食品发酵工程第2讲
食品发酵工程 微生物菌种的选育及保藏 上次课程复习 发酵产物的4个类型发酵工程研究的内容包括5大部分的内容发酵过程的优化包括4部分的内容发酵工程目前需要解决3个关键的技术问题 本章内容 工业微生物常用菌种 放线菌担子菌藻类 细菌酵母霉菌 醋酸杆菌 重要的工业用菌之一 氧化酒精为醋酸 发酵调味品食醋 葡萄糖及维生素C 醋酸杆菌 乳酸杆菌 乳酸菌是一种靠发酵碳水化合物能量 并能生成大量乳酸的一类细菌的总称 保加利亚乳杆菌 大肠杆菌 利用大肠杆菌制取天冬氨酸 苏氨酸和颉氨酸 枯草芽胞杆菌 好气性芽胞杆菌 可用于生产淀粉酶 蛋白酶 某些氨基酸 芽孢杆菌 假单胞菌 细菌中的假单胞菌可以产 甘露聚糖酶 假单胞菌 酵母菌 酿酒酵母是与人类关系最密切的一种酵母 应用最广泛制作面包 馒头 酿酒 毕赤氏酵母属 汉逊氏酵母是酒类饮料的污染菌 霉菌 曲霉属各类酶制剂 有机酸 酱油的制造 酿酒根霉属米酒 黄酒的生产毛霉属产生蛋白酶 有分解大豆蛋白的能力 腐乳 蛋白的生产 放线菌 激素和酶制剂的生产 抗生素的生产 担子菌 通常所说的菇类 mushroom 微生物 多糖 橡胶物质和抗癌物质的开发日益受到重视 猴头菌 蜜环菌 藻类 藻类是自然界分布极广的一类自养微生物资源藻类培养后可加工成汽油 煤油和其他产品 工业微生物菌种的获得 中国工业微生物菌种保藏管理中心 CICC 网址 http www china cicc org 中国科学院典型培养物保藏委员会 网址 国际菌种保藏联合会 WFCC 英文名 WorldFederationofCultureCollections网址 http www wfcc info index html 美国典型微生物菌种保藏中心 ATCC AmericanTypeCultureCollection ATCC 网址 www atcc org 门类齐全 服务范围广泛 从自然界或现有菌种中分离筛选 采样 采样地点土壤 极端环境采样时间采样过程 增殖培养 控制培养基的营养成分添加某些抑制因子或促进因子控制培养条件 纯种分离及纯培养 稀释分离法 纯种分离及纯培养 划线分离法组织分离法食用菌菌种 植物病原菌的分离 生产性能测定 从自然界中分离得到的为纯种称为野生型菌株 需要通过三角瓶进行小型发酵试验 不符合条件可以作为菌种选育的出发菌种 涂布法影印法 毒性试验 自然界的一些微生物是在一定条件下产毒的 将其作为生产菌种应当十分当心 尤其与食品工业有关的菌种 更应慎重 据有的国家规定 微生物中除啤酒酵母 脆壁酵母 黑曲霉 米曲霉和枯草杆菌作为食用无须作毒性试验外 其他微生物作为食用 均需通过两年以上的毒性试验 微生物菌种的选育 自然选育诱变选育杂交选育原生质体融合育种基因工程育种 微生物菌种的自然选育 在生产过程中 不经过人工处理 利用菌种的自发突变 从而选育出优良菌种的过程叫作自然选育 菌种衰落生产性能下降菌种代谢旺盛生产性能提高 微生物菌种的诱变育种 诱变育种是指用物理和化学诱变剂的方法处理均匀分散的细胞群 使它们发生突变 再从中筛选出符合要求的高产菌株 供生产和科学试验用 微生物菌种的诱变育种 出发菌种的选择及前处理 诱变处理 筛选变异菌株 出发菌种的选择 自然界直接分离到的野生型菌株经历过生产条件考验的菌株已经历多次育种处理的菌株 出发菌种的选择及前处理 同步培养处于同一生长周期的 生理状态一致的单细胞或单孢子制备单细胞或单孢子菌悬液每个细胞能够均匀接触诱变剂 诱变处理 诱变剂的种类诱变剂的剂量作用强度与作用时间的乘积 筛选诱变菌株 纸片培养显色法透明圈法琼脂块培养法 营养缺陷型突变菌株的筛选 需要掌握的几个基本术语营养缺陷型野生型原养型基本培养基补充培养基完全培养基 营养缺陷型突变菌株的筛选 淘汰野生型抗生素法过滤法检出营养缺陷型营养缺陷型的鉴定 缺陷营养类别的确定 缺陷营养因子的确定 逐个检出法 夹层检出法 适用于检出细菌 影印检出法 杂交选育 选用了已知性状的供体菌和受体菌作为亲本 方向性和自觉性方面 均比诱变育种前进了一大步 利用杂交育种往往还可以消除某一菌株在经过长期诱变处理后所出现的产量上升缓慢的现象 原生质体融合育种 原生质体育种技术主要有原生质体融合 原生质体转化 原生质体诱变育种等 原生质体融合育种 面包酵母 对麦芽糖及葡萄糖的发酵力强 产生CO2多 生长快 酒精酵母 产酒率高而对麦芽糖 葡萄糖的发酵力弱杂交 就得到了既能生产酒精 又能将其残余菌体用作面包厂和家用发面酵母的优良菌种 基因工程育种 分子生物学水平下的一种自觉的 可控制性的菌种改良技术 克服传统菌种改良的随机性和盲目性 能有目的地改良菌种 又被称为定位育种技术 工业微生物菌种的保藏 斜面低温保藏法方法简单 便于操作菌种易变异 退化及污染保藏时间一般为1 6个月 工业微生物菌种的保藏 液体石蜡覆盖保藏法适用于酵母 霉菌和好氧性细菌的保藏保藏期限一般为1 10年方法简单 对设备要求不高 工业微生物菌种的保藏 液氮超低温保藏法保藏时间达4 15年适用于各种微生物菌种的保藏 3 设备和操作费用要求高 工业微生物菌种的保藏 砂土管保藏法适用于保藏干燥的菌种保藏时间因菌种而异 几年至几十年不等对干燥敏感的细菌不宜选择此法保藏 工业微生物菌种的保藏 真空冷冻干燥保藏法低温下快速将细胞冻结 然后在真空条件下干燥 封装 隔绝空气 微生物的生长和酶活动停止 达到长期保藏的目的 适用于各类微生物时间长达10年以上 本章小结 工业常用的微生物菌种有6大类工业微生物菌种一般通过3种方式获得菌种的分离一般需要经过5个步骤微生物菌种的选育一般有5种方式常见的菌种保藏方式有5种方法 思考题 作为发酵当中非常重要的成本考虑 培养基占据了成本中至关重要的位置 那么在发酵过程中要如何对各种发酵工艺进行优化 请同学们对此问题进行思考 预习内容 发酵工艺条件优化 课本P31 P52 作业 请介绍诱变育种的主要步骤及注意事项 请列表具体说明常用菌种保藏法的原理 包藏期限及优点和缺点 常见的微生物菌种接种方法有哪些 常见的微生物菌种分离纯化方法有哪些