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一、微生物工业对菌种的要求
(一)、微生物工业的生产水平由三个要素决定:生产菌种的性能、发酵及提纯工艺条件、生产设备。其中生产菌种的性能是最重要的因素。
(二)、微生物工业对菌种的要求是:
(1)菌株高产,在较短的时间内发酵产生大量发酵产物的能力;
(2)在发酵过程中不产生或少产生与目标产品相近的副产品及其他产物;
(3)生长繁殖能力强,较强的生长速率,产孢子的菌种应该具有较强的产孢子能力;
(4)能够高效地将原理转化为产品;
(5)能利用广泛的原材料,并对发酵原料成分的波动敏感性小;
(6)对需要添加的前体物质有耐受能力,并且不能将这些前体物质作为一般碳源利用;
(7)在发酵过程中产生的泡沫要少;
(8)具有抗噬菌体的能力;
(9)遗传稳定性,
二、工业用微生物菌种的来源及选育
(一)微生物菌种的来源
一般通过以下几个途径收集菌种、采集样品和分离筛选:
(1)是根据资料直接向有科研单位、高等院校、工厂或菌种保藏部门索取或购买;
(2)从大自然中采集样品分离;
(3)从一些发酵制品中分离筛选目的菌株。
当前发酵工业所用菌种总趋势是从野生菌转向变异菌,自然选用转向代谢育种,从诱发基因突变转向基因重组的定向育种。
(二)微生物工业菌种的分离
1、野生菌株的分离、筛选过程
(1)新菌种分离与筛选的步骤
菌种分离的流程如下:
标本采集 →标本材料的预处理→富集培养→菌种初筛→ 菌种复筛→性能鉴定→ 菌种保藏
①采样
采样季节:以温度适中,雨量不多的秋初为好。
采土方式:在选好适当地点后,用小铲子除去表土,取离地面5-15cm处的土约10g,盛入清洁的牛皮纸袋或塑料袋中,扎好,标记,记录采样时间、地点、环境条件等,以备查考。为了使土样中微生物的数量和类型尽少变化,宜将样品逐步分批寄回,以便及时分离。
②标本预处理
④纯种分离:采用划线分离法、稀释分离法等纯化方法获取单菌落。
⑤高产菌株的筛选:这一步是采用与生产相近的培养基和培养条件,通过三角瓶的容量进行小型发酵试验,获得适合于工业生产用菌种。还要对菌种进行发酵性能测定,
⑥毒性试验: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。
2、菌种的分离方法
(1)施加选择性压力分离法
主要是利用不同种类的微生物其生长繁殖对环境和营养的要求不同,如温度、pH、渗透压、氧气、碳源、氮源等,人为控制这些条件,使之利于某类或某种微生物生长,而不利于其他种类微生物的生存,以达到使目的菌种占优势.而得以快速分离纯化的目的。如可以控制培养时的氧,可将好氧微生物和厌氧微生物分开;通过控制温度,可将嗜热微生物和非嗜热微生物分开;控制pH,可将嗜酸、嗜碱微生物分离等。在分离培养基中也可以加入不同的抗生素或试剂来增加选择性。如在分离放线菌和细菌时,可加入抗真菌抗生素;分离真菌时,可加入抗细菌药物。
(2)随机分离方法
有些微生物的产物对筛选没有直接的选择性指示作用,因此常采用随机分离方法分离。
A、抗生素产生菌的分离
抗生素产生菌的分离常用抑菌圈法。实验必须用工具菌:采用抗生素的敏感菌,传统上常用金黄色葡萄球菌和枯草杆菌。
B、抗肿瘤药物产生菌的分离
抗肿瘤药物产生菌的分离常用方法:生化诱导法、SOS生色检测法、DNA修复能力突变株。原理是利用DNA的损伤,微生物发生突变。
B1、生化诱导法:将大肠杆菌的lacZ基因连接在λ噬菌体的PL启动子下,当DNA损伤时,诱发λ阻遏物CI分解,PL启动子启动lacZ基因转录,测定表达的ß-半乳糖苷酶活性,来检测药物的存在。
B2、SOS生色检测法:利用当DNA损伤时,可活化yecA蛋白,进而分解噬菌体的阻遏蛋白,再引起sifA基因启动lacZ基因转录,测定表达的ß-半乳糖苷酶活性,来检测药物的存在。
C、生长因子产生菌的分离
以氨基酸产生菌为例,介绍筛选方法。首先将待试菌接入加了抗真菌的化合物(如亚胺环己酮)的分离培养基中生长,然后采用影印法,将菌落复印到能支持氨基酸产生菌生长的培养基中。
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