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米曲霉
曲霉屬真菌中的一個(gè)常見種
化學(xué)成分
結(jié)構(gòu)介紹
米曲霉培養(yǎng)皿
分生孢子梗長約2mm，近頂囊處直徑達(dá)12～25μm，壁薄而精糙。頂囊近球形或燒瓶形，直徑40～50μm，上覆單層小梗。分生孢子幼時(shí)洋梨形或橢圓形，成熟后為球形或近球形，直徑4.5～7.0μm，表面粗糙或近于光滑。分生孢子頭直徑150～300μm。
在生產(chǎn)上的作用
在淀粉酶的作用下，將原料中的直鏈、支鏈淀粉降解為糊精及各種低分子糖類，如麥芽糖、葡萄糖等；在蛋白酶的作用下，將不易消化的大分子蛋白質(zhì)降解為蛋白胨、多肽及各種氨基酸，而且可以使輔料中粗纖維、植酸等難吸收的物質(zhì)降解，提高營養(yǎng)價(jià)值、保健功效和消化率，廣泛應(yīng)用于食品、飼料、生產(chǎn)曲酸、釀酒等發(fā)酵工業(yè)，并已被安全地應(yīng)用了1000多年。米曲霉基因組的破譯，也為研究由曲霉屬真菌引起的曲霉病提供了線索。
米曲霉的培養(yǎng)
固態(tài)培養(yǎng)方法（ solid state cultivation ） ：主要有散曲法和塊曲法。部分黃酒用曲，紅酒及醬油米曲霉培養(yǎng)屬散曲法，而黃酒用曲及白酒用曲一般采用塊曲法。
固態(tài)制曲設(shè)備：實(shí)驗(yàn)室主要采用三角瓶或茄子瓶培養(yǎng)；種子擴(kuò)大培養(yǎng)可將蒸熱的物料置于竹匾中，接種后在溫度和濕度都有控制的培養(yǎng)室進(jìn)行培養(yǎng)；工業(yè)上目前主要是厚層通風(fēng)池制曲；轉(zhuǎn)式圓盤式固態(tài)培養(yǎng)裝置正在試驗(yàn)推廣之中。
固態(tài)培養(yǎng)微生物，主要用于霉菌的培養(yǎng)，但細(xì)菌和酵母也可采用此法。其主要優(yōu)點(diǎn)是節(jié)能，無廢水污染。單位體積的生產(chǎn)效率較高。
實(shí)驗(yàn)過程：
米曲霉菌種的純化，制成斜面，將斜面菌種接入 250ml 三角瓶培養(yǎng)成種曲，再將種曲擴(kuò)大培養(yǎng)（ 500ml ）三角瓶。
米曲霉培養(yǎng)：
分為斜面培養(yǎng)和三角瓶培養(yǎng)兩個(gè)階段。三角瓶培養(yǎng)物在工廠中作為一級種子。試管斜面培養(yǎng)基：豆餅浸出汁： 100 克豆餅，加水 500ml ，浸泡 4 小時(shí)，煮沸 3-4 小時(shí)，紗布自然過濾，取液，調(diào)整至 5 波美度。每 100ml豆汁加入可溶性淀粉 2 克，磷酸二氫鉀 0.1 克，硫酸鎂 0.05 克，硫酸銨 0.05 克，瓊脂 2 克，自然 pH?；虿捎?/span>馬鈴薯培養(yǎng)基：馬鈴薯 200 克，葡萄糖 20 克，瓊脂 15-20 克，加水至 1000ml ，自然 pH。
三角瓶培養(yǎng)基制備：
米曲霉的培養(yǎng)基：
1 ：麩皮 40 克，面粉（或小麥） 10 克，水 40ml。
裝料厚度： 1cm 左右；
滅菌： 120 ℃，30min；
接種及米曲霉的培養(yǎng)條件：米曲霉固態(tài)培養(yǎng)主要控制條件：溫度，濕度，裝料量，基質(zhì)水分含量。固態(tài)培養(yǎng)前，原料的蒸熟及滅菌是同時(shí)進(jìn)行的，實(shí)驗(yàn)室一般是在高壓滅菌鍋中進(jìn)行；但在工廠中則是原料的煮熟和滅菌與發(fā)酵分別在不同的設(shè)備中進(jìn)行。這點(diǎn)與液態(tài)發(fā)酵是不同的。 28-30℃，培養(yǎng)20小時(shí)后，菌絲應(yīng)布滿培養(yǎng)基，第一次搖瓶，使培養(yǎng)基松散；每隔8小時(shí)檢查一次，并搖瓶。培養(yǎng)時(shí)間一般為72小時(shí)。
3. 實(shí)驗(yàn)儀器、設(shè)備和材料
動(dòng)畫
動(dòng)畫《萌菌物語》中的米曲霉
動(dòng)漫界當(dāng)中體積最小的動(dòng)漫角色。這位以擬人化口吻說著各種可愛臺詞，又以無限美化后的超萌外表來博得觀眾歡心的動(dòng)漫角色，在現(xiàn)實(shí)中體積細(xì)小到肉眼無法察覺，其頂囊通常只有40～50μm（微米）大小，比起一切正太蘿莉都要渺小得多
形態(tài)特征
米曲霉有球形或近球形的分生孢子（簡稱孢子），黃綠色，孢子直徑一般為4.5-7μm，個(gè)別大的可達(dá)8-10μm。
米曲霉孢子只要吸收到水分和養(yǎng)料，有空氣和適宜的溫度、濕度，就立刻開始發(fā)芽，生出管子一樣的白色菌絲，菌絲會伸展很長，中間有橫隔膜分開形成多細(xì)胞，每個(gè)細(xì)胞內(nèi)又有幾個(gè)細(xì)胞核，所以米曲霉的細(xì)胞是一種多核的細(xì)胞。
環(huán)境條件越好越有利于菌絲生長發(fā)育。當(dāng)菌絲生長到一定階段時(shí)，部分細(xì)胞壁變厚形成足細(xì)胞，由此向上長出2mm左右長的分生孢子梗（通常稱直立菌絲），很整齊，形似一層白絨。
分生孢子梗上再生長出膨大的頂囊，近球形，其直徑為40-50μm。
頂囊上會再生出小梗，小梗絕大多數(shù)是單層，其大小為(12-15)μmx(3-5)μm，在小梗上再生長出茂密的孢子（分生孢子），在顯微鏡下觀看形似一朵盛開了的菊花，非常美麗。米曲霉從孢子發(fā)芽，生長菌絲，漸由菌絲長出分生孢子梗，在分生孢子梗上生長出頂囊，頂囊上再長出小梗，最后在小梗上長m孢子至老熟，就是一代。一般培養(yǎng)24個(gè)小時(shí)左右就能生長出孢子，初為嫩黃色，經(jīng)過2-3天時(shí)間逐漸變成黃綠色，衰老時(shí)孢子變?yōu)楹稚?/span>
米曲霉在察氏培養(yǎng)基上菌落形成較快，培養(yǎng)10天后菌落直徑可達(dá)5-6cm，質(zhì)地疏松，初期為嫩黃色，后變?yōu)辄S綠色直至褐色，反面無色。在黃豆汁培養(yǎng)基上菌落形成更快，培養(yǎng)24個(gè)小時(shí)左右就能生出孢子，初為嫩黃色，繼而逐漸變成黃綠色，到孢子衰老也只需培養(yǎng)2-3天時(shí)間。最后衰老時(shí)，孢子變?yōu)楹稚?/span>
生理特性
營養(yǎng)物質(zhì)
碳源：凡可以構(gòu)成微生物細(xì)胞和代謝產(chǎn)物中碳架的營養(yǎng)物質(zhì)稱為碳源?？偟膩碚f，大多數(shù)微生物以有機(jī)含碳化合物作為碳源和能源，如糖類（主要有單糖、雙糖、多糖）、醇類、有機(jī)酸、脂肪、烴類等含碳的有機(jī)物。其中糖類是最好的碳源，特別是葡萄糖、蔗糖，通常作為培養(yǎng)微生物的主要碳素原料。
碳源的主要作用是構(gòu)成細(xì)胞物質(zhì)和供給米曲霉生長發(fā)育所需要的能量。從微生物細(xì)胞化學(xué)成分的分析中已知細(xì)胞中的碳素含量相當(dāng)高，占干物質(zhì)的50%左右，也就是說，在微生物的營養(yǎng)需要中，對碳的需要量最大。
氮源：凡是構(gòu)成微生物細(xì)胞物質(zhì)或代謝產(chǎn)物中氮素來源的營養(yǎng)物質(zhì)稱為氮源。氮源分為無機(jī)氮和有機(jī)氮，有機(jī)氮主要有蛋白質(zhì)、氨基酸、尿素、胺等；無機(jī)氮主要有氨鹽、硝酸鹽等。氮源對微生物的生長發(fā)育有重要作用，主要是提供合成原生質(zhì)和細(xì)胞其他結(jié)構(gòu)的原料，一般不提供能量。
微量元素：除了上述各種元素外，微生物維持正常的生長發(fā)育常常需要一些微量的鉬、鋅、錳、鈷、鎳、銅、碘、溴、釩等。它們極微量的存在往往非常強(qiáng)烈地刺激微生物的生命活動(dòng)。這是由于許多微量元素參加組成酶蛋白，或者很多酶受它們的活化。由于這些微量元素?；煸谄渌麪I養(yǎng)物質(zhì)和水中，所以培養(yǎng)基中一般不另行添加。
無機(jī)鹽類：無機(jī)鹽類也是米曲霉生命活動(dòng)中不可缺少的物質(zhì)。它的主要功能是構(gòu)成細(xì)胞的組成成分；作為酶的組成成分；維持酶的作用；調(diào)節(jié)細(xì)胞滲透壓、氫離子濃度、氧化還原電位等。如磷和硫還是構(gòu)成蛋白質(zhì)和核酸的主要成分，磷酸鹽還具有維持酶活性和調(diào)節(jié)pH的作用。
水：水是微生物肌體的重要組成成分。水在微生物代謝過程中也占極重要的地位，除了直接參加一些代謝反應(yīng)外，還是進(jìn)行代謝反應(yīng)的內(nèi)部介質(zhì)。物質(zhì)必須先溶于水，才能參加代謝反應(yīng)。此外，微生物沒有特殊的攝食及排泄器官，它的營養(yǎng)物、代謝產(chǎn)物必須溶解于水，才能通過細(xì)胞表面。
水的比熱高，能夠有效地吸收微生物代謝過程中所放出的熱量，使細(xì)胞內(nèi)溫度不斷驟然上升；同時(shí)，由于水又是熱的良導(dǎo)體，有利于散熱，因此可以調(diào)節(jié)微生物細(xì)胞的溫度。微生物離開水便不能進(jìn)行生命活動(dòng)。
生長因素：有些微生物在具有合適的水分、碳源、氮源、無機(jī)鹽的條件下，仍不能生長或生長不好。如果加入少量的某些微生物所必需的有機(jī)物質(zhì)，如維生素、氨基酸，則會生長良好。這些有機(jī)物是微生物維持正常生命活動(dòng)所不可缺少而需要量又不大的特殊營養(yǎng)物質(zhì)，一般稱之為生長因素或生長因子。
繁殖方式
米曲霉是利用孢子繁殖的。孢子先吸水膨脹，在適宜的環(huán)境條件下孢子發(fā)芽，即在孢子表面長m一個(gè)或多個(gè)芽管，逐漸伸長，并不斷長出分枝，結(jié)成網(wǎng)狀的菌絲體，再由菌絲長出分生孢子梗，在分生孢子梗頂囊上再生出小梗，小梗上著生孢子直至老熟，就是一代。
生長條件控制
米曲霉的生長條件控制主要是水分、溫度、pH三要素。
水分：生長水分為34%-45%，相對濕度為95%左右；
溫度：孢子發(fā)芽溫度為28℃-32℃，生長溫度為32℃-35℃，產(chǎn)酶最適宜溫度為28℃-30℃；
pH:適宜pH范圍為4.5-7.5，適宜生長的pH范圍為6.5-6.8。
分布范圍
分布甚廣，主要分布于糧食、發(fā)酵食品、腐敗有機(jī)物和土壤中。
主要毒素
主要應(yīng)用
米曲霉是產(chǎn)復(fù)合酶的菌種，除蛋白酶外，還能產(chǎn)淀粉酶、糖化酶、纖維素酶、植酸酶、果膠酶等。米曲霉不產(chǎn)生黃曲霉毒素，是我國傳統(tǒng)釀造食品醬和醬油的主要生產(chǎn)菌種。米曲霉在釀酒生產(chǎn)中被作為糖化菌。此外，它還是曲酸的生產(chǎn)菌。米曲霉基因組所包含的信息可以用來尋找最適合米曲霉發(fā)酵的條件，這將有助于提高食品釀造業(yè)的生產(chǎn)效率和產(chǎn)品質(zhì)量。米曲霉基因組的破譯，也為研究由曲霉屬真菌引起的曲霉病提供了線索。米曲霉也會引起工農(nóng)業(yè)產(chǎn)品霉變。
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