发酵机制及发酵动力学

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1、Presentation报告题目登记小组成员汇报内容题目分类(在topic1-4*中选择或任选分类)从本节课程开始到周四晚上截止，请每组选择一名代表，将本组报告的题目发送的我的邮箱（Yk_36_angel@uestc.edu.cn）中，请按照下面的内容填写，将按照邮件发送到本人邮件的时间来确定先后顺序。内容填写不完全者或汇报内容与指定的topic内容不符合者视为登记不成功，将回复邮件告知。注*：Topics：1、新型发酵工业原料的应用和开发（来源、应用范围、工业预处理及配套政策）；2、计算机技术、自动化技术及传

2、感技术在发酵工业中的应用；3、与发酵工业相适应的菌种的开发（菌种的获取、改造和工艺初步优化）；4、发酵工艺的优化实例。以上每个题目限报4组，也可以在其他与本课程相关的内容中自由选题。第七章发酵机制及发酵动力学发酵机制是指微生物通过其代谢活动，利用基质合成人们所需要的产物的内在规律。由于微生物的种类、遗传特性和环境条件不同，微生物所能积累的代谢产物不同，主要有微生物菌体、微生物酶和代谢产物。微生物代谢产物很多，主要有酒精、丙酮丁醇、有机酸、氨基酸、核苷酸类、蛋白质、抗生素、维生素、脂肪、多糖类等。微生物具有极其精

3、确的代谢控制系统，能确保细胞内所有生化反应有条不紊的进行并制止中间产物和终产物的过量积累。必须人为改变微生物的代谢调控机制，使有用中间代谢产物过量积累，同时利用环境因素对代谢方向产生影响，这就是发酵机制的研究内容。发酵动力学是研究发酵过程中菌体生长、基质消耗、产物生成的动态平衡及其内在规律。其研究内容包括微生物生长过程中质量和能量的平衡，发酵过程中菌体生长速率、基质消耗速率和产物生成速率的相互关系。研究发酵动力学的目的在于设计和优化发酵动力学模型，并以此为依据，利用计算机来设计程序，模拟最适合的工艺流程和发酵工

4、艺参数，从而使生产控制达到最优化。本章主要内容第一节发酵工业微生物的基本代谢情况第二节微生物代谢调控机制第三节重要发酵产物的发酵机制第四节微生物发酵动力学本章主要内容第一节发酵工业微生物的基本代谢情况第二节微生物代谢调控机制第三节重要发酵产物的发酵机制第四节微生物发酵动力学第一节发酵工业微生物的基本代谢和调控机制一、发酵工程微生物的基本代谢及产物（一）微生物初级代谢及产物初级代谢是指微生物从外界吸收各种营养物质，通过分解代谢和合成代谢，生成维持生命活动所需要的物质和能量的过程。初级代谢产物：由初级代谢过程所产生

5、的产物，如糖、氨基酸、脂肪酸、核苷酸以及由这些化合物聚合而成的高分子化合物（如多糖、蛋白质、酯类和核酸等）。（二）微生物的次级代谢及产物次级代谢是指微生物在一定的生长时期，以初级代谢产物为前体物质，合成一些对微生物的生命活动无明确功能的物质的过程。这一过程的产物，即为次级代谢产物。次级代谢产物大多是一类分子结构比较复杂的化合物，包括：抗生素、毒素、激素、色素等。抗生素：是由微生物（包括细菌、真菌、放线菌属）或高等动植物在生活过程中所产生的具有抗病原体或其它活性的一类次级代谢产物。抑制细菌细胞壁合成，破坏细胞质膜

6、，作用于呼吸链以干扰氧化磷酸化，抑制蛋白质和核酸合成等方式抑制微生物生长。毒素：细菌毒素和真菌毒素。细菌毒素又分为内毒素和外毒素。激素：微生物能产生刺激动物生长或性器官发育的激素类物质，称激素，如赤霉素、生长素等。二、微生物的代谢途径及途径上相关物质的前体来源（一）自养微生物的生物氧化、产能和CO2固定（略）（二）化能异养微生物的生物氧化和产能生物氧化就是发生在活细胞内的一系列产能性氧化反应的总称。生物氧化的形式包括某物质与氧结合、脱氢或失去电子三种；生物氧化的过程可分脱氢（或电子）、递氢（或电子）和受氢（或

7、电子）三个阶段；生物氧化的功能则有产能（ATP）、产还原力[H]和产小分子中间代谢物三种。以下我们按底物（基质）脱氢的三个阶段以及各阶段的类型和细节的顺序来讨论化能异养微生物的生物氧化及其产能效应。底物脱氢的四条主要途径——获得发酵产物的主要来源1、EMP途径（Embdem-Meyerhof-ParnasPathway）2、HMP途径（hexosemonophosphatepathway）3、ED途径（Entner-Doudoroffpathway）4．三羧酸循环（tricarboxylicacidcycle）

8、1、EMP途径（Embdem-Meyerhof-ParnasPathway）又称糖酵解途径（glycolysis）或己糖二磷酸途径（hexosedipho-sphatepathway）:EMP途径是绝大多数生物所共有的基本代谢途径，因而也是酵母菌、真菌和多数细菌所具有的代谢途径。在有氧条件下，EMP途径与TCA途径连接，并通过后者把丙酮酸彻底氧化成CO2和H2O。由EMP途径中丙酮酸出