【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 母如啤酒酵母還能通過產(chǎn)生子囊孢子行有性繁殖。當(dāng)環(huán)境條件適宜而生長(zhǎng)繁殖迅速時(shí)，熱帶假絲酵母等出芽形成的子芽又長(zhǎng)出新芽為假菌絲。 霉菌　　霉菌在培養(yǎng)基上形成絨毛狀、網(wǎng)狀或絮狀的菌絲體。霉菌是一類比酵母菌更高級(jí)、更復(fù)雜的小型絲狀真菌。在自然界分布很廣，喜歡偏酸性環(huán)境，多為好氧、腐生、少數(shù)寄生。霉菌繁殖能力很強(qiáng)，而且繁殖方式多種多樣，自然界中霉菌主要依靠產(chǎn)生形形色色的無性或有性孢子進(jìn)行繁殖。菌絲或呈分散生長(zhǎng)或呈菌絲團(tuán)生長(zhǎng)。霉菌在食品和發(fā)酵工業(yè)上廣泛應(yīng)用，如接種魯氏毛霉作腐乳、根霉能把淀粉轉(zhuǎn)化為糖、米曲霉釀酒制醬醋等，紅曲霉用于制作紅曲為優(yōu)良的天然食品著色劑?？衫酶购颓股a(chǎn)檸檬酸、葡萄糖酸、 L乳酸、曲酸、衣康酸等多種有機(jī)酸。利用各種霉菌生產(chǎn)淀粉酶、蛋白酶、纖維素酶、果膠酶等多種酶制劑，有機(jī)酸以及青霉素、灰黃霉素等抗生素。 　　在工業(yè)生產(chǎn)上所應(yīng)用的生產(chǎn)菌株一般都是經(jīng)過遺傳改造的。這種以提高微生物菌株生產(chǎn)性能為目標(biāo)，人為改造微生物菌株的遺傳性狀的過程稱為微生物育種。通過微生物育種既能提高目標(biāo)產(chǎn)物產(chǎn)量又可改進(jìn)菌株的其它與生產(chǎn)相關(guān)的性能，比如縮短生產(chǎn)周期、降低營(yíng)養(yǎng)要求、提高對(duì)氧的吸收能力，合成新產(chǎn)品等。微生物育種除常規(guī)的誘變育種外，隨著現(xiàn)代生物技術(shù)的發(fā)展，太空誘變育種、低能離子注入誘變育種、基因工程、代謝工程、組合生物合成等新技術(shù)已日漸加強(qiáng)。 誘變育種　　誘變育種在工業(yè)發(fā)酵菌種史上做出了重大貢獻(xiàn)，它具有方法簡(jiǎn)單、投資少、收獲大的優(yōu)點(diǎn)，但缺乏定向性是其最大缺點(diǎn)?！　≌T變育種的基本原理是利用一些物理的或化學(xué)的因素處理微生物細(xì)胞，使其遺傳性狀發(fā)生隨機(jī)的突變，獲得大量性狀各異的突變株，然后再?gòu)拇罅客蛔冎曛幸砸欢ǖ姆椒êY選出生產(chǎn)性能改善的個(gè)體?！　∥⑸锏淖匀煌蛔兟瘦^低，為了提高突變頻率人們采用合適的誘變劑誘發(fā)微生物發(fā)生突變。常用的有紫外輻射、電離輻射等物理誘變法及堿基類似物、烷化劑等化學(xué)誘變劑兩大類。一般篩選程序是： 誘變 第一代：出發(fā)菌株 分離到平皿上 挑選菌落 200個(gè) （有時(shí)還結(jié)合指示劑、顯色劑或底物 ） （或打瓊脂塊菌落1000~3000塊） 初篩 復(fù)篩 30~50株 3~5株 檢定板上挑取 5%~10%， （以提供第二代誘變出發(fā)菌株）透明圈、顯色圈、抑菌圈大的菌落如此一直按第二代、第三代、第四代 直到選出符合要求的優(yōu)良菌株。 代謝控制育種　　代謝途徑包括分解和合成代謝體系，包含著物質(zhì)代謝和能量代謝過程。微生物細(xì)胞內(nèi)具有一整套可塑性極強(qiáng)和極精確的代謝調(diào)節(jié)系統(tǒng)。如果代謝調(diào)節(jié)系統(tǒng)失靈，就會(huì)出現(xiàn)途徑障礙和改變。通過定向選育某種特定的突變型獲得代謝調(diào)節(jié)機(jī)制不完善的高產(chǎn)菌株，以達(dá)到大量積累有益產(chǎn)物的目的，即所謂代謝控制育種。 基因組重排育種　　早期使野生菌株馴化的定向培育開啟了微生物育種，隨著對(duì)遺傳變異認(rèn)識(shí)的深入，通過誘變劑來促進(jìn)誘變頻率的提高，出現(xiàn)了誘變育種技術(shù)。同時(shí)對(duì)真核微生物的有性生殖、準(zhǔn)性生殖及原核微生物的接合、轉(zhuǎn)化、及轉(zhuǎn)導(dǎo)現(xiàn)象的研究，使不同性狀親本間的雜交育種得以進(jìn)行。 培養(yǎng)基的種類　　根據(jù)微生物的營(yíng)養(yǎng)需求，將微生物生長(zhǎng)繁殖和生物合成各種代謝產(chǎn)物所需的各種營(yíng)養(yǎng)成分調(diào)制成合適的液體或固液混合物，即培養(yǎng)基。有些微生物能在簡(jiǎn)單的培養(yǎng)基中生長(zhǎng)，如米根霉能在只含葡萄糖和無機(jī)鹽的培養(yǎng)基中生長(zhǎng)并將葡萄糖轉(zhuǎn)化為 L乳酸。而另一些微生物則需要比較復(fù)雜的營(yíng)養(yǎng)成分，除需要各種有機(jī)物作為碳源和氮源外，還需要添加某些維生素、氨基酸等化合物。依用途可將培養(yǎng)基分成孢子培養(yǎng)基、種子培養(yǎng)基和發(fā)酵培養(yǎng)基等。　　孢子培養(yǎng)基是供制備孢子用的。生產(chǎn)上常用的孢子培養(yǎng)基有麩皮培養(yǎng)基、大（?。┟着囵B(yǎng)基，由葡萄糖（或淀粉）、無機(jī)鹽、蛋白胨等配制的瓊脂斜面培養(yǎng)基等。種子培養(yǎng)基是供孢子發(fā)芽和菌體生長(zhǎng)繁殖用的。發(fā)酵培養(yǎng)基是供菌體生長(zhǎng)繁殖和合成代謝產(chǎn)物之用?！　∮捎诰N不同，所以培養(yǎng)基種類、培養(yǎng)溫度和時(shí)間也不同，需要根據(jù)不同要求考慮所用培養(yǎng)基的成分與配比。而各種培養(yǎng)基的主要成分有碳源、氮源、無機(jī)鹽、生長(zhǎng)因子等 （ 1） 常用碳源包括可直接利用的葡萄糖、果糖等單糖，蔗糖和麥芽糖等雙糖和緩慢利用的淀粉、纖維素等多糖。多糖必須經(jīng)水解成單糖后才能供微生物利用、參與其代謝活動(dòng)。 （ 2） 氮源是微生物發(fā)酵中所用的主要原料之一，包括黃豆餅粉、花生餅粉、棉籽餅粉、玉米漿、蛋白胨、酵母粉、魚粉等有機(jī)氮源和氨水、氯化銨、硫酸氨、硝酸鹽等無機(jī)氮源。（ 3） 微生物的生長(zhǎng)繁殖等生理代謝活動(dòng)和產(chǎn)物的生物合成還需要各種無機(jī)鹽類如氯化鈉、氯化鉀、磷酸鹽、硫酸鹽以及鐵、鎂、鋅、鈷、錳等微量元素。（ 4） 培養(yǎng)基中還需添加維生素、氨基酸、脂肪酸、嘌呤和嘧啶衍生物或酵母膏、牛肉膏、蛋白胨及動(dòng)植物組織浸泡作為生長(zhǎng)因子的來源，以維持微生物的正常生命代謝活動(dòng)。（ 5） 水的質(zhì)量對(duì)微生物的生長(zhǎng)繁殖和產(chǎn)物合成有重要作用，發(fā)酵使用的水有地下水、自來水、河湖地表水，各種水源水的質(zhì)量是不同的，水的硬度、堿度以及水的處理方法也不同。生物發(fā)酵工藝多種多樣，發(fā)酵工業(yè)從原料到產(chǎn)品的生產(chǎn)過程非常復(fù)雜，包括如下主要環(huán)節(jié)：① 原料預(yù)處理 ② 培養(yǎng)基的配制 ③ 發(fā)酵設(shè)備及培養(yǎng)基的滅菌 ④ 無菌空氣的制備 ⑤ 菌種的制備和擴(kuò)大培養(yǎng) ⑥ 發(fā)酵 ⑦ 發(fā)酵產(chǎn)品的分離純化（如圖）發(fā)酵基本過程簡(jiǎn)圖原料預(yù)處理 培養(yǎng)基的配制 培養(yǎng)基的滅菌菌種制備 搖瓶 種子罐 發(fā)酵罐無菌空氣的制備發(fā)酵液產(chǎn)物的收獲 離心培養(yǎng)細(xì)胞的破碎培養(yǎng)基提取產(chǎn)物胞內(nèi)產(chǎn)物胞外產(chǎn)物棄去碎片純化產(chǎn)物純化產(chǎn)物 原料預(yù)處理　　發(fā)酵工業(yè)上常用玉米、谷物、薯干、農(nóng)副產(chǎn)品廉價(jià)原料作為微生物的食糧，這些原料需先經(jīng)粉碎。對(duì)于很多不能直接利用的淀粉類原料，發(fā)酵前需將其水解為葡萄糖。先用淀粉酶將淀粉部分水解蛋白為糊精，再用糖化酶將糊精水解為葡萄糖。用作氮源的大豆餅粉、魚粉等也要預(yù)先水解為微生物能夠利用的多肽或氨基酸。 培養(yǎng)基的配制和滅菌　　工業(yè)上應(yīng)用的發(fā)酵培養(yǎng)基大多是液體培養(yǎng)基。對(duì)于工業(yè)上廣泛采用的間歇發(fā)酵過程，培養(yǎng)基的配制過程就在發(fā)酵罐中進(jìn)行。當(dāng)培養(yǎng)基配制完成后，可就地滅菌。最常用的培養(yǎng)基滅菌方法是采用高壓水蒸汽直接對(duì)培養(yǎng)基加熱的濕熱滅菌法，將培養(yǎng)基加熱到 121℃，持續(xù) 20～ 30min以殺死培養(yǎng)基中的微生物，待冷卻后接種，就可進(jìn)行微生物培養(yǎng)。在配制培養(yǎng)基時(shí)，還應(yīng)根據(jù)微生物對(duì)環(huán)境 PH值的要求，用酸或堿將培養(yǎng)基的 PH值調(diào)到合適的范圍?！　∵M(jìn)行發(fā)酵生產(chǎn)之前，都需要準(zhǔn)備一定量的優(yōu)質(zhì)純種微生物，即制備種子。從自然界分離得到的能產(chǎn)生目的產(chǎn)物的菌種，經(jīng)分離純化選育后的菌種或是經(jīng)基因工程改造后的 “工程菌 ”，才能供發(fā)酵使用。將儲(chǔ)存菌種或冰箱中處于休眠狀態(tài)的原菌種，接入試管斜面培養(yǎng)基上活化后，再經(jīng)搖瓶和一級(jí)、二級(jí)種子罐逐級(jí)擴(kuò)大培養(yǎng)，獲得一定數(shù)量的生產(chǎn)用純種。種子制備的工藝流程如圖 54所示。圖 54 種子擴(kuò)大培養(yǎng)流程圖（引自劉如林， 1995） 8. 種子罐培養(yǎng) 9. 發(fā)酵罐培養(yǎng) 好氧微生物的生長(zhǎng)和產(chǎn)物生成過程都