Bacterias de producción industrial: Análisis de bacterias y levadura

Los microorganismos de uso común y las bacterias que se encuentran con frecuencia en la producción industrial son principalmente bacterias, actinomicetos, levaduras y moho. Debido al desarrollo de la ingeniería de fermentación en sí y la entrada de la ingeniería genética en el proceso de fermentación, otros microorganismos como virus y algas también se están convirtiendo gradualmente en bacterias de producción industrial. Este capítulo presenta principalmente los principales grupos microbianos relacionados con la ingeniería de fermentación.

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1. Bacterias:

Las bacterias son el tipo de microorganismos más ampliamente distribuido y más grande en la naturaleza. Son procariotas unicelulares con división nuclear típica o reproducción de fisión binaria. Son diminutos y generalmente se pueden ver bajo un microscopio óptico de 1000x o un microscopio electrónico. Las siguientes son las bacterias comúnmente utilizadas en la producción industrial:

(1). Bacillus subtilis

Bacillus subtilis es una bacteria aeróbica formadora de esporas. La célula vegetativa tiene forma de varilla y el tamaño es generalmente de 0,7 ~ 0,8 × 2 ~ 3 μm. El extremo bacteriano es semicircular. Único o en cadenas cortas. Las esporas se forman en la parte central de la célula. Las esporas son ovaladas o redondas, y el tamaño es de aproximadamente 0,6 ~ 0,7 × 1,0 ~ 1,5 μm. Las esporas germinan y se dividen a lo largo del Ecuador, que es la germinación media de la cintura. La celda tiene flagelos en el costado y puede moverse. La tinción de Gram es positiva. La Temperatura de crecimiento es de 30 ~ 39 ℃, pero aún puede crecer a 50 y 56 ℃. El pH óptimo es 6,7 ~ 7,2. Es una bacteria formadora de esporas. Las esporas son resistentes a altas temperaturas y generalmente se pueden matar a 100 ℃ durante 3h.

(2). Escherichia coli

Las celdas tienen forma de varilla, con una longitud de 0,5 × 1,0 ~ 3.0μm. Algunos son casi esféricos, mientras que otros tienen forma de varilla larga. La tinción de Gram es negativa. Pueden moverse o no moverse. Los que se mueven tienen flagelos alrededor de su cuerpo. Muchas especies producen cápsulas o microcápsulas y no esporas.

Escherichia coli fermenta glucosa y lactosa para producir ácido y gas. La glutamato descarboxilasa de Escherichia coli se utiliza en la industria para el análisis cuantitativo de glutamato. Escherichia coli también se puede utilizar para producir ácido aspártico, Treonina y valina. En medicina e ingeniería genética, Escherichia coli es un buen material de investigación.

(3). Lactobacillus

Las células tienen forma de varilla a esféricas. A menudo crecen encadenados, en su mayoría inmóviles, y los que pueden moverse tienen flagelos peligrosos. La tinción de Gram es positiva. No hay esporas. Las colonias normales son rugosas. Fermentan carbohidratos, y más de la 85% de los productos son ácido láctico. Son anaeróbicos o anaeróbicos facultativos. La Temperatura de crecimiento es de 45-50 ℃.

El Lactobacillus delbrueckii de uso común tiene forma de varilla, con un tamaño de 0,5-0,8 × 2,9 μm. Se reproduce particularmente vigorosamente en líquido de sacarificación de Malta. Las bacterias son grasas y tienen una capacidad de producción de ácido particularmente fuerte. En los medios de cultivo sólidos, las colonias son diminutas. En los medios de cultivo de caldo, son ligeramente turbios.

(4). Clos. acetobutyleum

Las células tienen forma de varilla, con extremos redondos, 0,6-0,7 × 2,6-4.7μm, y las cápsulas de esporas son 1,3-1,6 × 4,7-5.5μm. Solitario o emparejado, pero no en cadenas. Las esporas son ovaladas, mesogénicas o subterminales, lo que hace que la cápsula de esporas se hinche en forma fusiforme o de baqueta. Sin cápsula. Se mueve con peritrichum. Con gránulos de almidón. La tinción de Gram es positiva y puede volverse negativa. Forma colonias redondas y apretadas en agar glucosa, cremosas, opacas y licua gelatina. Puede fermentar una variedad de azúcares, incluyendo almidón, dextrina, etc.

Se utiliza principalmente para producir acetona butanol en producción. La temperatura óptima para la fermentación es de 30 ~ 32 ℃, la temperatura óptima para el crecimiento es de 37 ℃ Y EL pH óptimo es de 6,0 ~ 7,0.

(5). Mesenteroides Leuconostoc

Las células son esféricas o biconvexas, con un tamaño de 0,5 ~ 0,7 × 0,7 ~ 1,2 μm, en pares o cadenas, a menudo dispuestas en cadenas cortas. La tinción de Gram es positiva, las colonias son pequeñas, de color blanco grisáceo, elevadas y no licuan la gelatina.

La Temperatura de crecimiento de este hongo está entre 10 y 37 grados Celsius, y la temperatura óptima es de 20 a 30 grados Celsius. Debido a que a menudo hace que el jugo de azúcar sea pegajoso e incapaz de procesarse, es un hongo dañino en las fábricas de azúcar.

(6). Acetobacter

Las celdas son ovaladas a en forma de varilla, 0,6 ~ 0,8 × 1,0 ~ 3,0 μm. Hay células individuales, emparejadas y en cadena. En las culturas antiguas, son propensas a varias células deformadas, como filamentosas, en forma de escalera, curvas, etc.Hay dos tipos de flagelos, uno es flagelos periricos y el otro es flagelos terminales. No se forman esporas.

(7). Corynebacterium

Las celdas tienen forma de varilla, rectas o ligeramente curvadas. A menudo tienen forma de varilla con un extremo hinchado, roto y partido. Están dispuestos en forma de "ocho" o empalizada. No se mueven y solo unas pocas bacterias patógenas pueden moverse. No hay esporas. La tinción de Gram es positiva y algunas son negativas. La coloración en la célula es desigual, aeróbica o anaeróbica.

En la producción de condimentos, como la producción de ácido glutámico, las bacterias de uso común son Beijing Corynebacterium (Corynebacterium pekinense). Sus celdas suelen ser varillas cortas a varillas pequeñas, a veces ligeramente curvadas, con extremos romos y sin ramas. Son polimórficas, es decir, las células se alargan después de 6 horas de cultivo. Las celdas están dispuestas en formas únicas, emparejadas u "Ocho". El tamaño de la celda es de 0,7 ~ 0,9 × 1,0, 2,5 μm. Crecen bien cuando se cultivan a 26 y 37 ℃, y crecen débilmente a 41 ℃. Pueden crecer a pH5 ~ 10, y el pH óptimo es 6 ~ 7,5.

(8). Brivibacterium

Las células son varillas rectas cortas y no ramificadas, generalmente alrededor de 0,5 ~ 1,0 × 1,0, 5 μm; la mayoría de ellos no tienen flagelos. Crecen bien en peptona salsa mediana. A veces producen pigmentos insolubles en agua, que son rojo, rojo anaranjado, amarillo y marrón. La tinción de Gram es positiva. No forman esporas. Son microorganismos aeróbicos. La mayoría de ellos producen ácido a partir de la fermentación de la glucosa, pero no fermentan lactosa. La mayoría de ellos licúa gelatina y reduce el tornasol.

(9). Xanthomonas

Las celdas tienen forma de varilla recta; los dos extremos son romos y ligeramente puntiagudos; el tamaño es de 0,4 ~ 0,7 × 1,2 ~ 1,5 μm. La tinción de Gram es negativa, no hay esporas y hay flagelos polares. En las placas de agar que contienen sacarosa, puede formar colonias amarillas redondas, pulcramente afiladas, pegajosas y lisas. En cultivo líquido, forma un polisacárido coloido-capsular pegajoso amarillo, cuyo color amarillo es un pigmento no soluble en agua.

Xanthomonas campestris puede producir goma de xantano mediante fermentación con almidón como fuente de carbono en condiciones de aireación a pH 6,8 ~ 7,0 y 28 ~ 30 ℃.

2. levadura:

La levadura es un microorganismo eucariota unicelular que es de naturaleza ubicua y se distribuye principalmente en ambientes ácidos con alto contenido de azúcar, como frutas, verduras, néctar, hojas de plantas y suelo de huerto. Las levaduras son en su mayoría saprofitas. La Temperatura de crecimiento óptima es de 25 ~ 30 ℃. Las siguientes levaduras se utilizan comúnmente en la industria:

(1). Levadura de cerveza (Saccharomyces cerevisiae)

La levadura de cerveza es una especie ampliamente utilizada en el género Saccharomyces.

Las células de la levadura de cerveza cultivada en un medio de jugo de Malta son redondas, ovaladas o elípticas. Las celdas son solitarias, gemelas o en cadenas cortas o grupos. Las células de levadura grandes son de aproximadamente 5 ~ 10 × 6 ~ 12 μm, y las pequeñas son de aproximadamente 3 ~ 9 × 4,5 ~ 10 μm.

(2). Levadura de jugo de uva (Saccharomyces uvarum)

Cultivado en jugo de Malta a 25 ℃ durante 3 días, la forma de la celda es ovalada, ovalada o en forma de salchicha. La colonia en agar de jugo de Malta es de color blanco lechoso, suave, brillante y con bordes limos.

Puede producir ascosporas, con 1 a 4 esporas en cada ASCUS. Las esporas son redondas u ovaladas con una superficie lisa. Este hongo tiene una fuerte capacidad de fermentación y a menudo aparece turbio en el cultivo líquido.

(3). Hansenula

Las células vegetativas de este género de levadura tienen varias formas, que van desde redondas, elípticas, ovaladas y en forma de salchicha. Tienen ciernes multilaterales. Algunas especies pueden formar pseudohifas.

La forma del ASCUS es la misma que la de la célula vegetativa. Hay de 1 a 4 ascosporas, que tienen forma de gorra, forma de Saturno, redondas o semicirculares, con una superficie lisa.

(4). Toruiopsis

Las células de Toruiopsis son esféricas y ligeramente alargadas en forma de huevo. Se reproducen mediante brotación multifacética.

Las colonias en la inclinación del jugo de Malta son de color blanco lechoso, con superficies arrugadas y opacas, y bordes limos o irregulares. En medio de cultivo líquido, aparecen anillos de sedimentos y levadura y, a veces, también se pueden producir bacterias.

(5). Candida

Las celdas son redondas, ovaladas o largas. Se reproducen mediante brotación multifacética. Pueden formar pseudohifas. En el medio de agar de jugo de Malta, las colonias son de color blanco lechoso, lisas, brillantes, con bordes limpios o hifas. La cultura Líquida puede formar películas flotantes.

Pueden fermentar glucosa, sacarosa y rafinosa. No pueden fermentar maltosa, galactosa, lactosa y melibiosa. No descomponen las grasas. Pueden asimilar nitratos.

(6). Pichia

Las celdas son ovaladas, oblongas o en forma de salchicha, simples o con cadenas cortas. Forman ascosporas por conjugación heteromórfica. Las ascosporas son ovaladas. Las colonias de agar malta son de color blanco lechoso, opacas y tienen muescas finas en los bordes. Cuando cultoEn el mosto de Malta, hay esporas bacterianas blancas, arrugadas y rugosas en la superficie de la solución de cultivo y sedimentos bacterianos en el fondo.

Esta bacteria tiene una capacidad débil para descomponer el azúcar y no produce alcohol. Puede oxidar el alcohol y puede tolerar concentraciones altas o relativamente altas de alcohol. A menudo causa flores blancas en el vino y la salsa de soja y forma una película flotante. Es una bacteria dañina en la industria cervecera, como la levadura Pichia en polvo.

(7). Levadura roja (Rhodotorula)

Las celdas son redondas, ovaladas o largas. Tienen gemación multilateral y evidentes pigmentos rojos o amarillos. Muchas especies forman colonias viscosas debido a las cápsulas. Hay cepas en este género que producen bien grasa y se puede extraer una gran cantidad de grasa de la bacteria. Algunas especies tienen un efecto de oxidación débil sobre los hidrocarburos y pueden sintetizar β-caroteno. Por ejemplo, la variedad roja de levadura roja Puede oxidar alcanos para producir grasa, y el contenido puede alcanzar 50 ~ 60% de la biomasa seca. Bajo ciertas condiciones, también puede producir α-alanina y ácido glutámico, y la capacidad de producir metionina también es muy fuerte, que puede alcanzar el 1% de la biomasa seca.

(8). Nematspora gossypii

También conocido como moho de quiste de algodón. Crece bien a 26 ℃ en jugo de Malta y medio de cultivo de papa. Al principio, las hifas rastreras húmedas se extienden y crecen; la colonia es incolora o blanquecina, se vuelve gradualmente amarilla clara después de 2-3 días, se vuelve naranja limón después de 5 días, Y se vuelve amarillo verdoso después de 7-10 días debido a la difusión de riboflavina alrededor de la colonia.

(9). Geotrichum candidum

Geotrichum candidum es una especie común en el género Geotrichum. Es productor de fisión. Las artresporas son simples o conectadas en cadenas, largas cilíndricas, cuadradas u ovaladas, con extremos romos. La mayoría de las artresporas son de 4,9 ~ 9,6 × 5,4 ~ 16,6 μm.

En el jugo de Malta, cultivado a 28 ~ 30 ℃ por un día, se produce pulpa blanca. Es esponjoso o polvoriento, duro o quebradizo y es hifas fúngicas. La Temperatura de crecimiento es de 33 ~ 37 ℃. Tiene una fermentación débil de glucosa, manosa, fructosa, etc. Puede asimilar glicerol, etanol; sorbitol, manitol. Puede descomponer la pectina, el aceite, etc. No asimila los nitratos. Las células bacterianas son ricas en proteínas, grasas, vitaminas y una gran cantidad de ácido nucleico. Tiene las características de fuerte adaptabilidad, crecimiento rápido, gran rendimiento y método de cultivo simple.