柠檬酸发酵原理.ppt

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1、黑曲霉柠檬酸发酵原理主要内容黑曲霉及相关知识简介菌种制备过程发酵底物来源黑曲霉发酵机制与实际生产的联系黑曲霉简介黑曲霉属真菌中的一个常见种，属半知菌纲。广泛分布于世界各地的粮食、植物性产品和土壤中。是重要的发酵工业菌种，可生产淀粉酶、酸性蛋白酶、纤维素酶、果胶酶、葡萄糖氧化酶、柠檬酸、葡糖酸和没食子酸等。黑曲霉一般只进行无性繁殖，孢子在培养基中培养6—8h开始萌发出芽，长出多根芽，逐步形成菌丝，菌丝不久即出现分枝。黑曲霉菌丝是多细胞结构，有横隔，其中可育细胞称为足细胞。由足细胞长出分生细胞梗，分生孢子梗顶

2、端包囊的聚集并原生质馍的融合，使顶端膨大形成顶囊，上面变生二层小梗，小梗上长出成链的孢子。这样一个生活周期约50h。但黑曲霉菌丝是不断地生长延长的，孢子也逐渐不断地产生，直到营养枯竭为止。黑曲霉生长周期发酵常见染菌及区别一、酵母菌是一些单细胞真菌，体积较细菌较大，1~5微米*5~30微米，而细菌直径或宽度不超过1微米，长不超过5微米，有氧无氧均可生存，低PH也可生存。二、细菌主要由细胞膜、细胞质、核质体等部分构成，球菌、杆菌和螺形菌，低PH难以存活，易自溶。三、霉菌（固相与黑曲霉大同小异）液相中菌丝形态不

3、同，生长条件与黑曲霉相近，染菌后较难处理酵母细菌菌种制备过程菌源、平板涂布分离、挑选单菌落、单菌落小试管（6天）、鉴定（测酸、镜检）、制作一代小试管、一代鉴定、制作二代茄子瓶、二代鉴定、制作麸曲（、鉴定、储藏单菌落挑取、单菌落小试管、一代小试管、二代茄子瓶发酵底物来源黑曲霉生长培养基培养基的成分对微生物发酵产物的形成有很大的影响，必满足微生物的能量、元素和特殊养分的需求，如下：C源+N源+矿物质+O2新增细胞+目标产物+CO2+H2O+△HC源：葡萄糖N源：有机氮和无机氮葡萄糖来源玉米、木薯等原料淀粉糊精

4、葡萄糖柠檬酸黑曲霉发酵柠檬机制了解了黑曲霉及其制备过程，了解了发酵底物的组成及来源，那黑曲霉是如将这些底物转变为柠檬酸的呢？总述：萄葡糖首先通过糖酵解（EMP）／磷酸戊糖途径（HMP）得到磷酸烯醇式丙酮酸和丙酮酸，然后经过一个不完整的三羧酸循环达到柠檬酸的积累。EMP（糖酵解）糖酵解是生物体进行单糖的分解和利用的主要途径之一，糖酵解总共包括10个连续步骤，均由对应的酶催化。不仅是黑曲霉，许多生命体都存这种获取能量的方式小概念：三磷酸腺苷，简称为ATP，其中A表示腺苷，T表示其数量为三个，P表示磷酸基团，即

5、一个腺苷上连接三个磷酸基团。其结构简式是：A—P～P～P，其相邻的两个磷酸基之间的化学键非常活跃，水解时可释放约30.54kJ/mol的能量。EMP途径糖酵解特点1、它是一个产能的过程，虽然在第1、3步中消耗了两分子ATP,但在第7、10步中却又生成了4分子ATP,所以是一个产能过程。三磷酸腺苷，简称为ATP，其中A表示腺苷，T表示其数量为三个，P表示磷酸基团，即一个腺苷上连接三个磷酸基团。其结构简式是：A—P～P～P，其相邻的两个磷酸基之间的化学键非常活跃，水解时可释放约30.54kJ/mol的能量。2

6、、糖酵解过程不消耗氧分子3、与HMP途径有共同中间产物——6-磷酸葡萄糖和3-磷酸甘油醛，HMP途径就是通过这两种物质与糖酵解互相沟通。4、1、3、10步是不可逆反应，这就不难解释为什么不管是EMP还是HMP途径最终都能生成丙酮酸，因为可逆反应都是朝着浓度低的方向进行，生成丙酮酸的反应不可逆，生物体内的烯醇式磷酸丙酮酸就会越来越少，因此第9步反应就会朝向烯醇式磷酸丙酮酸方向进行，以此类推，在酶的活性不受干扰的情况下，萄葡糖通过EMP和HMP途径生成丙酮酸。丙酮酸的生成并不是柠檬酸合成专属的物质。在有分子氧

7、存在的情况下，才能进入三羧酸循环（TCA），而在缺氧的情况下，则会进行乙醇、乳酸等物质的发酵。TCA淀粉葡萄糖6-磷酸果糖1，6-二磷酸果糖磷酸丙糖磷酸烯醇丙酮酸丙酮酸乙酰CoA苹果酸草酰乙酸柠檬酸顺乌头酸异柠檬酸α-酮戊二酸琥珀酸富马酸CO2Fe2+CO2CO2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，生成草酰乙酸碳平衡和能量平衡C6H12O6EMP途径2ADP2ATP2H29ADP9

8、ATP2×C3H4O3丙酮酸脱羧CO2固定C4C2缩合H2O3/2O23H2OC6H8O7柠檬酸思考EMP、HMP、TCA存在大多数真核生物细胞中，但是为什么黑曲霉能够大量积累柠檬酸呢？黑曲霉如何积累柠檬酸黑曲霉耐酸，耐低PH。黑曲霉发酵柠檬过程中，在发酵初期，发酵液中萄葡糖含量较高，而高浓度的萄葡糖正是黑曲霉α-酮戊二酸脱氢酶合成的抑制物，这样一来TCA循环就中断了，酸度得到积累（注意此时积累的是酸度而不仅是柠檬酸），但是当