第八章 甘油发酵20081118
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发酵法产甘油可行性报告1.引言甘油(Glycerol)是一种重要的化工原料,广泛应用于医药、食品、化妆品等领域。
传统上,甘油主要通过石化工艺从石油中提取,但这种方法存在资源浪费和环境污染的问题。
因此,寻找一种可替代的制备甘油的方法具有重要的意义。
本报告将探讨一种新的生产甘油的方法——发酵法,并评估其可行性和潜在优势。
2.发酵法的原理发酵法是利用微生物代谢产生的酶来催化底物转化为目标产物的一种方法。
在制备甘油的发酵过程中,常使用酵母菌作为生产甘油的微生物。
发酵法制备甘油的具体步骤如下:1.选择适宜的酵母菌,例如酿酒酵母(Saccharomyces cerevisiae)等,作为发酵的微生物。
2.提供适宜的培养基,包含碳源(例如葡萄糖)、氮源、矿物盐等,以满足酵母菌的生长和代谢需求。
3.通过发酵过程中的酵母菌代谢,底物(例如葡萄糖)被转化为乳酸、酒精和甘油等产物。
4.对发酵产物进行提取和纯化,得到甘油作为最终产品。
3.可行性分析3.1原料可获得性作为发酵法的底物,葡萄糖是一种常见的可获得的天然糖分。
葡萄糖可以从多种植物来源获取,例如玉米、甘蔗等。
因此,葡萄糖的供应相对充足,不会成为制备甘油的瓶颈。
3.2酵母菌的选择和培养酿酒酵母是一种常见的酵母菌,具有较强的代谢能力和抗性。
其在工业应用中已经被广泛采用,因此可以满足发酵法制备甘油的需要。
酵母菌的培养相对简单,只需提供适宜的培养基和培养条件即可。
3.3产物纯化和提取发酵产物中的甘油需要进行纯化和提取,以获得高纯度的甘油产品。
传统的提取方法包括蒸馏、结晶等,但这些方法存在操作复杂、能耗高等问题。
因此,需要进一步研究和开发高效、低成本的甘油提取技术。
3.4经济可行性发酵法相对于传统的石化法制备甘油具有一定的经济优势。
首先,发酵法不依赖于石油等有限资源,而是利用可再生的生物质作为底物,降低了原料成本。
其次,发酵法的生产过程较为简单,节省了能源和设备成本。
然而,需要注意的是,发酵法在规模化生产时可能面临设备投资和操作成本的挑战,需要进一步的经济评估和优化。
第八章糖代谢知识点:一、糖类的消化知识点:糖原的降解、淀粉的降解、了解体内血糖的来源与去路二、糖酵解知识点:糖酵解途径的发现历史及实验依据,糖酵解反应历程,限速步骤及其酶;能量结算;乙醇发酵和乳酸发酵的原理;糖酵解的意义三、有氧氧化知识点:丙酮酸脱氢酶系,TCA循环的步骤,ATP生成部位,脱氢,底物水平磷酸化位点,限速酶,意义四、磷酸己糖旁路知识点:磷酸戊糖途径的两个阶段,磷酸戊糖途径的生理意义。
五、糖异生知识点:糖异生途径;与糖酵解对照关键酶;糖异生的前体;生糖氨基酸;丙酮酸羧化支路;Cori循环;葡萄糖-丙氨酸循环六、糖原合成知识点:糖原合成酶、UDPG、分枝酶七、光合作用知识点:光合作用,光反应,暗反应,光合磷酸化,Calvin(卡尔文)循环八、代谢调节发酵知识点:代谢调节发酵的思路;甘油发酵原理;柠檬酸发酵原理五、糖类的消化知识点:糖原的降解、淀粉的降解、了解体内血糖的来源与去路选择题:1.催化直链淀粉转化为支链淀粉的酶是:A、R酶B、D酶C、Q酶D、α-1,6糖苷酶2.支链淀粉降解分支点由下列那个酶催化?A、α和β-淀粉酶B、Q酶C、淀粉磷酸化酶D、R-酶3.高等植物体内蔗糖水解由下列那种酶催化?A、转化酶B、磷酸蔗糖合成酶C、ADPG焦磷酸化酶D、蔗糖磷酸化酶4. α-淀粉酶的特征是:A、耐70℃左右的高温B、不耐70℃左右的高温C、在pH7.0时失活D、在pH3.3时活性高5.支链淀粉中的α-1,6支点数等于:A、非还原端总数B、非还原端总数减1C、还原端总数D、还原端总数减1填空题:1.α和β淀粉酶只能水解淀粉的键,所以不能够使支链淀粉彻底水解。
2.淀粉磷酸化酶催化淀粉降解的最初产物是。
3.淀粉的磷酸解通过降解α-1,4糖苷键,通过酶降解α-1,6糖苷键。
4、糖原的降解主要是糖原非还原性末端进行磷酸解,反应由糖原磷酸化酶和脱支酶共同催化生成1-磷酸葡萄糖。
问答题:简述体内血糖的来源和去路。
生物化学第三版习题答案第八章第八章糖代谢自养生物分解代谢糖代谢包括异养生物自养生物合成代谢能量转换(能源)糖代谢的生物学功能物质转换(碳源)可转化成多种中间产物,这些中间产物可进一步转化成氨基酸、脂肪酸、核苷酸。
糖的磷酸衍生物可以构成多种重要的生物活性物质:NAD、F AD、DNA、RNA、A TP。
分解代谢:酵解(共同途径)、三羧酸循环(最终氧化途径)、磷酸戊糖途径、糖醛酸途径等。
合成代谢:糖异生、糖原合成、结构多糖合成以及光合作用。
分解代谢和合成代谢,受神经、激素、别构物调整掌握。
第一节糖酵解glycolysis一、酵解与发酵1、酵解glycolysis (在细胞质中进行)酵解酶系统将Glc降解成丙酮酸,并生成A TP的过程。
它是动物、植物、微生物细胞中Glc分解产生能量的共同代谢途径。
在好氧有机体中,丙酮酸进入线粒体,经三羧酸循环被彻底氧化成CO2和H2O,产生的NADH经呼吸链氧化而产生A TP 和水,所以酵解是三羧酸循环和氧化磷酸化的前奏。
若供氧不足,NADH把丙酮酸还原成乳酸(乳酸发酵)。
2、发酵fermentation厌氧有机体(酵母和其它微生物)把酵解产生的NADH上的氢,传递给丙酮酸,生成乳酸,则称乳酸发酵。
若NAPH中的氢传递给丙酮酸脱羧生成的乙醛,生成乙醇,此过程是酒精发酵。
、视网膜。
二、糖酵解过程(EMP)Embden-Meyerhof Pathway ,1940在细胞质中进行1、反应步骤P79 图13-1 酵解途径,三个不行逆步骤是调整位点。
(1)、葡萄糖磷酸化形成G-6-P反应式此反应基本不行逆,调整位点。
△G0= - 4.0Kcal/mol使Glc活化,并以G-6-P形式将Glc限制在细胞内。
催化此反应的激酶有,已糖激酶和葡萄糖激酶。
激酶:催化A TP分子的磷酸基(r-磷酰基)转移究竟物上的酶称激酶,一般需要Mg2+或Mn2+作为辅因子,底物诱导的裂缝关闭现象好像是激酶的共同特征。
第⼋章发酵操作⽅式及发酵动⼒学第⼋章发酵操作⽅式及发酵动⼒学第⼀节发酵类型及操作⽅式⼀、发酵的类型1、根据微⽣物对氧的需求1)好氧性发酵◆需不断通⼊⽆菌空⽓◆如:利⽤⿊曲霉发酵⽣产柠檬酸利⽤棒杆菌发酵⽣产⾕氨酸利⽤黄单胞菌⽣产黄原胶抗⽣素发酵⽣产2)厌⽓性发酵◆不需供氧◆如:乳酸杆菌的乳酸发酵梭状芽孢杆菌的丙酮丁醇发酵酵母菌为兼性厌氧微⽣物,⽆氧时发酵⽣产酒精,有氧时发酵⽣产菌体2、按发酵培养基物理状态分1)固体发酵根据物料堆放的厚薄分为:薄层发酵:⽊盘或苇帘,1~2cm,培养箱或曲室内厚层发酵:深槽或池,架设帘,30cm以上,接种后通⽓固体发酵优点:可直接采⽤农副产品为原料,⽣产成本和能量消耗都较低;发酵培养基含⽔分低,有时产物浓度⼤⼤⾼于液体培养。
固体发酵缺点:同液体发酵相⽐,固体发酵中微⽣物、营养和产物的分散,发酵热的移去和氧的供应以及杂菌污染的避免等都较困难。
2)液体发酵发酵⼯业的主要⽅法根据培养液的深浅分表⾯培养法深层培养法表⾯培养法(浅盘发酵)◇利⽤浅盘,仅装⼀薄层培养液,接种后进⾏表⾯培养◇在液体上⾯多数形成⼀层菌膜◇在缺乏通⽓设备时,对⼀些繁殖快的好⽓性微⽣物可利⽤此法◇早年青霉素⽣产菌株点青霉(Penicillium notatum) 具有表⾯⽣长的特点,采⽤表⾯培养⽣产青霉素⼜如利⽤⽩地霉⽣产⼈造⾁深层发酵法深层发酵(submerged fermentation)指在液体培养基内部(⽽不仅仅在表⾯)进⾏的培养过程。
深层发酵是当前发酵⼯业中使⽤的主要形式液体深层发酵的优点:1)液体悬浮状态是多数微⽣物的最适⽣长环境。
2)在液体中,菌体及其底物、产物(包括热)易于扩散,使发酵可在均质或拟均质条件下进⾏。
3)液体输送⽅便,易于机械化操作。
4)⼚房⾯积⼩,⽣产效率⾼,易进⾏⾃动化控制,产品质量稳定。
5)产品易于提取、精制⼆、发酵操作⽅式分批操作补料分批操作连续操作1、分批操作分批发酵(batch fermentation)向反应器中⼀次投⼊所需的培养基,然后接种培养,培养过程中除控制温度和pH外不进⾏其他任何控制,反应结束后将全部培养液排出进⾏处理。
甘油/葡萄糖共发酵:一个以利用丙酸杆菌生产丙酸的成熟的工艺摘要共发酵是一个提高主体代谢产物的有效的策略,以甘油和葡萄糖作为碳源可以用来研究丙酸的生产。
带着提高丙酸生产量的目的,我们对丙酸杆菌利用甘油、葡萄糖以及它们混合物对丙酸生产的作用进行了研究。
培养基中丙酸的产量从0.475μg甘油和0.303μg葡萄糖独自发酵提高到了0.572μg利用甘油/葡萄糖4/1 (mol/mol)共发酵。
最大的丙酸和底物转化率分别为21.9克L-1和57.2%(w/w)。
明显高于以甘油或葡萄糖为唯一碳源。
在分批补料发酵试验中,最大的丙酸产量和底物转化效率分别为29.2 g L-1和54.4%(w/w)。
这些结果表明,甘油/葡萄糖共发酵可以更好的替代传统的丙酸发酵。
引言丙酸,一种重要的防霉剂和化学中间体,被广泛的应用于工业生产尤其是食品工业中。
2006年,丙酸的全球年生产能力为349000吨。
预测2010年前年需求增长为2.5%。
目前几乎所有的丙酸均是由石油化工流程生产的。
但丙酸的生物合成因其可再生的生物原料来源和消费需求的日益增长有望成为一个有前途的选择。
虽然目前已经对由丙酸杆菌发酵生产乳酸产生了浓厚的兴趣。
但生产丙酸的浓度、产量和生产效率相对较低,这是阻碍其进行经济利用的最主要的障碍。
碳源,是在丙酸生产过程中最重要的营养元素。
丙酸杆菌可以利用不同的碳源来进行菌株生长和形成有机酸。
但特定的碳源对细胞的生长以及底物的消耗量和副产物的形成有极大的影响。
碳源通过细胞反应影响丙酸杆菌的丙酸发酵动力学,重新分配发酵最终产物来实现氧化还原平衡。
丙酸发酵过程中不同碳源的代谢模式已经通过使用代谢化学计量分析证明,同时也被证明存在不同的控制机制。
为了达到最大的丙酸产率并减少代谢产物的生成,需要对丙酸生产过程中的碳源利用做进一步优化。
传统丙酸发酵通常采用单一碳源,混合碳源也已被提出作为有用的替代品。
通常,唯一的碳源不能满足丙酸杆菌生长和丙酸的生产要求。
大肠甘油发酵原理英文回答:The fermentation principle of glycerol by Escherichia coli is a fascinating process that involves the conversion of glycerol into various valuable products. In this fermentation process, Escherichia coli, a type of bacteria commonly found in the human gut, utilizes glycerol as a carbon source to produce different metabolites.During fermentation, Escherichia coli utilizes the glycerol molecule as a substrate and breaks it down into smaller compounds through a series of enzymatic reactions. These reactions are catalyzed by specific enzymes produced by the bacteria. The glycerol molecule is first converted into dihydroxyacetone phosphate (DHAP), which is then further metabolized into pyruvate through the glycolysis pathway. Pyruvate can be further converted into various end products depending on the specific metabolic pathways present in the bacteria.One of the most well-known end products of glycerol fermentation by Escherichia coli is ethanol. The pyruvate produced from glycerol can be converted into acetaldehyde, which is then reduced to ethanol by the enzyme alcohol dehydrogenase. This process is commonly used in the production of bioethanol, a renewable and sustainable alternative to fossil fuels.In addition to ethanol, Escherichia coli can also produce other valuable products from glycerol fermentation. For example, it can produce succinate, a chemical compound used in the production of biodegradable plastics. By manipulating the metabolic pathways and enzyme activities, researchers have been able to enhance the production of succinate from glycerol fermentation.中文回答:大肠杆菌对甘油的发酵原理是一个非常有趣的过程,它将甘油转化为各种有价值的产物。