhì) 50％左右，氨基酸含量高，富含 B族維生素，還有豐富的酶系和多種經(jīng)濟(jì)價(jià)值很高的生理活性物質(zhì)。幾千年前人類就用面包酵母發(fā)酵面包和酒類，在現(xiàn)代食品工業(yè)方面，廣泛用作人類主食面包、饅頭、包子、餅干糕點(diǎn)等食品的優(yōu)良發(fā)酵劑和營(yíng)養(yǎng)劑。 低糖酵母發(fā)酵時(shí)，面團(tuán)一般含糖量 7％左右，高糖酵母發(fā)酵時(shí)含糖量則為 16％。 安琪酵母股份有限公司 是專業(yè)生產(chǎn)面包酵母的公司，產(chǎn)品涵蓋所有的面包酵母產(chǎn)品類型，安琪牌活性干酵母（低糖型、高糖型）出口全世界 80多個(gè)國(guó)家 ? 霉菌（ mould） 霉菌不是一個(gè)分類學(xué)上的名詞。凡生長(zhǎng)在營(yíng)養(yǎng)基質(zhì)上形成絨毛狀、網(wǎng)狀或絮狀菌絲的真菌(fungi)統(tǒng)稱為霉菌。 霉菌在自然界分布很廣，大量存在于土壤、空氣、水和生物體內(nèi)外等處。它喜歡偏酸性環(huán)境，大多數(shù)為好氧性 (aerobiotic)， 多腐生，少數(shù)寄生。霉菌的繁殖能力很強(qiáng)，它以無(wú)性孢子和有性孢子進(jìn)行繁殖，大多以無(wú)性孢子繁殖為主。 生長(zhǎng)方式是菌絲末端的伸長(zhǎng)和頂端分支，彼此交錯(cuò)呈網(wǎng)狀。菌絲的長(zhǎng)度即受遺傳性的控制，又受環(huán)境的影響，其分支數(shù)量取決于環(huán)境條件。菌絲或呈分散生長(zhǎng)，或呈菌絲團(tuán)狀生長(zhǎng)。 工業(yè)上常用的霉菌有： 藻狀菌綱的根霉、毛霉、犁頭霉，子囊菌綱的紅曲霉，半知菌類的曲霉、青霉等； 產(chǎn)品 ： 酶制劑（ enzyme preparation）、抗生素(antibiotic)、有機(jī)酸（ anic acid）及甾體激素（ steroid hormone） 等。 ? 曲霉屬 ? 其中以 黃曲霉 具有很強(qiáng) 毒性 。綠色和黑色的具有很強(qiáng)的 酶活性 ，在食品發(fā)酵中廣泛用于制醬、 釀酒 ?，F(xiàn)代發(fā)酵工業(yè)中用于生產(chǎn) 葡萄糖氧化酶 、 糖化酶 和 蛋白酶 等 酶制劑 。其他 菌株 有：黃曲霉（ A. flavus），煙曲霉（ A. fumigatus），灰綠曲霉（ A. glaucus）， 構(gòu)巢曲霉 （ A. nidurans）， 寄生曲霉 （ A. parasiticus），土曲霉（ A. terreus）和雜色曲霉（ A. versicolor）等。 ? 應(yīng)用：醬油、醬類（淀粉酶） ? 產(chǎn)生 黃曲霉毒素 ，不僅能引起禽畜 中毒致死，亦有 致癌 作用。 ? 米曲霉 ? 應(yīng)用： 米曲霉是一類產(chǎn) 復(fù)合酶 的 菌株 ，除產(chǎn)蛋白酶外，還可產(chǎn)淀粉酶、 糖化酶 、 纖維素酶 、 植酸酶 等。 主要用于釀酒制曲和醬油制曲。 應(yīng)用：生產(chǎn)甲義丁二酸 毛霉 ? 應(yīng)用：可以產(chǎn)生蛋白酶，我國(guó)多用于豆腐乳、豆豉等的制作。毛霉的用途很廣，常出現(xiàn)在酒藥中，能 糖化 淀粉并能生成少量 乙醇 ，產(chǎn)生 蛋白酶 ，有分解 大豆蛋白 的能力，我國(guó)多用來(lái)做 豆腐乳 、 豆豉 。許多毛霉能產(chǎn)生 草酸 、 乳酸 、 琥珀酸 及 甘油等，有的毛霉能產(chǎn)生 脂肪酶 、 果膠酶 、 凝乳酶 等。常用的毛霉主要有魯氏毛霉和 總