黑曲霉：一种重要的工业微生物

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黑曲霉：一种重要的工业微生物

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黑曲霉是一种常见的霉菌，广泛存在于自然环境中，具有重要的工业应用价值。本文将从分类学、培养条件、基因组特征以及工业用途等多个方面，为您详细介绍这种微生物的特性和应用。

黑曲霉是一种霉菌，属于曲霉属的黑曲霉科。曲霉属由常见的霉菌组成，这些霉菌存在于土壤和水中、植被、粪便、分解物质和悬浮在空气中的环境中。该属内的物种通常生长迅速，并可在发芽后几天内形成孢子。

A. niger 独有的特征组合使该微生物对于生产许多酸、蛋白质和生物活性化合物具有无可估量的价值。广泛的代谢多样性、高产量、分泌能力和进行翻译后修饰的能力等特征是 A. niger 大量产生次级代谢产物的原因。A. niger 耐受极端酸性条件的能力使其对柠檬酸的工业生产尤为重要。

A. niger 会在某些水果和蔬菜（如葡萄、杏子、洋葱和花生）上引起一种称为黑霉病的疾病，并且是一种常见的食物污染物。它在土壤中无处不在，在室内环境中很常见，其黑色菌落可能会与 Stachybotrys（其物种也被称为黑霉菌）的菌落相混淆。A. niger 被美国食品和药物管理局归类为公认安全 (GRAS) 用于食品生产，尽管该微生物能够产生影响人类健康的毒素。

分类学

黑曲霉包含在 Aspergillus subgenus Circumdati, section Nigri 中。Nigri 部分包括 15 种可能与 A. niger 混淆的相关黑色孢子物种，包括 A. tubingensis、A. foetidus、A. carbonarius 和 A. awamori。2004 年，Samson 等人描述了许多形态相似的物种。

2007年，ATCC 16404黑曲霉菌株被重新归类为Aspergillus brasiliensis（参见Varga等人发表的文章）。这需要对美国药典和欧洲药典进行更新，它们在整个制药行业通常使用该菌株。

培养

A. niger 是严格需氧菌；因此，它需要氧气才能生长。这种真菌可以在各种环境条件下生长；它可以在 6 至 47ºC 的温度范围内生长。作为嗜温菌，其最佳温度范围为 35-37ºC。它可以耐受 1.5 至 9.8 的 pH 值。A. niger 是耐旱的，这意味着它可以在水很少的环境中生长和繁殖。它也可以在潮湿条件下生长，甚至可以耐受 90-100% 相对湿度的环境。这种真菌最常在马铃薯葡萄糖琼脂(PDA) 上生长，但它也可以在许多不同类型的生长培养基上生长，包括 Czapek-Dox 琼脂、木质纤维素琼脂等。

基因组

黑曲霉的基因组由大约 34 兆碱基 (Mb) 组成，分为八条染色体。DNA包含 10,785 个基因，这些基因被转录并翻译成 10,593 种蛋白质。

已经对两株 A. niger 进行了测序。菌株 CBS 513.88 产生用于工业应用的酶，而菌株 ATCC 1015 是用于生产工业柠檬酸 (CA) 的 ATCC 11414 的野生型菌株。联合基因组研究所与其他机构合作对 A. niger ATCC 1015 基因组进行了测序。完整的序列已被用于揭示参与真菌代谢的直系同源基因和途径，特别是单糖的分解代谢。A. niger 根据碳源和环境中存在的其他营养物质改变其新陈代谢的能力使微生物能够生存并在几乎所有生态系统中被发现。正在进行进一步的研究，以使用 A. niger 的完整测序基因组研究所有真菌的这些机制。

工业用途

黑曲霉可通过两种方式用于工业用途：固态发酵(SSF) 和深层发酵 (SmF)。SSF 使用具有养分和最少水分的固体基质来培养微生物。氮和碳等营养物质来自麦麸、糖浆、稻壳和玉米粉等农业副产品。由于使用农业副产品，SSF 提供了更高的微生物产品产量，并且比 SmF 更具成本效益。SSF 主要用于 SmF。在 SmF 中，微生物在大型无菌发酵容器内的液体培养基中生长。这些容器是昂贵的设备，可为生长提供更多的水，并允许严格控制影响微生物生长的环境因素，例如温度和 pH 值。