(11)-4.3遞氫和受氫食品微生物學(xué)發(fā)酵

微生物的新陳代謝化能異養(yǎng)微生物的生物氧化和產(chǎn)能遞氫、受氫

根據(jù)遞氫特點尤其是受氫體性質(zhì)的不同，可把生物氧化分為：好氧呼吸無氧呼吸發(fā)酵

狹義:指在能量代謝或生物氧化中，在無氧條件下，底物（有機物）氧化釋放的氫（或電子）不經(jīng)呼吸鏈傳遞，而直接交給某種未完全氧化的中間產(chǎn)物的一類低效產(chǎn)能過程。

廣義：指利用微生物生產(chǎn)有用代謝產(chǎn)物的一種生產(chǎn)方式。3.發(fā)酵（fermentation）實質(zhì)：底物水平磷酸化產(chǎn)生ATP特點：底物氧化不徹底，產(chǎn)能水平低；

積累各種中間代謝產(chǎn)物不可缺少的途徑。底物水平磷酸化(substratelevelphosphorylation)：

物質(zhì)在生物氧化過程中，常生成一些含有高能鍵的化合物而這些化合物可直接偶聯(lián)ATP或GTP的合成。這種產(chǎn)生ATP等高能分子的方式稱為底物水平磷酸化3.發(fā)酵（fermentation）釀酒酵母等既可利用發(fā)酵產(chǎn)能，又可利用呼吸產(chǎn)能的兼性厭氧微生物，在有氧條件下終止厭氧發(fā)酵而轉(zhuǎn)向好氧呼吸，這種呼吸抑制發(fā)酵(或氧抑制糖酵解)的現(xiàn)象稱為巴斯德效應(yīng)（Pasteureffect）。由此降低了葡萄糖的消耗，并抑制了乙醇的產(chǎn)生。（1）由EMP途徑中丙酮酸出發(fā)的發(fā)酵酵母乙醇發(fā)酵葡萄糖＋2ADP+2Pi2乙醇+2CO2+2ATP（1）由EMP途徑中丙酮酸出發(fā)的發(fā)酵同型乳酸發(fā)酵：德氏乳桿菌、植物乳桿菌

EMP

乳酸脫氫酶

葡萄糖

2丙酮酸

2乳酸

+2ATPNADH+H+NAD+產(chǎn)物只有乳酸產(chǎn)物除了乳酸，還有乙醇(或乙酸)和CO2等（2）通過HMP途徑的發(fā)酵異型乳酸發(fā)酵異型乳酸發(fā)酵的“經(jīng)典”途徑：

腸膜明串珠菌

HMP葡萄糖乳酸+乙醇+CO2+ATP

HMP核糖乳酸+乙酸+2ATP

短乳桿菌

HMP葡萄糖乳酸+乙酸

+CO2+2ATP該“經(jīng)典”途徑中從甘油醛-2磷酸生成甘油部分依然走的是EMP途徑。異型乳酸發(fā)酵的雙歧桿菌途徑：兩歧雙歧桿菌

HMP葡萄糖乳酸+1.5乙酸+

2.5ATP

（2）通過HMP途徑的發(fā)酵異型乳酸發(fā)酵類型途徑產(chǎn)物產(chǎn)能/葡萄糖菌種代表同型EMP2乳酸2ATP德氏乳桿菌糞腸球菌異型HMP1乳酸1乙醇1CO21ATP發(fā)酵乳桿菌腸膜明串珠菌1乳酸1乙酸1CO22ATP短乳桿菌1乳酸1.5乙酸2.5ATP兩歧雙歧桿菌同型乳酸發(fā)酵與兩種異型乳酸發(fā)酵的比較（3）通過ED途徑進行的發(fā)酵細菌酒精發(fā)酵

運動發(fā)酵單胞菌ED葡萄糖＋ADP+Pi2乙醇+2CO2+ATP

供氫體：丙氨酸、亮氨酸、異亮氨酸、纈氨酸、苯丙氨酸、絲氨酸等。氫受體：甘氨酸、脯氨酸、羥脯氨酸、鳥氨酸、精氨酸等代表菌種：少數(shù)厭氧梭菌，如生孢梭菌、肉毒梭菌、斯氏梭菌（4）由氨基酸發(fā)酵產(chǎn)能——Stickland反應(yīng)以一種氨基酸作底物脫氫，以另一種氨基酸作氫受體而實現(xiàn)生物氧化的獨特發(fā)酵類型稱為Stickland反應(yīng)這些微生物能利用一些氨基酸兼作碳源、氮源和能源。產(chǎn)能機制：通過部分氨基酸的氧化與一些氨基酸的還原相偶聯(lián)的獨特發(fā)酵類型呼吸、無氧呼吸和發(fā)酵的比較比較項目呼吸無氧呼吸發(fā)酵遞氫體電子傳遞鏈電子傳遞鏈無氫受體O2無機或有機氧化物（NO3