【正文】 品制造產(chǎn)品（水楊酸等） 消除環(huán)境污染（處理石油廢水，含酚、氰和化學(xué)農(nóng)藥的污水等 ） d，黃單胞菌 (Xanthomonas) 形態(tài)特征： 細(xì)胞直桿狀；兩端鈍圓稍尖；大小為 ~ ~ 。 C:假單胞菌 （ Pseudomonas） 形態(tài)特征： 革蘭氏陰性， 直或微彎桿菌，單個(gè)，卵圓到短桿，有的長(zhǎng)桿，大多數(shù)為 ～ ～4μm ， 無(wú)芽孢， 極生鞭毛運(yùn)動(dòng)（單毛或叢毛），有少數(shù)種不運(yùn)動(dòng)。 ? 醋酸桿菌的主要用途有： ? (1) 發(fā)酵生產(chǎn)各種食用醋 如惡臭醋酸桿菌混濁變種 AS , 能氧化乙醇高產(chǎn)醋酸。也能氧化醋酸為 CO2和 H2O。氧化酒精為醋酸，于空氣中使酒精變渾濁。 溫度 醋酸桿菌：一般發(fā)育適溫在 30℃ 以上 ,以氧化酒精成醋酸為 主 葡萄糖氧化桿菌：發(fā)育適溫在 30℃ 以下 ,氧化葡萄糖為葡萄糖 酸 在醋酸桿菌中常用的 有 AS ，外形為短桿狀，兩端鈍圓，革蘭氏染色陰性。 ? 生理生化特征： 醋酸菌是化能異養(yǎng)菌，革蘭氏染色陰性。鞭毛有兩種類型，周生鞭毛、端生鞭毛。 有單個(gè)的、成對(duì)的；也有成鏈的。 大腸桿菌的用途主要有 : (1) 制取氨基酸 天門氨基酸、色氨酸、蘇氨酸和纈氨酸等。 大腸埃希氏桿菌，簡(jiǎn)稱為大腸桿菌，是最為著名的原核生物。許多小種產(chǎn)生莢膜或微莢膜，無(wú)芽抱。革蘭氏染色陰性。 發(fā)酵工業(yè)常用微生物的形態(tài)特征 液體培養(yǎng)基上 均勻混濁； 沉淀生長(zhǎng)； 表面生長(zhǎng)。 ? 特有特征： ? 有鞭毛：菌落大而平坦，邊緣多缺刻、不規(guī)則 ? 有糖被：菌落大，透明，呈蛋清狀 ? 有芽孢 ： 菌落外觀粗糙，“干燥”，不透明且表面多褶 ?霉菌菌落特征：菌落形態(tài)較大，質(zhì)地疏松，外觀干燥，不透明，呈現(xiàn)或松或緊的蛛網(wǎng)狀、絨毛狀、棉絮狀或氈狀；菌落與培養(yǎng)基間的連接緊密，不易挑取，菌落正反面、邊緣與中心顏色常不一致。由于營(yíng)養(yǎng)菌絲生長(zhǎng)在培養(yǎng)基內(nèi)與培養(yǎng)基結(jié)合較牢固，所以菌落不易挑起。幼齡菌落因氣生菌絲尚未分化形成孢子絲，故菌落表面與細(xì)菌菌落相似，當(dāng)形成大量孢子絲及分生孢子布滿菌落表面后，就形成表面絮狀、粉末狀或顆粒狀的典型放線菌菌落。 放線菌的菌落 :常呈輻射狀而得名，菌落周緣有輻射形菌絲。與培養(yǎng)基結(jié)合不緊，易被挑取。 微生物的概念 微生物的細(xì)胞類型 原核細(xì)胞的主要特征 : ?無(wú)核膜、核仁、染色體，僅有裸露的 DNA鏈形成的核區(qū)域，稱核質(zhì)體； ?無(wú)細(xì)胞器； ?核糖體為 70S； 微生物的概念 二、微生物的種類 ? 原核生物 ? 細(xì)菌、放線菌、衣原體 ? 支原體、立克次氏體、 藍(lán)細(xì)菌 ? 真核生物 ? 真菌（霉菌、酵母菌等）、 ? 原生動(dòng)物、單細(xì)胞藻類； ? 非細(xì)胞生物 ? 病毒、類病毒、擬病毒、朊病毒等 ； 各種“視野”下的細(xì)菌 光鏡 暗視野 熒光 透射電鏡 超薄切片 冷凍切片 掃描電鏡 DNA蛋白質(zhì)復(fù)合物 微生物的種類 電鏡下的 微生物 曲霉 阿米巴 草履蟲 酵母菌 微生物的種類 細(xì)菌、酵母菌、放線菌菌落形態(tài)觀察 ? 菌落（ colony） : 將單個(gè)細(xì)菌細(xì)胞接種到適宜的固體培養(yǎng)基中，在適宜的條件下細(xì)菌便迅速生長(zhǎng)繁殖，經(jīng)過(guò)一定時(shí)間后，由于細(xì)胞生長(zhǎng)受到各種因素的限制，因而可在培養(yǎng)基表面或里面聚集形成一個(gè)肉眼可見(jiàn)的，具有一定形態(tài)的子細(xì)胞群體 (形狀，大小、顏色、光澤、表面狀況、邊緣、隆起度、透光性、質(zhì)地以及是否分泌色素等方面 )。 ?有細(xì)胞器 。單細(xì)胞 。第二章 發(fā)酵過(guò)程的生物學(xué)基礎(chǔ) 本章的教學(xué)內(nèi)容 第一節(jié) 發(fā)酵過(guò)程與微生物 第二節(jié) 微生物的營(yíng)養(yǎng)與培養(yǎng)基的設(shè)計(jì) 第三節(jié) 微生物的生長(zhǎng)模式及其動(dòng)力學(xué) 第四節(jié) 環(huán)境對(duì)微生物的影響 第五節(jié) 代謝產(chǎn)物的代謝調(diào)控 第六節(jié) 微生物代謝產(chǎn)物的過(guò)量產(chǎn)生 ? .微生物的概念 ? .微生物的種類 ? .微生物的特點(diǎn) ? .微生物與發(fā)酵 第一節(jié) 發(fā)酵過(guò)程與微生物 一、微生物的概念 微生物 (Microanism, microbe) 是指一大類形體微小、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單 的低等生物的總稱。 小 ： 觀察借助光 鏡；測(cè)量單位為微米或納 米； 簡(jiǎn)： 簡(jiǎn)單多細(xì)胞 。無(wú)細(xì)胞結(jié)構(gòu) 低： 進(jìn)化程度低，為原始的生命形式； 微生物的概念 三個(gè)要點(diǎn) : 微生物的概念 獨(dú)立存在 自主生存 真核細(xì)胞型 原核細(xì)胞型 電鏡 微生物的相對(duì)大小 肉眼 光學(xué)顯微鏡 可見(jiàn)范圍 病毒 微生物的概念 真核細(xì)胞的主要特征 : ?有核膜，核仁，染色體 。 ?核糖體為 80S。 ? 酵母菌落 :呈圓形、濕潤(rùn)具有粘性、不透明、表面光滑、有油脂狀光澤，多數(shù)白色或乳白色，少數(shù)紅色。當(dāng)培養(yǎng)時(shí)間較長(zhǎng)時(shí)，菌落顏色變暗，有特殊的酒香味。菌落特征介于霉菌與細(xì)菌之間， 菌落質(zhì)地致密、干燥、多皺、菌落較小而不廣泛延伸。此外，由于放線菌菌絲及孢子常含有色素，使菌落的正面和背面呈現(xiàn)不同顏色。 細(xì)菌菌落： ? 共有特征：濕潤(rùn)，較光滑，較透明，較粘稠，易挑取，質(zhì)地均勻，顏色多樣，菌落正反面及邊緣與中央顏色一致 。 細(xì)菌菌落及菌苔 放線菌的 的形態(tài) 微生物的種類 氣生菌絲 孢子絲 孢子 培養(yǎng)基 基內(nèi)菌絲 放線菌菌落 幾 種 菌 落 青霉 毛霉 青霉 黑曲霉 黃曲霉 紅曲霉 黃曲霉 霉菌菌落 黑曲霉 黃曲霉 構(gòu)巢曲霉 煙曲霉 繩狀青霉 雜色曲霉 桔青霉 蘭色梨頭毛霉 少根根霉 三、發(fā)酵工業(yè)常用微生物的形態(tài)特征 發(fā)酵工業(yè)對(duì)菌種的要求 ? 生長(zhǎng)并生成所需代謝產(chǎn)物 ,且產(chǎn)量高 ? , ? ,發(fā)酵周期短 , ? ? ? ,菌種不易變異退化 ? ,這對(duì)裝料系數(shù) ,提高單罐產(chǎn)量 ,降低成本有重要意義 ? 有耐受力 ,并且不能 將這些前體物質(zhì)作為一般碳源利用 ? ,同時(shí)在系統(tǒng)發(fā)育上與病原菌無(wú)關(guān) ,不產(chǎn)生任何有害的生活物質(zhì) ,以保證安全 （ Bacterium) （ 1） 形態(tài) 球形 桿形 弧形 螺旋形 發(fā)酵工業(yè)常用微生物的形態(tài)特征 螺旋菌 螺旋體 弧菌 短桿菌 梭狀芽孢桿菌 長(zhǎng)桿菌 細(xì)菌個(gè)體形態(tài)圖 （ 2）結(jié) 構(gòu) 基本結(jié)構(gòu) : 細(xì)胞壁； 細(xì)胞膜； 細(xì)胞質(zhì)； 核質(zhì)體； 特殊結(jié)構(gòu) : 莢膜； 芽孢； 鞭毛； 發(fā)酵工業(yè)常用微生物的形態(tài)特征 觀察莢膜和鞭毛標(biāo)本片 周生 莢膜 （ 3）培 養(yǎng) 特 征 固體培養(yǎng)基上 : 菌落 (colony)： 菌苔 (lawn)： 大量細(xì)菌的菌落連成一片。 （ 3）培 養(yǎng) 特 征 發(fā)酵工業(yè)常用微生物的形態(tài)特征 a，大腸桿菌 (Escherihia coli) ? 特征：細(xì)胞桿狀，長(zhǎng)度為 ~ ，有的近似球狀，有的則為長(zhǎng)桿狀。能運(yùn)動(dòng)或不運(yùn)動(dòng)，運(yùn)動(dòng)者周生鞭毛。 ? 生化特點(diǎn)： ? 大腸桿菌發(fā)酵葡萄糖和乳糖，產(chǎn)酸、產(chǎn)氣。 （ 4）工業(yè)上常見(jiàn)的種類 Escherich屬菌株和大多數(shù)大腸桿菌是無(wú)害，但也有些大腸桿菌是致病的，會(huì)引起腹瀉和尿路感染。如 AS (中國(guó)科學(xué)院微生物研究所編號(hào) , 下同 )、 AS 、AS AS ； (2) 制備多種酶 天門冬酰氨酶（抗腫瘤酶，用于治療白血?。嗝顾仵；福ㄓ糜谥苽?6－ APA母核，生產(chǎn)半合成青霉素）， 酰基轉(zhuǎn)移酶（用于拆分 DL－氨基酸，制備 L－氨基酸），溶菌酶（用于消炎、抗菌等），谷氨酸脫羧酶（味精工業(yè)中用于谷氨酸的定量分析），多核苷酸化酶， α －半乳糖苷酶等； (3) 作為基因工程受體菌 經(jīng)改造后成為基因工程菌，用于生產(chǎn)各種多肽蛋白質(zhì)類藥物（如生長(zhǎng)素、胰島素、干擾素、白介素、紅細(xì)胞生成素等）和氨基酸 , 如大腸桿菌 K12的突變菌株HB10 C600、 JM103和 LE392等作為當(dāng)前重組 DNA的主要受體菌 , 此外，目前最常用的宿主菌還有大腸稈菌 DH5α ； b，醋酸桿菌 (Acetobacter) 形態(tài)特征 ：橢圓形到桿狀， ~ ~ 。在老培養(yǎng)物中易呈多種畸形菌體，如絲狀、梯狀、彎曲等。不形成芽孢。因?yàn)闆](méi)有芽孢，故對(duì)熱抵抗力較弱。對(duì)培養(yǎng)基要求粗放，在米曲汁培養(yǎng)基中生長(zhǎng)良好 ,好氣性。表面有薄膜，有醋酸味。繁殖適宜溫度為3l℃ ，發(fā)酵溫度一般為 36~37℃ 。 ? (2) 發(fā)酵生產(chǎn)多種有機(jī)酸 如醋酸、酒石酸、葡萄糖酸等； ? (3) 制備葡萄糖異構(gòu)酶 用于生產(chǎn)高果糖漿； ? (4) 生產(chǎn)山梨糖 由山梨醇氧化為山梨糖，作為生產(chǎn)維生素 C的中間體。 菌苔不明顯呈色，可產(chǎn)生水溶性色素。 革蘭氏染色陰性， 無(wú)芽孢， 極生鞭毛。 生理生化特征： 野油菜黃單胞菌在通氣條件下，于 ~、28~30℃ 時(shí)，能以淀粉作碳源發(fā)酵生產(chǎn)黃原膠。能利用葡萄糖、果糖、甘露糖、麥芽糖等產(chǎn)酸，但均不產(chǎn)氣。 C:乳酸桿菌 （ Lactobacillus） 革蘭氏陽(yáng)性 大小一般為 ～ 1 2～ 10 μm ，長(zhǎng)絲（單個(gè)或成鏈） 無(wú)芽孢 多數(shù)不運(yùn)動(dòng) ， 能運(yùn)動(dòng)者為周生鞭毛 微好氧菌 葡萄糖 同型發(fā)酵 乳酸 異型發(fā)酵 乳酸 乙醇 EMP途徑 （丙酮酸還原） 磷酸解酮酶途徑（ PK) EMP:磷酸甘油醛生成乳酸 HMP:乙酰磷酸還原成乙醇 德氏乳酸桿菌 工業(yè)乳酸 德氏乳桿菌保加利亞亞種 嗜酸乳桿菌 干酪乳桿菌 酸奶 干酪 ?由于乳酸菌能產(chǎn)生乳酸，所以可用于食品的保存和調(diào)整食品的風(fēng)味。在醬油釀造過(guò)程中，它也起到了良好的作用。費(fèi)氏丙酸桿菌發(fā)酵過(guò)程中會(huì)產(chǎn)生大量丙酸和乙酸， a:枯草芽孢桿菌（ Bacillus subtilis） 形態(tài)特征：直狀、近直狀的桿菌 。革蘭氏 陽(yáng)性，無(wú)莢膜 。最適 pH為 ~。芽孢耐高溫，一般在 100℃ 3h才能殺死。它能在銨鹽液體中發(fā)酵各種糖 類生成酸。生產(chǎn)淀粉 酶、蛋白酶、 5’ 核苷酸酶、某些氨基酸及核苷。 芽孢 桿菌 b:芽孢梭菌 （ Clostridium） 細(xì)胞桿狀，有芽孢 (芽孢大于菌體寬 ) 以周毛運(yùn)動(dòng)或不運(yùn)動(dòng) 革蘭氏陽(yáng)性，少數(shù)為陰性或不定 專性厭氧菌無(wú)接觸酶。該屬 93個(gè)種中，有能發(fā)酵糖類的，有能分解纖維素的，有能分解果膠的，有分解蛋白質(zhì)能力很強(qiáng)的，也有能固定大氣氮的。 革蘭氏染色陽(yáng)性， 菌落小，灰白，隆起，不液化明膠。微需氧至兼性厭氧。此菌在蔗糖液中形成特征性葡聚糖粘液。在厭氧條件下能分解葡萄糖。因其常使糖汁變粘而無(wú)法加工，故為糖廠之害菌。 ? —— 生產(chǎn)酸泡菜及右旋糖苷（代血漿） 。通常菌體呈圓形、卵形或橢圓形 酵母菌細(xì)胞大小一般為 3 ~ 10 5 ~ 20 μm ，最長(zhǎng)的可達(dá) 100 μm ，其體積約比細(xì)菌大二十幾倍，用光學(xué)顯微鏡放大 400 ~ 600倍直接觀察酵母菌水浸片 , 可以較清楚地看到活細(xì)胞的個(gè)體形態(tài)。 細(xì)胞的長(zhǎng)與寬的比例可將其分為三組： 1~ 2 、大于 2 1~2 細(xì)胞多為圓形、卵圓形 釀造飲料酒和制作面包、酒精發(fā)酵 大于 2: 釀造葡萄酒和果酒，也可用于釀造啤酒、蒸餾酒和酵 母生產(chǎn)細(xì)胞為長(zhǎng)圓形，臺(tái)灣 396號(hào)酵母為代表。其特點(diǎn)是耐高滲 透壓，可忍受高濃度的鹽 等于 2: 細(xì)胞大多是卵形或長(zhǎng)卵形，長(zhǎng)寬比例為 2。 Saccaharomyces cerevisiae Saccharomyces cerevisiae）的芽殖過(guò)程 Saccharomyces cerevisiae的子囊和子囊孢子 生理生化特征：啤酒酵母能發(fā)酵葡萄糖、蔗糖、麥芽糖及半乳糖，不能發(fā)酵乳糖及蜜二糖。在氮源中能利用硫酸銨，不能利用硝酸鉀。近幾年來(lái)，還利用啤酒酵母提取核酸、麥角固醇、細(xì)胞色素 C、凝血質(zhì)和輔酶 A等。它的轉(zhuǎn)化酶可用于轉(zhuǎn)化蔗糖，制造酒心巧克力。 2，葡萄汁酵母 （ Saccharomyces uvarum） 形態(tài)特征：