食品微生物学5微生物的代谢

C6H12O6+ ADP + Pi + NAD+→ CH3CHOHCOOH + CH3CH2OH + CO 2+ ATP + NADH + H+
图5-4 磷酸戊糖解酮酶（PK）途径
图5-5 磷酸己糖解酮酶（HK）途径
二、多糖的分解
（一）淀粉的分解
微生物对淀粉的分解是由微生物分泌的淀粉酶催化进行的。 微生物产生的淀粉酶主要有以下几种：
1.α
-淀粉酶（又称液化酶）
这种酶可从直链淀粉的内部任意切割α -1，4糖苷键而不能切割α -1，6 糖苷键。淀粉经该酶作用之后粘度很快下降。最终产物是麦芽糖和少量 葡萄糖。不少微生物都可产生α -淀粉酶，芽孢杆菌属、梭菌属和曲霉属 中的种，产生的较多。

2.β -淀粉酶（又称糖化酶） 这种酶是从直链淀粉分子的外端（即非还原端）开始作用于α -1，4 糖苷键，每次水解出一个麦芽糖分子，但这种酶不能水解也不能越过 α －1，6糖苷键。分解产物是麦芽糖和分子较大的极限糊精。能产生 β -淀粉酶的细菌很少，但能产生β -淀粉酶的真菌却不少，根霉和黑 曲霉、米曲霉等都可产生大量β -淀粉酶。
图5-1 EMP途径 “-1”代表消耗ATP数“＋2”代表生成ATP数
（二）HMP途径

HMP途径又称磷酸戊糖途径（图5-2）。它是循环途径。
C6H12O6 + 2NAD+ + 2ADP + 2Pi → 2CH3COCOOH + 2NADH + 2H+ + 2ATP + 2H2O
图5-2 HMP途径（TK为转羟乙醛酶，TA为转二羟丙酮基酶）
（一）EMP途径

EMP途径又称糖酵解途径或二磷酸己糖途径（图5-2）。
C6H12O6 + 2NAD+ + 2ADP + 2Pi → 2CH3COCOOH + 2NADH + 2H+ + 2ATP + 2H2O
EMP途径的特征性酶是1,6 - 二磷酸果糖醛缩酶，它催化1,6 - 二磷酸果 糖裂解生成2个磷酸丙糖，其中磷酸二羟丙酮可以转为3-磷酸甘油醛。 2个磷酸丙糖经磷酸烯醇式丙酮酸生成2分子丙酮酸。丙酮酸是EMP途 径的关键产物，由它出发在不同微生物中可以进行多种发酵。

（三）果胶质的分解

果胶是构成高等植物细胞间质的主要物质。分解果胶质的酶也是一个 多酶复合物。 分解果胶的微生物主要是一些细菌和真菌，如芽孢杆菌、梭状芽孢杆 菌、节杆菌、黄杆菌、假单胞菌，以及曲霉、青霉、根霉、毛霉和镰 刀霉等。

天然果胶质（原果胶）
水可溶性果胶 果胶酸 半乳糖醛酸→糖代谢途径


3.葡萄糖淀粉酶 这种酶是从淀粉分子的非还原端开始，每次切割下一个葡萄糖分子。 但对α －1，6键作用缓慢。黑曲霉、米曲霉可产生这种酶。

4.极限糊精酶
这种酶专门分解α －1，6键，切下枝链淀粉的侧枝，黑曲霉和米曲霉 也可产生这种酶。
（二）纤维素和半纤维素的分解

纤维素和半纤维是世界上最丰富的碳水化合物。天然纤维素的分解涉 及两种酶：C1酶和Cx酶。 产生半纤维素酶的微生物主要有曲霉、根霉和木霉等。
第五章 微生物的代谢
【知识目标】
1．了解分解代谢、合成代谢和能量代谢的概念。 2．掌握能量代谢的机理以及生物氧化的类型。 3．理解微生物的分解代谢，掌握糖分解代谢的四种途径。 4．掌握微生物的发酵途径，及其在发酵工业中的应用。 5．理解初级代谢与次级代谢的概念。
【技能目标】
1.能运用微生物分解代谢、合成代谢和能量代谢的理论， 指导生产，获得初级代谢产物和次级代谢产物。 2.能通过转化代谢途径，提高目的产物的产量。
几丁质是真菌细胞壁和昆虫体壁的组成成分，是不易被分解的含氮多 糖类物质，一般生物都不能分解它，只有某些细菌和放线菌能分解和 利用它，甲壳质的分解步骤如下：
生成ATP。
（二）氧化磷酸化:底物脱氢或失电子的过程与磷酸化这两个过程紧密
地偶联在一起，氧化释放的能量用于ATP合成。
（三）光合磷酸化:在光照条件下，叶绿体将ADP和无机磷(Pi)结合形成
ATP的过程。
第二节 微生物的分解代谢
糖、蛋白质、脂类等营养物质被微生物利用之前，通常都需要被分解
成小分子的物质。营养物质不同，分解的方式也不一样。


三、 ATP的产生
ATP是生物体内能量的主要传递者。 当微生物获得能量后，都是先将它们转换成ATP。当需要能量时，ATP 分子上的高能键水解，重新释放出能量。ATP是一高能磷酸化合物，ADP 与Pi合成ATP的过程叫做磷酸化。 微生物体内ATP合成的方式有三种：
（一）底物水平磷酸化:底物分子中的能量直接以高能键形式Baidu Nhomakorabea移给ADP
第一节 微生物的能量代谢
一、微生物的呼吸类型

有氧呼吸 无氧呼吸 发酵
根据微生物呼吸类型不同，可以将微生物分为好氧微生物、厌氧 微生物和兼性厌氧微生物。
二、生物氧化链

微生物从呼吸底物脱下氢和电子向最终受氢（电子）体转移的过 程中，要经过一系列的中间传递体，而这些中间传递体按一定的 顺序排列成链，按顺序将氢和电子转移，最终将电子传给氢，这 种“链”称为呼吸链，也称为生物氧化链。 它主要由脱氢酶、辅酶Q（CoQ）、细胞色素组成。 真核生物的呼吸链在线粒体内膜上，原核生物的呼吸链在细胞质 膜上。 它的主要功能就是传递氢和电子，同时将电子传递过程中释放的 能量合成ATP。
一、微生物糖代谢的途径
糖类是异养微生物的主要碳素来源和能量来源，包括各种多糖、双糖 和单糖。多糖必须在细胞外由相应的胞外酶水解，才能被吸收利用；双 糖和单糖被微生物吸收后，立即进入分解途径，被降解成简单的含碳化 合物，同时释放能量，供应细胞合成所需的碳源和能源。 微生物糖代谢的主要途径有：EMP途径，HMP途径ED途径PK和HK途径等 四种。
（三）ED途径

ED途径又称2-酮-3-脱氧-6-磷酸葡糖酸裂解途径（图5-3）。
C6H12O6 + ADP + Pi+ NADP+ + NAD+ → 2CH3COCOOH + ATP + NADPH + H+ + NADH + H+
图5-3 ED途径
（四）磷酸解酮酶途径

该途径的特征性酶是磷酸解酮酶，根据解酮酶的不同，把具有磷酸戊 糖解酮酶的称为PK途径（图5-4），把具有磷酸己糖解酮酶的称HK途 径（图5-5）。