微工第1章菌种与种子扩大培养.ppt
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1、菌种:实现从原料目的产物的关键 生产效率、产品成本、产品质量,第一章 菌种与种子扩大培养,第一篇 微生物工业菌种与培养基,2019/6/20,第一章 菌种与种子扩大培养,#,1 微生物工业用菌种,菌种的来源 自然界中有目的微生物分离的原则 菌种选育、分子育种 工业微生物的要求 常用工业微生物 菌种保藏,2019/6/20,第一章 菌种与种子扩大培养,#,菌种来源,诱变育种:诱变是工业发酵稳产高产的重要保证;,从自然界分离:目前土壤中已分离的微生物不到总数的1%,微生物的多样性仍然是以后若干年的研究重点;,基因重组:基因定向改造技术大大加快了生物产品开 发的进程。,2019/6/20,第一章 菌
2、种与种子扩大培养,#,从自然界中分离菌种的一般过程,采样, 预处理, 培养, 菌落的选择, 产品的鉴定,2019/6/20,第一章 菌种与种子扩大培养,#,选择育种方法时综合考虑的因素,2019/6/20,第一章 菌种与种子扩大培养,#,(1) 待改良性状的本质及与发酵工艺的关系 (2) 对这一特定菌种的遗传生化的认识程度 (3) 经济费用 如,对特定菌种的基本性状及其工艺知晓甚少, 则多半采用随机诱变、筛选及选育等技术; 如,对其遗传及生物化学方面的性状已有较深的认识, 则可选择基因重组等手段进行定向育种。,一些常用工业微生物,抗生素生产有关的微生物,放线菌(链霉素四环素;红霉素等),真菌(
3、青霉素、头孢等),一些产芽孢的细菌,植物或动物来源,2019/6/20,第一章 菌种与种子扩大培养,#,氨基酸生产菌的要求:,代谢途径比较清楚, 代谢途径比较简单,谷氨酸发酵的菌种:,其它氨基酸生产菌:,棒杆菌属,短杆菌属、节杆菌属或小 杆菌属的棒型细菌,常规菌种一般也是以谷氨酸生产菌选育而成;工程菌,大肠杆菌,枯草芽孢杆菌,氨基酸生产有关的微生物,2019/6/20,第一章 菌种与种子扩大培养,#,食品工业微生物,包括:酿造业,酶制剂等 食品用的微生物需经过严格的毒理试验,目前已同意使用的仅仅少数微生物能用于生产食品用酶。,淀粉酶:黑曲霉、米曲霉、米根酶、枯草牙孢杆菌 和地衣牙孢杆菌,201
4、9/6/20,第一章 菌种与种子扩大培养,#,能在廉价原料制成的培养基上迅速生长和大量合成目的产物 -价值高 能在要求不高、易控制的培养条件下迅速生长和发酵,发酵周期短。 -可操作性强 根据代谢调控要求选择高产菌株,如营养缺陷型菌株或调节突变型菌株 菌种抗噬菌体能力强,以防止感染噬菌体而造成“倒罐”现象的发生。 菌种纯粹,不易退化,可保证发酵生产和产品质量的稳定性。 -遗传稳定性强 菌种非病原菌,不产生任何有害的物质和毒素,以保证产品的安全。 -安全性强,2019/6/20,第一章 菌种与种子扩大培养,#,工业微生物(菌种)的要求,工业微生物菌种保藏技术,(1) 斜面保藏:3-6个月 (2)沙
5、土管干燥保藏:2年 (3)液氮保藏:2-3年 (4) 悬液保藏:常温或低温 (5) 超低温保藏:1年以上 (6) 冷冻干燥保藏:5-10年,2019/6/20,第一章 菌种与种子扩大培养,#,2019/6/20,第一章 菌种与种子扩大培养,#,目的:保证菌种在长时间内尽可能保持原有菌株优良的生产性能。 基本原理:根据菌种的生理生化特点,创造条件使菌种的代谢活动处于不活泼的状态。 基本原则:选用优良纯种和创造一个最有利于菌种休眠的环境。 休眠环境:微生物生长繁殖和代谢受抑,不易突变的环境,一般要求低温、缺氧、缺营养、添加保护剂、干燥等。,菌种保藏,2019/6/20,第一章 菌种与种子扩大培养,
6、#,保藏要求:保持菌种优良特性,经济方便 保藏后需再次检测和确定保藏菌种的形态学和生化特征(如代谢产物的产生、酶活力、遗传特征及生化指标)。,2019/6/20,第一章 菌种与种子扩大培养,#,液氮超低温保藏法,最有效,适用范围最广,多数国家级菌种保藏单位常用 原则: 慢冻快溶 原理:利用微生物在-130以下新陈代谢趋于停止而有效地保藏微生物。,2019/6/20,第一章 菌种与种子扩大培养,#,液氮保藏法操作步骤,将10%甘油或DMSO作为保护剂分装与安培瓶(or冻干管)中 将长有菌落的琼脂(or培养液)悬浮于已灭菌的保护剂中 熔封安培瓶口(or盖上冻干管的盖子) 以1min下降1的速度降至
7、-35 ,使瓶内悬浮液体冻结,然后将安培瓶置液氮罐(or液氮冰箱)中,于-130 以下储藏 恢复培养时,从液氮中取出安培瓶(or冻干管),立即于3840 水浴中摇动,至瓶内冰全部融化,按常法进行培养。,2019/6/20,第一章 菌种与种子扩大培养,#,2019/6/20,第一章 菌种与种子扩大培养,#,2019/6/20,第一章 菌种与种子扩大培养,#,在超低温冷藏柜(-70-80 )中保藏菌种的一般方法是: 1离心收获对数生长中期至后期的微生物细胞 2用新鲜培养基重新悬浮所收获的细胞; 3加入等体积的20甘油或10二甲亚砜; 4混匀后分装入冷冻指管或安瓿中,于-70-80超低温冰箱中保藏。
8、 超低温冰箱的冷冻速度一般控制在1-2min。一些细菌和真菌菌种可保藏5年而活力不受影响。,2019/6/20,第一章 菌种与种子扩大培养,#,超低温冰箱,2019/6/20,第一章 菌种与种子扩大培养,#,冻干保藏:是通过在减压条件下使冻结的细胞悬液中的水分升华,使培养物干燥。此法是微生物菌种长期保藏的非常有效的方法之一。,冷冻干燥步骤: 冻干样品的准备:准备菌种,与保护剂混合均匀,分装至安瓿管 预冻:2小时以上,温度达到-20到-35左右 冷冻干燥 :8-20小时 真空封口及真空检验 :安瓿管颈部用强火焰拉细熔封。氯化钴溶液检测真空度 低温避光保藏 : 4,2019/6/20,第一章 菌种
9、与种子扩大培养,#,冻干保藏特点: 冻干状态下一般可保藏5-10年不丧失活力 冻干后的菌株可常温保存,便于运输 必须使用冷冻保护剂,常用脱脂乳、蔗糖等,2019/6/20,第一章 菌种与种子扩大培养,#,菌种保藏机构 国外: 1. ATCC American Type Culture Collection. RockvilleMaryland. U.S.A 美国标准菌种收藏所,美国,马里兰洲,罗克维尔市。 2. CSH(Cold Spring Harbor Laboratory),U.S.A 冷泉港研究室,美国。,2019/6/20,第一章 菌种与种子扩大培养,#,3. IAM (Instit
10、ute of Applied Microbiology), University of Tokyo, Japan 日本东京大学应用微生物研究所,日本东京。 4. IFO (Institute for Fermentation), Osaka, Japan 发酵研究所,日本大阪。 5. KCC (Kaken Chemical Company Ltd, Tokyo, Japan 科研化学有限公司,日本东京。,2019/6/20,第一章 菌种与种子扩大培养,#,6. NCTC (National Collection of Type Culture), London United Kingdom,
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