第六章好氧发酵机制.ppt

第1页，共40页。 一. 概述 有机酸：给出氢离子的有机物。 泛指: 羧酸（R-COOH）、磺酸（R-SO2OH）、 亚磺酸（R-SOOH）、硫代羧酸（R-COSH） 种类多：一元羧酸、二元羧酸、三元羧酸 多元羧酸, 不饱和羧酸， 广泛存在于植物果实中。 第2页，共40页。 糖、淀粉、酒精、石油等均可经微生物转化生成各种有机酸 最早: 醋酸和乳酸 贾思勰《齐民要术》记载了23种酿醋方法 我国已经投产：柠檬酸、葡萄糖酸、长链二羧酸、曲酸等 第3页，共40页。 二. 有机酸应用 1. 在食品和饮料中的应用 酸味剂: 汽水、硬糖、冰淇淋 水果罐头、果冻、果酱 保色作用 抑制腐败微生物生长 2. 在医药工业中的应用 柠檬酸及钠盐是很好的抗凝血剂 葡萄糖酸钙补钙 第4页，共40页。 3. 在化学工业中的应用 洗涤剂（脱锈）:无毒、无污染 无毒电镀: 柠檬酸盐镀锌溶液代替氰化物 化妆品、香皂沐浴液: 防止氧化和除臭 第5页，共40页。 4. 其它工业 卷烟(乳酸或乳酸钠): 防干燥、防霉变、增香 处理纤维(乳酸): 柔软、光泽 显影剂(酒石酸) 乳酸钙是重要的医药和饲料添加剂 第6页，共40页。 第一节 柠檬酸发酵机制 柠檬酸（citric acid）,枸橼酸。 学名：2-羟基-丙烷三羧酸或 ?-羟基丙三酸 分子式C6H8O7 ，分子量192.13 无水柠檬酸是无色半透明全对称晶体 柠檬酸在化工、医药、食品等方面有广泛的用途 第7页，共40页。 柠檬酸的生产： 1874年首次从柠檬汁中提出柠檬酸并结晶成固体；1913年首次实现利用黑曲霉发酵生成柠檬酸。 1893年前，主要从柑橘、菠萝和柠檬等提取 1893年后发现微生物（青霉）可产生柠檬酸 1951年美国Miles公司首先深层发酵法生产柠檬酸（Aspergillus niger） 我国20世纪40年代初开始浅盘发酵生产柠檬酸 60年代深层发酵 第8页，共40页。 柠檬酸生产菌 青霉、毛霉、木霉、曲霉及葡萄孢霉等利用淀粉质原料大量积累柠檬酸 国内利用黑曲酶（Aspergillus niger） 工艺: 固体或液体深层发酵 原料: 甘蔗渣、废糖蜜、白薯、马铃薯、玉米等 第9页，共40页。 柠檬酸发酵的原理 己糖、淀粉等原料?柠檬酸 生化过程复杂 EMP糖酵解途径 丙酮酸羧化 通过三羧酸循环形成柠檬酸 第10页，共40页。 一、三羧酸循环 三羧酸循环 TCA环的总反应式为： CH3COSCoA+2O2+12(ADP+Pi)→2?CO2+?H2O?+12ATP+?CoA TCA?环产生能量的水平是很高的，每氧化一分子乙酰CoA，可产生12分子ATP。 第11页，共40页。 第12页，共40页。 TCA循环的意义： （1）生理意义：在一切分解代谢和合成代谢中占有枢纽地位，在动植物和微生物细胞中普遍存在，不仅是糖分解代谢的主要途径，也是脂肪、蛋白质分解代谢的最终途径，具有重要生理意义 （2）实践意义：与微生物大量发酵产物如柠檬酸、苹果酸、琥珀酸和谷氨酸等的生产密切相关。 柠檬酸是葡萄糖经TCA循环形成的最有代表性的发酵产物。 第13页，共40页。 二、柠檬酸生物合成途径 主要生产菌： 黑曲霉 第14页，共40页。 TCA循环与柠檬酸的形成 第15页，共40页。 柠檬酸合成中CO2固定系统 第16页，共40页。 存在两个CO2固定系统（需Mg2＋、K＋）： 1）丙酮酸（PYR）在丙酮酸羧化酶作用下，生成草酰乙酸（此作用更强） 2）磷酸烯醇丙酮酸（PEP）在PEP激酶的作用下，生成草酰乙酸 第17页，共40页。 三、柠檬酸生物合成的代谢调节 （一）、糖酵解及丙酮酸代谢的调节 1、正常情况下，柠檬酸、ATP对磷酸果糖激酶有抑制作用，而AMP、无机磷、铵离子对该酶则有激活作用，特别是还能解除柠檬酸、ATP对磷酸果糖激酶的抑制作用。 铵离子浓度与柠檬酸生成速度有密切关系，正是由于细胞内浓度升高，使磷酸果糖激酶对细胞内积累的大量柠檬酸不敏感。 第18页，共40页。 第19