发酵过程控制技术食品生物技术76课件.pptx

;微生物生物合成与调节;微生物的生命活动是由产能与生物合成中各种代谢途径组成的网络相互协调来维持的。微生物能够通过代谢调节的方式，经济合理地利用和合成所需的各种物质和能量，使其细胞处于平衡生长状态。

微生物生命活动中合成的代谢产物是多种多样的，按代谢产物与微生物生长繁殖的关系，可分为初级代谢产物和次级代谢产物。

当人们利用微生物合成某种代谢产物时，必须打破微生物原有的代谢调控系统，使其在恰当条件下建立新的代谢方式，从而使微生物超量积累人们所期望的，即产物浓度远远超过细胞正常生长和代谢所需的范围。

;微生物的代谢网络是受到高度调节;;例如，改变培养基的成分，维持培养温度不变，可以改变鼠伤寒杆菌的生长速率，用倍增或世代时间来表示其生长速率，见下表;初级代谢是为生物提供能量、合成中间体及其关键大分子，如蛋白质、核酸等的各种相互关联的代谢网络(包括分解与合成)。

微生物大致采用三种方式调节其初级代谢：酶活性的调节、酶合成的调节和遗传控制。;（一）酶活性的调节;酶活性的激活

酶活性的激活作用是指在某个酶促反应系统中，某种低分子质量的物质加入后，导致原来无活性或活性很低的酶转变为有活性或活性提高，从而使酶促反应速率提高的过程。

激活类型主要有前体激活和补偿性激活。

最常见的酶活性激活是前体激活，即代谢途径中后面的反应可以该途径较前面的一种代谢中间产物所促进。;;（2）酶活性的抑制

酶活性的抑制作用是指在某个酶促反应系统中，某种低分子质量的物质加入后，导致酶活力降低的过程。

酶活性的抑制包括竞争性抑制和反馈抑制。

反馈抑制是指反应途径中某些中间产物或末端产物对该途径前面酶促反应的影响。;;;;;;增效反馈抑制

当一个代谢途径中有两个或两个以上终产物时，任何一个终产物单独过量时，只能轻微的抑制公共反应步骤的第一个酶，但几个终产物同时过量存在时，可产生强烈的抑制作用，且抑制程度远大于各自单独存在时抑制作用的总和，这种调节方式称为增效性反馈抑制。

其特点是两个末端产物同时过量时，其抑制作用可??过各产物存在的抑制能力的总和

;顺序反馈抑制每个分支末端产物抑制分支后的第一个酶，产生部分抑制作用。;;如果在分支点以前的一个较早的反应是由几个同功酶所催化时，则分支代谢的几个最终产物往往分别对这几个同功酶发生抑制作用。;同功酶;与上述调节酶活性的反馈抑制等相比，调节酶的合成（即产酶量）而实现代谢调节的方式是一类较间接而缓慢的调节方式。

其优点则是通过阻止酶的过量合成，有利于节约生物合成的原料和能量。

在正常代谢途径中，酶活性调节和酶合成调节两者是同时存在且密切配合、协调进行的。

;;;;;;;（1）末端产物阻遏;对分支代谢途径来说，情况就较复杂。每种末端产物仅专一地阻遏合成它的那条分支途径的酶。

代谢途径分支点以前的“公共酶”仅受所有分支途径末端产物的阻遏，此即称多价阻遏作用。

末端产物阻遏在代谢调节中有着重要的作用，它可保证细胞内各种物质维持适当的浓度。;（2）分解代谢物阻遏;;葡萄糖效应;铵阻遏;;;二、酒精的发酵机制;2.酵母生成乙醇的机制

在酵母体内，葡萄糖经酵解途径生成丙酮酸，在无氧条件下，由丙酮酸脱羧酶催化作用，丙酮酸脱羧生成乙醛，反应如下：;由葡萄糖生成乙醇的总反应式为??C6H12O6+2ADP+2H3PO42CH3CH2OH+2CO2+2ATP+104600J

则每1mol葡萄糖生成2mol乙醇，理论转化率为：

;酵母菌在没有氧气的条件下，通过十几步反应，１分子葡萄糖可以分解成２分子乙醇、２分子CO2和２分子ＡＴＰ。整个过程可用下面的简图来表示。;磷酸果糖激酶;（二）酒精发酵中主要副产物的生成

副产物主要是醇、醛、酸和酯四类化学物质。;（2）甘油的生成;添加亚硫酸盐的甘油发酵法（酵母的第二型发酵）;1,6-二磷酸果糖;三、柠檬酸的发酵机制;目前，我国柠檬酸行业从产量上位居世界第一，从技术上，在国际上也是处于世界领先水平，并远远领先于其他国家，其优势在于：

;葡萄糖;积累柠檬酸应采取的措施：

;（二）柠檬酸生物合成的代谢调节;柠檬酸发酵中黑曲霉对Mn2+极端敏感。黑曲霉在缺锰的条件下发酵，细胞有生理和代谢的变化，微生物体内的NH4+水平高，细胞可以大量形成柠檬酸。

Mn2+的效应可以认为是NH4+水平升高而减弱了柠檬酸对EMP途径关键酶（PFK）的抑制。

由于TCA循环降低，ATP的生成减少，蛋白质和核酸合成受阻，细胞内的NH4+异常高，从而降低了柠檬酸对PFK的抑制。;（二）柠檬酸生物合成的代谢调节;（二）柠檬酸生物合成的代谢调节;

1.由于锰的缺乏，抑制了蛋白质的合成，而导致细胞内的NH4+浓度升高，促进了EMP途径的