緒論1. 微生物工程的概念
微生物工程是現代生物技術的重要組成部分，是研究如何利用微生物生長代謝活動產生的各種生理活性物質來生產商業產品的一門交叉性學科。
2. 微生物工程的發展簡史
2.1 傳統的微生物發酵技術——天然發酵
①西元前4000~2023年，古埃及人熟悉了酒醋的釀造方法。
②約西元前2023年，古希臘人和古羅馬人會利用葡萄釀造葡萄酒。
③西元前3世紀，古巴比侖人會利用穀物釀造某些品種的啤酒。
④隨後發明出用烘焙的啤酒麵包釀造的黑啤酒，以及加入了紅花和各種植物果實作為香料的啤酒，並且許多啤酒的酒精含量高達12~15%。
這一時期，人們並不知道微生物與發酵的關係，因而很難人為控制發酵過程，生產也只能憑經驗，口傳心授，所以被稱為天然發酵時期
2.2 第一代微生物發酵技術——純培養技術的建立
①2023年，列文虎克第乙個通過顯微鏡觀察到用肉眼看不見的微生物包括細菌、酵母等。
②2023年，巴斯德用巴氏瓶（雁頸瓶）證明了酒精發酵是由活酵母引起的，各種不同的發酵產物是由不同微生物產生。
③2023年，柯赫發明固體培養基並首次獲得細菌純培養物，隨後建立了微生物純培養技術。
微生物純培養技術以及滅菌技術的發展，使人為控制發酵過程成為可能，再加上簡單密封發酵罐的發明，發酵管理技術的改進，發酵工業逐步進入了近代化學工業行列。這一時期的產品有酵母、酒精、丙酮、丁醇、有機酸、酶製劑等，主要是一些厭氧發酵和表面發酵產生的初級代謝產物。
2.3 第二代（近代）微生物發酵技術——深層培養技術
①2023年，弗來明發現點青黴。
②2023年，弗洛里和錢恩從青黴菌中分離到青黴素。
③1940~2023年，弗洛里完成了青黴素擴大發酵和提純工作，建立了深層培養技術。
④2023年，瓦克斯曼成功分離到鏈黴素，此後抗生素種類迅速增加，抗生素工業迅猛發展。
可以說，深層發酵技術的建立，推動了抗生素工業乃至整個發酵工業的快速發展 ，經過半個多世紀至今，不僅抗生素的種類不斷增加，發酵水平也有了大幅度的提高，青黴素發酵的效價單位由40u/ml提高到90,000 u/ml,純度由20%提高到99.9%，得率由由約30%提高到90%。抗生素工業發展的同時，其他發酵產品相繼出現，例如氨基酸發酵、石油發酵。
這一時期，是近代發酵工業的鼎盛時期，新產品、新技術、新工藝、新裝置不斷出現，應用範圍擴大到能源開發、環境保護、細菌冶金和石油勘探等領域。
2.4 第三代微生物發酵技術——微生物工程
①2023年，watson 和crick發現了dna的雙螺旋結構。
②2023年， herber boyer和 stanley cohen實現了異源dna的人工拼接，為基因工程的理論和實際應用奠定了基礎。
此後很快發展出大量基因分離、鑑定和轉殖的方法，不但構建出高產量的基因工程菌，還使微生物產生出它們本身不能產生的外源蛋白質包括植物、動物和人類的多種生理活性物質。
這一時期的發展主要集中在對發酵主體的改造上，作為發酵技術本身並沒有太大的進步。
3. 微生物工程的應用
微生物工程在基因工程、細胞工程、蛋白質工程等現代生物技術的支援下，可以產生眾多新的產品，應用的範圍進一步擴大，已深入到工農業生產、醫療保健、環境保護、甚至微電子領域，促進了傳統產業技術改造和新興產業的產生，對人類社會生活產生深遠影響，同時也有巨大的經濟效益潛力。
第二章生產菌種的**
1. 發酵工程的流程
發酵工藝多種多樣，但基本上包括以下幾個過程：
①菌種製備：指為工業生產提供充足的優質菌種的相關過程。
②種子擴大培養：指將儲存菌種逐級擴大培養而獲得一定數量和質量純種的過程。
③發酵：是微生物合成大量產物的過程。
④下游處理：指對發酵液進行分離和提純精製，將發酵產物製成合乎要求的產品的過程。
2. 微生物菌種分離純化和篩選的一般過程
一般菌種分離純化和篩選的步驟為：樣品採集；②樣品材料的預處理；富集培養；④菌種初篩；⑤菌種複篩；⑥效能鑑定；⑦菌種保藏。
3. 微生物的**
①從自然界分離篩選。
②向菌種保藏機構索取有關的菌株，從中篩選所需菌株。
③從一些發酵製品中分離目的菌株，如從醬油中分離蛋白酶產生菌，從酒醪中分離澱粉酶或者糖化酶的產生菌等。該類發酵製品經過長期的自然選擇，具有悠久的歷史，從這些傳統產品中容易篩選到理想的菌株。
4. 含微生物樣品的採集
4.1 實驗方案設計
為了盡快篩選到目標菌種，在菌種分離篩選時應考慮如下幾點：
①熟悉生產實際需要，明確所需目的代謝產物的性質，據此找出能夠產生該物質的微生物的可能類群。
②了解能產生該產物微生物的分類地位、分布特徵確定微生物樣品的採集地點。
③明確目標微生物培養特性，設計合理的、選擇性高的分離篩選方法（培養基和培養條件）。
④根據發酵裝置以及發酵工藝條件，制定合理篩選標準。
4.2 樣品採集
4.2.1 土壤微生物分布規律
土壤由於具備了微生物所需的營養、空氣和水分，是微生物最集中的地方。從土壤中幾乎可以分離到任何需要的菌株，因此土壤樣品往往是首選的採集目標。一般情況下，土壤中含細菌量最多，且每克土壤含菌量大體有如下遞減規律：
細菌108＞放線菌 107 ＞黴菌 106 ＞ 酵母菌105 ＞藻類104 ＞原生動物103 。但各種微生物由於生理特性不同，在土壤中的分布也隨地理條件、養分、水分、土質、季節而有很大變化。因此，在分離菌株前要根據分離篩選的目的，到相應的環境和地區去取樣。
微生物總是會在適宜生長的土壤環境中大量生長繁殖，由於不同地區、不同類別的土壤所能提供給微生物的生長條件不同，因此，土壤微生物就隨各種土壤條件不同而表現出一定的規律性：
1 土壤有機質含量和通氣狀況
一般耕作土、菜園土和近郊土壤中有機質含量豐富，營養充足，且土壤成團粒結構，通氣保水效能好，因而微生物生長旺盛，數量多，尤其適合於細菌、放線菌生長；山坡上的森林土，植被厚，枯枝落葉多，有機質豐富，且陰暗潮濕，適合黴菌、酵母菌生長繁殖；沙土、無植被的山坡土、新墾的生土以及瘠薄土等，土壤貧瘠，有機質含量少，微生物數量相應也少。
從土層的剖面看，1～5cm的表層土，由於陽光照射，蒸發量大，水分少，且有紫外線的殺菌作用，微生物數量比5～25 cm 土層少；25cm以下土層則因土質緊密，空氣量不足，養分與水分缺乏，含菌量也逐步減少。因此，採土樣最好的土層是5～25 cm。酵母菌分布的土層最淺約5～10 cm，黴菌和好氣芽孢桿菌也分布在淺土層。
2 土壤酸鹼度和植被狀況
土壤酸鹼度會影響微生物種類的分布。偏鹼的土壤（ph7.0～7.
5)環境，適合於細菌、放線菌生長；偏酸的土壤（ph7.0以下）環境下，黴菌酵母菌生長旺盛。由於植物根部的分泌物有所不同，植被對微生物的分布也有一定的影響：
番茄地或腐爛番茄堆積處有較多vc產生菌；葡萄或其他果樹在果實成熟時一根部附近土壤中酵母菌數量增多；豆科植物生長的土壤中根瘤菌數量多。
3 地理條件
南方土壤比北方土壤中的微生物數量和種類都要多，特別是熱帶和**帶地區土壤。原因是南方溫度高，溫暖季節長，雨水多，相對濕度高，植物種類多，植被覆蓋面大，土壤有機質豐富，造成得天獨厚的微生物生長環境。
4 季節條件
不同季節微生物數量有明顯變化，冬季溫度低，氣候乾燥，微生物生長緩慢，數量最少；春天，氣溫公升高，微生物生長旺盛，數量逐漸增加。一般來說，秋季土壤微生物數量最多，是樣品採集的最佳時節。
4.2.2 不同生理特點微生物分布規律
①根據微生物營養型別：每種微生物對碳、氮源的需求不同，分布也就有差異，因此微生物的營養需求和代謝型別與其生長環境有很大相關性：森林土有利於纖維素酶產生菌生長；肉類加工廠附近和飯店排水溝的汙水、汙泥中可以分離到蛋白酶和脂肪酶的產生菌；麵粉加工廠、糕點廠、酒廠及澱粉加工廠等場所容易分離到產生澱粉酶、糖化酶的菌株；蜂蜜、蜜餞、甜果及含糖濃度高的植物汁液容易分離到酵母菌；柑橘、士多啤梨及山芋等果膠含量高的果蔬腐爛部分或果園土中容易分離到果膠酶產生菌；若要篩選代謝合成某種化合物的微生物，從大量使用、生產、或處理這種化合物的工廠附近採集樣品，容易得到滿意的結果；油田附近的土壤中往往容易分離篩選到利用碳氫化合物為碳源的菌株。
②根據微生物的生理特性：在篩選一些具有特殊性質的微生物時，需要根據該微生物獨特的生理特性到相應的地點取樣：篩選高溫酶產生菌，通常到溫度較高的南方或溫泉、火山爆發處及北方的堆肥中取樣；分離低溫酶產生菌時可到寒冷的地方如南北極地區、冰窖、深海中取樣；分離耐壓菌則通常到海洋底部取樣；分離耐高滲透壓酵母菌時，由於其偏愛糖分高、酸性的環境，一般土壤中分布很少，通常到甜果、蜜餞或甘蔗渣堆積處取樣。
4.2.3 特殊環境微生物分布規律
①區域性環境條件影響：微生物的分布除了本身的生理特性和環境條件綜合因素的影響外，還受到區域性環境條件的影響。北方氣候寒冷，年平均氣溫低，高溫微生物相對較少，但在該地區的溫泉或堆肥中，卻會出現為數眾多的高溫微生物。
氧氣充足的土層中按理只適合於好氧菌生長，實際上也有一些嫌氣菌生活，原因是好氧菌生長繁殖消耗了土層中大量氧氣，為嫌氣菌創造了區域性生長的有利環境，故一般土壤中也能分離到嫌氣菌；由於海洋獨特的高鹽度、高壓力、低溫及光照條件，使海洋微生物具備特殊的生理活性，相應也產生了一些不同於陸地**的特殊產物；具有特殊性質的微生物通常分布在一些特殊的環境中。海洋是新抗生素的重要**，許多海洋生物體內都含有微生物，這些微生物為宿主抵禦病害起著關鍵作用，從魚組織和蝦消化道裡分離抗癌藥物和抗炎藥物是乙個有效的途徑。
②極端環境條件影響：微生物一般在中溫、中性ph條件下生長，但在絕大多數微生物所不能生長的高溫、低溫、高酸、高鹼、高鹽或高輻射強度的環境下，也有少數微生物存在，這些特殊環境導致它們具有不同於一般微生物的遺傳特性、特殊結構和生理機能，因而在冶金、採礦及生產特殊酶製劑方面有巨大的應用價值。
4.3 土壤樣品的取樣方法
用取樣鏟，將表層5cm左右的浮土除去，取5～25cm處的土樣10～25g，裝入事先準備好的塑膠袋內扎好。給塑膠袋編號並記錄地點、土壤質地、植被名稱、時間和其他環境條件。北方土壤乾燥，可在10～30cm處取樣。
一般樣品取回後應馬上分離，以免微生物死亡。難以作到及時分離，可事先用選擇性培養基做好試管斜面，隨身攜帶。取樣時只須將取好的土樣3～4g撒到斜面上即可避免微生物死亡。
5. 標本預處理
在分離之前，含微生物材料的標本首先進行預處理，可大大提高菌種分離的效率。已有的各種預處理方法見課本。
6. 富集培養
富集培養是在微生物含量較少時，根據微生物的生理特點，設計一種選擇性培養基，創造有利生長條件，使目的微生物在最適環境下迅速生長繁殖，數量增加，由原來自然條件下的劣勢種變**工環境下的優勢種，以利分離到所需要的菌株。富集培養主要根據微生物的碳氮源、 ph、溫度、需氧等生理因素加以控制。如果按通常分離方法在平板上能出現足夠數量的目的微生物，則不必在進行富集培養，直接分離純化即可。
微生物工程實驗指導
適用生物技術專業 食品與生物工程學院 2008.1 實驗一發酵實驗用玻璃器皿滅菌前的包紮方法 一 目的 學習發酵實驗用玻璃器皿在滅菌前的包紮工作，並了解滅菌後的使用方法。二 原理 為保持發酵實驗用玻璃器皿滅菌後的無菌狀態，需要對它們滅菌前進行包紮，這些工作看起來簡單，但如操作不當或不按操作規程去做，...
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微生物總結
二 免疫學基本理論要點 免疫學的主要內容 共7章，重點在1 抗原 2 免疫球蛋白 5 免疫應答 章 1 免疫概念以及免疫系統的功能 免疫 指機體免疫系統識別自身與異己抗原，並通過免疫應答排除抗原性異物，以維持機體生理平衡的功能。p5 免疫系統功能 免疫防禦 排斥外來抗原性異物 免疫自穩 清除衰老 損...