《微生物發(fā)酵機制》PPT課件

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1、第七章微生物發(fā)酵機制發(fā)酵的類型根據(jù)微生物的種類不同，可分為好氧性發(fā)酵、厭氧性發(fā)酵和兼性發(fā)酵。（1）好氧性發(fā)酵：在發(fā)酵過程中需要通入一定量的無菌空氣，滿足微生物呼吸需要。（2）厭氧性發(fā)酵：在發(fā)酵過程中不需要供給無菌空氣。（3）兼性發(fā)酵：在有氧、無氧條件下均能生活。如釀酒酵母，在缺氧條件下進行厭氣性發(fā)酵積累酒精，而在有氧條件下則進行好氧發(fā)酵，大量繁殖菌體細(xì)胞。發(fā)酵機制：微生物通過其代謝活動，利用基質(zhì)（底物）合成人們所需要的代謝產(chǎn)物的內(nèi)在規(guī)律積累的產(chǎn)物微生物菌體酶代謝產(chǎn)物厭氣發(fā)酵：酒精、甘油、乳酸、丙酮、丁醇等好氣發(fā)酵：有機酸、氨基酸、蛋白質(zhì)、核苷酸、抗生素、維生素等代謝控制發(fā)酵

2、：人為的改變微生物的代謝調(diào)控機制，使有用的代謝產(chǎn)物過量的積累。發(fā)酵機制研究的內(nèi)容：1.微生物的生理代謝規(guī)律（就是各種代謝產(chǎn)物合成途徑及代謝調(diào)節(jié)機制）；2.環(huán)境因素（營養(yǎng)條件、培養(yǎng)條件等）對代謝的影響及改變代謝的措施；糖酵解途徑及調(diào)節(jié)機制葡萄糖經(jīng)EMP途徑：C6H12O6+2ADP+2Pi+2NAD2CH3COCOOH+2ATP+2NADH2EMP糖酵解途徑糖酵解途徑及特點?EMP途徑大致可分為三個階段1，6-二磷酸果糖的生成，消耗2分子ATP；1，6-二磷酸果糖降解為3-磷酸甘油醛；3-磷酸甘油醛經(jīng)五步反應(yīng)轉(zhuǎn)化為丙酮酸，產(chǎn)生4分子ATP?它是動物、植物、微生物細(xì)胞中G分解產(chǎn)

3、生能量的共同途徑。?EMP的每一步都是由酶催化的。己糖激酶；磷酸果糖激酶（該酶受ATP、檸檬酸的抑制，為AMP所激活）；丙酮酸激酶；3-磷酸甘油醛脫氫酶（受碘乙酸抑制）；烯醇化酶（受氟化物抑制）。?當(dāng)以其他糖類作為碳源和能源時，先通過少數(shù)幾步反應(yīng)轉(zhuǎn)化為糖酵解途徑的中間產(chǎn)物，然后沿著糖酵解途徑進行降解。丙酮酸的不同去路。反應(yīng)中生成的NADH2不能積存，必須被重新氧化為NAD后，才能繼續(xù)不斷地推動全部反應(yīng)，在不同的機體，在不同的環(huán)境下（如氧氣的有無），氫的受體不同，丙酮酸的去路也不同。在無氧條件下：?在乳酸菌中受乳酸脫氫酶的作用，丙酮酸作為受氫體而被還原為乳酸，即同型乳酸發(fā)酵；

4、?在酵母菌中，丙酮酸受丙酮酸脫羧酶的作用生成乙醛，乙醛在乙醇脫氫酶的作用下作為受氫體被還原為乙醇，即酒精發(fā)酵；?在梭狀芽孢桿菌中，丙酮酸脫羧生成乙酰COA，然后經(jīng)一系列變化生成丁酰COA、丁醛，兩者作為受氫體被還原生成丁醇，生成物中還有丙酮、乙醇，所以稱為丙酮-丁醇發(fā)酵。乙醇乳酸在好氧發(fā)酵條件丙酮酸進入TCA環(huán)，進行代謝，產(chǎn)生各種好氧代謝產(chǎn)物或完全氧化獲得能量。B、三羧酸循環(huán)三羧酸循環(huán)一定需要氧才能進行。在三羧酸循環(huán)中脫下的氫，形成NADH和FADH2，然后再逐步傳遞給氧。丙酮酸三個二氧化碳三羧酸循環(huán)A.厭氧發(fā)酵機制第一節(jié)酒精發(fā)酵機制1酵母菌的酒精發(fā)酵1.1酒精生成機制(1

5、)葡萄糖（glucose）EMP丙酮酸（pyruvicacid）己糖磷酸化作用EMP六碳糖轉(zhuǎn)變?yōu)槿继橇姿岜恰　”?2)丙酮酸　　乙醇丙酮酸丙酮酸脫羧酶乙醛（acetaldehyde）乙醛乙醇脫氫酶乙醇（alcohol）由葡萄糖生成乙醇的總反應(yīng)式為C6H12O6+2ADP+2H3PO42CH3CH2OH+2CO2+2ATP酵母菌在無氧的條件下，通過以上12步反應(yīng)，1分子G生成２分子的乙醇，２分子的CO2和2分子ATP。則1mol葡萄糖生成2mol乙醇，理論轉(zhuǎn)化率為2×46.05/180.1×100%=51.1%但是在生產(chǎn)中大約有5%的葡萄糖用于合成酵母細(xì)胞和副產(chǎn)物，實

6、際上乙醇生成量約為理論值的95%，則乙醇對糖的實際轉(zhuǎn)化率約為48.5%。巴斯德效應(yīng)巴斯德效應(yīng):好氣條件下，酵母菌發(fā)酵能力下降（細(xì)胞內(nèi)糖代謝降低，乙醇積累減少）；好氣條件下，代謝進入TCA環(huán)→檸檬酸↑、ATP↑→抑制激酶→6-P-葡萄糖↑→反饋抑制己糖激酶→抑制葡萄糖進入細(xì)胞內(nèi)→葡萄糖利用降低。同時，好氣條件下，丙酮酸激酶活性降低。丙酮酸激酶活性降低也是由于磷酸果糖激酶活性降低所致。丙酮酸激酶活性↓→使磷酸烯醇式丙酮酸↑→反饋抑制己糖激酶活性→糖酵解速度↓1.2酒精發(fā)酵中副產(chǎn)物的形成主產(chǎn)物（product）：乙醇（alcohol）副產(chǎn)物（byproduct）：40多種二氧化碳

7、（carbondioxide）甘油（glycerol）乙醛（acetaldehyde）琥珀酸（succinicacid）乙酸（aceticacid）酯（ester）高級醇（higheralcohol）雙乙酰（diacetyl）1.2.1雜醇油的生成雜醇油是碳原子數(shù)大于2的脂肪族醇類的統(tǒng)稱，主要由正丙醇、異丁醇、異戊醇和活性戊醇組成，這些高級醇是構(gòu)成酒類風(fēng)味的重要組成成分之一，當(dāng)其過量時會影響產(chǎn)品質(zhì)量，是酒類產(chǎn)品中質(zhì)量指標(biāo)之一，應(yīng)予以控制。1.2.1.1酒精發(fā)酵中高級醇的形成途徑a.氨基酸氧化脫氨作用b．由葡萄糖直接