【正文】 孢霉素對(duì)重金屬離子的抗性突變株中選育到高產(chǎn)菌株。近年來運(yùn)用遺傳工程的方法以獲得代謝產(chǎn)物的過量生產(chǎn)是很活躍的研究領(lǐng)域。 氮源、碳源（能源）、生長(zhǎng)因子酵母浸膏氮源、無機(jī)鹽 無機(jī)鹽無機(jī)鹽對(duì)光能自養(yǎng)型微生物而言,除需要各類營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)外,還需光照提供能源。培養(yǎng)霉菌則一般用查氏合成培養(yǎng)基(表)。當(dāng)培養(yǎng)基碳氮比為時(shí),菌體繁殖受到抑制,谷氨酸產(chǎn)量則大量增加。如果培養(yǎng)基中濃度增加, 則與弱酸性鹽結(jié)合形成弱堿性化合物,培養(yǎng)基也不會(huì)過度升高。在培養(yǎng)基中加入抗壞血酸、硫化氫、半胱氨酸、谷胱甘肽、二硫蘇糖醇等還原性物質(zhì)可降低Ф值。在高壓蒸汽滅菌過程中，長(zhǎng)時(shí)間高溫會(huì)使某些不耐熱物質(zhì)遭到破壞，如使糖類物質(zhì)形成氨基糖、焦糖，因此含糖培養(yǎng)基常用℃分鐘進(jìn)行滅菌，對(duì)某些對(duì)糖要求較高的培養(yǎng)基，可先將糖進(jìn)行過濾除菌或間歇滅菌，再與其他已滅菌的成份混合；長(zhǎng)時(shí)間高溫還會(huì)引起磷酸鹽、碳酸鹽與某些陽離子(特別是鈣、鎂、鐵離子)結(jié)合形成難溶性復(fù)合物而產(chǎn)生沉淀，因此,在配制用于觀察和定量測(cè)定微生物生長(zhǎng)狀況的合成培養(yǎng)基時(shí),常需在培養(yǎng)基中加入少量螯合劑,常用的螯合劑為乙二胺四乙酸()。復(fù)合培養(yǎng)基成本較低,除在實(shí)驗(yàn)室經(jīng)常使用外,也適于用來進(jìn)行工業(yè)上大規(guī)模的微生物發(fā)酵生產(chǎn)。對(duì)絕大多數(shù)微生物而言,瓊脂是最理想的凝固劑,瓊脂是由藻類(海產(chǎn)石花菜)中提取的一種高度分支的復(fù)雜多糖；明膠是由膠原蛋白制備得到的產(chǎn)物,是最早用來作為凝固劑的物質(zhì),但由于其凝固點(diǎn)太低,而且某些細(xì)菌和許多真菌產(chǎn)生的非特異性胞外蛋白酶以及梭菌產(chǎn)生的特異性膠原酶都能液化明膠,目前已較少作為凝固劑；硅膠是由無機(jī)的硅酸鈉()及硅酸鉀()被鹽酸及硫酸中和時(shí)凝聚而成的膠體,它不含有機(jī)物,適合配制分離與培養(yǎng)自養(yǎng)型微生物的培養(yǎng)基。半固體培養(yǎng)基常用來觀察微生物的運(yùn)動(dòng)特征、分類鑒定及噬菌體效價(jià)滴定等。() 加富培養(yǎng)基( )加富培養(yǎng)基也稱營(yíng)養(yǎng)培養(yǎng)基,即在基礎(chǔ)培養(yǎng)基中加入某些特殊營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)制成的一類營(yíng)養(yǎng)豐富的培養(yǎng)基,這些特殊營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)包括血液、血清、酵母浸膏、動(dòng)植物組織液等。表 一些鑒別培養(yǎng)基 培養(yǎng)基名稱加入化學(xué)物質(zhì)微生物代謝產(chǎn)物培養(yǎng)基特征性變化主要用途酪素培養(yǎng)基 酪素胞外蛋白酶 蛋白水解圈 鑒別產(chǎn)蛋白酶菌株明膠培養(yǎng)基明膠 胞外蛋白酶明膠液化 鑒別產(chǎn)蛋白酶菌株油脂培養(yǎng)基食用油、土溫、中性紅指示劑 胞外脂肪酶 由淡紅色變成深紅色鑒別產(chǎn)脂肪酶菌株淀粉培養(yǎng)基可溶性淀粉胞外淀粉酶淀粉水解圈 鑒別產(chǎn)淀粉酶菌株實(shí)驗(yàn)培養(yǎng)基 醋酸鉛產(chǎn)生黑色沉淀鑒別產(chǎn)菌株糖發(fā)酵培養(yǎng)基 溴甲酚紫乳酸、醋酸、丙酸等由紫色變成黃色鑒別腸道細(xì)菌 遠(yuǎn)藤氏培養(yǎng)基堿性復(fù)紅、亞硫酸鈉酸、乙醛帶金屬光澤深紅色菌落鑒別水中大腸菌群伊紅美藍(lán)培養(yǎng)基伊紅、美藍(lán)酸帶金屬光澤深紫色菌落鑒別水中大腸菌群()選擇培養(yǎng)基( )選擇培養(yǎng)基是用來將某種或某類微生物從混雜的微生物群體中分離出來的培養(yǎng)基。在培養(yǎng)基中加入青霉素、四環(huán)素或鏈霉素,可以抑制細(xì)菌和放線菌生長(zhǎng),而將酵母菌和霉菌分離出來。1 用途：合成高能化合物，252。252。. 散熱因素： 蒸發(fā)熱蒸發(fā)熱：空氣進(jìn)入發(fā)酵罐后，與發(fā)酵液廣泛接觸進(jìn)行熱交換, 必然會(huì)引起水分的蒸發(fā)，蒸發(fā)所需的熱量。如黑曲霉生長(zhǎng)溫度為℃，谷氨酸產(chǎn)生菌棒狀桿菌的生長(zhǎng)溫度為～℃，青霉菌生長(zhǎng)溫度為℃。. 根據(jù)培養(yǎng)條件選擇溫度選擇還要根據(jù)培養(yǎng)條件綜合考慮，靈活選擇。（二）溫度的控制. 夾套. 盤管（蛇管）第二節(jié) 值對(duì)發(fā)酵的影響與控制引起下降的因素：v1 碳源過量v2 消泡油添加過量v3 生理酸性物質(zhì)的存在引起上升的因素：v1 氮源過多v2 生理堿性物質(zhì)的存在v3 中間補(bǔ)料，v4 堿性物質(zhì)添加過多一、發(fā)酵過程變化的原因 、基質(zhì)代謝 （）糖代謝 特別是快速利用的糖，分解成小分子酸、醇，使下降。當(dāng)值抑制菌體某些酶的活性時(shí)使菌的新陳代謝受阻（）值影響微生物細(xì)胞膜所帶電荷的改變，從而改變細(xì)胞膜的透性，影響微生物對(duì)營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)的吸收及代謝物的排泄，因此影響新陳代謝的進(jìn)行 （）值影響培養(yǎng)基某些成分和中間代謝物的解離，從而影響微生物對(duì)這些物質(zhì)的利用 （）影響代謝方向 、在微生物培養(yǎng)的不同階段有不同的影響 、最佳的確定三、的控制 、調(diào)節(jié)好基礎(chǔ)料的。1 氧是微生物體內(nèi)一系列細(xì)胞色素氧化酶催化產(chǎn)能反應(yīng)的最終電子受體，252。1 氧利用率： 抗生素發(fā)酵： 谷氨酸發(fā)酵： （一）微生物對(duì)氧的需求一、描述微生物需氧的物理量. 比耗氧速度或呼吸強(qiáng)度（）：?jiǎn)挝粫r(shí)間內(nèi)單位體積重量的細(xì)胞所消耗的氧氣（ 菌）。2 傳質(zhì)推動(dòng)力(*)氧的傳遞途徑與傳質(zhì)阻力：l1 供氧方面：液膜阻力是主要限制因素l2 耗氧方面：對(duì)于菌絲叢或團(tuán)擴(kuò)散阻力最顯著。2 發(fā)酵罐內(nèi)液柱的高度（四）、發(fā)酵過程中溶氧的控制溶氧控制的一般策略前期大于臨溶氧濃度，中后期滿足產(chǎn)物的形成。l 在小單孢菌產(chǎn)生紫蘇霉素生產(chǎn)中，l 在發(fā)酵罐于空氣進(jìn)口通以％，l 發(fā)現(xiàn)微生物對(duì)基質(zhì)的代謝極慢，l 菌絲增長(zhǎng)速度降低，l 紫蘇霉素的產(chǎn)量比對(duì)照組降低％。如果當(dāng)濃度增大時(shí)，若通氣攪拌不改變， 不易排出，在罐底形成碳酸，使下降，進(jìn)而影響微生物細(xì)胞的呼吸和產(chǎn)物合成。 另一種泡沫是出現(xiàn)在粘稠的菌絲發(fā)酵液當(dāng)中。l 不干擾分析系統(tǒng)，如溶解氧、測(cè)定儀的探頭。罐內(nèi)維持正壓，可防止外界空氣中雜菌的侵入，保證純種培養(yǎng)。它的大小與氧的傳遞和其它控制參數(shù)有關(guān)。攪拌轉(zhuǎn)速大小與發(fā)酵液的均勻性和氧在發(fā)酵液中的傳遞速率有關(guān)。同時(shí)，為了掌握菌種在發(fā)酵過程中的代謝變化規(guī)律，可以通過各種監(jiān)測(cè)手段如取樣測(cè)定隨時(shí)間變化的菌體濃度，糖、氮消耗及產(chǎn)物濃度，以及采用傳感器測(cè)定發(fā)酵罐中的培養(yǎng)溫度、溶解氧等參數(shù)的情況，并予以有效地控制，使生產(chǎn)菌種處于產(chǎn)物合成的優(yōu)化環(huán)境之中。l 消泡作用迅速，效果高和持久性能好。泡沫間被一層液膜隔開而彼此不相連通。 分壓～％時(shí)，菌絲主要是絲狀； 分壓％～％，則膨脹，粗短的菌絲占優(yōu)勢(shì)；為時(shí)，則出現(xiàn)球狀或酵母狀細(xì)胞，致使青霉素合成受阻，其比生成速率降低％左右。還是大腸桿菌和鏈霉菌突變株的生長(zhǎng)因子，菌體有時(shí)需要含％ 的氣體才能生長(zhǎng)。1 溫度（降低溫度）252。2 溶解的氧通過發(fā)酵液進(jìn)入微生物細(xì)胞； 252。2 可以了解微生物對(duì)氧利用的規(guī)律，252。、通過補(bǔ)料調(diào)節(jié) 、當(dāng)補(bǔ)料與調(diào)發(fā)生矛盾時(shí)，加酸堿調(diào) 、不同調(diào)方法的影響、發(fā)酵的不同階段采取不同的值生長(zhǎng)：控制菌株最適生長(zhǎng)，不同值對(duì)菌體的形態(tài)影響很大；發(fā)酵：采用階段控制模式進(jìn)行發(fā)酵。、產(chǎn)物形成某些產(chǎn)物本身呈酸性或堿性，使發(fā)酵液變化。. 根據(jù)菌生長(zhǎng)情況選擇菌生長(zhǎng)快，維持在較高溫度時(shí)間要短些；菌生長(zhǎng)慢，維持較高溫度時(shí)間可長(zhǎng)些。如四環(huán)素生長(zhǎng)階段℃，合成期℃后期再升溫；黑曲霉生長(zhǎng)℃，產(chǎn)糖化酶～℃。發(fā)酵＝(出－進(jìn))——水的比熱——冷卻水流量. 另一種是根據(jù)罐溫上升速率來計(jì)算。培養(yǎng)后期，菌體已基本上停止繁殖，主要靠菌體內(nèi)的酶系進(jìn)行代謝作用，產(chǎn)生熱量不多，溫度變化不大，且逐漸減弱。3 發(fā)酵時(shí)期的不同而252。因此，能在上述培養(yǎng)基生長(zhǎng)，而且菌落周圍培養(yǎng)基顏色發(fā)生變化，則該菌落有可能是金黃色葡萄球菌,再通過進(jìn)一步鑒定加以確定。缺乏氮源的選擇培養(yǎng)基可用來分離固氮微生物。() 鑒別培養(yǎng)基( )鑒別培養(yǎng)基是用于鑒別不同類型微生物的培養(yǎng)基。．按用途劃分() 基礎(chǔ)培養(yǎng)基( )盡管不同微生物的營(yíng)養(yǎng)需求各不相同,但大多數(shù)微生物所需的基本營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)是相同的。在實(shí)驗(yàn)室中,固體培養(yǎng)基一般是加入平皿或試管中，制成培養(yǎng)微生物的平板或斜面。() 固體培養(yǎng)基( )在液體培養(yǎng)基中加入一定量凝固劑即為固體培養(yǎng)基。二、 培養(yǎng)基的類型及應(yīng)用培養(yǎng)基種類繁多,根據(jù)其成份、物理狀態(tài)和用途可將培養(yǎng)基分成多種類型。另外,大量的農(nóng)副產(chǎn)品或制品，如麩皮、糠、玉漿、酵母浸膏、酒糟、豆餅、花生餅、蛋白胨等都是常用的發(fā)酵工業(yè)原料。值得注意的是,在微生物生長(zhǎng)繁殖和代謝過程中,由于營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)被分解利用和代謝產(chǎn)物的形成與積累,會(huì)導(dǎo)致培養(yǎng)基發(fā)生變化,若不對(duì)培養(yǎng)基條件進(jìn)行控制,往往導(dǎo)致微生物生長(zhǎng)速度或(和)代謝產(chǎn)物產(chǎn)量降低。.營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)濃度及配比合適培養(yǎng)基中營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)濃度合適時(shí)微生物才能生長(zhǎng)良好,營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)濃度過低時(shí)不能滿足微生物正常生長(zhǎng)所需,濃度過高時(shí)則可能對(duì)微生物生長(zhǎng)起抑制作用,例如高濃度糖類物質(zhì)、無機(jī)鹽、重金屬離子等不僅不能維持和促進(jìn)微生物的生長(zhǎng),反而起到抑制或殺菌作用。在實(shí)驗(yàn)室中常用牛肉膏蛋白胨培養(yǎng)基（或簡(jiǎn)稱普通肉湯培養(yǎng)基）培養(yǎng)細(xì)菌(表)。能源 溶劑 自然 碳源（能源）（來自空氣）碳源（能源）、氮源、 無機(jī)鹽、生長(zhǎng)因子蛋白胨自養(yǎng)型微生物能從簡(jiǎn)單的無機(jī)物合成自身需要的糖、脂類、蛋白質(zhì)、核酸、維生素等復(fù)雜的有機(jī)物,因此培養(yǎng)自養(yǎng)型微生物的培養(yǎng)基完全可以(或應(yīng)該)由簡(jiǎn)單的無機(jī)物組成。小結(jié)：v 以上主要是從微生物的代謝調(diào)節(jié)機(jī)制出發(fā)探討獲得代謝產(chǎn)物過量生產(chǎn)的方法。 () 篩選營(yíng)養(yǎng)缺陷型的回復(fù)突變株v 次級(jí)代謝產(chǎn)物都來自初級(jí)代謝產(chǎn)物，v 因此其營(yíng)養(yǎng)缺陷型的產(chǎn)量一般都很低，v 但其回復(fù)v 突變型中卻有不v 少獲得高產(chǎn)的例子，v 其機(jī)制尚不v 清楚，v 估計(jì)是次生產(chǎn)物或其前體合成的反饋抑制被解除。 () 篩選耐前體或前體類似物的突變株v 加入前體有提高次級(jí)產(chǎn)物產(chǎn)量的效果；但過量對(duì)菌體又會(huì)有毒。v 酶的正常底物或底物的類似物都可作為誘導(dǎo)物。加入前體提高產(chǎn)量的效果更取決于總體代謝的調(diào)節(jié)水平。 次級(jí)代謝產(chǎn)物則需要復(fù)216。能荷(【】 【】)／ (【】 【】 【】) ％能荷 ％ 全部是能荷 ％ 全部是能荷 ％ 全部是 (三)、次級(jí)代謝的調(diào)節(jié)216。分解代謝物阻遏作用是發(fā)生在轉(zhuǎn)錄水平上的，因而屬于轉(zhuǎn)錄水平的調(diào)節(jié)。對(duì)于直線式代謝途徑，末端產(chǎn)物阻遏情況較為簡(jiǎn)單。 )分解代謝物阻遏。 幾種末端產(chǎn)物單獨(dú)過量時(shí)，216。 時(shí)過量時(shí)，216。 才對(duì)途徑中的第一個(gè)酶具有抑制作用，216。 一個(gè)酶被抑制，216。 只有當(dāng)兩個(gè)末端產(chǎn)物都過量時(shí)，216。 雜，216。（二）抑制216。 激活：在激活劑的作用下，216。調(diào)節(jié)酶也稱關(guān)鍵酶，包括變構(gòu)酶、同功酶和多功能酶，通常為變構(gòu)酶，一般具有多個(gè)亞基，包括催化亞基和調(diào)節(jié)亞基。 通過激活或抑制原有酶的活性或通過誘導(dǎo)或阻遏酶的合成來自我調(diào)節(jié)其代謝速度，216。磷酸果糖轉(zhuǎn)化為，? 二磷酸果糖是由磷酸果糖激酶催化的，? 逆反應(yīng)則由，? 二磷酸果糖酯酶催化。 從而216。 細(xì)胞具有復(fù)216。 以保證這一代謝途徑的酶促反應(yīng)順利進(jìn)行，216。216。穿刺保藏法軟瓊脂小試管和螺口小管沙土管保藏法將培養(yǎng)好的微生物細(xì)胞或孢子用無菌水制成懸浮液，注入滅菌的沙土管中混合均勻，或直接將成熟孢子刮下接種于滅菌的沙土管中，使微生物細(xì)胞或孢子吸附在沙土載體上，將管中水分抽干后熔封管口或置干燥器中于～℃或室溫進(jìn)行保存的一種菌種保藏方法。 第五節(jié) 營(yíng)養(yǎng)缺陷型菌株的篩選營(yíng)養(yǎng)缺陷型是一種生化突變株，它的出現(xiàn)是由基因突變引起的。發(fā)酵工程在生物技術(shù)產(chǎn)業(yè)發(fā)展中的地位世紀(jì)的工業(yè)生物技術(shù)產(chǎn)業(yè)，究竟是一個(gè)什么樣的格局？作為工業(yè)生物技術(shù)核心的發(fā)酵工程，在已經(jīng)開始的生物經(jīng)濟(jì)時(shí)代，是處于一種什么狀態(tài)？能起何種作用？又面臨那些課題？這是人們所關(guān)注的問題！ 本課程的學(xué)習(xí)內(nèi)容通過《發(fā)酵工程》的學(xué)習(xí)，將技術(shù)基礎(chǔ)課和專業(yè)課與發(fā)酵工業(yè)的操作原理結(jié)合起來，了解發(fā)酵工業(yè)控制的特性及共性，并且熟悉發(fā)酵工業(yè)的工藝流程及常用術(shù)語，為今后從事生物工程的有關(guān)科研和生產(chǎn)打下良好的基礎(chǔ)。.積極開發(fā)新產(chǎn)品 特鮮味精；無水檸檬酸、檸檬酸鹽；高溫α淀粉酶；纖維素酶；β 葡聚糖酶；異淀粉酶等酶制劑；一蘋果酸；一乳酸；衣康酸；黃原膠。 ．黃酒黃酒是我國(guó)最古老的酒種，早在夏、商、周三代就已經(jīng)大量生產(chǎn)了，并流傳至今，據(jù)史料記載已有年左右了。數(shù)千年來由于科學(xué)技術(shù)進(jìn)步緩慢，各種微生物工業(yè)也未能充分發(fā)展。 ．工業(yè)化成功利用催化生產(chǎn)的有機(jī)化合物．微生物酶促轉(zhuǎn)化與化學(xué)合成有機(jī)結(jié)合，現(xiàn)代生物技術(shù)的發(fā)展 發(fā)酵工程的應(yīng)用一．發(fā)酵工程在食品,輕工業(yè)領(lǐng)域的展望高產(chǎn)菌種和特殊環(huán)境微生物的遺傳育種新酶品種開發(fā)和應(yīng)用食品添加劑新品種開發(fā)和應(yīng)用生物技術(shù)產(chǎn)物工業(yè)規(guī)模的分離和提取二．發(fā)酵工業(yè)范圍. 釀酒工業(yè)(啤酒、葡萄酒、白酒等).食品工業(yè)(醬、醬油、醋、腐乳、面包、酸乳等).有機(jī)溶劑發(fā)酵工業(yè)(酒精、丙酮、丁醇等).抗生素發(fā)酵工業(yè)(青霉素、鏈霉素、土霉素等).有機(jī)酸發(fā)酵工業(yè)(檸檬酸、葡萄糖酸等).酶制劑發(fā)酵工業(yè)(淀粉酶、蛋白酶等). 氨基酸發(fā)酵工業(yè)(谷氨酸，賴氨酸等). 核苷酸類物質(zhì)發(fā)酵工業(yè)(肌苷酸、肌苷等). 維生素發(fā)酵工業(yè)(維生素、維生素等).生理活性物質(zhì)發(fā)酵工業(yè)(激素、赤霉素等).微生物菌體蛋白發(fā)酵工業(yè)(酵母、單細(xì)胞蛋白等).微生物環(huán)境凈化工業(yè)(利用微生物處理廢水、污水等).生物能工業(yè)(沼氣、纖維素等天然原料發(fā)酵生產(chǎn)酒精、乙烯等，能源物質(zhì)).微生物冶金工業(yè)(利用微生物探礦、冶金、石油脫硫等)三．發(fā)酵產(chǎn)品的應(yīng)用領(lǐng)域，醫(yī)藥，食品，化工，紡織，輕工，環(huán)保四．發(fā)酵罐等生物反應(yīng)器規(guī)模谷氨酸 最大啤 酒 （露天）檸檬酸 酶制劑 酵母培養(yǎng)罐 黃酒 酒精 五．國(guó)外發(fā)酵工業(yè)的發(fā)展趨勢(shì) ．生物轉(zhuǎn)化（或生物合成）技術(shù)成為國(guó)外著名化學(xué)公司爭(zhēng)奪的熱點(diǎn)，并逐步從醫(yī)藥領(lǐng)域逐漸向化工領(lǐng)域轉(zhuǎn)移 ．生物催化合成已成為化學(xué)品合成的支柱之