丝状菌发酵过程中菌体形态变化

丝状菌发酵过程中菌体形态变化第一作者：学士，副教授。!天津市科委自然科学基金重点资助项目（!#$%&’$((%%）收稿日期：)$$)*$%*%%丝状菌发酵过程中菌体形态变化!赵树欣欧竑宇（天津科技大学食品科学与生物工程学院，天津，&$$)))）摘要借助图像分析系统可以对丝状菌发酵过程中菌丝体面积、菌丝体几何特性、絮状物群体、细胞体积等进行特征化描述，并建立量化菌体形态的方法。文中还介绍了利用计算机识别方法进行菌种的分离筛选，以及操作参数与菌体形态的关系。关键词发酵，菌体形态，计算机识别为提高微生物发酵的效率，人们首先想到的是改良菌株。无论是采用基因工程方法，还是采用传统的诱变育种方法均可有效地提高菌种的目的产物的生产能力。从发酵过程研究着手，通过发酵机制与相关影响参数的研究，也可有效提高发酵产率。从已有发酵过程研究来看，多是通过发酵过程相关操作参数的优化，来提高产物的生产能力。事实上，微生物的形态特征及生理活性状态与微生物的代谢产物生产能力关系甚密。虽然，早在)$世纪’$年代，人们已开始进行微生物深层发酵中菌体形态与产物生成之间相互关系的描述，但是由于缺乏有效的可视化工具，菌体形态不能被特征性描述，因此，影响菌体形态的因素与菌体形态之间还不能建立定量关系，仅能从经验的角度来说明。对于微生物发酵与菌体形态变化之间的关系，随着计算机技术与生物技术的发展，给人们提供了新的认识空间。特别是菌体形态与相关影响因素、操作方式的相互关系，形态动力学研究以及与形态相关基因方面的工作，丰富了相关发酵过程研究的理论。为此，本文从丝状菌菌体形态的量化；操作参数与菌体形态之间的相互关系；菌体形态与生理生化参数之关系等作一简要介绍。%菌体形态的量化描述采用计算机图象识别方法研究微生物形态，需对菌体形态进行量化描述。首先将经显微镜放大的菌体形态通过++,摄象机和图象采集卡，将菌体形态图象转化为-%).-%)./012格式（或其他）的数字化图象。然后通过二值细化方法等对图象进行测量、分析和比较。一般，将丝状菌的菌体形态分为分散状、交织状和菌丝团&大类。为便于定量描述丝状菌的这种形态，34567［%］对菌体形态参数定义如表%所示。由于微生物种类繁多，生长过程复杂，这些定义在使用中常常要适度修正。例如，在弗氏链霉菌（!#$%&’()$*+#,-.,$）生产泰乐菌素过程中，如果采集到的图像中有%个球形