任务121谷氨酸生产菌模板.pptx
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1、 任务任务1-2谷氨酸生产菌谷氨酸生产菌1 12 23 34 4 谷氨酸生产菌谷氨酸生产菌国内谷氨酸生产菌特性比较国内谷氨酸生产菌特性比较谷氨酸生产菌在发酵过程中的形态变化谷氨酸生产菌在发酵过程中的形态变化谷氨酸发酵的代谢控制育种策略谷氨酸发酵的代谢控制育种策略5 5 6 6 菌种的扩大培养及种子的质量要求菌种的扩大培养及种子的质量要求 菌种的保藏与复壮菌种的保藏与复壮一、谷氨酸生产菌种类与特征一、谷氨酸生产菌种类与特征一)现有谷氨酸生产菌的分类一)现有谷氨酸生产菌的分类 现有谷氨酸生产菌主要是棒现有谷氨酸生产菌主要是棒状杆菌属、短杆菌属、状杆菌属、短杆菌属、小杆菌属及节杆菌小杆菌属及节杆菌属
2、中的细菌。属中的细菌。1.1.棒状杆菌属棒状杆菌属(CorynebacteriumCorynebacterium)直直到到微微弯弯的的杆杆菌菌,一一端端膨膨大大呈呈棒棒状状,折折断断分分裂裂形形成成“八八”字字形形或或栅栅状状排排列列。葡葡萄萄糖糖发酵产酸,发酵产酸,G G+2 2 短杆菌属短杆菌属(BrevibacteriumBrevibacterium)短的不分枝直杆菌。短的不分枝直杆菌。多数从葡萄糖发酵产酸,多数从葡萄糖发酵产酸,不发酵乳糖。不发酵乳糖。G G+3 3 小杆菌属小杆菌属(MicrobacteriumMicrobacterium)形态与棒状杆菌相似。形态与棒状杆菌相似。发酵
3、葡萄糖产酸弱,主发酵葡萄糖产酸弱,主要产乳酸。要产乳酸。G G+4 4 节杆菌属节杆菌属(ArthrobacteriumArthrobacterium)培养过程中,细胞形态变化较大培养过程中,细胞形态变化较大球球菌菌 杆杆菌菌,杆杆菌菌 球菌。球菌。G G+G G-,G G-G G+能液化明胶,能液化明胶,从碳水化合物从碳水化合物产酸极少或不产酸极少或不产酸。产酸。二)谷氨酸生成菌的主要特征二)谷氨酸生成菌的主要特征(1 1)细胞形态球形、棒状以及短杆状。)细胞形态球形、棒状以及短杆状。(2 2)G G+,无芽孢、无鞭毛,不能运动。,无芽孢、无鞭毛,不能运动。(3 3)需氧型、生物素缺陷型微生
4、物。)需氧型、生物素缺陷型微生物。(4 4)脲酶强阳性脲酶强阳性(5 5)不分解淀粉、纤维素、油脂、酪蛋白)不分解淀粉、纤维素、油脂、酪蛋白以及明胶。以及明胶。(6 6)发酵中菌体发生明显的形态变化,同)发酵中菌体发生明显的形态变化,同时发生细胞膜渗透性的变化。时发生细胞膜渗透性的变化。(7 7)COCO2 2固定反应酶系活力强。固定反应酶系活力强。(8 8)异柠檬酸裂解酶活力弱,乙醛酸循环)异柠檬酸裂解酶活力弱,乙醛酸循环弱。弱。(9 9)-酮戊二酸氧化能力微弱。酮戊二酸氧化能力微弱。(1010)NADPH2NADPH2进入呼吸链能力弱。进入呼吸链能力弱。(1111)柠檬酸合成酶、乌头酸梅、
5、异柠檬)柠檬酸合成酶、乌头酸梅、异柠檬酸脱氢酶以及谷氨酸脱氢酶活力强。酸脱氢酶以及谷氨酸脱氢酶活力强。(1212)能利用醋酸,不能利用石蜡。)能利用醋酸,不能利用石蜡。(1313)具有向环境中泄露谷氨酸的能力。)具有向环境中泄露谷氨酸的能力。(1414)不分解利用谷氨酸,并能耐高浓度)不分解利用谷氨酸,并能耐高浓度的谷氨酸,产谷氨酸的谷氨酸,产谷氨酸5%5%以上。以上。二、国内谷氨酸生产菌特性比较二、国内谷氨酸生产菌特性比较 1 1、形态特征、形态特征 短短杆杆至至小小棒棒状状,有有时时微微弯弯曲曲,两两端端钝钝圆圆,不不分枝,呈多种形态。分枝,呈多种形态。单个、成对及单个、成对及“V V”字
6、形排列。字形排列。G+G+。胞内有横隔。不运动。无芽孢。胞内有横隔。不运动。无芽孢。一)北京棒杆菌一)北京棒杆菌(AS1299)(AS1299)的形态和生理特征的形态和生理特征2 2、培养特征、培养特征普通肉汁琼脂平板:菌落圆形,普通肉汁琼脂平板:菌落圆形,24h24h白白色,色,48h48h淡黄色,中央隆起,表面湿润、淡黄色,中央隆起,表面湿润、光滑,有光泽,边缘整齐且呈半透明状,光滑,有光泽,边缘整齐且呈半透明状,无黏性,不产生水溶性色素。无黏性,不产生水溶性色素。3 3、生理特征、生理特征 对氧的要求:好氧及兼性厌氧。与温度的关系:菌株2637 培养生长良好,不耐高温,41 生长较弱。p
7、H的影响:Ph510均能生长,最适 pH67.5。还原硝酸盐:反映强烈。石蕊牛奶培养:7d后微产碱。不水解淀粉,不分解纤维素。对尿素的耐力,2.6%以上生长受抑制。脲酶试验:强阳性反应。产酸物质的测定:G、果糖、甘露糖、蔗糖、麦芽糖迅速产酸。生长因素试验:生物素是必需生长因素。硫胺素明显促生长。二)钝齿棒杆菌二)钝齿棒杆菌(AS1542)(AS1542)的形态和生理特征的形态和生理特征1 1、形态特征形态特征 短杆至棒状,有时微弯曲,两端钝短杆至棒状,有时微弯曲,两端钝圆,不分枝。单个、成对及圆,不分枝。单个、成对及“V V”字形排字形排列。列。折断分裂。折断分裂。G G+。胞内有横隔。不运动
8、。无芽孢。胞内有横隔。不运动。无芽孢。2 2、培养特征培养特征普通肉汁琼脂平板:菌落圆形,近草黄色,普通肉汁琼脂平板:菌落圆形,近草黄色,表面湿润、光滑,无光泽,边缘顿齿状,较表面湿润、光滑,无光泽,边缘顿齿状,较薄,半透明,无黏性,不产生水溶性色素。薄,半透明,无黏性,不产生水溶性色素。对氧的要求:兼性厌氧。与温度的关系:菌株2037 培养生长良好,不耐高温,42 不生长。pH的影响:pH69生长良好,pH10生长微弱,pH45已不能生长。还原硝酸盐:反映强烈。石蕊牛奶培养:7d后微产碱。水解淀粉,不分解纤维素。对尿素的耐力,2.6%以上生长受抑制。脲酶试验:强阳性反应。产酸物质的测定:G、
9、果糖、甘露糖、蔗糖、麦芽糖、水杨苷、七叶灵等迅速产酸。生长因素试验:生物素是必需生长因子。3 3、生理特征、生理特征三)天津短杆菌三)天津短杆菌(T613)(T613)的形态和生理特征的形态和生理特征典型的短杆状,有时微弯曲,两端稍典型的短杆状,有时微弯曲,两端稍钝圆,不分枝。单个、成对及钝圆,不分枝。单个、成对及“V V”字形排列。折断分裂。字形排列。折断分裂。G G+。不运动。无芽孢。不运动。无芽孢。1 1、形态特征、形态特征2 2、培养特征、培养特征 普通肉汁琼脂平板:菌落圆形,浅普通肉汁琼脂平板:菌落圆形,浅黄色,黄色,表面湿润、光滑,隆起,边缘表面湿润、光滑,隆起,边缘整齐,较薄,半
10、透明,无黏性,不产生整齐,较薄,半透明,无黏性,不产生水溶性色素。水溶性色素。3 3、生理特征、生理特征 对氧的要求:好氧及兼性厌氧。与温度的关系:菌株2637 培养生长良好,75 处理10min不再生长。pH的影响:pH610生长良好,pH5生长微弱,pH4和pH11已不能生长。还原硝酸盐:反映强烈。不水解淀粉,不分解纤维素。对尿素的耐力,5%以上生长受抑制。脲酶试验:强阳性反应。产酸物质的测定:G、果糖、甘露糖、蔗糖、麦芽糖、水杨苷、七叶灵 生长因素试验:生物素是必需生长因子。硫胺素是促生长作用。四)北京棒杆菌四)北京棒杆菌(7338)(7338)与钝齿棒杆与钝齿棒杆菌菌(B9)(B9)的
11、比较的比较后提取容后提取容易,收率易,收率较高,质较高,质量较好量较好分泌色分泌色素较多素较多2.5 2.5 天津短杆菌天津短杆菌(T613)(T613)与钝齿杆与钝齿杆菌菌(B9)(B9)的比较的比较 T613T613感染感染噬菌体时,噬菌体时,不能换用不能换用B9B9,调换,调换7338.7338.三、谷氨酸生产菌的筛选三、谷氨酸生产菌的筛选什么是筛选?什么是筛选?如何筛选?如何筛选?1.1.采样采样在哪采?如何采?2.2.分离分离分离什么?3.3.初筛初筛鉴别!4.4.复筛复筛产量!5.5.发酵实验发酵实验黄色短杆菌黄色短杆菌北京棒杆菌北京棒杆菌杆状细菌四、菌种选育四、菌种选育谷氨酸菌体
12、的选育方法主要有五谷氨酸菌体的选育方法主要有五种,种,自然选育、诱变选育、杂交自然选育、诱变选育、杂交选育、代谢控制选育和基因工程选育、代谢控制选育和基因工程选育。选育。一)自然选育一)自然选育以以基因自发突变基因自发突变为基础。为基础。有利于谷氨酸产生菌保持纯系良种有利于谷氨酸产生菌保持纯系良种,使谷氨酸生产,使谷氨酸生产具有相对稳定性,提高发酵水平。具有相对稳定性,提高发酵水平。缺点:缺点:菌体自身存在着修复机制和某些酶的校正作菌体自身存在着修复机制和某些酶的校正作用,使得自发突变率极低,导致选育耗时长、工作用,使得自发突变率极低,导致选育耗时长、工作量大、效率低。量大、效率低。也称自然分
13、离,是指对微生物细胞群体不经过人工也称自然分离,是指对微生物细胞群体不经过人工处理而直接进行筛选的育种方法。处理而直接进行筛选的育种方法。二)诱变选育二)诱变选育 物理因素物理因素:紫外线、:紫外线、60Co、X射线、射线、-射线、快中射线、快中子、子、-射线、射线、-射线、超声波、射线、超声波、He-Ne激光辐照、激光辐照、离子束等。离子束等。化学因素:化学因素:氮芥、亚硝基胍、硫酸二乙酯、甲基磺氮芥、亚硝基胍、硫酸二乙酯、甲基磺酸乙酯、亚硝基甲基脲、亚硝酸、酸乙酯、亚硝基甲基脲、亚硝酸、5-氟尿嘧啶、氟尿嘧啶、5-溴尿嘧啶等。溴尿嘧啶等。其它因素其它因素:生物诱导因子,如噬菌体诱发抗性突变
14、:生物诱导因子,如噬菌体诱发抗性突变等。等。例:例:王岁楼;张一震;李志。谷氨酸高产菌王岁楼;张一震;李志。谷氨酸高产菌TZ-310TZ-310的诱变的诱变选育及其发酵的研究选育及其发酵的研究。中国调味品中国调味品,19971997年年 0909期期。摘要:以天津短杆菌摘要:以天津短杆菌-为出发菌株,经为出发菌株,经射线射线、紫外线紫外线和和硫酸二乙酯硫酸二乙酯复合诱变并经高温复合诱变并经高温驯化,获得一株琥珀酸和生物素双营养缺陷型突变株。驯化,获得一株琥珀酸和生物素双营养缺陷型突变株。该菌株具有耐高糖、耐高谷氨酸()、不分解利该菌株具有耐高糖、耐高谷氨酸()、不分解利用及耐高温(用及耐高温(
15、)的优点。)的优点。原生质体融合原生质体融合就是将两个亲株的细胞壁分别通过酶解作就是将两个亲株的细胞壁分别通过酶解作用加以剥除,制得原生质体或原生质球,在高渗条件下用加以剥除,制得原生质体或原生质球,在高渗条件下混合,由聚乙二醇混合,由聚乙二醇(PEG)助融,促使原生质体凝集、融助融,促使原生质体凝集、融合,两个基因组之间接触、交换、遗传重组,在再生细合,两个基因组之间接触、交换、遗传重组,在再生细胞中获得重组体。胞中获得重组体。三)杂交育种三)杂交育种杂交育种杂交育种常规杂交常规杂交原生质体融合原生质体融合谷氨酸产生菌的前处理谷氨酸产生菌的前处理因为其有着特殊的细胞壁结构,对溶菌酶一般不因为
16、其有着特殊的细胞壁结构,对溶菌酶一般不敏感。敏感。方法:加入方法:加入EDTA(乙二胺四乙酸乙二胺四乙酸)、甘氨酸、青霉素)、甘氨酸、青霉素和和D-环丝氨酸等,这些物质可以使细胞壁变得疏环丝氨酸等,这些物质可以使细胞壁变得疏松,便于溶菌酶处理。松,便于溶菌酶处理。如,李蒲兴等将如,李蒲兴等将6株谷氨酸产生菌以株谷氨酸产生菌以甘氨酸、青霉素和溶菌酶的甘氨酸、青霉素和溶菌酶的不同组合不同组合处理处理,对其原生质体形成进行比较,对其原生质体形成进行比较,在最佳条件下,原生质体在最佳条件下,原生质体形成率形成率可达可达95100。张蓓等以谷氨酸产生菌天津短杆菌张蓓等以谷氨酸产生菌天津短杆菌T6-13为
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