《發(fā)酵生理學》課件

《發(fā)酵生理學》ppt課件目錄CONTENTS發(fā)酵生理學簡介微生物發(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)酵生理學的應用01發(fā)酵生理學簡介CHAPTER發(fā)酵生理學的定義發(fā)酵生理學是一門研究微生物在發(fā)酵過程中生命活動規(guī)律的學科，主要涉及微生物的代謝、生長、繁殖等過程。發(fā)酵生理學是生物工程、生物技術、食品科學等領域的重要基礎學科之一，對于指導工業(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)控機制。微生物的代謝途徑和調(diào)控機制研究微生物在發(fā)酵過程中的生長和繁殖規(guī)律，包括生長曲線、生長速率、繁殖方式等。微生物的生長和繁殖研究發(fā)酵過程中微生物的生長、底物消耗和產(chǎn)物生成的動態(tài)變化規(guī)律，建立數(shù)學模型，用于指導生產(chǎn)過程。發(fā)酵動力學發(fā)酵生理學的研究內(nèi)容德國科學家畢希納發(fā)現(xiàn)酵母細胞提取液加入葡萄糖后，加入的青蛙心臟跳動的實驗，標志著發(fā)酵生理學的誕生。19世紀末期科學家們開始對各種微生物進行分離、純化和鑒定，研究其代謝途徑和調(diào)控機制。20世紀初期隨著酶學和分子生物學的發(fā)展，科學家們開始從分子水平上研究微生物的代謝和調(diào)控機制。20世紀中期隨著基因組學、代謝組學等新興學科的發(fā)展，發(fā)酵生理學的研究領域不斷拓展，涉及的領域也越來越廣泛。20世紀末期至今發(fā)酵生理學的發(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行擴大培養(yǎng)，以獲得足夠的菌體量。種子擴大培養(yǎng)將種子液接種到發(fā)酵罐中，在適宜的條件下進行培養(yǎng)，使微生物進行代謝產(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、化工等領域。如乙醇、甲醇等，可用于燃料、化工等領域。如谷氨酸、賴氨酸等，可用于食品、醫(yī)藥等領域。如淀粉酶、蛋白酶等，可用于食品、生物工程等領域。有機酸酒精氨基酸酶制劑溫度對微生物的生長和代謝有重要影響，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值對微生物的生長和代謝有重要影響，不同菌種和產(chǎn)物所需的pH值不同。對于好氧發(fā)酵，溶氧濃度是影響微生物生長和代謝的重要因素。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衰亡期生長曲線可分為四個階段延滯期、對數(shù)生長期、穩(wěn)定期和衰亡期。對數(shù)生長期細胞以最大生長速率進行分裂繁殖。穩(wěn)定期細胞分裂速率與死亡速率相等，細胞數(shù)量維持穩(wěn)定。描述微生物在生長過程中，由于生長速率的變化而形成的生長狀態(tài)曲線。生長曲線延滯期微生物適應環(huán)境的過程，細胞體積增大，代謝活躍。細胞死亡速率大于分裂速率，細胞數(shù)量減少。發(fā)酵微生物的生長曲線發(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構進行氧化磷酸化，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)。呼吸類型對發(fā)酵的影響不同的呼吸類型會影響微生物的生長和代謝產(chǎn)物生成。例如，有氧呼吸有利于菌體生長，而無氧呼吸則有利于乙醇等產(chǎn)物的生成。03酶系對發(fā)酵的影響不同的酶系會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，來適應環(huán)境變化和滿足自身需要的一種生理機制。代謝調(diào)控的方式包括酶的誘導合成、阻遏作用、調(diào)節(jié)磷酸化等。代謝調(diào)控對發(fā)酵的影響通過對代謝調(diào)控的研究，可以了解微生物的生理機制，并在此基礎上優(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)在離心力場中的沉降速度不同，實現(xiàn)物質(zhì)分離。離心分離法通過濾材將液體中的懸浮顆?；蛭⑸锝亓簦_到分離目的。過濾法利用兩種不混溶的溶劑，將目標產(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)沸點不同，通過加熱和冷凝，將不同沸點的物質(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，將目標產(chǎn)物從溶液中吸附出來，達到純化目的。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晶條件（如溫度、濃度、攪拌速度等），促使目標產(chǎn)物結晶析出。結晶方法采用適當?shù)母稍锛夹g（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)物的結晶與干燥05發(fā)酵生理學的應用CHAPTER面包、啤酒、酸奶等食品的制造01通過發(fā)酵生理學原理，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)酵技術延長食品的保質(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)中的應用利用微生物發(fā)酵技術生產(chǎn)抗生素，對抗各種病菌感染。抗生素的生產(chǎn)疫苗的生產(chǎn)生物藥物的生產(chǎn)通過微生物發(fā)酵技術生產(chǎn)疫苗，預防各種傳染病。利用發(fā)酵技術生產(chǎn)生物藥物，如胰島素、生長激素等。030201在醫(yī)藥工業(yè)中的應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)酵技術將固體廢物轉(zhuǎn)化為肥料或能源物質(zhì)。污染土壤的修復利用微生物的代謝作用，降解土壤中的有害物質(zhì)