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米曲霉
曲霉屬真菌中的一個(gè)常見(jiàn)種
基本信息
| 中文名 | 米曲霉 |
| 外文名 | Aspergillus oryzae ( Asp.oryzae） |
| 拉丁學(xué)名 | Aspergillus oryzae |
| 界 | 真菌界 |
| 亞門(mén) | |
| 綱 | |
| 目 | 絲孢目 |
| 科 | 從梗孢科 |
收起
化學(xué)成分
結構介紹
米曲霉培養皿
分生孢子梗長(cháng)約2mm，近頂囊處直徑達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(lèi)，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(yíng)養價(jià)值、保健功效和消化率，廣泛應用于食品、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(xiàn)索。
米曲霉的培養
固態(tài)培養方法（ 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)制曲設備：實(shí)驗室主要采用三角瓶或茄子瓶培養；種子擴大培養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室進(jìn)行培養；工業(yè)上目前主要是厚層通風(fēng)池制曲；轉式圓盤(pán)式固態(tài)培養裝置正在試驗推廣之中。
實(shí)驗過(guò)程：
米曲霉菌種的純化，制成斜面，將斜面菌種接入 250ml 三角瓶培養成種曲，再將種曲擴大培養（ 500ml ）三角瓶。
米曲霉培養：
分為斜面培養和三角瓶培養兩個(gè)階段。三角瓶培養物在工廠(chǎng)中作為一級種子。試管斜面培養基：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(guò)濾，取液，調整至 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。或采用馬鈴薯培養基：馬鈴薯 200 克，葡萄糖 20 克，瓊脂 15-20 克，加水至 1000ml ，自然 pH。
三角瓶培養基制備：
米曲霉的培養基：
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條件：米曲霉固態(tài)培養主要控制條件：溫度，濕度，裝料量，基質(zhì)水分含量。固態(tài)培養前，原料的蒸熟及滅菌是同時(shí)進(jìn)行的，實(shí)驗室一般是在高壓滅菌鍋中進(jìn)行；但在工廠(chǎng)中則是原料的煮熟和滅菌與發(fā)酵分別在不同的設備中進(jìn)行。這點(diǎn)與液態(tài)發(fā)酵是不同的。 28-30℃，培養20小時(shí)后，菌絲應布滿(mǎn)培養基，第一次搖瓶，使培養基松散；每隔8小時(shí)檢查一次，并搖瓶。培養時(shí)間一般為72小時(shí)。
3. 實(shí)驗儀器、設備和材料
動(dòng)畫(huà)
動(dòng)畫(huà)《萌菌物語(yǔ)》中的米曲霉
動(dòng)漫界當中體積最小的動(dòng)漫角色。這位以擬人化口吻說(shuō)著(zhù)各種可愛(ài)臺詞，又以無(wú)限美化后的超萌外表來(lái)博得觀(guān)眾歡心的動(dòng)漫角色，在現實(shí)中體積細小到肉眼無(wú)法察覺(jué)，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(jiǎn)稱(chēng)孢子），黃綠色，孢子直徑一般為4.5-7μm，個(gè)別大的可達8-10μm。
米曲霉孢子只要吸收到水分和養料，有空氣和適宜的溫度、濕度，就立刻開(kāi)始發(fā)芽，生出管子一樣的白色菌絲，菌絲會(huì )伸展很長(cháng)，中間有橫隔膜分開(kāi)形成多細胞，每個(gè)細胞內又有幾個(gè)細胞核，所以米曲霉的細胞是一種多核的細胞。
環(huán)境條件越好越有利于菌絲生長(cháng)發(fā)育。當菌絲生長(cháng)到一定階段時(shí)，部分細胞壁變厚形成足細胞，由此向上長(cháng)出2mm左右長(cháng)的分生孢子梗（通常稱(chēng)直立菌絲），很整齊，形似一層白絨。
分生孢子梗上再生長(cháng)出膨大的頂囊，近球形，其直徑為40-50μm。
頂囊上會(huì )再生出小梗，小梗絕大多數是單層，其大小為(12-15)μmx(3-5)μm，在小梗上再生長(cháng)出茂密的孢子（分生孢子），在顯微鏡下觀(guān)看形似一朵盛開(kāi)了的菊花，非常美麗。米曲霉從孢子發(fā)芽，生長(cháng)菌絲，漸由菌絲長(cháng)出分生孢子梗，在分生孢子梗上生長(cháng)出頂囊，頂囊上再長(cháng)出小梗，最后在小梗上長(cháng)m孢子至老熟，就是一代。一般培養24個(gè)小時(shí)左右就能生長(cháng)出孢子，初為嫩黃色，經(jīng)過(guò)2-3天時(shí)間逐漸變成黃綠色，衰老時(shí)孢子變?yōu)楹稚?/span>
米曲霉在察氏培養基上菌落形成較快，培養10天后菌落直徑可達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(wú)色。在黃豆汁培養基上菌落形成更快，培養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2-3天時(shí)間。最后衰老時(shí)，孢子變?yōu)楹稚?/span>
生理特性
營(yíng)養物質(zhì)
米曲霉生長(cháng)所需的營(yíng)養物質(zhì)，主要包括碳素化合物（通常簡(jiǎn)稱(chēng)為碳源）、氮素化合物（通常簡(jiǎn)稱(chēng)為氮源）、無(wú)機鹽類(lèi)、水和生長(cháng)因素。
碳源：凡可以構成微生物細胞和代謝產(chǎn)物中碳架的營(yíng)養物質(zhì)稱(chēng)為碳源。總的來(lái)說(shuō)，大多數微生物以有機含碳化合物作為碳源和能源，如糖類(lèi)（主要有單糖、雙糖、多糖）、醇類(lèi)、有機酸、脂肪、烴類(lèi)等含碳的有機物。其中糖類(lèi)是最好的碳源，特別是葡萄糖、蔗糖，通常作為培養微生物的主要碳素原料。
碳源的主要作用是構成細胞物質(zhì)和供給米曲霉生長(cháng)發(fā)育所需要的能量。從微生物細胞化學(xué)成分的分析中已知細胞中的碳素含量相當高，占干物質(zhì)的50%左右，也就是說(shuō)，在微生物的營(yíng)養需要中，對碳的需要量最大。
氮源：凡是構成微生物細胞物質(zhì)或代謝產(chǎn)物中氮素來(lái)源的營(yíng)養物質(zhì)稱(chēng)為氮源。氮源分為無(wú)機氮和有機氮，有機氮主要有蛋白質(zhì)、氨基酸、尿素、胺等；無(wú)機氮主要有氨鹽、硝酸鹽等。氮源對微生物的生長(cháng)發(fā)育有重要作用，主要是提供合成原生質(zhì)和細胞其他結構的原料，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(cháng)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。由于這些微量元素常混在其他營(yíng)養物質(zhì)和水中，所以培養基中一般不另行添加。
無(wú)機鹽類(lèi)：無(wú)機鹽類(lèi)也是米曲霉生命活動(dòng)中不可缺少的物質(zhì)。它的主要功能是構成細胞的組成成分；作為酶的組成成分；維持酶的作用；調節細胞滲透壓、氫離子濃度、氧化還原電位等。如磷和硫還是構成蛋白質(zhì)和核酸的主要成分，磷酸鹽還具有維持酶活性和調節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(guò)程中也占極重要的地位，除了直接參加一些代謝反應外，還是進(jìn)行代謝反應的內部介質(zhì)。物質(zhì)必須先溶于水，才能參加代謝反應。此外，微生物沒(méi)有特殊的攝食及排泄器官，它的營(yíng)養物、代謝產(chǎn)物必須溶解于水，才能通過(guò)細胞表面。
水的比熱高，能夠有效地吸收微生物代謝過(guò)程中所放出的熱量，使細胞內溫度不斷驟然上升；同時(shí)，由于水又是熱的良導體，有利于散熱，因此可以調節微生物細胞的溫度。微生物離開(kāi)水便不能進(jìn)行生命活動(dòng)。
生長(cháng)因素：有些微生物在具有合適的水分、碳源、氮源、無(wú)機鹽的條件下，仍不能生長(cháng)或生長(cháng)不好。如果加入少量的某些微生物所必需的有機物質(zhì)，如維生素、氨基酸，則會(huì )生長(cháng)良好。這些有機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(yíng)養物質(zhì)，一般稱(chēng)之為生長(cháng)因素或生長(cháng)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(cháng)m一個(gè)或多個(gè)芽管，逐漸伸長(cháng)，并不斷長(cháng)出分枝，結成網(wǎng)狀的菌絲體，再由菌絲長(cháng)出分生孢子梗，在分生孢子梗頂囊上再生出小梗，小梗上著(zhù)生孢子直至老熟，就是一代。
生長(cháng)條件控制
米曲霉的生長(cháng)條件控制主要是水分、溫度、pH三要素。
水分：生長(cháng)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(cháng)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(cháng)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、腐敗有機物和土壤中。
主要毒素
主要應用
米曲霉是產(chǎn)復合酶的菌種，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(lái)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(xiàn)索。米曲霉也會(huì )引起工農業(yè)產(chǎn)品霉變。
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