工业微生物

微生物本身或其代谢过程中产生众多的代谢产物，其中许多是对人类有应用价值的。人们工业化规模培养微生物生产商业性产品，称为微生物工业，或者以微生物为主体生产产品的工业，也称之为微生物工业。 微生物种类繁多，容易变异，因而微生物工业中菌种的选择和培育是生产之母；微生物代谢类型多，适应性强，所以微生物工业中的代谢调控是生产的关键；保持微生物工业产品的优质、高产和低耗，规模生产的设备和产物的各项处理是生产的重要组成。微生物工业化规模的生产，不同于实验室的试验，也不同于实验工厂的中间试验，它涉及的学科更多，除微生物学、生物化学、分子生物学、化工外，还涉及机械、工程、计算机、经营管理等。而且微生物工业产品众多，生产工艺各异，应用范围广泛，因此本章仅能就微生物工业中有关微生物学方面的问题择要叙述。 第一节　工业发酵的菌种和发酵特征微生物工业中，发酵术语指的是任何大规模过程，已成了习惯用语，不管微生物代谢有或没有外源最终电子受体的情况下发生的氧化作用。进行工业发酵的容器称为发酵罐(fermenter )，也可叫做生物反应器(bioreactor)。在微生物发酵过程中，有机物既是电子最终受体，又是被氧化的基质。通常这些氧化基质都是氧化不彻底，因此发酵的结果积累某些有机物，即产生多种多样的发酵产物。某些发酵产物可能在工、农、医、药、环保等领域应用，具有潜在的经济和社会效益，这些产物经发酵后的处理，通称后处理(downstream processing)，如：分离、纯化或再加工等，成为商业性的发酵产品。微生物的工业发酵，就是利用各种微生物的不同发酵特性，发酵生产众多有价值的发酵产品。微生物的工业发酵方式有多种多样，但发酵过程是很类似的，其基本步骤如图15-1所示，有的发酵过程更繁多，有的则可省去某些步骤。图15-1 微生物工业发酵的基本过程一、生产菌种的要求和来源1.生产菌种的要求　微生物工业发酵所用的微生物称为菌种。不是所有的微生物都可作为菌种，即使是同属于一个种(species)的不同株的微生物，也不是所有的株都能用来进行发酵生产。例如：发酵生产碱性蛋白酶(洗涤剂的重要用酶)的生产菌种地衣芽孢杆菌(Bacillus licheniformis)，就不是该种菌中所有菌株都能用来作为菌种，而是经过精心选育，达到生产菌种的要求的菌株才可作为菌种。对菌种一般有以下要求：首先菌种能在较短的发酵过程中高产有价值的发酵产品。菌种发酵产生所需的最终产品量，按所用发酵培养基的单位体积或重量所产生的数量计算，应该是高的，越高越好。高、低的标准是与当时同一产品发酵所得的水平相比，或用其商业价值或社会效益来衡量；第二，菌种的发酵培养基应价廉，来源充足，被转化为产品的效率高。如许多发酵工业都是用农副产品配制成发酵培养基，不仅能满足菌种发酵所要求的营养成分，转化率高，而且发酵原料易获得，价格低廉。从表15-1可见部分农副产品的营养成分，在制备发酵培养基时合理配制是能够满足许多菌种生长、繁殖、产生各 种各样的发酵产品。第三，菌种对人、动物、植物和环境不应该造成危害，还应注意潜在的、慢性的、长期的危害，要充分评估，严格防护。第四，菌种发酵后，所产不需要的代谢产物少，而且产品相对容易地与不需要的物质分离，下游技术能用于规模化生产。下游技术(downstream of biotechnology)一般是泛指从菌种的大规模培养、监测一直到产品的分离、纯化、质量分析等一系列单元操作技术，其中的产品分离纯化技术即后处理，是菌种实现产业化的关键。第五，菌种的遗传特性稳定，而且易于进行基因操作。这不仅可以保障发酵工业高产、稳产，而且为菌种的进一步改良，产品质和量的增加，成本的下降，应用基因工程技术创造了很好的条件。　表15-1　一些农副产品的营养成分表(%)名　　称水　分粗蛋白粗脂肪粗纤维无氮浸出物粗灰分钙磷玉米粉12.09.04.31.572.01.30.220.31甘薯粉13.0[colo

工业显微镜和生物显微镜的区别，但就字面意思上能了解到它们最大的区别，就是用途不同，这里主要从其物镜上来说明它们的不同之处：物镜的鉴别能力可分为平面和垂直鉴别能力。物镜(objectivelens)物镜是决定光学显微镜基本性能及功能的最重要的光学单元。因此，为了满足各种需求和应用，我们研制出了有着最佳光学性能和功能(这对光学显微镜而言也是最重要的性能和功能)的物镜，推出了能满足不同使用目的多种物镜产品。　光学显微镜的用途大致分为“生物用”和“工业用”两大类。物镜也可以按照这两种用途，划分为“生物物镜用”物镜和“工业用”物镜。在工业用途中，一般是在金属矿物切片、半导体晶圆和电子零部件等标本没有被遮盖的状态下进行观察的。所以，工业显微镜用物镜采用了物镜前端和标本之间没有盖玻片状态的最佳光学系统设计。然而在生物用途中，一般是将生物标本放置在载玻片上，并从上面用盖玻片遮盖固定。由于生物用物镜需要透过盖玻片观察样本，所以采用了考虑到盖玻片的厚度(一般为0.17mm)的光学系统设计。　　在这里说明生物显微镜和工业显微镜的物镜也是大有不同的，基本上物镜是按照用途、观察方法、倍率、性能(像差校正)等进行分类。其中，按照像差校正来分类的是显微镜物镜特有的分类方法。

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原生动物（103），其中放线菌和霉菌指其孢子数。但各种微生物由于生理特性不同，在土壤中的分布也随着地理条件、养分、水分、土质、季节而有很大的变化。因此，在分离菌株前要根据分离筛选的目的，到相应的环境和地区去采集样品。（一）根据土壤特点1. 土壤有机质含量和通气状况一般耕作土、菜园土和近郊土壤中有机质含量丰富，营养充足，且土壤成团粒结构，通气饱水性能好，因而，微生物生长旺盛，数量多，尤其适合于细菌、放线菌生长。山坡上的森林土，植被厚，枯枝落叶多，有机质丰富，且阴暗潮湿，适合霉菌、酵母菌生长繁殖，微生物数量相应也比较少。从土层的纵剖面看，1～5cm的表层土由于阳光照射，蒸发量大，水分少，且有紫外线的杀菌作用，因而微生物数量比5～25cm土层少；25cm以下土层则因土质紧密，空气量不足，养分与水分缺乏，含菌量也逐步减少。因此，采土样最好的土层是5～25cm。一般每克土中含菌数约几十万到几十亿个，并且各种类型的细菌和放线菌几乎都能分离到。如好气芽孢杆菌、假单胞菌、短杆菌、大肠杆菌、某些嫌气菌等。但总的说来酵母菌分布土层最浅，约5～10cm，霉菌和好氧芽孢杆菌也分布在浅土层。2. 土壤酸碱度和植被状况土壤酸碱度会影响微生物种类的分布。偏碱的土壤（pH7.0～7.5）环境，适合于细菌、放线菌生长。反之在偏酸的土壤（pH7.0以下）环境下，霉菌、酵母菌生长旺盛。由于植物根部的分泌物有所不同，因此，植被对微生物分布也有一定的影响。如番茄地或腐烂番茄堆积处有较多维生素C生产菌。葡萄或其他果树在果实成熟时，其根部附近土壤中酵母菌数量增多。豆科植物的植被下，根瘤菌数量比其他植被下占优势。3. 地理条件南方土壤比北方土壤中的微生物数量和种类都要多，特别是热带和亚热带地区的土壤。许多工业微生物菌种，如抗生素产生菌，尤其是霉菌、酵母菌，大多从南方土壤中筛选出来。原因是南方温度高，温暖季节长，雨水多，相对湿度高，植物种类多，植被覆盖面大，土壤有机质丰富，造成得天独厚的微生物生长环境。4. 季节条件不同季节微生物数量有明显的变化，冬季温度低，气候干燥，微生物生长缓慢，数量最少。到了春天随着气温的升高，微生物生长旺盛，数量逐渐增加。但就南方来说，春季往往雨水多，土壤含水量高，通气不良，即使有微生物所需的温度、湿度，也不利于其生长繁殖。随后经过夏季到秋季，约有7～10个月处在较高的温度和丰富的植被下，土壤中微生物数量比任何时候都多，因此，秋季采土样最为理想。（二）采样方法用取样铲，将表层5cm左右的浮土除去，取5～25处的土样10～25，装入事先准备好的塑料袋内扎好。北方土壤干燥，可在10～30处取样。给塑料袋编号并记录地点、土壤质地、植被名称、时间及其他环境条件。一般样品取回后应马上分离，以免微生物死亡。但有时样品较多，或到外地取样，路途遥远，难以做到及时分离，则可事先用选择性培养基做好试管斜面，随身带走。到一处将取好的土样混匀，取3～4撒到试管斜面上，这样可避免菌株因不能及时分离而死亡。

原生动物（103），其中放线菌和霉菌指其孢子数。但各种微生物由于生理特性不同，在土壤中的分布也随着地理条件、养分、水分、土质、季节而有很大的变化。因此，在分离菌株前要根据分离筛选的目的，到相应的环境和地区去采集样品。（一）根据土壤特点1. 土壤有机质含量和通气状况一般耕作土、菜园土和近郊土壤中有机质含量丰富，营养充足，且土壤成团粒结构，通气饱水性能好，因而，微生物生长旺盛，数量多，尤其适合于细菌、放线菌生长。山坡上的森林土，植被厚，枯枝落叶多，有机质丰富，且阴暗潮湿，适合霉菌、酵母菌生长繁殖，微生物数量相应也比较少。从土层的纵剖面看，1～5cm的表层土由于阳光照射，蒸发量大，水分少，且有紫外线的杀菌作用，因而微生物数量比5～25cm土层少；25cm以下土层则因土质紧密，空气量不足，养分与水分缺乏，含菌量也逐步减少。因此，采土样最好的土层是5～25cm。一般每克土中含菌数约几十万到几十亿个，并且各种类型的细菌和放线菌几乎都能分离到。如好气芽孢杆菌、假单胞菌、短杆菌、大肠杆菌、某些嫌气菌等。但总的说来酵母菌分布土层最浅，约5～10cm，霉菌和好氧芽孢杆菌也分布在浅土层。2. 土壤酸碱度和植被状况土壤酸碱度会影响微生物种类的分布。偏碱的土壤（pH7.0～7.5）环境，适合于细菌、放线菌生长。反之在偏酸的土壤（pH7.0以下）环境下，霉菌、酵母菌生长旺盛。由于植物根部的分泌物有所不同，因此，植被对微生物分布也有一定的影响。如番茄地或腐烂番茄堆积处有较多维生素C生产菌。葡萄或其他果树在果实成熟时，其根部附近土壤中酵母菌数量增多。豆科植物的植被下，根瘤菌数量比其他植被下占优势。3. 地理条件南方土壤比北方土壤中的微生物数量和种类都要多，特别是热带和亚热带地区的土壤。许多工业微生物菌种，如抗生素产生菌，尤其是霉菌、酵母菌，大多从南方土壤中筛选出来。原因是南方温度高，温暖季节长，雨水多，相对湿度高，植物种类多，植被覆盖面大，土壤有机质丰富，造成得天独厚的微生物生长环境。4. 季节条件不同季节微生物数量有明显的变化，冬季温度低，气候干燥，微生物生长缓慢，数量最少。到了春天随着气温的升高，微生物生长旺盛，数量逐渐增加。但就南方来说，春季往往雨水多，土壤含水量高，通气不良，即使有微生物所需的温度、湿度，也不利于其生长繁殖。随后经过夏季到秋季，约有7～10个月处在较高的温度和丰富的植被下，土壤中微生物数量比任何时候都多，因此，秋季采土样最为理想。（二）采样方法用取样铲，将表层5cm左右的浮土除去，取5～25处的土样10～25，装入事先准备好的塑料袋内扎好。北方土壤干燥，可在10～30处取样。给塑料袋编号并记录地点、土壤质地、植被名称、时间及其他环境条件。一般样品取回后应马上分离，以免微生物死亡。但有时样品较多，或到外地取样，路途遥远，难以做到及时分离，则可事先用选择性培养基做好试管斜面，随身带走。到一处将取好的土样混匀，取3～4撒到试管斜面上，这样可避免菌株因不能及时分离而死亡。

和其他工业产品将来自工业生物技术。那颇具前景的工业生物技术发展方向和研发重点究竟何在？中国工程院院士、北京化工大学副校长谭天伟教授指出，过程强化和集成以及系统优化将是降低工业生物技术成本和减少排污的重要途径，基于多产物联产目标的全局调控将是未来的一个重要目标。　　谭天伟介绍，我国在细胞工程、基因工程等工业生物技术上游领域与世界先进水平差距较小，但在工业生物技术的过程科学基础研究方面与国外有较大的差距，尤其是过程放大原理和方法。　　“工业生物过程强化和集成以及系统优化已经成为降低成本和减少排污的重要发展方向。”谭天伟说，工业生物技术的成本与分离过程有关。将传统化工分离技术与生物产品分离技术有机结合已经得到了广泛应用。新分离工艺可以大幅度降低生产成本。例如在氨基酸生产中，采用离子交换层析方法取代传统的沉淀方法，可使产品收率由原来的不足70%提高到90%以上，而且产品质量也得到提高。　　谭天伟认为，工业生物过程的结果不但取决于各个单元的效率,还取决于系统内各单元的相互作用，因此过程集成和优化是非常关键的技术。采用过程集成将多步过程集成在一步中进行可大大降低能耗，提高收率。如美国杰能科（Genencor）公司用玉米淀粉生产乙醇的工艺，将传统的两步法淀粉糖化工艺集成在一步中，能耗降低30%以上，大大提高了发酵效率。　　谭天伟表示，相同的工业生物过程，操作条件不同，基本相同的投料量会得到完全不同的产量，有时会相差几十个百分点甚至数十倍，即工业生物过程存在系统优化问题。如美国ADM公司对玉米的综合利用进行了系统优化，除生产玉米淀粉外，还生产玉米油、胚芽蛋白和饲料，基本做到了将原料吃干榨尽。又如，国际著名的生物化学品公司DSM对原料的生物转化和分离及废物排放进行了系统优化，发现采用清液发酵生产大宗化学品最为合适。由于清液原料糖转化率高，而且后处理工艺简单，能耗可降低30%以上，废物产生量降低50%以上。　　另外，基于多产物联产目标的全局调控也是未来工业生物技术发展的一大方向。谭天伟认为，传统的工业生物过程一方面能耗和物耗较高，各单元之间的物质和能量利用往往不能高效匹配；另一方面，微生物细胞自身的代谢和生理需求又决定了生物转化体系副产物多、原料利用率低及环境污染相对严重。随着微生物基因组学、细胞生理学、现代仪器分析技术和过程工程科学的快速发展及多学科交叉与融合，对整个工业生物过程进行全局设计与调控将成为可能。　　因此，谭天伟认为，工业生物技术未来的研究重点之一将是对菌株的生产能力和环境耐受性进行调控，对高附加值的副产物进行多目标强化联产，实现生物炼制工艺，对各个反应/分离以及分离/分离单元进行单元内和单元间的设计、集成与全局优化，从细胞群、操作单元乃至生产过程上对工业生物技术进行全面突破与创新，最终实现工业生物过程的环境污染最小化、资源利用最大化和生产效益最大化的总体目标。

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提个问题大家交流一下，食品级，药品级，工业级，微生物生长和发酵专用，，这几种级别之间的区别。2 I+ r( _0 y% F7 生物制药的培养基到底该如何选择呢？是以最终产品质量为标准，还是每一个环节中都规定级别呢？还有一个重要的问题我想知道：有这方面的标准或者法规提到：生物制药（或者发酵食品饮料等）的培养基必须用什么级别的吗？

各种微生物对营养要求和培养条件是不同的，在分离筛选时若在这两个方面加以调节控制，就能获得更好的分离效果。1. 培养基的营养成分各种微生物对碳源、氮源要求各异，有的对营养还有特殊的要求，事先了解被分离微生物的营养要求，从而设计一个合理快速的分离培养基，能够收到事半功倍的效果。放线菌是生产抗生素和酶制剂的重要来源。在选择分离放线菌时，通常采用改良的HV琼脂培养基、土豆-胡萝卜水汁液培养基和淀粉琼脂培养基能取得较好的效果。但不同菌种对营养要求差别很大，如奴卡氏菌在有氧条件下用普通培养基即可分离到，而以色列放线菌则在有CO2存在且有适宜培养基的情况下才能正常生长繁殖。筛选水解酶产生菌时，通常利用以底物为惟一碳、氮源的平板进行分离，如以淀粉为碳源的培养基可鉴定菌落能否产生淀粉酶；一种含纤维素粉为碳源的分离培养基，可以鉴别纤维素酶产生菌；用含有酪蛋白为有机氮源的平板培养基，可以鉴别蛋白酶的产生菌。纯种分离时，把以上琼脂平板置于适宜的温度培养一定的时间，如具有产生水解酶能力的菌株，便在菌落四周形成水解圈或呈色圈，根据圈的大小可初步判断酶活力强弱。测定水解圈直径与菌落直径之比，把比例大的菌落移入斜面保藏，供进一步筛选。2. 培养基的pH细菌、放线菌的生长繁殖对pH一般要求偏碱，霉菌和酵母菌要求偏酸。因此，分离培养基的pH应该调节到被分离微生物要求范围。这不仅有利于自身生长，也可排除一部分不需要的菌类。例如，分离柠檬酸产生菌的黑曲霉，就是利用调节培养基的酸碱度获得成功的。其分离方法是：取红芋粉醪20%、柠檬酸10%～20%配成培养液，调节pH2.0～2.5，以一定量的培养基和土样均匀混合，用毛细吸管点种在平皿内事先覆盖的无菌滤纸上（2～3层），于30℃培养，这样可以分离到产生柠檬酸的黑曲霉。分离碱性蛋白酶和碱性脂肪酶产生菌时，可以把培养基调到pH9～11，在此范围内不宜生长的微生物被抑制，这对分离本身起到浓缩作用。大多数水解酶的生长最适pH基本相近，而酶的作用pH未必与产酶pH相同。培养基的pH要结合营养成分和培养条件来考虑。因为微生物在生长繁殖过程中，由于代谢作用会产生酸性或碱性产物，pH发生变化，微生物生长受到抑制。一般培养基中碳氮比（C/N）高者，培养后倾向于酸性，反之则倾向于碱性。无机盐的性质也会影响pH变化，（NH4）2SO4是生理酸性无机氮源，其中NH4+被菌体利用，留下SO42-，培养液变成酸性。而NaNO3是生理碱性氮源，其中NO3-被菌体分解利用后，剩余Na+，使培养液变成碱性。如发酵过程缺氧，则代谢向有机酸合成方向进行，pH下降。为了维持培养基的PH，一般要加磷酸盐，如K2HPO4、KH2PO4，使培养基具有一定的缓冲能力。如果培养液中的酸碱变化很大，磷酸盐的缓冲容量不足以调节pH变化，则可适当加入碳酸钙，以不断中和菌体代谢过程中产生的酸类，使培养基的pH能保持在恒定的范围内。此外，在分离霉菌时，加几滴乳酸不仅可以维持一定酸碱度，而且可以抑制细菌的生长。3. 排除不需要的菌类采取调节pH的方法来抑制非目的微生物的生长，虽然能起到一定的作用，但并不是对所有的菌类都有效。有些细菌和放线菌同样可以在酸性环境下生长，而个别的霉菌，也同样可以在中性或偏碱的培养基中生长。为了更有效地抑制非目的微生物的生长，要加入一些专一性的抑制剂。（1）分离细菌时，在培养基中加入浓度为50U/ml制霉菌素，可以抑制霉菌和酵母菌的生长。（2）分离放线菌时，在样品中加入0.05%十二烷基磺酸钠（SDS）不仅可以抑制细菌的生长，还能激活放线菌孢子的萌发。加入氟哌酸（5mg/L）+ 制霉菌素（50mg/L）+ 青霉素（0.8mg/L）也可以有效地抑制细菌和真菌，而不影响放线菌的生长。（3）分离霉菌和酵母菌时，在培养基中加入青霉素、链霉素和四环素各30U/ml，可以抑制细菌和放线菌生长。（4）分离根霉和毛霉时，由于这些微生物的菌丝易蔓延成片，难以得到纯化的菌落，通常在培养基中添加0.1%去氧胆酸钠或山梨醇防止菌丝蔓延，使菌落长得小而紧密。一般用于分离单一目的微生物的培养基中均含有抑制其他微生物的抑制剂，这些专用的抑制剂在小型实验室配制较麻烦，现已有成品供应，只要直接加入基础培养基即可。如氨苄西林，主要用于分离亲水气单孢菌。4. 控制培养温度控制培养温度，也是一种获得目的微生物的有效措施。各类微生物生长温度不同，从大范围来看，可分三大类：一类是高温微生物，最适温度在50～60℃。如果要分离这类菌可将分离培养基置于50～60℃温度下培养，能抑制一些嗜冷、中性微生物生长，可以有效地分离到高温菌类。第二类是中温微生物，它们的最适生长温度是20～40℃，超过50℃，就停止生长。这类微生物最为常见，、数量都占首位。工业发酵微生物绝大多数都属于此类。其中不同类群微生物对温度又有所差别，一般细菌、放线菌最适温度为25～37℃，霉菌和酵母最适温度为20～28℃。第三类为低温微生物，它们的最适温度为15℃或更低。当从样品中分离各种菌类时，分别置于自身最适温度下培养也可大体上抑制另一些微生物的生长。当分离某些特殊产物的微生物时，对温度的选择还需考虑某些内在的关系，如在筛选不饱和脂肪酸产生菌时，由于细胞膜中所含的不饱和脂肪酸含量越高，其凝固点越低，即细胞在较低温度下仍能表现出活力，因此在低于正常温度10℃下分离效果最好。

经富集培养以后的样品，目的微生物得到增殖，占了优势，其他种类的微生物在数量上相对减少，但并未死亡。富集后的培养液中仍然有多种微生物混杂在一起，即使占了优势的一类微生物中，也并非纯种。例如同样一群以油脂为碳源的脂肪酶产生菌，有的是细菌，有的是霉菌，有的是芽孢杆菌，有的不产芽孢，有的生产能力强，有的生产能力弱等等。因此，经过富集培养后的样品，也需要进一步通过分离纯化，把最需要的菌株直接从样品中分离出来。一、好气微生物的分离分离的方法很多，大体可分为两类：一类较为粗放，只能达到“菌落纯”，如稀释涂布法，划线分离法，组织分离法等。前两种方法由于操作简便有效，工业生产中应用较多。组织分离法则通常是从有病或特殊组织中分离菌株。另一类是较细的单细胞或单孢子分离方法，可达到“菌株纯”或“细胞纯”的水平。这类方法需采用专门的仪器设备，复杂的如显微操作装置，简单的可利用培养皿或凹玻片作分离小室进行分离。下面对这几种分离纯化方法分别加以介绍。（一）稀释涂布法把土壤样品以十倍的级差，用无菌水进行稀释，取一定量的某一稀释度的悬浮液，涂抹于分离培养基的平板上，经过培养，长出单个菌落，挑取需要的菌落移到斜面培养基上培养。土壤样品的稀释程度，要看样品中的含菌数多少，一般有机质含量高的菜园土等，样品中含菌量大，稀释倍数高些，反之稀释倍数低些。采用该方法，在平板培养基上得到单菌落的机会较大，特别适合于分离易蔓延的微生物。（二）划线分离法用接种环取部分样品或菌体，在事先已准备好的培养基平板上划线，当单个菌落长出后，将菌落移入斜面培养基上，培养后备用。该分离方法操作简便、快捷，效果较好。在样品含菌量较少或某种目的微生物不多的情况下，微生物的纯种分离方法可以简化如下：第一种方法，取一支盛有3～5ml无菌水的粗试管或小三角瓶，取混匀的样品少许（0.5g左右）放入其中，充分振荡分散，用灭菌滴管取一滴土壤悬液于琼脂平板上涂抹培养，或者用接种环接一环于平板上划线培养。这种方法不需要菌落计数，比以上常规稀释法简便。第二种方法，取风干粉末状的土样少许（几十毫克）直接洒在选择性分离培养基平板上或混入培养基中制成平板，置适温培养一定时间，长出菌落。例如分离小单孢菌就可采用该方法，从河泥中取样，风干研碎，取样品粉末20～50mg直接加到天门冬酰胺培养基中，混合均匀制成平板，培养后长出鱼卵状菌落。这种方法有时分离不够充分，可用划线法进一步纯化。（三）利用平皿的生化反应进行分离这是一种利用特殊的分离培养基对大量混杂微生物进行初步分离的方法。分离培养基是根据目的微生物特殊的生理特性或利用某些代谢产物生化反应来设计的。通过观察微生物在选择性培养基上生长状况或生化反应进行分离，可显著提高菌株分离纯化的效率。1. 透明圈法在平板培养基中加入溶解性较差的底物，使培养基混浊。能分解底物的微生物便会在菌落周围产生透明圈，圈的大小初步反应该菌株利用底物的能力。该法在分离水解酶产生菌时采用较多，如脂肪酶、淀粉酶、蛋白酶、核酸酶产生菌都会在含有底物的选择性培养基平板上形成肉眼可见的透明圈。在分离淀粉酶产生菌时，培养基以淀粉为惟一碳源，待样品涂布到平板上，经过培养形成单个菌落后，再用碘液浸涂，根据菌落周围是否出现透明的水解圈来区别产酶菌株。如要分离该酸水解酶产生菌，可用双层平板法，首先在普通平板培养基上把悬浮液涂抹培养，等长出菌落后覆盖一层营养琼脂，内含3%酵母RNA，0.7%琼脂及0.1mol/LEDTA，pH7.0，于42℃左右培养2～4h,四周产生透明圈的菌落，即为核酸分解酶产生菌。在分离某种产生有机酸的菌株时，也通常采用透明圈法进行初筛。在选择性培养基中加入碳酸钙，使平板成混状，将样品悬浮液涂抹到平板上进行培养，由于产生菌能够把菌落周围的碳酸钙水解，形成清晰的透明圈，可以轻易地鉴别出来。分离乳酸产生菌时，由于乳酸是一种较强的有机酸，因此，在培养基中加入的碳酸钙不仅有鉴别作用，还有酸中和作用。

划时代的发酵工业　　微生物工程又称微生物发酵工程，是利用微生物的某些生物功能，为人类生产有用的生物产品，或者直接利用微生物参与和控制某些工业生产过程的一种新技术。是现代生物技术的重要组成部分，也是基因工程的基础。　　随着有关学科的发展和生产工艺的改进，人们对微生物的利用本领越来越高。以微生物为原料进行生产的新产品如雨后春笋，层出不穷。　　在我们已经讲述过的生物技术的内容中已多次提到了微生物的功绩，事实上，生物技术的诸多成果，最易通过微生物转化为生产力了。如果说，现代生物技术已成功地应用于工业生产的话，那么，主要应归功于利用和改造微生物的功绩。　　现今的微生物发酵工程已逐渐趋于成熟，并在工业生产中创造出了巨大的经济效益。创立了划时代的发酵工业。现代微生物发酵工艺与我们民间延续了几千年的传统的发酵技术有着很大的不同，主要表现在；所使用的微生物是经过选育的优良菌种并经过纯化，具有更强的生产能力；发酵条件的选用更加合理，并加以自动控制等条件，生产效率更高；生产规律模大，产品种类繁多。　　让我们再进一步来看看微生物发酵和发酵工程的涵义吧。我们可以简单地把微生物发酵比喻成给微生物提供食品和适宜的生长条件，让它们生长繁殖、并各显其能，用它们的身体、它们的功能，为人类提供产品和服务。随着科学和技术的发展，发酵所包含的含义也越来越广。发酵及其产品的获得，是一个包含生物化学反应的工业过程，主角有两个，一个是微生物，一个是发酵底物，即微生物赖以生存的营养条件。********************************************************************************************************************划时代的发酵工业 & 21世纪生物化工发展及对策在很多论坛和网站转载的两篇好文章，其中“21世纪生物化工发展及对策”在搜索到的转载中均有排列错误[em55] ，在此予以修正.本人对生物发酵法制造香料很敢兴趣，请指教！

富集（enrichment）培养是在目的微生物含量较少时，根据微生物的生理特点，设计一种选择性培养基，创造有利的生长条件，使目的微生物在最适的环境下迅速地生长繁殖，数量增加，由原来自然条件下的劣势种变成人工环境下的优势种，以利分离到所需要的菌株。富集培养主要根据微生物的碳、氮源、pH、温度、需氧等生理因素加以控制。一般可从以下几个方面来进行富集。一、控制培养基的营养成分微生物的代谢类型十分丰富，其分布状态随环境条件的不同而异。如果环境中含有较多某种物质，则其中能分解利用该物质的微生物也较多。因此，在分离该类菌株之前，可在增殖培养基中人为加入相应的底物作惟一碳源或氮源。那些能分解利用的菌株因得到充足的营养而迅速繁殖，其他微生物则由于不能分解这些物质，生长受到抑制。当然，能在该种培养基上生长的微生物并非单一菌株，而是营养类型相同的微生物群。富集培养基的选择性只是相对的，它只是微生物分离中的一个步骤。现举两例，如要分离水解酶产生菌，可在富集培养基中以相应底物为惟一碳源，加入含菌样品，给目的微生物以最佳的培养条件（pH、温度、营养、通气等）进行培养。能分解利用该底物的菌类得以繁殖，而其他微生物则因得不到碳源无法生长，菌数逐渐减少。此时分离将得到所需的微生物。又如要分离耐高渗酵母菌，由于该类菌在一般样品中含量很少，富集培养基和培养条件必须严密设计。首先要到含糖分高的花蜜、糖质中去取样。富集培养基为5%～6%的麦牙汁，30%～40%葡萄糖，pH3～4，在20～25℃温度下进行培养，可以达到富集的目的。在富集培养时，还需根据微生物的不同种类选用相应的富集培养基，如淀粉琼脂培养基通常用于丝状真菌的增殖，配方为（%）：可溶性淀粉4，酵母浸膏0.5，琼脂2，pH6.5～7.0。在配制时要特别注意酵母浸膏加量，过多会刺激菌丝生长，而不利于孢子的产生。根据微生物对环境因子的耐受范围具有可塑性的特点，可通过连续富集培养的方法分离降解高浓度污染物的环保菌。如以苯胺作惟一碳源对样品进行富集培养，待底物完全降解后，再以一定接种量转接到新鲜的含苯胺的富集培养液中，如此连续移接培养数次。同时将苯胺浓度逐步提高，便可得到降解苯胺占优势的菌株培养液，采用稀释涂布法或平板划线法进一步分离，即可得到能降解高浓度苯胺的微生物。移种的时间既可根据底物的降解情况，也可通过微生物的生长情况确定。如在分离环己烷降解菌时，样品经环己烷为惟一碳源的培养基富集后，培养液由原来的无色变为浑浊的乳白色。同时锥行瓶壁上也可观察到微生物的生长情况。此时可以2%的接种量移入新鲜的富集培养基中继续培养。连续富集培养的方法虽耗时较长，有时甚至需要6～7个月，但效果较好。通过该方法分离DDT、甲基对硫磷（MP）及其他一些污染物的分解菌，也都取得了满意的结果。二、控制培养条件在筛选某些微生物时，除通过培养基营养成分的选择外，还可通过它们对pH、温度及通气量等其他一些条件的特殊要求加以控制培养，达到有效的分离目的。如细菌、放线菌的生长繁殖一般要求偏碱（7.0～7.5），霉菌和酵母菌要求偏酸（4.5～6）。因此，富集培养基的pH值调节到被分离微生物的要求范围不仅有利于自身生长，也可排除一部分不需要的菌类。分离放线菌时，可将样品液在40℃恒温预处理20分钟，有利于孢子的萌发，可以较大的增加放线菌数目，达到富集的目的。筛选极端微生物时，需针对其特殊的生理特性，设计适宜的培养条件，达到富集的目的。一般所筛选的微生物通常是好氧菌，但有时也需分离厌氧菌。因严格厌氧菌不仅可省略通气、搅拌装置，还可节省能耗。这时除了配置特殊的培养基外，还需准备特殊的培养装置，创造一个有利于厌氧菌的生长环境，使其数量增加，易于分离。三、抑制不需要的菌类在分离筛选的过程中，除了通过控制营养和培养条件，增加富集微生物的数量以有利于分离外，还可通过高温、高压、加入抗生素等方法减少非目的微生物的数量，使目的微生物的比例增加，同样能够达到富集的目的。从土壤中分离芽孢杆菌时，由于芽孢具有耐高温特性，100℃很难杀死，要在121℃才能彻底死亡。可先将土样加热到80℃或在50%乙醇溶液中浸泡1h，杀死不产芽孢的菌种后再进行分离。在富集培养基中加入适量的胆盐和十二烷基磺酸钠可抑制革兰阳性菌的生长，对革兰阴性无抑制作。分离厌氧菌时，可加入少量硫乙醇酸钠作为还原剂，它能使培养基氧化还原电势下降，造成缺氧环境，有利于厌氧菌的生长繁殖。筛选霉菌时，可在培养基中加入四环素等抗生素抑制细菌，使霉菌在样品的比例提高，从中便于分离到所需的菌株；分离放线菌时，在样品悬浮液中加入10滴10%的酚或加青霉素（抑制G+菌）、链霉素（抑制G-菌）各30～50U/ml，以及丙酸钠10μg/ml（抑制霉菌类）抑制霉菌和细菌的生长。另外据报道，重铬酸钾对土壤真菌、细菌有明显的抑制作用，也可用于选择分离放线菌。在分离除链霉菌以外的放线菌时，先将土样在空气中干燥，再加热到100℃保温1h，可减少细菌和链霉菌的数量。分离耐高浓度酒精和高渗酵母菌时，可分别将样品在高浓度酒精和高浓度蔗糖溶液中处理一段时间，杀死非目的微生物后再进行分离。对于含菌数量较少的样品或分离一些稀有微生物时，采用富集培养以提高分离工作效率是十分必要的。但是如果按通常分离方法，在培养基平板上能出现足够数量的目的微生物，则不必进行富集培养，直接分离、纯化即可。

[b]酶是生物为提高其生化反应效率而产生的生物催化剂,是由生物体合成又可脱离生物体而存在的球形蛋白质,它能改变化学反应的速度,但不影响最终产物的性质,且本身在反应前后也不发生变化。20世纪80年代起,生物工程作为一门新兴高新技术在我国得到了迅速发展,酶的研究与应用领域逐渐扩大，而且取得了可喜的成就。 酶作为催化剂有如下特性: (1)反应的速度比非催化反应的速度高108~1020倍,比其它催化剂催化的反应速度高107~1013倍。 (2)作用缓和,不需要高温高压、强酸、强碱等条件。酶本身无毒,公害少,利于环保。 (3)专一性强,即一种酶只能催化一种或一类反应,例如蛋白酶只能催化蛋白质水解,淀粉酶只能催化淀粉水解。 (4)酶的本质为蛋白质,故一切能导致蛋白质性质发生改变的因素,例如温度、pH值、重金属离子等均能影响酶的催化效能。 [b]酶的来源十分广泛,种类繁多,性能各异,根据其催化反应类型,国际生物化学协会将酶分为6种: 氧化还原酶、裂解酶、异构酶、转移酶、水解酶、合成酶。 其中合成酶是催化合成某些化合物的酶,主要用在生物合成工业中,如谷氨酰胺合成酶、谷胱甘肽合成酶、纤维素合成酶、淀粉合成酶、紫杉醇生物合成酶等。 其中常用于食品加工中的酶主要有淀粉酶、蛋白酶、脂肪酶、葡萄糖氧化等。[/b] [/b]

很多从事生物药品研发和检验的兄弟一直徘徊在AKTA explorer和各种名目的HPLC之间，这次小弟带来的是GE集团的科学家（即被收购的瑞典阿玛西亚公司，拥有著名的AKTA系列层析系统）编写的工业层析专著，希望大家喜欢

工业废水的厌氧生物技术[img]http://www.instrument.com.cn/bbs/images/affix.gif[/img][url=http://www.instrument.com.cn/bbs/download.asp?ID=174554]工业废水的厌氧生物技术[/url]

生物工程类制药工业水污染物排放标准 （GB 21907—2008） 生物工程类制药工业水污染物排放标准 Discharge standards of water pollutants for pharmaceutical industry Bio-pharmaceutical category ( GB 21907—2008 2008-08-01实施) 为贯彻《中华人民共和国环境保护法》、《中华人民共和国水污染防治法》、《中华人民共和国海洋环境保护法》、《国务院关于落实科学发展观 加强环境保护的决定》等法律法规和《国务院关于编制全国主体功能区规划的意见》，保护环境，防治污染，促进制药工业生产工艺和污染治理技术的进步，制定本标准。本标准规定了生物工程类制药工业企业水污染物的排放限值、监测和监控要求以及标准的实施与监督等相关规定。本标准适用于生物工程类制药工业企业的水污染防治和管理，以及生物工程类制药工业建设项目的环境影响评价、环境保护设施设计、竣工环境保护验收及其投产后的水污染防治和管理。本标准适用于采用现代生物技术方法（主要是基因工程技术等）制备作为治疗、诊断等用途的多肽和蛋白质类药物、疫苗等药品的企业。本标准不适用于利用传统微生物发酵技术制备抗生素、维生素等药物的生产企业。生物工程类制药的研发机构可参照本标准执行。利用相似生物工程技术制备兽用药物的企业的水污染物防治与管理也适用于本标准。本标准适用于法律允许的水污染物排放行为。新设立的生物工程类制药工业企业的选址和特殊保护区域内现有污染源的管理，按照《中华人民共和国水污染防治法》和《中华人民共和国海洋环境保护法》和《中华人民共和国环境影响评价法》等法律的相关规定执行。本标准规定的水污染物排放控制要求适用于企业向环境水体的排放行为。企业向设置污水处理厂的城镇排水系统排放废水时，其污染物的排放控制要求由企业与城镇污水处理厂根据其污水处理能力商定或执行相关标准，并报当地环境保护主管部门备案；城镇污水处理厂应保证排放污染物达到相关排放标准要求。建设项目拟向设置污水处理厂的城镇排水系统排放废水时，由建设单位和城镇污水处理厂按前款的规定执行。自本标准实施之日起，生物工程类制药工业企业的水污染物排放控制按本标准的规定执行，不再执行《污水综合排放标准》（GB 8978-1996）中的相关规定。 2008-08-01 生物工程类制药工业水污染物排放标准 （GB 21907—2008）http://www.zhb.gov.cn/tech/hjbz/bzwb/shjbh/swrwpfbz/200807/W020080701337884661101.pdf

19 微生物的哪些形态特征可为其分类鉴定的依据20请说明营养物浓度的变化对微生物生长 速度及最终菌体产量的影响。21写出两种活菌体生长量的测定方法名称及基本操作过程22工业微生物育种的一些常规方法。

显微镜主要分两大类:1.工业显微镜2.生物显微镜工业显微镜分类:正置显微镜倒置显微镜体式显微镜测量显微镜

1.我公司生产中要使用大量的冲洗水。水源为地下水。水量大概是每小时六十吨左右；都是使用的新鲜水，不重复使用。2.现在在使用当中的问题是长期使用当中管路内壁有黏稠物产生，是透明黄色的，有人知道是什么吗？随着时间积累越来越多。3.有人知道这是不是水里的微生物造成的。应该检测水的什么物质？有人遇到过类似情况吗？

生物工程类制药工业水污染物排放标准[img]http://www.instrument.com.cn/bbs/images/affix.gif[/img][url=http://www.instrument.com.cn/bbs/download.asp?ID=115155]生物工程类制药工业水污染物排放标准[/url]

求标准GB/T28731-2012《固体生物质燃料工业分析方法》

我们公司现在需要建一个微生物化验室，主要检测工业循环水中的微生物，请问各位大神，需要哪些仪器和设备，另外原有化验室要做哪些改造？如果有做这方面的，可以联系我QQ2929538595，看看能否合作

生物显微镜是用来观察生物切片、生物细胞、细菌以及活体组织培养、流质沉淀等的观察和研究，同时可以观察其他透明或者半透明物体以及粉末、细小颗粒等物体。 生物显微镜供医疗卫生单位、高等院校、研究所用于微生物、细胞、细菌、组织培养、悬浮体、沉淀物等的观察，可连续观察细胞、细菌等在培养液中繁殖分裂的过程等。在细胞学、寄生虫学、肿瘤学、免疫学、遗传工程学、工业微生物学、植物学等领域中应用广泛

所有的微生物育种工作都离不开菌种筛选。尤其是在诱变育种工作中，筛选是最为艰难的也是最为重要的步骤。经诱变处理后，突变细胞只占存活细胞的百分之几，而能使生产状况提高的细胞又只是突变细胞中的少数。要在大量的细胞中寻找真正需要的细胞，就象是大海捞针，工作量很大。简洁而有效的筛选方法无疑是育种工作成功的关键。为了花费最少的工作量，在最短的时间内取得最大的筛选成效，就要求采用效率较高的科学筛选方案和手段。因为诱变育种中的筛选工作最复杂，所以，本节主要讨论诱变育种的筛选方法，这些方法也为其它育种方法的筛选提供了借鉴。 1. 菌种筛选方案在实际工作中，为了提高筛选效率，往往将筛选工作分为初筛和复筛两步进行。初筛的目的是删去明确不符合要求的大部分菌株，把生产性状类似的菌株尽量保留下来，使优良菌种不致于漏网。因此，初筛工作以量为主，测定的精确性还在其次。初筛的手段应尽可能快速、简单。复筛的目的是确认符合生产要求的菌株，所以，复筛步骤以质为主，应精确测定每个菌株的生产指标。 2. 菌种筛选的手段筛选的手段必需配合不同筛选阶段的要求，对于初筛，要力求快速、简便，对于复筛，应该做到精确，测得的数据要能够反映将来的生产水平。2.1 从菌体形态变异分析有时，有些菌体的形态变异与产量的变异存在着一定的相关性，这就能很容易地将变异菌株筛选出来。尽管相当多的突变菌株并不存在这种相关性，但是在筛选工作中应尽可能捕捉、利用这些直接的形态特征性变化。当然，这种鉴别方法只能用于初筛。有人曾统计过3,484个产维生素B2的阿舒假囊酵母(Eremothecium ashbyii)的变异菌落，发现高产菌株的菌落形态有以下特点：菌落直径呈中等大小（8-10毫米），凡过大或过小者均为低产菌株；色泽深黄色，凡浅黄或白色者皆属低产菌株。又如，在灰黄霉素产生菌荨麻青霉(Penicillium urticae)的育种中，曾发现菌落的棕红色变深者往往产量有所提高，而在赤霉素生产菌藤仓赤霉（Gibberella fujikuroi）中，却发现菌落的紫色加深者产量反而下降。 2.2 平皿快速检测法平皿快速检测法是利用菌体在特定固体培养基平板上的生理生化反应，将肉眼观察不到的产量性状转化成可见的"形态"变化。具体的有纸片培养显色法、变色圈法、透明圈法、生长圈法和抑制圈法等，见图5.6.1。这些方法较粗放，一般只能定性或半定量用，常只用于初筛，但它们可以大大提高筛选的效率。它的缺点是由于培养平皿上种种条件与摇瓶培养，尤其是发酵罐深层液体培养时的条件有很大的差别，有时会造成两者的结果不一致。图 5.6.1 平皿快速检测法示意图平皿快速检测法操作时应将培养的菌体充分分散，形成单菌落，以避免多菌落混杂一起，引起"形态"大小测定的偏差。1) 纸片培养显色法将饱浸含某种指示剂的固体培养基的滤纸片搁于培养皿中，用牛津杯架空，下放小团浸有3%甘油的脱脂棉以保湿，将待筛选的菌悬液稀释后接种到滤纸上，保温培养形成分散的单菌落，菌落周围将会产生对应的颜色变化。从指示剂变色圈与菌落直径之比可以了解菌株的相对产量性状。指示剂可以是酸碱指示剂也可以是能与特定产物反应产生颜色的化合物。2) 变色圈法将指示剂直接掺入固体培养基中，进行待筛选菌悬液的单菌落培养，或喷洒在已培养成分散单菌落的固体培养基表面，在菌落周围形成变色圈。如在含淀粉的平皿中涂布一定浓度的产淀粉酶菌株的菌悬液，使其呈单菌落，然后喷上稀碘液，发生显色反应。变色圈越大，说明菌落产酶的能力越强。而从变色圈的颜色又可粗略判断水解产物的情况。 . S:3) 透明圈法在固体培养基中渗入溶解性差、可被特定菌利用的营养成分，造成浑浊、不透明的培养基背景。将待筛选在菌落周围就会形成透明圈，透明圈的大小反映了菌落利用此物质的能力。在培养基中掺入可溶性淀粉、酪素或CaCO3可以分别用于检测菌株产淀粉酶、产蛋白酶或产酸能力的大小。4) 生长圈法 利用一些有特别营养要求的微生物作为工具菌，若待分离的菌在缺乏上述营养物的条件下，能合成该营养物，或能分泌酶将该营养物的前体转化成营养物，那么，在这些菌的周围就会有工具菌生长，形成环绕菌落生长的生长圈。该法常用来选育氨基酸、核苷酸和维生素的生产菌。工具菌往往都是对应的营养缺陷型菌株。5) 抑制圈法待筛选的菌株能分泌产生某些能抑制工具菌生长的物质，或能分泌某种酶并将无毒的物质水解成对工具菌有毒的物质，从而在该菌落周围形成工具菌不能生长的抑菌圈。例如：将培养后的单菌落连同周围的小块琼脂用穿孔器取出，以避免其它因素干扰，移入无培养基平皿，继续培养4-5天，使抑制物积累，此时的抑制物难以渗透到其它地方，再将其移入涂布有工具菌的平板，每个琼脂块中心间隔距离为2厘米，培养过夜后，即会出现抑菌圈。抑菌圈的大小反映了琼脂块中积累的抑制物的浓度高低。该法常用于抗生素产生菌的筛选，工具菌常是抗生素敏感菌。

从DNA重组到细菌基因组计划，从微生物代谢工程到酶工业，从微生物肥料到土壤修复。可以说，现代生物技术的高速发展，离不开微生物。http://www.bioon.com/trends/UploadFiles/201209/2012090708323071.jpg“凭借着生长速度快、结构简单、易操作等特点，微生物学成为生物技术的基础学科，微生物也是生物产业中不可替代的基本材料。”在接受记者采访时，中国微生物学会秘书长肖昌松多次强调。

微生物除具有生物的共性外,也有其独特的特点,正因为其具有这些特点,才使得这样微不可见的生物类群引起人们的高度重视. (一)种类繁多,分布广泛 (二)生长繁殖快,代谢能力强 (三)遗传稳定性差,容易发生变异 (一)种类繁多,分布广泛 种类极其繁多——已发现的微生物达10万种以上,新种不断发现. 分布非常广泛——可以说微生物无处不有,无处不在. 极端环境:冰川,温泉,火山口等极端环境; 土 壤:土壤是微生物的大本营,一克沃土中含菌量高达几亿甚至几十亿; 空 气:空气中也含有大量微生物,越是人员聚集的公共场所,微生物含量越高; 水:水中以江,湖,河,海中含量高,井水次之; 动植物体表及某些内部器官:如皮肤及消化道等. 微生物的多样性已在全球范围内对人类产生巨大影响. 土壤中微生物的种类繁多,几乎所有的微生物都能从土壤中分离筛选得到,要分离筛选某中微生物,多数情况都是从土壤采取样品. 首先微生物为人类创造了巨大的物质财富,目前所使用的抗生素药物,绝大多数是微生物发酵产生的,以微生物为劳动者的发酵工业,为工,农,医等领域提供各种产品. 另外微生物也为人类带来巨大危害,如疫病的传播,并且引起疫病传播的新微生物种类总不断出现.

什么是生物显微镜？16.5万 1'32"生物显微镜国家药品监督管理局 | 本词条由国家药品监督管理局审核生物显微镜是一种用来观察生物切片、生物细胞、细菌以及活体组织培养、流质沉淀等也可以观察其他透明或者半透明物体以及粉末、细小颗粒等物体的精密光学仪器。生物显微镜用来供医疗卫生单位、高等院校、研究院所用于微生物、细胞、细菌、组织培养、悬浮体、沉淀物等的观察，可连续观察细胞、细菌等在培养液中繁殖分裂的过程等。在细胞学、寄生虫学、肿瘤学、免疫学、遗传工程学、工业微生物学、植物学等领域中应用广泛。其光学技术参数包括：数值孔径、分辨率、放大率、焦深、视场宽度、覆盖差、工作距离等。这些参数并不都是越高越好，它们之间既相互联系又相互制约的，实际应用中应当在保证分辨率的基础上根据镜检的目的和实际情况来协调参数间的关系。