《微生物发酵机理》PPT课件

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1、第六章微生物发酵机理12第一节厌氧发酵产物的合成机制3有氧分解（柠檬酸、氨基酸、抗生素等）厌氧分解（酒精、乳酸、丙酮、丁醇等）4厌氧代谢5一、酒精发酵机制酵母菌的酒精发酵细菌的酒精发酵6（一）酵母菌的酒精发酵7酒精发酵中的副产物杂醇油琥珀酸酯类糠醛、甲醇8（二）细菌的酒精发酵假单孢杆菌ED途径9（三）甘油发酵1.亚硫酸盐法甘油发酵（酵母菌的II型发酵）102.碱法甘油发酵（酵母菌的III型发酵）11分为：同型乳酸发酵异型乳酸发酵二、乳酸发酵机制121.同型乳酸发酵132.异型乳酸发酵：（1）6-磷酸葡萄糖酸途径葡萄糖6-磷酸葡萄糖6-磷酸葡萄糖酸5-磷酸木酮糖3-磷酸甘油醛乳酸乙酰磷酸NA

2、D+NADHNAD+NADHATPADP乙醇乙醛乙酰CoA2ADP2ATP-2H-CO214（2）双歧途径两歧双歧杆菌发酵葡萄糖产乳酸的途径15发酵类型途径产物菌种代表同型乳酸发酵EMP乳酸保加利亚乳杆菌、乳酸链球菌异型乳酸发酵HMP双歧乳酸、乙酸、乙醇、CO2等肠膜明串珠菌、短乳杆菌、双歧杆菌等16在丙酮丁醇菌中，丙酮酸经过一系列的脱羧和缩合等过程而转变为丙酮、丁醇，称为丙酮丁醇发酵。三、丙酮丁醇发酵机制17当培养基中乙醇和乙酸的比率不同时，丁酸和已酸形成的比率也不同。乙酸多时，主要产物为丁酸；当培养基中乙醇比乙酸占优势时，主要产物为已酸。四、由乙醇、乙酸生成已酸机制18在大曲酒发酵中，

3、还有一部分是通过芽孢杆菌利用乙酸乙酯为承受体，加入乙醇成为丁酸乙酯，然后再与乙醇反应生成已酸乙酯。19第一阶段是复杂有机物，如纤维素、蛋白质、脂肪等，在微生物作用下降解至其基本结构单位-分解成各种脂肪酸、二氧化碳和氢气；第二阶段是各类脂肪酸进行分解，生成乙酸、二氧化碳和氢气；第三阶段是在甲烷产生菌的作用下由醋酸和二氧化碳及氢气反应生成甲烷。五、甲烷发酵机制20第二节好氧发酵产物合成机制21一、柠檬酸发酵机制柠檬酸的工业发酵1.柠檬酸生物合成途径22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苹果酸草酰乙酸柠檬酸顺乌头酸异柠檬酸α-酮戊二酸琥珀酸富马酸CO2

4、Fe2+CO2CO2存在两个CO2固定系统（需Mg2＋、K＋）**23（一）、糖酵解及丙酮酸代谢的调节1、正常情况下，柠檬酸、ATP对磷酸果糖激酶有抑制作用，而AMP、无机磷、铵离子对该酶则有激活作用，特别是还能解除柠檬酸、ATP对磷酸果糖激酶的抑制作用。2.柠檬酸生物合成的代谢调节24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草酰乙酸柠檬酸CO2CO2CO2NH4+PiK+AMPATP252.锰缺乏时，细胞内NH4＋浓度高。因此，锰离子效应是通过NH4＋升高而减少柠檬酸对磷酸果糖激酶的抑制来实现的。26（二）TCA循环的调节1、TCA环的起始酶：柠檬酸

5、合成酶是一种调节酶。但在黑曲霉中，柠檬酸合成酶没有调节作用，这是黑曲霉TCA环的第一个特点。2、顺乌头酸酶失活，阻断TCA环是柠檬酸积累的必要条件，顺乌头酸水合酶需要Fe2＋，加入亚铁氰化物，使铁硫中心的Fe2+生成络合物，使酶失活，就可以积累柠檬酸。。27（三）及时补加草酰乙酸外加草酰乙酸选育回补途径旺盛的菌种28柠檬酸的积累机制归纳：①Mn抑制蛋白合成NH4解除磷酸果糖激酶的代谢调节，促进EMP途径的畅通有一条呼吸活力强的不产生ATP的侧系呼吸链②由于丙酮酸羧化酶是组成型酶，不被调节控制。2+﹢缺乏29③丙酮酸氧化脱羧生成乙酰CoA和CO2固定两个反应的平衡，以及柠檬酸合成酶不被调节，

6、增强了合成柠檬酸的能力。④由于顺乌头酸水合酶在催化时建立了以下平衡：柠檬酸：顺乌头酸：异柠檬酸=90：3：7同时控制Fe2+含量时，顺乌头酸酶活力降低，使柠檬酸积累。30⑤随着柠檬酸积累，pH降低到一定程度时，使顺乌头酸酶和异柠檬酸脱氢酶失活，更有利于柠檬酸的积累及排出细胞外。31二、醋酸发酵机制淀粉糖酒精醋酸1.醋杆菌发酵酒精成醋酸乙醇向醋酸转化是分两步进行的，中间产物是乙醛。E1：乙醇脱氢酶或乙醇氧化酶，它依赖于NAD。E2：乙醛脱氢酶，需要NADP作辅酶。醋杆菌为G-，好氧菌，1mol乙醇转化为1mol醋酸。322热醋酸梭菌生产醋酸热醋酸梭菌在发酵糖类时，由糖到醋酸一步完成，该菌没有

7、氢化酶活性，不能利用氢气。可以将CO2还原为醋酸。CO2是通过甲酰四氢叶酸（THF）和类咕啉蛋白形成醋酸的。C6H12O6+2H2O2CH3COOH+2CO2+8H++8e2CO2+8H++8eCH3COOH+2H2O净反应C6H12O63CH3COOH优点：转化率高，严格厌氧，还可以利用戊糖。但这种方法发酵时需中和剂，因此只适合于醋酸盐。33衣康酸发酵机制衣康酸曲霉（Asp.Itaconicus）土曲霉（Asp.ter