乳酸的生成规律
乳酸的正常值
乳酸的正常值乳酸是一种重要的生化物质,它是细胞内能量代谢的产物,同时也是一种衡量人体代谢状态的指标。
在健康的人体内,乳酸的含量是有一定的正常范围的,这个正常范围取决于多种因素,包括年龄、性别、身体健康状况等等。
了解乳酸的正常值对于人体健康的监测和预防疾病都有很大的意义。
乳酸的生成和代谢乳酸是一种有机酸,它的生成和代谢是由细胞内的能量代谢过程所决定的。
在正常情况下,人体内的能量代谢主要是通过氧化磷酸化来完成的,即将葡萄糖和其他能量物质分解为二氧化碳和水,同时释放出大量的能量。
然而,在某些情况下,细胞内的氧气供应不足,无法完成氧化磷酸化过程,这时细胞就会通过无氧糖酵解来产生能量。
无氧糖酵解会将葡萄糖分解为乳酸和少量的能量,这些乳酸会在细胞内积累,从而导致乳酸浓度升高。
乳酸的正常值乳酸的正常值是指在健康人体内,血液中乳酸的含量在一定的范围内,不会对身体产生不良影响。
根据年龄、性别、身体健康状况等因素的不同,乳酸的正常值也会有所变化。
通常,成年人的乳酸正常值为0.5-2.2mmol/L,儿童的乳酸正常值则略高于成人,为1.6-2.6mmol/L。
在进行高强度运动或剧烈运动时,乳酸的含量会有所增加,但这种情况下乳酸浓度的上限也是有一定的范围的。
如果乳酸浓度超过了正常范围,就可能会出现乳酸中毒的症状,包括呼吸困难、心跳加速、乏力等等。
乳酸的检测方法乳酸的检测方法主要有两种,一种是静脉血乳酸检测,另一种是动脉血乳酸检测。
静脉血乳酸检测是通过采集静脉血液样本,然后进行化学检测来确定乳酸的含量。
这种方法简单易行,适用于大多数情况下的乳酸检测。
动脉血乳酸检测则需要采集动脉血液样本,然后进行气体分析来确定乳酸的含量。
这种方法比较复杂,一般只用于需要更精确的乳酸检测,如危重病人的监测等。
乳酸的异常值和疾病当乳酸浓度超出正常范围时,就会出现乳酸异常的情况。
乳酸异常可以分为两种,一种是乳酸升高,另一种是乳酸降低。
乳酸升高是指血液中乳酸含量超过正常范围,可能是由于细胞内的无氧糖酵解过程增加、氧气供应不足、肝功能受损等原因所导致。
乳酸的制作实验报告(3篇)
第1篇一、实验目的通过本实验,了解乳酸的制作原理和过程,掌握乳酸的发酵方法,并学会对发酵过程进行控制,最终获得高纯度的乳酸产品。
此外,通过实验,培养学生严谨的科学态度和实验操作技能。
二、实验原理乳酸(Lactic Acid)是一种有机酸,化学式为C3H6O3,是一种常见的食品添加剂,具有酸味,可用于食品、饮料、化妆品等行业。
乳酸是由乳糖在乳酸菌的作用下发酵生成的,其反应式如下:C12H22O11(乳糖)+ 2H2O → 2C3H6O3(乳酸)+ 4CO2实验中,我们将使用鲜牛奶作为原料,通过接种乳酸菌进行发酵,生成乳酸。
三、实验器材1. 器材:鲜牛奶、乳酸菌、无菌水、无菌培养皿、无菌移液管、无菌试管、恒温培养箱、pH计、滴定管、盐酸标准溶液、锥形瓶、烧杯、玻璃棒、滤纸等。
2. 试剂:乳酸菌、盐酸标准溶液(0.1mol/L)、酚酞指示剂等。
四、实验步骤1. 准备工作:- 将鲜牛奶进行巴氏杀菌,杀菌条件为72℃保温15分钟,以杀死牛奶中的杂菌。
- 将无菌水、无菌培养皿、无菌移液管、无菌试管等实验器材进行消毒,确保实验的无菌环境。
2. 接种乳酸菌:- 将乳酸菌从冰箱中取出,用无菌移液管吸取适量乳酸菌,接种到无菌培养皿中。
- 将接种好的培养皿放入恒温培养箱中,在37℃条件下培养24小时,使乳酸菌繁殖。
3. 发酵:- 将培养好的乳酸菌接种到杀菌后的鲜牛奶中,接种比例为1:100(乳酸菌:鲜牛奶)。
- 将接种好的牛奶放入恒温培养箱中,在37℃条件下发酵48小时。
4. 乳酸测定:- 取发酵后的牛奶样品,用pH计测定其pH值。
- 用滴定法测定牛奶样品中的乳酸含量,以盐酸标准溶液为滴定剂,酚酞指示剂为指示剂。
5. 数据处理:- 计算乳酸的生成量,并与理论值进行比较,分析实验结果。
五、实验结果与分析1. pH值测定:- 实验结果显示,发酵后的牛奶样品pH值约为4.5,说明乳酸已生成。
2. 乳酸含量测定:- 实验结果显示,发酵后的牛奶样品中乳酸含量约为2.5%,与理论值(2.8%)基本相符。
乳酸发酵的原理
乳酸发酵的原理
乳酸发酵是一种常见的发酵过程,它在食品加工和酿造过程中起着重要作用。
乳酸发酵是指在缺氧条件下,通过乳酸菌将葡萄糖转化为乳酸的过程。
这种发酵过程不仅可以延长食品的保存期限,还可以改善食品的口感和营养价值。
本文将介绍乳酸发酵的原理及其在食品加工中的应用。
乳酸发酵的原理主要是指乳酸菌在无氧条件下利用葡萄糖进行代谢,产生乳酸和能量。
乳酸菌是一类革兰氏阳性菌,它们通常生长在低氧或无氧环境中。
在这种环境下,乳酸菌利用葡萄糖进行糖酵解,产生乳酸和少量的乙醇。
乳酸的生成使得环境变得酸性,从而抑制了其他微生物的生长,起到了防腐的作用。
乳酸发酵的过程可以分为三个主要阶段,葡萄糖的分解、乳酸的生成和能量的产生。
首先,葡萄糖分解成丙酮磷酸和磷酸二酯,然后丙酮磷酸再分解成乳酸。
在这个过程中,乳酸菌通过磷酸化途径产生了大量的ATP,为细胞提供了能量。
乳酸的生成使得环境变得酸性,从而抑制了其他微生物的生长,起到了防腐的作用。
乳酸发酵在食品加工中有着广泛的应用。
例如,在乳制品加工中,乳酸发酵可以将乳糖转化为乳酸,降低乳制品的PH值,改善口感和延长保存期限。
此外,乳酸发酵还可以用于腌制食品,如酸菜、酸黄瓜等,通过产生乳酸来降低食品的PH 值,抑制有害菌的生长,起到防腐的作用。
此外,乳酸发酵还可以用于面包、蛋糕等面点制品的发酵过程,改善面点的口感和香味。
总之,乳酸发酵是一种重要的发酵过程,它通过乳酸菌将葡萄糖转化为乳酸,不仅可以改善食品的口感和营养价值,还可以延长食品的保存期限。
乳酸发酵在食品加工中有着广泛的应用,为人们提供了更加美味和安全的食品。
乳酸及乳酸钙生产工艺
乳酸及乳酸钙生产工艺乳酸及乳酸钙是一种广泛应用于食品、医药、化妆品和其他工业领域的重要化学品。
乳酸是一种有机酸,可以通过发酵法或化学合成法生产。
乳酸钙是乳酸与钙盐反应得到的盐类化合物,具有补钙、增强食品保存性和酸度调节等功能。
乳酸的生产工艺主要分为发酵法和化学合成法。
发酵法是通过利用乳酸菌或其他乳酸产生菌将碳源转化为乳酸的过程。
首先,在发酵罐中加入发酵培养基,然后加入具有乳酸发酵能力的菌种,如乳杆菌。
发酵过程中,乳酸菌代谢碳源,产生乳酸和二氧化碳。
当乳酸浓度达到一定水平时,终止发酵过程,通过过滤、浓缩和结晶等步骤提取乳酸产品。
化学合成法是通过化学反应合成乳酸的过程。
最常用的方法是氰化氢法和水合丙烯腈法。
氰化氢法是将氢氰酸和乙烯氰化物在催化剂的作用下进行酯化反应,生成乳酸酯。
然后,在水中加入碱,使乳酸酯水解生成乳酸。
水合丙烯腈法是将丙烯腈和水在催化剂的作用下反应生成乳酸。
乳酸钙是将乳酸与钙盐反应得到的产物。
乳酸钙的生产工艺主要分为乳酸中和法和化学反应法。
乳酸中和法是将乳酸与氢氧化钙或碳酸钙反应,生成乳酸钙沉淀。
化学反应法是将乳酸与其他钙盐如硫酸钙反应,生成乳酸钙沉淀。
乳酸及乳酸钙生产工艺的选择取决于产品的要求和应用领域。
发酵法生产的乳酸通常被认为是天然和无污染的,适用于食品和医药领域。
化学合成法生产的乳酸成本较低,适用于工业领域。
乳酸钙的生产工艺通常与乳酸的生产工艺相结合,可以通过改变反应条件和操作参数来控制产品的物理性质和化学性质。
总之,乳酸及乳酸钙是一种重要的化学品,广泛应用于各个领域。
乳酸的生产工艺主要包括发酵法和化学合成法,乳酸钙的生产工艺主要包括乳酸中和法和化学反应法。
选择合适的生产工艺可以提高产品的质量和产量,满足市场需求。
乳酸及乳酸钙是一种应用广泛的化学品,被广泛用于食品、医药、化妆品和其他工业领域。
乳酸钙具有补钙、增强食品保存性和酸度调节等功能,因此在各种产品中得到广泛应用。
本文将继续讨论乳酸及乳酸钙的生产工艺和相关应用。
简述乳酸循环的过程
简述乳酸循环的过程
乳酸循环是人体代谢产物处理的重要环节,其过程包括乳酸生成和乳
酸代谢两个部分,可以帮助人体产生能量,增加肌肉力量以及燃烧脂
肪等重要效果。
以下是乳酸循环的过程详解。
第一步:氧气无法满足肌肉的需求
在进行高强度的运动时,肌肉需要更多的氧气才能维持体内的代谢水平。
但是,高强度运动所需的氧气量很大,肌肉无法从血液中获得足
够的氧气供应。
这时候,肌肉细胞开始采用无氧代谢的方式产生能量,以应对运动所需。
第二步:乳酸生成
在无氧代谢的过程中,肌肉细胞将葡萄糖转化为乳酸,作为能量的来源。
这一过程俗称为乳酸生成。
乳酸生成的过程是由酵素乳酸脱氢酶
主导的。
乳酸脱氢酶放弃了代谢水平的自由能,从而使肌肉细胞获得
了一定的能量。
第三步:乳酸代谢
在运动结束后,乳酸积累在肌肉中。
当氧气再次提供给肌肉时,乳酸
可以被代谢以产生能量。
这时候,乳酸脱氢酶被逆向作用,将乳酸通
过代谢转化为能量。
这个过程被称作乳酸代谢。
总之,乳酸循环是肌肉进行高强度运动时的代谢方式。
它可以帮助身
体在缺氧的情况下产生更多的能量,提高人体对运动的适应性。
同时,乳酸的产生也可以增强人体的肌肉质量,提高代谢率,从而更好地控
制体重。
对于运动爱好者和身材管理的人来说,加强乳酸循环的注意力和训练可以帮助他们获得更好的效果。
乳酸代谢综述解析
乳酸代谢综述解析一、乳酸的产生乳酸是在无氧条件下,由葡萄糖或糖原酵解产生的。
当肌肉收缩而使ATP浓度减少时,丙酮酸就释放所储存的能量,供ADP合成为ATP,同时生成乳酸。
这是动物体内ATP形成的一个途径。
当肌细胞中的ATP浓度过高时,肌细胞中的ATP可将其中的特殊化学键转移给丙酮酸,生成乳酸,因此,乳酸是糖酵解的产物。
二、乳酸在细胞内的代谢过程在细胞内,乳酸可以进一步氧化为丙酮酸,这是由存在于细胞内的乳酸脱氢酶催化完成的。
这个过程需要NAD+作为氢的受体。
丙酮酸然后可参与糖异生过程,产生葡萄糖供组织利用。
三、乳酸在细胞外的代谢过程细胞外的乳酸可以通过血液循环进入肝脏,在那里由肝细胞摄取。
肝细胞内的乳酸可以在乳酸脱氢酶的催化下,接受NADH+H+供的氢,而被还原为丙酮酸。
此反应可逆,当氧气充足时,乳酸可将其中的特殊化学键转移给NAD+生成NADH+H+。
四、乳酸的排泄在某些组织中,如皮肤和骨骼肌,乳酸可以通过排泄而离开机体。
此外,当血液流经肾脏时,一部分乳酸可以被排泄出体外。
五、乳酸对机体的影响乳酸在机体内可以作为一种能量来源,尤其在缺氧的情况下。
此外,乳酸还可作为神经递质,影响中枢神经系统的功能。
然而,当体内乳酸浓度过高时,会导致酸中毒,影响机体的正常生理功能。
六、乳酸在疾病中的作用某些疾病如糖尿病和癌症,会导致乳酸的产生和排泄失衡。
这些疾病可能影响机体对糖的利用和氧气的摄取,从而导致乳酸的产生增加。
研究乳酸在疾病中的作用可以为疾病诊断和治疗提供新的思路。
七、乳酸与运动的关系在运动过程中,由于肌肉收缩和氧气供应不足,会导致乳酸的产生增加。
高强度或长时间的运动会导致血液中乳酸浓度的升高,这可能导致疲劳。
因此,对于运动员来说,理解和控制乳酸的产生和代谢是非常重要的。
同时,乳酸也是评价运动强度的指标之一。
米根霉发酵产乳酸原理
米根霉发酵产乳酸原理
米根霉是一种常见的发酵微生物,它能够将许多不同形式的碳水化合物转化为有用的产物,其中包括乳酸。
米根霉发酵产乳酸的原理主要涉及以下几个方面:
1. 碳水化合物的代谢
米根霉在发酵过程中需要碳水化合物作为能源和碳源。
不同的碳水化合物会被代谢成不同的产物,但是在发酵米根霉产乳酸的过程中,主要使用的是葡萄糖。
葡萄糖被代谢成丙酮酸,并在乳酸脱氢酶的作用下转变为乳酸。
2. 乳酸的生成
乳酸在发酵过程中是一个常见的代谢产物。
在米根霉发酵的过程中,乳酸的生成主要通过乳酸脱氢酶的作用实现。
这个过程中,丙酮酸经过乳酸脱氢酶的作用被氧化还原反应转化为乳酸。
其中,乳酸脱氢酶是一个有机催化剂,它能够催化丙酮酸和NADH之间的转化反应,同时还能将反应产生的NAD+再次还原为NADH。
3. 酸碱度的调控
米根霉发酵产乳酸的过程中需要控制酸碱度的变化,以确保发酵过程的良好进行。
发酵反应中产生的乳酸会降低环境的pH值,而低pH值会抑制或杀死米根霉。
因此,在发酵过程中需要控制酸碱度的变化,来维持适宜的pH值,以保证发酵能持续进行下去。
这通常通过加入缓冲剂或控制发酵容器的通气量来实现。
总的来说,米根霉发酵产乳酸的过程涉及到碳水化合物的代谢、乳酸的生成和酸碱度的调控。
在实际应用中,这个过程可以用于生产乳酸或其衍生物,并广泛应用于食品、制药和化学工业等领域。
乳酸穿梭机制
乳酸穿梭机制
乳酸穿梭是一种能够在细胞内进行能量代谢的机制。
该机制涉及到乳酸和其他代谢产物在不同细胞和组织之间的转运。
乳酸是通过糖酵解过程生成的一种代谢产物。
在高强度运动或者低氧环境下,肌肉细胞会通过糖酵解途径将葡萄糖转化为乳酸来产生能量。
然而,乳酸在高浓度下会导致肌肉疲劳。
为了防止乳酸积累并提供额外的能量来源,乳酸穿梭机制就发挥作用了。
乳酸穿梭机制涉及到两个主要的细胞类型:乳酸产生细胞(例如肌肉细胞)和乳酸利用细胞(例如心肌细胞、肝细胞等)。
在乳酸产生细胞中,通过乳酸脱氢酶将葡萄糖转化为乳酸,并释放到细胞外。
乳酸随后通过血液和淋巴系统被输送到乳酸利用细胞。
在乳酸利用细胞中,乳酸进入细胞内后会被乳酸脱氢酶逆反应转化为丙酮酸。
丙酮酸可以进一步参与呼吸链反应,在线粒体内产生额外的能量(ATP)。
这种过程被称为乳酸脱氢酶逆反应或乳酸氧化。
通过乳酸穿梭机制,乳酸可以从产生细胞转移到利用细胞,以供给额外的能量需求。
这对于高强度运动时肌肉疲劳的延缓以及低氧环境下的能量供应至关重要。
此外,乳酸穿梭机制还在一些疾病状态下发挥
作用,如心肌缺血和某些肿瘤中。
乳酸产生和代谢产物
乳酸产生和代谢产物乳酸产生和代谢产物的深度探讨引言:在人体代谢过程中,乳酸是一个重要的产物,它在能量代谢、肌肉运动和康复过程中起着关键作用。
乳酸产生和代谢产物的研究对于我们深入理解人体运动生理学以及增强运动表现具有重要意义。
本文将从乳酸产生、乳酸代谢和乳酸相关运动方面进行全面评估,为你展开一幅关于乳酸的完整画卷。
一、乳酸产生1. 乳酸的生成途径乳酸的产生主要通过糖酵解途径,即葡萄糖在缺氧条件下经过糖酵解反应,生成乳酸。
乳酸也可以通过氧化酵解途径生成,即葡萄糖在氧气充足的情况下,通过线粒体内的柠檬酸循环和氧化磷酸化反应生成乳酸。
2. 乳酸产生与肌肉疲劳在高强度运动中,肌肉细胞能量供应不足,酵解速率超过氧化速率,导致乳酸产生的速度超过其消除速度。
乳酸的积累会导致肌肉酸化、能量产生减少,进而导致肌肉疲劳。
二、乳酸代谢1. 乳酸的代谢途径乳酸主要通过乳酸-乳酸盐循环以及肝脏乳酸清除来代谢。
乳酸通过血液运输到肝脏,在乳酸脱氢酶的作用下转化为葡萄糖,供给其他组织继续进行糖酵解。
乳酸可以通过肌肉和心脏细胞内的线粒体进行氧化代谢,产生额外的能量。
2. 乳酸代谢与运动能力乳酸的代谢能力是体育运动能力的重要指标之一。
乳酸的快速清除和高效代谢能力可以延缓肌肉疲劳的发生,提高运动表现。
通过适当的训练和调整饮食,可以提高乳酸代谢能力,有效提升运动能力。
三、乳酸相关运动1. 乳酸阈值乳酸阈值是指肌肉中乳酸积累开始超过清除速度的运动强度。
乳酸阈值的评估可以帮助运动员制定科学的训练计划,提高运动表现。
通过乳酸阈值训练,可以延缓乳酸积累的时间,提高乳酸代谢能力。
2. 乳酸耐力运动乳酸耐力训练是一种特殊的训练方式,旨在提高乳酸代谢能力和乳酸阈值。
通过乳酸耐力训练,可以增加肌肉对乳酸的利用能力,改善肌肉酸化程度,提高运动耐力。
结论:乳酸产生和代谢产物是人体运动过程中不可或缺的重要组成部分。
了解乳酸的产生途径和代谢途径,有助于我们更好地理解肌肉疲劳的形成机制。
乳酸概念及生成代谢机制、高乳酸血症类型、人体危害和乳酸升高处理方案
乳酸概念及生成代谢机制、高乳酸血症类型、人体危害和乳酸升高处理方案乳酸概念及生成代谢机制乳酸是糖无氧酵解的代谢产物,糖酵解是细胞广泛存在代谢途径,机体所有组织均能糖酵解产生乳酸,特别是在耗能较多的组织细胞如神经细胞、脑、骨骼肌细胞和血红细胞内更加活跃,其能反映机体组织氧供及代谢状态。
人体正常情况下每天只大约产生 15-20mmol/Kg 乳酸,能被肝脏,肾脏清除。
肝脏通过合成糖原和乳酸经丙酮酸途径进入线粒体氧化供能,在乳酸清除中占有重要的地位,肾脏在乳酸增高时清除乳酸能力不断增加,机制是既通过丙酮酸途径进入线粒体氧化供能,及进行糖异生,又通过肾小管分泌随尿液排出。
机体正常进行有氧代谢,葡萄糖会转化为丙酮酸,丙酮酸进入三羧酸循环,产生ATP供能。
一旦组织血流灌注不足、乏氧等导致供氧不足,糖发生无氧酵解增加,丙酮酸大量转化为乳酸,导致乳酸异常升高。
高乳酸血症类型根据乳酸的光学同分异构体类型,高乳酸血症可分为 L-乳酸和D-乳酸高乳酸血症,临床绝大多数为 L-乳酸增高。
根据是否由组织缺氧引起,将L-乳酸高乳酸血症分为两类——A 型和B型。
A型指由组织缺氧引起的高乳酸血症,B 型指无组织缺氧的高乳酸血症。
临床以 A 型最常见,B 型相对较少。
A 型高乳酸血症的常见病因包括:1. 各种原因导致的休克,如脓毒性休克、心源性休克等;2. 局部灌注不足:如胃坏死和其他原因的内脏缺血、大动脉血栓栓塞等。
3. 其他原因导致组织缺氧:如严重低氧血症、严重贫血、一氧化碳中毒、糖酵解增加(剧烈运动、颤抖)、癫痫发作等。
B型高乳酸血症的常见病因包括:1.某些后天获得性疾病,如糖尿病酮症酸中毒、肿瘤(白血病、淋巴瘤、嗜铬细胞瘤等)、获得性免疫缺陷病(艾滋病)、严重肝病、肾衰、脓毒症、硫胺素缺乏等;2.药物和中毒,如对乙酰氨基酚、β-受体激动剂、氰化物、胰岛素、硝普钠、核苷酸逆转录酶抑制剂(如齐多夫定、恩替卡韦)、双胍类药物(如苯乙双胍、二甲双胍)、异丙酚、水杨酸盐、有毒醇类(如甲醇、乙醇、乙二醇、丙二醇)等;3.遗传性代谢疾病,如丙酮酸氧化障碍、氧化磷酸化障碍、糖原代谢及糖异生障碍等。
乳酸的代谢过程
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乳酸的代谢过程(大纲)一、乳酸概述1.1乳酸的定义与性质1.2乳酸在生物体内的作用二、乳酸的生成过程2.1乳酸发酵2.1.1乳酸菌发酵过程2.1.2乳酸发酵在食品工业中的应用2.2乳酸在人体内的生成2.2.1乳酸的合成途径2.2.2乳酸生成的调节机制三、乳酸的代谢途径3.1乳酸氧化途径3.1.1乳酸脱氢酶途径3.1.2乳酸酸脱氢酶途径3.2乳酸转化为葡萄糖途径3.2.1乳酸-葡萄糖循环3.2.2乳酸转化为葡萄糖的调控四、乳酸代谢与生理功能4.1乳酸与肌肉疲劳4.2乳酸与免疫调节4.3乳酸与抗氧化作用五、乳酸代谢异常与疾病5.1乳酸酸中毒5.1.1病因与机制5.1.2临床表现与治疗5.2乳酸代谢相关遗传性疾病5.2.1乳酸脱氢酶缺乏症5.2.2乳酸酸转运体缺陷病六、乳酸代谢研究进展与应用6.1乳酸代谢组学研究6.2乳酸在生物能源领域的应用6.3乳酸在生物制药领域的应用一、乳酸概述1.1乳酸的定义与性质乳酸(Lactic acid),化学式为C3H6O3,是一种有机酸。
它是一种白色晶体,有微弱的甜味,易溶于水,熔点为131.5℃。
乳酸在自然界中广泛存在,尤其是在乳制品和水果中含量较高。
在生物体内,乳酸是通过糖酵解途径产生的,是一种重要的代谢产物。
乳酸菌的代谢类型原理
乳酸菌的代谢类型原理乳酸菌是一类广泛存在于自然界中的革兰氏阳性菌,比如乳酸杆菌、嗜酸乳杆菌、乳球菌等。
乳酸菌是一类厌氧菌,其能够利用多种有机物质进行产酸代谢,并在代谢过程中生成乳酸。
乳酸菌的代谢类型主要包括乳酸发酵和乳酸氧化。
乳酸发酵是乳酸菌最主要的代谢途径,它通过糖类分解产生能量,并将糖转化为乳酸。
乳酸氧化则是一种与乳酸发酵相反的代谢途径,乳酸通过氧化代谢生成乙酸、丙酮等物质,并生成二氧化碳和水。
乳酸菌的乳酸发酵代谢具体过程如下:首先,乳酸菌通过磷酸葡糖激酶对葡萄糖进行磷酸化,形成葡萄糖-6-磷酸。
然后,葡萄糖-6-磷酸通过解糖酶分解为两分子丙酮酸和一分子乙醇。
接着,丙酮酸通过乳酸脱氢酶的作用被还原成为乳酸,同时NADH也被氧化为NAD+。
最后,乳酸通过乳酸转运蛋白将乳酸从胞质转运至外部环境,维持胞内乳酸浓度的相对平衡。
乳酸菌的乳酸氧化代谢过程如下:首先,乳酸通过乳酸脱氢酶被氧化成丙酮酸,同时NAD+被还原成为NADH。
然后,丙酮酸经过丙酮酸脱羧酶的作用转化为醋酸。
最后,醋酸可以进一步被氧化为二氧化碳和水,同时NADH也被氧化为NAD+。
乳酸菌的代谢过程中需要注意的是乳酸产量的调控。
在适宜的生长条件下,乳酸菌的乳酸发酵能力较强,乳酸的产量较高。
而在不适宜的生长条件下,乳酸菌的乳酸氧化能力会增强,乳酸的产量会减少。
这一调控机制有助于乳酸菌在不同环境中适应和存活,同时也为其在发酵食品、益生菌制品等领域的应用提供了理论基础。
总而言之,乳酸菌的代谢过程主要包括乳酸发酵和乳酸氧化两种类型。
乳酸菌通过乳酸发酵代谢产生乳酸,而乳酸氧化则是一种与乳酸发酵相反的代谢途径。
这些代谢过程对乳酸菌的生存、生长和适应环境具有重要意义,同时也为乳酸菌的应用开发提供了理论基础。
乳酸生产的工艺原理
4. 钱志良,胡军.乳酸的工业化生产,应用和 钱志良,胡军.乳酸的工业化生产, 市场.工业微生物,2001,31( 市场.工业微生物,2001,31(2): 49~53 5. 白冬梅,赵学明,李鑫钢等.米根霉发酵生 白冬梅,赵学明,李鑫钢等. 产L-(+)-乳酸研究进展.现代化工, 乳酸研究进展. 2002,22( ):9~13 2002,22(6):9~13
乳酸纯品为无色液体,工业品为无色到浅 乳酸纯品为无色液体, 黄色液体。无气味,具有吸湿性。 黄色液体。无气味,具有吸湿性。相对密 1.2060(25/4℃ 熔点18℃ 度1.2060(25/4℃)。熔点18℃。沸点 122℃ 2kPa)。 122℃(2kPa)。折射率 nD(20℃)1.4392。能与水、乙醇、 nD(20℃)1.4392。能与水、乙醇、甘 油混溶,不溶于氯仿、二硫化碳和石油醚。 油混溶,不溶于氯仿、二硫化碳和石油醚。 在常压下加热分解,浓缩至50%时 在常压下加热分解,浓缩至50%时,部分 变成乳酸酐,因此产品中常含有10%变成乳酸酐,因此产品中常含有10%15%的乳酸酐 15%的乳酸酐。 的乳酸酐。
合成法
合成方法制备乳酸有乳腈法、丙稀腈法、丙酸法、丙稀法等,用于工业生产 的仅乳腈法(也叫乙醛氢氰酸法) 的仅乳腈法(也叫乙醛氢氰酸法)和丙稀腈法。 (1)乳腈法 乳腈法是将乙醛和冷的氢氰酸连续送入反应器生成乳腈(或直接用乳腈 作原料),用泵将乳腈打入水解釜,注入硫酸和水,使乳腈水解得到粗乳酸。 然后再将粗乳酸送人酯化釜,加入乙醇酯化,经精馏、浓缩、分解得精乳酸。 美国斯特林化学公司及日本的武藏野化学公司均采用此法合成乳酸。 (2)丙烯腈法 丙烯腈法是将丙烯腈和硫酸送入反应器中水解,再把水解物送人酯化反 应器中与甲醇反应;然后把硫酸氢铵分出后,粗酯送入蒸馏塔,塔底获精酯; 再将精酯送入第二蒸馏塔,加热分解,塔底得稀乳酸,经真空浓缩得产品。 (3)丙酸法 丙酸法以丙酸为原料,经过氯化、水解得粗乳酸;再经酯化、精馏、水 解得产品。该法原料价格较贵,仅日本大赛路公司等少数厂家采用。反应如 下: CH3CH2COOH Cl2一→CH3CHClCOOH NaOH— Cl2一 NaOH— →CH3CH(OH)COOH NaCl
分解乳酸的原理
分解乳酸的原理
分解乳酸的原理主要涉及两个过程:
1. 乳酸通过肾脏代谢排出体外。
乳酸是一种有机化合物,主要由人体代谢产生,是糖酵解的产物。
在体内,乳酸可以通过两种途径进行分解:一种是在供养充足的情况下,乳酸可以继续氧化分解为水和二氧化碳,同时释放能量,用于机体供能;另一种是扩散入血后,乳酸可以重新转变为糖原或葡萄糖,并通过循环利用。
其中,肾脏是人体的主要排泄器官,负责将乳酸代谢产物排出体外。
2. 乳酸通过汗液排出体外。
以上信息仅供参考,如有需要,建议查阅生物书籍或咨询专业人士。
乳酸生产的工艺原理
乳酸生产工艺原理乳酸是一种多用途的精细化学品,可广泛用于食品,制药,制革,纺织·环保和农业中。
在食品工业中,乳酸是一种重要的酸味剂和反腐剂。
在美国,乳酸在软饮料方面很大程度上取代了柠檬酸·磷酸等,在啤酒制造中所用的磷酸已经全部改用乳酸。
在医疗工业中,乳酸可以直接制成药品或制成乳酸盐类,内服可用于肠内消毒,外用可以作为收敛性杀菌剂。
利用乳酸亲水性的特点将其和难溶性药物结合,可以增加人体对药物的吸收。
乳酸的作用这么大,世界各国都在使用各种方法来合成乳酸。
常见的生成方法有以下几种。
1、发酵法发酵法的主要途径是糖在乳酸菌作用下,调节pH值5左右,保持大约50ºC发酵三到五天得粗乳酸。
发酵法分同型发酵和异型发酵。
2、合成法合成方法制备乳酸有乳腈法、丙稀腈法、丙酸法、丙稀法等,用于工业生产的仅乳腈法(也叫乙醛氢氰酸法)和丙稀腈法。
(1)乳腈法乳腈法是将乙醛和冷的氢氰酸连续送入反应器生成乳腈(或直接用乳腈作原料),用泵将乳腈打入水解釜,注入硫酸和水,使乳腈水解得到粗乳酸。
然后再将粗乳酸送人酯化釜,加入乙醇酯化,经精馏、浓缩、分解得精乳酸。
(2)丙烯腈法丙烯腈法是将丙烯腈和硫酸送入反应器中水解,再把水解物送人酯化反应器中与甲醇反应;然后把硫酸氢铵分出后,粗酯送入蒸馏塔,塔底获精酯;再将精酯送入第二蒸馏塔,加热分解,塔底得稀乳酸,经真空浓缩得产品。
(3)丙酸法丙酸法以丙酸为原料,经过氯化、水解得粗乳酸;再经酯化、精馏、水解得产品。
反应如下:CH3CH2COOH Cl2一→CH3CHClCOOH NaOH—→CH3CH(OH)COOH NaCl3、酶化法(1)氯丙酸酶法转化利用纯化了的L-2-卤代酸脱卤酶和DL-2-卤代酸脱卤酶分别作用于底物L-2-氯丙酸和DL-2-氯丙酸,脱卤制得L-乳酸或D-乳酸。
L-2-卤代酸脱卤酶催化L-2-氯丙酸,而DL-2-卤代酸脱卤酶既可催化L-2-氯丙酸,又可催化L-2-氯丙酸生成相应的旋光体,催化同时发生构型转化。
乳酸的生成规律
谷氨酸发酵过程中乳酸的生成规律兰柳叶攀枝花学院生物与化学工程学院四川攀枝花617000摘要:谷氨酸作为食品工业重要的添加剂和鲜味剂,发酵法生产谷氨酸是目前最常使用的方法。
目前工业上应用的谷氨酸产生菌有谷氨酸棒状杆菌、乳糖发酵短杆菌、散枝短杆菌、黄色短杆菌、噬氨短杆菌等。
我国常用的菌种有北京棒状杆菌、纯齿棒状杆菌等。
关键词:谷氨酸菌乳酸丙酮酸脱羧酶谷氨酸发酵过程生物素菌体糖酵解葡萄糖三羧酸循环酮戊二酸1 菌体代谢中与乳酸生成机制有关的三个基础知识1.1 谷氨酸的发酵机制谷氨酸的生物合成途径主要涉及的是糖酵解(EMP)和三羧酸循环(TCA)反应等。
当谷氨酸发酵时,糖的降解分为两个阶段,第一阶段为EMP途径,即一分子葡萄糖生成两分子的丙酮酸,释放能量合成ATP。
生成的丙酮酸可被NADH。
还原成乳酸或酒精。
第二阶段是在有氧存在的情况下,因NADH:被分子氧氧化,丙酮酸经过氧化脱羧作用变成乙酰辅酶A后,进入三羧酸循环。
三羧酸循环过程中当生成仅一酮戊二酸时,由于谷氨酸产生菌的仪一酮戊二酸脱氢酶活力低,会造成一酮戊二酸积累,此时在NH4+存在的情况下,一酮戊二酸在谷氨酸脱氢酶的作用下,转变为谷氨酸。
1.2 菌体细胞内丙酮酸转化成谷氨酸的过程比葡萄糖转化成丙酮酸的过程所需或放出的能量要大得多。
葡萄糖的降解过程中,1分子葡萄糖进行糖酵解时只生成2分子ATP。
而1分子葡萄糖彻底有氧氧化时却能生成38分子ATP。
所以绝大多数组织细胞通过糖的有氧氧化获取能量。
但是,由于糖的有氧氧化和三羧酸循环所涉及的酶系较多,且反应条件较为苛刻,所以一般而言,二步反应较一步反应进行的难度要大多,只有在菌种活力旺盛、条件适宜时,二步反应才得以高效进行。
如果菌体内酶活力较差,二步反应受阻,菌体获得能量的方式就会由二步反应慢慢趋向于一步反应,对葡萄糖只进行初步降解而获得少量能量维持自身的生存,同时由于二步反应的减慢,导致了菌体内丙酮酸的积累。
乳酸的名词解释
乳酸的名词解释乳酸,作为一种化学物质,是我们日常生活中经常接触到的。
它广泛存在于食物、药物和身体内部,具有多种有趣的性质和应用。
本文将探讨乳酸的不同方面,包括其定义、生成、功能和应用等。
一、乳酸的定义和生成方式乳酸是一种有机酸,其化学式为C3H6O3。
它可以在多种场景下生成,最常见且熟知的方式是通过乳酸菌发酵糖类来制得乳酸。
乳酸菌是一类益生菌,它们在某些食物加工过程中起到重要作用。
发酵过程中,乳酸菌会将糖转化为乳酸,这也是为什么酸奶和其他乳制品会具有酸味的原因之一。
此外,乳酸还可以通过乳酸细菌在人体肌肉中产生。
当我们进行强烈的运动时,肌肉发生缺氧,乳酸就会在这种缺氧状态下生成。
这是因为当氧气供应不足时,碳水化合物无法被完全氧化,而转而生成乳酸。
二、乳酸的功能乳酸在人体内具有重要的功能。
首先,它是人体能量代谢的重要产物之一。
乳酸可以作为肌肉运动时产生的能量来源,有效延长运动的持久时间与强度。
此外,乳酸还具有调节生理机能的作用。
人体内细胞内pH值的平衡对于保持正常的生理功能非常重要,而乳酸恰好可以调节细胞内的pH值。
在肌肉酸化过程中,乳酸的积累会降低肌肉pH值,从而促进蛋白质的分解。
这种调节机制对于运动时的肌肉适应性至关重要。
此外,乳酸还可以作为一种保护因子存在。
研究表明,乳酸的存在可以增强人体对感染和细胞损伤的免疫响应能力,有助于维持身体的正常功能。
三、乳酸的应用乳酸作为一种常见的化学品,被广泛应用于食品和其他领域。
在食品行业,乳酸常被用作调味剂、酸化剂和防腐剂。
例如,它常被添加到腌制食品中,以增加其酸味并延长其保质期。
此外,乳酸还被用于制作一些奶制品,如酸奶和乳清蛋白。
除了食品行业外,乳酸还在医学和美容领域有重要的应用。
在医学领域,乳酸有时被用作药物载体,用于缓解疼痛和消炎等治疗。
在美容领域,乳酸可以用于皮肤护理产品中,具有温和的去角质和保湿效果。
总结:乳酸作为一种常见的化学物质,在我们的日常生活中扮演着重要的角色。
乳酸吸光度波长 -回复
乳酸吸光度波长-回复乳酸是人体代谢产物之一,其浓度的变化与许多疾病和生理状态有关。
乳酸的检测是很重要的临床诊断和监测工具之一。
而乳酸的测量通常是利用其吸光度波长进行。
本篇文章将以乳酸吸光度波长为主题,介绍乳酸的测量原理、方法和应用。
第一部分:乳酸的测量原理和方法(500字)1. 乳酸的产生和代谢:乳酸是糖类代谢的产物,主要在胞质中生成,进一步代谢为乳酸酸化酶(LDH)催化的丙酮酸。
正常情况下,乳酸的生成和消耗处于平衡状态,但在一些疾病或创伤情况下,乳酸的产生超过了其消耗,导致体内乳酸浓度升高,称为乳酸酸中毒。
2. 乳酸的测量原理:乳酸的测量通常利用其在特定波长下的吸光度变化。
乳酸在紫外-可见光谱区有两个吸收峰,一个在210 nm附近,另一个在320 nm附近。
这两个吸收峰用于乳酸的定量分析。
3. 乳酸的测量方法:乳酸的测量方法主要包括光度法、电化学法和光电比色法。
光度法使用分光光度计,通过测量样品在特定波长下的吸光度,间接反映出乳酸的浓度。
电化学法利用乳酸氧化酶使乳酸发生氧化还原反应,测量电流大小来定量乳酸浓度。
光电比色法则结合了光度法和电化学法的特点,利用化学发光材料生成发光物质,测量其荧光强度来定量乳酸浓度。
第二部分:乳酸吸光度波长的应用(1000字)1. 临床应用:乳酸的测量广泛应用于临床诊断和监测。
例如,在急性缺氧、炎症反应、休克和器官功能不全等疾病中,乳酸酸中毒是常见的临床表现之一。
通过测量血乳酸浓度,可以及时评估患者的病情严重程度、预测预后,以及指导治疗措施。
此外,在术前评估和麻醉过程中,乳酸的测量也有助于指导手术风险评估和麻醉计划制定。
2. 运动生理学:乳酸的产生和消耗与体育运动密切相关。
短时间高强度运动会导致肌肉乳酸堆积,使肌肉产生疲劳感。
通过测量血乳酸浓度,可以评估运动的强度和持久力,以及训练的效果。
此外,乳酸测量还可以帮助运动员制定训练计划,避免过度训练和意外伤害。
3. 食品工业:乳酸的浸泡和发酵是制备许多食品的常见过程,如酸奶、腌菜和酸黄瓜等。
乳酸的合成
乳酸的合成乳酸是一种重要的有机酸,广泛应用于食品、医药和化妆品等领域。
其合成方法多种多样,主要包括化学合成和生物发酵法。
化学合成是通过化学反应将简单物质转化为乳酸。
常用的合成方法之一是通过将碳源与氢源在酸性催化剂的作用下发生反应生成乳酸。
碳源可以选择果糖、葡萄糖、淀粉、木质纤维等。
而氢源通常是指亚甲基位碳原子上的碳-碳双键,如甲醇、乙醇等。
酸性催化剂可以选择硫酸、磷酸等。
此反应过程中,碳源氧化产生的电子通过催化剂传递给亚甲基碳原子形成碳-碳单键,从而生成乳酸。
在生物发酵法中,乳酸是由某些厌氧细菌如乳酸菌通过生物代谢产生。
这种方法不需要高温高压等条件,相对环保。
乳酸菌在合适的温度、pH值下,以发酵基质如糖、蔗糖、果糖等为碳源,通过酶的作用将糖类转化为乳酸。
发酵过程中,乳酸菌通过分解糖分子产生能量,并生成乳酸作为代谢产物。
在实际应用中,生物发酵法因其工艺简单、成本低廉、操作方便等优点而被广泛采用。
有机酸的生物发酵工艺在乳酸的生产中占有重要地位,可以通过系统地调整发酵条件和菌株选用来提高乳酸的产量和纯度。
此外,乳酸的合成还可应用于光化学方法,利用可见光和催化剂促使反应在光照下进行。
这种方法由于需要催化剂和光源,成本较高且操作较复杂,因此在实际应用中较少采用。
总的来说,乳酸的合成方法多种多样,选择合适的方法取决于具体需求和工艺要求。
无论是化学合成还是生物发酵法,都需要注意反应条件的控制,以获得高产率和高纯度的乳酸。
未来,随着科学技术的发展,乳酸的合成方法将不断创新,为乳酸及其应用领域带来更多机会和挑战。
产生乳酸的无氧呼吸方程式
产生乳酸的无氧呼吸方程式
无氧呼吸第一阶段方程式为C6H12O6 + 酶反应生成2C3H4O3+4H+2ATP(少量)。
第二阶段方程式为2C3H4O3+4H+酶反应生成2C3H6O3(乳酸)+能量(少量) 。
第一阶段在细胞质的基质中,与有氧呼吸的第一阶段完全相同。
即一分子的葡萄糖在酶的作用下分解成两分子的丙酮酸,过程中释放少量的[H]和少量能量。
第二阶段在细胞质的基质中,丙酮酸在不同酶的催化下,分解为酒精和二氧化碳,或者转化为乳酸。
需特别注意的是:在高中阶段,细胞的无氧呼吸第二阶段是不会产生能量的。
无氧呼吸的特点
无氧呼吸的特点是底物按常规途径脱氢后,经部分呼吸链传递,最终由氧化态的无机物或有机物接受氢,并完成氧化磷酸化的产能反应。
与有氧呼吸相比无氧呼吸的产能效率更低,但较之单独发酵却大得多。
进行无氧呼吸的微生物绝大多数是细菌。
根据呼吸链末端氢(电子)受体的不同,可把无氧呼吸分为多种类型。
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谷氨酸发酵过程中乳酸的生成规律兰柳叶攀枝花学院生物与化学工程学院四川攀枝花617000摘要:谷氨酸作为食品工业重要的添加剂和鲜味剂,发酵法生产谷氨酸是目前最常使用的方法。
目前工业上应用的谷氨酸产生菌有谷氨酸棒状杆菌、乳糖发酵短杆菌、散枝短杆菌、黄色短杆菌、噬氨短杆菌等。
我国常用的菌种有北京棒状杆菌、纯齿棒状杆菌等。
关键词:谷氨酸菌乳酸丙酮酸脱羧酶谷氨酸发酵过程生物素菌体糖酵解葡萄糖三羧酸循环酮戊二酸1 菌体代谢中与乳酸生成机制有关的三个基础知识1.1 谷氨酸的发酵机制谷氨酸的生物合成途径主要涉及的是糖酵解(EMP)和三羧酸循环(TCA)反应等。
当谷氨酸发酵时,糖的降解分为两个阶段,第一阶段为EMP途径,即一分子葡萄糖生成两分子的丙酮酸,释放能量合成ATP。
生成的丙酮酸可被NADH。
还原成乳酸或酒精。
第二阶段是在有氧存在的情况下,因NADH:被分子氧氧化,丙酮酸经过氧化脱羧作用变成乙酰辅酶A后,进入三羧酸循环。
三羧酸循环过程中当生成仅一酮戊二酸时,由于谷氨酸产生菌的仪一酮戊二酸脱氢酶活力低,会造成一酮戊二酸积累,此时在NH4+存在的情况下,一酮戊二酸在谷氨酸脱氢酶的作用下,转变为谷氨酸。
1.2 菌体细胞内丙酮酸转化成谷氨酸的过程比葡萄糖转化成丙酮酸的过程所需或放出的能量要大得多。
葡萄糖的降解过程中,1分子葡萄糖进行糖酵解时只生成2分子ATP。
而1分子葡萄糖彻底有氧氧化时却能生成38分子ATP。
所以绝大多数组织细胞通过糖的有氧氧化获取能量。
但是,由于糖的有氧氧化和三羧酸循环所涉及的酶系较多,且反应条件较为苛刻,所以一般而言,二步反应较一步反应进行的难度要大多,只有在菌种活力旺盛、条件适宜时,二步反应才得以高效进行。
如果菌体内酶活力较差,二步反应受阻,菌体获得能量的方式就会由二步反应慢慢趋向于一步反应,对葡萄糖只进行初步降解而获得少量能量维持自身的生存,同时由于二步反应的减慢,导致了菌体内丙酮酸的积累。
1.3 在化学平衡的反应动力学中,反应物与生成物的浓度决定了反应的方向。
谷氨酸菌体内乳酸的生成,其根本原因和菌体内的代谢途径有关。
其中丙酮酸生成乳酸的反应是可逆的,丙酮酸可以通过丙酮酸脱羧酶作用,生成乳酸,乳酸也可以通过糖异生作用即在乳酸脱氢酶作用下把乳酸转变丙酮酸和葡萄糖。
如果菌体内丙酮酸积累,浓度较大,则反应中生成乳酸的速率大于生成丙酮酸的速率,在生产中表现为乳酸升高;如果菌体内丙酮酸浓度降低,则反应中乳酸生成丙酮酸的速率大于丙酮酸生成乳酸的速率,在生产中表现为乳酸降低。
如果发酵过程中始终保持顺畅的代谢流,使丙酮酸浓度维持在一个较低的水平,则相应乳酸的生成量也较少,葡萄糖转化成谷氨酸的代谢流便会高效进行。
2 谷氨酸发酵过程中乳酸产生的类型及应对策略2.1谷氨酸正常发酵过程中一般乳酸产生量较低,中间过程至发酵结束时乳酸一般维持在0.2%以下。
由于谷氨酸发酵工艺普遍使用生物素亚适量控制工艺,由于培养基配方中对生物素的限量添加,限制了一步反应的速率,使得葡萄糖至丙酮酸的反应较为平稳。
另外通过对谷氨酸菌种生长控制条件的控制,如温度、风量、pH等,使得丙酮酸至谷氨酸的二步反应也较平稳,这就保证了葡萄糖最大限度的生成谷氨酸。
对于正常谷氨酸发酵而言,乳酸的生成量较少,一般情况下不超过0.2%。
2.2谷氨酸发酵中前期乳酸升高,可高达0.8%,但自中后期开始,乳酸会慢慢降低至正常范围。
此种情况的出现一般可分为以下三个原因:2.2.1 谷氨酸发酵中前期溶解氧相对较低引起由于发酵中前期菌体营养成分较充分,活力较旺盛,葡萄糖降解的速度非常快,此时如果发酵液通风量或搅拌转速过低造成溶氧较差,则菌体内糖的有氧氧化与糖酵解同时高效进行,当丙酮酸含量升高时,部分丙酮酸被还原为乳酸。
但随着发酵的进行,生物素的逐步消耗,糖酵解速率会逐步降低,丙酮酸含量逐步降低,此时过高的乳酸会通过可逆反应逐步向丙酮酸转化,最终降到正常水平,谷氨酸发酵水平不受影响。
此种情况发生时可以通过提高发酵液通风比和搅拌转速来解决,如果同时伴随糖耗偏高现象,可以通过降低培养基中的生物素含量使糖酵解速率得到抑制。
2.2.2液中前期流加速度过快引起。
由于流加糖液内含有较多的生物素,这些生物素伴随糖液加入发酵液内,如果中前期流加速度过快,则短时间内糖酵解和CO 固定反应速率会急剧增加。
从而造成丙酮酸积累,乳酸升高。
如果及时调整流加速度,使糖液流加速度平稳,则丙酮酸浓度会逐渐降低,乳酸逐步生成丙酮酸,一、二步反应趋于平衡,乳酸慢慢降至正常水平。
一般糖液流加时机应控制在菌体大部分转型后开始流加,并且注意控制流速,使发酵残糖量逐步下降,避免乳酸短时升高。
2.2.3发酵中前期pH控制过低所致。
发酵前期幼龄菌种细胞对pH较为敏感,如果发酵中前pH控制过低,则菌体生长旺盛,营养成分消耗大,期糖酵解和CO 的固定反应均加快,菌体趋向于菌体自我繁殖的正常代谢途径,而由丙酮酸向谷氨酸的二步反应则相对减慢,发酵偏向于只长菌不产酸的状态,由于丙酮酸的浓度增加,相应乳酸生成增加。
此种情况因为菌体的活力没有收到影响,所以如果及时调整pH,使一、二步反应趋于平衡,乳酸会慢慢下降,一般不会对发酵造成较大影响,但长时间控制低PH,会造成糖酸转化率的降低。
2.3发酵过程中乳酸自中前期开始便逐步升高,一直到发酵结束乳酸生成量可高达1.5%以上。
此种情况一般可由以下三个原因所致:2.3.1培养基中生物素含量过高所致。
生物素作为丙酮酸羧化酶的辅酶,参与三羧酸的循环中CO 固定反应。
生物素在溶液中含量超过100ug/L以上,则CO。
的固定反应可提高30%。
过多的生物素加速了糖酵解的速率,使一步反应始终大于二步反应,导致丙酮酸大量积累,从而造成乳酸不断生成。
另外,过多的生物素使得谷氨酸菌种细胞膜致密,生成的谷氨酸不易分泌出,所以细胞内过高含量的谷氨酸又产生阻遏反应,减慢了由丙酮酸向谷氨酸的正向反应,进一步造成丙酮酸积累,多种原因导致乳酸自中前期开始便逐步升高,一直到发酵结束,乳酸生成量可达1.5%以上。
此种原因导致的乳酸上升,一般伴随的现象还有菌体转型差、产酸低等现象。
应对此种现象的策略是严格控制培养基中生物素含量,一般控制在在5ug/L~10txg/L之内。
2.3.2培养基中含有或产生了有害于菌体的有毒物质所致。
因多种原因如发酵罐、种子罐连、实消时温度过高或高温维持时间过长,则会使培养基中的葡萄糖遇高温而产生焦糖,焦糖不仅不会被菌体利用,而且还会严重影响菌体的活力。
另外如果培养基本身含有某些有毒物质如发霉的玉米产生的毒素、糖液酸败产生的代谢产物都会严重影响菌体的活力。
菌体活力的影响实质是影响了菌体内部各种酶系的活性与数量。
对谷氨酸菌种而言,由于一步反应所需的酶系较二步反应酶系要少得多,所以葡萄糖在菌体内部一般进行到糖酵解过程后,便由丙酮酸为起点,生成了更迅速提供自身能量的乳酸或乙醇,对于我们所需要的代谢产物谷氨酸则生成很少。
如果培养基中含有的有害物质无法去除,在恶劣环境很难改变的情况下,这种发酵水平极差,乳酸含量会直线上升,产酸水平严重低于正常水平。
2.3.3发酵中前期菌种遇高温所致。
如因操作失误或其他原因导致菌体在发酵中前期培养温度偏高,且持续时间较长,则短时间内会出现产酸速率和乳酸生成量同时加快的现象,这是因为温度的升高会提高菌体内所有生化反应的速度,促进各种代谢产物的提前生成。
此种情况在夏季发酵降温困难时经常发生,不少发酵厂家只能靠短时停止供风来抑制发酵放热,勉强把温度控制在要求范围内,菌体受到高温和缺氧的双重因素,更加导致了乳酸的大量生成。
由于酶的实质是蛋白质,过高的温度很容易使蛋白质变性,降低了酶的活性和寿命。
最终使菌体后期活力大大降低,菌体寿命明显缩短。
由于菌体后期活力的降低,使二步反应速率明显受到影响,生成的乳酸会越来越离,产酸明显降低。
避免此种情况的发生除了’搞好设备配套以外,还可以通过降低培养基中的生物素和提高初糖来控制生物发酵热的集中产生。
2.4 发酵过程巾,巾前期乳酸生成量正常,自中后期开始,乳酸会慢慢升高,一直持续到发酵结束,乳酸生成量达1.0%左右此种情况一般町分为以下4个原因:2.4.1 发酵过程中污染杂菌所致。
染菌是导致发酵中后期乳酸上升、产酸下降的最常见原因。
氨酸发酵是纯种培养,如污染杂菌后,杂菌不仪与生产菌争夺营养,其代谢产物还会严重影响菌种活力。
使菌体在发酵中后期活力明显下降,由于菌体活力下降主要表现为菌体内各种酶活力的下降,虽然菌体活力下降也会影响一步反应中酶的活力,但}{=I于参与二步反应的酶系种类及数量较多,所以菌体活力下降会严币” 1.导二步反应的速率,相对而言,此时一步反应速率大于二步反应速率。
二步反应减慢,不反映到产酸速率下降,而且由于二步反应减会造成丙酮酸积累,也就加剧了乳酸的生成应对此种情况产生的唯一途径就是清洁生产,杜绝染菌2-4.2 培养基中生物素含量过低所致。
生物素对谷氨酸发酵而言具有双重性,培养基中浓度过低亦会引起乳酸升高,但其作用机理和生物素过量略有小同,生物素浓度过低,菌体生长分裂时体内生物素降解较快,菌体转型较早,菌体细胞拉长较明显,产酸提前。
但是毕竟谷氨酸细胞转型后已变为畸形细胞,细胞膜合成不完全,细胞生存能力差,发酵进行到中后期时菌体活力便明显变差。
由于生物素的不足,使某些与细胞本身营养供给和谷氨酸生成有关的酶系活力降低,过早导致了二步反应速度的减慢,从而使发酵巾后期乳酸便开始升高并且不再逆转。
生物素含量过高还是过低的鉴别主要参考菌体的转型和耗糖速率。
菌体转型早,瘦弱,中后期耗糖慢,产酸低,耗糖产酸成比例,一般为生物素含量过低所致;菌体很少转型,两头尖,中后期耗糖一般,耗糖产酸明显不成比例,一般为生物素含量过高所致;2.4.3发酵中后期pH控制过低所致。
中后期发酵pH控制过低,虽对于菌体而言生长旺盛,有利于提高菌体活力,但如果因为pH过低导致仅一酮戊二酸缺氨离子而不能还原氨基化,就不能保证谷氨酸进一生成,从而造成仅一酮戊二酸积累。
一酮戊二酸的积累会使丙酮酸向谷氨酸的二步反应减慢,造成丙酮酸积累,相应乳酸生成增加。
此种情况如果如果发生在发酵后期,由于菌体活力已经下降,乳酸一般很少再转化,所以发酵后期应注意PH不要控制过低。
2.4.4发酵中后期菌种遇高温所致。
如果发酵中后期温度控制偏高,短时间内乳酸和产酸生成速度均有加快的现象,但是发酵后期菌体内的酶很容易遇高温失活,菌体活力会突然明显下降,不仅生成的乳酸不会转化,而且由于二步反应的突然减速,更会加剧乳酸的生成。
发酵中后期温度控制得当,并且控制较低的残糖,随时提防发酵的突然中止是防止上述情况发生的关键。
2.4.5发酵中后期糖液流加速度过快造成。