04 第3章 糖嫌气性发酵产物积累机制.pptx

第1页：第三章糖嫌气发酵产物积累机制第四章柠檬

第二篇发酵机制第三章糖嫌气发酵产物积累机制第四章柠檬酸发酵机制第五章氨基酸发酵机制第六章核酸类物质的积累机制第七章抗生素的生物合成机制

第2页：第三章糖嫌气发酵产物机制

• 微生物细胞的调节机制
• 糖酵解途径特点及调节机制
• 酒精发酵机制
• 甘油发酵机制
• 乳酸发酵机制

第3页：重点：糖酵解途径

的特点及调节机制；酒精发酵机制；甘油的合成机制；乳酸发酵机制；同型乳酸发酵；难点：糖酵解的调节机制；巴斯德效应；酒精发酵中副产物的生成；异型乳酸发酵；

第4页：发酵机制

• 微生物通过其代谢活动，利用基质（底物）合成人们所需要的代谢产物的内在规律。
• 代谢控制发酵：人为地改变微生物的代谢调控机制，过量积累中间产物。
• 发酵机制研究的内容：1.微生物的生理代谢规律（就是各种代谢产物合成途径及代谢调节机制）；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5页：微生物细胞

• 微生物菌体
• 酶
• 代谢产物厌氧发酵：酒精、甘油、乳酸、丙酮、丁醇好气发酵：有机酸、氨基酸、蛋白质、核苷酸等

第6页：第一节糖酵解途径及调节机制

第一节糖酵解途径及调节机制

第7页：糖酵解和酒精发酵的全过程

糖酵解和酒精发酵的全过程

第8页：C6H12O6+2ADP+2Pi+2

NAD2CH3COCOOH +2ATP+2NADH2一、糖酵解途径 己糖激酶2磷酸葡萄糖异构酶3磷酸果糖激酶4醛缩酶5磷酸丙糖异构酶6磷酸甘油醛脱氢酶7磷酸甘油酸激酶8磷酸甘油酸变位酶9烯醇化酶10丙酮酸激酶11非酶促反应12乳酸脱氢酶13丙酮酸脱羧酶14乙醇脱氢酶

第9页：广泛存在于各种细胞中

1、广泛存在于各种细胞中，每个反应都不需要氧参与。2、分为两个阶段：6C（葡萄糖）→3C（3-磷酸甘油醛）：消耗2ATP3C（3-磷酸甘油醛）→丙酮酸：生成4ATP3、糖酵解有10多个反应组成，每个反应都在酶的作用下完成。4、其他糖类作为碳源和能源时，是通过葡萄糖或其他中间产物并入糖酵解途径的。5、在不同的有机体和不同条件下，H的受体不同，丙酮酸的去路也不同。+2ATP二、糖酵解途径的特点

第10页：糖酵解中的能量变化

糖酵解中的能量变化

第11页：乙醇、乳酸、乙醛、丙酸、甘油、5-丁

酸、丁醇、琥珀酸、醋酸等从丙酮酸出发可以得到

第12页：无氧条件下同型乳酸发酵酒精发酵丙酮丁

• 醇发酵
• 有氧条件下彻底氧化作为C2化合物参与生物合成，生成脂肪、聚乙酰和类异戊二烯等。丙酮酸的不同去路

第13页：调节点

• 、调节机制：能荷调节2、调节点：三个不可逆反应，只参与糖酵解，不参与糖异生。
• 己糖激酶
• 磷酸果糖激酶
• 丙酮酸激酶3、其他调节机制
• 柠檬酸
• 脂肪酸
• 乙酰辅酶A三、糖酵解调节机制

第14页：ATP含量高

抑制磷酸果糖激酶和丙酮酸激酶，减少糖酵解；ATP转化为ADP、AMP：解除抑制，同时ADP、AMP激活已糖激酶和磷酸果糖激酶，其产物6-磷酸葡萄糖、1，6-二磷酸果糖、3-磷酸甘油醛又激活丙酮酸激酶；无机磷也是调节者，它能解除6-磷酸葡萄糖对己糖激酶的抑制，加快糖酵解。[ATP]+[ADP]+[AMP]：指总腺甘酸系统(ATP、ADP和AMP的总和)的浓度[ATP]+0.5[ADP]：ATP及相当ATP的浓度。能荷的数值在0~1之间。大多数细胞维持的稳态能荷状态：0.8~0.95。能荷=([ATP]+0.5[ADP])/([ATP]+[ADP]+[AMP])

第15页：己糖激酶

产物变构抑制

第16页：*磷酸果糖激酶

限速酶，受能荷调节丙酮酸激酶受ATP、丙氨酸、乙酰CoA等反馈抑制

第17页：C6H12O6+2ADP+3H3PO

42CH3CH2OH+2CO2+2ATP+104.6KJ第三节酒精发酵机制理论转化率：2×46.05/180.1=51.1%一、酒精生成机制

第18页：

第19页：

第20页：二、巴斯德效应

1、糖代谢进入TCA环→柠檬酸↑、ATP↑→抑制磷酸激酶的合成→6-P-葡萄糖↑（积累）→反馈抑制己糖激酶→抑制葡萄糖进入细胞内→葡萄糖利用降低2、磷酸果糖激酶活性下降→1，6二磷酸果糖→丙酮酸激酶活性→磷酸烯醇式丙酮酸积累→反馈抑制已糖激酶，降低糖酵解速度在好气条件下，酵母菌发酵能力下降（细胞内糖代谢降低，乙醇积累减少）；不仅存在于酵母中，也存在于具有呼吸和发酵能力的其他细胞中。定义：原理

第21页：缺氧（发酵）通风（有氧呼吸）

高多很弱至消失低（接近零）少旺盛酒精生成量耗糖量/单位时间细胞的繁殖

第22页：三、酒精发酵中的副产物主产物

乙醇、CO2酵母酒精发酵醇类（杂醇油）醛类（糠醛）酸类（琥珀酸）酯类副产物影响：消耗糖分，带来杂质，提高或降低产品质量。

第23页：杂醇油C原子

1、杂醇油C原子数大于2的脂肪族醇类的统称；高沸点、颜色呈黄色或棕色，具有特殊气味。酒类风味物质，质量指标，适量。杂醇油的产量一般为0.3一0.7％。酒中常见的杂醇油 正丙醇异丙醇异丁醇异戊醇活性戊醇OHH3C

第24页：杂醇油的形成途径

2、杂醇油的形成途径：氨基酸将氨基传递给a-酮戊二酸，然后经酸、醛途径生成相应的醇。已证实：天冬氨酸、异亮氨酸、缬氨酸、蛋氨酸、色氨酸、苯丙氨酸、酪氨酸等氨基酸氧化脱氨作用:

第25页：两种杂醇油的形成

两种杂醇油的形成

第26页：由葡萄糖直接形成

由葡萄糖直接形成

第27页：影响杂醇油形成的条件不同菌种差异较大

3、影响杂醇油形成的条件不同菌种差异较大：40ppm—200ppm①菌种③发酵条件：温度，通风数量：存在氨基酸会增加高级醇生成量；N含量低，无法将葡萄糖转化得到的酮酸转化为氨基酸，进一步合成蛋白质，酮酸脱羧还原成高级醇；②培养基组成质量：氨基酸组成影响生成的杂醇油种类

第28页：生活中的酵母发酵生化原理1分子葡萄糖

2ATP2NADH2丙酮酸6CO26H2O32ATP乙酰辅酶ATCA有氧馒头面包的制作EMP无氧乙醛NADH乙醇甜酒果酒的酿制通过电子传递磷酸化有氧呼吸NAD+发酵

第29页：江米甜酒的制作浸泡过夜蒸熟放凉<

• ;35度，加水拌入酒曲，表层再撒些中间挖坑，静置36h以上，30度左右中间的坑出酒后可填平为何挖坑？酒曲成分？甜味？酒味？调控要点？
• 保证氧气，菌种速生
• 酵母、根霉等；淀粉酶糖化酶含量
• 培养条件：无菌无油静置控湿温

第30页：面包的制作及生化原理

面包的制作及生化原理

第31页：和面的作用？醒面

（最终发酵）的作用？多次翻面多次发酵的好处？糖作用？盐作用？油作用注意事项?奶作用？面筋网络的物质基础？原料均匀混合，以得到柔和的面团；在面团中产生谷蛋白以增进面团的弹性，并保持发酵产生的气体；令酵母细胞分布均匀，以使它们获得适合的营养。经过整型的面团，大部分气体已被压出，同时面筋变得脆硬和发黏。为得到形态好、组织好的面包，必须使整型好的面团重新再产生气体，使面筋柔软，增强面筋伸展性和成熟度发酵均匀，温度均匀，混入空气，释放二氧化碳，面筋的结合与扩展，增加面筋对气体的保持力酵母生长；酵母生长；改良面团的粘弹性，增加可塑性，一次发酵后加入；酵母生长，面团改性，曾其含水量。蛋白质的高度水化物

第32页：第三节甘油的合成机制抗不良环境——当环

境渗透压升高，酿酒酵母将合成并在胞内积累甘油以维持细胞内外的渗透压平衡；当在缺氧条件下生长时，酿酒酵母将合成并在胞内积累甘油以维持细胞的氧化还原平衡。存在于胞浆中的3-磷酸甘油脱氢酶，以NAD+为辅酶，催化磷酸二羟丙酮生成3-磷酸甘油，然后3-磷酸甘油磷酸酶催化3-磷酸甘油生成甘油。1、甘油发酵的细胞保护机理

第33页：

第34页：

第35页：磷酸二羟丙酮代替乙醛作为氢受体形成甘

油，这样发酵转为甘油发酵。C6H12O6+ NaHSO3甘油+乙醛酸钠+ CO22、酵母Ⅱ型发酵

第36页：6)下

酵母菌在碱性条件(pH7.6)下，由于乙醛生成等量的乙酸和乙醇，因此乙醛作为氢受体的作用被抑制，这时磷酸二羟丙酮成为氢受体，发酵总产物为甘油、乙酸、乙醇。2C6H12O6+ H2O2甘油+乙酸+乙醇+ 2CO23、酵母Ⅲ型发酵：

第37页：发酵法生产甘油（二步法

4、发酵法生产甘油（二步法）根据微生物机理将甘油发酵划分为前期的好氧发酵和后期厌氧发酵两个阶段：①以淀粉质为原料，酵母菌在含糖25%左右条件下先进行好氧发酵；②当残糖降至约2%时，停止供氧，补充营养，使耐高渗压酵母菌开始后期的厌氧发酵，进一步消耗残糖，生成酒精和少量甘油，从而避免了将产物甘油作为碳源消耗，使发酵液中的甘油浓度达12%以上，而残糖浓度降低到0.5%左右。

第38页：第四节乳酸发酵机制分子结构中

含有不对称碳原子，具有旋光性，分子量为90.08，粘稠状液体，无色，澄明，微具黄色，无嗅，味微酸，有较强吸湿性。可以与水、酒精和乙醚以任意比例混合。一、乳酸的理化性质

第39页：乳酸发酵类型

同型----产物只有乳酸异型----产物乳酸+乙醇、二氧化碳、乙酸等

第40页：二、同型乳酸发酵C6H12O6＋2ADP

2CH3CHOHCOOH＋2ATP德氏乳杆菌属（Lac.delbriickii）、乳酸链球菌属（StreptococcusLactis）、酪乳杆菌属（Lactobacillus Casei）、保加利亚乳杆菌（Lac.bulgaricus）等

第41页：三、异型乳酸发酵

1、6-磷酸葡萄糖酸的途径（磷酸酮解途径）2、双歧途径（磷酸酮糖途径）3、米根霉乳酸发酵机理

第42页：6-磷酸葡萄糖酸的途径

（磷酸酮解途径）总反应式为：此过程1mol己糖生成1mol乙醇、lmol二氧化碳和1mol乳酸。乳酸对糖转化率50％。C6H12O6+ ADP + Pi CH3CHOHCHOH+CH3CH2OH + CO2+ ATP肠膜明串株菌、葡聚糖明串珠菌等

第43页：2C6H12O6→→→2CH3CHO

HCOOH +3CH3COOH双歧途径（磷酸酮糖途径）双歧发酵是双歧杆菌发酵葡萄糖的一条途径。经HK途径—磷酸己糖解酮酶途径。发酵总应式为：此发酵过程中，2mol的葡萄糖生成2mol乳酸和3mol的乙酸，乳酸转化率理论为50%。

第44页：L－保加利亚乳杆菌A－嗜酸乳杆菌B－

双歧杆菌S－嗜热链球菌什么是LABS？益生菌？同型or异型？同型同型异型同型益生菌：通常是定植于人体肠道、生殖系统内，能产生确切健康功效的活性有益微生物的总称

第45页：优酪乳？优酸乳？优酪乳

yogurt（Yog-凝稠，Urt-奶）优酸乳：乳饮料

第46页：韩国第一菜----“泡菜”

韩国第一菜----“泡菜”

第47页：泡菜过程的微生物？风味物质成分有哪些

？物质变化？脆嫩的原因？

第48页：发酵阶段

• 初期：泡菜发酵初期以异型乳酸发酵为主，伴有微弱酒精和醋酸发酵，产生乳酸、乙醇、醋酸及CO2，乳酸积累为0.3％～0.4％，是泡菜的初熟阶段
• 中期：同型乳酸发酵，嫌气状态形成，植物乳杆菌活跃，迅速产酸。乳酸积累可达0.6％～0.8％，大肠杆菌、腐败菌等死亡，酵母、霉菌受抑制，是泡菜成熟阶段
• 后期：同型乳酸发酵继续进行，乳酸积累可达1.0％以上。当乳酸含量达1.2％以上时，植物乳杆菌也受到抑制。此时的产品不属泡菜，而叫酸菜。中期发酵阶段的泡菜风味最佳

第49页：# 糖：转化为酸，制作时需外

• #
• 糖：转化为酸，制作时需外加食糖
• 维生素：VC在酸性环境中较稳定，过程中，生成的乳酸较多，VC的损失就少。其它维生素如VB1、VB2、VPP和VA的含量在过程中均比较稳定。
• 含氮物质：有所减少（部分含氮物质渗入到腌制出的水中；被微生物消耗）
• 矿物质：腌制加入食盐，盐分大量渗入，盐内所含钙等矿物质渗入，其食盐和含钙量均显著高于新鲜原料；含磷量和含铁量正好相反，因为食盐内不含有磷与铁，并且蔬菜本身的磷与铁的化合物部分地向外渗出。

第50页：乳酸菌体内缺少分解蛋白质的蛋白酶

• 所以，它不会消化植物组织细胞内的原生质，只利用蔬菜的渗出汁液中的糖分及氨基酸等可溶性物质作为乳酸菌繁殖的营养来源，致使泡菜组织仍保持挺脆状态，并具有特殊的风味。
• Ca离子：和蔬菜中的果胶酸形成果胶酸钙，具有凝胶性质，在细胞间隙使细胞相互粘结，使蔬菜的组织不致变软，增加脆度，保持其鲜脆性。在预腌过程中加入0．10%或0．15%的CaCL2，都可以较好地保持泡菜的脆度。加钙量较少解决不了软化现象，而加钙量多会使口感变差。

第51页：同型与异型乳酸发酵的比较菌种产能/1

葡萄糖产物/1葡萄糖途径类型德氏乳杆菌2ATP2乳酸EMP同型肠膜明串珠菌1ATP1乳酸1乙醇1CO2HMP异型双歧杆菌2ATP1乳酸3/2乙酸HMP异型

第52页：一怕红脸蛋儿二怕扎小辫儿三怕不吱声儿

（戴眼镜儿）四怕揣药片儿喝酒四大怕乙醛→肝、脑、胰腺等人体重要器官造成伤害→酒精性肝病、脑病和慢性胰腺炎→胰源性糖尿病乙醇→+氧化酶→乙醛乙醛→+乙醛脱氢酶→乙酸乙酸→能分解成人体所需的能量

第53页：思考题

试比较乳酸发酵机制的异同点。