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菌種的類型與菌種的分離篩選
閱讀：410 發布時間：2022-11-18菌種的來源
微生物是發酵工業生產成敗的關鍵，因此，工業生產用菌種應該滿足以下要求：遺傳性穩定，可長期保存；對誘變劑敏感；容易產生營養細胞、孢子或其他繁殖體，種子培養時生長旺盛，快速繁殖；能抵抗噬菌體的污染；發酵周期短，毒、副產物少；下游工程易于操作。
具有上述特征的微生物可從自然界中篩選，也可以從有關科研單位或工廠索取。自然界篩選菌種的樣品來源主要包括土壤、水、動植物、新鮮或腐爛的食物、昆蟲的排泄物等。
、菌種類型
工業發酵生產中常用的微生物主要是細菌、放線菌、酵母菌和霉菌四大類。
1.常見的細菌
（1）大腸埃希氏桿菌（Escherichia coli）大腸埃希氏桿菌簡稱大腸桿菌，是為的原核微生物。革蘭氏染色陰性，短桿狀，大小為（0.5-1.0）um×3.0um；運動或者不運動，運動者周生鞭毛。多數大腸桿菌對人體無害，是常見條件致病菌。大腸桿菌生長迅速，營養要求低，是早用作基因工程的宿主菌。工業上常將大腸桿菌用于生產脫羧酶、天冬酰胺酶和制備天冬氨酸、及等。此外，些基因工程表達產物，如干擾素、人胰島素、人生長激素等，已實現大腸桿菌的高密度發酵生產。
（2）枯草芽孢桿菌（Bacillus subtilis）
枯草芽孢桿菌屬于芽孢桿菌屬（Bacilus）。革蘭氏染色陽性，大小為（0.3-2.2）umx（1.2-7.0）um；周生或側生鞭毛；無莢膜；芽孢中生或近中生，大小0.5um×（1.5~1.8）um。菌落形態不規則；表面粗糙，不透明，污白色或微黃色。枯草芽孢桿菌是工業發酵的重要菌種中的員，可用于生產、蛋白酶、核苷酸酶、氨基酸和核苷等。
（3）北京棒狀桿菌（Corynebacterium pekinensis）
革蘭氏染色陽性，短桿狀或小棒狀，有時微彎曲，兩端鈍圓，不分枝，單個或呈“八"字排列，無芽孢，不運動。北京棒狀桿菌是我發酵的主要生產菌種中的員。
2.常見的放線菌
（1）鏈霉菌屬（Streptomyces）
菌絲發達無隔膜，直徑約0.4~1um，長短不，多核。菌絲體有營養菌絲、氣生菌絲和孢子絲之分。鏈霉菌屬是抗生素的主要生產菌。常用的抗生素，如、、、、、、井岡霉素等，都是鏈霉菌屬產生的次代謝產物。
（2）諾卡菌屬（Nocardia）
諾卡菌屬又稱原放線菌屬（proactinomyces）。菌絲體能產生橫膈膜，多數種只有營養菌絲，沒有氣生菌絲。菌落般比鏈霉菌屬小，表面崎嶇多皺，致密干燥。諾卡菌主要分布在土壤中，能產生30多種抗生素，如、間型霉素等。此外，有些諾卡菌還用于石油脫蠟、烴類發酵及脯類化合物的轉化。
3.常見的酵母菌
（1）釀酒酵母（Saccharomyces cerevisiae）
細胞多為圓形或卵圓形，長寬比約1~2。它是發酵工業上常用的菌種中的員。它除了用于傳統的酒類（如啤酒、葡萄酒、果酒和蒸餾酒）的生產之外，工業上還用于酒精的發酵。
（2）產朊假絲酵母（Candida utilis）
細胞呈圓形、橢圓形或圓柱形，大小為（3.5～4.5）um×（7-13）um。它是人們研究多的生產單細胞蛋白的微生物中的員。以無機氮為氨源，以五碳糖或六碳糖為碳源，在培養基中不需添加生長因子，它即可生長。它既能利用造紙工業的亞硫酸廢液，也能利用糖蜜、土豆淀粉廢料、木材水解液等生產出人畜可食用的單細胞蛋白。
4.常見的霉菌
（1）毛霉屬（Mucor）
屬接合菌亞門，毛霉目。菌絲無色透明，無橫隔，菌落初期為白色，后為灰白色、淡黃色或淡褐色，氣生，不產生匍匐菌絲，有孢子囊，能產生孢囊孢子。有性生殖時可形成球形的接合孢子。毛霉中的許多種分解蛋白質能力很強，因此，豆腐乳、豆豉的制作均用毛霉。
（2）根霉屬（Rhizopus）
屬接合菌亞門，毛霉目。菌絲無色透明，無隔膜，不長氣生菌絲，只產生弧形的匍甸菌絲，有假根，有子囊，能產生孢囊孢子。根霉可分泌多種酶，如、蛋白酶等。它常用于釀酒業中淀粉的糖化。
（3）紅曲霉屬（Monascus）
紅曲霉菌落開始為白色，成熟后變為紅紫色，能向培養基中分泌紅色色素。紅曲霉能產生、麥芽糖酶、蛋白酶、檸檬酸、琥珀酸、乙醇，以及天然食用色素，從而用于黃酒、醋、紅腐乳等的制作。
（4）青霉屬（penicilum）
青霉在自然界中分布很廣，是造成水果腐爛、糧食等工農業產品霉變的主要菌。不同菌種可形成不同的代謝產物，如有產的菌種，產的菌種，產檸檬酸、延胡索酸、草酸等有機酸的菌種，產纖維素酶、糖苷酶的菌種。個別青霉菌還能產生致癌的霉菌毒素。
（5）曲霉屬（Aspergillus）
曲霉為多細胞菌。菌絲有分隔，營養菌絲大多匍甸生長，無假根，能產生分生孢子。此屬在自然界分布廣，是引起多種物質霉腐（如面包，煤生物分解及皮革變質等）的主要微生物中的員。其中，黃曲霉具有很強毒性。綠色和黑色的具有很強的酶活性，在食品發酵中廣泛用于制醬、釀酒。曲霉在現代發酵工業中用于生產葡萄糖氧化酶、糖化酶和蛋白酶等酶制劑。
二、菌種的分離篩選
微生物是地球上分布廣、種類豐富的生物種群。為了適應環境壓力，微生物常常能產生許多特殊的生理活性物質，所以微生物是人類獲取生理活性物質的豐富資源。微生物菌種篩選包括采樣、富集培養、純種分離、初篩和復篩。
1.采樣
采集微生物樣品時，材料來源越廣泛，越容易獲得新的菌種。土壤具備微生物生長所需的營養、水分和空氣，是微生物菌種的主要來源。在實際采樣過程中，應根據分離篩選的目的，選擇不同區域、有機質含量、酸堿度、植被狀況的土壤去采集樣品。采土樣時，先用鏟除去表層土，取5~25cm深處的土樣10~15g，裝入事先準備好的信封或塑料袋，并對其進行編號，記錄采樣地點、時間、土質等。取樣后，應盡早分離，以避免不能及時分離而導致微生物死亡。
同時還可以根據所篩選微生物目的、特殊生理特點等進行采樣。如篩選纖維素酶產生菌，可選擇有很多枯枝落葉、富含纖維素的森林土；篩選蛋白酶產生菌株，可選擇肉類加工廠、飯店排水溝的污泥；篩選產生菌，可選擇面粉廠、酒廠、糕點廠等場所的土壤；篩選酵母菌，可選擇果園土壤或蜜錢、甘蔗堆積處。在高溫、低溫、酸性、堿性、高鹽、高輻射強度的特殊環境下，往往能篩選到端微生物。溫泉、火山爆發處、堆肥處，往往能篩選到高溫微生物；南、北地區、冰窖、海洋深處，往往能篩選到低溫微生物；海洋底部往往能篩選到耐壓菌。
2.富集培養
在自然界采集的土樣，是多種類微生物的混合物，目的微生物通常不是優勢菌，數量較少。通過富集培養增加待分離微生物的相對或數量可增加分離成功率。富集培養是根據微生物生理特點，設計種選擇性培養基，將樣品加到培養基中，經過段時間的培養，目的微生物迅速生長繁殖，數量上占了定的優勢，從中可有效分離目的菌株。在富集培養中，既可以通過控制營養和培養條件增加目的微生物的數量，也可通過高溫、高壓、加入抗生素等方法減少非目的微生物的數量，增加目的微生物的相對數量，從而達到富集的目的。如篩選纖維素酶產生菌，可選擇以纖維素為碳源的培養基，使目的菌迅速生長繁殖，而其他不能利用纖維素的非目的菌不能生長或生長緩慢。從土壤中篩選芽孢桿菌時，先將樣品在80℃加熱10min，以殺死不產芽孢的微生物，再進行富集培養，就可以達到目的菌優勢生長。
富集培養在那些樣品中目的微生物含量較少的情況下是必要的。但是如果樣品中已含有較多數量的目的微生物，則不必進行富集培養，將樣品稀釋后直接在培養基平板上進行純種分離即可。
3.純種分離
純種分離常采用稀釋法和劃線法。稀釋法是將樣品先用無菌水稀釋，再涂布到固體培養基平板上，培養后獲得單菌落。劃線法是用接種環挑取微生物樣品在固體培養基平板上劃線，培養后獲得單菌落。稀釋法能使微生物樣品分散更加均勻，更容易獲得純種；而劃線法更簡便、快速。
純種分離中通常使用分離培養基對微生物進行初步的分離。分離培養基是根據目的微生物的特殊生理特性或其代謝產物的生化反應而設計的培養基，可顯著提高目的微生物分離純化的效率。常用的分離方法包括透明圈法、變色圈法、生長圈法和抑菌圈法等。
4.初篩和復篩
在純種分離過程中，對于有些微生物，可通過代謝產物與指示劑、顯示劑或底物的生化反應在分離培養基平板上直接定性分離。對于這類微生物，純種分離后可直接在瓊脂平板上進行初篩。但并不是所有的微生物都可以用瓊脂平板定性分離，往往需要采用搖瓶培養法進行初篩，再對生產性能進行測定。初篩要求篩選到盡可能多的菌株，工作量很大，因此，設計種快速、簡便的篩選方法往往會事半功倍。
初篩得到的菌株需要進步通過復篩，以獲得較好的菌株。復篩通常采用搖瓶培養法，產物的檢測通常采用更為精確的定量測定方法。