生物产品工艺学复习纲要

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1、生物产品工艺学复习纲要1•现代牛物产品牛产特点：咼投入、咼产!11、咼风险2•柠檬酸发酵微生物：利用糖质原料的黑曲霉、利用止烷炷的解脂假丝酵母3•利用黑曲霉发酵产柠檬酸所需条件：①选择能快速分解代谢的碳源，浓度要高于50g/L（高糖）；②磷酸盐浓度为亚适量；③用生理酸性的无机氮源，一般用鞍盐；④pH低，必须小于3；⑤过量通气，以保持高通氧量；⑥Mn2+、Fe2+、Zn2+含量要很低，特别是Mn2+（柠檬酸发酵时对Mn2+极为敏感。在缺乏血2+条件下,黑曲霉的HMP途径和三竣酸循环酶水平低，导致某些合成代谢的减弱和细胞内NH4+。细胞内这种高浓度的NH4+可降低柠檬酸根对果糖磷酸激酶

2、（PFK）的抑制。）。4.黑曲霉中柠檬酸积累机制：①由于Mn2+缺乏抑制了蛋白质合成而导致细胞内MH4+浓度升高和一条不产牛ATP的呼吸支链，这两方面的因素分别接触了柠檬酸和ATP对PFK的代谢调节，促进糖酵解途径畅通；②由结构型的丙酮酸竣化酶提供草酰乙酸；③一旦柠檬酸浓度升高，就会抑制异柠檬酸脱氢酶，从而进一步促进柠檬酸自身的积累。5•氧在柠檬酸生产中的重要作用：氧是柠檬酸发酵的理论底物之一，对柠檬酸发酵有关键性影响。同时发酵牛成的NADH在重新氧化时还需要氧气作为底物，因此柠檬酸发酵时需要高通氧量。另外，在黑曲霉中不仅有标准的呼吸链，还存在一条需要高氧强度下才能维持的对水杨基氧

3、月亏酸敏感的呼吸链，该链的功能是在氧化NADI1的同时不产生ATPO这也就解释了为何在生产过程屮只要通气屮断很短的时间，就会导致柠檬酸产率急剧下降，而对菌体生长并无不良影响。6.柠檬酸合成的关键酶：果糖磷酸激酶、丙酮酸激酶7•柠檬酸发酵工艺：表面发酵、固体发酵、深层发酵&淀粉质原料的糖化：黑曲霉虽然有糖化的能力，但柠檬酸发酵菌种的糖化或液化的能力不强。为了缩短发酵时间等目的，当以淀粉作原料时，必须先将淀粉水解为葡萄糖，才能供发酵使用。发酵条件的影响：黑曲霉最适牛长温度为33-37°C；黑曲霉最适牛长pH为3-7,菌体生长期，pH维持在4.5,柠檬酸积累时，最适pH为2-3；黑曲霉生

4、长期溶氧分压不得低于1.8KPa,产酸期不得低于3.2KPa・9•细菌生物合成乳酸机制：同型发酵（葡萄糖经EMP途径讲解为丙酮酸，丙酮酸在乳酸脱氧酶的催化下还原为乳酸，一般认为转化率在80%以上者，即视为同型乳酸发酵）、异型发酵（除生成乳酸外，还生成CO2和乙酸，其生物合成途径可分为6-磷酸葡萄糖酸途径HMP和双歧途径）米根霉发酵乳酸机制：能产生淀粉酶和糖化酶，故能利用糖也可利用淀粉或淀粉质原料直接发酵生成乳酸。米根霉发酵产乳酸为异型发酵，但是在好气条件下合理添加营养盐和微量金属元素，异型乳酸发酵可转变为同型乳酸发酵。11•谷氨酸生产菌主要是：棒状杆菌属、短杆菌属、小杆菌属及节杆菌

5、属中的细菌10.发酵生产乳酸的工艺：单行发酵（将原料预处理与乳酸发酵分开进行）、并行发酵（在一个反应容器中同时进行几个反应，通常是将酶解糖化过程与发酵过程结合起来进行）12•生物素的影响：①对糖代谢的影响：生物素对糖代谢的影响主要是影响糖降解速度。牛物素充足条件下，丙酮酸以后的氧化活性虽然也有提高，但由于糖降解速度显著提高，打破了糖降解速度与丙酮酸氧化速度之间的平衡，丙酮酸趋于生成乳酸的反应。异柠檬酸裂解酶和苹果酸合成酶是乙醛酸循环中的关键酶，而异柠檬酸受葡萄糖、琥珀酸阻遏，为乙酸所诱导。以葡萄糖为原料生产谷氨酸时,通过控制生物素亚适量，丙酮酸氧化能力下降，乙酸生成速度慢，异柠檬酸

6、裂解酶的活性很低；同时在牛物素亚适量情况下，因琥珀酸氧化能力降低而积累的琥珀酸就会反馈抑制该酶的活性，并阻遏该酶的生成，因而乙醛酸循环基本上是封闭的，代谢流向谷氨酸方向高效率的移动。②对氮代谢的影响：控制谷氨酸发酵的关键Z—就是降低蛋白质的合成能力，使合成的谷氨酸不会转化成其他氨基酸和参与蛋白质的合成。生物素亚适量时，几乎没有异柠檬酸裂解酶，琥珀酸氧化力弱，苹果酸和草酰乙酸脱竣反应停滞，同时乂由于完全氧化的降低，ATP浓度降低，导致蛋白质合成水平降低，在钱离子浓度适量存在下，积累谷氨酸。生成的谷氨酸也不通过转氨作用生成其他氨某酸和合成蛋口质。13•谷氨酸发酵培养基：低浓度糖的流加糖

7、发酵工艺；需要较多的氮源，采用尿素为氮源，分批流加；谷氨酸发酵的碳氮比较高，为100：（15-21）,当碳氮比为100：（0.5-2.0）时只繁殖菌体，几乎不产谷氨酸；当碳氮比为100:11时才开始积累谷氨酸；无机盐对菌体生长和产物合成和重要；生物素要亚适量。14•谷氨酸发酵影响因素：谷氨酸生产菌的生长最适温度为30-32,合成谷氨酸最适温度为34-37；发酵前期控制pH7.5左右，发酵中、后期控制pH7.2左右；需要不断补充氮源和调节pH；谷氨酸时兼性好气菌。15•