《发酵生理学》课件

《发酵生理学》ppt课件目录CONTENTS•发酵生理学简介•微生物发酵过程•发酵微生物的生理特性•发酵产物的分离与纯化•发酵生理学的应用01发酵生理学简介CHAPTER发酵生理学的定义发酵生理学是一门研究微生物在发酵过程中生命活动规律的学科，主要涉及微生物的代谢、生长、繁殖等过程发酵生理学是生物工程、生物技术、食品科学等领域的重要基础学科之一，对于指导工业发酵生产、提高发酵效率和产品质量具有重要意义发酵生理学的研究内容微生物的代谢途径和调控机制研究微生物在发酵过程中的代谢途径，包括糖代1谢、氨基酸代谢、脂肪代谢等，以及这些代谢途径的调控机制微生物的生长和繁殖研究微生物在发酵过程中的生长和繁殖规律，包2括生长曲线、生长速率、繁殖方式等发酵动力学研究发酵过程中微生物的生长、底物消耗和产物3生成的动态变化规律，建立数学模型，用于指导生产过程发酵生理学的发展历程19世纪末期20世纪初期德国科学家毕希纳发现酵母细胞提取液加科学家们开始对各种微生物进行分离、纯入葡萄糖后，加入的青蛙心脏跳动的实验，化和鉴定，研究其代谢途径和调控机制标志着发酵生理学的诞生20世纪中期20世纪末期至今随着酶学和分子生物学的发展，科学家们随着基因组学、代谢组学等新兴学科的发开始从分子水平上研究微生物的代谢和调展，发酵生理学的研究领域不断拓展，涉控机制及的领域也越来越广泛02微生物发酵过程CHAPTER微生物发酵的类型好氧发酵在有氧条件下，微生物通过好氧呼厌氧发酵吸产生二氧化碳、水等代谢产物在无氧条件下，微生物通过厌氧呼吸产生乙醇、乳酸等代谢产物兼性厌氧发酵微生物在有氧和无氧条件下都能进行发酵，产生不同的代谢产物微生物发酵的过程菌种选择与培养发酵罐接种与培养选择适合的菌种，进行适宜的将种子液接种到发酵罐中，在培养基配制和灭菌处理适宜的条件下进行培养，使微生物进行代谢产生所需的产物种子扩大培养产物提取与精制将选择的菌种在适宜条件下进从发酵液中提取所需的代谢产行扩大培养，以获得足够的菌物，并进行精制处理，得到高体量纯度的产物微生物发酵的产物有机酸酒精氨基酸酶制剂如谷氨酸、赖氨酸等，如淀粉酶、蛋白酶等，如乳酸、醋酸等，可用如乙醇、甲醇等，可用可用于食品、医药等领可用于食品、生物工程于食品、化工等领域于燃料、化工等领域域等领域微生物发酵的影响因素温度pH值温度对微生物的生长和代谢有重要影pH值对微生物的生长和代谢有重要响，不同菌种和产物所需的温度不同影响，不同菌种和产物所需的pH值不同溶氧浓度碳源和氮源对于好氧发酵，溶氧浓度是影响微生微生物发酵需要适宜的碳源和氮源，物生长和代谢的重要因素以满足其生长和代谢的需求03发酵微生物的生理特性CHAPTER发酵微生物的生长曲线生长曲线对数生长期细胞以最大生长速率进行分裂繁殖描述微生物在生长过程中，由于生长速率的变化而形成的生长状态曲线生长曲线可分为四个阶段稳定期延滞期、对数生长期、稳定期和衰细胞分裂速率与死亡速率相等，细亡期胞数量维持稳定延滞期衰亡期微生物适应环境的过程，细胞体积细胞死亡速率大于分裂速率，细胞增大，代谢活跃数量减少发酵微生物的呼吸类型有氧呼吸微生物在有氧条件下，通过线粒体或类似结构进行氧化磷酸化，释放能量无氧呼吸微生物在无氧条件下，通过糖酵解途径产生能量发酵微生物在无氧条件下，通过糖酵解途径产生酒精或其他醇类物质呼吸类型对发酵的影响不同的呼吸类型会影响微生物的生长和代谢产物生成例如，有氧呼吸有利于菌体生长，而无氧呼吸则有利于乙醇等产物的生成发酵微生物的酶系酶系01微生物体内一系列相互协调的酶的总称，它们共同完成某项生理功能酶的分类02氧化酶、脱氢酶、水解酶、转移酶和裂解酶等酶系对发酵的影响03不同的酶系会影响微生物的代谢途径和产物生成例如，乙醇发酵中涉及到的糖酵解酶系和乙醇氧化酶系等发酵微生物的代谢调控代谢调控微生物通过调节酶的合成和代谢产物的外排，来适应环境变化和满足自身需要的一种生理机制代谢调控的方式包括酶的诱导合成、阻遏作用、调节磷酸化等代谢调控对发酵的影响通过对代谢调控的研究，可以了解微生物的生理机制，并在此基础上优化发酵过程，提高产物的产量和质量例如，通过调节培养基中葡萄糖的浓度，可以控制乙醇等产物的生成速率和产量04发酵产物的分离与纯化CHAPTER发酵产物的分离方法离心分离法过滤法利用不同物质在离心力场中的沉降速度不同，通过滤材将液体中的悬浮颗粒或微生物截留，实现物质分离达到分离目的萃取法蒸馏法利用两种不混溶的溶剂，将目标产物从一种利用物质沸点不同，通过加热和冷凝，将不溶剂转移到另一种溶剂中同沸点的物质分离发酵产物的纯化方法吸附法离子交换法利用吸附剂的吸附作用，将目标产物从溶液利用离子交换剂的离子交换性质，将目标产中吸附出来，达到纯化目的物与其他离子分离凝胶过滤法亲和色谱法利用凝胶颗粒的分子筛作用，将不同大小的利用生物分子间的特异性相互作用，将目标分子进行分离产物与其他杂质分离发酵产物的结晶与干燥结晶方法通过控制结晶条件（如温度、浓度、搅拌速度等），促使目标产物结晶析出干燥方法采用适当的干燥技术（如自然干燥、真空干燥、冷冻干燥等），去除产物中的水分或其他溶剂，得到干燥的产物05发酵生理学的应用CHAPTER在食品工业中的应用面包、啤酒、酸奶等食品的制造01通过发酵生理学原理，控制发酵过程，生产出各种美味的食品食品添加剂的生产02利用发酵技术生产食品添加剂，如味精、柠檬酸等，改善食品的口感和品质食品保鲜与保藏03通过发酵技术延长食品的保质期，如乳酸菌发酵制成的酸奶，具有较高的保鲜效果在医药工业中的应用010203抗生素的生产疫苗的生产生物药物的生产利用微生物发酵技术生产通过微生物发酵技术生产利用发酵技术生产生物药抗生素，对抗各种病菌感疫苗，预防各种传染病物，如胰岛素、生长激素染等在环境保护中的应用有毒有害废水的处理利用微生物的代谢作用，降解有毒有害物质，净化废水固体废物的处理通过微生物发酵技术将固体废物转化为肥料或能源物质污染土壤的修复利用微生物的代谢作用，降解土壤中的有害物质，修复受损土壤在农业中的应用有机肥料的生产利用微生物发酵技术生产有机肥料，提高土壤肥力生物农药的生产利用微生物发酵技术生产生物农药，减少化学农药的使用植物生长调节剂的生产通过微生物发酵技术生产植物生长调节剂，促进植物生长谢谢THANKS。