发酵生理微生物的代谢.pptxVIP

发酵生理微生物的代谢第1页/共140页第2页/共140页工业上常用的碳源（carbon source）1.谷物淀粉（玉米、马铃薯、木薯淀粉） — 应用最广。使用条件： 微生物必须能分泌水解淀粉、糊精的酶类。第3页/共140页 缺点： a.难利用、发酵液比较稠、一般2.0%时加入 一定的α-淀粉酶。 b.成分较复杂，有直链淀粉和支链淀粉等。 优点： 来源广泛、价格低，可解除葡萄糖效应。第4页/共140页 2. 葡萄糖所有的微生物都能利用葡萄糖，但会引起葡萄糖效应。工业上常用淀粉水解糖,但是糖液必须达到一定的质量指标。第5页/共140页第6页/共140页DE值：dextrose equivalent value （葡萄糖当量值） 表示淀粉糖的含糖量。 还原糖含量（％）DE值＝? 100％ 干物质含量（％）第7页/共140页淀粉水解糖的制备方法及原理（一）酸解法（acid hydrolysis method） 以酸为催化剂，在高温高压下使淀粉水解生成葡萄糖的方法。 1.水解过程：总反应式： (C6H10O5)n+nH2O nC6H12O6过程：(C6H10O5)n(C6H10O5)xC12H22O11C6H12O6 淀粉 糊精 麦芽糖 葡萄糖 H+对作用点无选择性，?-1,4-糖苷键和?-1,6-糖苷键均被切断。第8页/共140页 淀粉 葡萄糖 复合二糖5‘－羟甲基糠醛 复合低聚糖 有机酸、有色物质损失葡萄糖量 7％1％盐酸复合反应分解反应评价优点：工艺简单，水解时间短，生产效率高，设备周转快。缺点：（1）副产物多，影响糖液纯度，一般DE值只有90％左右。（2）对淀粉原料要求严格，不能用粗淀粉，只能用纯度较高的精制淀粉。第9页/共140页酶解法（enzyme hydrolysis method） 用专一性很强的淀粉酶及糖化酶将淀粉水解为葡萄糖的工艺。 分两步：（1）液化：用?-淀粉酶将淀粉转化为糊精和低聚糖（2）糖化：用糖化酶（又称葡萄糖淀粉酶）将糊精 和低聚糖转化为葡萄糖。 所以，淀粉的液化和糖化均在酶作用下进行，又称双酶法(double enzyme hydrolysis method)。第10页/共140页液化（liquification） ?－淀粉酶水解底物内部的?－1,4糖苷键，不能水解?－1,6糖苷键，一般采用耐高温淀粉酶，使液化速度加快。85－90度 。第11页/共140页 液化程度的控制（液化后需糖化的原因）糖液的DE值低（α-淀粉酶不能水解α-1,6糖苷键）液化在较高温度下进行，液化时间加长，淀粉老化，使糖化酶难以利用。糖化酶水解的底物分子要求有一定的大小范围。 根据生产经验，DE值在20?30之间为好，液化终点可通过碘液判断，此时呈棕色。第12页/共140页2. 糖化（saccharification） 糖化酶从非还原性末端水解?-1,4糖苷键和?-1,6糖苷键。终点确定：DE值达最高时，停止酶反应。第13页/共140页3.评价 优点： （1）反应条件温和，不需高温、高压设备。（2）副反应少，水解糖液纯度高。（3）对原料要求粗放，可用粗原料并在较高淀粉乳浓 度下水解。（4）糖液颜色浅，质量高。第14页/共140页 缺点：（1）生产周期长，一般需要48小时。（2）需要更多的设备，且操作严格。第15页/共140页 （三）酸酶结合法 （acid-enzyme hydrolysis method） 集酸解法和酶解法的优点而采取的生产工艺。根据原料淀粉性质分： 第16页/共140页酸酶法：先将淀粉酸水解成糊精和低聚糖，再用糖化酶将其水解为葡萄糖。适用：淀粉颗粒坚硬（如玉米、小麦）的原料，若用?-淀粉酶液化，短时间液化，反应往往不彻底。第17页/共140页2.酶酸法：先用?-淀粉酶液化，再用酸水解。 适用：颗粒大小不一（如碎米淀粉）的淀粉原料，若用酸法，则水解不均匀。第18页/共140页（四）不同糖化工艺的比较项目酸解法酸酶结合法酶解法DE值919598羟甲基糠醛（％）0.30.0080.003色度100.30.2淀粉转化率909598工艺条件高温加压高温加压常温过程耗能多多少副产物多中少生产周期短中长设备规模小中大防腐要求高较高低适合发酵工艺情况差中有利第19页/共140页2. 纤维素的降解纤维素是自然界中最丰富的可再生资源，占地球总生物量的40%，它也是地球生物圈碳素和能量循环的主要部分。由于纤维素具有水不溶性的高结晶构造，其外围又被木质素层包围着，要把它水解成可利用的葡萄糖相当困难，所以到目前为止仍没有得到很好地利用。 近几年随着原油价格的不断攀升，纤维素资源的利用引起了世界各国的极大关注和高度重视。我国出于对能源战略的考虑，近几年也加大了对纤维素利