【正文】 第二章 菌種的選育、保藏與復(fù)壯 ?第一節(jié)、微生物工業(yè)用菌種 ?第二節(jié)、菌種的來源 ?第三節(jié)、菌種的選育 ?第四節(jié)、菌種保藏 ?第五節(jié)、菌種的提純與復(fù)壯 第一節(jié)、微生物工業(yè)用菌種 一、微生物工業(yè)對(duì)菌種的要求 微生物資源豐富，廣布于土壤、水和空氣等自然界中，其中土壤中最多。 發(fā)展趨勢(shì)： 從野生型 變異株 自然選育 代謝控制育種 誘變育種 基因工程定向育種 （ 1）所需培養(yǎng)基易得，價(jià)格低廉； （ 2）培養(yǎng)和發(fā)酵條件溫和（糖濃度、溫度、 pH、溶解氧、滲透壓等） （ 3）生長速度和反應(yīng)速度較快，發(fā)酵周期短 （ 4）單產(chǎn)高 （選擇野生型、營養(yǎng)缺陷型或調(diào)節(jié)突變株） 微生物工業(yè)對(duì)大規(guī)模生產(chǎn)用菌的要求原則： （ 5）抗病毒能力強(qiáng) （ 6）菌種純粹，不易變異退化，穩(wěn)定性好 （ 7）菌體不是病源菌，不產(chǎn)生任何有害的生物活性物質(zhì)和毒素（包括抗生素、激素和毒素），保證安全 二、工業(yè)上常用的微生物 ?微生物在工業(yè)上的用途很廣，包括化工、醫(yī)藥、食品、水產(chǎn)、國防、紡織、石油勘探及石油化工等方面。 ?微生物的代謝產(chǎn)物多，已超過 1300多種，而用于大規(guī)模工業(yè)生產(chǎn)的不足 100多種；微生物酶有近千種，而工業(yè)上用的不過 40－ 50種。微生物具有巨大的潛力可挖掘。 ?工業(yè)上常用菌種舉例： 常用的細(xì)菌 ? 大腸桿菌 應(yīng)用：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 枯草芽孢桿菌 應(yīng)用：生產(chǎn)淀粉酶 酵母菌 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 面包酵母 霉菌 ?曲霉屬 ?應(yīng)用：生產(chǎn)有機(jī)酸、生產(chǎn)淀粉酶、果膠酶、葡萄糖氧化酶 ?應(yīng)用：醬油、醬類（淀粉酶） 應(yīng)用：生產(chǎn)甲義丁二酸 ? 米曲霉 ? 應(yīng)用：產(chǎn)糖化酶和蛋白酶、主要用于釀酒制曲和醬油制曲 毛 霉 ?應(yīng)用：可以產(chǎn)生蛋白酶，我國多用于豆腐乳、豆豉等的制作 ?根霉 ? 種類：米根霉、華根霉、少根根霉、爪哇根霉 ? 應(yīng)用：釀酒 青霉菌 放線菌 種類：龜裂鏈霉菌、金霉素鏈霉菌、灰色鏈霉菌、紅霉素鏈霉菌 應(yīng)用：各類抗生素。土霉素、四環(huán)素、鏈霉素、紅霉素 其他生物： A: 擔(dān)子菌：所謂的擔(dān)子菌就是人們通常所說的菇類生物。擔(dān)子菌資源的利用正愈來愈引起人們的重視，如多糖、抗癌藥物的開發(fā)。 近幾年來，日本、美國的一些科學(xué)家對(duì)香菇的抗癌作用進(jìn)行了深入的研究，發(fā)現(xiàn)香菇中的“ 1， 2β 葡萄糖苷酶”及兩種糖類物質(zhì)具有抗癌作用。 B：病毒 (virus) 其特點(diǎn)如下： 1. 形體微小，體積比細(xì)菌小的多。 2. 沒有細(xì)胞結(jié)構(gòu)，主要由核酸和蛋白質(zhì)構(gòu)成。 3. 營寄生生活不能脫離寄主而自行生長繁殖，有專一性。 人類免疫缺陷病毒 （ human immunodeficiency virus ， HIV ） 獲得性免疫缺陷綜合癥（ acquired immunodeficiency syndrome AIDS） 噬菌體（ phage）是病毒的一種。 噬菌體在寄主細(xì)胞中的生長繁殖過程可分為吸附、浸入、增殖、成熟和釋放。 C：藻類（ alga）： 培養(yǎng) 螺旋藻 ，每公頃可收獲 60噸，而種植大豆每公頃才可獲 4噸； 從蛋白質(zhì)產(chǎn)率來看，螺旋藻是大豆 28倍。 還可通過藻類 將 CO２ 轉(zhuǎn)變?yōu)槭?，培養(yǎng)單胞藻或其他藻類而獲得的石油，可占細(xì)胞干重得 5%50%，合成的油與重油相同，加工后可轉(zhuǎn)變汽油、煤油等產(chǎn)品。還可減輕因工業(yè)生產(chǎn)而大量排放 CO２ 造成的溫室效應(yīng)。 國外還有人從“藻類農(nóng)場(chǎng)” 獲取氫能 的報(bào)道，大量培養(yǎng)藻類，利用其光合放氫作用來取得氫能。 藻 類 工 廠 第二節(jié) 菌種的來源 一、微生物選擇性分離方法 ?含微生物材料的選擇 ?材料的預(yù)處理 ?所需菌種的分離 ?菌種的培養(yǎng) ?菌種的選擇和純化 含微生物材料的選擇 ?微生物主要來自土壤 ?尋找已經(jīng)適應(yīng)苛刻環(huán)境壓力的微生物類群 ?例如： 從鹽場(chǎng)分離嗜鹽鏈霉菌，從污泥中分離甲烷菌，從酒糟中分離酵母菌等。 材料的預(yù)處理 ? 通常采用 熱處理方法 減少材料中的細(xì)菌數(shù)，但許多放線菌的繁殖體，孢子 (如鏈霉菌 )和菌絲片段 (如紅球菌 )比 G()細(xì)菌細(xì)胞耐熱。加熱雖然能減少細(xì)菌同放線菌的比例，但也常減少放線菌的數(shù)目。 ? 采用膜過濾法濃縮水中的細(xì)胞 。然后將濾膜置于培養(yǎng)基的表面，放置乃個(gè)小時(shí)后移去，或一直留在上面，如處理放線菌繁殖體含量很低的海水 ,有人先將樣品離心然后才過濾。 ? 收集在腐爛的稻草和其它植物材料中的 嗜熱放線菌孢子可在空氣攪動(dòng)下進(jìn)行，并可用簡單的沉淀室收集孢子。 然后，用取樣器將空氣撞擊在培養(yǎng)基的平板上，這樣可以減少分離平板中的細(xì)菌數(shù)目。 ? 在分離前添加一些固體基質(zhì) (如把幾種基質(zhì)加在土壤中 )或?yàn)⑿┛扇苄责B(yǎng)分來強(qiáng)化培養(yǎng)基。 ? 所謂誘 餌技術(shù) 是將固體基質(zhì)加到待檢的土壤或水中，待其菌落長成后再鋪平板。有人曾廣泛使用石臘棒技術(shù)來分離諾卡氏菌，從土壤中分離耐酸放線菌。近來 ,用花粉誘餌從土壤中分離出 13株小瓶菌，其中有些新種或亞種。 所需菌種的分離 ?分離效率取決于培養(yǎng)基的養(yǎng)分、 pH、加入的選擇性抑制劑。 ?廣泛應(yīng)用的三種培養(yǎng)基即 幾丁質(zhì)瓊脂 、 淀粉一酪素培養(yǎng)基和 M3培養(yǎng)基 。 ?因大多數(shù) 放線菌 都是嗜中性的，分離培養(yǎng)基的 pH常在 。如要分離嗜酸放線菌，pH宜降低到 。有人從堿性的加拿大土壤中分離出嗜堿鏈霉菌，它不能生長在低于pH 6. ，估計(jì)嗜堿性放線菌也可能存在于其它堿性環(huán)境中。 ?在分離培養(yǎng)基中廣泛采用加入抗生素的方法，來增加選擇性。 菌種的培養(yǎng) ? 放線菌： 2530℃ 。多數(shù)放線菌是好氣的，因此必須保證足夠的通氣量；多數(shù)放線菌的最適生長溫度為 2337℃ ，高溫放線菌的生長溫度范圍在 5065℃ 。 ? 嗜熱菌： 4555 ℃ 。它能夠產(chǎn)生耐熱性蛋白質(zhì)，在高溫條件下，普通生物的蛋白質(zhì)就會(huì)失活、變性，但是嗜熱菌蛋白質(zhì)不會(huì)變性，生命活動(dòng)也不會(huì)終止。 ? 嗜冷菌： 410 ℃ 。嗜冷菌是指那些能在低于 7℃ 時(shí)可以生長繁殖的細(xì)菌，例如假單胞菌黃桿菌、產(chǎn)堿桿菌和色桿菌屬等。 菌落的選擇 ?鋪菌法 于分離平板上鋪上一層單一的試驗(yàn)菌的辦法用來測(cè)定各個(gè)菌落的抗生素生產(chǎn)能力。 ?復(fù)印平板法 將菌落復(fù)印在平板上的辦法來研究它們對(duì)一系列試驗(yàn)菌的作用。 這兩種方法都有缺點(diǎn)。鋪菌法會(huì)使所需要的菌落污染，并且只能在每個(gè)平板上鋪上一種試驗(yàn)菌。菌落復(fù)印平板法對(duì)不長孢子的鏈霉菌則不能使用，也不適用于游動(dòng)細(xì)菌的篩選。 二、重要工業(yè)微生物的分離方法 ?施加選擇壓力的分離方法： 1 、富集液體培養(yǎng) ：指能增加混合菌群