《微生物发酵机制》PPT课件
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第十二章微生物发酵ppt
2.作为工业微生物发酵使用的菌种，通常有以下特点：(1)具有 稳定的遗传学特性。(2)微生物生长和产物的合成对于基质没 有严格的要求。 (3)生长条件易于满足。(4)具有较高的各种 酶活力。（5）对于包含体，要求在细胞破碎是不易破碎，而 在目的产物的分离提出时，则易破碎。
第十二章微生物发酵ppt
•四、微生物发酵的基本特征
发酵过程中环境条件的变化，不仅会影响菌种的
生长繁殖，而且会影响菌种代谢产物的形成。为了使发酵
过程能顺利进行，要随时取样，检测培养液中的细菌数目、
产物浓度，同时还要及时为发酵菌提供必需的营养，并严
格控制温度、pH、溶氧、通气量与转速等发酵条件。
第十二章微生物发酵ppt
• 五、分离提纯
发酵结束后，要对发酵液或生物细胞进行分离和提取精 制，将发酵产物制成合乎要求的产品。对发酵产品的 要求不同，分离提纯的方法也相应有些区别。利用发 酵工程生产的产品有菌种代谢产物和菌种本身（如酵 母菌和细菌）两大类，如果产品是菌种，分离方法一 般是通过过滤、沉淀从培养液中分离出；如果产品是 代谢产物，则采用蒸馏、萃取、离子交换等方法提取。 分离提纯后的产品，还要经过质量检查合格后，才能 成为正式产品。
年代，微生物学家开始用紫外线、激光、化学诱变剂等处理
菌种，使菌种产生突变，以筛选出符合要求的优良菌种。随
着细胞工程、基因工程等技术的日益成熟，科学家开始构建
工程细胞或工程菌，用它们进行发酵，甚至能生产出一般微
生物所不能生产的产品。
第十二章微生物发酵ppt
•二、菌种培养基的配制
培养基是选择出的菌种生活的环境，对菌种有多方面的影响， 所以至关重要。一般来说，培养基的配方要经过反复的实验才 能确定。另外，发酵工程中所用的菌种多要求是纯培养的，即 整个发酵过程不能混有杂菌，否则将导致产量大大下降，甚至 得不到产品。例如，如果青霉素生产过程中污染了杂菌，这些 杂菌会分泌青霉素酶，将形成的青霉素分解掉。因此，培养基 和发酵设备都必须经过严格的灭菌。
第十二章微生物发酵ppt
•四、微生物发酵的基本特征
发酵过程中环境条件的变化，不仅会影响菌种的
生长繁殖，而且会影响菌种代谢产物的形成。为了使发酵
过程能顺利进行，要随时取样，检测培养液中的细菌数目、
产物浓度，同时还要及时为发酵菌提供必需的营养，并严
格控制温度、pH、溶氧、通气量与转速等发酵条件。
第十二章微生物发酵ppt
• 五、分离提纯
发酵结束后，要对发酵液或生物细胞进行分离和提取精 制，将发酵产物制成合乎要求的产品。对发酵产品的 要求不同，分离提纯的方法也相应有些区别。利用发 酵工程生产的产品有菌种代谢产物和菌种本身（如酵 母菌和细菌）两大类，如果产品是菌种，分离方法一 般是通过过滤、沉淀从培养液中分离出；如果产品是 代谢产物，则采用蒸馏、萃取、离子交换等方法提取。 分离提纯后的产品，还要经过质量检查合格后，才能 成为正式产品。
年代，微生物学家开始用紫外线、激光、化学诱变剂等处理
菌种，使菌种产生突变，以筛选出符合要求的优良菌种。随
着细胞工程、基因工程等技术的日益成熟，科学家开始构建
工程细胞或工程菌，用它们进行发酵，甚至能生产出一般微
生物所不能生产的产品。
第十二章微生物发酵ppt
•二、菌种培养基的配制
培养基是选择出的菌种生活的环境，对菌种有多方面的影响， 所以至关重要。一般来说，培养基的配方要经过反复的实验才 能确定。另外，发酵工程中所用的菌种多要求是纯培养的，即 整个发酵过程不能混有杂菌，否则将导致产量大大下降，甚至 得不到产品。例如，如果青霉素生产过程中污染了杂菌，这些 杂菌会分泌青霉素酶，将形成的青霉素分解掉。因此，培养基 和发酵设备都必须经过严格的灭菌。
第7章 发酵机制 PPT课件
研究微生物能量代谢的机制实质上就是追踪多种形式的
最初能源如何转化并释放出ATP的过程。微生物可以直
接从外界获得能量，还可以通过异化，将吸收进体内的
物质降解或氧化，从而获得ppt课能件 量。
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Energy metabolism of microbes 微生物的能量代谢
化能异养微生物的生物氧化与产能 光能微生物的能量代谢 化能自养微生物生物氧化与产能 自养微生物生物对CO2的固定
种氨基酸作氢受体而实现生物氧化产能的独特发酵
ppt课件
6
1 微生物发酵机理
1 微生物基础物质代谢
代谢（Metabolism） ：细胞内发生的各种化学反应的总和。
包括分解代谢和合成代谢两个过程。
分解代谢（Catabolism ）：复杂的有机物分子通过分解代谢酶
系的催化产生简单分子、腺苷三磷酸（ATP）形式的能量和
还原力的作用。
合成代谢（Anabolism） ：在合成代谢酶系的催化下，由简单小
ppt课件
19
Glycolysis
21
ED途径
ppt课件
22
TCA Cycle
ppt课件
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发酵类型
由于在各种发酵途径中均有还原性氢供体—— NADH+H+产生，但产生的量并不多，若不及时将它们 氧化再生。葡萄糖分解产能将会中断，这样，微生 物就以葡萄糖分解过程中形成的各种中间产物为氢 （电子）受体来接受NADH+H+和NADH +H+的氢（电 子），于是产生各种各样的发酵产物。
乳酸发酵
同型乳酸发酵：由葡萄糖经EMP途径生成丙酮酸，
直接作为氢受体被NADH+H+还原而全部生成乳酸的
《微生物发酵》PPT课件
❖ 20世纪50年代，氨基酸发酵工业又成为微生物技术产业的又一个成员，实现了对微 生物的代谢进行人工调节，这又使微生物技术进了一步。
❖ 20世纪60年代，微生物技术产业又增加了酶制剂工业这一成员。
❖ 20世纪70年代，为了解决由于人迅速增长而带来的粮食短缺问题，进行了非碳水化 合物代替碳水化合物的发酵，如利用石油化工原料进行发酵生产，培养单细胞蛋白， 进行污水处理，能源开发等。
是以获得具有某种用途的菌体为目的的发酵。用于面包制作的酵母发酵及 用于人类或动物食品的微生物菌体蛋白发酵是比较传统的菌体发酵工业。 新的菌体发酵可用来生产药用真菌，如香菇菌、依赖虫蛹而生存的冬虫 夏草菌、与天麻共存的密环菌等药用菌。
2.微生物酶发酵
酶普遍存在于动物、植物和微生物中。因为微生物种类多、产酶的品种多、 生产容易和成本低等特点，所以目前工业应用的酶大多来自微生物发酵。
（2）无菌发酵，整个反应过程要求无菌。培养基无菌、空 气无菌、补料和取样要求无菌操作、某些工程菌，其尾 气也要求进行无菌处理。
（3）非连续性生产。微生物的生理特性决定了发酵过程的 非连续性，大部分的工业发酵是以间歇操作为基础进行 的，目前可以实现连续化生产的是啤酒的连续化生产。
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7
第二节 工业发酵的工艺流程
生物发酵工艺多种多样，但基本上包括菌种的选育、菌种培 养基的配制、扩大培养和接种、发酵过程下游处理即分离提
纯等几个过程。
一、菌种的选育
找到合适的菌种是发酵工程的前提。人们最初是从自然界寻
找所需要的菌种，如谷氨酸发酵时常用菌有谷氨酸棒状杆菌
等。但这种方法得到的菌种，产量一般都比较低。20世纪40
年代，微生物学家开始用紫外线、激光、化学诱变剂等处理
第六章微生物发酵机理PPT课件
9
葡萄糖的分解途径主要有：EMP途径、HMP 途径、ED途径和PK途径等四种。
EMP途径将一分子葡萄糖转变成两分子丙酮酸 ；产生2分子ATP和2分子NADH。
HMP途径将一分子6-磷酸葡萄糖转变为1分子3磷酸甘油醛，3分子CO2和6分子NADPH。
ED途径将1分子葡萄糖转变为2分子丙酮酸，1分 子ATP，1分子NADPH和1分子NADH。
PK途径将1分子葡萄糖转变为1分子乳酸、1分子 CO2和一分子乙醇或乙酸。
பைடு நூலகம்10
EMP途径
乳酸
(12) +2H+
丙酮酸
ATP
葡萄糖
(1)
己糖激
A酶DP
葡萄糖-6-磷酸 (2)
乙醇
(14) 2NAD+
果糖-6-磷酸 ATP
Mg2+
磷酸果
(3) ADP
糖激酶 果糖-1，6-二磷酸
2CO2 (11)
烯醇式丙酮酸
4-磷酸赤藓糖 C4
6-磷酸果糖 C6
5-磷酸木酮糖 C5
3-磷酸甘油醛 C3
6-磷酸果糖 C6
13
电子载体：
烟酰胺腺嘌呤二核苷酸NADH (nicotinamide adenine dinucleotide)，又称辅酶Ⅰ (Co Ⅰ)
烟酰胺腺嘌呤二核苷酸磷酸NADPH (nicotinamide adenine dinucleotide phosphate)， 又称辅酶Ⅱ (Co Ⅱ)
磷 酸 戊
3NADP+ 3NADP+3H+
6-磷酸葡萄糖脱氢酶
6-磷酸葡萄糖酸内酯(C6)×3
糖
6-磷酸葡萄糖酸(C6)×3
途
葡萄糖的分解途径主要有：EMP途径、HMP 途径、ED途径和PK途径等四种。
EMP途径将一分子葡萄糖转变成两分子丙酮酸 ；产生2分子ATP和2分子NADH。
HMP途径将一分子6-磷酸葡萄糖转变为1分子3磷酸甘油醛，3分子CO2和6分子NADPH。
ED途径将1分子葡萄糖转变为2分子丙酮酸，1分 子ATP，1分子NADPH和1分子NADH。
PK途径将1分子葡萄糖转变为1分子乳酸、1分子 CO2和一分子乙醇或乙酸。
பைடு நூலகம்10
EMP途径
乳酸
(12) +2H+
丙酮酸
ATP
葡萄糖
(1)
己糖激
A酶DP
葡萄糖-6-磷酸 (2)
乙醇
(14) 2NAD+
果糖-6-磷酸 ATP
Mg2+
磷酸果
(3) ADP
糖激酶 果糖-1，6-二磷酸
2CO2 (11)
烯醇式丙酮酸
4-磷酸赤藓糖 C4
6-磷酸果糖 C6
5-磷酸木酮糖 C5
3-磷酸甘油醛 C3
6-磷酸果糖 C6
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电子载体：
烟酰胺腺嘌呤二核苷酸NADH (nicotinamide adenine dinucleotide)，又称辅酶Ⅰ (Co Ⅰ)
烟酰胺腺嘌呤二核苷酸磷酸NADPH (nicotinamide adenine dinucleotide phosphate)， 又称辅酶Ⅱ (Co Ⅱ)
磷 酸 戊
3NADP+ 3NADP+3H+
6-磷酸葡萄糖脱氢酶
6-磷酸葡萄糖酸内酯(C6)×3
糖
6-磷酸葡萄糖酸(C6)×3
途
《微生物发酵机理》课件
新型发酵工艺的开发
总结词
新型发酵工艺的开发是提高微生物发酵效率 和产物质量的关键手段，有助于降低生产成 本，实现可持续发展。
详细描述
随着生物技术的不断进步，新型发酵工艺如 固定化细胞技术、连续发酵技术、高密度发 酵技术等得到了广泛应用。这些新型发酵工 艺能够提高发酵效率、优化产物质量、降低 生产成本，为微生物发酵工业的可持续发展 提供了有力支持。
氨基酸代谢
氨基酸在微生物细胞内经过一系 列的生化反应，最终生成CO2、 NH3等产物的过程。
核苷酸代谢
核苷酸在微生物细胞内经过一系 列的生化反应，最终生成水、氨 、磷酸等产物的过程。
03
微生物发酵过程控制
温度对微生物发酵的影响
温度对微生物发酵的影响是多方面的。在低温条件下，微生物的生长速率降低， 发酵过程变得缓慢；而在高温条件下，微生物细胞可能会受到损伤，导致发酵过 程受阻。因此，选择适宜的温度范围是微生物发酵过程控制的关键之一。
在适宜的温度范围内，温度的升高可以促进微生物的生长和代谢活动，提高发酵 效率。但温度过高可能会导致微生物细胞内的酶失活或细胞死亡，从而影响发酵 过程。因此，需要对温度进行精确控制，以获得最佳的发酵效果。
pH对微生物发酵的影响
pH是影响微生物发酵的重要因素之一。不同的微生物对pH 的要求不同，因此需要了解和控制发酵液的pH值，以满足微 生物的生长和代谢需求。
产物。
微生物发酵的应用
食品工业
用于生产面包、酒类、醋酸、 酸奶等食品。
医药工业
用于生产抗生素、维生素、酶 制剂等生物制品。
农业
用于提高土壤肥力、生物除虫 等。
环境治理
用于废水处理、土壤改良等环 境保护领域。
02
第三章 发酵机制及PPT课件
.
大肠杆菌
9
第三章 发酵机制及发酵动力学
3.2 微生物代谢调控机制
一、微生物初级代谢的调节
（一）酶活性的调节
2. 酶活性的抑制 2）分支代谢途径中的反馈抑制
（4）顺序反馈抑制
分支代谢途径中的两个末端产物，不能直接抑制途径中的第一个 酶，只有当两个末端产物都过量时，才能对途径中的第一个酶有抑制 作用。
如抗生素、毒素、激素、色素等。
.
4
第三章 发酵机制及发酵动力学
3.2 微生物代谢调控机制
一、微生物初级代谢的调节
代谢调节是指微生物的代谢速度和方向按照微生物的需要而 改变的一种作用。
（一）酶活性的调节
指一定数量的酶，通过其分子构象或分子结构的改变来调节其 催化反应的速率。
1.酶活性的激活
在激活剂的作用下，使原来无活性的酶变成有活性，或使原来 活性低的酶提高了活性的现象。
指细胞内同时存在两种底物(碳源或氮源)时，易利用底物会阻遏
难利用底物分解酶系的合成。 .
12
第三章 发酵机制及发酵动力学
3.2 微生物代谢调控机制
一、微生物初级代谢的调节
（三）能量负荷调节
能荷：即指细胞中ATP、ADP、AMP系统中可为代谢反应供能的高 能磷酸键的量度。
能荷调节是通过ATP、ADP和AMP分子对某些酶分子进行变构调节 进行的。
.
10
第三章 发酵机制及发酵动力学
3.2 微生物代谢调控机制
一、微生物初级代谢的调节
（二）酶合成的调节 酶在数量和种类上的调节
1.诱导
凡能促进酶合成的现象。 组成酶是细胞固有的酶，其合成受相应基因控制，与底物、
底物结构类似物及环境条件无关，它主要用于调节初级代谢。 诱导酶是细胞为适应外来底物或底物结构类似物而临时合
第六章微生物发酵机理2-PPT精选文档
组成型突变株 调节基因发生突变
产生无效的阻遏物而不 能与操纵基因结合
操纵基因突变
突变操纵基因不 能与阻遏物结合
结构基因不受控制地转录，酶的 生成将不再需要诱导剂或不再被 末端产物或分解代谢物阻遏。
组成型突变
5.条件致死 例如在抗生素和酶制剂生产过程中的应用。 6.细胞膜通透性突变体的应用
使胞内的代谢产物迅速渗漏出去,解除末端产物的反馈抑制。 1. 用生理学手段—— 直接抑制膜的合成或使膜受缺损 如: 在Glu发酵中把生物素浓度控制在亚适量可大量分泌Glu； 控制生物素的含量可改变细胞膜的成分，进而改变膜透性； 当培养液中生物素含量较高时采用适量添加青霉素的方法； 再如：产氨短杆菌的核苷酸发酵中控制因素是Mn2+； Mn2+的作用与 生物素相似。 2. 利用膜缺损突变株 ——油酸缺陷型、甘油缺陷型 如:用谷氨酸生产菌的油酸缺陷型，培养过程中，有限制地添加油酸， 合成有缺损的膜，使细胞膜发生渗漏而提高谷氨酸产量。 甘油缺陷型菌株的细胞膜中磷脂含量比野生型菌株低，易造成谷氨酸 大量渗漏。应用甘油缺陷型菌株，就是在生物素或油酸过量的情况下， 也可以获得大量谷氨酸。
7.增加有关基因的数量
增加结构基因或操纵基因的数量 例如，β－半乳糖苷酶、青霉素酶、氯 霉素转酰氨酶等可借助含有相应结构基因 的质粒转移给受体培养物来增加产量；利 用含有对苯丙氨酸的结构基因的转导噬菌 体可使该酶产量增加15倍。 通过操作基因与传统诱变技术和代谢调 控相结合提高产量。
启动基因的突变增加RNA聚合酶和 DNA的亲和力，增加转录速率。
如
A
B
C
D
E
限量添加E，就会造成C大量积累
枯草芽孢杆菌的精氨酸营养缺陷型，鸟氨 酸积累量可到到25g/L.
《微生物发酵机理》PPT课件
2.从遗传代谢方面分析
➢ 次级代谢产物除与初级代谢产物一样受核内 DNA的调剂控制外，还受到与初级代产物合成 无关的遗传物质的控制。
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61
（二）抗生素生产菌的主要代谢调节机制
微生物的代谢调节机制 酶的诱导
受DNA控制的酶合成调节机制 酶的阻遏 终点产物的阻遏 终产物的抑制或活化 分解产物的阻遏
歧杆菌等
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16
三、丙酮丁醇发酵机制
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。
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17
四、由乙醇、乙酸生成已酸机制
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。
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39
3.控制旁路代谢
D-苏氨酸
L-苏氨酸
D-苏氨酸 脱氢酶
α-酮基丁酸
L-苏氨酸 脱氢酶
反馈抑制
L-异亮氨酸
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40
4.降低反馈作用物的浓度：
利用营养缺陷型突变株
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41
5.消除终产物的反馈抑制与阻遏：抗氨基酸
结构类似物突变株
6.促进ATP的积累，以利于氨基酸的生物 合成
存在两个 CO2固定 系统（需 Mg2＋、 K＋）
1，6-二磷酸果糖
磷酸丙糖
磷酸烯醇丙酮酸
CO *
2
丙酮酸
CO *
2
草酰乙酸
苹果酸
CO2 乙酰CoA
柠檬酸
Fe 2+ 顺乌头酸
富马酸
异柠檬酸
琥珀酸
➢ 次级代谢产物除与初级代谢产物一样受核内 DNA的调剂控制外，还受到与初级代产物合成 无关的遗传物质的控制。
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（二）抗生素生产菌的主要代谢调节机制
微生物的代谢调节机制 酶的诱导
受DNA控制的酶合成调节机制 酶的阻遏 终点产物的阻遏 终产物的抑制或活化 分解产物的阻遏
歧杆菌等
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三、丙酮丁醇发酵机制
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。
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四、由乙醇、乙酸生成已酸机制
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。
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3.控制旁路代谢
D-苏氨酸
L-苏氨酸
D-苏氨酸 脱氢酶
α-酮基丁酸
L-苏氨酸 脱氢酶
反馈抑制
L-异亮氨酸
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40
4.降低反馈作用物的浓度：
利用营养缺陷型突变株
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5.消除终产物的反馈抑制与阻遏：抗氨基酸
结构类似物突变株
6.促进ATP的积累，以利于氨基酸的生物 合成
存在两个 CO2固定 系统（需 Mg2＋、 K＋）
1，6-二磷酸果糖
磷酸丙糖
磷酸烯醇丙酮酸
CO *
2
丙酮酸
CO *
2
草酰乙酸
苹果酸
CO2 乙酰CoA
柠檬酸
Fe 2+ 顺乌头酸
富马酸
异柠檬酸
琥珀酸
第六章微生物发酵机理PPT课件
酪氨酸 天冬氨酸 苯丙酰氨
异亮氨酸 甲硫酰氨
苏氨酸 缬氨酸
谷氨酸 谷氨酰氨
组氨酸 脯氨酸 精氨酸
核糖-5-磷酸
6-磷酸葡萄糖 磷酸二羟丙酮
PEP
亮氨酸 赖氨酸 酪酰氨 色氨酸 笨丙氨酸
异亮氨酸 亮氨酸 色氨酸
丙酮酸
乙酰乙酰CoA
草酰乙酸 苹果酸 延胡索酸 琥珀酸 琥珀酰CoA
-酮戊二酸
甘油
脂肪酸
丙二单酰CoA
乳酸脱氢酶
EMP途径
2乳酸
2丙酮酸
2NAD+
2NADH2
4ATP
2NAD+ 2NADH2
3-磷酸甘 2ATP 2ADP 油醛
4ADP 2( 1,3-二-磷酸甘油酸）
葡萄糖
磷酸二羟丙酮
Lactococcus lactis（乳酸乳球菌） Lactobacillus plantarum（植物乳杆菌）
38
2 异型乳酸发酵： 6-磷酸葡糖酸途径
41
TCA
循 环
GTP 42
葡萄糖
14
磷酸烯醇式丙酮酸
丙酮酸 脱氢酶
13
丙酮酸
1
CO2
乙酰辅酶A
2
参与嘌呤和嘧啶的合成 脂肪酸
16
苹果酸 脱氢酶
草酰乙酸
10
苹果酸
9
延胡索酸
8
琥珀酸
7
天冬氨酸
参与蛋白
乙酰辅酶A 质合成
12
柠檬酸
3
顺乌头酸
衣康酸
乙醛酸
3
11
异柠檬酸
4
草酰琥珀酸
琥珀酰辅酶A
6
5
α－酮戊二酸 15 谷氨酸
异亮氨酸 甲硫酰氨
苏氨酸 缬氨酸
谷氨酸 谷氨酰氨
组氨酸 脯氨酸 精氨酸
核糖-5-磷酸
6-磷酸葡萄糖 磷酸二羟丙酮
PEP
亮氨酸 赖氨酸 酪酰氨 色氨酸 笨丙氨酸
异亮氨酸 亮氨酸 色氨酸
丙酮酸
乙酰乙酰CoA
草酰乙酸 苹果酸 延胡索酸 琥珀酸 琥珀酰CoA
-酮戊二酸
甘油
脂肪酸
丙二单酰CoA
乳酸脱氢酶
EMP途径
2乳酸
2丙酮酸
2NAD+
2NADH2
4ATP
2NAD+ 2NADH2
3-磷酸甘 2ATP 2ADP 油醛
4ADP 2( 1,3-二-磷酸甘油酸）
葡萄糖
磷酸二羟丙酮
Lactococcus lactis（乳酸乳球菌） Lactobacillus plantarum（植物乳杆菌）
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2 异型乳酸发酵： 6-磷酸葡糖酸途径
41
TCA
循 环
GTP 42
葡萄糖
14
磷酸烯醇式丙酮酸
丙酮酸 脱氢酶
13
丙酮酸
1
CO2
乙酰辅酶A
2
参与嘌呤和嘧啶的合成 脂肪酸
16
苹果酸 脱氢酶
草酰乙酸
10
苹果酸
9
延胡索酸
8
琥珀酸
7
天冬氨酸
参与蛋白
乙酰辅酶A 质合成
12
柠檬酸
3
顺乌头酸
衣康酸
乙醛酸
3
11
异柠檬酸
4
草酰琥珀酸
琥珀酰辅酶A
6
5
α－酮戊二酸 15 谷氨酸
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二氧化碳（carbon dioxide）
甘油（glycerol）
乙醛（acetaldehyde）
琥珀酸（ succinic acid ）
乙酸（acetic acid）
酯（ester）
高级醇（higher alcohol）
双乙酰（diacetyl）
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21
1.2.1 杂醇油的生成
杂醇油是碳原子数大于2的脂肪族醇类 的统称，主要由正丙醇、异丁醇、 异戊醇 和活性戊醇组成，这些高级醇是构成酒类 风味的重要组成成分之一，当其过量时会 影响产品质量，是酒类产品中质量指标之 一，应予以控制。
由葡萄糖生成乙醇的总反应式为
C6H12O6 + 2ADP +2H3PO4 完整2版C课H件p3pCt H2OH + 2CO2 + 2ATP 17
• 酵母菌在无氧的条件下，通过以上12步反 应，1分子G生成２分子的乙醇，２分子的 CO2和 2分子ATP。
• 则1mol葡萄糖生成2mol乙醇，理论转化 率为
1.2.1.1酒精发酵中高级醇的形成途径
a.氨基酸氧化脱氨作用
b．由葡萄糖直接生成
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22
酒精发酵中高级醇形成的途径
（1）氨基酸氧化脱氨作用
转氨酶
亮氨酸 ＋ ɑ－酮戊二酸
ɑ－酮异己酸 +
谷氨酸
缬氨酸 酪氨酸
醇脱氢酶
异戊酸
异戊醇
异丁醇 酪醇
异亮氨酸 苯丙氨酸
活性戊醛 苯乙醇
完整版课件ppt
完整版课件ppt
13
A. 厌氧发酵机制
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15
第一节 酒精发酵机制
1 酵母菌的酒精发酵
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16
1.1 酒精生成机制
(1 ) 葡萄糖（glucose） EMP 丙酮酸（pyruvic acid） 己糖磷酸化作用
EMP 六碳糖转变为三碳糖 磷酸丙糖 丙酮酸
(2) 丙酮酸 乙醇 丙酮酸 丙酮酸脱羧酶 乙醛（acetaldehyde） 乙醛 乙醇脱氢酶 乙醇 （alcohol）
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3
发酵机制：微生物通过其代谢活动，利用基质 （底物）合成人们所需要的代谢产物的内在规律
积 微生物菌体
累
的酶
厌气发酵：酒精、甘油、乳酸、
产 物 代谢产物
丙酮、丁醇等
好气发酵：有机酸、氨基酸、
蛋白质、 核苷酸、
完整版课件ppt 抗生素、维生素等4
代谢控制发酵：人为的改变微生物的代谢调
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当以其他糖类作为碳源和能源时，先通过少数 几步反应转化为糖酵解途径的中间产物，然后 沿着糖酵解途径进行降解。
丙酮酸的不同去路。反应中生成的NADH2不能 积存，必须被重新氧化为NAD后，才能继续不断 地推动全部反应，在不同的机体，在不同的环 境下（如氧气的有无），氢的受体不同，丙酮 酸的去路也不同。
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同时，好气条件下，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↑→ 反馈抑制己糖激酶活性→糖酵解速度↓
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1.2 酒精发酵中副产物的形成
主产物（product） ：乙醇（alcohol）
副产物（by product ）： 40多种
2CH3COCOOH+2ATP+2NADH2
完径大致可分为三个阶段 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为3-磷酸甘油醛； 3-磷酸甘油醛经五步反应转化为丙酮酸，产
生4分子ATP 它是动物、植物、微生物细胞中G分解产生能 量的共同途径。 EMP的每一步都是由酶催化的。己糖激酶；磷 酸果糖激酶（该酶受ATP、柠檬酸的抑制，为AMP 所激活）；丙酮酸激酶；3-磷酸甘油醛脱氢酶（ 受碘乙酸抑制）；烯醇化酶（受氟化物抑制）。
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（2）由葡萄糖直接生成
还原、异构、脱水
ɑ －酮酸 （碳原子低的）
＋ 活性乙醛
ɑ －酮酸 （碳原子高的）
缬氨酸、亮氨酸、异亮氨酸
醇
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醇
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1.2.1.2 影响杂醇油形成的条件
a.菌种:在同样的条件下，不同菌种的杂醇油生成量 相差很大。酵母的杂醇油生成量与醇脱氢酶活性 关系密切，该酶活力高，杂醇油生成量大。
第七章 微生物发酵机制
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发酵的类型
根据微生物的种类不同，可分为好氧 性发酵、厌氧性发酵和兼性发酵。
（1）好氧性发酵：在发酵过程中需要 通入一定量的无菌空气，满足微生物呼吸需 要。
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（2） 厌氧性发酵：在发酵过程中不需要供给 无菌空气。
（3）兼性发酵 ：
在有氧、无氧条件下均能生活。如酿 酒酵母，在缺氧条件下进行厌气性发酵积累 酒精，而在有氧条件下则进行好氧发酵，大 量繁殖菌体细胞。
2×46.05/180.1×100%=51.1% 但是在生产中大约有5%的葡萄糖用于
合成酵母细胞和副产物，实际上乙醇生成 量约为理论值的95%，则乙醇对糖的实际 转化率约为48.5%。
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巴斯德效应
巴斯德效应:好气条件下，酵母菌发酵能力下 降（细胞内糖代谢降低，乙醇积累减少）；
好气条件下，代谢进入TCA环→柠檬酸↑、 ATP↑→抑制激酶→6-P-葡萄糖↑→反馈抑制 己糖激酶→抑制葡萄糖进入细胞内→葡萄糖 利用降低。
丁醛，两者作为受氢体被还原生成丁醇，生
成物中还有丙酮、乙醇，所以称为丙酮-丁醇
发酵。
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在好氧发酵条件
丙酮酸进入TCA环，进行代谢，产生各种好 氧代谢产物或完全氧化获得能量。
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B、 三羧酸循环 三羧酸循环一定需要氧才能进行。
在 三 羧 酸 循 环 中 脱 下 的 氢 ， 形 成 NADH 和 FADH2，然后再逐步传递给氧。
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在无氧条件下：
在乳酸菌中受乳酸脱氢酶的作用，丙
酮酸作为受氢体而被还原为乳酸，即同型乳
酸发酵；
在酵母菌中，丙酮酸受丙酮酸脱羧酶
的作用生成乙醛，乙醛在乙醇脱氢酶的作用
下作为受氢体被还原为乙醇，即酒精发酵；
在梭状芽孢杆菌中，丙酮酸脱羧生成
乙酰COA，然后经一系列变化生成丁酰COA、
控机制，使有用的代谢产物过量的积累。
发酵机制研究的内容：
1.微生物的生理代谢规律（就是各种代谢产
物合成途径及代谢调节机制）；
2.环境因素（营养条件、培养条件等）对代
谢的影响及完改整版变课件代ppt 谢的措施；
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糖酵解途径及调节机制
• 葡萄糖经EMP途径： • C6H12O6+2ADP+2Pi+2NAD