微生物与健康ppt.pptx

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,#,微生物与健康ppt,微生物与健康ppt,第1页,酵母菌,广泛,利用,于制作馒头,、,面包,等,利用乳酸,菌制造,乳酪、乳酸食品,利用,霉菌制造酱油,、米酒,乳杆菌,用,于制作,泡菜、豆腐乳,红曲霉制作,可食用,红,色色素,微生物本身常被,看成,食品，如香菇,第一章,微生物在食品工,业,上利用,微生物与健康ppt,第2页,一,.,微生物在传统食品生产中应用,面食,面食中,面包、馒头,都是以面粉为原料,加水和一定量,酵母菌,（主要是啤酒酵母,Saccharomyces cerevisiae,),混合成面团,经发酵、造型、烘烤或蒸煮而成。发酵、造型后面团经烘烤或蒸煮,其中,CO,2,受热膨胀,造成多孔海绵状结构。,2.,酱腌菜,-,泡菜,它制作主要是经过在,厌氧条件,下利用,乳酸菌,进行乳酸发酵和,少许酵母菌,进行乙醇发酵制得。泡菜中乳酸菌种类较多,主要有肠膜状明串珠菌、粪链球菌、短乳杆菌、,植物乳杆菌,等,它们以蔬菜中糖类、蛋白质等物质为底物,发酵制得鲜香、脆嫩、微酸泡菜。泡莱制作中,通常是各种生物混合进行发酵,不一样原料以及发酵不一样阶段,优势菌各不相同,植物乳杆菌,在发酵过程中占主导地位。,微生物与健康ppt,第3页,中国泡菜和韩国泡菜（,kiMuChi),中国泡菜，历史最长，主要以萝卜和白菜（酸菜）为主，中国是泡菜故乡。,泡菜中不一样风味是因为发酵过程中产生酸、酯和二丁酮种类及含量不一样造成。,泡菜中加盐目标是抑制杂菌生长（渗透压灭菌）和吸收蔬菜汁。,韩国泡菜,独特之处于于引入了辣椒,，发酵出来有乳酸味道泡菜是世界其它地方没有，其中这要归功于辣椒主成份,“,Capsaicin,（辣椒素）,”,，它能预防泡菜酸败，起保持美味作用，当前世界著名度最高。,微生物与健康ppt,第4页,3.,酒类,在我国,酿酒含有悠久历史,产品种类繁多,其中主要有,果酒、白酒、啤酒,等。,（,1,）果酒中最常见是,葡萄酒,它是以成熟葡萄为原料,经,葡萄酒酵母,发酵而制成一个乙醇含量为,10%-13%,饮料。,（,2,）,白酒,是我国传统蒸馏酒,它是以,淀粉,含量较高谷物或植物块根作原料用,黑曲霉和米曲霉,作糖化剂使淀粉糖化,然后经,酿酒酵母,发酵后蒸馏制得一类含乙醇,40-65%,饮料。,微生物起源：大曲、空气、发酵窖中窖泥；香味起源：微生物成生酯；原料：大米、玉米、高粱、大麦,（,3,）,啤酒,它是以大麦、酒花、水为主要原料,辅以大米或玉米等,经,啤酒酵母,发酵酿造而成一类含乙醇,3%-6%,饮料。,微生物与健康ppt,第5页,为何要适量饮用红葡萄酒,肿瘤疾病化学预防剂,，,对降低血小板聚集，预防。,治疗动脉粥样硬化，心脑血管疾病化学预防剂,。,含有有效成份白藜芦醇，在葡萄仔中存在。虎仗等中药中含量更高。,微生物与健康ppt,第6页,又称忽布（,hop,），,本草纲目,上称为蛇麻花，是一个多年生草本蔓性植物，古人取为药材。,1079,年，德国人首先在酿制啤酒时添加了酒花，从而使啤酒含有了清爽苦味和芬芳香味。从今后，酒花被誉为“啤酒灵魂”，成为啤酒酿造不可缺乏原料之一。,在啤酒酿造中，酒花含有不可替换作用：,1,、使啤酒含有清爽芳香气、苦味和防腐力。,2,、形成啤酒优良泡沫。啤酒泡沫是酒花中异律草酮和来自麦芽起泡蛋白复合体。,3,、有利于麦汁澄清。,多年来，我国新疆产酒花异军突起，成为世界优良酒花之一。,酒花,微生物与健康ppt,第7页,日本酒税法要求，只有麦芽比率在,66.7,以上，且不使用大米、玉米等材料以外原料制成才算啤酒，其它都是发泡酒。发泡酒税约比啤酒税低,30,左右。普通说来，每千升啤酒零售价格为,55,万日元（,100,日元约合,6.8,元人民币），其中税金就占了,22.2,万日元，再加上,5,消费税，每千升啤酒负担税额高达,25,万日元，约为啤酒零售价,45.5,。这一百分比大大超出了德国,7,、美国,9.8,和英国,14.9,。税率高自然造成价格高居不下，据比较，日本啤酒价格是美国市场,4,倍。,1994,年三得利企业率先创造麦芽率低于,67,，口味却与啤酒相差无几发泡酒，售价调低,1,4,，成功开发出低价啤酒市场，好像给消费疲软不振啤酒市场注入了一针强心剂。今后发泡酒销量一路看涨，札幌啤酒和麒麟啤酒也相继加入战团，发泡酒成为仅次于啤酒第二大酒精饮料。日本政府不愿坐视啤酒税收降低，于,1996,年修改酒税法，要求麦芽率超出,50,发泡酒也同啤酒一样征税。没想到三得利企业很快又创造出麦芽使用率在,25,以下新型发泡酒。其它厂家纷纷跟进，一时间在啤酒和发泡酒市场上出现了下述滑稽景象：啤酒为了增加清爽度拼命地减低麦芽口味，标榜自己是“干啤酒”；而发泡酒为了躲过高税率拼命降低麦芽使用量，却又下功夫造出麦芽味道，而且每家啤酒生产商都把发泡酒作为拳头产品。,微生物与健康ppt,第8页,4.,调味品,酱油,：,酱油是以,大豆、小麦、麸皮、食盐和水为,原料,经,米曲霉,发酵制成一个液态调味剂。在酱油生产过程,酵母菌、乳酸菌,也参加发酵。原料中淀粉经发酵转化为乙醇、有机酸、醛等物质,蛋白质分解形成各种氨基酸,乙醇和有机酸结合形成含有香味酯,糖分解产物与氨基酸结合产生褐色,从而使酱油色、香、味俱全。（,用盐酸分解大豆里蛋白质，变成单个氨基酸，再用碱中和，加些红糖做为着色剂，就制成了,化学酱油,。这么酱油，味道一样鲜美。不过它营养价值远不如,酿造酱油,）,食醋,：,是一个酸性调味品,它能促进食欲、帮助消化,发酵菌种为,米曲霉、啤酒酵母、葡萄酒酵母、醋酸菌,等。食醋生产可采取,淀粉类,物质作原料,经制曲、糖化和酒精发酵后,再接种,醋酸菌,进行醋酸发酵而制得。当前用得最多醋酸菌是恶臭,醋杆菌、混浊变种、巴氏醋酸菌、巴氏亚种。,微生物与健康ppt,第9页,乳酪，奶酪（,Cheese),皮萨饼中常见。是一个易消化、营养价值极高乳制品。常见发酵菌种有,干酪乳杆菌,、,嗜热链球菌、保加利亚乳杆菌,。它是以优质鲜奶为原料,在上述微生物作用下乳糖转化为乳酸,并分解蛋白质,从而制成。,5.,乳制品,酸奶,：,保加利亚乳杆菌,、嗜热链球菌，乳链菌。,有一个食品比起牛奶来说其营养价值远远有过之而无不及，那就是乳酪。,营养价值：每千克乳酪制品都由,10,千克牛奶浓缩而成。,正所谓浓缩就是精华，乳酪浓缩了牛奶中全部天然营养成份，如丰富蛋白质、脂肪以及钙、磷、镁等矿物质和维生素，是奶制品中,“,高钙王,”,。,微生物与健康ppt,第10页,国际营养学界普遍认可定义是：,益生菌又称活菌剂,生菌剂,益生素,是指经过改进肠道菌群微生态平衡而对宿主动物健康产生有益作用活体微生物。,当前普遍认为作为益生菌细菌应该具备以下条件,:(1),对宿主有益,;(2),无毒性作用和无致病作用,;(3),能在消化道存活,;(4),能适应胃酸和胆盐,;(5),能在消化道表面定殖,;(6),能够产生有用酶类和代谢物,;(7),在加工和贮存过程中能保持活性,;(8),含有良好感官特征。,在国外已开发出数以百计益生菌保健产品，其中包含：含益生菌酸牛奶、酸乳酪、酸豆奶以及含各种益生菌口服液、片剂、胶囊、粉末剂等等。,益生菌定义,微生物与健康ppt,第11页,乳杆菌类,（如嗜酸乳杆菌、干酪乳杆菌、詹氏乳杆菌、拉曼乳杆菌等）；,双歧杆菌类,（如长双歧杆菌、短双歧杆菌、卵形双歧杆菌、嗜热双歧杆菌等）；,革兰氏阳性球菌,（如粪链球菌、乳球菌、中介链球菌等）；,另外，还有,一些酵母菌与酶,亦可归入益生菌范围。,迄今为止，科学家已发觉益生菌大致上可分成三大类：,益生菌种类,微生物与健康ppt,第12页,防治腹泻；,缓解不耐乳糖症状；,预防阴道感染；,增强人体免疫力；,缓解过敏作用；,降低血清胆固醇；,预防癌症和抑制肿瘤生长。,益生菌到底有哪些保健作用？,微生物与健康ppt,第13页,益生菌到底有哪些保健作用？,“,站位性保护,”,提升免疫力肠道里面存在有益菌和有害菌，假如有益菌占据了肠道表面，有害菌就没有了生存位置，这叫,“,站位性保护,”,，位置就那么多，有益菌占得多了，有害菌在营养竞争上就处于失败状态，生长发育受到抑制。所以，当双歧杆菌、乳酸杆菌等有益菌在肠道内生长、繁殖，将阻止外面病原体入侵肠道，构筑成一个生物屏障。而且肠道是人体最大一个免疫器官，有益菌能够分泌一些抗原物质，激活并强化肠道免疫系统。,微生物与健康ppt,第14页,预防与治疗腹泻症,：,正常人体肠道内栖息着,500,各种、数十万亿个不一样细菌，它们在绝大多数情况下是相互制约、共存共荣。一旦肠道菌丛平衡被打破，就会引发腹泻。其次，滥用抗生素也会引发腹泻。欧洲一些医疗中心试用以乳杆菌、双歧杆菌与菊糖为主要成份口服液治疗旅行者腹泻，取得良好效果。,益生菌到底有哪些保健作用？,微生物与健康ppt,第15页,益生菌在肠道内大量繁衍可促进并,提升人体全身免疫能力,。,在欧洲一些著名长寿之乡（如高加索山区、地中海沿岸国家），当地人常饮自制酸牛奶，极少患糖尿病、心血管病、肥胖症，研究认为这与酸牛奶中含大量益生菌相关。,从,70,年代到,90,年代，国外所做大量试验证实：喝益生菌饮料确实可降低血清胆固醇。最近国外又有学者发表论文指出：天天喝,200,毫升加入嗜酸乳杆菌以及菊糖后发酵酸牛奶，可使高脂血症患者血脂平均下降,4.4,左右。因为嗜酸乳杆菌与菊糖二者都有降脂作用。,益生菌到底有哪些保健作用？,微生物与健康ppt,第16页,益生菌到底有哪些保健作用？,长久饮用含大量益生菌饮料，有,预防癌症和肿瘤疾病,以及,预防骨质丢失与骨质疏松症,作用。,微生物与健康ppt,第17页,因为人体在生病时候，通常使用一些抗生素药品进行治疗感染症，其不但杀死了致病菌，同时也将一些原本对人体非常有益益生菌一起给杀灭了，从而造成人体抵抗力减弱，病越治越多。,人体因逐步走向衰老，益生菌数量也会不停降低。补充益生菌能够深入提升,“,机体防御能力,”,而对预防疾病有益处。,人体为何要补充益生菌？,微生物与健康ppt,第18页,什么是,LABS,？,酸奶包装上常见,LABS,是四,种益生菌首字母缩写：,L,保加利亚乳杆菌,A,嗜酸乳杆菌,B,双歧杆菌,S,嗜热链球菌,微生物与健康ppt,第19页,益生菌、益生元和合生元,益生菌：,是一个对人体有益细菌，它们可直接作为食品添加剂服用，以维持肠道菌丛平衡。,益生元,：普通是指不被消化食物成份，也就是说，益生元进入人体，不会被消化道所吸收或被酶所分解，而是被益生菌作为能源，促进其生长和作用，进而产生健康效果。,合生元,：把益生菌和益生元合在一起产品，叫做,“,合生元,”,。,微生物与健康ppt,第20页,二,.,微生物食品和药品大型真菌,食用蘑菇,是理想天然食品或多功效食品，学名双孢蘑菇,中国曾在世界上首次驯化并人工栽培成功了香菇，木耳、金耳、银耳、金针菇、猴头菇、竹荪等。,野生如牛肝菌、羊肝菌、正红菇等也能够大量采集。,微生物与健康ppt,第21页,食用蘑菇有丰富营养成份,-1,100g,干重中所含有质量（,g,）,微生物与健康ppt,第22页,100g,干重中所含有质量（,mg,）,食用蘑菇有丰富营养成份,-2,微生物与健康ppt,第23页,食药两用真菌,中国药用包含试验有效大型真菌约,500,余种。主要有茯苓、灵芝、冬虫夏草、云芝、蜜环菌等。,药用个别主要是子实体，但有一些是经过当代发酵工业大量繁殖菌丝体加工制药。,我国外研究表明天然药用真菌药效要好多。,微生物与健康ppt,第24页,灵芝,1881,年芬兰植物学者,Karsten,依据菇体含有发亮表皮建立，并以灵芝,G.lucidum,为此属代表种。,灵芝属普遍分布世界各地，天然灵芝生长在橡树、栎树、相思树等阔叶树与松树残株上，同时也生长在枯木、埋没地下朽木上、或是生长在生木树干与根部。,主要种：赤芝，紫芝（以上常做食用用），黄芝，白芝，青芝等。,微生物与健康ppt,第25页,灵芝有效成份,基础结构,有效成份,菌丝体,多糖,子实体,多糖、三萜类,孢子体,多糖、三萜类,依据我国最著名药学典籍,神农本草经,之记载，灵芝是排列在上药中最高位上上之药。,灵芝多糖在免疫系统上功效,灵芝三萜类抗过敏、降血糖、调整血液循环,灵芝腺嘌呤核苷调整血液循环、抗衰老,灵芝有机锗抗衰老,灵芝药用价值,微生物与健康ppt,第26页,冬虫夏草,冬虫夏草是一个学名为麦角菌科冬虫夏草菌,寄生于一个学名为鳞翅目蝙蝠科昆虫,草蝙蝠,幼虫上子座或蝙蝠科其它种别昆虫幼虫上子座及幼虫尸体复合体,冬虫夏草出产地为青海省、西藏自治区、四川省、甘肃省、云南省等地。,微生物与健康ppt,第27页,蝙蝠科许各种别蝙蝠蛾为繁衍后代，产卵于土壤中，卵之后转变成幼虫，在此时前后，不一样种别冬虫夏草菌中一个在特殊条件下，侵入蛰居于土壤中一个别蝙蝠科幼虫体内，之后，冬虫夏草菌吸收幼虫体内物质作为生存营养条件，并在幼虫体内不停繁殖,致使幼虫体内充满菌丝而死。,当前,在自然界,蝙蝠蛾自产卵到幼虫期感染冬虫夏草菌至转变成真正冬虫夏草,前后大约需要时间,6,年以上,。,经过人工发酵培养得到冬虫夏草菌丝体实际上是一个新物品，而不是真正冬虫夏草。,当前，真正意义上冬虫夏草只有天然野生。,冬虫夏草生长,微生物与健康ppt,第28页,保护呼吸系统平喘,改进老年人和体质虚弱者,改进睡眠质量,调整荷尔蒙及新陈代谢,提升体内超氧化物歧化酶（,super-oxide dismutase,）活性，降低体内氧化反应，降低自由基产生,抗氧化作用,。,冬虫夏草功效,微生物与健康ppt,第29页,红曲,红曲（又名丹曲）是传统药、食两用具，在中国已经有上千年使用历史。,药学巨著,本草纲目,谷部第二十五卷记载：红曲甘、温、无毒，主治消食活血，健脾燥胃，治赤白痢下水谷。酿酒、破血生药势。,红曲红色素和红曲粉是当前国际上唯一利用微生物大规模生产食用天然色素。,红曲米采取优质早稻米，经过独具红曲霉发酵制得。,微生物与健康ppt,第30页,红曲霉,属于真菌界，子囊菌亚门（,Ascomycotina,）不整囊菌纲（,Plectomyces,）散囊菌目（,Eurotiale,）红曲菌（,Monascaceae,），可食用种为,Monascus purpureus,Monascus purpureus,微生物与健康ppt,第31页,接入红曲霉,优质成熟稻米,Premium Grown Rice,第一次,灭菌,1,st Sterilization,接菌,Inoculation,固体发酵,Solid State Fermentation,第二次灭菌,2,nd Sterilization,干燥,Drying,研磨,Grinding,红曲米制作流程,微生物与健康ppt,第32页,红糟素豆包卷,红曲凉面,红糟炒饭,红曲菜,糟香小管,红糟腐乳肉,紅糟,蚬,微生物与健康ppt,第33页,红曲和心血管疾病防治,本世纪七十年代末，日本学者远藤章教授等人从红曲中分离出一个能,降低人体血液中胆固醇,有效物质，而且命名为,Monacolin-k,从此给功效性红曲有调整血脂作用提供了科学依据。,依据一项研究发觉，让,1000,多位高血脂病患，胆固醇下降约,11.2,至,32.3%,，而且无副作用；医师表示，有,25%,高血压患者不适适用药品、营养补充及运动治疗，这些患者只要搭配使用红曲清醇胶囊使用，就可有效控制胆固醇。,微生物与健康ppt,第34页,三,.,微生物防腐剂,种类 举例 作用,细菌素 乳酸菌细菌素,能有效抑制革兰氏阳性菌,如肉毒梭状杆菌、金黄色葡萄球菌、李斯特氏菌,尤其对产孢子枯草芽孢杆菌、嗜热脂肪芽孢杆菌等有,很强抑制作用。据报道,Nisin,与,EDTA,或表面活性剂结合后,其抗菌谱能够扩展到革兰氏阴性菌。,片球菌素,乳酸片球菌、啤酒片,球菌和戊糖片球菌素,对李斯特氏菌含有强烈抑制作用。主要经过抑制,ATP,合成,破坏营养物质运输系统,从而引发细胞死亡。,嗜杀酵母 酿酒酵母,K1,毒素,能够造成细胞质膜离子泄漏,从而,杀死菌体。,链霉菌素 纳他霉素,能够破坏真菌细胞壁造成细胞内容物,外溢,造成菌丝不能生长。,食用菌 浓香乳菇,除含有增强免疫力,调解人体机能,抗肿瘤等功效外,也含有抑菌作用。,微生物与健康ppt,第35页,四,.,微生物增稠剂,种类 菌种起源 特征 生产关键,黄原胶 黄单胞杆菌 含有很好兼容性,进行优良菌种选育及,良好分散作用 提取工艺研究,和高粘性等各种优良特征,结冷胶 多沼单胞菌,用量低,应用,pH,值范围广,热稳定性高,透明度高,香气释放能力强等优点,寻找愈加廉价发酵原料,利用当代生物技术筛选高活性菌株,茁霉多糖 出芽短梗霉,易溶于水、安全、无毒、粘度低,胶粘性强、成膜性好,粘性强、成膜性好发酵生产茁霉多糖时会同时产蓝色色素,工艺技术中防止多色素生成研究,微生物与健康ppt,第36页,五,.,微生物食品单细胞蛋白,单细胞蛋白也叫微生物蛋白，它是用许多工农业废料及石油废料人工培养微生物菌体。因而，单细胞蛋白不是一个纯蛋白质，而是由蛋白质、脂肪、碳水化合物、核酸及不是蛋白质含氮化合物、维生素和无机化合物等混合物组成细胞质团。,按生产原料不一样，能够分为石油蛋白、甲醇蛋白、甲烷蛋白等；按产生菌种类不一样，又能够分为细菌蛋白、真菌蛋白等。,1967,年在第一次全世界单细胞蛋白会议上，将微生物菌体蛋白统称为单细胞蛋白。,微生物与健康ppt,第37页,单细胞蛋白营养价值：,单细胞蛋白所含营养物质极为丰富。其中，蛋白质含量高达,40%,80%,，比大豆高,10%,20%,，比肉、鱼、奶酪高,20%,以上；氨基酸组成较为齐全，含有些人体必需,8,种氨基酸，尤其是谷物中含量较少赖氨酸。普通成年人天天食用,10,15 g,干酵母，就能满足对氨基酸需要量。单细胞蛋白中还含有各种维生素、碳水化合物、脂类、矿物质，以及丰富酶类和生物活性物质，如辅酶,A,、辅酶,Q,、谷胱甘肽、麦角固醇等。,微生物与健康ppt,第38页,单细胞蛋白含有以下优点：,第一，,生产效率高,，比动植物高成千上万倍，这主要是因为微生物生长繁殖速率快。,第二，,生产原料起源广,，普通有以下几类：农业废物、废水，如秸秆、蔗渣、甜菜渣、木屑等含纤维素废料及农林产品加工废水；工业废物、废水，如食品、发酵工业中排出含糖有机废水、亚硫酸纸浆废液等；石油、天然气及相关产品，如原油、柴油、甲烷、乙醇等；,H2,、,CO2,等废气。,第三，,能够工业化生产,，它不但需要劳动力少，不受地域、季节和气候限制，而且产量高，质量好,微生物与健康ppt,第39页,单细胞蛋白应用前景,一些单细胞蛋白食品已经应用广泛，酵母发酵馒头、面包、黄酱等。,日本单细胞蛋白已经加入许多食品中，如冰淇淋、面包和糕点。,心理原因、安全性原因制约发展。,核酸含量高，酵母菌,6,11,，细菌,10,18,，消化后形成尿酸，易引发,痛风症或风湿性关节炎,。,一些单细胞蛋白对动物体有害，如一些细菌蛋白。,氨基酸供给不平衡。,用酵母来处理人类饥饿问题尝试，在东非、印度和印尼都遭到了失败，主要原因是心理作用作用和传统思想影响。,20,世纪,80,年代中期，全世界单细胞蛋白年产量已达,2.010,6,t,，广泛用于,食品加工和饲料,中。,微生物与健康ppt,第40页,化工原料：,微生物代谢产物，如乳酸，醋酸，甘油，,1,，,3,丙二醇,，,2,，,3,丁二醇等。,发酵工艺：利用微生物生产甲醇，乙醇，有机酸等。,皮革脱毛、棉布脱浆：利用微生物产生蛋白酶、淀粉酶。,第二章,微生物在工,业,上利用,微生物与健康ppt,第41页,1.,微生物与氨基酸,1957,年日本人木下祝郎发觉谷氨酸棒杆菌能够生产出氨基酸，后由,协和发酵,投产，奠定了微生物发酵法生产氨基酸新型发酵工业基础。,谷氨酸钠即味精，世界年产量约,80,万吨，产值,9,亿美元。,微生物发酵法，千克玉米淀粉可生产千克味精。,微生物与健康ppt,第42页,微生物发酵法生产赖氨酸,咱们日常主要食物谷物作物，,L-,赖氨酸不足，只有添加,L-,赖氨酸才能将谷物作物转变为平衡食物，从而提升其利用价值。,L-,赖氨酸是非常主要营养强化剂。,工业上用于生产,L-,赖氨酸微生物，主要是一个经过遗传改造谷氨酸棒杆菌。,当前世界,L-,赖氨酸年产量在,30,万吨以上，年产值亿美元。,微生物与健康ppt,第43页,其它微生物发酵法生产主要氨基酸,L-,苯丙氨酸,L-,天冬氨酸,L-,异亮氨酸,L-,色氨酸,L-,苏氨酸,L-,亮氨酸,年产量在数千吨到数万吨，年产值在数千万美元到上亿美元,微生物与健康ppt,第44页,2.,化工原料,柠檬酸,柠檬酸用于香料或作为饮料酸化剂，在食品和医学上用作多价螯合剂，也是化学中间体,工业上利用黑曲霉将玉米粉或其它淀粉质转化产物。,世界柠檬酸年产量达,90,万吨，销售额在,30,亿美元左右。,我国已经称为柠檬酸主要生产国之一。,微生物与健康ppt,第45页,乳酸,乳酸主要应用于食品、医药、化工等领域。世界消费量,10,万吨左右，个别发酵法生产，个别由化学法生产。,酸奶中乳酸是由细菌产生，主要是右旋乳酸。,多年来米根霉等霉菌产生左旋乳酸（可降解高分子聚合物），正处于快速发展时期，预计,20,年内，年产量会超出,100,万吨，取代柠檬酸成为产量最大有机酸。,微生物与健康ppt,第46页,1,3,丙二醇,结构式,英文名：,1,3,propanediol,简称：,1,3,PD,分子式,:CH,2,OHCH,2,CH,2,OH,主要物性参数,分子量：,76.1,沸点：,214,熔点：,-26.7,密度：,1.0526,粘度：,52.cp,无色、无味、透明粘稠状液体；可燃低毒。,有吸湿性，可与水、醇、醚和甲酰胺等互溶，难溶于苯、氯仿。,微生物与健康ppt,第47页,1,基础化工原料（溶剂、防冻剂）,在医药合成领域中应用,合成聚酯（,PTT,、聚氨酯）,1,3,丙二醇应用,在化装品领域中应用,微生物与健康ppt,第48页,PTT-,新型聚酯材料,用途：衣料、地毯、,工程热塑性材料,微生物与健康ppt,第49页,预测到,年,到达,40,万吨,/,年,我国涤纶年产量为,800,万吨，假如,10%,用,PTT,取代，则需,1,，,3-,丙二醇近,30,万吨,/,年,。,1,3,丙二醇市场需求情况,1,3,PD,世界总产量单位：,Kt/a,微生物与健康ppt,第50页,1,Dupont-,Genercor,企业,丙烯醛水正当,生物转化法,环氧乙烷法,Dupont-,Degussa,企业,化学法,1,3,丙二醇生产方法及生产现实状况,1,3,PD,Shell,企业,微生物与健康ppt,第51页,国外：,德 国,Degussa,：,5,万吨,/,年丙烯醛水合加氢工艺。,壳 牌,Shell,：,7.5,万吨,/,年环氧乙烷羰基化法。,杜 邦,Dupont,：采取基因工程菌以葡萄糖为底物一步发酵法。,与英国,Tate,Lyle,企业合资,4.54,万吨,/,年,生产装置已于,年,1,季度投产。,我国：,化学法小规模生产，仅,1000,吨,/,年左右，价格约为,4,万元,/,吨。,我国、外生产现实状况,微生物与健康ppt,第52页,1,，,3-,丙二醇生产方法比较,化学法：,1,）以丙烯为原料,2,）以乙烯为原料,特点：高温、高压、催化剂、选择性低、副产物多,生物法：,1,）以甘油为底物,2,）以葡萄糖为底物,特点：常温、常压、选择性高、副产物易于分离,生物法生产,1,，,3-,丙二醇是一个利用可再生资源、,清洁环境保护、符合循环经济发展要求新方法。,微生物与健康ppt,第53页,自然分离菌种,：,克雷伯氏肺炎杆菌,弗氏柠檬酸菌,布氏乳杆菌,丁酸梭菌,巴氏梭状芽孢杆菌,絮凝肠细杆菌,基因工程菌,甘油代谢生产,1,3,丙二醇研究,甘油代谢菌种,微生物与健康ppt,第54页,微生物转化取得稀有些人参皂苷,人参皂苷化学结构,稀有皂苷,高含量皂苷,药理活性强,药理活性弱,微生物与健康ppt,第55页,人参成份中最有效药用成份是人参皂甙，,我国科技人员现已从国产人参根中分离出,10,种人参皂甙：,Ro,、,Rbl,、,Rb2,、,Rc,、,Rd,、,Re,、,Rf,、,Rgl,、,Rg2,、,Rg3,。从人参茎叶中分离判定出,14,种单体，从人参果实中分离出,8,种人参皂甙。在相关于,治疗心血管疾病,方面，已知发挥作用主要为以下两种,:(1),人参皂甙,Rg1,，它能促生物合成，抗疲劳，降血压，舒张血管抗肿瘤抗氧化,;(2),人参皂甙,Rb1,，它可促进血管再生或重建，从而可用来防治因为神经或脊柱组织损伤引发疾病。它可抑制少突神经胶质细胞调亡或死亡，所以也能够防治脱,(,神经,),髓鞘,(,作用,),。还可防治：脑卒中、脑出血、短暂性脑缺血、阿尔茨海默氏症、老年退化性疾病、脑炎、多发性硬化症、糖尿病神经病、视网膜色素从容变性、一氧化碳中毒、周围末梢神经病、脊柱索血管疾病等。在,抗疲劳,方面，主要发挥作用主要有以下两种：人参皂甙,Rd,和人参皂甙,RC,在动物试验中，它能够显著增加小鼠被迫行自发活动。而另一个让人高兴消息是：人参皂甙,Rh2,能有效,抑制肿瘤细胞侵袭,和转移，诱导肿瘤细胞凋亡、分化，可用于肝癌、肺癌、乳腺癌、胃癌、骨癌、恶性黑色素瘤、食道癌等治疗。人参皂甙,Rh2,是红参中宝贵成份，多年来伴随生物工程技术水平提升，实现了,Rh2,大规模提取，并研究成了许多,Rh2,复方制剂。,微生物与健康ppt,第56页,主要利用微生物产生糖苷酶进行专一性水解反应取得。,发觉微生物主要是真菌,主要微生物有：,Trichoderma viride,（木霉）,Fusarium proliferatum,ECU2042,（镰孢霉属）,Caulobacter leidyia,（柄杆菌属）,Microbacterium sp.GS514,（细杆菌）,当前也尝试使用从提取土壤,DNA,，在,E.coli,中表示糖苷酶，专一水解人参皂苷,微生物与健康ppt,第57页,甘草酸生物转化,肠道微生物,研究甘草酸在人体肠道细菌作用下转化过程，进而研究其在人体中有效形式及代谢路径,甘草酸,生产,GAMG,利用微生物或其产生水解酶，改性甘草酸定向合成,GAMG,单葡萄糖醛酸甘草次酸（,GAMG,）,甘草酸（,glyCyrrhizic acid,，,GA,）是甘草中最主要有效成份之一，含有抗炎、抗病毒，和保肝解毒及增强免疫功效等作用。因为甘草酸有糠皮质激素样药理作用而无严重不良反应，临床被广泛用于治疗各种急慢性肝炎。支气管炎和艾滋病，还含有抗癌防癌、干扰素诱生剂及细胞免疫调整剂等功效。,微生物与健康ppt,第58页,main product,minor product,Eubacterium,L-8,Streptococcus,LJ-22,甘草酸,GL,单葡萄糖醛酸甘草次酸,GAMG,甘草次酸,GA,肠道微生物对甘草酸转化,微生物与健康ppt,第59页,甘草酸,GL,单葡萄糖醛酸甘草次酸,GAMG,甘草次酸,GA,甘草酸,GL,甘草次酸,GA,推测甘草酸转化两条路径,肠道微生物对甘草酸转化,微生物与健康ppt,第60页,1,GAMG,甜度约为蔗糖甜度,941,倍，是甘草酸甜度,5,倍多。且其含有较强连续性甜味，甜感出现滞后于蔗糖。,3,2,单葡萄糖醛酸甘草次酸,（,GAMG,）,应用,GAMG,和甘草酸含有相类似药理作用，其生物利用度优于甘草酸类药品及甘草次酸类药品，含有显著新药开发价值。,GAMG,可使油性香水或荷尔蒙增溶，用于透明化装品中，不会产生泡沫。,亦可用于面霜或乳液中，配制成稳定水包油乳液。,微生物及酶法生产单葡萄糖醛酸甘草次酸,微生物与健康ppt,第61页,甘草酸,GL,单葡萄糖醛酸甘草次酸,GAMG,甘草次酸,GA,关键问题：筛选微生物（酶），,高效专一,地进行水解反应,微生物及酶法生产单葡萄糖醛酸甘草次酸,微生物与健康ppt,第62页,要取得产生某种酶菌种能够从富含该酶作用底物场所去采集含菌样品：,甘草根际土壤样品,中，因为甘草根际土壤中含有少许甘草酸，有一个别微生物可能会利用这些甘草酸中葡萄糖醛酸基作为碳源，这些微生物就有可能产葡萄糖醛酸苷酶；,哺乳动物肠道微生物菌群,中可能分离出产葡萄糖醛酸苷酶菌，因为在哺乳动物代谢路径中含有一些带葡萄糖醛酸基团有毒物质，所以需要葡萄糖醛酸苷酶将这些有毒物质水解为葡萄糖醛酸排出体外而进行解毒，该酶主要存在于动物细胞细胞器和肠道微生物中。,微生物及酶法生产单葡萄糖醛酸甘草次酸,微生物与健康ppt,第63页,甘草酸,甘草次酸,单葡萄糖醛酸甘草次酸,利用试验菌最正确产酶条件所产酶水解甘草酸,取得产物产率为,23.7%,。在液体发酵法中,产物产率约为,10%,。,1-,甘草酸,2-,甘草次酸,3-,黑曲霉,UV-48,酶解液,4-,米曲霉,39,酶解液,甘草皂苷酶解液薄层色谱图,微生物及酶法生产单葡萄糖醛酸甘草次酸,微生物与健康ppt,第64页,甘草皂苷及甘草提取物,HPLC,图谱,a,，甘草酸对照品；,b,，甘草次酸对照品；,c,，发酵后甘草酸转化产物；,d,，未加甘草酸底物发酵液（阴性对照）,从土壤中分离得到一株绿色木霉，能高效转化甘草酸生成,GAMG,，转化率约为,90%,。,微生物及酶法生产单葡萄糖醛酸甘草次酸,微生物与健康ppt,第65页,以定向生物合成,-D-,单葡萄糖醛酸基甘草次酸为目标，从新疆主要甘草种植区分离到能够利用甘草酸为唯一碳源进行生长微生物,65,株，从中筛选到一株,青霉属真菌,Penicillium sp.,Li-3,，经甘草酸诱导后，所表示,-D-,葡萄糖醛酸苷酶含有较高反应特异性，并属于,胞内酶,，能,定向水解甘草酸,生成,GAMG,，其摩尔转化率可到达,88.45%,。对,Penicillium sp.,Li-3,菌株产酶特征研究表明，,该菌株细胞生长与产酶过程为非偶联型,；菌株在表示,-D-,葡萄糖醛酸苷酶时存在着,碳代谢阻遏,现象，,甘草酸是最正确碳源及诱导剂,；最正确氮源为硝酸铵；,在接种量,10%,、培养基初始,pH5.0,、培养温度,32,、添加,0.12%,Tween80,及培养,36,小时后补加,0.04%,甘草酸能显著提升酶活，培养,72,小时为最正确产酶时间,。在上述条件下，,最高酶活可达,176.64UmL,-1,。,微生物及酶法生产单葡萄糖醛酸甘草次酸,微生物与健康ppt,第66页,以,Penicillium sp.,Li-3,菌株,-D-,葡萄糖醛酸苷酶作为催化剂，研究了其催化反应动力学，结果表明：催化甘草酸活化能,Ea,为,116.072kJmol,-1,，反应动力学常数,Km,为,0.328molL,-1,，最大反应速度,Vmax,为,3.5310,-3,mmolL,-1,min,-1,，催化体系,最适反应温度为,50,，最适反应,pH,范围为,3.8,4.6,。该酶在,45,以下较稳定，,pH,稳定性维持在,4.26.6,之间，,Mg,2+,对催化活力有一定促进作用,，而,Cu,2+,、,Fe,2+,、,Fe,3+,、,Ag,+,有较大抑制作用,。将,Penicillium sp.,Li-3,菌体经超声破碎、,40,80%,饱和硫酸铵分级沉淀、,Seperdex G-200,分子筛层析纯化后得到,-D-,葡萄糖醛酸苷酶进行,SDS-PAGE,凝胶电泳，测得,该酶单亚基表观分子量约为,70KDa,。,微生物及酶法生产单葡萄糖醛酸甘草次酸,微生物与健康ppt,第67页,。,微生物转化法生产薯蓣（山药）皂素,薯蓣皂素药用价值：,合成甾体激素和甾体避孕,药较理想前体；,治疗风湿性关节炎、心脑,血管疾病等；,含有抗肿瘤作用；,去脂、延缓衰老和治疗某,些皮肤炎症功效,薯蓣皂素（,薯蓣皂甙元）,微生物与健康ppt,第68页,薯蓣皂素世界年产量约为,3000t,我国年产量约为,1500t,世界年需求量约,6000t,供需差额：,6000-,3000=3000t!,薯蓣皂素药用价值及其发展前景,-2,微生物与健康ppt,第69页,盾叶薯蓣,，别名黄姜、火头根，,是薯蓣科植物盾叶薯蓣,Dioscorea zingiberensis,C.H.Wright,根茎。,是当前世界上甾体皂苷含量最高薯蓣属植物之一*。,甾体药品源植物薯蓣属植物中薯蓣皂甙元研究及生产情况。,宋发军。天然产物研究与开发，,，,14,（,3,）：,89-93,薯蓣皂苷元生产原料主要为盾叶薯蓣和穿山龙等，,其中以,盾叶薯蓣,最多,微生物与健康ppt,第70页,薯蓣皂苷元传统生产方法：,甾体皂苷,（在植物中含量较高）,R,：糖链,薯蓣皂苷元,酸水解,微生物与健康ppt,第71页,直接酸水解法：,环境污染严重,伴有副反应发生；,水解不彻底，提取收率低；,不利于药材中其它成份综合利用；,腐蚀设备；,薯蓣根茎,硫酸,/,盐酸水解,水解物,水洗至中性,干燥至含水,712%,汽油提取,薯蓣皂苷元,微生物与健康ppt,第72页,薯蓣皂苷元传统生产方法：,传统生产方法主要污染特点,：,废水产量大，每生产,1,吨薯蓣皂苷元产生,318,吨,一次废水和,200,吨,二次废水。一次废水,COD,值为,130,000mg/mL,两次废水混合后，,COD,值超出,50,000mg/mL,。,生物降解性能低,BOD/COD,为,0.27,生物处理后,COD,依然在,500mg/mL,以上。,废水,pH,值低，中和后产生大量离子沉积严重，一次废水中和后,Cl,-,值为,20,000mg/mL,。,固体废弃物也产生一定污染。,Y.Wang et al.,Journal of Cleaner Production,()1-5,微生物与健康ppt,第73页,薯蓣皂苷元其它生产方法：,预发酵法,可控性差,超临界二氧化碳流体萃取法,设备昂贵,淀粉、纤维素分离法,大量泡沫使分离不易进行,水溶性皂苷易流失,微生物与健康ppt,第74页,微生物转化方法和优点,盾叶薯蓣粉末,微生物发酵,有机溶剂提取,薯蓣皂素,优点：,淀粉等成份得到综合利用,不使用酸水解，环境危害低,薯蓣皂苷提取收率高,微生物与健康ppt,第75页,微生物转化大豆皂苷,不连糖母核：大豆甾醇,B,连糖个别：大豆皂苷,I II V,大豆甾醇,B,豆腥味越弱,生理活性越高,大豆皂苷，豆腥味重，生理活性低。,皂苷又名皂甙或皂素，是固醇类或三萜类化合物低聚配糖体总称，因其水溶液能形成持久泡沫，象肥皂一样而得名，它广泛存在于植物和海洋动物体内。大豆皂苷是一个常见皂苷，它主要存在于豆科植物中。豆类植物种子中大豆皂苷含量普通在,0.62%-6.16%,之间,大豆皂苷,功效,：增强免疫调整功效；抗肿瘤作用；抗氧化、抗自由基作用；抗凝血，抗血栓及抗糖尿病。大豆皂苷能够促进人体内胆固醇和脂肪代谢；改进心肌供氧；提升肌体耐缺氧功效；能够降脂减肥；能够加强中枢交感神经活动；还有抗衰老，预防动脉粥样硬化；抗石棉尘毒性等作用。,微生物与健康ppt,第76页,Neocosmospora vasinfecta,var.,vasinfecta,（侵脉新赤壳菌）,分离特异水解糖苷酶,糖苷酶序列测定，确定是新酶,糖苷酶序列测定，确定是新酶,糖苷酶序列测定，确定是新酶,Trichoderma viride,（绿色木霉）高效表示,分离得到酶液进行大豆皂苷转化,含有很高转化专一性,微生物与健康ppt,第77页,第三章 微生物在农业上应用,1.,微生物肥料,适量施用化肥，是提升农作物产量好方法。,我国化肥使用量已经远远超出了正常合理用量。,单位面积化肥用量是美国,1.6,倍。,近十年我国化肥用量增加了九成，产量仅增加一成。,化肥流失率高达,45%,，湖泊富氧化滇池。,微生物化肥是利用特定微生物来增加土壤肥力微生物制品，,是新型“绿色”化肥。,微生物与健康ppt,第78页,固氮作用：固氮细菌将大气中氮气转变为含氮化合物，供植物吸收,有机堆肥,帮助植物生长：真菌和植物根部共生形成菌根。,病虫害防治,作物改良