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米曲霉
曲霉屬真菌中的一個常見種
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
動畫
動畫《萌菌物語》中的米曲霉
動漫界當(dāng)中體積最小的動漫角色。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，每個細(xì)胞內(nèi)又有幾個細(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。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。
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一個或多個芽管，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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