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微生物對培養基中碳源的代謝

微生物發酵機理是指微生物通過其代謝活動,利用基質合成人們所需要的產物的內在規律。 由于微生物的種類、遺傳性狀和環境條件不同,微生物所能積累的產物不同,主要有微生物菌體、微生物酶和代謝產物,微生物的代謝產物很多,如酒精、丙酮丁醇、有機酸、氨基酸、核苷酸、蛋向質、抗生素、維生素、脂肪、多糖等。這些產物中有些是某種微生物在一定的環境條件下所生成的,如灑精和乳酸。也有許多產物是生理正常的微生物不能過量積累的,必須是具有特異的生理特征的微生物才能積累。 人為地改變微生物的代謝調控機制,使有用中間代謝產物過量積累,這種發酵稱為代謝控制發酵。微生物積累某種產物,取決于微生物遺傳性狀和環境條件,要控制微生物發酵的方向和質量,首先要研究微生物的生理代謝規律,就是生物合成各種代謝產物的途徑和代謝調節機制,環境因素對代謝方向的影響以及改變微生物代謝方向的措施,這就是發酵機理的研究內容。 微生物的碳素營養物質主要包括淀粉、纖維素、半纖維索、幾丁質和果膠多糖類及其水解產物,其中最重要的是淀粉及其水解產物—葡萄糖。淀粉之所以是微生物重要的碳素營養物質,一是來源廣泛而且十分豐富,農副產品和野生植物都含有大量的淀粉,二是能被大多數微生物分解利用。因此,在發酵生產中常以淀粉作碳源,經微生物轉化,而生成一系列的發酵產品。 微生物分解淀粉是在淀粉酶類催化作用下進行的。根據微生物淀粉酶類作用機制不同,可分為a-淀粉酶、p-淀粉酶、葡萄糖淀粉酶和異淀粉酶等類型。這些酶類共同對淀粉分鰓的結果,形成葡萄糖和果糖等已糖類物質。絕大多數異養菌都能利用葡萄糖等作碳源和能源,其他已糖均需轉化為葡萄糖后再進一步被分解利用。 不同類型的微生物對葡萄糖分解方式和途徑也不一樣: 1.碳源的厭氧分解 兼性和專性厭氧菌均能在無氧的條件下,對葡萄糖進行分解,并可生成多種多樣的代謝產物,人們正是利用微生物的這些轉化特性,形成了許多工業發酵產品。如酒精、乳酸、丙酮與丁醇等。 2.碳源的有氧分解 有氧分解葡萄糖時,出現異常代謝,就有可能導致代謝途徑中某一中間產物的積累,而成為人類所需的發酵產品。在發酵工業中,如檸檬酸發酵,谷氨酸發酵以及很多的抗生素發酵生產,就是人為干擾微生物菌體內葡萄糖分解代謝,而造成一些中間代謝產物或次級代謝產物積累。 本文參考《發酵工程原理與技術》一書。
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