,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,微生物的代谢活动与食品的加工和贮藏密切相关,:,如果环境条件适宜，微生物就能在食品中大量生长繁殖，造成食品腐败变质。,利用有益菌的代谢活动生产新的发酵食品、药品和饲料等。,第二节 大分子物质的分解,(1),-,淀粉酶 又称液化型淀粉酶。,-,淀粉酶可从淀粉分子内部,任意水解,-1,4-,糖苷键,，,但不能作用于淀粉分子的,-1,6-,糖苷键以及,靠近分枝点的,-1,4-,糖苷键。,发酵工业中常用,枯草芽孢杆菌,BF-7658,生产中温淀粉酶。,地衣芽孢杆菌,生产耐高温,-,淀粉酶。,一、多糖的分解,1.,淀粉的分解,(2),-,淀粉酶,-,淀粉酶从淀粉分子的非还原端开始，,每次分解出一个麦芽糖分子,，,可将直链淀粉彻底水解成麦芽糖。,由于不能作用于,-1,6-,糖苷键,，分解枝链淀粉时，产物为麦芽糖和,-,极限糊精。,根霉和米曲霉,等可产生大量的,-,淀粉酶。,巨大芽孢杆菌、假单胞菌、多粘芽孢杆菌、某些放线菌也能产生此酶。,(3),葡萄糖苷酶,葡萄糖苷酶从非还原端开始，,将,-1,4-,结合的葡萄糖分子依次一个个切下,，,但不能水解,-1,6-,糖苷键，,遇到,-1,6-,糖苷键就绕过去，继续水解,-1,4-,糖苷键，枝链淀粉的水解产物除葡萄糖外，还有带有,-1,6-,糖苷键的寡糖。,工业生产中常用,根霉和曲霉,生产葡萄糖苷酶。,(4),异淀粉酶,又称淀粉,-1,6-,葡萄糖苷酶,异淀粉酶专门水解,-1,6-,糖苷键,生成葡萄糖。,故能水解由,-,淀粉酶和,-,淀粉酶的水解产物,极限糊精。,常用,产气肠杆菌,10016,生产异淀粉酶。,黑曲霉、米曲霉,也,可产生此酶。,应 用,微生物的淀粉酶可用于纺织工业棉织物淀粉脱浆，代替酸水解法生产葡萄糖，制曲酿酒，用于食品中的糖化作用等。微生物来源的淀粉酶制剂已实现工业化生产,1.,淀粉的分解,纤维素是葡萄糖通过,-1,4-,糖苷键组成,。,纤维素酶是一类纤维素水解酶的总称，或称纤维素酶的复合物。,根据其作用方式不同可分为三类：,C,1,酶：,作用于天然纤维素，变成,水合非结晶纤维素。,Cx,酶：,水解,溶解的纤维素，,不能作用于结晶的纤维素,纤维二糖酶,(,-,葡萄糖苷酶,),：,水解纤维二糖、纤维三糖和短链的纤维寡糖，生成葡萄糖。,绿色木霉、康氏木霉和木素木霉，,以及某些放线菌和细菌为生产纤维素酶的常用菌种。,2.,纤维素的分解,3.,半纤维素的分解,半纤维素根据其结构可概括为两类：,同聚糖：,仅包含一种单糖，如木聚糖、半乳聚糖、甘露,聚糖等；,异聚糖：,包括两种以上的单糖或糖醛酸，几种不同的糖,同时存在于一个半纤维素分子中。,生产半纤维素酶的微生物主要有,曲霉、根霉与木霉,等属。,半纤维素酶通常与纤维素酶、果胶酶混合使用,可以改善植物性食品的质量，提高淀粉质原料的利用率、,果汁饮料的澄清等。,果胶物质,主要是由,D-,半乳糖醛酸通过,-1,4-,糖苷键连接而成的直链状的高分子聚合物。,果胶物质包括果胶质和果胶酸。,分解果胶质的酶是多酶复合物，可分为,果胶酯酶,和聚,半乳糖醛酸酶,两种。,果胶质,(,不可溶性果胶,),在原果胶酶作用下，转化成,水可溶性的果胶,再进一步被果胶甲酯水解酶,(,果胶酯酶,),催化去掉甲酯基团，生成,果胶酸,最后被聚半乳糖醛酸酶,(,果胶酸酶,),水解，切断,-1,4-,糖苷键，生成,半乳糖醛酸。,常用细菌和真菌生产果胶酶，用于果汁澄清、橘子脱囊衣的加工处理。,4.,果胶物质的分解,几丁质是由,N-,乙酰葡萄糖胺通过,-1,4,糖苷键聚合而成的含氮多糖类物质。,它是真菌细胞壁、昆虫体壁和节肢动物甲壳的主要成分，不能被一般生物分解与利用。,只有某些细菌，如,溶几丁质芽孢杆菌,；某些放线菌，如,链霉菌,能分泌几丁质酶。,几丁质酶使几丁质水解生成几丁二糖，再通过几丁二糖酶进一步水解生成,N-,乙酰葡萄糖胺。后者进一步分解，生成葡萄糖和氨。,5.,几丁质的分解,二、含氮有机化合物的分解,1.,蛋白质的分解,腐化：,蛋白质在有氧环境下被微生物分解的过程,这时蛋白质可被完全氧化，生成,CO,2,、,H,2,、,NH,3,、,CH,4,等。,腐败：,蛋白质在厌氧的环境中被微生物分解的过程,此时蛋白质分解不完全，分解产物多为氨基酸、有机酸等。,蛋白质的降解分二步完成：,蛋白质在胞外,蛋白酶,作用下水解生成,短肽,；,短肽在,肽酶,作用下进一步分解成,氨基酸,。,肽酶,是一种胞内酶，在细胞自溶后释放到环境中。,根据肽酶作用部位不同分为两种：,氨肽酶：,作用于有游离氨基端的肽键。,羧肽酶：,作用于有游离羧基端的肽键。,一般真菌分解天然蛋白质能力强,多数细菌不能分解天然蛋白质，只能分解变性蛋白以及蛋白质的降解产物。,微生物分解蛋白质的能力是微生物分类依据之一。,例如，乳酸杆菌、大肠杆菌等不能水解蛋白质，但可以利用蛋白胨、肽和氨基酸等。,1.,蛋白质的分解,产生蛋白酶的微生物种类很多。例如,：,好氧菌：,枯草芽孢杆菌、马铃薯芽孢杆菌、假单胞菌等。,兼性厌氧菌：,如变形杆菌属,厌氧菌：,如梭状芽孢杆菌属等。,放线菌：,如链霉菌。,真菌：,如曲霉属、毛霉属等。,在食品工业中，传统的酱制品，如酱油、豆豉、腐乳等的制作也都利用了微生物对蛋白质的分解作用。,近代工业已能利用枯草芽孢杆菌、栖土曲霉、费氏放线菌等微生物生产蛋白酶制剂。,1.,蛋白质的分解,氨基酸的分解产物对许多发酵食品，如酱油、,干酪、发酵香肠等的挥发性风味组分有重要影响,微生物对氨基酸的分解方式主要有：,脱氨作用,脱羧作用,2.,氨基酸的分解,有机氮化合物经微生物作用产生氨的过程称,氨 化作用。,脱氨作用方式主要有,5,种：,氧化脱氨,还原脱氨,氧化,-,还原脱氨,(,Stickland,反应,),水解脱氨,直接分解脱氨,(1),脱氨作用,在有氧条件下，氨基酸在,氨基酸氧化酶,的作用下，脱氨生成,-,酮酸和氨。,它是好氧菌进行脱氨的一种方式,氧化脱氨,还原脱氨,在无氧条件下，氨基酸在,氨基酸脱氢酶,作用下以还原方式脱氨生成饱和脂肪酸和氨。,它是专性厌氧菌和兼性厌氧菌脱氨的一种方式,在,Stickland,反应中，一种氨基酸作为,氢供体,氧化脱氨，另一种氨基酸作为,氢受体,还原脱氨，生成相应的有机酸、,-,酮酸和氨。,这是氧化脱氨与还原脱氨相偶联的特殊发酵。,丙氨酸、缬氨酸、异亮氨酸、亮氨酸等为氢供体。,甘氨酸、羟脯氨酸、脯氨酸和鸟氨酸等为氢受体。,例如：,CH,3,CHNH,2,COOH+2,CH,2,NH,2,COOH 3 CH,3,COOH+3NH,3,+CO,2,丙氨酸 甘氨酸 乙酸,(,氢供体,),(,氢受体,),氧化,-,还原脱氨,(,Stickland,反应,),在厌氧条件下，氨基酸在,水解酶,作用下水解脱氨生成羟酸与氨。,水解脱氨,分解脱氨,氨基酸在直接脱氨的同时，其双键在,，,碳原子上减饱和，生成不饱和酸和氨。,COOH-CH,2,-CHNH,2,-COOH-COOH-CHCH-COOH+NH,3,L-,天门冬氨酸 延胡索酸,L-,天门冬氨酸裂解酶,许多腐败细菌和真菌细胞内具有氨基酸脱羧酶。,R-CHNH,2,-COOH R-CH,2,-NH,2,+CO,2,氨基酸 胺类,二元胺对人体有毒，是食物中毒的原因之一。,例如，鸟氨酸脱羧生成腐胺,赖氨酸脱羧生成尸胺,这些胺称为肉毒胺。肉类蛋白质腐败后常生成二元胺，故不宜食用。,(2),脱,羧作用,核酸分解代谢的第一步是水解连接核苷酸之间的,磷酸二酯键，生成低级多核苷酸或单核苷酸。,作用于核酸的磷酸二酯键的酶，称为,核酸酶,。,水解核糖核酸的酶称,核糖核酸酶,(,RNase,),水解脱氧核糖核酸的酶称,脱氧核糖核酸酶,(,DNase,),核苷酸,+H,2,O-,核苷,+H,3,PO,4,核苷,+H,2,O-,核糖,+,碱基,3.,核酸的分解,核苷酸酶,核苷酶,脂肪类物质一般不被微生物利用。,在缺少其它碳源与能源物质时，微生物能分解与利用脂肪进行生长。,由于脂肪是不能进入细胞，细胞内贮藏的脂肪也不可直接进入糖的降解途径，均要在脂肪酶的作用下进行水解,。,三、脂肪和脂肪酸的分解,脂肪酶广泛存在于细菌、放线菌和真菌中,例如，荧光假单胞菌、粘质沙雷氏菌、分枝杆菌、小放线菌，曲霉、青霉、白地霉、假丝酵母等都能分解脂肪和高级脂肪酸。,一般真菌产生脂肪酶能力较强，而细菌产生脂肪酶的能力较弱。,脂肪酶目前主要用于油脂工业、食品工业和纺织工业中，常被用作消化剂并用于乳品增香、制造脂肪酸、绢丝的脱脂等。,1.,脂肪的分解,多数细菌对脂肪酸的分解能力很弱。,但是，脂肪酸分解酶系诱导酶，在有诱导物存在情况下，细菌也能分泌脂肪酸分解酶，而使脂肪酸分解氧化。,2.,脂肪酸的分解,第三节 微生物的酶,一、酶在微生物生命活动中的作用,(,学生自学内容，,P147),在基质中，酶可将大分子营养物质分解成小分子物质，而后进入细胞，又在酶的作用下被微生物分解利用。同时，微生物利用在分解过程中产生的中间产物和能量，合成细胞物质，满足生长繁殖的需要。,微生物细胞还可通过改变酶的种类、数量、活性来控制和调节代谢活动，使代谢过程经常与周围环境和自身生理需要保持平衡。,因此，酶的存在是微生物进行新陈代谢的必要条件。没有酶，就没有新陈代谢，也就没有生命。,(1),水解酶类,(2),裂解酶类 又称为裂合酶类,(3),氧化还原酶类,(4),转移酶类,(5),异构酶类,(6),合成酶类,二、产生的酶类,1.,常见的微生物酶类,由细胞内产生，不分泌到细胞外。,例如，氧化还原酶、转移酶、裂解酶、异构酶与合成酶等。,工业生产微生物酶制剂只有少数是胞内酶。,胞内酶集中在菌体细胞内，因与细胞内其它酶不宜分开，故较难获得纯酶,。,2.,微生物的胞内酶和胞外酶,(1),胞内酶,(2),胞,外酶,由菌体细胞内产生，分泌到细胞外,。,例如，水解酶类：淀粉酶、蛋白酶、脂肪酶、果胶酶等。,这类酶,能催化环境中,一些复杂的大分子物质，且不易透过细胞质膜的化合物，水解成比较简单的小分子化合物，而被细胞吸收。,工业生产微生物酶制剂大都是胞外酶。,(1),固有酶 又称组成酶。,固有酶是由微生物细胞在含有营养物质的培养液中能固定产生的酶。,不论营养基质中有无此种酶的作用底物，并不影响此种酶的产生。,(2),适应酶 又称诱导酶。,只有环境中有诱导物存在时才能产生,。,诱导物不存在时，催化它的酶也不产生。,3.,微生物的固有酶和适应酶,在食品工业：,淀粉酶、纤维素酶、蛋白酶、脂肪酶、果胶酶等；,在疾病治疗方面：,超氧化物歧化酶、,-,天门冬氨酸酶等；,在药物制造方面：,青霉素酰化酶、核苷磷酸化酶、无色杆菌蛋白酶等；,在分析检测方面：,脲酶、,-,谷氨酸脱羧酶、己糖激酶、过氧化氢酶等；,微生物是酶制剂的重要来源,。,四、微生物酶的应用,(P150),可让学生自学,酶的合成受基因和代谢物的双重控制。,酶的合成受,DNA,分子的控制。由基因决定酶分子的化学结构。,当有诱导物时，酶的生成量可以几倍，甚至几百倍地增加。有阻遏物，使酶的合成量大大减少。,酶的合成还受代谢物,(,酶反应底物、产物及其结构类似物,),的控制和调节。,第四节 微生物代谢的调节与控制,一、酶合成的调节,诱导酶是细胞为适应外来底物或其结构类似物而临时合成的一类酶。,例如，,E.coli,在含,乳糖,培养基中所产生的,-,半乳糖苷酶,和,半乳糖苷渗透酶,等。,能促进诱导酶产生的物质成为诱导物。,诱导物：酶的底物,底物结构类似物,底物的前体物质,1.,诱导作用,在微生物的代谢过程中，,2.,阻遏作用,反馈抑制降低关键酶的活性,阻遏作用阻遏关键酶的合成,某末端产物过量,减少末端产物的量,阻遏作用有末端代谢产物的阻遏和分解代谢产物的阻遏。,解除反馈抑制和阻遏作用,(1),末端代谢产物的阻遏,是指由代谢途径末端产物的过量积累而引起的阻遏。,例如，在,E.coli,合成色氨酸中，色氨酸超过一定浓度时，有关