1、微生物的代謝與機(jī)制周世代謝與發(fā)酵機(jī)制代謝與發(fā)酵機(jī)制代謝的核心：大分子物質(zhì)降解后的吸收和代謝轉(zhuǎn)化，并涉及能量的轉(zhuǎn)化。1. 發(fā)酵機(jī)制：微生物通過(guò)其代謝活動(dòng)，利用基質(zhì)合成目的產(chǎn)物的內(nèi)在規(guī)律。2. 發(fā)酵產(chǎn)物多樣：酒精、有機(jī)酸、氨基酸、小肽、蛋白質(zhì)、核苷酸、抗生素、維生素、多糖、脂肪等。，代謝的核心代謝的核心-大分子物質(zhì)大分子物質(zhì)的降解的降解一碳源：淀粉、纖維素例如：酵母發(fā)酵只能利用單糖為主的可發(fā)酵糖，培養(yǎng)基就要利用淀粉酶與糖化酶進(jìn)行水解，或利用米曲霉、黑曲霉、根酶等霉菌產(chǎn)生的淀粉水解酶分解成單糖后利用。 工業(yè)淀粉的水解方法： 1酸解法，利用HCI

2、、H2SO4、H3PO4、HBr等酸，可將淀粉的糖苷鍵斷開(kāi)。見(jiàn)書(shū)P25淀粉水解淀粉水解2酶解法，常用雙酶水解法。 即利用a-淀粉酶，將淀粉轉(zhuǎn)化成糊精和低聚糖，稱為淀粉的“液化” ； 再利用糖化酶“糖化”，進(jìn)一步轉(zhuǎn)化成單糖、雙糖。3酸酶水解法。 即先用酸“液化”，再用酶“糖化”。優(yōu)點(diǎn)？ 酶解葡萄糖得率高，酸解時(shí)間短。例如：淀粉制果葡糖漿？ 纖維素水解纖維素水解1纖維素組成復(fù)雜： 不僅有結(jié)晶區(qū)和非結(jié)晶區(qū)，導(dǎo)致難水解； 而且有6碳糖和5碳糖，導(dǎo)致難利用，如木質(zhì)素水解產(chǎn)生，酵母發(fā)酵酒精就無(wú)法利用；2纖維素利用的成本高，難集中，如農(nóng)民地中燒玉米秸稈、水稻桿，同時(shí)污染環(huán)境。熱爆、離子液體與酶水解，成本相對(duì)

3、高，且缺少能夠利用其它成分與元素。3纖維素如何開(kāi)發(fā)利用？ 糖蜜利用糖蜜利用糖蜜：-甘蔗、甜菜糖廠的副產(chǎn)物又稱桔水），含50%左右的蔗糖和轉(zhuǎn)化糖，可被利用，但是還含有其它難利用成分，需要處理。1冷酸通風(fēng)處理法： 先將糖蜜稀釋到500Bx，加入0.20.3%濃硫酸，通氣1h，靜止8h，取上清。2熱酸處理法： 將500Bx糖蜜先調(diào)pH到44.5，再加熱到80-90，通風(fēng)0.5h和靜止812h，3添加絮凝劑澄清處理法：如聚丙烯酰胺n=4萬(wàn)），但防止單體丙烯酰胺。三、三、 葡萄糖分解代謝與工業(yè)發(fā)酵葡萄糖分解代謝與工業(yè)發(fā)酵獲得葡萄糖后就進(jìn)入微生物發(fā)酵階段獲得葡萄糖后就進(jìn)入微生物發(fā)酵階段 葡萄糖 丙酮酸 途

4、徑-EMP、HMP、ED、PKC6H12O6+2ADP+2Pi+2NAD 2CH3COCOOH+2ATP+2NADPH2丙酮酸 ？產(chǎn)物 進(jìn)行各種發(fā)酵，一般以產(chǎn)物來(lái)命名，如乙醇、乳酸、甘油等等。無(wú)氧條件下EMP途徑HMP途徑ED途徑多多羅夫途徑葡萄糖6-磷酸葡萄糖6-磷酸果糖4-磷酸赤蘚糖ATPADPPi5-磷酸戊糖乙酰磷酸乙酰CoAPKPK磷酸解酮酶途磷酸解酮酶途徑徑 PPK途徑 PHK途徑TCA循環(huán)丙酮酸前為什么有多途徑？1. 乙醇 糖代謝的 厭氧發(fā)酵產(chǎn)物糖酵解階段：16C糖3C糖，耗費(fèi) 2個(gè)ATP,23C糖丙酮酸，生成 4個(gè)ATP,該過(guò)程經(jīng)10多步反應(yīng)，包括激酶、變位酶、異構(gòu)酶、脫氫酶四類

5、酶，而丙酮酸進(jìn)入TCA循環(huán)后生成不同產(chǎn)物。1.乙醇發(fā)酵酵母菌乙醇發(fā)酵EMP途徑 C6H12O6+2ADP 2C2H5OH+2ATP+2CO2+2H2O細(xì)菌的乙醇發(fā)酵(運(yùn)動(dòng)發(fā)酵單胞菌) ED途徑C6H12O6+ADP 2C2H5OH+ATP+2CO2+H2O酵母酒精發(fā)酵葡萄糖 丙酮酸CO2+乙醛乙醇1.葡萄糖生成乙醇的總反應(yīng)式： 葡萄糖2ADP+2磷酸2乙醇+ 2CO22ATP+104.6kJ。能量的利用率？2800kJ 1335kJ/mol 1mol葡萄糖生成2mol乙醇，質(zhì)量理論轉(zhuǎn)化率為： 246.05100/180.151.1 例如：發(fā)酵液500m3x16%糖=含8x104kg 糖 =8x104kg糖/0.18(kg/mol)=4.44x105mol糖。 發(fā)酵產(chǎn)熱= 4.44x105mol x104.6kJ/mol =4.65x107kJ= 1.13x107 kcal 。 可將113噸水從0加熱到100，或?qū)?00m3發(fā)酵液從30 加熱到52，升高22 ，發(fā)酵控溫。乙醇生成的能量利用？乙醇生成的能量利用？ 釀酒中含：乙醇、酯、甲醇、高級(jí)醇、有機(jī)酸、醛酮等多種成分，原因是？釀造酒中多種成分的產(chǎn)生原因釀造酒中多種成分的產(chǎn)生原因19葡萄糖酵解的全過(guò)程圖，220（5丙酮酸的不同去路 不同的菌體和不同的工藝條件下， NADH+H+ 因 H2的受體不