《微生物发酵机制》PPT课件

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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
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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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
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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。
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
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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
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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、
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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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
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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。
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。
2CH3COCOOH+2ATP+2NADH2
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糖酵解途径及特点
EMP途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）。
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。
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A. 厌氧发酵机制
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第一节 酒精发酵机制
1 酵母菌的酒精发酵
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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）
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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百度文库
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。