酵母的第Ⅰ型发酵
发酵工程考试必备简答题
五.简答题1.菌种保藏的原理与方法？答：菌种保藏的方法很多，其基本原理都是根据微生物的生理生化特性，人为的创造条件，是微生物处于代谢不活跃(泼)，生长繁殖受到抑制的休眠状态，以减少菌种的变异。
一般可以通过降低培养基营养成分、低温、干燥和缺氧等方法，达到防止突变、保持纯种的目的。
常用菌种保藏方法有①斜面冰箱保藏法；②沙土管保藏法；③石蜡油封保藏法；④真空干燥冷冻保藏法；⑤液氮超低温保藏法⑥低温冷冻保藏。
2.培养基成分选择要考虑的问题？答：（1）菌体的同化能力（2）代谢的阻遏和诱导，（3）合适的碳氮比，（4）pH的要求。
3.培养基营养成分包括那几类？答：培养基的成分包括：能源物质、 碳源物质、氮源物质、无机盐、微量元素、特殊生长因子、前体、促进剂和抑制剂、水分。
4.发酵培养基由哪些成份组成？答：（1）碳源 构成菌体和产物的碳架及能量来源（2）氮源 构成微生物细胞物质或代谢产物中氮素来源的营养物质（3）无机盐和微量元素（4）生长因子：微生物生长不可缺少而细胞自身不能合成的微量的有机物质，如氨基酸、嘌呤、嘧啶、维生素等均称生长因子。
（5）水、产物形成的诱导物、前体和促进剂5.简述培养基的类型有哪些？答：培养基的类型有很多，按照组成成分，有合成培养基和天然培养基，按照培养基的状态，可以分为固体，液体和半固体培养基，也可以按照用途分为孢子培养基，种子培养基和发酵培养基。
6.什么是一类发酵？二类发酵？三类发酵？（分类依据发酵类型可分哪几类？）答：根据产物形成与底物利用的关系，即碳源利用与产物形成速度的关系，将微生物发酵过程分成以下三个类型：第Ⅰ型（又称为与生长相关型）、第Ⅱ型（又称为与生长部分相关型）、第Ⅲ型（又称为与生长不相关型）。
一类发酵：产物形成与底物利用直接相关，为生长联系型，又称简单发酵型，产物直接由碳源代谢而来,产物生成速度的变化与微生物对碳源利用速度的变化是平行的，产物生成与微生物的生长也是平行的。
10-12 第五章 微生物的代谢
1、生物氧化的形式：
包括脱氢或脱电子
①失电子：
Fe2+ → Fe3+ + e CH3-CHO
②化合物脱氢、递氢: CH3-CH2-OH
NAD NADH2
2、生物氧化的过程： 脱氢（或电子）、递氢（或电子）和受氢（或电子）三 个阶段
3、生物氧化的功能： 产能（ATP）、产还原力[H]和产小分子中间代谢物
德国： （Carl Neuberg）
目前甘油生产中使用的微生物 Dunaliella aslina（一种嗜盐藻类） 生活在盐湖及海边的岩池等盐浓度很高环境
胞内积累高浓度的甘油使细胞的渗透压保持平衡
由EMP途径中丙酮酸出发的发酵
②同型乳酸发酵：发酵产物只有乳酸
丙酮酸
NADH2
乳酸
同型乳酸发酵菌株有： 德氏乳杆菌(L.delbruckii)、嗜酸乳杆菌(L.acidophilus)、植物乳杆菌 (L.plantarum)、干酪乳杆菌(L.casei)、粪链球菌(Streptococcus faecalis)
（5）Stickland反应
氨基酸同时为碳源、氮源和能源 以一种氨基酸为H供体，而另一种氨基酸为H受体来实现 生物氧化产能的发酵类型。
3乙酸
丙氨酸
+
2甘氨酸
3NH3
CO2 ATP
Stickland反应特点：
部分氨基酸的氧化与另一些氨基酸的还原相偶联； 产能效率低，1ATP/1G。
各途经的相互关系
H2O
2-酮-3-脱氧-6-磷酸-葡萄糖酸
丙酮酸
~~醛缩酶
（KDPG）
有氧时与TCA循环连接 无氧时进行细菌乙醇发酵
葡萄糖只经过4步反应即可快速获得由EMP途径须经10步 才能获得的丙酮酸。
微生物工程课程练习题
微生物工程课程练习题微生物工程课程练习题一、名词解释1.发酵动力学2.分批培养3.葡萄糖效应4.代谢互锁5.合作终产物抑制6.巴斯德效应7.同型乳酸发酵8.协同反馈抑制9.初级代谢产物10.补料分批培养11.酵母Ⅰ型发酵12.酵母Ⅱ型发酵13.酵母Ⅲ型发酵14.优先合成途径15.营养缺陷型16.代谢渗漏型17.标准呼吸链18.侧呼吸链19.呼吸强度20.摄氧率21.抗结构类似物突变型22.微生物的热阻23.对数残留定律二、填空题（每空0.5分，共30分）1.当前微生物工业用菌种的总趋势是从发酵菌转向，从野生菌转向，从自然选育转向，从诱发基因突变转向。
2.调节培养基pH值的常用方法有、、。
3.淀粉的糖化过程包括、、等三种化学反应。
4.在酵母Ⅱ发酵液中添加发酵的终产物是。
5.谷氨酸合成中氨的导入方式有、和。
6.微生物发酵中供氧是指氧分子从空气泡里通过、和扩散到中。
7.供氧阻力包括、、和；8.耗氧阻力包括、、和。
9.溶氧系数的测定方法主要有、和。
10.只含有单一液相，且粘度小的典型溶液属于流体；含有固相、气相和液相而且粘度较大的发酵醪属于流体。
11.常用的菌种保藏方法有斜面低温保藏法、、、、和。
12.调节培养基pH值的常用方法有、、。
13.淀粉的糖化过程包括、、等三种化学反应。
14.酵母的Ⅲ型发酵是在条件下进行的，其产物为、、和。
15.微生物发酵中耗氧是指氧分子从液体主流通过、和扩散到。
16.谷氨酸合成中氨的导入方式有、和。
17.Monod方程的表达式为，它描述的是微生物生长和之间的关系。
18.在分批培养中，典型的细菌生长曲线包括、、和四个不同生长阶段。
19.干热灭菌对微生物有、和等作用。
20.干热灭菌主要用于，其特点是、。
21.紫外线灭菌的特点是，只能用于、等空间灭菌。
22.紫外线灭菌以波长nm灭菌效率为最高，一般用功率为的紫外灯照射分钟。
23.紫外线灭菌时，温度高则杀菌效率，湿度大则灯的使用寿命，空气中悬浮杂质多则。
X发酵工程工艺原理复习思考题答案
《发酵工程工艺原理》复习思考题第一章思考题：1．何谓次级代谢产物？次级代谢产物重要有哪些种类？次级代谢产物：由微生物新陈代谢所产生的、对一般生命活动并不必需的代谢产物。
糖苷类、多肽类、酰基类、核苷类及混杂类。
2．典型的发酵过程由哪几个部分组成？原始材料：菌株；培养基的碳源、氮源、微量元素以及生长因子；上游过程：对菌种加以改造，提高生产能力或者导入外源基因等以获得工程菌；发酵过程：发酵或生物转化，是通过优化发酵条件如温度、营养、供气量等。
运用工程菌的生物合成，加工和修饰等以获得目的产物；下游过程：是运用生物化学、物理学方法分离、纯化产品，最终将产品推向市场并获得社会或经济效益。
3.发酵工程的特点及微生物的共性.发酵过程的特点:-发酵过程以生物体的自动调节方式进行，数十个反映过程可以象单一反映同样，在发酵设备中一次完毕。
-反映通常在常温常压下进行，条件温和、能耗少，设备较简朴。
原料以农副产品、再生资源（植物秸杆、木屑）为主。
-可生产复杂的化合物。
-发酵过程需防止杂菌污染（设备灭菌、空气过滤）。
-除运用微生物外，还可以用动植物细胞和酶，也可以用人工构建的遗传工程菌进行反映。
-投资少、见效快、利润丰厚。
是生物工程制品的最后表达形式。
微生物的共性：(1)对周边环境的温度、压强、渗透压、酸碱度等条件有极大的适应能力。
(2)有极强的消化能力。
(3)有极强的繁殖能力。
第二章思考题：1．发酵对微生物菌种有何规定？举例说明。
1. 能在便宜原料制成的培养基上迅速生长，并能高产和稳产所需的代谢产物。
2. 可在易于控制的培养条件下迅速生长和发酵，且所需的酶活性高。
3. 生长速度和反映速度快，发酵周期短。
4. 副产物尽量少，便于提纯，以保证产品纯度。
5. 菌种不易变异退化，以保证发酵生产和产品质量的稳定性。
6. 对于用作食品添加剂的发酵产品以及进行食品发酵，其生产所用菌种必须符合食品卫生规定。
2．什么叫自然突变和诱发突变？诱变育种的实质是什么？自然突变：环境因素的影响，DNA复制过程的偶尔错误等而导致，一般频率较低，通常为10-6-10-9 。
食品微生物学习题
《食品微生物学》习题第一章绪论1. 什么是微生物？什么是微生物学？微生物的五大特性？2. 什么是食品微生物学？它与微生物学有何异同？3. 为什么微生物学比动、植物学起步晚 , 但却发展迅速 ? 并成为生命科学研究的“ 明星” ?4. 你认为食品微生物学研究的重点任务包括哪些方面？阐明你的理由。
5. 用具体事例说明人类与微生物的关系。
6. 简述微生物学在生命科学发展中的地位 , 并描绘其前景。
7. 为什么说巴斯德和柯赫是微生物学的奠基人 ?8. 食品微生物学的研究对象是什么？第二章微生物的形态结构和功能一名词解释：1、细菌2、菌落3、缺壁细菌4、芽孢5、糖被6、肽聚糖7、鞭毛8、菌毛9、间体10、L型细菌11、伴孢晶体12、放线菌14、蓝细菌15、支原体16、衣原体17、立克次氏体18、螺旋体19、霉菌20、蕈菌21、假根22、子实体23、同宗结合24、异宗结合25、次生菌丝26、锁状联合27、噬菌斑28、病毒29、温和噬菌体30、烈性噬菌体 31、溶源菌33、溶源转变34、噬菌斑35、拟病毒36、朊病毒prion 37、包涵体38、一步生长曲线39、溶源性40、溶源菌复愈41、溶源菌免疫性 42、类病毒 43、自发裂解 44、诱发裂解 45、有性繁殖 46、无性繁殖 47、半知菌二填空：1. 按生物六界分类系统，微生物包括、、和。
2. 细菌的形态十分简单，基本上只有、、三大类。
3. 细菌是以方式繁殖，并是一种性较强的核微生物。
4. 细胞的特殊结构有，，，。
5. 细菌大小的度量单位是，球菌用表示，杆菌用表示。
6. 原生质体和球状体有几个共同特点，主要是，细胞呈状，对十分敏感。
7. 异染粒功能是和，并可。
8. 放线菌是一类呈，以繁殖的革兰氏-----性细胞。
其菌丝有____ ___、____ ___和____ ___三种类型。
9. 真菌一般包括，，三种。
10. 酵母菌的无性繁殖方式主要有和.酵母菌的生活史类型包括__ ____、__ _____和__ ___三种。
酵母菌的酒精发酵
2、碱法甘油发酵
酒精酵母 酵母的第Ⅲ型发酵
如果碱性（pH值7.6以上） 两分子乙醛发生歧化反应形成各一分子的乙酸和乙醇。 2C6H12O6+H2O 2C3H5(OH)3+CH3COOH+ C2H5OH + 2CO2
产物复杂
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五、甲烷（沼气）发酵
甲烷发酵的机理是厌氧菌将碳水化合物、脂肪、蛋白质 等复杂的有机物最终分解成甲烷和CO2。
乳酸对糖的转化率理论上只有50%。
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四、甘油发酵机制
H2C OHCH OH H2来自 OH甘油 （丙三醇）
良好溶剂，广泛用于化妆品和医药行业；炸药。
1、亚硫酸盐法甘油发酵 酵母菌 酵母的第Ⅱ型发酵
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乙醇脱氢酶
发酵液中加入亚硫酸氢钠(NaHSO3)
OH
亚硫酸钠加成物 ( CH3CHOSO2Na) ▲原理：阻遏乙醇的生物合成
2ATP 2ADP 3-磷酸甘油醛 2NAD 2NADH+H+ 1,3-二磷酸甘油酸 4ADP
1、同型乳酸发酵
乳酸菌 德氏乳杆菌
丙酮酸
4ATP
NADH+H+
大多数乳酸菌不具有脱羧酶
乳酸
乳酸脱氢酶
NAD
12
总反应式为：
C6H12O6+2ADP+2H 3PO4 2CH3CHOCOOH+2ATP
理论转化率为：
复杂有机物 发酵细菌 可溶性简单有机物 产酸菌 低级脂肪酸 （醋酸、丙酸、丁酸等） 产气菌（严格嫌气菌） CO2等 甲烷、 产酸阶段（兼性厌氧）
三阶段
废物利用
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第二节
好氧发酵机制与代谢调控
一、柠檬酸发酵机制
第四章异养微生物的产能代谢
第四章异养微生物的产能代谢第一节新陈代谢的概念与微生物代谢的特点第二节发酵第三节呼吸作用第四节天然多聚物的氧化分解第五节能量转换第四章异养微生物的产能代谢第一节新陈代谢的概念与微生物代谢的特点一、新陈代谢（metabolism）的概念新陈代谢简称代谢，这是微生物生命活动的基本特征之一。
它包括微生物体内所进行的全部化学反应的总和。
二、新陈代谢的途径当营养物质（A）进入微生物体内后，发生一系列的化学反应：A→B→C→D→E，称为代谢途径。
途径中的物质（B→D）称为中间产物。
经过不同的中间产物，进行一系列化学反应，最后形成终点产物（E）。
每一步反应都有专一的酶催化进行。
A到E得到一个终点产物，是直线途径。
一种营养物质有时可被代谢成一个以上的终点产物，是分支代谢途径。
（A）和(C)都是前体。
所谓前体是指微生物从外界吸收的、或在代谢途径中形成的、可被进一步转变成终点产物的化合物。
F→GA→B→C→D→EH三、代谢分类代谢作用包括分解代谢和合成代谢，或分别称异化代谢和同化代谢。
1、分解代谢催化分解代谢的酶称为分解酶类。
营养物质在分解酶类催化下，由结构复杂的大分子变成简单的小分子物质的反应为分解代谢，所经历的过程为分解途径，所得到的产物称为分解产物。
在物质分解过程中同时产生能量。
分解代谢的三个阶段2、合成代谢催化合成代谢的酶类称为合成酶类。
在合成酶的催化下，不同的小分子结构的物质被合成为大分子物质的过程称为合成代谢，所经途径为合成途径。
所得产物为合成产物。
合成代谢过程中需要能量。
合成代谢能量与代谢关系3、两向代谢途径由于多数酶促反应是可逆的，所以某些代谢途径就不只具有一种功能。
例如EMP途径，不仅作为使糖分解成小分子物质的分解途径，而且也能作为使小分子物质（二羧酸）合成糖原（糖原异生）的合成途径。
这种具有双重功能的途径称为两向代谢途径。
4、初级代谢一般把具有明确的生理功能，对维持生命活动不可缺少的物质代谢过程，称为初级代谢。
食品微生物学习题库
食品微生物学习题库一 .解释下列名词1.微生物；2.原生质体；3.质粒；4.菌落；5.转化；6.古细菌；7.中间体；8.温和噬菌体；9.转导二 .判断题1.螺旋菌的大小表示方式中，其长度是其两端空间距离，而不是实际长度。
2.中间体是原核细胞唯一的细胞器。
3.对维持细菌生理活动质粒基因与核基因同样重要。
4.荚膜的化学成分主要是蛋白质，对细菌有机械保护作用。
5.微生物的碳源物质既提供碳素营养，又提供微生物代谢能量。
6.中间体是原核细胞唯一的细胞器。
7.荚膜的化学成分主要是蛋白质，对细菌有机械保护作用。
8.F+菌株与F-菌株结合后的结果都是F+菌株。
9.对于感染有金黄色葡萄球菌的食品，必须经过至少100℃消毒后才安全。
三 .填空题1.按生物六界分类系统，微生物包括（）、（）、（）和（）。
2.细菌细胞核糖体是（）s、放线菌的核糖体是（）s、酵母菌的核糖体是（）s和（）s、霉菌的核糖体是（）s。
3.酵母菌的生活史类型包括（）、（）、（）三种。
4.霉菌的无性孢子包括（）、（）、（）、（）、（）五种。
5.酵母菌进行酒精发酵Ⅰ型发酵的条件是（）产物是（）；Ⅱ型发酵的条件是（）,产物是（）和（）；Ⅲ型发酵的条件是（）产物是（）、（）和（）。
6.营养缺陷型菌株的筛选方法有（）、（）、（）、（）四种。
7.细菌大小的度量单位是（）球菌用（）表示，杆菌用（）表示。
8.酵母菌的无性繁殖包括（）和（）二种方式；9.霉菌的有性孢子包括（）、（）、（）、（）四种。
10.微生物分解氨基酸的脱氨反应方式包括（）、（）、（）、（）、（）五种。
11.基因突变的特点包括（）、（）、（）、（）、（）、（）、（）七种；12.酸奶发酵常用的菌种是（）和（）；食醋发酵用的菌种是（），味精发酵用的菌种是（），柠檬酸发酵常用菌种是（）。
四 .简答题1.简述细菌革兰氏染色的基本程序。
2.简述细菌二分裂繁殖的基本过程。
3.简述病毒的增殖过程。
4.简述微生物的营养类型。
微生物工程工艺原理复习题库
名词解释第一篇：1.微生物工程：是应用微生物为工业大规模生产服务的一门工程技术。
2.微生物工业（发酵工业）：是利用微生物的生长和代谢活动生产各种有用物质的现代工业，也称发酵工业。
3.发酵（广义）：泛指利用微生物细胞在有氧或无氧条件的生命活动来制备微生物菌体或其他产物的过程。
4.发酵（狭义）：微生物在无氧条件下，分解各种有机物产生能量的过程。
5.种子扩大培养：就是将保藏菌种经过斜面活化和逐级扩大培养，而获得一定数量和质量的纯种的过程。
6.菌种退化：是指整个菌体在多次接种传代过程中逐渐造成菌种发酵力或繁殖力下降或发酵产物得率降低的现象。
7.种龄：正常培养条件下，种子培养的时间。
8.OD值：是细胞浓度、细胞大小和反应液颜色深浅的综合反应指数，是用分光光度计测得的吸光值。
9.DE值：也称葡萄糖值，用于表示淀粉水解程度，指的是葡萄糖占干物质的百分率。
10.锤度：溶液中所含的可溶性物质的重量占总重量的百分比。
11.淀粉糖（淀粉水解糖）：淀粉糖化过程制得的水解糖液。
12.葡萄糖分解反应：葡萄糖受酸和热的影响发生分解，生成5′-羟甲基糠醛，再进一步分解成乙酰丙酸、蚁酸和有色物质。
13.前体：指某些化合物加入到发酵培养基中，能直接被微生物在生物合成过程中结合到产物分子中去，而其自身的结构没有太大的变化，但产物产量却能因加入前体有较大提高。
14.促进剂（刺激剂）：指那些既非营养物又非前体，但却能对发酵起一定促进作用的物质。
15.抑制剂：在发酵过程中会抑制某些代谢途径进行的物质。
16.生长因子（广义）：凡是微生物生长不可缺少的微量的有机物质，如氨基酸、嘌呤、维生素等。
17.灭菌：用物理或化学方法杀死或除去环境中所有微生物，包括营养细胞、细菌芽孢和孢子。
18.消毒：指用物理和化学方法杀死物料、容器、器具内外的病原微生物。
一般只能杀死营养细胞。
19.微生物热阻：微生物对热的抵抗力。
20.致死温度：杀死微生物的极限温度。
21.致死时间：在致死温度下，杀死全部微生物所需要的时间。
第十章 微生物的新陈代谢
第十章 微生物的新陈代谢目的要求:通过本章的课堂教学，使学生了解微生物代谢类型的特点及多样性。
教学内容:1、微生物的能量代谢2、异养微生物的生物氧化脱氢过程、递氢和受氢过程：有氧呼吸、无氧呼吸、发酵3、自养微生物的生物氧化4、微生物的分解代谢和合成代谢重点内容：微生物的能量代谢异养微生物的生物氧化自养微生物的生物氧化新陈代谢（metabolism）：简称代谢，是指发生在活细胞中的各种分解代谢（catabolism）和合成代谢（anabolism）的总称。
分解代谢是指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；合成代谢与分解代谢正好相反，是指在合成代谢酶系的催化下，由简单小分子、ATP形式的能量和[H]式的还原力一起合成复杂的大分子的过程。
微生物代谢的特点：1）具有多样性；2）代谢速度快；代时短，如大肠杆菌的代时20min；代谢量大；乳酸菌产生1000-10000倍自重的乳酸；3）易受环境的影响，环境改变，代谢方式改变，如酵母菌，有氧产CO2和水，无氧进行酒精发酵；4）微生物易变异。
第一节、微生物的能量代谢能量代谢的中心任务是生物体如何把外界环境中多种形式的最初能源转换成对一切生命活动都能使用的通用能源—ATP。
对微生物来说，它们可利用的最初能源有三大类即：有机物、日光和还原态无机物。
一、异养微生物的生物氧化生物氧化：是发生在活细胞内的一系列产能性氧反应的总称。
生物氧化的形式：包括某物质与氧结合、脱氢或失去电子；生物氧化的过程：可分为脱氢（或电子）、递氢（或电子）和受氢（或电子）三个阶段；生物氧化的功能：则有产能、产还原力和产小分子中间代谢物三种。
异养微生物氧化有机物的方式，根据氧化还原反应中电子受体的不同可分成发酵和呼吸两种类型，而呼吸以可分为有氧呼吸和无氧呼吸两种方式。
（一） 底物脱氢的四条途径(1)．E M P途径（E m b d e m-M e y e r h o f-P a r n a s P a t h w a y）、糖酵解途径、己糖二磷酸途径。
第五章啤酒发酵
第一节啤酒酵母第二节啤酒发酵机理 第三节啤酒发酵技术 第四节传统啤酒发酵 第五节大型啤酒罐发酵【复习】啤酒酿造工艺流程图 麦糟 酒花糟＋热凝固物辅料糊化 麦芽醪 麦芽汁 游戏第一节 啤酒酵母1680年，列文·虎克（荷兰），啤酒发酵液中“小小圆形物”1818年，爱文斯本（捷克），“小小圆形物是活的生物， 由它引起发酵”。
1837年，施旺（德国）等，发酵微生物具有细胞结构， 发酵和繁殖同时进行，“糖真菌”1860年，巴斯德（法国），确立发酵生物学说 随后，汉逊（德国），在实验室中成功地对啤酒酵母进行单细胞分离和纯种培养，纯种发酵技术才在啤酒中推广 一、啤酒酵母的特性1、酵母是什么？酵母：能使含糖液体自然发酵，生成二氧化碳和酒精的单细胞低等真核生物。
(一般)二、啤酒酵母的种类（据发酵特征分2种）对棉子糖发酵发酵结束时上面啤酒酵母 1/3 漂浮在液面下面啤酒酵母全部沉集于器底我国大多数啤酒厂使用下面啤酒酵母。
出发菌株的选择：单细胞分离和性能鉴定 扩培过程的无菌操作：扩培成败的关键 优良的培养基：扩培专用麦汁恰当的扩大比例：高温比例大，低温比例小 恰当的移种时间：对数生长期（如何判断？） 严格控制培养条件：温度 逐级递减 通风 适当汉森罐留种：保留15％酵母液，更换麦汁， 可连续使用半年左右三、啤酒酵母的扩大培养1. 要点：琼脂斜面接种10ml 麦汁28℃ 100ml 麦汁25℃ 1L 麦汁23℃卡氏罐5L 麦汁20℃汉生罐100L 麦汁13～15℃ 繁殖罐11～12℃ 发酵灌10℃ 无菌空气 2. 扩培流程和操作方法：P19扩培目的：①菌体数量增加②训化酵母菌扩大培养采用逐级递降温度、逐级添加酒花的培养方法。
扩大比遵循原则：培养温度较高时,采用1:10-20低温培养时:1:4-5最后一步的培养条件要与生产条件完全一致（为什么？）麦糟酒花糟＋热凝固物【复习】最终麦汁质量透明、少量棕色凝固物；甜香、麦芽香、酒花香；香甜味和苦味；淡黄色、金黄色、琥珀色、棕褐色；粘度略大于水；溶解氧＝6.5～8.5mg/L、pH＝5.3～5.5 化学组成（可溶性浸出物成分）：可发酵性糖％：70～75非发酵性糖％：15～25含氮化合物％：3.5～5.5矿物质％：1.0～2.5其他％：1.0总结第二节啤酒发酵机理麦芽汁中某些组分纯种啤酒酵母一系列代谢过程酒精各种风味物质啤酒影响啤酒质量的主要因素：麦汁的组成成分啤酒酵母的品种、特性、质量、数量和生活状况 发酵工艺条件：pH、温度、溶氧水平、发酵时间、发酵罐的形状、大小、材料等一、糖类的发酵（麦汁浸出物中糖类占90％左右）啤酒酵母的可发酵糖及发酵顺序葡萄糖＞果糖＞蔗糖＞麦芽糖＞麦芽三糖非发酵糖：麦芽四糖以上的寡糖、戊糖、异麦芽糖等均不能发酵，成为啤酒浸出物的主体。
糖酵解
二、己糖激酶和丙酮酸激酶对糖酵解的调节作用
1、己糖激酶：受到产物葡萄糖－6－磷酸的抑制 2、丙酮酸激酶：控制丙酮酸的外流量
果糖－1.6－二磷酸：标志酵解中间物积累，激活丙酮酸 激酶。 血液中葡萄糖浓度下降， 丙酮酸激酶磷酸化，成为不活 跃形式 ATP:能量过剩标志，变构 抑制丙酮酸激酶 丙氨酸：丙氨酸浓度过大 标志丙酮酸过量，变构抑制丙 酮酸激酶 中国海洋大学海洋生命学院 董文 长链脂肪酸
第六节、其他六碳糖进入糖酵解途径
半乳糖
பைடு நூலகம்半乳糖 激酶
ATP
半乳糖差向异构酶
糖原
葡萄糖
ATP
ADP
UDP-葡萄糖
UDP-半乳糖
1-磷酸半乳糖
磷酸半乳糖 磷酸半乳糖尿 磷酸半乳糖 苷酰转移酶 （半乳糖血症）
1-磷酸葡萄糖
己糖 激酶
D-甘露糖
ATP 己糖激酶 ADP
ADP
6-磷酸葡萄糖 6-磷酸甘露糖 ATP ATP ADP ADP 磷酸甘露糖异构酶 1-磷酸 （肝脏） D-果糖 （肌肉） 6-磷酸果糖 果糖激酶 己糖激酶 果糖 ATP ADP 醛缩 丙糖激酶 甘油醛 酶 3-磷酸甘油醛 磷酸二羟丙酮 中国海洋大学海洋生命学院 董文
CH2 烯醇式丙酮酸 糖酵解中第二次底物 水平磷酸化，1分子葡 萄糖产生2分子ATP COOH C O CH3 丙酮酸
中国海洋大学海洋生命学院 董文
第三节、糖酵解 全过程小结
AMP,ADP 2，6-二磷酸果糖 ATP,柠檬酸
-
6-磷酸葡萄糖
+
-
+
1.6-二磷酸果糖 ATP,长链脂肪酸
-
中国海洋大学海洋生命学院 董文
微生物工程工艺原理 第三章 糖厌气性发酵产物积累机制(2)
第三章 糖厌气性发酵产物积累机制
第二篇 发酵机制
二、糖酵解调节机制 调节点主要是三个激酶：己糖激酶、磷酸 果糖激酶、丙酮酸激酶，所催化的三个反 应是不可逆的，只参与糖酵解，不参与糖 的新生。
第三章 糖厌气性发酵产物积累机制
第二篇 发酵机制
葡萄糖
ATP
己糖激酶
6-P-葡萄糖 ADP
6-P-果糖 ATP
第二篇 发酵机制
第三章 糖厌气性发酵产物积累机制
第二篇 发酵机制发酵机制：微生物通过其代谢源自动，利用基质 合成代谢产物的内在规律。
积累的代谢产物：微生物菌体、 酶、代谢产 物
第二篇 发酵机制
微生物发酵 主要产品
菌体
微生物酶
代谢产物
厌氧发 酵产物
好氧发 酵产物
酒精
丙酮丁醇
氨基酸
蛋白质
柠檬酸
核苷酸
抗生素
第三章 糖厌气性发酵产物积累机制
第二篇 发酵机制
葡萄糖 ATP 6-P-葡萄糖 ADP
ADP AMP
6-P-果糖 ATP ADT
1，6-二磷酸果糖
3-p-甘油醛 NAD NADH ADP ATP
3-P-甘油酸 PEPADP
ATP 丙酮酸 GTP
草酰乙酸 乳酸 乙醇 乙酰CoA
激活
第三章 糖厌气性发酵产物积累机制
2.环境因素（营养条件、培养条件等） 对代 谢的影响及改变代谢的措施；
第三章 糖厌气性发酵产物积累机制
第二篇 发酵机制
第三章 糖厌气性发酵产物积累机制
厌氧呼吸：以氧以外的其他氧化型化合物 作为最终电子受体的生物氧化过程。
厌气发酵产物：酒精发酵、甘油发酵、同 型乳酸发酵、丙酮丁醇发酵、混合酸发酵 等；
微生物学课件 第六章 微生物代谢
ATP ADP+P
Fd
(Fe4S4)2
FeMoCo N2
3、CO2同化
①乙醛酸循环 ②丙酮酸羧化支路 ③甘油酸途径：乙醇酸、草酸、甘氨酸底物， 转化为乙醛酸，缩合成羟基丙酮酸半醛，还原成甘 油酸进入EMP途径。
4、糖类的合成
单糖的合成；多糖的合成。
5、氨基酸的合成
氨基化作用；转氨基作用；前体碳骨架合成。
e-
e- Bph
e- QA e- QB e-
Q库
ADP+Pi Cyt.bc1 ATP
逆电子传递 外源H2
NAD(P) NAD(P)H2
P700 e- Cyt.c2
外源电子供体H2S等
非环式光合磷酸化 （non-cyclic photophosphorylation）
1/202 2H+
叶绿素b
e- Ⅱ
③膜透性调节； ④能荷调节； ⑤诱导作用：类似物诱导； ⑥磷酸盐调节。
（1）CO2的固定：空气中的CO2同化成细胞物质的 过程。
①卡尔文循环
②还原性三羧酸循环固定CO2
乙酰CoA
丙酮酸
磷酸烯醇式丙酮酸
草酰乙
酸
琥珀酰CoA
α-酮戊二酸
柠檬酸
乙酸
乙酰CoA
③还原单酸循环
不消耗能量，Fd由H2或NADH2提供电子，由乙酰
CoA 丙酮酸
草酰乙酸
乙酸
2、生物固氮
固氮微生物(nitrogen –fixing organisms, diazotrophs）
代谢调控：利用遗传学方法或其它生物学方法，人 为地改变和控制生物的代谢途径，生产有用物质或进行 有益服务。
二、微生物产能代谢
酵母的一型二型发酵原理
酵母的一型二型发酵原理酵母发酵是一种微生物代谢过程，常用于面包、啤酒、葡萄酒等食品的制作过程中。
在酵母发酵过程中，主要存在着一型和二型发酵两种发酵方式。
下面将详细介绍这两种发酵原理。
一、酵母的一型发酵原理酵母的一型发酵也被称为酒精发酵或无氧发酵。
酵母在没有氧气的条件下进行发酵，并通过以糖为主要碳源产生乙醇和二氧化碳。
一型发酵的反应方程式可以表达为：C6H12O6 ≈2C2H5OH + 2CO2在这个过程中，酵母利用了糖分子，并通过一系列的酶催化反应将糖分解为乙醇和二氧化碳。
首先，酵母通过酶催化将葡萄糖分子转化为两个分子的丙酮酸：C6H12O6 →2CH3COCOOH然后，丙酮酸经过一系列的催化反应，逐渐转化为乙醇和二氧化碳。
其中，乙醇是酒精发酵的产物，而二氧化碳则是发酵过程中产生的气体。
这两种物质将在发酵过程中释放出来，形成酵母面团膨胀和发酵的特征。
酵母的一型发酵是一种高度依赖于温度和酵母菌株的发酵过程。
一般情况下，酵母在28-32摄氏度的温度下能够进行较为活跃的发酵过程。
此外，酵母的活动还受到环境pH值、营养物质的含量和酵母浓度等因素的影响。
二、酵母的二型发酵原理酵母的二型发酵，也被称为乳酸发酵或有氧发酵，与一型发酵不同的是，二型发酵需要氧气参与。
在二型发酵过程中，酵母将碳水化合物（如葡萄糖）转化为乳酸，并伴随着少量的乙醇和二氧化碳的产生。
二型发酵的反应方程式可以表达为：C6H12O6 →2C3H6O3在这个过程中，酵母首先将葡萄糖转化为丙酮酸：C6H12O6 →2CH3COCOOH然后，酵母利用氧气将丙酮酸氧化为乳酸，并产生一定量的乙醇和二氧化碳。
乳酸是二型发酵的主要产物，它可以改变食品的酸度和风味特性。
此外，乙醇和二氧化碳的生成量较少，不会像一型发酵那样导致面团膨胀。
总结：酵母的一型发酵和二型发酵是两种不同的代谢途径。
一型发酵是在无氧环境下进行的，通过以糖为碳源产生乙醇和二氧化碳。
而二型发酵则需要氧气的参与，将碳水化合物转化为乳酸，并产生少量的乙醇和二氧化碳。
微生物第四章
第四章微生物的代谢代谢（metabolism）：也称新陈代谢，指生物体内进行的全部化学反应的总和。
（一）分解代谢：细胞将大分子物质降解成小分子物质，并在此过程中产生能量的过程。
不同营养类型的微生物进行分解代谢所利用的物质不同，异氧微生物利用的是有机物，自养微生物利用的是无机物。
（二）合成代谢：细胞利用简单的小分子物质合成复杂的大分子物质，并在此过程中贮藏能量的过程。
（三）物质代谢：物质在体内进行转化的过程。
（四）能量代谢：伴随物质转化而发生的能量形式相互转化的过程。
（五）初级代谢：能使营养物转化为结构物质、具生理活性物质或提供生长能量的一类代谢。
产物有小分子前体物、单体、多聚体等生命必需物质。
（六）次级代谢：某些微生物进行的非细胞结构物质和维持其正常生命活动的非必须物质的代谢。
产物有抗生素、酶抑制剂、毒素、甾体化合物等，与生命活动无关，不参与细胞结构，也不是酶活性必需，但对人类有用。
合成代谢和分解代谢的关系1.分解代谢为合成代谢提供能量和原料，保证正常合成代谢的进行，合成代谢又为分解代谢创造更好的条件。
2.合成代谢和分解代谢都是由一系列连续的酶促反应构成的，前一步反映的产物是后续反应的底物。
微生物代谢的特点1.代谢旺盛（代谢强度高、转化能力强）2.代谢类型多样化（导致营养类型的多样化）3.某些微生物在代谢过程中除产生其生命活动必须的初级代谢产物和能量外，还会产生一些次级代谢产物，次级代谢产物与人类生产与生活密切相关，是微生物学的重要研究领域。
4.微生物的代谢作用使得微生物在自然界的物质循环中起着极其重要的作用。
第一节微生物的能量代谢第二节微生物的物质代谢第三节微生物代谢的调节第四节微生物次级代谢与次级代谢产物第一节微生物的能量代谢微生物能量代谢是指微生物把环境提供的能源或本身储存的能源转变为微生物生命活动所需能源的过程。
微生物的产能代谢是指生物体内经过一系列连续的氧化还原反应，逐步分解并释放能量的过程，又称生物氧化。
发酵过程
P
磷酸甘油醛
P
O
⑦产能
O C
H O ⑧异构
OH C C CH3
丙酮酸
⑨脱水
C C
O ⑩产能 O
O O
HCOH H2 C O
HCOH
HC O P
H2 COH OH
2-磷酸甘油酸
P
P
P H 2C O
3-磷酸甘油酸
CH2
磷酸烯醇 式丙酮酸
1，3-二磷酸 甘油酸
Glu
E1
G-6-P
F-6-P
E2
F-1, 6-2P
转向甘油发酵，这就是酵母菌的第三型发酵。
此时，乙醛因得不到足够的氢而积累，2个乙醛分子间
会发生歧化反应，1分子乙醛作为氧化剂被还原成乙
醇，另一个则作为还原剂被氧化为乙酸。
因此，第三型发酵除了有第二型发酵的甘油外，还有
乙醇和乙酸。
2．细菌的乙醇发酵
不同的细菌进行乙醇发酵时，其发酵途径也各不相同
。如运动发酵单胞菌(zymomonas mobilis)和
C6 C6
CO2
CO2
糖 的 分 解 代 谢
磷酸戊糖途径小结
反应部位： 胞浆 反应底物： 6-磷酸葡萄糖 重要反应产物： NADPH、5-磷酸核糖 限速酶： 6-磷酸葡萄糖脱氢酶(G-6-PD)
磷酸戊糖途径的生物学意义
1、磷酸戊糖途径也是普遍存在的糖代谢的一种方式 2、产生大量的NADPH，为细胞的各种合成反应提供还原力 3、该途径的反应起始物为6-磷酸葡萄糖，不需要 ATP参与起始反应，因此磷酸 戊糖循环可在低ATP浓度下进行。 4、此途径中产生的5-磷酸核酮糖是辅酶及核苷酸生物合成的必需原料。 5、磷酸戊糖途径是机体内核糖产生的唯一场所。
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3
第一节
厌氧发酵机制与代谢调控
一、酵母菌的酒精发酵（酵母的第Ⅰ型发酵） 1. 生物合成途径
4
总反应式为：
C6H12O6+2ADP+2H3PO4
理论转化率为：
2CH3CH2OH+2CO2+2ATP
2 46 .05 100 % 51 .1% 180 .1
实际转化率为理论值的 95%，约 48.5% CO2产量约为酒精质量的 95.5%
复杂有机物 发酵细菌 可溶性简单有机物 产酸菌 低级脂肪酸 （醋酸、丙酸、丁酸等） 产气菌（严格嫌气菌） CO2等 甲烷、 产酸阶段（兼性厌氧）
三阶段
废物利用
19
第二节
好氧发酵机制与代谢调控
一、柠檬酸发酵机制
1. 柠檬酸及其衍生物的用途 （1）食品工业：酸味剂、增溶剂、缓冲剂、抗氧化剂、 除腥脱臭剂、螯合剂等； （2）药物、化妆品； （3）工业上：去垢、无土栽培、胶粘剂等。 （4）柠檬酸盐类具有溶解度高、生理宽容性大、酸根可直
10
二、细菌的酒精发酵
少数假单胞杆菌
Glc只经过4步反 应就可形成Pyr
在ED途径中生成 的2分子的丙酮酸
脱羧生成乙醛， 乙醛还原生成乙 醇
11
三、乳酸发酵机制
葡萄糖
有同型乳酸发酵和异型 乳酸发酵两种类型。前者在 发酵产物中只有乳酸，后者 的产物中除乳酸外，还有乙 醇和 CO2 。两者的发酵菌种 不同，发酵机制也不同。
巴斯德在研究酵母的酒精发酵时，发现在有氧的
情况下，由于进行呼吸作用，酒精产量大大下降，糖
的消耗速度减慢，这种呼吸抑制发酵的作用被后人称
为巴斯德效应。
8
巴斯德效应
己糖激酶被G-6-P、PEP抑制
PFK受高水平的ATP、柠檬酸、 脂肪酸所抑制， 能被AMP、ADP活化 丙酮酸激酶受高水平 的ATP抑制，被FDP激活
17
2、碱法甘油发酵
酒精酵母 酵母的第Ⅲ型发酵
如果碱性（pH值7.6以上） 两分子乙醛发生歧化反应形成各一分子的乙酸和乙醇。 2C6H12O6+H2O 2C3H5(OH)3+CH3COOH+ C2H5OH + 2CO2
产物复杂
18
五、甲烷（沼气）发酵
甲烷发酵的机理是厌氧菌将碳水化合物、脂肪、蛋白质 等复杂的有机物最终分解成甲烷和CO2。
乳酸对糖的转化率理论上只有50%。
14
四、甘油发酵机制
H2C OH
CH OH H2C OH
甘油 （丙三醇）
良好溶剂，广泛用于化妆品和医药行业；炸药。
1、亚硫酸盐法甘油发酵 酵母菌 酵母的第Ⅱ型发酵
15
乙醇脱氢酶
发酵液中加入亚硫酸氢钠(NaHSO3)
OH
亚硫酸钠加成物 ( CH3CHOSO2Na) ▲原理：阻遏乙醇的生物合成
第五章
发酵机制与代谢调控
微生物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。
EMP途径
糖酵解（EMP）途径是葡萄糖有氧、无氧分解的共同途径。
在缺氧条件下，细胞进行无氧酵解，仅获得有限的能
量以维持生命活动，丙酮酸继续进行代谢可产生酒精、乳 酸、甘油及其它厌氧代谢产品。
在有氧条件下，细胞进行有氧代谢生成丙酮酸后，进入 TCA循环。其发酵产品有柠檬酸、氨基酸及其它有机酸等。
2ATP 2ADP 3-磷酸甘油醛 2NAD 2NADH+H+ 1,3-二磷酸甘油酸 4ADP
1、同型乳酸发酵
乳酸菌 德氏乳杆菌
丙酮酸
4ATP
NADH+H+
大多数乳酸菌不具有脱羧酶
乳酸
乳酸脱氢酶
NAD
12
总反应式为：
C6H12O6+2ADP+2H 3PO4 2CH3CHOCOOH+2ATP
理论转化率为：
PEP
9
习题：酵母可以依赖 Glc 厌氧或有氧生长，试解释当一直处 于厌氧环境中的酵母细胞暴露于空气中时， Glc 的消耗速率 为什么会下降？
3. 酵母菌酒精发酵中副产物的生成
主要产物是乙醇和CO2，但也伴随有40多种副产物（包
括甘油和杂醇油）。副产物生成一方面耗用了糖分，同时
影响了产品的质量。 酵母的第Ⅱ型发酵 酵母菌的酒精发酵又称酵母的第Ⅰ型发酵
pH值：黑曲霉生长最适pH3~7，柠檬酸积累pH< 2。
21
柠檬酸的生物合成途径
EMP
TCA
5 6 7
22
可见，由Glc生成柠檬酸的生物合成途径包括:EMP、 TCA 循环和 CO2固定作用。 要使柠檬酸积累，必须解决两个问题： （1）设法阻断柠檬酸的进一步代谢； （2）途径被阻断后，要采取合适的策略来补充阻断点之后的 物质（主要是草酰乙酸），以维持发酵的继续进行。
2CH3CH2OH+2CO2+2ATP
泡沫式发酵 不利
产生的CO2应设法排除，并注意加强对随CO2逸出时被
带走酒精的捕集回收。
CO2产量约为酒精质量的 95.5%，而且纯度相当高，只需
经过简单的提纯处理，便可得到几乎纯粹的CO2 。可以用
来生产液体CO2 、干冰、纯碱和轻质碳酸钙等。
7
2. ▲巴斯德效应(Pasteur effect)
接吸收和代谢。补钾、抗凝血、柠檬酸钠。
（5）柠檬酸酯（三酯等）：树脂增塑剂（抗霉），化工原 料，药物等。
2. 柠檬酸的生物合成途径 菌种：黑曲霉和假丝酵母 好氧发酵
发酵原料：玉米、干薯、木薯、小麦、糖蜜等。 黑曲霉偏好于无机氮源。
无机氮源被利用后，对M的pH值有影响。 T：黑曲霉生长最适33℃~37℃，柠檬酸积累32℃。
5
酒母
水溶液中 60~72 h
连续发酵
pH4.5 左右
30~33℃
酒母不含淀粉酶，主要含水解酶（如蔗糖酶、麦芽糖酶）和 酒化酶（指参与酒精发酵的各种酶和辅酶的总称，胞内酶）。 酒糟的利用
酒精是胞内产物
渗出体外
与H2O任比例混合
6
C6H12O6+2ADP+2H3PO4
CO2 溶解度较小 被动式发酵
90 2 100 % 100 % 180
2、异型乳酸发酵 （1） 6-磷酸葡萄糖酸途径
1 mol 葡萄糖生成1 mol 乳酸和l mol 乙醇。 乳酸对糖的理论转化率是50％。
肠膜明串珠菌和葡聚糖明串珠菌等 。
13
（2）双歧途径 双歧杆菌
在这个途径中，2molGlc可以生成2mol乳酸和3mol 乙酸，
16
实际上甘油发酵过程中总会有一些乙醇生成，因为： 1. 从能量守恒可知，要生成甘油则必须有等摩尔量的乙醛 生成。即 酵母进行甘油发酵时必须依靠部分酒精发酵 以获得能量（ATP和NADH + H+）。 2. 生成部分乙醇不可避免。 因为乙醛与NaHSO3复合反应 效率低于89%；且酵母体内有乙醇脱氢酶存在。 总反应式为： C6H12O6 C3H5(OH)3 + CH3CHO + CO2 酵母的第Ⅱ型发酵