Os microrganismos comumente usados e bactérias freqüentemente encontradas na produção industrial são principalmente bactérias, actinomicetos, leveduras e mofo. Devido ao desenvolvimento da própria engenharia de fermentação e à entrada da engenharia genética no processo de fermentação, outros microrganismos, como vírus e algas, também estão gradualmente se tornando bactérias de produção industrial. Este capítulo apresenta principalmente os principais grupos microbianos relacionados à engenharia de fermentação.
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1. Bactérias:
As bactérias são o tipo mais amplamente distribuído e maior de microrganismos na natureza. Eles são procariotos de célula única com divisão nuclear típica ou reprodução de fissão binária. Eles são minúsculos e geralmente podem ser vistos sob um microscópio óptico 1000x ou microscópio eletrônico. A seguir estão as bactérias comumente usadas na produção industrial:
(1). Bacillus subtilis
Bacillus subtilis é uma bactéria aeróbia formadora de esporos. A célula vegetativa é em forma de bastonete e o tamanho é geralmente 0,7 ~ 0,8 × 2 ~ 3μm. A extremidade bacteriana é semicircular. Único ou em cadeias curtas. Esporos são formados na parte central da célula. Os esporos são ovais ou redondos, e o tamanho é de cerca de 0,6 ~ 0,7 × 1,0 ~ 1,5 μm. Os esporos germinam e se dividem ao longo do equador, que é a germinação do meio da cintura. A célula tem flagelos na lateral e pode se mover. A coloração de Gram é positiva. A temperatura de crescimento é de 30 ~ 39 °C, mas ainda pode crescer a 50 e 56 °C. O pH ideal é de 6,7 ~ 7,2. É uma bactéria formadora de esporos. Os esporos são resistentes a altas temperaturas e geralmente podem ser mortos a 100 °C por 3h.
(2). Escherichia coli
As células são em forma de bastonete, com um comprimento de 0,5 × 1,0 ~ 3,0μm. Alguns são quase esféricos, enquanto outros são longos em forma de bastonete. A coloração de Gram é negativa. Eles podem se mover ou não se mover. Aqueles que se movem têm flagelos ao redor do corpo. Muitas espécies produzem cápsulas ou microcápsulas e sem esporos.
Escherichia coli fermenta glicose e lactose para produzir ácido e gás. A glutamato descarboxilase de Escherichia coli é usada na indústria para análise quantitativa de glutamato. Escherichia coli também pode ser usada para produzir ácido aspártico, treonina e valina. Em medicina e engenharia genética, Escherichia coli é um bom material de pesquisa.
(3). Lactobacillus
As células são em forma de bastonete a esféricas. Freqüentemente, crescem em cadeias, principalmente imóveis, e aqueles que podem se mover têm flagelos peritricos. A coloração de Gram é positiva. Não há esporos. Colônias normais são ásperas. Eles fermentam carboidratos, e mais de 85% dos produtos são ácido lático. Eles são anaeróbicos ou anaeróbicos facultativos. A temperatura de crescimento é 45-50 °C.
O Lactobacillus delbrueckii comumente usado é em forma de bastonete, com um tamanho de 0, 5-0, 8 × 2,9 μm. Reproduz-se particularmente vigorosamente no líquido de sacarificação de malte. As bactérias são gordas e têm uma capacidade de produção de ácido particularmente forte. Em meios de cultura sólidos, as colônias são minúsculas. Na mídia de cultura de caldo, eles são ligeiramente turvos.
(4). Clos. acetobutyleum
As células são em forma de bastonete, com extremidades redondas, 0, 6-0, 7 × 2, 6-4, 7 μm, e as cápsulas de esporos são 1, 3-1, 6 × 4, 7-5, 5 μm. Solitário ou emparelhado, mas não em cadeias. Os esporos são ovais, mesogênicos ou subterminais, fazendo a cápsula do esporo inchar em forma de fusiforme ou baqueta. Sem cápsula. Move-se com peritrichum. Com grânulos de amido. A coloração de Gram é positiva e pode se tornar negativa. Forma colônias redondas e fortemente elevadas em ágar glicose, cremoso, opaco e liquefaz a gelatina. Pode fermentar uma variedade de açúcares, incluindo amido, dextrina, etc.
É usado principalmente para produzir acetona butanol na produção. A temperatura ideal para fermentação é de 30 ~ 32 °C, a temperatura ideal para o crescimento é de 37 °C e o pH ideal é de 6,0 ~ 7,0.
(5). Leuconostoc mesenteroides
As células são esféricas ou biconvexas, com um tamanho de 0,5 ~ 0,7 × 0,7 ~ 1,2 μm, em pares ou cadeias, muitas vezes dispostas em cadeias curtas. A coloração de gramas é positiva, as colônias são pequenas, brancas acinzentadas, elevadas e não liquefazem a gelatina.
A temperatura de crescimento deste fungo é entre 10 e 37 graus Celsius, e a temperatura ideal é de 20 a 30 graus Celsius. Por muitas vezes tornar o suco de açúcar pegajoso e incapaz de ser processado, é um fungo prejudicial nas fábricas de açúcar.
(6). Acetobacter
As células são ovais a em forma de bastonete, 0,6 ~ 0,8 × 1,0 ~ 3,0 μm. Existem células únicas, emparelhadas e em cadeia. Em culturas antigas, eles são propensos a várias células deformadas, como filamentosas, em forma de escada, curvas, etc.Existem dois tipos de flagelos, um é flagelo peritrírico e o outro é flagelo terminal. Nenhum esporos é formado.
(7). Corynebacterium
As células são em forma de bastonete, retas ou ligeiramente curvas. Freqüentemente, são em forma de bastonete, com uma extremidade inchada, quebrada e dividida. Eles estão dispostos em uma forma de "oito" ou uma paliçada. Eles não se movem, e apenas algumas bactérias patogênicas podem se mover. Sem esporos. A coloração de Gram é positiva e algumas são negativas. A coloração na célula é desigual, aeróbica ou anaeróbica.
Na produção de condimentos, como a produção de ácido glutâmico, as bactérias comumente usadas são Beijing Corynebacterium (Corynebacterium pekinense). Suas células são geralmente hastes curtas a hastes pequenas, às vezes ligeiramente curvas, com extremidades rombas e sem ramos. Eles são polimórficos, isto é, as células são alongadas após 6 horas de cultura. As células são dispostas em formas únicas, emparelhadas ou "oito". O tamanho da célula é 0,7 ~ 0,9 × 1,0, 2,5μm. Eles crescem bem quando cultivados a 26 e 37 °C e crescem fracamente a 41 °C. Eles podem crescer em pH5 ~ 10, e o pH ideal é 6 ~ 7,5.
(8). Brivibacterium
As células são hastes retas curtas e não ramificadas, geralmente em torno de 0,5 ~ 1,0 × 1,0, 5 μm; a maioria deles não tem flagelos. Eles crescem bem em molho de peptona média. Às vezes, eles produzem pigmentos insolúveis em água, que são vermelhos, laranja-vermelhos, amarelos e marrons. A coloração de Gram é positiva. Eles não formam esporos. Eles são microrganismos aeróbicos. A maioria deles produz ácido a partir da fermentação da glicose, mas não fermenta a lactose. A maioria deles liquefaz a gelatina e reduz o tornassol.
(9). Xanthomonas
As células são em forma de haste reta; as duas extremidades são rombas e ligeiramente pontiagudas; o tamanho é 0,4 ~ 0,7 × 1,2 ~ 1,5 μm. A coloração de Gram é negativa, não há esporos e há flagelos polares. Em placas de ágar contendo sacarose, pode formar colônias arredondadas, bem gumes, pegajosas e amarelas lisas. Em cultura líquida, forma um polissacarídeo colóide-capsular pegajoso amarelo, cuja cor amarela é um pigmento não solúvel em água.
Xanthomonas campestris pode produzir goma xantana por fermentação com amido como fonte de carbono sob condições de aeração a pH 6,8 ~ 7,0 e 28 ~ 30 °C.
2. Levedura:
A levedura é um microrganismo eucariótico unicelular que é onipresente por natureza e é distribuído principalmente em ambientes ácidos com alto teor de açúcar, como frutas, vegetais, néctar, folhas de plantas e solo de pomar. As leveduras são principalmente saprofíticas. A temperatura de crescimento ideal é de 25 ~ 30 °C. As seguintes leveduras são comumente usadas na indústria:
(1). Levedura de cerveja (Saccharomyces cerevisiae)
Levedura de cerveja é uma espécie amplamente utilizada no gênero Saccharomyces.
As células de levedura de cerveja cultivadas em meio de suco de malte são redondas, ovais ou elípticas. As células são solitárias, gêmeas ou em strings curtas ou clusters. As grandes células de levedura são de cerca de 5 ~ 10 × 6 ~ 12μm, e as pequenas são de cerca de 3 ~ 9 × 4,5 ~ 10μm.
(2). Levedura de suco de uva (Saccharomyces uvarum)
Cultivada em suco de malte a 25 °C por 3 dias, a forma da célula é oval, oval ou em forma de salsicha. A colônia no meio de ágar de suco de malte é branco leitoso, lisa, brilhante e tem bordas bem limpas.
Pode produzir ascósporos, com 1 a 4 esporos em cada ascus. Os esporos são redondos ou ovais com uma superfície lisa. Este fungo tem uma forte capacidade de fermentação e muitas vezes parece turvo na cultura líquida.
(3). Hansenula
As células vegetativas deste gênero de levedura têm várias formas, variando de redondas, elípticas, ovais e em forma de salsicha. Eles têm um surgimento multilateral. Algumas espécies podem formar pseudohifas.
A forma do ascus é a mesma da célula vegetativa. Existem 1 a 4 ascósporos, que são em forma de tampa, em forma de Saturno, redondos ou semicirculares, com uma superfície lisa.
(4). Toruiopsis
As células de Toruiopsis são esféricas e ligeiramente alongadas na forma de ovo. Eles se reproduzem por brotamento de vários lados.
As colônias na inclinação do suco de malte são branco leitoso, com superfícies enrugadas e opacas e bordas limpas ou irregulares. No meio de cultura líquido, aparecem anéis de sedimentos e leveduras e, às vezes, bactérias também podem ser produzidas.
(5). Candida
As células são redondas, ovais ou longas. Eles se reproduzem por brotamento de vários lados. Eles podem formar pseudohifas. No meio de ágar de suco de malte, as colônias são brancas leitosas, lisas, brilhantes, com bordas limpas ou hifas. A cultura líquida pode formar filmes flutuantes.
Eles podem fermentar glicose, sacarose e rafinose. Eles não podem fermentar maltose, galactose, lactose e melibiose. Eles não se decompõem gorduras. Eles podem assimilar nitratos.
(6). Pichia
As células são ovais, oblongas ou em forma de salsicha, simples ou em cadeias curtas. Eles formam ascósporos por conjugação heteromórfica. Ascósporos são ovais. As colônias de ágar de malte são branco leitoso, opacas e têm entalhes finos nas bordas. Quando o cultoCurados em mosto de malte, existem esporos bacterianos brancos, enrugados e ásperos na superfície da solução de cultura e sedimentos bacterianos no fundo.
Esta bactéria tem uma capacidade fraca de decompor o açúcar e não produz álcool. Pode oxidar o álcool e pode tolerar altas ou relativamente altas concentrações de álcool. Freqüentemente, causa flores brancas no vinho e no molho de soja e forma um filme flutuante. É uma bactéria prejudicial na indústria cervejeira, como a levedura Pichia em pó.
(7). Levedura vermelha (Rhodotorula)
As células são redondas, ovais ou longas. Eles têm brotamento multilateral e pigmentos vermelhos ou amarelos óbvios. Muitas espécies formam colônias viscosas devido a cápsulas. Existem cepas neste gênero que produzem bem a gordura, e uma grande quantidade de gordura pode ser extraída da bactéria. Algumas espécies têm um efeito de oxidação fraco em hidrocarbonetos e podem sintetizar β-caroteno. Por exemplo, a variedade vermelha de levedura vermelha pode oxidar alcanos para produzir gordura, e o conteúdo pode atingir 50 ~ 60% da biomassa seca. Sob certas condições, também pode produzir α-alanina e ácido glutâmico, e a capacidade de produzir metionina também é muito forte, o que pode atingir 1% da biomassa seca.
(8). Nematspora gossypii
Também conhecido como molde de cisto de algodão. Ela cresce bem a 26 °C em suco de malte e meio de cultura de batata. No início, as hifas úmidas e rastejantes se espalham e crescem; a colônia é incolor ou esbranquiçada, gradualmente fica amarela clara após 2-3 dias, torna-se laranja-limão após 5 dias, e torna-se verde-amarelo após 7-10 dias devido à difusão da riboflavina ao redor da colônia.
(9). Geotrichum candidum
Geotrichum candidum é uma espécie comum no gênero Geotrichum. É produtor de fissão. Os artrósporos são únicos ou conectados em cadeias, longas cilíndricas, quadradas ou ovais, com extremidades rombas. A maioria dos artrósporos são 4,9 ~ 9,6 × 5,4 ~ 16,6μm.
No suco de malte, cultivado a 28 ~ 30 °C por um dia, a polpa branca é produzida. É fofo ou pulverulento, resistente ou quebradiço e é hifas fúngicas. A temperatura de crescimento é 33 ~ 37 °C. Tem fermentação fraca de glicose, manose, frutose, etc. Pode assimilar glicerol, etanol; sorbitol, manitol. Pode decompor pectina, óleo, etc. Não assimila nitratos. As células bacterianas são ricas em proteínas, gordura, vitaminas e uma grande quantidade de ácido nucleico. Tem as características de forte adaptabilidade, crescimento rápido, grande rendimento e método de cultivo simples.
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