产生有机酸和醇类的微生物

产生有机酸和醇类的微生物产生有机酸和醇类的微生物第1页5.1乙酸5.1.1用途：是一个极为主要化工产品。

各国对乙酸使用情况则有较大差异。比如，美国用于生产乙酸乙烯酯百分比较大，而日本则有较多乙酸用于发酵工业，利用微生物使乙酸转化为一些氨基酸。乙酸还用做生产食品添加剂谷氨酸、柠檬酸和赖氨酸基础原料。美国在食品中禁用合成乙酸。

1.乙酸乙烯酯产生有机酸和醇类的微生物第2页2.溶剂3.乙酸酯合成4.乙酸盐5.杀菌剂——乙酸和乙酸钠常见于控制面包生产中由真菌引发发粘现象。最近还用于含水量较高谷物保藏，乙酸和丙酸混合物对红曲霉、青霉菌和曲霉菌等有杀菌作用。含水量高达27%谷物用乙酸和丙酸混合物处理，可保留145天而不受霉菌感染，不然谷物在1周内就会变质。6.合成卤代乙酸用微生物制成乙酸过程是由乙醇或含乙醇产物如葡萄酒、发酵苹果汁、麦芽汁和发酵乳清而得到。产生有机酸和醇类的微生物第3页5.1.2产生乙酸微生物醋酸菌是指氧化酒精生成乙酸细菌总称。它属假单胞杆菌科，是需氧细菌代表。醋酸菌主要作用是氧化酒精生成乙酸，一些醋酸菌能继续氧化乙酸分解为二氧化碳和水。

醋酸菌形态为短杆或长杆状细胞，单独、成对或排列成链状，有时几条链平行排列成指级状，细胞大小为1—37μm×0.2—0.5μm。醋酸菌分类方法有各种，1978年，柳田腾治氏依据醋酸菌对维生素要求和对有机酸同化性，将食醋酿造优良菌株分为两个属，即醋酸杆菌属和葡萄糖杆菌属。醋酸杆菌属，现已发觉有53种，它们特点是：氧化乙醇产生有机酸和醇类的微生物第4页生成乙酸，不氧化葡萄糖，不需要维生素，能同化主要有机酸（尤其是对乳酸、琥珀酸同化力很强）。葡萄糖杆菌属现已发觉有8个种，它们特点是：能氧化酒精生成乙酸，但氧化能力很弱，它们不再分解乙酸为二氧化碳和水，能利用葡萄糖生成葡萄糖酸，需要维生素，对主要有机酸几乎都不能同化。几个酿造食醋常见醋酸菌：

1.奥尔兰醋酸杆菌属葡萄酒醋酸菌属，是法国奥尔兰地域由葡萄酒生产乙酸主要菌株，它能产生少许酯，生酸能力较小，最大产酸量为2.9%，但有较强耐酸性。菌体大小为：产生有机酸和醇类的微生物第5页0.3—0.4μm×1.6—2.4μm。生长最适温度30℃，最高温度39℃，最低7—8℃。2.许氏醋酸杆菌许氏醋酸杆菌为速酿醋酸菌，是德国有名速酿醋酸菌株，产酸最高可达11.5%，但耐酸能力比较弱，为人工培养醋酸菌，菌体大小0.3—0.4μm×1.6—2.4μm。最适生长温度25—27.5℃，最高37℃。3.弯曲醋酸菌可能是许氏醋酸菌变种，细胞呈显著弯曲，性能与许氏醋酸杆菌类似。产生有机酸和醇类的微生物第6页4.产醋醋酸杆菌产醋醋酸杆菌是德国哈斯雷醋厂使用菌株，为速酿醋酸菌。此菌能产生大量乙酸乙酯，给食醋以葡萄酒芳香。但该菌体产酸量较低，又可氧化乙酸分解为二氧化碳和水。菌体大小0.1—0.2μm×1.2—1.4μm。最适生长温度33℃。5.纹膜醋酸杆菌为啤酒醋酸菌，是日本酿醋主要菌株。此菌培养过程中在液面能形成乳白色、皱折状、有粘性菌膜，一摇动易破碎，使液体混浊。产酸量最高可达8.75%，能耐酒精14%—15%。此菌体能分解乙酸生成二氧化碳和水。其菌体大小0.4—0.8μm×1.0—2.0μm。最适生长温度30℃，最高生长温度42℃，最低温度为4—5℃。产生有机酸和醇类的微生物第7页6.恶臭醋酸杆菌为啤酒醋酸菌。此菌在液面能形成皱折皮膜，菌膜沿器壁上升，溶液不混浊。该菌株最高产酸量为7%—9%，耐酒精8%以下，并能继续分解乙酸生成二氧化碳和水。其最适培养温度28—30℃，最适pH3.5—6.0。7.攀膜醋酸杆菌为葡萄酒醋酸菌。是酿造葡萄酒、葡萄醋有害菌。此菌在液体中能形成尤其粘而薄膜，沿器壁上升，膜下面液体很混浊，有不良气味产生，不适于酿醋。产生有机酸和醇类的微生物第8页8.胶质醋酸菌为葡萄酒醋酸菌，能在酒醪中繁殖，致使酒醪酸败变粘。该菌生酸速度慢，又分解乙酸，并能生成大量粘膜，称为“醋母”，使乙酸产生腐败坏味。此菌在全部醋厂都为有害菌。

优良醋酸菌种应发酵速度快、转酸率高、代谢产物除乙酸外还应有各种有机酸和芳香性酯类等。我国醋厂，有使用人工纯培养醋酸菌，菌种主要有两株：一株是恶臭醋酸杆菌，菌号AS1.41。该菌细胞杆状，常呈连锁状，大小为0.3—0.4μm×1—2μm，无运动性，不产生芽孢。在固体培养基上菌落隆起、平滑，呈灰白色。在液体培养基上培养，菌体沿瓶壁上升，在表面生长，呈淡青色极薄平滑菌膜，液体不甚混浊。最适培养温度28—30℃，最适pH3.5—6.0。

产生有机酸和醇类的微生物第9页另一株是沪酿1.01。不过，当前我国大多数酿醋厂，依然利用天然醋酸菌进行自然发酵，开放式操作必定会有天然醋酸菌侵入，致使产品质量不够稳定。5.2柠檬酸

柠檬酸，学名2-羟基-丙烷三羧酸或β-羟基丙三酸。5.2.1用途：柠檬酸含有溶解度大、酸味愉快、毒性小、易于吸收和价格低廉等特点，广泛用做食品酸化剂、药品添加剂、化装品和洗涤用具添加剂。产生有机酸和醇类的微生物第10页1.食品工业大量用于食品酸化添加剂，尤其是软饮料和糖果。加入硬糖中能增加酸味，还有利于使蔗糖转化为单糖类，可防止因蔗糖溶解度小而结晶成粒。食品中加入柠檬酸还可控制适当pH。

2.药品柠檬酸可与水中碳酸盐作用生成二氧化碳（发泡）和柠檬酸盐，有利于药品有效成份快速溶解，还可增加一些泻药和麻醉药溶解作用，并可改进口味。柠檬酸盐还是血液抗凝剂。

3.化装品含柠檬酸洗发液能使头发含有光泽且富有弹性。可与铬矾、糊精、甘油和氧化铵等配制成固发液。产生有机酸和醇类的微生物第11页4.洗涤剂柠檬酸盐有很好洗涤剂性质，作为添加剂能取代磷酸盐配制易于生物降解洗涤剂，以防止富磷化污染环境。

5.其它工业用途二氧化硫吸收剂、油井处理剂、纺织助剂、金属清洁剂、烟草添加剂和废水处理剂等。

柠檬酸是我国发酵工业一个大行业，我国也是世界上最大柠檬酸生产国，出口量从来处于我国生物技术产品最前列。年份1976198019861990199219941995199619971998产量/104·t0.130.844.68.811.216.420.925.326.926.8出口量/104·t9.812.514.415.217.815.6表4-8我国柠檬酸产量和出口量产生有机酸和醇类的微生物第12页5.2.2产生菌类淀粉质原料：黑曲霉（生产菌为其变种）。烃类原料：假丝酵母1965年，上海工业微生物研究所以“沪轻2号”为出发菌，用氮芥诱变筛选出薯干直接深层发酵工业化生产菌种宇佐美曲霉，与天津工业微生物研究所、南通发酵厂等合作使之工业化生产，并在全国推广，形成我国独特薯干直接深层发酵法生产柠檬酸工业。

1973年，复旦大学等采取浸渍培养基和溴甲酚绿滤纸培养黑曲霉，并依据变色圈与菌落直径之比，筛选高产菌株。产生有机酸和醇类的微生物第13页1974年，上海工业微生物研究所采取酸性平板法从土壤中分离柠檬酸产生菌。并经60Coγ射线诱变，取得我国柠檬酸生产中第二代菌种黑曲霉D353,1977年筛选取得第三代高浓度薯干直接深层发酵新菌种黑曲霉5061。1979年筛选取得第四代生产菌种黑曲霉3008。1982年推出第五代生产菌种Co827。当前大多数工厂仍使用此菌种生产。石油原料柠檬酸发酵研究以日本、美国研究报道占多数。以正烷烃为原料，采取解脂假丝酵母发酵，产酸达18.3%，转化率155%。其缺点是发酵液中异柠檬酸含量较高。但以烃类作基质，因其安全性而不宜做食品或美容品等添加剂。产生有机酸和醇类的微生物第14页

当前已知很多微生物能产生柠檬酸，尤其是霉菌，尤其是黑曲霉，但生产上用是其变种。一些细菌如石油节杆菌、棒状杆菌，局限青霉一些种。假丝酵母一些种能够烃类为原料产柠檬酸。5.3乳酸

乳酸，学名2-羟基丙酸。5.3.1用途：

1.工业原材料乳酸钙和乳酸钠是两种广泛使用药品。乳酸钙在医药方面用于补充钙质、固齿和助长骨骼发育。乳酸钠可用于解除因腹泻脱水、糖尿病和胃炎等引发酸中毒。产生有机酸和醇类的微生物第15页

乳酸本身可用做消毒防腐剂。工业级乳酸用于鞣革工业做酸化剂。多年来，生物可降解塑料研制与开发已成为大家日益关注问题之一，且有一系列产品问世。从材料角度出发，生物降解塑料可分为天然和合成高分子两种。前者主要包含纤维、淀粉、甲壳质等，后者主要包含聚乙交酯、聚乳酸、聚乙烯醇等。其中，生物降解塑料聚乳酸因为含有生理适应性、优良分解性和安全性好等特点，在医用材料方面有辽阔前景。未来，其应用有望在包装领域取得拓展。当前，我国对聚乳酸研究和开发尚处于试验室研究阶段，也取得一定成绩，但因为各种原因限制，距工业化生产还有很大距离。产生有机酸和醇类的微生物第16页2.乳酸发酵食品它主要特点有：含有酸味，改进风味，提升营养价值。乳酸菌利用可发酵性糖，产生乳酸，乳酸本身酸味柔和，不但常作为食品酸味剂，而且还有助消化作用。乳酸菌还可同时伴生醋酸、丙酸等有机酸，它们在赋予食品以酸味同时还可与发酵中产生醇、醛、酮等物质相互作用，形成各种呈味物质和去脱不良异味。使乳酸发酵食品含有其独特风味。乳酸菌在代谢作用中产生各种氨基酸和维生素，提升了营养价值。预防腐败，便于食品保留。乳酸是乳酸菌代谢主要产物，在预防食品腐败变质中有主要作用。尤其多年研究发觉，除乳酸外，在乳酸发酵过程中还形成一些抑菌物质，如链球菌肽。产生有机酸和醇类的微生物第17页5.3.2分离乳酸菌材料乳酸菌是生物圈一个主要组员，是能产生乳酸微生物总称，它们广泛分布于自然界中。乳酸菌绝大多数是厌氧菌或兼性厌氧菌，广泛存在于自然界。

1.土壤其数量和种类，取决于土壤类别和环境条件。土壤中乳酸菌主要来自浇灌污水、施肥、植物及雨水夹带，能够认为乳酸菌不是土壤土著微生物。

2.水乳酸菌主要存在于污水中，数量可达104—105个/ml。从污水源头分离出大量同型和异型发酵乳酸菌。在污水中有时还能够产生有机酸和醇类的微生物第18页分离到来自人和一些动物粪便双歧杆菌，所以检出双歧杆菌表明水源已被粪便污染。

3.肥料肥料包含人畜粪便、厩肥和堆肥。肥料中乳酸菌种类和数量与污水中差不多，主要起源于人畜粪便。

4.植物和青贮饲料生长植物上存在着一定数量乳酸菌。从树叶上分离到乳酸菌，其数量为10—1000个/g，它们占总细菌数0.01%—1%。植物根际也是乳酸菌存在较多地方，乳酸菌在植物中广泛存在，即使数量少，但也说明了植物是一些乳酸菌最初起源。产生有机酸和醇类的微生物第19页

青贮饲料发酵原动力是乳酸菌及一些酵母菌。

5.果蔬发酵食品蔬菜乳酸发酵是一个传统发酵食品，许多果蔬原料都能够进行乳酸发酵。但产量最多、发酵过程最清楚是泡菜、腌菜和橄榄。在发酵物中可分离到许各种乳酸菌。

6.酱和酱油发酵中乳酸菌酱和酱油是我国著名传统发酵调味品。整个发酵过程由各种微生物参加，乳酸菌参加了后期发酵。它们与酵母联合作用，其代谢产物如乳酸乙酯等能赋予酱油特殊香气。产生有机酸和醇类的微生物第20页7.乳和乳制品鲜牛乳含有各种营养成份，是一个营养比较完全食品，非常适合微生物生长繁殖。因为环境中乳酸菌乳头侵入乳管之故，所以在开始挤出乳中含有少许乳酸菌。大多数乳酸菌是在挤奶过程中，经过用具、草、饲料、灰尘、牛体表等路径污染而进入奶中，在条件适宜情况下便快速繁殖起来。大多数情况下牛乳中乳酸菌含量约为103个/ml。酸奶及其它发酵乳制品：有产品是利用乳中天然存在乳酸菌进行发酵，有些则需接种乳酸菌。在酸牛乳制作中常见做发酵剂乳酸菌有保加利亚乳杆菌和嗜热链球菌。产生有机酸和醇类的微生物第21页