Les micro-organismes couramment utilisés et les bactéries fréquemment rencontrées dans la production industrielle sont principalement les bactéries, les actinomycètes, les levures et les moisissures. En raison du développement de l'ingénierie de fermentation elle-même et de l'entrée du génie génétique dans le processus de fermentation, d'autres micro-organismes tels que les virus et les algues deviennent également progressivement des bactéries de production industrielle. Ce chapitre présente principalement les principaux groupes microbiens liés à l'ingénierie de la fermentation.
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1. bactéries:
Les bactéries sont le type de microorganismes le plus largement distribué et le plus important dans la nature. Ce sont des procaryotes unicellulaires avec une division nucléaire typique ou une reproduction de fission binaire. Ils sont minuscules et peuvent généralement être vus sous un microscope optique 1000x ou un microscope électronique. Les bactéries couramment utilisées dans la production industrielle sont les suivantes:
(1). Bacillus subtilis
Bacillus subtilis est une bactérie aérobie sporulée. La cellule végétative est en forme de bâtonnet et la taille est généralement de 0.7 ~ 0.8 × 2 ~ 3 μm. L'extrémité bactérienne est semi-circulaire. Célibataire ou en chaînes courtes. Les spores sont formées dans la partie centrale de la cellule. Les spores sont ovales ou rondes et la taille est d'environ 0.6 ~ 0.7 × 1.0 ~ 1,5 μm. Les spores germent et se fendent le long de l'équateur, qui est la germination de la taille moyenne. La cellule a des flagelles sur le côté et peut bouger. La coloration Gram est positive. La température de croissance est de 30 ~ 39 ℃, mais elle peut encore croître à 50 et 56 ℃. Le pH optimal est de 6.7 ~ 7.2. C'est une bactérie sporulée. Les spores sont résistantes aux températures élevées et peuvent généralement être tuées à 100 ℃ pendant 3h.
(2). Escherichia coli
Les cellules sont en forme de bâtonnet, d'une longueur de 0.5 × 1.0 ~ 3,0 μm. Certains sont presque sphériques, tandis que d'autres sont en forme de tige longue. La coloration Gram est négative. Ils peuvent bouger ou ne pas bouger. Ceux qui bougent ont des flagelles autour de leur corps. De nombreuses espèces produisent des capsules ou des microcapsules et pas de spores.
Escherichia coli fermente le glucose et le lactose pour produire de l'acide et du gaz. La glutamate décarboxylase d'Escherichia coli est utilisée dans l'industrie pour l'analyse quantitative du glutamate. Escherichia coli peut également être utilisé pour produire de l'acide aspartique, de la thréonine et de la valine. En médecine et en génie génétique, Escherichia coli est un bon matériel de recherche.
(3). Lactobacillus
Les cellules sont en forme de bâtonnet à sphérique. Ils poussent souvent en chaînes, pour la plupart immotiles, et ceux qui peuvent se déplacer ont des flagelles péritriches. La coloration Gram est positive. Il n'y a pas de spores. Les colonies normales sont rugueuses. Ils fermentent les glucides, et plus de la 85% des produits sont de l'acide lactique. Ils sont anaérobies ou anaérobies facultatifs. La température de croissance est 45-50 ℃.
Le Lactobacillus delbrueckii couramment utilisé est en forme de bâtonnet, avec une taille de 0.5-0.8 × 2,9 μm. Il se reproduit particulièrement vigoureusement en liquide de saccharification de malt. Les bactéries sont grasses et ont une capacité de production d'acide particulièrement forte. Sur des supports de culture solides, les colonies sont minuscules. Dans les milieux de culture de bouillon, ils sont légèrement troubles.
(4). Clos. acétobutyleum
Les cellules sont en forme de bâtonnet, avec des extrémités rondes, 0.6-0.7 × 2.6-4,7 μm, et les capsules de spores sont de 1.3-1.6 × 4.7-5,5 μm. Solitaire ou jumelé, mais pas enchaîné. Les spores sont ovales, mésogènes ou subterminales, ce qui fait gonfler la capsule de spores en une forme fusiforme ou de pilon. Pas de capsule. Se déplace avec le péritrichum. Avec des granules d'amidon. La coloration de Gram est positive et peut devenir négative. Forme des colonies rondes et bien surélevées sur gélose au glucose, crémeuse, opaque et liquéfie la gélatine. Peut fermenter une variété de sucres, y compris l'amidon, la dextrine, etc.
Il est principalement utilisé pour produire de l'acétone butanol en production. La température optimale pour la fermentation est de 30 ~ 32 ℃, la température optimale pour la croissance est de 37 ℃ et le pH optimal est de 6.0 ~ 7.0.
(5). Mesenteroides leuconostoc
Les cellules sont sphériques ou biconvexes, d'une taille de 0.5 ~ 0.7 × 0.7 ~ 1,2 μm, par paires ou chaînes, souvent disposées en chaînes courtes. La coloration de Gram est positive, les colonies sont petites, blanc grisâtre, surélevées et ne liquéfient pas la gélatine.
La température de croissance de ce champignon est comprise entre 10 et 37 degrés Celsius et la température optimale est de 20 à 30 degrés Celsius. Parce qu'il rend souvent le jus de sucre collant et incapable d'être transformé, c'est un champignon nocif dans les sucreries.
(6). Acétobacter
Les cellules sont ovales à en forme de bâtonnet, 0.6 ~ 0.8 × 1.0 ~ 3,0 μm. Il existe des cellules uniques, appariées et en chaîne. Dans les cultures anciennes, ils sont sujets à diverses cellules déformées, telles que filamenteuses, en forme d'échelle, courbes, etc.Il existe deux types de flagelles, l'un est les flagelles péritricheux et l'autre est les flagelles terminaux. Aucune spores n'est formée.
(7). Corynebacterium
Les cellules sont en forme de bâtonnet, droites ou légèrement incurvées. Ils sont souvent en forme de bâtonnet avec une extrémité gonflée, cassée et fendue. Ils sont disposés en forme de "huit" ou en palissade. Ils ne bougent pas et seules quelques bactéries pathogènes peuvent se déplacer. Pas de spores. La coloration de Gram est positive et certaines sont négatives. La coloration dans la cellule est inégale, aérobie ou anaérobie.
Dans la production de condiments, tels que la production d'acide glutamique, les bactéries couramment utilisées sont Beijing Corynebacterium (Corynebacterium pekinense). Ses cellules sont généralement des tiges courtes à de petites tiges, parfois légèrement incurvées, avec des extrémités émoussées et sans branches. Ils sont polymorphes, c'est-à-dire que les cellules sont allongées après 6 heures de culture. Les cellules sont disposées en formes simples, appariées ou "huit". La taille de la cellule est de 0.7 ~ 0.9 × 1.0, 2,5 μm. Ils poussent bien lorsqu'ils sont cultivés à 26 et 37 ℃ et poussent faiblement à 41 ℃. Ils peuvent pousser à pH5 ~ 10, et le pH optimal est de 6 ~ 7.5.
(8). Brivibacterium
Les cellules sont des tiges droites courtes et non ramifiées, généralement autour de 0.5 ~ 1.0 × 1.0,5 μm; la plupart d'entre eux n'ont pas de flagelles. Ils poussent bien sur du milieu peptone de sauce. Parfois, ils produisent des pigments insolubles dans l'eau, qui sont rouges, orange-rouge, jaunes et bruns. La coloration Gram est positive. Ils ne forment pas de spores. Ce sont des micro-organismes aérobies. La plupart d'entre eux produisent de l'acide à partir de la fermentation du glucose, mais ne fermentent pas le lactose. La plupart d'entre eux liquéfient la gélatine et réduisent le tournesol.
(9). Xanthomonas
Les cellules sont en forme de bâtonnet droit; les deux extrémités sont émoussées et légèrement pointues; la taille est de 0.4 ~ 0.7 × 1.2 ~ 1,5 μm. La coloration de Gram est négative, il n'y a pas de spores et il y a des flagelles polaires. Sur des plaques d'agar contenant du saccharose, il peut former des colonies jaunes rondes, soigneusement bordées, collantes et lisses. En culture liquide, il forme un polysaccharide colloïdal-capsulaire collant jaune, dont la couleur jaune est un pigment non hydrosoluble.
Xanthomonas campestris peut produire de la gomme xanthane par fermentation avec de l'amidon comme source de carbone dans des conditions d'aération à pH 6.8 ~ 7.0 et 28 ~ 30 ℃.
2. levure:
La levure est un micro-organisme eucaryote monocellulaire qui est omniprésent dans la nature et est principalement distribué dans des environnements acides à forte teneur en sucre, tels que les fruits, les légumes, le nectar, les feuilles des plantes et le sol du verger. Les levures sont pour la plupart saprophytes. La température de croissance optimale est 25 ~ 30 ℃. Les levures suivantes sont couramment utilisées dans l'industrie:
(1). Levure de bière (Saccharomyces cerevisiae)
La levure de bière est une espèce largement utilisée dans le genre Saccharomyces.
Les cellules de levure de bière cultivées sur du milieu de jus de malt sont rondes, ovales ou elliptiques. Les cellules sont solitaires, jumelles ou en cordes courtes ou en grappes. Les grandes cellules de levure mesurent environ 5 ~ 10 × 6 ~ 12 μm, et les petites sont d'environ 3 ~ 9 × 4.5 ~ 10 μm.
(2). Levure de jus de raisin (Saccharomyces uvarum)
Cultivée dans du jus de malt à 25 ℃ pendant 3 jours, la forme de la cellule est ovale, ovale ou en forme de saucisse. La colonie sur le milieu gélose au jus de malt est blanc laiteux, lisse, brillante et a des bords nets.
Il peut produire des ascospores, avec 1 à 4 spores dans chaque asque. Les spores sont rondes ou ovales avec une surface lisse. Ce champignon a une forte capacité de fermentation et apparaît souvent trouble en culture liquide.
(3). Hansenula
Les cellules végétatives de ce genre de levure ont diverses formes, allant du rond, elliptique, ovale et en forme de saucisse. Ils ont un bourgeonnement multilatéral. Certaines espèces peuvent former des pseudohyphes.
La forme de l'asque est la même que celle de la cellule végétative. Il y a 1 à 4 ascospores, qui sont en forme de calotte, en forme de Saturne, rondes ou semi-circulaires, avec une surface lisse.
(4). Toruiopsis
Les cellules de Toruiopsis sont sphériques et légèrement allongées sous forme d'œufs. Ils se reproduisent par bourgeonnement multi-faces.
Les colonies en biais de jus de malt sont d'un blanc laiteux, avec des surfaces ridées et ternes, et des bords nets ou irréguliers. Dans le milieu de culture liquide, des anneaux de sédiments et de levure apparaissent, et parfois des bactéries peuvent également être produites.
(5). Candida
Les cellules sont rondes, ovales ou longues. Ils se reproduisent par bourgeonnement multi-faces. Ils peuvent former des pseudohyphes. Sur du milieu gélose au jus de malt, les colonies sont blanc laiteux, lisses, brillantes, avec des bords nets ou hyphes. La culture liquide peut former des films flottants.
Ils peuvent fermenter le glucose, le saccharose et le raffinose. Ils ne peuvent pas fermenter le maltose, le galactose, le lactose et le mélibiose. Ils ne décomposent pas les graisses. Ils peuvent assimiler les nitrates.
(6). Pichia
Les cellules sont ovales, oblongues ou en forme de saucisse, simples ou en chaînes courtes. Ils forment des ascospores par conjugaison hétéromorphique. Les ascospores sont ovales. Les colonies sur la gélose au malt sont blanc laiteux, ternes et ont de fines encoches sur les bords. Quand le culteUred dans le malt, il y a des spores bactériennes blanches, ridées et rugueuses à la surface de la solution de culture et des sédiments bactériens au fond.
Cette bactérie a une faible capacité à décomposer le sucre et ne produit pas d'alcool. Il peut oxyder l'alcool et peut tolérer des concentrations élevées ou relativement élevées d'alcool. Il provoque souvent des fleurs blanches dans le vin et la sauce soja et forme un film flottant. C'est une bactérie nocive dans l'industrie brassicole, comme la levure de Pichia en poudre.
(7). Levure rouge (Rhodotorula)
Les cellules sont rondes, ovales ou longues. Ils ont un bourgeonnement multilatéral et des pigments rouges ou jaunes évidents. De nombreuses espèces forment des colonies visqueuses en raison de capsules. Il existe des souches dans ce genre qui produisent bien la graisse, et une grande quantité de graisse peut être extraite des bactéries. Certaines espèces ont un faible effet d'oxydation sur les hydrocarbures et peuvent synthétiser le β-carotène. Par exemple, la variété rouge de levure rouge peut oxyder les alcanes pour produire de la graisse, et le contenu peut atteindre 50 ~ 60% de la biomasse sèche. Dans certaines conditions, il peut également produire de l' α-alanine et de l'acide glutamique, et la capacité de produire de la méthionine est également très forte, qui peut atteindre 1% de la biomasse sèche.
(8). Nematspora gossypii
Aussi connu sous le nom de moule kyste de coton. Il pousse bien à 26 ℃ sur le jus de malt et le milieu de culture de pomme de terre. Au début, les hyphes rampants humides se propagent et se développent; la colonie est incolore ou blanc cassé, devient progressivement jaune clair après 2-3 jours, devient orange citron après 5 jours, et devient jaune-vert après 7-10 jours en raison de la diffusion de la riboflavine autour de la colonie.
(9). Geotrichum candidum
Geotrichum candidum est une espèce commune du genre Geotrichum. Il produit de la fission. Les arthrospores sont uniques ou reliées en chaînes, longues cylindriques, carrées ou ovales, avec des extrémités émoussées. La plupart des arthrospores sont 4.9 ~ 9.6 × 5.4 ~ 16,6 μm.
Dans le jus de malt, cultivé à 28 ~ 30 ℃ pendant une journée, la pulpe blanche est produite. Il est moelleux ou poudreux, dur ou cassant et est un hyphe fongique. La température de croissance est 33 ~ 37 ℃. Il a une faible fermentation du glucose, du mannose, du fructose, etc. Il peut assimiler le glycérol, l'éthanol; sorbitol, mannitol. Il peut décomposer la pectine, l'huile, etc. Il n'assimile pas les nitrates. Les cellules bactériennes sont riches en protéines, graisses, vitamines et une grande quantité d'acide nucléique. Il présente les caractéristiques d'une forte adaptabilité, d'une croissance rapide, d'un rendement élevé et d'une méthode de culture simple.
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