乳酸發(fā)酵工藝ppt.ppt

乳酸發(fā)酵代謝及調(diào)控 乳酸是公認(rèn)的三大有機(jī)酸之一 是一種用途廣泛的三碳化合物 具有悠久的應(yīng)用歷史 前言 目錄 乳酸的性質(zhì)及用途 Contents 乳酸發(fā)酵的代謝及調(diào)控 米根霉發(fā)酵產(chǎn)L 乳酸的代謝調(diào)控研究 乳酸的性質(zhì)及用途 乳酸學(xué)名是 羥基丙酸 分子式為CH3CH OH COOH 分子量為90 08Da 純品為粘稠狀液體 微黃色 澄明 無(wú)嗅 味微酸 有較強(qiáng)吸濕性 可以與水 酒精和乙醚以任意比例混合 乳酸分子結(jié)構(gòu)中含有不對(duì)稱碳原子 具有旋光性 分為L(zhǎng) 乳酸 D 乳酸和DL 乳酸 而人體內(nèi)只含有L 乳酸脫氫酶導(dǎo)致僅能消化利用L 乳酸 因此L 乳酸的用途較廣 DL 乳酸只做工業(yè)用途 D 乳酸已基本不生產(chǎn) 乳酸的理化性質(zhì) 乳酸的結(jié)構(gòu)式 乳酸具有很強(qiáng)的防腐保鮮功效 在釀造啤酒時(shí) 加入適量乳酸既能調(diào)整pH值促進(jìn)糖化 又利于酵母發(fā)酵 提高啤酒質(zhì)量 又能增加啤酒風(fēng)味 延長(zhǎng)保質(zhì)期 天然乳酸是乳制品中的天然固有成分 它有著乳制品的口味和良好的抗微生物作用 已廣泛用于調(diào)配酸奶奶酪 冰淇淋等食品中 成為備受青睞的乳制品酸味劑 調(diào)味料方面 乳酸獨(dú)特的口味可增加食物的美味 在色拉 醬油 醋等調(diào)味品中加入一定量的乳酸 可以保持產(chǎn)品中的微生物穩(wěn)定性 安全性 同時(shí)使口味更佳溫和 在食品行業(yè)的用途 調(diào)節(jié)pH 抑菌 延長(zhǎng)保質(zhì)期 調(diào)味 保持食品色澤 在病房 手術(shù)室 實(shí)驗(yàn)室等場(chǎng)所中采用乳酸蒸汽消毒 可有效殺滅空氣中的細(xì)菌 還可以直接配置成藥物或日常保健品使用 在醫(yī)藥方面廣泛用作防腐劑 載體劑 助溶劑 藥物制劑 pH調(diào)節(jié)劑等 乳酸聚合得到聚乳酸 聚乳酸可以抽成紡成線 這種線是良好的手術(shù)縫線 縫口愈合后不用拆線 能自動(dòng)降解成乳酸被人體吸收 無(wú)不良后果 尤其是體內(nèi)手術(shù)縫線 避免二次手術(shù)拆線的麻煩 這種高分子化合物可做成粘結(jié)劑在器官移植和接骨中應(yīng)用 在醫(yī)藥行業(yè)的用途 1 乳酸在發(fā)酵工業(yè)中用于控制pH值和提高發(fā)酵物純度2 在紡織行業(yè)中用來(lái)處理纖維 可使纖維易于著色 增加光澤 使觸感柔軟3 在涂料墨水工業(yè)中做pH調(diào)節(jié)劑和合成劑 4 在卷煙行業(yè)中可以保持煙草濕度 除去煙草中雜質(zhì) 改變口味 還可中和尼古丁煙堿 減少對(duì)人體有害成分提高煙草品質(zhì)5 乳酸亦可作為聚乳酸起始原料 生成新一代的全生物降解塑料 6 在制革工業(yè)中 乳酸可脫去皮革中的石灰和鈣質(zhì) 使皮革柔軟細(xì)密 從而制成高級(jí)皮革7 乳酸由于對(duì)鎳具有獨(dú)一無(wú)二的絡(luò)合常數(shù) 長(zhǎng)被用于鍍鎳工藝 它同時(shí)可作為電鍍槽里的酸堿緩沖劑和穩(wěn)定劑 8 乳酸作為pH調(diào)節(jié)和合成劑可應(yīng)用于各種水基圖層的粘合系統(tǒng) 如 電積物的圖層9 乳酸具有清潔去垢等作用 用于洗滌清潔產(chǎn)品比傳統(tǒng)的有機(jī)除垢劑性能更加 在工業(yè)的用途 1 光學(xué)純度高達(dá)99 以上的乳酸 在農(nóng)藥方面可用于生產(chǎn)緩釋農(nóng)藥 例如除草劑 具有對(duì)農(nóng)作物和土壤無(wú)毒無(wú)害且高效的特點(diǎn)2 乳酸聚合物用于成產(chǎn)農(nóng)用薄膜 取代塑料地膜 能被細(xì)菌分解后讓土壤吸收 利于環(huán)保3 在飼料中作為生長(zhǎng)促進(jìn)劑 乳酸可以降低胃內(nèi)的pH值 起到活化消化酶 改善氨基酸消化的作用 并對(duì)腸道上皮的生長(zhǎng)有好處 4 乳酸還用作青飼料貯藏劑 牧草成熟劑5 乳酸抑制微生物的生長(zhǎng) 哺乳期的畜類可能會(huì)染上由大腸桿菌和沙門氏菌引起的疾病 在飼料中加入乳酸可以加以預(yù)防6 乳酸可以作為飼料的防腐劑并增進(jìn)飼料 谷物和肉類加工產(chǎn)品副產(chǎn)品的微生物穩(wěn)定劑7 在家禽和家畜的飲水中加入乳酸 可有效地抑制病原菌的生長(zhǎng) 動(dòng)物體重增加速度提高 在農(nóng)產(chǎn)品及農(nóng)業(yè)上的用途 乳酸發(fā)酵的代謝及調(diào)控 1 同型乳酸發(fā)酵中乳酸是唯一的代謝產(chǎn)物 采用的是糖酵解途徑 EMPparthway 人和大多數(shù)動(dòng)植物屬于此類代謝類型 2 異型乳酸發(fā)酵通過(guò)磷酸戊糖途徑 hexosemonophosphatepathway HMP 生成乳酸 CO2 乙醇 或乙酸 3 混合乳酸是在特殊情況下 如葡萄糖濃度受到限制 pH升高或溫度降低而發(fā)生的乳酸發(fā)酵機(jī)制無(wú)論哪條途徑 乳酸都是經(jīng)過(guò)丙酮酸轉(zhuǎn)變而來(lái)的 丙酮酸也是此過(guò)程中關(guān)鍵的中間產(chǎn)物 乳酸的生物合成途徑 同型乳酸發(fā)酵是乳酸菌利用葡萄糖酵解途徑生成丙酮酸 由于大多數(shù)乳酸菌不具有脫羧酶 因此 丙酮酸不能脫羧生成乙醛 而在乳酸脫氫酶的催化下 需要還原型輔酶 丙酮酸作為受氫體被還原為乳酸 同型乳酸發(fā)酵 異性乳酸發(fā)酵除生成乳酸外 還生成CO2和乙醇或乙酸 其生物合成途徑有兩種 即6 磷酸葡萄糖途徑和雙歧途徑 異性乳酸發(fā)酵 米根霉發(fā)酵產(chǎn)L 乳酸的代謝調(diào)控研究 微生物中具有代表性的乳酸發(fā)酵是米根霉 Rhizopusoryzae 等霉菌類 米根霉屬真菌中的接臺(tái)菌門 Zygomycota 接臺(tái)菌綱 Zygomycetes 毛霉目 Mueorales 毛霉科 Mucoraceae 根霉屬 RAeopus 發(fā)酵生產(chǎn)L 乳酸具有產(chǎn)物光學(xué)純度高 營(yíng)養(yǎng)需求簡(jiǎn)單 產(chǎn)物易提純 可直接利用淀粉發(fā)酵等優(yōu)點(diǎn) 米根霉 該網(wǎng)絡(luò)表明 葡萄糖進(jìn)入細(xì)胞內(nèi) 通過(guò)糖酵解途徑 EMP 生成丙酮酸 丙酮酸在細(xì)胞內(nèi)主要有四種去向 1 是通過(guò)丙酮酸脫羧酶 PDC 乙醇脫氫酶 ADH 進(jìn)入乙醇的途徑 2 是通過(guò)丙酮酸羧化酶 PC 形成草酰乙酸 再通過(guò)蘋果酸脫氫酶和富馬酸酶生成蘋果酸和富馬酸 3 是通過(guò)L乳酸脫氫酶 LDH 直接生成k乳酸 這是目標(biāo)產(chǎn)物形成途徑 4 是通過(guò)丙酮酸脫氫酶系 PDH 將丙酮酸轉(zhuǎn)化成乙酰CoA后進(jìn)入三羧酸循環(huán) TcA 以維持生物量平衡后的基本代謝 米根霉產(chǎn)L 乳酸的代謝網(wǎng)絡(luò) 米根霉發(fā)酵產(chǎn)L 乳酸的代謝流程中 葡萄糖經(jīng)過(guò)EMP途徑轉(zhuǎn)化為丙酮酸 丙酮酸可以經(jīng)LDH催化轉(zhuǎn)成乳酸 也可以經(jīng)過(guò)丙酮酸脫氫酶轉(zhuǎn)化為乙醛 再經(jīng)過(guò)ADH轉(zhuǎn)化為乙醇 已有研究表明 米根霉的乳酸產(chǎn)生量與LDH活力 以及乙醇產(chǎn)量與乙醇脫氫酶 ADH 活力都成正相關(guān)性 為了提高乳酸的轉(zhuǎn)化率 降低乙醇的轉(zhuǎn)化率 可以考慮通過(guò)提高發(fā)酵過(guò)程中LDH活力 抑制ADH活力來(lái)實(shí)現(xiàn) 實(shí)驗(yàn)研究的思路 根據(jù)兩個(gè)酶的特性 可以把溫度控制在30 50 加入Mg2 Ca2 抑制ADH 激活LDH 該實(shí)驗(yàn)中重要的酶 乳酸脫氫酶三級(jí)結(jié)構(gòu) 結(jié)論 基于微生物代謝控制