第二章 发酵工业常用微生物及培养 1
第二章 发酵工业常用微生物
及其培养
?发酵工业对微生物菌种的要求
?常用的工业微生物菌种
?微生物菌种选育和优化技术
?菌种的培养（培养基的设计与优化）
第二章 发酵工业常用微生物及培养 2
? 发酵工业以微生物的生命活动为基础
原核细胞型微生物－ 细菌,
衣原体、立克次氏体,
支原体、螺旋体,蓝绿
藻, 放线菌
真核细胞型微生物－ 真菌,
原生动物、单细胞类等
? 非细胞型微生物－ 噬菌体, 病毒
? 原核生物界
第二章 发酵工业常用微生物及培养 3
§ 1 发酵工业对微生物菌种的要求
? 生长迅速，产量高
? 容易控制
? 选择缺陷型
? 抗感染
? 不易退化
? 不是病原菌
第二章 发酵工业常用微生物及培养 4
关于微生物应用的三个阶段,
? 初级阶段 ——自然选育
? 发展阶段 ——代谢控制育种
（近代）
? 高级阶段 ——从诱发基因突变转向基因
重组，定向育种
第二章 发酵工业常用微生物及培养 5
§ 2 常用的工业微生物菌种
? 微生物在工业上的用途,
－直接利用微生物菌体
－利用其代谢产物
－利用它的酶
第二章 发酵工业常用微生物及培养 6
? 也称丝状真菌 (Filamentous Fungi)
? 分布于真菌门 (Eumycetes)的四个纲中,
－ 藻状菌纲 (Phycomycetes)
－ 子囊菌纲 (Ascomycetes)
－ 担子菌纲 (Basidiomycetes)
－ 半知菌纲 (Fungi imperfecti)
? 用途,酿酒, 制酱, 生产酒精, 有机酸, 抗生素, 酶
制剂, 维生素, 甾体激素转化, 发酵饲料, 植
物生长刺激素, 杀虫农药等, 也能引起食物或
仪器的霉坏, 人畜病害
一、霉菌（ Mould）
第二章 发酵工业常用微生物及培养 7
? 霉菌的营养体由菌丝构成
无横隔（单细胞）－藻状菌纲
子囊菌纲
菌丝 有横隔（多细胞） 担子菌纲
半知菌纲
无性孢子
气生菌丝（分化成繁殖器官）
有性孢子
第二章 发酵工业常用微生物及培养 8
? 无性孢子 —— 孢子囊孢子
分生孢子
节孢子
? 有性孢子 —— 卵孢子
接合孢子
单胞子
第二章 发酵工业常用微生物及培养 9
无隔菌丝
第二章 发酵工业常用微生物及培养 10
有隔菌丝
第二章 发酵工业常用微生物及培养 11
?重要的霉菌菌株及产物要点,
1,鲁氏毛霉 [Mucor rouxianus (calmette) Wehmer]
来源：我国小曲
功能：糖化淀粉生成酒精，产生蛋白酶
2,高大毛霉 [M,muced (L.) Fres]
来源：兽畜粪便
功能：产生 3-羟基丁酮，琥珀酸，脂肪酶,
转化甾族化合物，羟化 C-6β,C-11α
第二章 发酵工业常用微生物及培养 12
毛 状 菌 落 （丝状真菌菌落形态之一）
第二章 发酵工业常用微生物及培养 13
3,总状毛霉 [M,rscemosus Fres]
来源：土壤、空气、粪便
功能：产生 3-羟基丁酮，转化甾族化合物,
羟化 C-9α
4,爪哇毛霉 [M,javanicus Wehmer]
来源：土壤、酒曲
功能：产生蛋白酶，果胶酶，转化甾族化合物,
羟化 C-6β,C-11α
第二章 发酵工业常用微生物及培养 14
总状毛霉（ PDA）
第二章 发酵工业常用微生物及培养 15
5.微小毛霉 [M,pusillis Lindt]
刺囊毛霉 [M,spinosus van Tieghem]
来源：土壤、酒曲
功能：转化甾族化合物，前者羟化 C-6β,C-11α,
后者有羟化 C-9α的能力
第二章 发酵工业常用微生物及培养 16
6,葡枝根霉 [Rhizopus,stolonifer]
异名 黑根霉 [R,nigercans]
功能,产生反丁烯二酸, 丁烯二酸, 果胶酶, 对
甾族化合物骨架 C-6β, C-11α 具有羟化能
力, 转化孕酮为 C-11α 羟基孕酮更具特色,
是转化甾族化合物的重要真菌, 经常用来发
酵豆类食品 。 能引发食物腐烂 。
第二章 发酵工业常用微生物及培养 17
甾族化合物 都含有一个由四个环组成的基本骨架, 即由三个
六元环和一个五元环组合的 17碳结构 。 这个骨架是甾族化合
物的母核, 即环戊烷多氢菲 。 四个环用字母 A,B,C和 D表示,
并将 17个碳原子按特定顺序编号
第二章 发酵工业常用微生物及培养 18
甾族化合物是一类重要的天然产物, 广泛地
存在于动植物组织中 。 例如存在于动物体内
的胆甾醇, 胆汁酸, 维生素 D,肾上腺皮质
激素和性激素；存在于植物中的强心苷和甾
族生物碱等 。 它们在生理活动中都起着十分
重要的作用 。
第二章 发酵工业常用微生物及培养 19
例如：胆固醇
?胆甾醇是从胆石中发现的固体状醇, 故又称胆固醇 。 存在于
人体的各组织中 。
?胆甾醇的结构特点是 C-3上有一个 β-构型的羟基, C-5和 C-6之
间有一个双键, C-17上有一个含 8个碳原子的烃基侧链 。
第二章 发酵工业常用微生物及培养 20
7,米根霉 [R,oryzoe]
? 以下形状与米根霉非常近似的根霉,
河内根霉 [R,tonkinensis Vuille-min]
结节根霉 [R,nodonus Nannyslowski]
甘薯根霉 [R,batas Nakazawa]
小麦曲根霉 [R,tritici Saito]
代氏根霉 [R,delemar (Boidin) Wehemer et
Haannzawa]
来源：我国酒药、酒曲，土壤，空气
功能：产 L-(+)乳酸 (量达 70%)，淀粉酶 (活性相当强 ),
脂肪酶，转化蔗糖
第二章 发酵工业常用微生物及培养 21
根霉的假根
第二章 发酵工业常用微生物及培养 22
8.华根霉 [R,chinensis Saito]
来源：酒药、酒曲
功能：淀粉酶，有溶胶性，能产生酒精、芳香脂类,
乳酸、反丁烯二酸，能转化甾族化合物,
耐高温 (45℃ 能生长 )
9.无根根霉 [R,arrhizus Fischer]
功能：能产生乳酸、反丁烯二酸、丁烯二酸,
脂肪酶，能对甾族化合物骨架 C-6β, C-11α
起羟化作用
第二章 发酵工业常用微生物及培养 23
少根根霉（低倍镜见假根）
第二章 发酵工业常用微生物及培养 24
10,紫色红曲霉 [Monascus purpureus Went]
来源：乳或乳制品
功能：发酵纤维二糖，产生糊精酶、糖化酶,
麦芽糖酶等，水解淀粉最终产物为葡萄
糖
第二章 发酵工业常用微生物及培养 25
红
曲
霉
分
生
孢
子
着
生
方
式
第二章 发酵工业常用微生物及培养 26 闭囊壳形成（红曲霉）
第二章 发酵工业常用微生物及培养 27
11,烟色红曲霉 [M,fuliginosus Sato]
来源：贵州茅台酒醪中最多
功能：能发酵纤维二糖、果糖、蔗糖、山梨醇,
D-阿拉伯糖等生成醇，可制红曲，食品染
色剂，酒、醋，红曲生产“平湖曲醋”
第二章 发酵工业常用微生物及培养 28
烟曲霉（蔡氏培养基）
第二章 发酵工业常用微生物及培养 29
烟曲霉（顶囊为烧瓶形，小梗单层）
第二章 发酵工业常用微生物及培养 30
12,黑曲霉 [Aspergillus niger Van Tieghem]
? 属于黑曲霉群的重要菌,
日本曲霉 [A,japanicus Saito]
宇佐美曲霉 [A,usamii]
泡盛酒曲霉 [A,awamori]
? 功能,具有多种强大的酶系，如淀粉酶、糖化酶,
耐酸性蛋白酶、果胶酶、柚苷酶、橙皮苷酶,
葡萄糖氧化酶、纤维素酶 (CX酶 )
能分解有机质产生有机酸，如抗坏血酸、柠
檬酸、葡萄糖酸、没食子酸等
转化甾族化合物，测定 Mn,Cu,Mo,Zn等
第二章 发酵工业常用微生物及培养 31
（
曲
霉
）
分
生
孢
子
头
、
分
生
孢
子
梗
、
足
细
胞
第二章 发酵工业常用微生物及培养 32
黑曲霉（蔡氏培养基）
第二章 发酵工业常用微生物及培养 33
黑曲霉（顶囊球形，小梗双层）
第二章 发酵工业常用微生物及培养 34
日本曲霉（蔡氏培养基）
第二章 发酵工业常用微生物及培养 35
日本曲霉（顶囊球形，小梗单层）
第二章 发酵工业常用微生物及培养 36
13,米曲霉 [A,oryzae (ahlburg) Cohn]
黄曲霉 [A,flavus Link]
? 这两种霉均属于黄曲霉群
功能：能产生曲酸，淀粉酶、蛋白酶、果胶酶等,
分解 DNA产生 5'-脱氧胞苷酸,5'-脱氧腺苷
酸,5' -脱氧鸟苷酸,5' -脱氧胸腺嘧啶核
苷酸，有些菌能产生黄曲霉毒素 (Aflatoxin)
第二章 发酵工业常用微生物及培养 37
黄曲霉（ PDA）
第二章 发酵工业常用微生物及培养 38
黄曲霉（顶囊球形，小梗双层）
第二章 发酵工业常用微生物及培养 39
14,橘青霉 [Penicillium citrinum Thou]
功能,产生橘霉素，脂肪酶、葡萄糖氧化酶,
凝乳酶，有的菌产生 5′-磷酸二酯酶,
在大米上生长引起黄色病变，并具毒素
第二章 发酵工业常用微生物及培养 40
桔青霉（蔡氏培养基）
第二章 发酵工业常用微生物及培养 41
桔青霉（帚状枝由 3-4个轮生而略散开的梗基构成）
第二章 发酵工业常用微生物及培养 42
产黄青霉 [P,chrysogenum Thou]
露地青霉 [P,roqueforti Thou]
展开青霉 [P,patulum Thou]
15.其他
好食链孢霉 [N,sitophila]
用途：研究维生素 A的材料
白地霉 [G.candidum]
用途：可食用和饲用，也可提取核苷酸
粗糙链孢霉 [N.crassa]
用途：微生物遗传学的重要研究材料
“不对称青霉组,
第二章 发酵工业常用微生物及培养 43
二、酵母（ Yeast）
? 酵母是一群属于真菌的单细胞微生物
真酵母 －能产生子囊孢子
? 分为 两大类
类酵母 －不能生成子囊孢子
? 繁殖方式,无性繁殖，少数进行有性繁殖
? 细胞形状,有球形、卵圆形、柠檬形、梨形,
腊肠形，也有丝状大小；一般为
(1～ 5)× (5～ 30)μ
第二章 发酵工业常用微生物及培养 44
染成绿色者为形成的子囊孢子
第二章 发酵工业常用微生物及培养 45
a b c1 c2 d f g h i k1 k2 m1 m3
a－啤酒酵母 (S.cerevisiae)型； b－葡萄酒酵母 (S.ellipsoideus)型； c1,c2－巴
氏酵母 (S.pastorianus)型； d－醭酵母属 (Mycoderma)型； e,f－圆酵母属
(Torula)型； g－尖端 (Apiculate)型； h－类酵母 (Saccharomycodes)型； i－
裂殖酵母 (Schizosaccharomyces)型； k1,k2－丝状菌； l,m1,m2,m3－变形体
各种酵母的形态
m3 l e
第二章 发酵工业常用微生物及培养 46
? 发酵特性,都能 发酵葡萄糖, 果糖, 甘露糖, 生成
酒精和甘油
－ 有些也能发酵半乳糖
－ 一般不发酵戊糖
－ 一些酵母能全部或部分发酵双糖、三糖
(如蔗糖、麦芽糖、乳糖、棉子糖等 )
? 用途,生产单细胞蛋白 ;
制取核糖核酸, 核苷酸, 核黄素, 细胞色素 C,
辅酶 A,凝血质, 转化酶, 乳糖酶等 ;
利用石油原料生产单细胞蛋白, 核酸, 有机酸 ;
利用味精废液, 酒精废液也生产单细胞蛋白
第二章 发酵工业常用微生物及培养 47
?工业上常用的酵母菌株,
1,啤酒酵母 (Saccharomyces Cerevisiae Hansen)
? 按着细胞的长与宽的比例可分为三组,
一组：长 ︰ 宽＝１～２, 一般小于２ 。
典型菌,德国 2 号 （ RasseⅡ ）
德国 12号 （ RasseⅫ ）
用 途,糖化淀粉质原料生产酒精和白酒
二组：长 ︰ 宽＝２ 。
典型菌,葡萄酒酵母 ( S,cerevisiae ellipsoideus)
用 途,酿造葡萄酒和果酒，也可用于啤酒,
蒸馏酒和酵母的生产
第二章 发酵工业常用微生物及培养 48
三组：长 ︰ 宽＞２ 。
典型菌,台湾 396号
特 点,耐高渗透压, 可以经受高浓度盐
用 途,甘蔗糖蜜原料生产酒精，亦可生产食
用、药用、饲料用酵母（维生素、蛋
白质含量高），可提取核酸、麦角醇,
谷胱甘肽、细胞色素Ｃ、凝血质、辅
酶Ａ、三磷酸腺苷
第二章 发酵工业常用微生物及培养 49
啤酒酵母纯培养镜下形态（芽殖方式）
第二章 发酵工业常用微生物及培养 50
啤酒酵母（在 SDA培养基上）菌落形态
第二章 发酵工业常用微生物及培养 51
2,葡萄汁酵母 ( S,uvarum Beijerinck )
卡尔斯伯酵母 (S.carlsbergensis)
用 途,
娄哥酵母 (S.logos)
葡萄汁酵母 (S.uvarum)
啤酒酿造中典型的下面酵母,
又可食用, 药用和饲用, 麦
角固醇的含量也较高, 又是
维生素测定菌, 可测泛酸,
硫胺素, 吡哆醇和肌醇 有三种
第二章 发酵工业常用微生物及培养 52
? 葡萄汁酵母与啤酒酵母的主要区别,
全发酵棉子糖
? 按细胞大小分为三群,
第一群,(4.0～ 10.0)μ× [5.5～ 16.0(～ 25)]μ
第二群,(2.5～ 6.5)μ× [5.0～ 11.5(～ 22)]μ
第三群,(3.5～ 8.0)μ× [5.0～ 11.0(～ 20)]μ
第二章 发酵工业常用微生物及培养 53
?麦角固醇 是生产维生素 D2的前体, 经紫外线适当照射可得
到维生素 D2。 麦角固醇是生产, 考的松,,, 激素黄体酮,
的主要原料 。 此外, 麦角固醇还是饲料的重要添加剂之一 。
我国生产麦角固醇的厂家不多, 使用的产麦角固醇菌种的细
胞麦角固醇含量较低, 仅为细胞干重的 0.8%~1.2%。 麦角固
醇的产量呈供不应求局面 。
?中微所采用分子遗传育种技术选育生产麦角固醇的高产优
良酵母菌株, 在优化的发酵培养条件下, 细胞生物量可达 3
克 /100毫升培养基, 麦角固醇含量可达 3克 /100克干细胞以上 。
技术水平属国内领先水平, 达国际同类水平 。
第二章 发酵工业常用微生物及培养 54
3,德巴利酵母
(Debaryo myces Lodder et Kreger-van Ki)
特 点,产柠檬酸，能利用烷烃作碳源
4,汉氏德巴利酵母 (D,hansenula H,et P,Sydow)
用 途,能利用酒精作碳源生成乙酸乙酯
也可将葡萄糖转化成磷酸甘露聚糖
? 注 意,是酒精生产的有害菌
第二章 发酵工业常用微生物及培养 55
细胞
子囊孢子
汉氏德巴利氏酵母
第二章 发酵工业常用微生物及培养 56
5,毕赤氏酵母 (Pichia Hansenula)
用 途,能利用石油或农副产品及工业废料生产菌体
蛋白，有些菌株能生产麦角固醇、苹果酸,
磷酸甘露聚糖
6,粟酒裂殖酵母
(Schizosaccharomyces pombe Lindner)
来 源,从非洲人饮用的粟酒中得到,
甘蔗糖蜜和水果上也能找到
用 途,用菊芋（鬼子姜）制成的未水解糖液发酵
能得到非常高产量的酒精
第二章 发酵工业常用微生物及培养 57
7,产朊假丝酵母
[Candida utilis (Henneb.) L,et Kregerv,R.]
异名,食用圆酵母 (Torula utilis Henneberg)
或 食用拟酵母 [Torulopsis utilis (Henneb.) Lodder]
培 养,以尿素和硝酸为碳源,
不需加入其它生长因子即可生长
用 途,能利用造纸工业的亚硫酸废液中的五碳糖和
六碳糖, 也能利用糖蜜, 土豆淀粉肥料,
木材水解液等生产食用蛋白质
特 点,其蛋白含量和 B族 维生素的含量都比啤酒酵
母高
第二章 发酵工业常用微生物及培养 58
细胞 假菌丝
产朊假丝酵母
第二章 发酵工业常用微生物及培养 59
8,解脂假丝酵母解脂变种 [C,lipolytica (Harrison)
Diddenset Lodder var,Lipolytca]
来 源,动植物油及矿油的物质中分离
特 点,不发酵及很少同化糖和醇类, 分解脂肪和蛋
白质的能力很强, 能利用煤油等正烷烃
用 途,是石油脱蜡和制取菌体蛋白的优良菌种,
柠檬酸产量也较高 (可达 14.3mg/mL),
生产Ｖ B6400mg/mL(以正烷烃为碳源 )
第二章 发酵工业常用微生物及培养 60
? 石油产品的 质量 与 蜡 的含量多少有很大关系：飞机如果使
用含蜡量高的汽油, 在高空低温下会使蜡凝固起来, 堵塞
机内各条输油管, 使飞机发生严重事故 。 因此, 石油产品
需要经过脱蜡处理 。
? 工业上有多种脱蜡办法, 但是设备复杂, 消耗材料和能源
也多 。
? 专爱吃蜡的石油酵母 ——解脂假丝酵母 和 热带假丝酵母,
完成了脱蜡任务的同时, 含有丰富的蛋白和维生素, 成为
无毒高蛋白精饲料, 用于喂养家禽和家畜, 据说加喂 1吨
石油酵母饲料, 可多生产 700 多千克猪肉 。
第二章 发酵工业常用微生物及培养 61
细胞
假菌丝
解脂假丝酵母解脂变种
第二章 发酵工业常用微生物及培养 62
9,热带假丝酵母 [C,tropicalis (Cast.) Berkhout]
来 源,人体唾液, 乳酒, 小虾, 牛的盲肠中层
特 点,氧化烃类能力强, 可利用煤油,
亦可用农副产品和工业废料培养
用 途,生产石油蛋白的重要酵母（在 230～ 290℃ 石
油馏分的培养基中经 22hr培养后可得到相当
于烃类重量 92%的菌体），可做饲料
第二章 发酵工业常用微生物及培养 63
细胞 假菌丝
热带假丝酵母
第二章 发酵工业常用微生物及培养 64
10,白色球拟酵母 [T.candide (Saito) Lodder]
特点和用途,能转化葡萄糖为 D-阿拉伯糖醇及赤藓
醇，利用烃类生产蛋白质
11,球形球拟酵母 [T,globosa (olson et Hammer)
Lodder et Kreger van Rij]
培 养,可生长在浓糖基质上, 如炼乳, 蜜饯, 果
脯等处
特 点,耐高渗透压
第二章 发酵工业常用微生物及培养 65
12,粘红酵母粘红变种 ［ Rhodotorula glutinis (Fr.)
Harrison var,glutinis］
特 点,能氧化烷烃
是较好的产脂肪菌种，脂肪含量可达干物
量的 50%～ 60%，但脂肪合成速度缓慢
如果培养液中添加Ｎ及Ｐ，能加快合成速度,
产 1g脂肪约需 4.5g葡萄糖
?
第二章 发酵工业常用微生物及培养 66
深红酵母在 SDA上的菌落特征
第二章 发酵工业常用微生物及培养 67
深红酵母纯培养的镜下形态
（在米粉土温 80培养基上培养 3d）
第二章 发酵工业常用微生物及培养 68
? 常见酵母的分类,
真菌门－
－ 子囊菌纲 －原子囊菌亚纲－内孢霉目－酵母科
－酵母菌属
－啤酒酵母
－葡萄汁酵母
－裂殖酵母属
－粟酒裂殖酵母
－八孢裂殖酵母
－汉逊氏酵母属
－毕赤氏酵母属
第二章 发酵工业常用微生物及培养 69
－ 半知菌纲 －丛梗孢目－隐球酵母科
－假丝酵母属
－产朊假丝酵母
－解脂假丝酵母
－热带假丝酵母
－球拟酵母属
－白色球拟酵母
－球形拟酵母
－红酵母属
－粘红酵母粘红变种
第二章 发酵工业常用微生物及培养 70
三、细菌（ Bacteria）
? 根据, 伯杰氏鉴定细菌学手册, (Bergey’s Manual of
Determinative-Bacteriology 8th ed 1974)
属于 真细菌钢 (Schizomycetes)
形态,单细胞，横分裂或二分分裂。
革兰氏阳性
? 由 革兰氏染色法 分为两类
革兰氏阴性
这一性质跟 抗生素 的疗效密切相关
第 9版内容增加，范围扩大，改名为, 伯杰氏系统细菌学手册,
第二章 发酵工业常用微生物及培养 71
,伯 杰 氏 系 统 细 菌 学 手 册, （ Bergey‘s Manual of
Systemaic Bacteriology） 是 一本有代表性的, 参考价值极
高, 比较全面系统的细菌分类手册 。 由美国布瑞德 （ Breed）
等人主编 。 1923年第 1版, 后于 1925,1930,1934,1939、
1948,1957,1974年相继出版了第 2至第 8版, 每个版本都
反映了当时细菌学发展的新成就 。 其中第 8版有美, 英, 德,
法等 14个国家的细菌学家参加了编写工作, 对系统内的每
一属和种都做了较详细的属性描述 。 近年来, 由于细胞学,
遗传学和分子生物学的渗透, 大大促进了细菌分类学的发
展, 使分类系统与真正反映亲缘关系的自然体系日趋接近 。
第 9版 （ 1984,1986） 中实质性的变化, 象征着细菌分类学
的发展进入新的阶段 。
第二章 发酵工业常用微生物及培养 72
? 细菌的形态,球菌、杆菌、螺旋菌等
葡萄球菌 双球菌 球杆菌
链球菌 四联球菌 八叠球菌 弧菌 螺菌 螺杆菌
细菌的基本形态
第二章 发酵工业常用微生物及培养 73
? 鞭毛,
? 多数有运动，运动器官
为鞭毛。
? 鞭毛的有无、数量、位
置是分类学上的重要依
据
单毛菌 双毛菌 丛毛菌 周毛菌
普通变形杆菌鞭毛的形态 (镀银染色 )
第二章 发酵工业常用微生物及培养 74
? 荚 膜,是在一定条件下，在细胞壁外面分泌的一层
疏松透明的粘性物质
作 用,保护细胞不易受侵蚀，储藏水分，堆积
废物，抵抗干燥
? 芽 孢,是好气性的芽孢杆菌和嫌气性的梭状芽孢杆
菌的休眠状态
芽孢与营养细胞不同之处,
含水量少, 代谢活动极低, 具有致密的不易
渗透的壁；对放线菌, 化学药品, 干燥和高
温等具有高度的抵抗力
? 不易杀灭, 危害食品和发酵工业
第二章 发酵工业常用微生物及培养 75
产气荚膜梭菌纯培养的镜下形态（革兰染色）
第二章 发酵工业常用微生物及培养 76
炭疽芽孢杆菌的镜下形态（芽孢、荚膜）
第二章 发酵工业常用微生物及培养 77
?发酵工业中常用的细菌,
1,醋酸菌 (Acetobacter)
? 分 类,不生芽孢, 革兰氏阴性, 好气
分两个菌群,
a,醋单胞菌 (Acetomonas)或 葡萄糖杆菌 (Gluconobacter)
作用,将乙醇氧化成醋酸 （ 最终产品 ）,
将葡萄糖氧化生成葡萄糖酸
b,醋酸杆菌 (Acetobacter)
作用,将乙醇 → （ 氧化 ） → 醋酸 → CO2 ＋ H2O
第二章 发酵工业常用微生物及培养 78
?液化颗粒杆菌 （ Gluconobacter liquefaciens）,
由葡萄糖生成 2,5-二酮葡萄糖酸
?弱氧化醋酸杆菌 （ A,suboxydans）,
由葡萄糖及各种糖醇生成对应的各种化合物
D-山梨醇 → L-山梨糖
D-甘露醇 → D-果糖
甘油 → 二羟丙酮
第二章 发酵工业常用微生物及培养 79
2,黄单胞杆菌 (Xanthomonas)
用 途,发酵生产 VB12
3,假单胞菌 (Pseudomonas)
用 途,发酵生产 VB12,丙氨酸、谷氨酸、葡萄糖酸,
色素,α-酮基 -葡萄糖酸、果胶酶、某些抗
生素、类固醇（甾体）的转化，有些菌株可
利用烃类生产菌体蛋白 (SCP)
第二章 发酵工业常用微生物及培养 80
4,微球菌 (Micrococcus)
? 作 用：能 将碳水化合物转化为各种酸类
? 用 途, 其中 谷氨酸微球菌 (Micrococcus glutamicus)
的许多变种可生产 谷氨酸, 经过变异以后还
能生产其他氨基酸；
另外，一些菌株也能利用烃类生产菌体蛋白
第二章 发酵工业常用微生物及培养 81
5,乳酸菌 (Lactobacteriaceae)
? 作 用,由糖类生成乳酸的一类细菌
? 重要的乳酸菌,
链球菌 (Streptococcus)
四联球菌 (Pediococcus)
明串珠菌 (Leuconostoc)
乳杆菌 (Lactobacillus)
? 其分类学特征,革兰氏阳性，不运动性，通性嫌气性
第二章 发酵工业常用微生物及培养 82
? 乳酸菌分为两个亚族,
a,链球菌亚族 (Streptococceae),
同型发酵 ——某些菌发酵只生成乳酸
异型发酵 ——另一些菌不仅生成乳酸, 还生成
醋酸, 乙醇, CO2
（ 明串珠菌属 (Lactobacteriaceae)——属于异型发酵菌,
还生成粘性物质 ——多糖
此菌是制药工业生产右旋糖酐、多糖、人造血浆的重要菌；
但却是制糖工业的有害菌，常使糖汁粘稠而无法加工 )
第二章 发酵工业常用微生物及培养 83
b,乳杆菌亚族 (Lactobacilleae),
德氏乳杆菌 (L,delbrukii) —— 广泛用于乳制品工业
和乳酸工业
巴氏乳酸杆菌 (L,pasterianus) 同上
第二章 发酵工业常用微生物及培养 84
双歧杆菌纯培养的镜下形态（革兰染色，阳性）
第二章 发酵工业常用微生物及培养 85
嗜酸乳杆菌纯培养的镜下形态（革兰染色）
第二章 发酵工业常用微生物及培养 86
“福佳”酸乳中的乳杆菌
第二章 发酵工业常用微生物及培养 87
“福佳”酸乳中的球菌
第二章 发酵工业常用微生物及培养 88
“蒙牛”酸乳中的乳杆菌
第二章 发酵工业常用微生物及培养 89
“蒙牛”酸乳中的球菌
第二章 发酵工业常用微生物及培养 90
6,肠杆菌科 (Enterobacteriaceae)
? 代表菌,
大肠埃希氏菌 (Escherichia coli)
产气气杆菌 (Aerobacter aerogenes)
? 来 源,动物排泄物 （ 污染, 是食品卫生和公共卫生
的重要指标 ）
? 用 途,工业上利用大肠杆菌的谷氨酸脱羧酶进行谷
氨酸定量分析；利用大肠杆菌制取天冬氨酸,
苏氨酸、缬氨酸等；制造天冬酰胺酶；分子
生物学的研究材料
第二章 发酵工业常用微生物及培养 91
大肠埃希菌纯培养的镜下形
态
（革兰染色，阴性）
大肠埃希菌在血琼脂平板上
的菌落特征（ 10～ 12h）
第二章 发酵工业常用微生物及培养 92
大肠肝菌（革兰阴性短杆菌）
第二章 发酵工业常用微生物及培养 93
大肠肝菌 （ 科氏 Gram染色阴性, 两端钝圆, 长约 2
～ 3?,宽约 0.6?,多数有鞭毛, 能运动, 无荚膜 ）
第二章 发酵工业常用微生物及培养 94
7,芽孢杆菌 (Bacillus)
? 用 途,是高产淀粉酶和蛋白酶的产生菌
还可用来生产多肽类抗生素、氨基酸,VB12,
2,3-丁二醇、果胶酶等
如 枯草芽孢杆菌 BF 7658 是生产淀粉酶的主要菌种
枯草芽孢杆菌 AS 1.398 是生产中性蛋白酶和制造
日本独特风味食品纳豆的主要菌种
第二章 发酵工业常用微生物及培养 95
枯草芽孢杆菌纯培养的镜下形态
（革兰染色）
枯草芽孢杆菌在营养琼脂平板
上的菌落特征 （ 18～ 24h）
第二章 发酵工业常用微生物及培养 96
8,梭状芽孢杆菌 (Clostridium)
? 来 源,土壤中生芽孢的嫌气性杆菌
? 用 途,由淀粉或糖嫌气发酵生产丁二醇, 丙酮,
丁醇, 乙醇, 某些有机酸, 核黄素等
耐热梭状芽孢杆菌
可用纤维素和半纤维素生产酒精
热解糖梭菌
第二章 发酵工业常用微生物及培养 97
9,谷氨酸棒杆菌 (Corynebacterium)
? 作 用,以葡萄糖为原料发酵产生酸
? 用 途,如 北京棒杆菌 AS 1.299
钝齿棒杆菌 AS 1.542 等
是谷氨酸和其他氨基酸的高产菌
第二章 发酵工业常用微生物及培养 98
10,产气短杆菌 (Brevibacteriaceae)
用 途,氨基酸、核苷酸工业生产常用的菌种,
也是酶法合成生产辅酶 A的菌种
11,甲烷短杆菌 (Methylotropic bacteria)
用 途,以甲烷或甲醇作为碳源生产菌体蛋白
第二章 发酵工业常用微生物及培养 99
12,甲烷产生菌
? 主要菌,甲烷杆菌 (Methanobacterium)
甲烷八叠球菌 (Methanosarcina)
甲烷球菌 (Methanococcus)
? 用 途,有机废料的甲烷发酵
第二章 发酵工业常用微生物及培养 100
13,其他细菌
运动单胞菌 (Zymomonas)：酒精发酵
固氮菌 (Azotobacter)：固定大气中游离的氮
根瘤菌 (Rhizobium)和 农业细菌 (Agrobacterium),
固定氮气并与豆科作物共生
第二章 发酵工业常用微生物及培养 101
发酵工业有关细菌的分类纲要
第二章 发酵工业常用微生物及培养 102
四、放线菌
? 菌 落,呈放射状
? 菌丝体,
基内菌丝 －紧贴培养基表面形成菌落, 分泌黄,
橙, 红, 紫, 绿, 灰, 褐等水溶性或
脂溶性色素
气生菌丝 －向空中长出，一定阶段后生成孢子丝
有线形、波状、螺旋形、轮生之分,
然后形成孢子
? 繁 殖,靠菌丝断裂和孢子
第二章 发酵工业常用微生物及培养 103
放线菌形态
第二章 发酵工业常用微生物及培养 104
A：诺尔斯氏链霉菌； B：皮疽诺卡氏菌；
C：酒红指孢囊菌； D：游动放线菌；
E：小单胞菌； F：皱双孢马杜拉放线菌
A：卡特利链霉菌； B：弗氏链霉菌；
C：吸水链霉菌金泪亚种；
D：卡那霉素链霉菌； E：除虫链霉菌；
F：生磺酸链霉菌
第二章 发酵工业常用微生物及培养 105
?, 伯杰氏鉴定细菌学手册, 分类法,
属于细菌类放线菌目 （ 不包括其中的结核菌科 ）
? 来 源,在土壤中普遍存在, 特别是在中性, 碱性和
有机质丰富的土壤中
也可作为动, 植物的病原菌被分离得到
? 最大的价值,能产生各种抗生素
由于 链霉素菌属 (Streptomyces)能产生
许多抗生素, 是放线菌的代名词
? 瓦克斯曼,1943年发现链霉素
第二章 发酵工业常用微生物及培养 106
放线菌菌丝
第二章 发酵工业常用微生物及培养 107
依氏放线菌纯培养的镜下形态（革兰染色）
第二章 发酵工业常用微生物及培养 108
第二章 发酵工业常用微生物及培养 109 部分放线菌及所产生的抗生素
第二章 发酵工业常用微生物及培养 110
五、病毒、藻类
（ 1）病毒
? 病毒的外形,圆形、卵圆形、立方体、鞭状或蝌蚪
状，直径为 10～ 35nm
? 组 成,由一个或几个分子的 DNA或 RNA组成
? 病毒包括,动物病毒、植物病毒和微生物病毒
寄生在真核微生物中 — 病毒
寄生于原核微生物中 — 噬菌体
第二章 发酵工业常用微生物及培养 111
第二章 发酵工业常用微生物及培养 112
“非典”元凶冠状病毒图
第二章 发酵工业常用微生物及培养 113
“非典型肺炎”元凶冠状病毒图
第二章 发酵工业常用微生物及培养 114 死于禽流感的鸡
禽流感是禽流行性感冒（ Avian Influenza,AI）的简称，这是
一种由甲型流感病毒的一种亚型引起的传染性疾病综合征，被
国际兽疫局定为Ａ类传染病，又称真性鸡瘟或欧洲鸡瘟。
第二章 发酵工业常用微生物及培养 115 韩国卫生官员掩埋受感染禽流感的鸭子
第二章 发酵工业常用微生物及培养 116
第二章 发酵工业常用微生物及培养 117
禽流感病毒
第二章 发酵工业常用微生物及培养 118
? 在感染了病毒的细胞中，当病毒处于增殖高峰时会产
生 干扰素 (interferon)
? 干扰素是一种多肽，其作用是直接或通过酶反应来抑
制病毒核酸的复制
? 几种可以诱导干扰素产生的 诱导剂,
双股多聚核苷酸的复合物 （ polyⅠ 和 polyⅡ ）
某些噬菌体和真菌病毒的双股 RNA
第二章 发酵工业常用微生物及培养 119
? 烈性噬菌体,能引起寄主细胞迅速裂解
? 温和噬菌体,入侵寄主细胞后, 并不迅速增殖并使细
胞裂解, 而是使自身的遗传信息和寄主
细胞的遗传物质紧密结合在一起, 随寄
主细胞的繁殖而增殖
? 含有温和噬菌体的细胞称为 溶源性细菌
第二章 发酵工业常用微生物及培养 120
? 转导法, 当 温和噬菌体 从寄主细胞释放出来时，就会
将 寄主细胞的某种遗传 基因带到新的微生物
细胞中去，并可能引起基因重组，这已成为
微生物基因重组的方法之一。
? 注意,酵母、霉菌、淡水蓝绿藻和某些海洋藻类中都
有病毒的存在, 必须引起发酵工业的关注
第二章 发酵工业常用微生物及培养 121
（ 2）藻 类
是一种能直接利用光能的微生物
? 藻类分为两大类,
属于 原核 微生物的，如 蓝藻 ( cyanophyta )，也称
蓝绿藻 ( blue green algae )
作用,固氮（其固氮酶是一种多功能酶），促
进产氢，生产菌体蛋白
属于 真核 微生物的，如 绿藻 ( chlorophyta )，在光照下能
进行自养型代谢，在无光下能进行异氧型代谢
作用,固氮，被诱导产生氢化酶，产氢，可利用废
水培养生产菌体蛋白，同时净化废水
蓝藻和绿藻的蛋白质
含量高达 50%～ 55%
第二章 发酵工业常用微生物及培养 122
鼠尾藻
太平洋西部特有的暖温带性海藻 。 生于海礁, 浪岗, 嵊山, 中街山, 普陀山, 象
山港, 韭山, 大陈, 洞头, 南虎, 大渔等地 。 广分布于我国沿海 。 可作制胶工业
原料 。
第二章 发酵工业常用微生物及培养 123
带形蜈蚣藻
生长在低潮带附近岩石和贻贝养殖架上 。 产于深山, 中街山, 南麂等地 。 可供
食用, 药用和制胶工业原料 。
第二章 发酵工业常用微生物及培养 124
小石花菜
生长在中潮带的岩石或贝壳上。生长盛期 5～ 6月。广布于海礁、浪岗、中街山、
普陀山、渔山、象山港、洞头、南麂和大渔等地。可供食用或制琼胶原料。
第二章 发酵工业常用微生物及培养 125
亚太地区藻类生物技术在世界举足轻重
藻类生物技术是指在藻类学研究基础上, 有目的地进行定向改造藻类
生物体系的技术, 广泛用于生产保健食品, 药物, 饲料, 改善水环境
等方面, 对促进藻类养殖, 增进人类健康和保护水环境发挥着越来越
重要的作用 。 微藻和大型海藻养殖与栽培, 药物与饲料开发, 属亚太
地区藻类生物技术的强项, 以色列所进行的螺旋藻养殖和光生物反应
器的设计与应用, 中国海带及大型海藻栽培及药物开发, 都具有世界
先进水平 。 中国大型海藻生物技术在 曾呈奎院士 等老一辈科学家带领
下, 取得了辉煌成绩 。 目前中国是世界产量最大, 药物开发水平较高
的海藻生产国, 仅海带年产量约占世界海藻总产量的一半 。 由于海带
栽培业的成功, 支撑了海带化工产业的发展, 生产了碘, 甘露醇和褐
藻胶等化工产品, 时下正在研制开发高附加值精细化工产品 。 中国海
洋大学 研制了 PSS（ 藻酸双酯钠 ）, 中国科学院海洋研究所 研制了 FPS，
分别是治疗心脑血管疾病和肾衰的有效药物, 创造和正在创造较好的
社会与经济效益 。
第二章 发酵工业常用微生物及培养 126
美味佳肴 --食用真菌
早在两三千年前, 我国人民就已把菇菌作为珍贵的食用菌了,
而且很早就懂得食用菌的栽培 。 食用菌类一般都是高等真菌的
子实体, 在我国发现的不下 350多种, 常见的有蘑菇, 草菇, 香
菇, 平菇, 凤尾菇, 金针菇, 黑木耳, 松口蘑, 竹荪, 羊肚菌,
牛肝菌等多种 。 这些食用菌味道鲜美, 营养丰富, 含有丰富的
蛋白质, 脂肪, 糖, 维生素, 矿物质等营养成分 。 而且 某些食
用菌对动植物病毒性疾病有免疫或抑制作用, 还能抑制肿瘤发
生和发展, 并能溶解一定量的胆固醇, 所以被人们称为, 保健
食品, 。
六、食用真菌
第二章 发酵工业常用微生物及培养 127
虫草
虫草是我国的一种名贵野生中药材, 具有补虚损, 益精气, 保
肺, 益肾, 止血化痰, 滋补强壮等功效 。 与人参, 鹿茸一起列
为中国三大补药 。 乾隆二十二年 （ 1757年 ） 吴洛仪在, 本草从
新, 中就有 "冬虫夏草甘平保肺, 益肾, 补精髓, 止血化痰, 已
劳咳, 治膈症皆良 "的记载 。 中医认为, 虫草入肺肾二经, 既能
补肺阴, 又能补肾阳, 主治肾虚, 阳萎遗精, 腰膝酸痛, 病后
虚弱, 久咳虚弱, 劳咳痰血, 自汗盗汗等, 是唯一的一种能同
时平衡, 调节阴阳的中药 。
第二章 发酵工业常用微生物及培养 128
冬虫夏草
⑴ 冬虫夏草 （ Cordyceps
sinrnsis (Berk) Sacc）
冬虫夏草是我国 800多种中
草药中唯一能够阴阳双补的
名贵中草药,, 本草从新,
形象地描述了冬虫夏草的形
态特征及生长状态, 还确认
药用功能为, 保气, 益贤,
止血, 已劳嗽, 。
第二章 发酵工业常用微生物及培养 129
（ 2）蛹虫草（亦称 北冬虫夏草 ）
古语曰：宁要虫草一把, 不要金玉满车；民间则称之为, 活黄
金, 。 全世界已知虫草 类有 137种 （ 另一 说有 350余种 ）, 我国
已正式发表的有拉丁学名的虫草共 68种, 其中最为珍贵的只有
冬虫夏草和蛹虫草, 而具备产业化生产条件的只有蛹虫草 。
本实验室培育的蛹虫草
第二章 发酵工业常用微生物及培养 130
北冬虫夏草矿物质元素含量测定
The assay of mineral concentration in Cordyceps militaris
矿物质
含量
(?g/kg)
矿物质
含量
(?g/kg)
磷
956.22
锰
4.34
钙
224.13
铬
5.69
镁
608.01
镉
0.87
铁
190.40
铝
13.20
锌
76.34
砷
0.63
铜
2.25
铅
1.00
第二章 发酵工业常用微生物及培养 131
北冬虫夏草氨基酸含量的测定
The assay of aa concentration in Cordyceps militaris
氨基酸
含量 (mg/kg)
氨基酸
含量 (mg/kg)
天冬氨酸
12619.28
异亮氨酸
6597.56
苏氨酸
9255.89
亮氨酸
9393.21
丝氨酸
7786.07
酪氨酸
11494.30
谷氨酸
16101.02
苯丙氨酸
10255.31
脯氨酸
11940.32
赖氨酸
9475.19
甘氨酸
6239.27
组氨酸
3160.74
丙氨酸
8594.61
精氨酸
12351.38
胱氨酸
2287.53
色氨酸
2471.79
缬氨酸
9042.85
氨
826.17
蛋氨酸
2402.24
第二章 发酵工业常用微生物及培养 132
中文别名 雷窝子 (黑龙江 ),四孢蘑菇
分类地位 担子菌纲, 伞菌目, 蘑菇科, 蘑菇属
形态特征
子实体中等至稍大 。 菌盖宽 3-13cm,初扁半球形, 后近平展, 有 时中部下凹, 白色至乳
白色, 光滑或后期具丛毛状鳞片, 干燥时边缘开裂 。 菌肉 白色, 厚 。 菌褶初粉红色, 后
变褐色至黑褐色, 较密, 离生, 不等长 。 菌柄较短, 粗, 圆柱形, 有时稍弯曲, 长 1-9cm，
粗 0.5-2cm,近光滑或略有纤毛, 白色, 中 实 。 菌环单层, 白色膜质, 生菌柱中部, 易脱
落 。 孢子印深褐色 。 孢子褐色, 椭 圆形至广椭圆形, 光滑, 6.5-10× 5-6.5μm。
生态习性 春到秋季于草地, 路旁, 田野, 堆肥场, 林间空地等, 单生及群生 。
分布地区 河北, 黑龙江, 吉林, 江苏, 香港, 台湾, 西藏, 陕西, 甘肃, 山西, 新疆, 四川, 云南及内蒙古等地区 。
经济用途
可食用, 能人工栽培和利用菌丝体深层发酵培养 。 属优良食菌 。 含有维生素 C,B1,PP
等, 经常食用可预防脚气病, 身体疲倦, 食欲不振, 消化 不良以及妇女在哺乳期间乳汁
分泌减少, 还可以预防毛细血管破裂, 牙床及腹腔 出血, 皮肤粗糙及各种贫血病症 。 本
种产生野菇菌素 (campestrin),对革兰氏阳 性菌, 阴性菌有效 。 有抗金黄色葡萄球菌, 伤
寒杆菌和大肠杆菌及降低血糖的作 用 。 另外还有草酸 (Oxalic acid,C2H2O4)等 。 该菌实
验抗性, 对小白鼠肉瘤 180的抑制率为 80%,对艾氏癌的抑制率为 80%。 据记载此菌还可
产生甜碱 (betaine)和胆碱 (choline)等生物碱 。
蘑菇 Agaricus campestris L.,Fr,
第二章 发酵工业常用微生物及培养 133
蘑菇
Agaricus campestris L.,Fr,
1,子实体,2,孢子
1
2
第二章 发酵工业常用微生物及培养 134
杏孢菇
菌肉肥厚, 质地脆嫩, 是味道最好的一种平菇, 有, 平菇
王, 之称, 适合保鲜货架期长, 是极受消费者欢迎的美味
佳肴
第二章 发酵工业常用微生物及培养 135
鸡腿菇
鸡腿蘑 (Coprinus comatus) 又名毛头鬼伞,广温型菌类, 子实体形似鸡腿, 白色, 肉质
细嫩, 鲜美可口 。 出菇温度为 8-30℃,出菇期 9-12月, 翌年 2-4月, 宜鲜销和盐渍
第二章 发酵工业常用微生物及培养 136
鲍鱼菇 (Pleurotus abalonus)
夏季优质菇类, 其菌盖大, 菌柄短, 菇体灰黑色, 肉质肥厚, 脆嫩可口, 营
养丰富, 风味独特 。 栽培季节 3-8月, 出菇温度 20-34℃, 出菇期 4-10月 。
第二章 发酵工业常用微生物及培养 137
牛肝菌
（目前不能人工栽培子实体，但可利用菌丝进行深层发酵培养 ）
第二章 发酵工业常用微生物及培养 138
ganoderma lucidum 灵芝
灵芝多糖
?灵芝 的有效成分很丰富, 已知有确切疗
效的是 灵芝多糖, 三萜类化合物, 腺苷和
天然有机锗等 。 现代医学经过大量药理实
验证明, 灵芝的确具有安神, 益肺, 延缓
衰老的作用, 对提高人体免疫力, 抗肿瘤
的作用也相当肯定, 已制成各种药品和保
健品 。
?灵芝的作用主要有：抗肿瘤, 用于癌症
辅助治疗作用；镇静药, 用于神经衰弱,
失眠, 健忘；护肝, 用于慢性肝炎；健胃,
用于食欲不振；还用于高血压, 心律失常,
冠心病, 糖尿病等的治疗 。
食用菌多糖
第二章 发酵工业常用微生物及培养 139
§ 3 微生物菌种选育和优化技术
1,目的菌种的分离和筛选
— 开发设计
— 寻找目的菌种
— 设计筛选模型
— 筛选和测定以找出所需要的目的菌
微生物菌种选育和优化技术
研究的必要性,
? 人类社会可持续发展的需要
? 发酵工业的发展依靠菌种技
术的进步
? 是中国发酵工业的现实需要
第二章 发酵工业常用微生物及培养 140
开发设计 采集样品 富集培养
纯种分离 原种斜面 筛选（初筛、复筛）
通过筛选的菌种斜面 性能鉴定 育种出发菌
菌种保藏
市场调研
文献调研
常用的微生物分离和筛选方法
菌种保藏机构提供的纯种斜面
第二章 发酵工业常用微生物及培养 141
2,菌种改良
（ 1） 菌种选育、改良的目的
?提高产量（浓度，转化率，生产强度 — 发酵强度、生产率、生产能力）
?提高性能
?提高产物纯度
?改变菌种的性状以改善发酵过程（原料成本，生长速度，球状菌丝体,
需氧，耐不良培养条件，胞外产物，稳定的遗传性状）
?改变生物合成途径以获得新产品
第二章 发酵工业常用微生物及培养 142
突变和选择是微生物菌种选育的基本手段
A.自发突变
?基因的自发突变频率约为 10－ 8～ 10－ 5。
?自发突变可以被直接利用的例子,
?用噬菌体作为筛子, 选育自然
发生的抗噬菌体的菌株；
?用驯化的方法选育具有耐酸,
耐热, 耐自身代谢物等性能的
自发突变株 。
（ 2） 菌种选育的基本途径
松茸
第二章 发酵工业常用微生物及培养 143
B.各种因子的诱变与筛选 传统的、“经典”的 理化因子诱变及筛选仍然是
最常用的菌种选育手段
-物理诱变因子 —
-化学诱变因子 —
-生物诱变因子 —
紫外线 （ UV）, X射线, γ射线, 快中子, 高能电子流,
β射线等
氮芥 （ NM）, 乙烯亚胺 （ EI）, 硫酸二乙酯 （ DES）,
甲基磺酸乙酯 （ EMS）, 亚硝基胍 （ NTG）, 亚硝基
甲基脲 （ NMU）, 亚硝酸 （ HNO2）, 5－氟尿嘧啶, 5
－溴尿嘧啶 （ 5BU）, 2－氨基嘌呤, 吖啶橙, 吖啶黄,
溴乙锭 （ Etbr） 等
噬菌体, 质粒, DNA转座子等
-其他 — 抗生素 等
双包菇 ? 诱变突变频率提高到 10－ 6～ 10－ 3。
第二章 发酵工业常用微生物及培养 144
第一轮
第二轮
诱变剂处理 初筛
（每株 1瓶）
复筛
（每株 4瓶）
1个出
发菌株
选出 200个
单个菌株 选出 50株 选出 5株
5个出发菌株 选出 50株 选出 5株 诱变剂处理
40株
40株
40株
40株
40株
初筛
（每株 1瓶）
复筛
（每株 4瓶）
第三轮
第三轮、第四轮操作同第二轮
传统的菌种筛选步骤
第二章 发酵工业常用微生物及培养 145
理性化筛选技术
?随着遗传学, 生物化学等学科的发展, 人们已逐渐了解重要工
业微生物菌种的 遗传背景 和 代谢途径 。 运用已掌握的遗传学和
生物化学方法, 科学设计选择性, 筛子,, 可以轻易地把大部
分不符合要求的菌种经过第一轮预筛选就淘汰掉, 使具有有效
性状的突变株很方便的筛选出来, 从而大大地提高筛选效率 。
通过预先的精确设计, 使突变型带上某些遗传标记, 从而
在外观表型上, 将突变株与大量未突变株明确区分开来 。
第二章 发酵工业常用微生物及培养 146
? -营养缺陷型
? -回复突变型
? -反馈抑制抗性突变型
? -抗阻遏突变型
? -组成型突变型
? -细胞膜透性突变型
? -条件致死突变型
? -无孢子或寡孢子突变型
? -耐盐突变型
突变, 基因重组和
基因工程是菌种改
良的基本手段和有
效工具, 其中突变
是基础, 重组和基
因工程离不开突变 。
第二章 发酵工业常用微生物及培养 147
基因重组是菌种改良的另一条重要途径
? -杂交育种
? -准性重组育种
? -原核生物的基因重组
? -原生质体融合技术
第二章 发酵工业常用微生物及培养 148
糖化酵母
能发酵糊精
卡尔酵母
能发酵 81％糖
野生酵母
能发酵异麦芽糖
发酵糊精杂种
第一代杂种
发酵 90％糖
第二代杂种
发酵 100％糖
第三代杂种
发酵 100％糖
回交
互交和选择
生产“淡”（无糖）啤酒的酵母
基因重组（杂交）育种简图
能产生异味
的,pof”
基因
不带,pof”基
因
第二章 发酵工业常用微生物及培养 149
基因工程是工业菌种改良最具魅力、最有
潜力的技术
第二章 发酵工业常用微生物及培养 150
供体细胞
外源 DNA
目的基因
受体细胞
载体（质粒或病毒）
DNA片段
重组 DNA分子
重组转化子
具目的基因表达功能的工程菌
产物 产品
分离、提取
核酸内切酶切割
连接，细胞外重组
转化（质粒）、转导或转染（噬菌体）扩增
鉴定与表达
工程菌培养
分离纯化
微生物基因工程的主要操作流程
第二章 发酵工业常用微生物及培养 151
§ 3 培养基的优化设计与菌种的培养
一、培养基的制备
? 培养基是提供微生物生长繁殖和生物合成各种代谢
产物所需要的，按一定比例配制的多种营养物
质的混合物。
１,培养基的营养成分和来源
? 各类培养基的共同点,
能源，碳源、氮源、无机元素、生长因子以及
水、氧气等
第二章 发酵工业常用微生物及培养 152
第二章 发酵工业常用微生物及培养 153
2.选择和配制发酵培养基的基本原则,
? 提供基本成分；
? 有利于减少原料单耗；
? 有利于提高产物浓度；
? 有利于提高产物的合成速度；
? 减少副产物生成；
? 方便产物的分离和纯化；
? 原料价格低廉、质量稳定、取材容易；
? 有利于提高氧的利用率，降低能耗；
? 有利于减少“三废物质”。
第二章 发酵工业常用微生物及培养 154
培养基优化设计的方法 －生态模拟
－参阅文献
－组分更换 （ 1）正交试验法
（ 2） 响应面分析法,是数学和统计学相结合的一种方法, 综合
了实验设计和数学建模, 通过局部实验回归拟合因素与结果
间的全局函数关系, 得到准确有效的实验结论 。
（ 3） 遗传算法,一种更为客观意义下的仿生算法, 它模仿的机
制是一切生命与智能的产生与进化过程 。 通过模拟达尔文
,优胜劣汰,,, 适者生存, 的原理, 鼓励产生好的结构；
通过模拟孟德尔遗传变异理论在迭代过程中保持已有的结构,
同时寻求更好的结构 。 （ 或称基因算法 ）
第二章 发酵工业常用微生物及培养 155
二、菌种的扩大培养
（一）种子扩培的目的
（二）工业微生物菌种培养的类型
静置培养法,嫌气性 发酵，也有好气性发酵
? 两大类型
通气培养法,好气性 发酵 需氧菌
兼性需氧菌
液体培养
? 形式又分 均有 表面培养 和 深层培养 两种
固体培养
第二章 发酵工业常用微生物及培养 156
１, 种子扩培阶段
液体培养法,试管，三角瓶，摇床，振荡或回旋
表面培养法,茄子瓶，克氏瓶或磁盘
固体培养法,三角瓶，蘑菇瓶，克氏瓶，培养皿
２, 大规模生产阶段
1) 表面培养,是一种需氧静置培养方法
2) 固体培养,包括浅盘和深层固体培养
3) 液体深层培养,灭菌、温度控制、通气、搅拌
第二章 发酵工业常用微生物及培养 157
? 几种深层培养法,
a,放大法,在摇瓶基础上逐级放大 3～ 5级
b,两步法,培养菌体与产物合成的条件不同
c,控制培养法,控制某个影响发酵的因子
d,分批发酵法,间歇发酵，一种非稳态发酵法
e,连续培养法,连续供给培养基，并流出发酵液
f,补料分批培养法,不断供给培养基，定时放
出发酵液出
4) 载体培养,用天然或合成的多孔材料做微生物的载
体，发酵结束后可将菌体和培养液挤
出来抽提，载体可以重新使用
第二章 发酵工业常用微生物及培养 158
３, 影响种子培养的因素
1) 培养基,糖分应少，氮源要多
2) 种龄与接种量,对数生长期为宜，量要适宜
3) 温度,最适
4) pH值,对微生物生命活动有显著影响，注意碳氮
5) 通风和搅拌,提高氧的溶解
6) 泡沫,与微生物的生长和合成酶有关，消泡剂控制
7) 染菌的控制,罐管阀，空气，灭菌操作，种子不纯
8) 种子罐级数的确定,以少为好
第二章 发酵工业常用微生物及培养 159
THE END
第二章 发酵工业常用微生物及培养 160
11.米醋
12.白酒
13.脂肪酶
14.耐高温 α －淀粉酶
15.果胶酶
16.甾族化合物一例
17.苹果酸
18,VB12
19.烃类生产菌体蛋白 (SCP)
20.纤维素酶
11～ 20号讨论主题,
第二章 发酵工业常用微生物及培养 161
第二章思考题
1.叙述黑曲霉的性状特点和用途；比较黄曲霉，黑曲霉
的酶系特征有何异同？
2.试举出五例工业微生物，说明他们的性状、特点、主
要用途。
第二章 发酵工业常用微生物
及其培养
?发酵工业对微生物菌种的要求
?常用的工业微生物菌种
?微生物菌种选育和优化技术
?菌种的培养（培养基的设计与优化）
第二章 发酵工业常用微生物及培养 2
? 发酵工业以微生物的生命活动为基础
原核细胞型微生物－ 细菌,
衣原体、立克次氏体,
支原体、螺旋体,蓝绿
藻, 放线菌
真核细胞型微生物－ 真菌,
原生动物、单细胞类等
? 非细胞型微生物－ 噬菌体, 病毒
? 原核生物界
第二章 发酵工业常用微生物及培养 3
§ 1 发酵工业对微生物菌种的要求
? 生长迅速，产量高
? 容易控制
? 选择缺陷型
? 抗感染
? 不易退化
? 不是病原菌
第二章 发酵工业常用微生物及培养 4
关于微生物应用的三个阶段,
? 初级阶段 ——自然选育
? 发展阶段 ——代谢控制育种
（近代）
? 高级阶段 ——从诱发基因突变转向基因
重组，定向育种
第二章 发酵工业常用微生物及培养 5
§ 2 常用的工业微生物菌种
? 微生物在工业上的用途,
－直接利用微生物菌体
－利用其代谢产物
－利用它的酶
第二章 发酵工业常用微生物及培养 6
? 也称丝状真菌 (Filamentous Fungi)
? 分布于真菌门 (Eumycetes)的四个纲中,
－ 藻状菌纲 (Phycomycetes)
－ 子囊菌纲 (Ascomycetes)
－ 担子菌纲 (Basidiomycetes)
－ 半知菌纲 (Fungi imperfecti)
? 用途,酿酒, 制酱, 生产酒精, 有机酸, 抗生素, 酶
制剂, 维生素, 甾体激素转化, 发酵饲料, 植
物生长刺激素, 杀虫农药等, 也能引起食物或
仪器的霉坏, 人畜病害
一、霉菌（ Mould）
第二章 发酵工业常用微生物及培养 7
? 霉菌的营养体由菌丝构成
无横隔（单细胞）－藻状菌纲
子囊菌纲
菌丝 有横隔（多细胞） 担子菌纲
半知菌纲
无性孢子
气生菌丝（分化成繁殖器官）
有性孢子
第二章 发酵工业常用微生物及培养 8
? 无性孢子 —— 孢子囊孢子
分生孢子
节孢子
? 有性孢子 —— 卵孢子
接合孢子
单胞子
第二章 发酵工业常用微生物及培养 9
无隔菌丝
第二章 发酵工业常用微生物及培养 10
有隔菌丝
第二章 发酵工业常用微生物及培养 11
?重要的霉菌菌株及产物要点,
1,鲁氏毛霉 [Mucor rouxianus (calmette) Wehmer]
来源：我国小曲
功能：糖化淀粉生成酒精，产生蛋白酶
2,高大毛霉 [M,muced (L.) Fres]
来源：兽畜粪便
功能：产生 3-羟基丁酮，琥珀酸，脂肪酶,
转化甾族化合物，羟化 C-6β,C-11α
第二章 发酵工业常用微生物及培养 12
毛 状 菌 落 （丝状真菌菌落形态之一）
第二章 发酵工业常用微生物及培养 13
3,总状毛霉 [M,rscemosus Fres]
来源：土壤、空气、粪便
功能：产生 3-羟基丁酮，转化甾族化合物,
羟化 C-9α
4,爪哇毛霉 [M,javanicus Wehmer]
来源：土壤、酒曲
功能：产生蛋白酶，果胶酶，转化甾族化合物,
羟化 C-6β,C-11α
第二章 发酵工业常用微生物及培养 14
总状毛霉（ PDA）
第二章 发酵工业常用微生物及培养 15
5.微小毛霉 [M,pusillis Lindt]
刺囊毛霉 [M,spinosus van Tieghem]
来源：土壤、酒曲
功能：转化甾族化合物，前者羟化 C-6β,C-11α,
后者有羟化 C-9α的能力
第二章 发酵工业常用微生物及培养 16
6,葡枝根霉 [Rhizopus,stolonifer]
异名 黑根霉 [R,nigercans]
功能,产生反丁烯二酸, 丁烯二酸, 果胶酶, 对
甾族化合物骨架 C-6β, C-11α 具有羟化能
力, 转化孕酮为 C-11α 羟基孕酮更具特色,
是转化甾族化合物的重要真菌, 经常用来发
酵豆类食品 。 能引发食物腐烂 。
第二章 发酵工业常用微生物及培养 17
甾族化合物 都含有一个由四个环组成的基本骨架, 即由三个
六元环和一个五元环组合的 17碳结构 。 这个骨架是甾族化合
物的母核, 即环戊烷多氢菲 。 四个环用字母 A,B,C和 D表示,
并将 17个碳原子按特定顺序编号
第二章 发酵工业常用微生物及培养 18
甾族化合物是一类重要的天然产物, 广泛地
存在于动植物组织中 。 例如存在于动物体内
的胆甾醇, 胆汁酸, 维生素 D,肾上腺皮质
激素和性激素；存在于植物中的强心苷和甾
族生物碱等 。 它们在生理活动中都起着十分
重要的作用 。
第二章 发酵工业常用微生物及培养 19
例如：胆固醇
?胆甾醇是从胆石中发现的固体状醇, 故又称胆固醇 。 存在于
人体的各组织中 。
?胆甾醇的结构特点是 C-3上有一个 β-构型的羟基, C-5和 C-6之
间有一个双键, C-17上有一个含 8个碳原子的烃基侧链 。
第二章 发酵工业常用微生物及培养 20
7,米根霉 [R,oryzoe]
? 以下形状与米根霉非常近似的根霉,
河内根霉 [R,tonkinensis Vuille-min]
结节根霉 [R,nodonus Nannyslowski]
甘薯根霉 [R,batas Nakazawa]
小麦曲根霉 [R,tritici Saito]
代氏根霉 [R,delemar (Boidin) Wehemer et
Haannzawa]
来源：我国酒药、酒曲，土壤，空气
功能：产 L-(+)乳酸 (量达 70%)，淀粉酶 (活性相当强 ),
脂肪酶，转化蔗糖
第二章 发酵工业常用微生物及培养 21
根霉的假根
第二章 发酵工业常用微生物及培养 22
8.华根霉 [R,chinensis Saito]
来源：酒药、酒曲
功能：淀粉酶，有溶胶性，能产生酒精、芳香脂类,
乳酸、反丁烯二酸，能转化甾族化合物,
耐高温 (45℃ 能生长 )
9.无根根霉 [R,arrhizus Fischer]
功能：能产生乳酸、反丁烯二酸、丁烯二酸,
脂肪酶，能对甾族化合物骨架 C-6β, C-11α
起羟化作用
第二章 发酵工业常用微生物及培养 23
少根根霉（低倍镜见假根）
第二章 发酵工业常用微生物及培养 24
10,紫色红曲霉 [Monascus purpureus Went]
来源：乳或乳制品
功能：发酵纤维二糖，产生糊精酶、糖化酶,
麦芽糖酶等，水解淀粉最终产物为葡萄
糖
第二章 发酵工业常用微生物及培养 25
红
曲
霉
分
生
孢
子
着
生
方
式
第二章 发酵工业常用微生物及培养 26 闭囊壳形成（红曲霉）
第二章 发酵工业常用微生物及培养 27
11,烟色红曲霉 [M,fuliginosus Sato]
来源：贵州茅台酒醪中最多
功能：能发酵纤维二糖、果糖、蔗糖、山梨醇,
D-阿拉伯糖等生成醇，可制红曲，食品染
色剂，酒、醋，红曲生产“平湖曲醋”
第二章 发酵工业常用微生物及培养 28
烟曲霉（蔡氏培养基）
第二章 发酵工业常用微生物及培养 29
烟曲霉（顶囊为烧瓶形，小梗单层）
第二章 发酵工业常用微生物及培养 30
12,黑曲霉 [Aspergillus niger Van Tieghem]
? 属于黑曲霉群的重要菌,
日本曲霉 [A,japanicus Saito]
宇佐美曲霉 [A,usamii]
泡盛酒曲霉 [A,awamori]
? 功能,具有多种强大的酶系，如淀粉酶、糖化酶,
耐酸性蛋白酶、果胶酶、柚苷酶、橙皮苷酶,
葡萄糖氧化酶、纤维素酶 (CX酶 )
能分解有机质产生有机酸，如抗坏血酸、柠
檬酸、葡萄糖酸、没食子酸等
转化甾族化合物，测定 Mn,Cu,Mo,Zn等
第二章 发酵工业常用微生物及培养 31
（
曲
霉
）
分
生
孢
子
头
、
分
生
孢
子
梗
、
足
细
胞
第二章 发酵工业常用微生物及培养 32
黑曲霉（蔡氏培养基）
第二章 发酵工业常用微生物及培养 33
黑曲霉（顶囊球形，小梗双层）
第二章 发酵工业常用微生物及培养 34
日本曲霉（蔡氏培养基）
第二章 发酵工业常用微生物及培养 35
日本曲霉（顶囊球形，小梗单层）
第二章 发酵工业常用微生物及培养 36
13,米曲霉 [A,oryzae (ahlburg) Cohn]
黄曲霉 [A,flavus Link]
? 这两种霉均属于黄曲霉群
功能：能产生曲酸，淀粉酶、蛋白酶、果胶酶等,
分解 DNA产生 5'-脱氧胞苷酸,5'-脱氧腺苷
酸,5' -脱氧鸟苷酸,5' -脱氧胸腺嘧啶核
苷酸，有些菌能产生黄曲霉毒素 (Aflatoxin)
第二章 发酵工业常用微生物及培养 37
黄曲霉（ PDA）
第二章 发酵工业常用微生物及培养 38
黄曲霉（顶囊球形，小梗双层）
第二章 发酵工业常用微生物及培养 39
14,橘青霉 [Penicillium citrinum Thou]
功能,产生橘霉素，脂肪酶、葡萄糖氧化酶,
凝乳酶，有的菌产生 5′-磷酸二酯酶,
在大米上生长引起黄色病变，并具毒素
第二章 发酵工业常用微生物及培养 40
桔青霉（蔡氏培养基）
第二章 发酵工业常用微生物及培养 41
桔青霉（帚状枝由 3-4个轮生而略散开的梗基构成）
第二章 发酵工业常用微生物及培养 42
产黄青霉 [P,chrysogenum Thou]
露地青霉 [P,roqueforti Thou]
展开青霉 [P,patulum Thou]
15.其他
好食链孢霉 [N,sitophila]
用途：研究维生素 A的材料
白地霉 [G.candidum]
用途：可食用和饲用，也可提取核苷酸
粗糙链孢霉 [N.crassa]
用途：微生物遗传学的重要研究材料
“不对称青霉组,
第二章 发酵工业常用微生物及培养 43
二、酵母（ Yeast）
? 酵母是一群属于真菌的单细胞微生物
真酵母 －能产生子囊孢子
? 分为 两大类
类酵母 －不能生成子囊孢子
? 繁殖方式,无性繁殖，少数进行有性繁殖
? 细胞形状,有球形、卵圆形、柠檬形、梨形,
腊肠形，也有丝状大小；一般为
(1～ 5)× (5～ 30)μ
第二章 发酵工业常用微生物及培养 44
染成绿色者为形成的子囊孢子
第二章 发酵工业常用微生物及培养 45
a b c1 c2 d f g h i k1 k2 m1 m3
a－啤酒酵母 (S.cerevisiae)型； b－葡萄酒酵母 (S.ellipsoideus)型； c1,c2－巴
氏酵母 (S.pastorianus)型； d－醭酵母属 (Mycoderma)型； e,f－圆酵母属
(Torula)型； g－尖端 (Apiculate)型； h－类酵母 (Saccharomycodes)型； i－
裂殖酵母 (Schizosaccharomyces)型； k1,k2－丝状菌； l,m1,m2,m3－变形体
各种酵母的形态
m3 l e
第二章 发酵工业常用微生物及培养 46
? 发酵特性,都能 发酵葡萄糖, 果糖, 甘露糖, 生成
酒精和甘油
－ 有些也能发酵半乳糖
－ 一般不发酵戊糖
－ 一些酵母能全部或部分发酵双糖、三糖
(如蔗糖、麦芽糖、乳糖、棉子糖等 )
? 用途,生产单细胞蛋白 ;
制取核糖核酸, 核苷酸, 核黄素, 细胞色素 C,
辅酶 A,凝血质, 转化酶, 乳糖酶等 ;
利用石油原料生产单细胞蛋白, 核酸, 有机酸 ;
利用味精废液, 酒精废液也生产单细胞蛋白
第二章 发酵工业常用微生物及培养 47
?工业上常用的酵母菌株,
1,啤酒酵母 (Saccharomyces Cerevisiae Hansen)
? 按着细胞的长与宽的比例可分为三组,
一组：长 ︰ 宽＝１～２, 一般小于２ 。
典型菌,德国 2 号 （ RasseⅡ ）
德国 12号 （ RasseⅫ ）
用 途,糖化淀粉质原料生产酒精和白酒
二组：长 ︰ 宽＝２ 。
典型菌,葡萄酒酵母 ( S,cerevisiae ellipsoideus)
用 途,酿造葡萄酒和果酒，也可用于啤酒,
蒸馏酒和酵母的生产
第二章 发酵工业常用微生物及培养 48
三组：长 ︰ 宽＞２ 。
典型菌,台湾 396号
特 点,耐高渗透压, 可以经受高浓度盐
用 途,甘蔗糖蜜原料生产酒精，亦可生产食
用、药用、饲料用酵母（维生素、蛋
白质含量高），可提取核酸、麦角醇,
谷胱甘肽、细胞色素Ｃ、凝血质、辅
酶Ａ、三磷酸腺苷
第二章 发酵工业常用微生物及培养 49
啤酒酵母纯培养镜下形态（芽殖方式）
第二章 发酵工业常用微生物及培养 50
啤酒酵母（在 SDA培养基上）菌落形态
第二章 发酵工业常用微生物及培养 51
2,葡萄汁酵母 ( S,uvarum Beijerinck )
卡尔斯伯酵母 (S.carlsbergensis)
用 途,
娄哥酵母 (S.logos)
葡萄汁酵母 (S.uvarum)
啤酒酿造中典型的下面酵母,
又可食用, 药用和饲用, 麦
角固醇的含量也较高, 又是
维生素测定菌, 可测泛酸,
硫胺素, 吡哆醇和肌醇 有三种
第二章 发酵工业常用微生物及培养 52
? 葡萄汁酵母与啤酒酵母的主要区别,
全发酵棉子糖
? 按细胞大小分为三群,
第一群,(4.0～ 10.0)μ× [5.5～ 16.0(～ 25)]μ
第二群,(2.5～ 6.5)μ× [5.0～ 11.5(～ 22)]μ
第三群,(3.5～ 8.0)μ× [5.0～ 11.0(～ 20)]μ
第二章 发酵工业常用微生物及培养 53
?麦角固醇 是生产维生素 D2的前体, 经紫外线适当照射可得
到维生素 D2。 麦角固醇是生产, 考的松,,, 激素黄体酮,
的主要原料 。 此外, 麦角固醇还是饲料的重要添加剂之一 。
我国生产麦角固醇的厂家不多, 使用的产麦角固醇菌种的细
胞麦角固醇含量较低, 仅为细胞干重的 0.8%~1.2%。 麦角固
醇的产量呈供不应求局面 。
?中微所采用分子遗传育种技术选育生产麦角固醇的高产优
良酵母菌株, 在优化的发酵培养条件下, 细胞生物量可达 3
克 /100毫升培养基, 麦角固醇含量可达 3克 /100克干细胞以上 。
技术水平属国内领先水平, 达国际同类水平 。
第二章 发酵工业常用微生物及培养 54
3,德巴利酵母
(Debaryo myces Lodder et Kreger-van Ki)
特 点,产柠檬酸，能利用烷烃作碳源
4,汉氏德巴利酵母 (D,hansenula H,et P,Sydow)
用 途,能利用酒精作碳源生成乙酸乙酯
也可将葡萄糖转化成磷酸甘露聚糖
? 注 意,是酒精生产的有害菌
第二章 发酵工业常用微生物及培养 55
细胞
子囊孢子
汉氏德巴利氏酵母
第二章 发酵工业常用微生物及培养 56
5,毕赤氏酵母 (Pichia Hansenula)
用 途,能利用石油或农副产品及工业废料生产菌体
蛋白，有些菌株能生产麦角固醇、苹果酸,
磷酸甘露聚糖
6,粟酒裂殖酵母
(Schizosaccharomyces pombe Lindner)
来 源,从非洲人饮用的粟酒中得到,
甘蔗糖蜜和水果上也能找到
用 途,用菊芋（鬼子姜）制成的未水解糖液发酵
能得到非常高产量的酒精
第二章 发酵工业常用微生物及培养 57
7,产朊假丝酵母
[Candida utilis (Henneb.) L,et Kregerv,R.]
异名,食用圆酵母 (Torula utilis Henneberg)
或 食用拟酵母 [Torulopsis utilis (Henneb.) Lodder]
培 养,以尿素和硝酸为碳源,
不需加入其它生长因子即可生长
用 途,能利用造纸工业的亚硫酸废液中的五碳糖和
六碳糖, 也能利用糖蜜, 土豆淀粉肥料,
木材水解液等生产食用蛋白质
特 点,其蛋白含量和 B族 维生素的含量都比啤酒酵
母高
第二章 发酵工业常用微生物及培养 58
细胞 假菌丝
产朊假丝酵母
第二章 发酵工业常用微生物及培养 59
8,解脂假丝酵母解脂变种 [C,lipolytica (Harrison)
Diddenset Lodder var,Lipolytca]
来 源,动植物油及矿油的物质中分离
特 点,不发酵及很少同化糖和醇类, 分解脂肪和蛋
白质的能力很强, 能利用煤油等正烷烃
用 途,是石油脱蜡和制取菌体蛋白的优良菌种,
柠檬酸产量也较高 (可达 14.3mg/mL),
生产Ｖ B6400mg/mL(以正烷烃为碳源 )
第二章 发酵工业常用微生物及培养 60
? 石油产品的 质量 与 蜡 的含量多少有很大关系：飞机如果使
用含蜡量高的汽油, 在高空低温下会使蜡凝固起来, 堵塞
机内各条输油管, 使飞机发生严重事故 。 因此, 石油产品
需要经过脱蜡处理 。
? 工业上有多种脱蜡办法, 但是设备复杂, 消耗材料和能源
也多 。
? 专爱吃蜡的石油酵母 ——解脂假丝酵母 和 热带假丝酵母,
完成了脱蜡任务的同时, 含有丰富的蛋白和维生素, 成为
无毒高蛋白精饲料, 用于喂养家禽和家畜, 据说加喂 1吨
石油酵母饲料, 可多生产 700 多千克猪肉 。
第二章 发酵工业常用微生物及培养 61
细胞
假菌丝
解脂假丝酵母解脂变种
第二章 发酵工业常用微生物及培养 62
9,热带假丝酵母 [C,tropicalis (Cast.) Berkhout]
来 源,人体唾液, 乳酒, 小虾, 牛的盲肠中层
特 点,氧化烃类能力强, 可利用煤油,
亦可用农副产品和工业废料培养
用 途,生产石油蛋白的重要酵母（在 230～ 290℃ 石
油馏分的培养基中经 22hr培养后可得到相当
于烃类重量 92%的菌体），可做饲料
第二章 发酵工业常用微生物及培养 63
细胞 假菌丝
热带假丝酵母
第二章 发酵工业常用微生物及培养 64
10,白色球拟酵母 [T.candide (Saito) Lodder]
特点和用途,能转化葡萄糖为 D-阿拉伯糖醇及赤藓
醇，利用烃类生产蛋白质
11,球形球拟酵母 [T,globosa (olson et Hammer)
Lodder et Kreger van Rij]
培 养,可生长在浓糖基质上, 如炼乳, 蜜饯, 果
脯等处
特 点,耐高渗透压
第二章 发酵工业常用微生物及培养 65
12,粘红酵母粘红变种 ［ Rhodotorula glutinis (Fr.)
Harrison var,glutinis］
特 点,能氧化烷烃
是较好的产脂肪菌种，脂肪含量可达干物
量的 50%～ 60%，但脂肪合成速度缓慢
如果培养液中添加Ｎ及Ｐ，能加快合成速度,
产 1g脂肪约需 4.5g葡萄糖
?
第二章 发酵工业常用微生物及培养 66
深红酵母在 SDA上的菌落特征
第二章 发酵工业常用微生物及培养 67
深红酵母纯培养的镜下形态
（在米粉土温 80培养基上培养 3d）
第二章 发酵工业常用微生物及培养 68
? 常见酵母的分类,
真菌门－
－ 子囊菌纲 －原子囊菌亚纲－内孢霉目－酵母科
－酵母菌属
－啤酒酵母
－葡萄汁酵母
－裂殖酵母属
－粟酒裂殖酵母
－八孢裂殖酵母
－汉逊氏酵母属
－毕赤氏酵母属
第二章 发酵工业常用微生物及培养 69
－ 半知菌纲 －丛梗孢目－隐球酵母科
－假丝酵母属
－产朊假丝酵母
－解脂假丝酵母
－热带假丝酵母
－球拟酵母属
－白色球拟酵母
－球形拟酵母
－红酵母属
－粘红酵母粘红变种
第二章 发酵工业常用微生物及培养 70
三、细菌（ Bacteria）
? 根据, 伯杰氏鉴定细菌学手册, (Bergey’s Manual of
Determinative-Bacteriology 8th ed 1974)
属于 真细菌钢 (Schizomycetes)
形态,单细胞，横分裂或二分分裂。
革兰氏阳性
? 由 革兰氏染色法 分为两类
革兰氏阴性
这一性质跟 抗生素 的疗效密切相关
第 9版内容增加，范围扩大，改名为, 伯杰氏系统细菌学手册,
第二章 发酵工业常用微生物及培养 71
,伯 杰 氏 系 统 细 菌 学 手 册, （ Bergey‘s Manual of
Systemaic Bacteriology） 是 一本有代表性的, 参考价值极
高, 比较全面系统的细菌分类手册 。 由美国布瑞德 （ Breed）
等人主编 。 1923年第 1版, 后于 1925,1930,1934,1939、
1948,1957,1974年相继出版了第 2至第 8版, 每个版本都
反映了当时细菌学发展的新成就 。 其中第 8版有美, 英, 德,
法等 14个国家的细菌学家参加了编写工作, 对系统内的每
一属和种都做了较详细的属性描述 。 近年来, 由于细胞学,
遗传学和分子生物学的渗透, 大大促进了细菌分类学的发
展, 使分类系统与真正反映亲缘关系的自然体系日趋接近 。
第 9版 （ 1984,1986） 中实质性的变化, 象征着细菌分类学
的发展进入新的阶段 。
第二章 发酵工业常用微生物及培养 72
? 细菌的形态,球菌、杆菌、螺旋菌等
葡萄球菌 双球菌 球杆菌
链球菌 四联球菌 八叠球菌 弧菌 螺菌 螺杆菌
细菌的基本形态
第二章 发酵工业常用微生物及培养 73
? 鞭毛,
? 多数有运动，运动器官
为鞭毛。
? 鞭毛的有无、数量、位
置是分类学上的重要依
据
单毛菌 双毛菌 丛毛菌 周毛菌
普通变形杆菌鞭毛的形态 (镀银染色 )
第二章 发酵工业常用微生物及培养 74
? 荚 膜,是在一定条件下，在细胞壁外面分泌的一层
疏松透明的粘性物质
作 用,保护细胞不易受侵蚀，储藏水分，堆积
废物，抵抗干燥
? 芽 孢,是好气性的芽孢杆菌和嫌气性的梭状芽孢杆
菌的休眠状态
芽孢与营养细胞不同之处,
含水量少, 代谢活动极低, 具有致密的不易
渗透的壁；对放线菌, 化学药品, 干燥和高
温等具有高度的抵抗力
? 不易杀灭, 危害食品和发酵工业
第二章 发酵工业常用微生物及培养 75
产气荚膜梭菌纯培养的镜下形态（革兰染色）
第二章 发酵工业常用微生物及培养 76
炭疽芽孢杆菌的镜下形态（芽孢、荚膜）
第二章 发酵工业常用微生物及培养 77
?发酵工业中常用的细菌,
1,醋酸菌 (Acetobacter)
? 分 类,不生芽孢, 革兰氏阴性, 好气
分两个菌群,
a,醋单胞菌 (Acetomonas)或 葡萄糖杆菌 (Gluconobacter)
作用,将乙醇氧化成醋酸 （ 最终产品 ）,
将葡萄糖氧化生成葡萄糖酸
b,醋酸杆菌 (Acetobacter)
作用,将乙醇 → （ 氧化 ） → 醋酸 → CO2 ＋ H2O
第二章 发酵工业常用微生物及培养 78
?液化颗粒杆菌 （ Gluconobacter liquefaciens）,
由葡萄糖生成 2,5-二酮葡萄糖酸
?弱氧化醋酸杆菌 （ A,suboxydans）,
由葡萄糖及各种糖醇生成对应的各种化合物
D-山梨醇 → L-山梨糖
D-甘露醇 → D-果糖
甘油 → 二羟丙酮
第二章 发酵工业常用微生物及培养 79
2,黄单胞杆菌 (Xanthomonas)
用 途,发酵生产 VB12
3,假单胞菌 (Pseudomonas)
用 途,发酵生产 VB12,丙氨酸、谷氨酸、葡萄糖酸,
色素,α-酮基 -葡萄糖酸、果胶酶、某些抗
生素、类固醇（甾体）的转化，有些菌株可
利用烃类生产菌体蛋白 (SCP)
第二章 发酵工业常用微生物及培养 80
4,微球菌 (Micrococcus)
? 作 用：能 将碳水化合物转化为各种酸类
? 用 途, 其中 谷氨酸微球菌 (Micrococcus glutamicus)
的许多变种可生产 谷氨酸, 经过变异以后还
能生产其他氨基酸；
另外，一些菌株也能利用烃类生产菌体蛋白
第二章 发酵工业常用微生物及培养 81
5,乳酸菌 (Lactobacteriaceae)
? 作 用,由糖类生成乳酸的一类细菌
? 重要的乳酸菌,
链球菌 (Streptococcus)
四联球菌 (Pediococcus)
明串珠菌 (Leuconostoc)
乳杆菌 (Lactobacillus)
? 其分类学特征,革兰氏阳性，不运动性，通性嫌气性
第二章 发酵工业常用微生物及培养 82
? 乳酸菌分为两个亚族,
a,链球菌亚族 (Streptococceae),
同型发酵 ——某些菌发酵只生成乳酸
异型发酵 ——另一些菌不仅生成乳酸, 还生成
醋酸, 乙醇, CO2
（ 明串珠菌属 (Lactobacteriaceae)——属于异型发酵菌,
还生成粘性物质 ——多糖
此菌是制药工业生产右旋糖酐、多糖、人造血浆的重要菌；
但却是制糖工业的有害菌，常使糖汁粘稠而无法加工 )
第二章 发酵工业常用微生物及培养 83
b,乳杆菌亚族 (Lactobacilleae),
德氏乳杆菌 (L,delbrukii) —— 广泛用于乳制品工业
和乳酸工业
巴氏乳酸杆菌 (L,pasterianus) 同上
第二章 发酵工业常用微生物及培养 84
双歧杆菌纯培养的镜下形态（革兰染色，阳性）
第二章 发酵工业常用微生物及培养 85
嗜酸乳杆菌纯培养的镜下形态（革兰染色）
第二章 发酵工业常用微生物及培养 86
“福佳”酸乳中的乳杆菌
第二章 发酵工业常用微生物及培养 87
“福佳”酸乳中的球菌
第二章 发酵工业常用微生物及培养 88
“蒙牛”酸乳中的乳杆菌
第二章 发酵工业常用微生物及培养 89
“蒙牛”酸乳中的球菌
第二章 发酵工业常用微生物及培养 90
6,肠杆菌科 (Enterobacteriaceae)
? 代表菌,
大肠埃希氏菌 (Escherichia coli)
产气气杆菌 (Aerobacter aerogenes)
? 来 源,动物排泄物 （ 污染, 是食品卫生和公共卫生
的重要指标 ）
? 用 途,工业上利用大肠杆菌的谷氨酸脱羧酶进行谷
氨酸定量分析；利用大肠杆菌制取天冬氨酸,
苏氨酸、缬氨酸等；制造天冬酰胺酶；分子
生物学的研究材料
第二章 发酵工业常用微生物及培养 91
大肠埃希菌纯培养的镜下形
态
（革兰染色，阴性）
大肠埃希菌在血琼脂平板上
的菌落特征（ 10～ 12h）
第二章 发酵工业常用微生物及培养 92
大肠肝菌（革兰阴性短杆菌）
第二章 发酵工业常用微生物及培养 93
大肠肝菌 （ 科氏 Gram染色阴性, 两端钝圆, 长约 2
～ 3?,宽约 0.6?,多数有鞭毛, 能运动, 无荚膜 ）
第二章 发酵工业常用微生物及培养 94
7,芽孢杆菌 (Bacillus)
? 用 途,是高产淀粉酶和蛋白酶的产生菌
还可用来生产多肽类抗生素、氨基酸,VB12,
2,3-丁二醇、果胶酶等
如 枯草芽孢杆菌 BF 7658 是生产淀粉酶的主要菌种
枯草芽孢杆菌 AS 1.398 是生产中性蛋白酶和制造
日本独特风味食品纳豆的主要菌种
第二章 发酵工业常用微生物及培养 95
枯草芽孢杆菌纯培养的镜下形态
（革兰染色）
枯草芽孢杆菌在营养琼脂平板
上的菌落特征 （ 18～ 24h）
第二章 发酵工业常用微生物及培养 96
8,梭状芽孢杆菌 (Clostridium)
? 来 源,土壤中生芽孢的嫌气性杆菌
? 用 途,由淀粉或糖嫌气发酵生产丁二醇, 丙酮,
丁醇, 乙醇, 某些有机酸, 核黄素等
耐热梭状芽孢杆菌
可用纤维素和半纤维素生产酒精
热解糖梭菌
第二章 发酵工业常用微生物及培养 97
9,谷氨酸棒杆菌 (Corynebacterium)
? 作 用,以葡萄糖为原料发酵产生酸
? 用 途,如 北京棒杆菌 AS 1.299
钝齿棒杆菌 AS 1.542 等
是谷氨酸和其他氨基酸的高产菌
第二章 发酵工业常用微生物及培养 98
10,产气短杆菌 (Brevibacteriaceae)
用 途,氨基酸、核苷酸工业生产常用的菌种,
也是酶法合成生产辅酶 A的菌种
11,甲烷短杆菌 (Methylotropic bacteria)
用 途,以甲烷或甲醇作为碳源生产菌体蛋白
第二章 发酵工业常用微生物及培养 99
12,甲烷产生菌
? 主要菌,甲烷杆菌 (Methanobacterium)
甲烷八叠球菌 (Methanosarcina)
甲烷球菌 (Methanococcus)
? 用 途,有机废料的甲烷发酵
第二章 发酵工业常用微生物及培养 100
13,其他细菌
运动单胞菌 (Zymomonas)：酒精发酵
固氮菌 (Azotobacter)：固定大气中游离的氮
根瘤菌 (Rhizobium)和 农业细菌 (Agrobacterium),
固定氮气并与豆科作物共生
第二章 发酵工业常用微生物及培养 101
发酵工业有关细菌的分类纲要
第二章 发酵工业常用微生物及培养 102
四、放线菌
? 菌 落,呈放射状
? 菌丝体,
基内菌丝 －紧贴培养基表面形成菌落, 分泌黄,
橙, 红, 紫, 绿, 灰, 褐等水溶性或
脂溶性色素
气生菌丝 －向空中长出，一定阶段后生成孢子丝
有线形、波状、螺旋形、轮生之分,
然后形成孢子
? 繁 殖,靠菌丝断裂和孢子
第二章 发酵工业常用微生物及培养 103
放线菌形态
第二章 发酵工业常用微生物及培养 104
A：诺尔斯氏链霉菌； B：皮疽诺卡氏菌；
C：酒红指孢囊菌； D：游动放线菌；
E：小单胞菌； F：皱双孢马杜拉放线菌
A：卡特利链霉菌； B：弗氏链霉菌；
C：吸水链霉菌金泪亚种；
D：卡那霉素链霉菌； E：除虫链霉菌；
F：生磺酸链霉菌
第二章 发酵工业常用微生物及培养 105
?, 伯杰氏鉴定细菌学手册, 分类法,
属于细菌类放线菌目 （ 不包括其中的结核菌科 ）
? 来 源,在土壤中普遍存在, 特别是在中性, 碱性和
有机质丰富的土壤中
也可作为动, 植物的病原菌被分离得到
? 最大的价值,能产生各种抗生素
由于 链霉素菌属 (Streptomyces)能产生
许多抗生素, 是放线菌的代名词
? 瓦克斯曼,1943年发现链霉素
第二章 发酵工业常用微生物及培养 106
放线菌菌丝
第二章 发酵工业常用微生物及培养 107
依氏放线菌纯培养的镜下形态（革兰染色）
第二章 发酵工业常用微生物及培养 108
第二章 发酵工业常用微生物及培养 109 部分放线菌及所产生的抗生素
第二章 发酵工业常用微生物及培养 110
五、病毒、藻类
（ 1）病毒
? 病毒的外形,圆形、卵圆形、立方体、鞭状或蝌蚪
状，直径为 10～ 35nm
? 组 成,由一个或几个分子的 DNA或 RNA组成
? 病毒包括,动物病毒、植物病毒和微生物病毒
寄生在真核微生物中 — 病毒
寄生于原核微生物中 — 噬菌体
第二章 发酵工业常用微生物及培养 111
第二章 发酵工业常用微生物及培养 112
“非典”元凶冠状病毒图
第二章 发酵工业常用微生物及培养 113
“非典型肺炎”元凶冠状病毒图
第二章 发酵工业常用微生物及培养 114 死于禽流感的鸡
禽流感是禽流行性感冒（ Avian Influenza,AI）的简称，这是
一种由甲型流感病毒的一种亚型引起的传染性疾病综合征，被
国际兽疫局定为Ａ类传染病，又称真性鸡瘟或欧洲鸡瘟。
第二章 发酵工业常用微生物及培养 115 韩国卫生官员掩埋受感染禽流感的鸭子
第二章 发酵工业常用微生物及培养 116
第二章 发酵工业常用微生物及培养 117
禽流感病毒
第二章 发酵工业常用微生物及培养 118
? 在感染了病毒的细胞中，当病毒处于增殖高峰时会产
生 干扰素 (interferon)
? 干扰素是一种多肽，其作用是直接或通过酶反应来抑
制病毒核酸的复制
? 几种可以诱导干扰素产生的 诱导剂,
双股多聚核苷酸的复合物 （ polyⅠ 和 polyⅡ ）
某些噬菌体和真菌病毒的双股 RNA
第二章 发酵工业常用微生物及培养 119
? 烈性噬菌体,能引起寄主细胞迅速裂解
? 温和噬菌体,入侵寄主细胞后, 并不迅速增殖并使细
胞裂解, 而是使自身的遗传信息和寄主
细胞的遗传物质紧密结合在一起, 随寄
主细胞的繁殖而增殖
? 含有温和噬菌体的细胞称为 溶源性细菌
第二章 发酵工业常用微生物及培养 120
? 转导法, 当 温和噬菌体 从寄主细胞释放出来时，就会
将 寄主细胞的某种遗传 基因带到新的微生物
细胞中去，并可能引起基因重组，这已成为
微生物基因重组的方法之一。
? 注意,酵母、霉菌、淡水蓝绿藻和某些海洋藻类中都
有病毒的存在, 必须引起发酵工业的关注
第二章 发酵工业常用微生物及培养 121
（ 2）藻 类
是一种能直接利用光能的微生物
? 藻类分为两大类,
属于 原核 微生物的，如 蓝藻 ( cyanophyta )，也称
蓝绿藻 ( blue green algae )
作用,固氮（其固氮酶是一种多功能酶），促
进产氢，生产菌体蛋白
属于 真核 微生物的，如 绿藻 ( chlorophyta )，在光照下能
进行自养型代谢，在无光下能进行异氧型代谢
作用,固氮，被诱导产生氢化酶，产氢，可利用废
水培养生产菌体蛋白，同时净化废水
蓝藻和绿藻的蛋白质
含量高达 50%～ 55%
第二章 发酵工业常用微生物及培养 122
鼠尾藻
太平洋西部特有的暖温带性海藻 。 生于海礁, 浪岗, 嵊山, 中街山, 普陀山, 象
山港, 韭山, 大陈, 洞头, 南虎, 大渔等地 。 广分布于我国沿海 。 可作制胶工业
原料 。
第二章 发酵工业常用微生物及培养 123
带形蜈蚣藻
生长在低潮带附近岩石和贻贝养殖架上 。 产于深山, 中街山, 南麂等地 。 可供
食用, 药用和制胶工业原料 。
第二章 发酵工业常用微生物及培养 124
小石花菜
生长在中潮带的岩石或贝壳上。生长盛期 5～ 6月。广布于海礁、浪岗、中街山、
普陀山、渔山、象山港、洞头、南麂和大渔等地。可供食用或制琼胶原料。
第二章 发酵工业常用微生物及培养 125
亚太地区藻类生物技术在世界举足轻重
藻类生物技术是指在藻类学研究基础上, 有目的地进行定向改造藻类
生物体系的技术, 广泛用于生产保健食品, 药物, 饲料, 改善水环境
等方面, 对促进藻类养殖, 增进人类健康和保护水环境发挥着越来越
重要的作用 。 微藻和大型海藻养殖与栽培, 药物与饲料开发, 属亚太
地区藻类生物技术的强项, 以色列所进行的螺旋藻养殖和光生物反应
器的设计与应用, 中国海带及大型海藻栽培及药物开发, 都具有世界
先进水平 。 中国大型海藻生物技术在 曾呈奎院士 等老一辈科学家带领
下, 取得了辉煌成绩 。 目前中国是世界产量最大, 药物开发水平较高
的海藻生产国, 仅海带年产量约占世界海藻总产量的一半 。 由于海带
栽培业的成功, 支撑了海带化工产业的发展, 生产了碘, 甘露醇和褐
藻胶等化工产品, 时下正在研制开发高附加值精细化工产品 。 中国海
洋大学 研制了 PSS（ 藻酸双酯钠 ）, 中国科学院海洋研究所 研制了 FPS，
分别是治疗心脑血管疾病和肾衰的有效药物, 创造和正在创造较好的
社会与经济效益 。
第二章 发酵工业常用微生物及培养 126
美味佳肴 --食用真菌
早在两三千年前, 我国人民就已把菇菌作为珍贵的食用菌了,
而且很早就懂得食用菌的栽培 。 食用菌类一般都是高等真菌的
子实体, 在我国发现的不下 350多种, 常见的有蘑菇, 草菇, 香
菇, 平菇, 凤尾菇, 金针菇, 黑木耳, 松口蘑, 竹荪, 羊肚菌,
牛肝菌等多种 。 这些食用菌味道鲜美, 营养丰富, 含有丰富的
蛋白质, 脂肪, 糖, 维生素, 矿物质等营养成分 。 而且 某些食
用菌对动植物病毒性疾病有免疫或抑制作用, 还能抑制肿瘤发
生和发展, 并能溶解一定量的胆固醇, 所以被人们称为, 保健
食品, 。
六、食用真菌
第二章 发酵工业常用微生物及培养 127
虫草
虫草是我国的一种名贵野生中药材, 具有补虚损, 益精气, 保
肺, 益肾, 止血化痰, 滋补强壮等功效 。 与人参, 鹿茸一起列
为中国三大补药 。 乾隆二十二年 （ 1757年 ） 吴洛仪在, 本草从
新, 中就有 "冬虫夏草甘平保肺, 益肾, 补精髓, 止血化痰, 已
劳咳, 治膈症皆良 "的记载 。 中医认为, 虫草入肺肾二经, 既能
补肺阴, 又能补肾阳, 主治肾虚, 阳萎遗精, 腰膝酸痛, 病后
虚弱, 久咳虚弱, 劳咳痰血, 自汗盗汗等, 是唯一的一种能同
时平衡, 调节阴阳的中药 。
第二章 发酵工业常用微生物及培养 128
冬虫夏草
⑴ 冬虫夏草 （ Cordyceps
sinrnsis (Berk) Sacc）
冬虫夏草是我国 800多种中
草药中唯一能够阴阳双补的
名贵中草药,, 本草从新,
形象地描述了冬虫夏草的形
态特征及生长状态, 还确认
药用功能为, 保气, 益贤,
止血, 已劳嗽, 。
第二章 发酵工业常用微生物及培养 129
（ 2）蛹虫草（亦称 北冬虫夏草 ）
古语曰：宁要虫草一把, 不要金玉满车；民间则称之为, 活黄
金, 。 全世界已知虫草 类有 137种 （ 另一 说有 350余种 ）, 我国
已正式发表的有拉丁学名的虫草共 68种, 其中最为珍贵的只有
冬虫夏草和蛹虫草, 而具备产业化生产条件的只有蛹虫草 。
本实验室培育的蛹虫草
第二章 发酵工业常用微生物及培养 130
北冬虫夏草矿物质元素含量测定
The assay of mineral concentration in Cordyceps militaris
矿物质
含量
(?g/kg)
矿物质
含量
(?g/kg)
磷
956.22
锰
4.34
钙
224.13
铬
5.69
镁
608.01
镉
0.87
铁
190.40
铝
13.20
锌
76.34
砷
0.63
铜
2.25
铅
1.00
第二章 发酵工业常用微生物及培养 131
北冬虫夏草氨基酸含量的测定
The assay of aa concentration in Cordyceps militaris
氨基酸
含量 (mg/kg)
氨基酸
含量 (mg/kg)
天冬氨酸
12619.28
异亮氨酸
6597.56
苏氨酸
9255.89
亮氨酸
9393.21
丝氨酸
7786.07
酪氨酸
11494.30
谷氨酸
16101.02
苯丙氨酸
10255.31
脯氨酸
11940.32
赖氨酸
9475.19
甘氨酸
6239.27
组氨酸
3160.74
丙氨酸
8594.61
精氨酸
12351.38
胱氨酸
2287.53
色氨酸
2471.79
缬氨酸
9042.85
氨
826.17
蛋氨酸
2402.24
第二章 发酵工业常用微生物及培养 132
中文别名 雷窝子 (黑龙江 ),四孢蘑菇
分类地位 担子菌纲, 伞菌目, 蘑菇科, 蘑菇属
形态特征
子实体中等至稍大 。 菌盖宽 3-13cm,初扁半球形, 后近平展, 有 时中部下凹, 白色至乳
白色, 光滑或后期具丛毛状鳞片, 干燥时边缘开裂 。 菌肉 白色, 厚 。 菌褶初粉红色, 后
变褐色至黑褐色, 较密, 离生, 不等长 。 菌柄较短, 粗, 圆柱形, 有时稍弯曲, 长 1-9cm，
粗 0.5-2cm,近光滑或略有纤毛, 白色, 中 实 。 菌环单层, 白色膜质, 生菌柱中部, 易脱
落 。 孢子印深褐色 。 孢子褐色, 椭 圆形至广椭圆形, 光滑, 6.5-10× 5-6.5μm。
生态习性 春到秋季于草地, 路旁, 田野, 堆肥场, 林间空地等, 单生及群生 。
分布地区 河北, 黑龙江, 吉林, 江苏, 香港, 台湾, 西藏, 陕西, 甘肃, 山西, 新疆, 四川, 云南及内蒙古等地区 。
经济用途
可食用, 能人工栽培和利用菌丝体深层发酵培养 。 属优良食菌 。 含有维生素 C,B1,PP
等, 经常食用可预防脚气病, 身体疲倦, 食欲不振, 消化 不良以及妇女在哺乳期间乳汁
分泌减少, 还可以预防毛细血管破裂, 牙床及腹腔 出血, 皮肤粗糙及各种贫血病症 。 本
种产生野菇菌素 (campestrin),对革兰氏阳 性菌, 阴性菌有效 。 有抗金黄色葡萄球菌, 伤
寒杆菌和大肠杆菌及降低血糖的作 用 。 另外还有草酸 (Oxalic acid,C2H2O4)等 。 该菌实
验抗性, 对小白鼠肉瘤 180的抑制率为 80%,对艾氏癌的抑制率为 80%。 据记载此菌还可
产生甜碱 (betaine)和胆碱 (choline)等生物碱 。
蘑菇 Agaricus campestris L.,Fr,
第二章 发酵工业常用微生物及培养 133
蘑菇
Agaricus campestris L.,Fr,
1,子实体,2,孢子
1
2
第二章 发酵工业常用微生物及培养 134
杏孢菇
菌肉肥厚, 质地脆嫩, 是味道最好的一种平菇, 有, 平菇
王, 之称, 适合保鲜货架期长, 是极受消费者欢迎的美味
佳肴
第二章 发酵工业常用微生物及培养 135
鸡腿菇
鸡腿蘑 (Coprinus comatus) 又名毛头鬼伞,广温型菌类, 子实体形似鸡腿, 白色, 肉质
细嫩, 鲜美可口 。 出菇温度为 8-30℃,出菇期 9-12月, 翌年 2-4月, 宜鲜销和盐渍
第二章 发酵工业常用微生物及培养 136
鲍鱼菇 (Pleurotus abalonus)
夏季优质菇类, 其菌盖大, 菌柄短, 菇体灰黑色, 肉质肥厚, 脆嫩可口, 营
养丰富, 风味独特 。 栽培季节 3-8月, 出菇温度 20-34℃, 出菇期 4-10月 。
第二章 发酵工业常用微生物及培养 137
牛肝菌
（目前不能人工栽培子实体，但可利用菌丝进行深层发酵培养 ）
第二章 发酵工业常用微生物及培养 138
ganoderma lucidum 灵芝
灵芝多糖
?灵芝 的有效成分很丰富, 已知有确切疗
效的是 灵芝多糖, 三萜类化合物, 腺苷和
天然有机锗等 。 现代医学经过大量药理实
验证明, 灵芝的确具有安神, 益肺, 延缓
衰老的作用, 对提高人体免疫力, 抗肿瘤
的作用也相当肯定, 已制成各种药品和保
健品 。
?灵芝的作用主要有：抗肿瘤, 用于癌症
辅助治疗作用；镇静药, 用于神经衰弱,
失眠, 健忘；护肝, 用于慢性肝炎；健胃,
用于食欲不振；还用于高血压, 心律失常,
冠心病, 糖尿病等的治疗 。
食用菌多糖
第二章 发酵工业常用微生物及培养 139
§ 3 微生物菌种选育和优化技术
1,目的菌种的分离和筛选
— 开发设计
— 寻找目的菌种
— 设计筛选模型
— 筛选和测定以找出所需要的目的菌
微生物菌种选育和优化技术
研究的必要性,
? 人类社会可持续发展的需要
? 发酵工业的发展依靠菌种技
术的进步
? 是中国发酵工业的现实需要
第二章 发酵工业常用微生物及培养 140
开发设计 采集样品 富集培养
纯种分离 原种斜面 筛选（初筛、复筛）
通过筛选的菌种斜面 性能鉴定 育种出发菌
菌种保藏
市场调研
文献调研
常用的微生物分离和筛选方法
菌种保藏机构提供的纯种斜面
第二章 发酵工业常用微生物及培养 141
2,菌种改良
（ 1） 菌种选育、改良的目的
?提高产量（浓度，转化率，生产强度 — 发酵强度、生产率、生产能力）
?提高性能
?提高产物纯度
?改变菌种的性状以改善发酵过程（原料成本，生长速度，球状菌丝体,
需氧，耐不良培养条件，胞外产物，稳定的遗传性状）
?改变生物合成途径以获得新产品
第二章 发酵工业常用微生物及培养 142
突变和选择是微生物菌种选育的基本手段
A.自发突变
?基因的自发突变频率约为 10－ 8～ 10－ 5。
?自发突变可以被直接利用的例子,
?用噬菌体作为筛子, 选育自然
发生的抗噬菌体的菌株；
?用驯化的方法选育具有耐酸,
耐热, 耐自身代谢物等性能的
自发突变株 。
（ 2） 菌种选育的基本途径
松茸
第二章 发酵工业常用微生物及培养 143
B.各种因子的诱变与筛选 传统的、“经典”的 理化因子诱变及筛选仍然是
最常用的菌种选育手段
-物理诱变因子 —
-化学诱变因子 —
-生物诱变因子 —
紫外线 （ UV）, X射线, γ射线, 快中子, 高能电子流,
β射线等
氮芥 （ NM）, 乙烯亚胺 （ EI）, 硫酸二乙酯 （ DES）,
甲基磺酸乙酯 （ EMS）, 亚硝基胍 （ NTG）, 亚硝基
甲基脲 （ NMU）, 亚硝酸 （ HNO2）, 5－氟尿嘧啶, 5
－溴尿嘧啶 （ 5BU）, 2－氨基嘌呤, 吖啶橙, 吖啶黄,
溴乙锭 （ Etbr） 等
噬菌体, 质粒, DNA转座子等
-其他 — 抗生素 等
双包菇 ? 诱变突变频率提高到 10－ 6～ 10－ 3。
第二章 发酵工业常用微生物及培养 144
第一轮
第二轮
诱变剂处理 初筛
（每株 1瓶）
复筛
（每株 4瓶）
1个出
发菌株
选出 200个
单个菌株 选出 50株 选出 5株
5个出发菌株 选出 50株 选出 5株 诱变剂处理
40株
40株
40株
40株
40株
初筛
（每株 1瓶）
复筛
（每株 4瓶）
第三轮
第三轮、第四轮操作同第二轮
传统的菌种筛选步骤
第二章 发酵工业常用微生物及培养 145
理性化筛选技术
?随着遗传学, 生物化学等学科的发展, 人们已逐渐了解重要工
业微生物菌种的 遗传背景 和 代谢途径 。 运用已掌握的遗传学和
生物化学方法, 科学设计选择性, 筛子,, 可以轻易地把大部
分不符合要求的菌种经过第一轮预筛选就淘汰掉, 使具有有效
性状的突变株很方便的筛选出来, 从而大大地提高筛选效率 。
通过预先的精确设计, 使突变型带上某些遗传标记, 从而
在外观表型上, 将突变株与大量未突变株明确区分开来 。
第二章 发酵工业常用微生物及培养 146
? -营养缺陷型
? -回复突变型
? -反馈抑制抗性突变型
? -抗阻遏突变型
? -组成型突变型
? -细胞膜透性突变型
? -条件致死突变型
? -无孢子或寡孢子突变型
? -耐盐突变型
突变, 基因重组和
基因工程是菌种改
良的基本手段和有
效工具, 其中突变
是基础, 重组和基
因工程离不开突变 。
第二章 发酵工业常用微生物及培养 147
基因重组是菌种改良的另一条重要途径
? -杂交育种
? -准性重组育种
? -原核生物的基因重组
? -原生质体融合技术
第二章 发酵工业常用微生物及培养 148
糖化酵母
能发酵糊精
卡尔酵母
能发酵 81％糖
野生酵母
能发酵异麦芽糖
发酵糊精杂种
第一代杂种
发酵 90％糖
第二代杂种
发酵 100％糖
第三代杂种
发酵 100％糖
回交
互交和选择
生产“淡”（无糖）啤酒的酵母
基因重组（杂交）育种简图
能产生异味
的,pof”
基因
不带,pof”基
因
第二章 发酵工业常用微生物及培养 149
基因工程是工业菌种改良最具魅力、最有
潜力的技术
第二章 发酵工业常用微生物及培养 150
供体细胞
外源 DNA
目的基因
受体细胞
载体（质粒或病毒）
DNA片段
重组 DNA分子
重组转化子
具目的基因表达功能的工程菌
产物 产品
分离、提取
核酸内切酶切割
连接，细胞外重组
转化（质粒）、转导或转染（噬菌体）扩增
鉴定与表达
工程菌培养
分离纯化
微生物基因工程的主要操作流程
第二章 发酵工业常用微生物及培养 151
§ 3 培养基的优化设计与菌种的培养
一、培养基的制备
? 培养基是提供微生物生长繁殖和生物合成各种代谢
产物所需要的，按一定比例配制的多种营养物
质的混合物。
１,培养基的营养成分和来源
? 各类培养基的共同点,
能源，碳源、氮源、无机元素、生长因子以及
水、氧气等
第二章 发酵工业常用微生物及培养 152
第二章 发酵工业常用微生物及培养 153
2.选择和配制发酵培养基的基本原则,
? 提供基本成分；
? 有利于减少原料单耗；
? 有利于提高产物浓度；
? 有利于提高产物的合成速度；
? 减少副产物生成；
? 方便产物的分离和纯化；
? 原料价格低廉、质量稳定、取材容易；
? 有利于提高氧的利用率，降低能耗；
? 有利于减少“三废物质”。
第二章 发酵工业常用微生物及培养 154
培养基优化设计的方法 －生态模拟
－参阅文献
－组分更换 （ 1）正交试验法
（ 2） 响应面分析法,是数学和统计学相结合的一种方法, 综合
了实验设计和数学建模, 通过局部实验回归拟合因素与结果
间的全局函数关系, 得到准确有效的实验结论 。
（ 3） 遗传算法,一种更为客观意义下的仿生算法, 它模仿的机
制是一切生命与智能的产生与进化过程 。 通过模拟达尔文
,优胜劣汰,,, 适者生存, 的原理, 鼓励产生好的结构；
通过模拟孟德尔遗传变异理论在迭代过程中保持已有的结构,
同时寻求更好的结构 。 （ 或称基因算法 ）
第二章 发酵工业常用微生物及培养 155
二、菌种的扩大培养
（一）种子扩培的目的
（二）工业微生物菌种培养的类型
静置培养法,嫌气性 发酵，也有好气性发酵
? 两大类型
通气培养法,好气性 发酵 需氧菌
兼性需氧菌
液体培养
? 形式又分 均有 表面培养 和 深层培养 两种
固体培养
第二章 发酵工业常用微生物及培养 156
１, 种子扩培阶段
液体培养法,试管，三角瓶，摇床，振荡或回旋
表面培养法,茄子瓶，克氏瓶或磁盘
固体培养法,三角瓶，蘑菇瓶，克氏瓶，培养皿
２, 大规模生产阶段
1) 表面培养,是一种需氧静置培养方法
2) 固体培养,包括浅盘和深层固体培养
3) 液体深层培养,灭菌、温度控制、通气、搅拌
第二章 发酵工业常用微生物及培养 157
? 几种深层培养法,
a,放大法,在摇瓶基础上逐级放大 3～ 5级
b,两步法,培养菌体与产物合成的条件不同
c,控制培养法,控制某个影响发酵的因子
d,分批发酵法,间歇发酵，一种非稳态发酵法
e,连续培养法,连续供给培养基，并流出发酵液
f,补料分批培养法,不断供给培养基，定时放
出发酵液出
4) 载体培养,用天然或合成的多孔材料做微生物的载
体，发酵结束后可将菌体和培养液挤
出来抽提，载体可以重新使用
第二章 发酵工业常用微生物及培养 158
３, 影响种子培养的因素
1) 培养基,糖分应少，氮源要多
2) 种龄与接种量,对数生长期为宜，量要适宜
3) 温度,最适
4) pH值,对微生物生命活动有显著影响，注意碳氮
5) 通风和搅拌,提高氧的溶解
6) 泡沫,与微生物的生长和合成酶有关，消泡剂控制
7) 染菌的控制,罐管阀，空气，灭菌操作，种子不纯
8) 种子罐级数的确定,以少为好
第二章 发酵工业常用微生物及培养 159
THE END
第二章 发酵工业常用微生物及培养 160
11.米醋
12.白酒
13.脂肪酶
14.耐高温 α －淀粉酶
15.果胶酶
16.甾族化合物一例
17.苹果酸
18,VB12
19.烃类生产菌体蛋白 (SCP)
20.纤维素酶
11～ 20号讨论主题,
第二章 发酵工业常用微生物及培养 161
第二章思考题
1.叙述黑曲霉的性状特点和用途；比较黄曲霉，黑曲霉
的酶系特征有何异同？
2.试举出五例工业微生物，说明他们的性状、特点、主
要用途。
