第1个回答 2012-10-30
细菌发酵制酒精
目的意义
当今，石油、煤等化石能源正以很快的速度被消耗，估计在儿十年内将被耗尽。因此乙醇、甲烷、氢气等代替能源成为人们关注的重点。
国外的研究状况
传统的酒精生产采用酵母间歇式发酵，而酵母不能耐受高浓度乙醇，因此有必要寻找一种耐受高浓度乙醇的新菌种。运动发酵单胞菌被认为是较好的候选品种。它是由I_indne于1928年从墨西哥Pulgue酒中首先分离得到。它属于革兰氏阴性兼性厌氧杆菌，弧菌科，发酵单胞菌属。经过实验室及中试规模的发酵动力学比较研究，人们公认利用运动发酵单胞菌制酒精与酵母相比有以下一些优点1)糖的吸收速度要比酵母高l - 2倍。(2)酒精得率比酵母高。(3)生长过程完全不要氧气。(4)比酵母容易进行遗传工程处理，以获得耐高温、耐酒精和能利用多种碳源的优良工程菌。缺点是:现有菌株所能发酵底物局限于葡萄糖、果糖、蔗糖。
国外的研究分以下几方面:（1）菌种的改良。(2)工艺的研究。间隙式发酵、连续式发酵、混合发酵等。(3)底物的研究。木薯、小麦、玉米、西米、大米等。(4)工艺控制研究。如底物浓度、pH,氮源、温度等参数。
研究重点及研究方法：
当前发酵法制乙醇研究工作的重点是筛选优良的菌种，选择低成本的发酵底物和最适的发酵控制条件。通过诱变或基因工程选育优良菌株。把其它生物细胞的基因转移进运动发酵单胞菌。把运动发酵单胞菌的基因转移进其它生物细胞。间隙式发酵、连续式发酵、混合发酵等。
酵母菌酒精发酵
酵母菌的一般特性
子囊菌纲酵母属；单细胞微生物；圆形、椭圆形、细长或柠檬形；饱满、细胞壁薄、细胞质均一、透明无色为活性强的细胞；衰老和不良条件下的细胞壁厚、细胞质呈颗粒状。
酵母的特性：产酒精能力、产酒精效率、抗SO2能力。
酵母菌的生长周期
经典的微生物生长曲线:缓慢，对数，稳定，衰亡
繁殖阶段：2－5天，达107个/mL，很少超过2(5)×108
平衡阶段：持续8天左右，动态平衡
衰减阶段：持续几周，活细胞降至105 多种微生物（如酵母菌，根霉，曲霉，某些细菌）能通过称为乙醇发酵的过程，将糖转变成乙醇和CO2。乙醇发酵也分为同型乙醇发酵（homoalcholic fermentation）和异型乙醇发酵（heteroalcoholic fermentation）两类。
同型乙醇发酵（homoalcholic fermentation）：
酿酒酵母能够通过EMP途径进行同型酒精发酵，即由EMP途径代谢产生的丙酮酸经过脱羧放出CO2，同时生成乙醛，乙醛接受糖酵解过程中释放的NADH+H+被还原成乙醇。这是一个低效的产能过程，大量能量仍然贮存于乙醇中，其总反应为：
葡萄糖 ＋ 2ADP + 2Pi ----- 2乙醇 + 2 CO2 + 2ATP
运动发酵单胞菌能通过ED途径进行同型乙醇发酵，但只产生1个ATP。
葡萄糖 ＋ ADP + Pi 2乙醇 + 2 CO2 +ATP
缺乏完整EMP途径的少数细菌（假单胞菌，根瘤菌，农杆菌，粪肠球菌）利用ED途径替代EMP途径产能。
异型乙醇发酵（heteroalcoholic fermentation）：
一些细菌能够通过HMP途径进行异型乳酸发酵产生乳酸、乙醇和CO2等，我们也可以称其为异型乙醇发酵，例如Leuconostoc mesenteroides（肠膜明串珠菌）进行的异型乙醇发酵总反应式为：
葡萄糖 ＋ ADP + Pi ----- 乳酸 + 乙醇 + CO2 + ATP