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工业生产常用的微生物

一、工业生产常用的微生物

⒈ 细菌 
  细菌(bacteria)是自然界分布最广、数量最多的一类微生物,属单细胞原核生物,以较典型的二分分裂方式繁殖。细胞生长时,环状DNA染色体复制,细胞内的蛋白质等组分同时增加一倍,然后在细胞中部产生一横段间隔,染色体分开,继而间隔分裂形成两个相同的子细胞。如间隔不完全分裂就形成链状细胞。 
  工业生产常用的细菌有:枯草芽孢杆菌、醋酸杆菌、棒状杆菌、短杆菌等。用于生产淀粉酶、乳酸、醋酸、氨基酸和肌苷酸等等。 
  ⒉ 酵母菌 
  酵母菌(yeast)为单细胞真核生物,在自然界中普遍存在,主要分布于含糖较多的酸性环境中,如水果、蔬菜、花蜜和植物叶子上,以及果园土壤中。石油酵母较多地分布在油田周围的土壤中。酵母菌多为腐生,常以单个细胞存在,以发芽形式进行繁殖,母细胞体积长到一定程度时就开始发芽。芽长大的同时母细胞缩小,在母子细胞间形成隔膜,最后形成同样大小的两细胞,如果子芽不与母细胞脱离就形成链状细胞,称为假菌丝。在发酵生产旺期,常出现假菌丝。 
  工业上用的酵母菌有:啤酒酵母、假丝酵母、类酵母等。分别用于酿酒、制造面包、生产脂肪酶(lipase)以及生产可食用、药用和饲料用酵母菌体蛋白等。 
  ⒊ 霉菌 
  霉菌(mould)不是一个分类学上的名词。凡生长在营养基质上形成绒毛状、网状或絮状菌丝的真菌统称为霉菌。霉菌在自然界分布很广,大量存在于土壤、空气、水和生物体内外等处。它喜欢偏酸性环境,大多数为好氧性,多腐生,少数寄生。霉菌的繁殖能力很强,它以无性孢子和有性孢子进行繁殖,多以无性孢子繁殖为主。其生长方式是菌丝末端的伸长和顶端分支,彼此交错呈网状。菌丝的长度既受遗传性的控制,又受环境的影响,其分支数量取决于环境条件。菌丝或呈分散生长,或呈菌丝团状生长。 
工业上常用的霉菌有:藻状菌纲的根霉、毛霉、犁头霉,子囊菌纲的红曲霉,半知菌类的曲霉、青霉等。它们可用于生产多种酶制剂、抗生素、有机酸及甾体激素(steroid hormone)等。 
  ⒋ 放线菌 
  放线菌(actinomycetes)因菌落呈放线状而得名。它是一个原核生物类群,在自然界中分布很广,尤其在含有机质丰富的微碱性土壤中较广。大多腐生,少数寄生。放线菌主要以无性孢子进行繁殖,也可借菌丝片段进行繁殖。后一种繁殖方式见于液体浸没培养中。其生长方式是菌丝末端伸长和分支,彼此交错成网状结构,成为菌丝体。菌丝长度既受遗传性的控制,又与环境相关。在液体浸没培养中由于搅拌器的剪切应力作用,常常形成短的分支旺盛的菌丝体,或呈分散生长,或呈菌丝团状生长。它的最大经济价值在于能产生多种抗生素(antibiotic)。从微生物中发现的抗生素,有60%以上是放线菌产生的,如链霉素、红霉素、金霉素、庆大霉素等。常用的放线菌主要来自以下几个属:链霉菌属、小单孢菌属和诺卡菌属等。 
  ⒌ 担子菌 
  所谓担子菌(basidiomycetes)就是人们通常所说的菇类(mushroom)微生物。担子菌资源的利用正引起人们的重视,如多糖、橡胶物质和抗癌药物的开发。近几年来,日本、美国的一些科学家对香菇的抗癌作用进行了深入的研究,发现香菇中1,2-β-葡萄糖苷酶及两种糖类物质具有抗癌作用。 
  ⒍ 藻类 
  藻类(alga)是自然界分布极广的一类自养微生物资源,许多国家已把它用作人类保健食品和动物饲料。培养螺旋藻,按干重计算每公顷(1 ha = 104 m2)可收获60 t,而种植大豆每公顷才可收获4 t;从蛋白质产率来看,螺旋藻是大豆的28倍。培养珊列藻,从蛋白质产率计算,每公顷珊列藻所得蛋白质是小麦的20~35倍。此外,还可通过藻类将CO2转变为石油,培养单胞藻或其它藻类而获得的石油,可占细胞干重的5%~50%,合成的油与重油相同,加工后可转变为汽油、煤油和其它产品。有的国家已建立培植单胞藻的农场,每年每公顷地,培植的单胞藻按5%干物质为碳水化合物(石油)计算,可得60 t石油燃料。此项技术的应用,还可减轻因工业生产而大量排放CO2造成的温室效应。国外还有人从“藻类农场”获取氢能的报道,大量培养藻类,利用其光合放氢来获取氢能。

二、微生物工业对菌种的要求

  目前,随着微生物工业原料的转换和新产品的不断出现,势必要求开拓更多的新品种。尽管微生物工业用的菌种多种多样,但作为大规模生产,对菌种则有下列要求。 

  ⑴ 原料廉价、生长迅速、目的产物产量高; 

  ⑵ 易于控制培养条件,酶活性高,发酵周期较短; 

  ⑶ 抗杂菌和噬菌体的能力强; 

  ⑷ 菌种遗传性能稳定,不易变异和退化,不产生任何有害的生物活性物质和毒素,保证安全生产。 

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