一、工业微生物的特点

一个现代化的发酵工业必须具有优良的菌种、合适的工艺和先进的设备、严格的检测与控制，其中菌种是主体，其他则是为了充分发挥菌种的优良性能而考虑和设计的。能用于发酵生产的微生物即为工业微生物，它们具有个体小、种类多、繁殖快、分布广、代谢能力强、易变异改造等特点。

二、发酵工业对菌种的要求

微生物广泛分布于土壤、水和空气等自然界中，资源非常丰富。目前认为，人类研究的微生物不足总数的10%。从自然界中分离出来的菌株有的可直接利用，有的则需要进行人工诱变，得到的突变体才能被利用。育种新技术的更新，不断满足新产品和原料转换对新菌种的需求。作为大规模生产的微生物工业用菌种，应尽可能满足下列要求

(1)菌种能在廉价原料制成的华体会体育最新地址 上迅速生长和大量合成目的产物。

(2)菌种能在要求不高、易控制的培养条件(糖浓度、温度、pH值、溶解氧、渗透压等)下迅速生长和发酵，以缩短发酵周期。在天气炎热地区应选择耐高温菌种。

(3)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。

(4)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。

(5)菌种遗传性状稳定，不易退化，可保证发酵生产和产品质量的稳定性。

(6)菌种在发酵过程中产生的气泡要少，提高装料系数，提高单罐产量，降低成本。

(7)菌种对需要添加的前体物质有耐受能力，并且不能将这些前体作为一般碳源利用。

(8)菌种不是病原菌，同时在系统发育上与病原菌无关，不产生任何有害的生物活性物质和毒素，以保证产品的安全。

三、工业生产常用的微生物菌种

微生物在食品、药品、水产、化工、纺织、石油、国防等工业上用途很广。目前，微生物代谢产物的开发应用越来越多，已大规模工业化生产的有上百种，仅酶制剂工业就有四五十种。可见，微生物工业开发应用的潜力巨大。现介绍工业上常用的微生物，如表所示。

四、发酵工业菌种的选育

一般来说，工业微生物可以从以下几个途径获得:①向菌种保藏机构索取有关菌株，从中筛选所需菌株；②从自然界采集样品，从中进行分离筛选；③从一些发酵制品中分离目的菌株。

(1)自然选育一般程序是将菌种制成菌悬液，用稀释法在固体平板上分离单菌落，再分别测定单菌落的生产能力，从中选出高水平菌种。，从自然界中分离筛选目的菌株的一般步骤如下:样本采集一标本材料的预处理一富集培养一菌种初筛一菌种复筛一性能鉴定一菌种保藏。

(2)诱变育种 诱变育种是采用物理、化学诱变因素使微生物DNA上的碱基发生改变，而排列错误的DNA模板形成异常的遗传信息，造成某些蛋白质结构变异，导致细胞功能的改变。常用的诱变剂包括:物理诱变剂和化学诱变剂。

①物理因素 常用辐射诱变，a射线、B射线、y射线、X射线、紫外辐射以及微波辐射等物理因素诱发变异。②化学因素烷化剂、核酸碱基类似物等。

(3)杂交育种一般是指人为利用真核微生物的有性生殖或准性生殖，或原核微生物的接合、F因子转导等过程，促使两个具有不同遗传性状的菌株发生基因重组，以获得性能优良的生产菌株。

(4)代谢调控育种 代谢调控育种主要包括改变代谢通路的育种、改变自我代谢调节系统的育种。

(5)原生质体融合技术原生质体融合技术是通过·人工方法，使遗传性状不同的两个细胞的原生质体发生融合，并产生重组子的过程，亦可称为"细胞融合" 。原生质体融合技术已广泛运用于细菌、放线菌、霉菌和酵母的育种。原生质体融合技术主要步骤包括:选择菌株、原生质体制备、原生质体融合、融合体再生、筛选优良性状的融合重组子。

(6)基因工程育种 某些物质本来在微生物体内是不能合成的，因为微生物缺少合成这些物质的基因，没有合成这些物质的酶。随着基因工程的发展，可由人工合成某种基因，或者由动物体内取出某种基因，经过加工剪接后再通过载体移入微生物体内，得到表达后，这种微生物就能合成该物质，例如人工胰岛素等，这类微生物被称为工程菌株。基因工程育种主要是通过转化、转导、转染、杂交等手段有目的地增加、增强或取消、减弱某个或某些基因，从而得到需要的工程菌株。，

五、生产菌种的保藏

微生物工业生产与纯种培养、菌种质量密切相关，而菌种质量又与菌种的制备和保藏直接相关，所以说菌种保藏是微生物工业生产的重要环节。菌种保藏的目的是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，提高菌种的存活率，减少菌种的变异，以及不被杂菌污染以利于生产上长期使用。

菌种保藏的基本原理是根据菌种的生理、生化特点，创造条件使菌种的代谢活动处于不活泼状态。在长期保藏菌种的实践中人们采用了多种方法，以适应不同的微生物。虽然不同的菌种保藏方法各有优缺点，但其基本原则相同:选用优良纯种和创造一个最有利于菌种休眠的环境，即微生物生长繁殖和代谢受抑制且不易突变的环境。这种环境要求干燥、低温、缺氧、缺营养、有保护剂等。微生物工业菌种常用的保藏方法有:斜面低温保藏法、石蜡油封保藏法、砂士保藏法、硅胶保藏法、冷冻干燥法、液氨超低温冻结法等。菌种保藏的方法除了能长期保持菌种原有的优良性状，还应简便、经济，能广泛应用于工业生产。

菌种保藏注意事项:

(1)保藏的菌种要用良好的华体会体育最新地址 ，采用对数期种子；

(2)在保藏操作中，严格无菌操作，定期做无菌检查

(3)要注意保藏菌种的制备质量；

(4)为了防止菌种退化，在保藏期间，要为菌种创造最适宜的保藏条件；

(5)严格控制接代次数；

(6)保藏菌种恢复培养时，要移接到保藏以前所用的统一华体会体育最新地址 上进行培养，以维持优良性能的稳定性。

六、防止菌株衰退的措施

菌种退化是指整个菌体在多次接种传代过程中逐渐造成菌种发酵力(如糖、氮的消耗)或繁殖力(如孢子的产生)下降或发酵产物得率降低的现象。对此，首先要鉴定是否由于染菌引起产量下降或菌种，生长延缓，可直接进行镜检判断或采用划线分离来确定是染菌还是菌种退化；其次要判断是否由于培养条件引起暂时性变化，可通过培养几批菌种观察生长代谢情况来确定。

菌种退化的原因有两方面:一是菌种保藏不妥；二是菌种生长的要求没有得到满足。例如，遇到某些不利的条件，或失去某些需要的条件，或诱变型新菌株发生回复突变而丧失新的特性。如果发现菌株已经发生退化，产量下降，则要进行分离复壮。因为在菌种发生衰退的时候，并不是所有的菌体都衰退，其中未衰退的菌体往往是经过环境考验的、具有更强生命力的菌体。因此，采用单细胞菌株分离的措施，即用稀释平板法或平板划线法，以取得单细胞长成的菌落，再通过菌落和菌体的特征分析和性能测定，就可获得具有原来性状的菌株，甚至性状更好的菌株。

对于某些菌种，还可配合其他办法分离单细胞菌株，如芽孢杆菌，可先将菌液用沸水处理数分钟，再用平板进行分离，从所剩的泡子中挑选出最优的菌体来。如果遇到某些菌株，即使进行单细胞分离仍不能达到复壮的效果，则可改变培养条件，以达到复壮的目的。同时，通过实验选择一种有利于高产菌株而不利于低产菌株的培养条件，能够得到产量较高的菌株。如果将单菌落分离和一定的培养条件相结合进行复壮，则更为有效。因此产生退化现象的原因多为基因突变，所以使用诱变剂处理，对退化类型的菌株具有杀伤力，经诱变剂处理后再进行单菌落分离，就可得到复壮的菌株。同样道理其他不具诱变作用的物理和化学因素也可用于复壮处理，但需针对具体菌种进行具体分析，以选择最佳的复壮方法。

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