《發(fā)酵生理學(xué)》課件

《發(fā)酵生理學(xué)》ppt課件目錄CONTENTS發(fā)酵生理學(xué)簡(jiǎn)介微生物發(fā)酵過程發(fā)酵微生物的生理特性發(fā)酵產(chǎn)物的分離與純化發(fā)酵生理學(xué)的應(yīng)用01發(fā)酵生理學(xué)簡(jiǎn)介CHAPTER發(fā)酵生理學(xué)的定義發(fā)酵生理學(xué)是一門研究微生物在發(fā)酵過程中生命活動(dòng)規(guī)律的學(xué)科，主要涉及微生物的代謝、生長(zhǎng)、繁殖等過程。發(fā)酵生理學(xué)是生物工程、生物技術(shù)、食品科學(xué)等領(lǐng)域的重要基礎(chǔ)學(xué)科之一，對(duì)于指導(dǎo)工業(yè)發(fā)酵生產(chǎn)、提高發(fā)酵效率和產(chǎn)品質(zhì)量具有重要意義。123研究微生物在發(fā)酵過程中的代謝途徑，包括糖代謝、氨基酸代謝、脂肪代謝等，以及這些代謝途徑的調(diào)控機(jī)制。微生物的代謝途徑和調(diào)控機(jī)制研究微生物在發(fā)酵過程中的生長(zhǎng)和繁殖規(guī)律，包括生長(zhǎng)曲線、生長(zhǎng)速率、繁殖方式等。微生物的生長(zhǎng)和繁殖研究發(fā)酵過程中微生物的生長(zhǎng)、底物消耗和產(chǎn)物生成的動(dòng)態(tài)變化規(guī)律，建立數(shù)學(xué)模型，用于指導(dǎo)生產(chǎn)過程。發(fā)酵動(dòng)力學(xué)發(fā)酵生理學(xué)的研究?jī)?nèi)容德國(guó)科學(xué)家畢希納發(fā)現(xiàn)酵母細(xì)胞提取液加入葡萄糖后，加入的青蛙心臟跳動(dòng)的實(shí)驗(yàn)，標(biāo)志著發(fā)酵生理學(xué)的誕生。19世紀(jì)末期科學(xué)家們開始對(duì)各種微生物進(jìn)行分離、純化和鑒定，研究其代謝途徑和調(diào)控機(jī)制。20世紀(jì)初期隨著酶學(xué)和分子生物學(xué)的發(fā)展，科學(xué)家們開始從分子水平上研究微生物的代謝和調(diào)控機(jī)制。20世紀(jì)中期隨著基因組學(xué)、代謝組學(xué)等新興學(xué)科的發(fā)展，發(fā)酵生理學(xué)的研究領(lǐng)域不斷拓展，涉及的領(lǐng)域也越來越廣泛。20世紀(jì)末期至今發(fā)酵生理學(xué)的發(fā)展歷程02微生物發(fā)酵過程CHAPTER在無氧條件下，微生物通過厭氧呼吸產(chǎn)生乙醇、乳酸等代謝產(chǎn)物。厭氧發(fā)酵在有氧條件下，微生物通過好氧呼吸產(chǎn)生二氧化碳、水等代謝產(chǎn)物。好氧發(fā)酵微生物在有氧和無氧條件下都能進(jìn)行發(fā)酵，產(chǎn)生不同的代謝產(chǎn)物。兼性厭氧發(fā)酵微生物發(fā)酵的類型選擇適合的菌種，進(jìn)行適宜的培養(yǎng)基配制和滅菌處理。菌種選擇與培養(yǎng)將選擇的菌種在適宜條件下進(jìn)行擴(kuò)大培養(yǎng)，以獲得足夠的菌體量。種子擴(kuò)大培養(yǎng)將種子液接種到發(fā)酵罐中，在適宜的條件下進(jìn)行培養(yǎng)，使微生物進(jìn)行代謝產(chǎn)生所需的產(chǎn)物。發(fā)酵罐接種與培養(yǎng)從發(fā)酵液中提取所需的代謝產(chǎn)物，并進(jìn)行精制處理，得到高純度的產(chǎn)物。產(chǎn)物提取與精制微生物發(fā)酵的過程微生物發(fā)酵的產(chǎn)物如乳酸、醋酸等，可用于食品、化工等領(lǐng)域。如乙醇、甲醇等，可用于燃料、化工等領(lǐng)域。如谷氨酸、賴氨酸等，可用于食品、醫(yī)藥等領(lǐng)域。如淀粉酶、蛋白酶等，可用于食品、生物工程等領(lǐng)域。有機(jī)酸酒精氨基酸酶制劑溫度對(duì)微生物的生長(zhǎng)和代謝有重要影響，不同菌種和產(chǎn)物所需的溫度不同。溫度pH值溶氧濃度碳源和氮源pH值對(duì)微生物的生長(zhǎng)和代謝有重要影響，不同菌種和產(chǎn)物所需的pH值不同。對(duì)于好氧發(fā)酵，溶氧濃度是影響微生物生長(zhǎng)和代謝的重要因素。微生物發(fā)酵需要適宜的碳源和氮源，以滿足其生長(zhǎng)和代謝的需求。微生物發(fā)酵的影響因素03發(fā)酵微生物的生理特性CHAPTER衰亡期生長(zhǎng)曲線可分為四個(gè)階段延滯期、對(duì)數(shù)生長(zhǎng)期、穩(wěn)定期和衰亡期。對(duì)數(shù)生長(zhǎng)期細(xì)胞以最大生長(zhǎng)速率進(jìn)行分裂繁殖。穩(wěn)定期細(xì)胞分裂速率與死亡速率相等，細(xì)胞數(shù)量維持穩(wěn)定。描述微生物在生長(zhǎng)過程中，由于生長(zhǎng)速率的變化而形成的生長(zhǎng)狀態(tài)曲線。生長(zhǎng)曲線延滯期微生物適應(yīng)環(huán)境的過程，細(xì)胞體積增大，代謝活躍。細(xì)胞死亡速率大于分裂速率，細(xì)胞數(shù)量減少。發(fā)酵微生物的生長(zhǎng)曲線發(fā)酵微生物的呼吸類型有氧呼吸微生物在有氧條件下，通過線粒體或類似結(jié)構(gòu)進(jìn)行氧化磷酸化，釋放能量。無氧呼吸微生物在無氧條件下，通過糖酵解途徑產(chǎn)生能量。發(fā)酵微生物在無氧條件下，通過糖酵解途徑產(chǎn)生酒精或其他醇類物質(zhì)。呼吸類型對(duì)發(fā)酵的影響不同的呼吸類型會(huì)影響微生物的生長(zhǎng)和代謝產(chǎn)物生成。例如，有氧呼吸有利于菌體生長(zhǎng)，而無氧呼吸則有利于乙醇等產(chǎn)物的生成。03酶系對(duì)發(fā)酵的影響不同的酶系會(huì)影響微生物的代謝途徑和產(chǎn)物生成。例如，乙醇發(fā)酵中涉及到的糖酵解酶系和乙醇氧化酶系等。01酶系微生物體內(nèi)一系列相互協(xié)調(diào)的酶的總稱，它們共同完成某項(xiàng)生理功能。02酶的分類氧化酶、脫氫酶、水解酶、轉(zhuǎn)移酶和裂解酶等。發(fā)酵微生物的酶系代謝調(diào)控微生物通過調(diào)節(jié)酶的合成和代謝產(chǎn)物的外排，來適應(yīng)環(huán)境變化和滿足自身需要的一種生理機(jī)制。代謝調(diào)控的方式包括酶的誘導(dǎo)合成、阻遏作用、調(diào)節(jié)磷酸化等。代謝調(diào)控對(duì)發(fā)酵的影響通過對(duì)代謝調(diào)控的研究，可以了解微生物的生理機(jī)制，并在此基礎(chǔ)上優(yōu)化發(fā)酵過程，提高產(chǎn)物的產(chǎn)量和質(zhì)量。例如，通過調(diào)節(jié)培養(yǎng)基中葡萄糖的濃度，可以控制乙醇等產(chǎn)物的生成速率和產(chǎn)量。發(fā)酵微生物的代謝調(diào)控04發(fā)酵產(chǎn)物的分離與純化CHAPTER利用不同物質(zhì)在離心力場(chǎng)中的沉降速度不同，實(shí)現(xiàn)物質(zhì)分離。離心分離法通過濾材將液體中的懸浮顆粒或微生物截留，達(dá)到分離目的。過濾法利用兩種不混溶的溶劑，將目標(biāo)產(chǎn)物從一種溶劑轉(zhuǎn)移到另一種溶劑中。萃取法利用物質(zhì)沸點(diǎn)不同，通過加熱和冷凝，將不同沸點(diǎn)的物質(zhì)分離。蒸餾法發(fā)酵產(chǎn)物的分離方法吸附法利用吸附劑的吸附作用，將目標(biāo)產(chǎn)物從溶液中吸附出來，達(dá)到純化目的。離子交換法利用離子交換劑的離子交換性質(zhì)，將目標(biāo)產(chǎn)物與其他離子分離。凝膠過濾法利用凝膠顆粒的分子篩作用，將不同大小的分子進(jìn)行分離。親和色譜法利用生物分子間的特異性相互作用，將目標(biāo)產(chǎn)物與其他雜質(zhì)分離。發(fā)酵產(chǎn)物的純化方法通過控制結(jié)晶條件（如溫度、濃度、攪拌速度等），促使目標(biāo)產(chǎn)物結(jié)晶析出。結(jié)晶方法采用適當(dāng)?shù)母稍锛夹g(shù)（如自然干燥、真空干燥、冷凍干燥等），去除產(chǎn)物中的水分或其他溶劑，得到干燥的產(chǎn)物。干燥方法發(fā)酵產(chǎn)物的結(jié)晶與干燥05發(fā)酵生理學(xué)的應(yīng)用CHAPTER面包、啤酒、酸奶等食品的制造01通過發(fā)酵生理學(xué)原理，控制發(fā)酵過程，生產(chǎn)出各種美味的食品。食品添加劑的生產(chǎn)02利用發(fā)酵技術(shù)生產(chǎn)食品添加劑，如味精、檸檬酸等，改善食品的口感和品質(zhì)。食品保鮮與保藏03通過發(fā)酵技術(shù)延長(zhǎng)食品的保質(zhì)期，如乳酸菌發(fā)酵制成的酸奶，具有較高的保鮮效果。在食品工業(yè)中的應(yīng)用利用微生物發(fā)酵技術(shù)生產(chǎn)抗生素，對(duì)抗各種病菌感染?？股氐纳a(chǎn)疫苗的生產(chǎn)生物藥物的生產(chǎn)通過微生物發(fā)酵技術(shù)生產(chǎn)疫苗，預(yù)防各種傳染病。利用發(fā)酵技術(shù)生產(chǎn)生物藥物，如胰島素、生長(zhǎng)激素等。030201在醫(yī)藥工業(yè)中的應(yīng)用有毒有害廢水的處理利用微生物的代謝作用，降解有毒有害物質(zhì)，凈化廢水。固體廢物的處理通過微生物發(fā)酵技術(shù)將固體廢物轉(zhuǎn)化為肥料或能源物質(zhì)。污染土壤的修復(fù)利用微生物的代謝作用，降解土壤中的有害物質(zhì)