蛋白质发酵

【专家解说】：在无氧条件下，厌气性细菌和某些真菌分解转变丙酮酸产生有机酸、醇、酮、甲烷及CO2和H2。一般称为发酵(Fermentation)。微生物种类不同，发酵产物各异，主要的发酵类型有下列几种。 1.丁酸发酵 丁酸类细菌的作用。它们发酵糖产生丁酸和其它产物。其过程是葡萄糖经EMP途径先形成丙酮酸，然后形成乙酰乙酸，再受氢还原为丁酸。乙酰乙酸和丁酸还可转变为丙酮、丁醇、乙酸及乙醛等。发酵产物种类随培养条件而异。丁酸具臭酸味，若有此气味，说明有丁酸发酵进行。植物残体厌气沤制中，多有丁酸发酵产生。 丁酸类细菌是梭状芽孢杆菌，细胞较大，芽孢位于偏端处，细胞内常含淀粉颗粒，严格厌气性，中温菌，能水解淀粉，有的还有固氮功能。主要菌种有丁酸梭菌(Clostbutyricum)、巴氏芽孢梭菌(Clost.pasteurianum)、丁醇梭菌(Clost.butylicum)和丙酮丁醇梭菌(Clost.acetobutylicum)等(图10-5)。它们分布很广，土壤里，特别是水田土壤里尤多。 2.酒精发酵 即糖经EMP途径先产生丙酮酸，再脱羧受氢形成乙醇。典型的乙醇发酵是在酵母菌的作用下进行的。酵母菌属真菌，细胞椭园形或柠檬形，比细菌大，多芽殖，需有机养料，中温性，是兼性厌气菌。在好气条件下行有氧呼吸，进行繁殖；在厌气条件下发酵糖产生乙醇。生产上应用它发面、制曲、酿酒和饲料发酵。 一般土壤里酵母菌很少，即使有也是野生的，酒精发酵能力不高。因之，植物残体在土壤里腐解，很少有纯酒精发酵作用；所形成的乙醇是其他种类微生物发酵糖的副产物。在含糖量高的浆果上栖息的酵母菌较多，于贮藏中，它发酵糖产生酒味。 3.乳酸发酵 乳酸细菌发酵糖产生乳酸和其它产物。其过程是经EMP途径，葡萄糖分解先产生2分子丙酮酸，受氢后还原为乳酸。乳酸发酵有同型和异型两类。主产物以乳酸的称为同型乳酸发酵。同型乳酸发酵的细菌多是厌气性无芽孢杆菌，如保加利亚乳酸杆菌(Lactobacillusbulgaricus)?，嗜酸乳酸杆菌?(L.acidophilus)，也有为球状的，如乳酸链球菌(Streptococcuslactis)?见图5-4。它们是中温性菌，耐酸，不生鞭毛，严格厌气性。广泛分布于土壤里、植物体上及空气中。发酵糖形成乳酸后，环境变酸，能抑制腐败细菌繁殖，使植物残体得以完好保存。所以，含糖量高的幼嫩青草和新鲜秸秆，在厌气条件下腐解时，因有乳酸形成，常经久不烂。基于同样道理，还可利用这种发酵方式制备青贮饲料或制作泡制酸菜。 异型乳酸发酵除产生酸外，尚有乙醇、甘油、乙酸、琥珀酸和CO2与H2等，参与的细菌有大肠杆菌等。 4.甲烷(沼气)发酵 除上述各发酵作用的产物外，还有甲酸、乙酸、丙酸、丁醇、丙酮等。所有这些产物以及从脂肪、蛋白质等分解得到的有机酸、醇等，遇到有氧条件，被好气性微生物分解矿化；在无氧条件下，则被产甲烷细菌分解产生甲烷气体。 产生甲烷细菌有奥曼良斯基产甲烷杆菌(Methanobacteriumomelianskii)、甲酸甲烷杆菌(M.formicicum)、索氏甲烷杆菌(M.soehngenii)、巴氏产甲烷八叠球菌(Methanosarcinabarkeni)、产甲烷球菌(Methanococcussp)及产甲烷螺菌(Methanospirillum)等，它们都是严格厌气菌，适宜在中温和中性环境里生活；pH降低，活性受抑，甲烷气产量减少；当pH=5时，则不产甲烷。 一克分子葡萄糖含能量673大卡。从理论上讲，在有氧条件下，彻底分解矿化，放出全部能量，是为生物热，提高苗床、土壤及堆厩肥温度。而在无氧条件下，1克分子葡萄糖发酵产生3个克分子甲烷，含能量约600大卡，其余为细菌利用。甲烷气产量高，占沼气发酵产气量的70%，易收集，好燃烧，是一种好燃料。应用秸秆、厩肥、粪尿及杂草等进行沼气发酵，能量比直接燃烧利用更充分，同时还保存了养分，较堆肥约节省有机物质1/3～1/2，是经济利用有机物质的好方式，是解决我国目前农村三料(燃料、饲料、肥料)矛盾的好途径。有机废物经沼气发酵还可提高肥效，消除病菌及害虫等。?