檸檬酸發(fā)酵原理.ppt

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1、黑曲霉檸檬酸發(fā)酵原理主要內容黑曲霉及相關知識簡介菌種制備過程發(fā)酵底物來源黑曲霉發(fā)酵機制與實際生產的聯(lián)系黑曲霉簡介黑曲霉屬真菌中的一個常見種,屬半知菌綱。廣泛分布于世界各地的糧食、植物性產品和土壤中。是重要的發(fā)酵工業(yè)菌種,可生產淀粉酶、酸性蛋白酶、纖維素酶、果膠酶、葡萄糖氧化酶、檸檬酸、葡糖酸和沒食子酸等。黑曲霉一般只進行無性繁殖,孢子在培養(yǎng)基中培養(yǎng)6—8h開始萌發(fā)出芽,長出多根芽,逐步形成菌絲,菌絲不久即出現(xiàn)分枝。黑曲霉菌絲是多細胞結構,有橫隔,其中可育細胞稱為足細胞。由足細胞長出分生細胞梗,分生孢子梗頂

2、端包囊的聚集并原生質饃的融合,使頂端膨大形成頂囊,上面變生二層小梗,小梗上長出成鏈的孢子。這樣一個生活周期約50h。但黑曲霉菌絲是不斷地生長延長的,孢子也逐漸不斷地產生,直到營養(yǎng)枯竭為止。黑曲霉生長周期發(fā)酵常見染菌及區(qū)別一、酵母菌是一些單細胞真菌,體積較細菌較大,1~5微米*5~30微米,而細菌直徑或寬度不超過1微米,長不超過5微米,有氧無氧均可生存,低PH也可生存。二、細菌主要由細胞膜、細胞質、核質體等部分構成,球菌、桿菌和螺形菌,低PH難以存活,易自溶。三、霉菌(固相與黑曲霉大同小異)液相中菌絲形態(tài)不

3、同,生長條件與黑曲霉相近,染菌后較難處理酵母細菌菌種制備過程菌源、平板涂布分離、挑選單菌落、單菌落小試管(6天)、鑒定(測酸、鏡檢)、制作一代小試管、一代鑒定、制作二代茄子瓶、二代鑒定、制作麩曲(、鑒定、儲藏單菌落挑取、單菌落小試管、一代小試管、二代茄子瓶發(fā)酵底物來源黑曲霉生長培養(yǎng)基培養(yǎng)基的成分對微生物發(fā)酵產物的形成有很大的影響,必滿足微生物的能量、元素和特殊養(yǎng)分的需求,如下:C源+N源+礦物質+O2新增細胞+目標產物+CO2+H2O+△HC源:葡萄糖N源:有機氮和無機氮葡萄糖來源玉米、木薯等原料淀粉糊精

4、葡萄糖檸檬酸黑曲霉發(fā)酵檸檬機制了解了黑曲霉及其制備過程,了解了發(fā)酵底物的組成及來源,那黑曲霉是如將這些底物轉變?yōu)闄幟仕岬哪??總述:萄葡糖首先通過糖酵解(EMP)/磷酸戊糖途徑(HMP)得到磷酸烯醇式丙酮酸和丙酮酸,然后經過一個不完整的三羧酸循環(huán)達到檸檬酸的積累。EMP(糖酵解)糖酵解是生物體進行單糖的分解和利用的主要途徑之一,糖酵解總共包括10個連續(xù)步驟,均由對應的酶催化。不僅是黑曲霉,許多生命體都存這種獲取能量的方式小概念:三磷酸腺苷,簡稱為ATP,其中A表示腺苷,T表示其數量為三個,P表示磷酸基團,即

5、一個腺苷上連接三個磷酸基團。其結構簡式是:A—P~P~P,其相鄰的兩個磷酸基之間的化學鍵非常活躍,水解時可釋放約30.54kJ/mol的能量。EMP途徑糖酵解特點1、它是一個產能的過程,雖然在第1、3步中消耗了兩分子ATP,但在第7、10步中卻又生成了4分子ATP,所以是一個產能過程。三磷酸腺苷,簡稱為ATP,其中A表示腺苷,T表示其數量為三個,P表示磷酸基團,即一個腺苷上連接三個磷酸基團。其結構簡式是:A—P~P~P,其相鄰的兩個磷酸基之間的化學鍵非常活躍,水解時可釋放約30.54kJ/mol的能量。2

6、、糖酵解過程不消耗氧分子3、與HMP途徑有共同中間產物——6-磷酸葡萄糖和3-磷酸甘油醛,HMP途徑就是通過這兩種物質與糖酵解互相溝通。4、1、3、10步是不可逆反應,這就不難解釋為什么不管是EMP還是HMP途徑最終都能生成丙酮酸,因為可逆反應都是朝著濃度低的方向進行,生成丙酮酸的反應不可逆,生物體內的烯醇式磷酸丙酮酸就會越來越少,因此第9步反應就會朝向烯醇式磷酸丙酮酸方向進行,以此類推,在酶的活性不受干擾的情況下,萄葡糖通過EMP和HMP途徑生成丙酮酸。丙酮酸的生成并不是檸檬酸合成專屬的物質。在有分子氧

7、存在的情況下,才能進入三羧酸循環(huán)(TCA),而在缺氧的情況下,則會進行乙醇、乳酸等物質的發(fā)酵。TCA淀粉葡萄糖6-磷酸果糖1,6-二磷酸果糖磷酸丙糖磷酸烯醇丙酮酸丙酮酸乙酰CoA蘋果酸草酰乙酸檸檬酸順烏頭酸異檸檬酸α-酮戊二酸琥珀酸富馬酸CO2Fe2+CO2CO2存在兩個CO2固定系統(tǒng)(需Mg2+、K+):1)丙酮酸(PYR)在丙酮酸羧化酶作用下,生成草酰乙酸(此作用更強)2)磷酸烯醇丙酮酸(PEP)在PEP激酶的作用下,生成草酰乙酸碳平衡和能量平衡C6H12O6EMP途徑2ADP2ATP2H29ADP9

8、ATP2×C3H4O3丙酮酸脫羧CO2固定C4C2縮合H2O3/2O23H2OC6H8O7檸檬酸思考EMP、HMP、TCA存在大多數真核生物細胞中,但是為什么黑曲霉能夠大量積累檸檬酸呢?黑曲霉如何積累檸檬酸黑曲霉耐酸,耐低PH。黑曲霉發(fā)酵檸檬過程中,在發(fā)酵初期,發(fā)酵液中萄葡糖含量較高,而高濃度的萄葡糖正是黑曲霉α-酮戊二酸脫氫酶合成的抑制物,這樣一來TCA循環(huán)就中斷了,酸度得到積累(注意此時積累的是酸度而不僅是檸檬酸),但是當

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