第四章 产生有机酸和醇类的微生物

3.化妆品
含柠檬酸的洗发液能使头发具有光泽且富有弹性。
可与铬矾、糊精、甘油和氧化铵等配制成固发液。
4.洗涤剂
柠檬酸盐有很好的洗涤剂性质，作为添加剂能取
代磷酸盐配制易于生物降解的洗涤剂，以避免富磷化污染环境。 5.其他工业用途 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的一个大行业，我国也是世界上最 大的柠檬酸生产国，出口量历来处于我国生物技术产品的最前 列。
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、葡萄醋的有害菌。此菌
在液体中能形成特别粘而薄的膜，沿器壁上升，膜下面的液体
第四章 产生有机酸和醇类的微生物
有机酸在化学上是羧酸RCOOH、磺酸RSO2OH、亚
磺酸RSOOH、硫羧酸RCOSH等的总称。通常，一般有机 酸就指羧酸。
采用微生物发酵方法生产的有机酸很多是食品酸性添
加剂或者本身就是一种食品，如醋。 有时也用一些有机酸来抑制食物上微生物引起的腐败 作用。
5.1 乙 酸
27.5℃，最高37℃。
3.弯曲醋酸菌
可能是许氏醋酸菌的变种，细胞呈明显的弯曲，性能与许 氏醋酸杆菌类似。
4.产醋醋酸杆菌
产醋醋酸杆菌是德国哈斯雷醋厂使用的菌株，为速酿醋酸 菌。此菌能产生大量的乙酸乙酯，给食醋以葡萄酒的芳香。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℃。
3.乙酸酯的合成 4.乙酸盐 5.杀菌剂——乙酸和乙酸钠常用于控制面包生产中由真菌引起 的发粘现象。最近还用于含水量较高的谷物的保藏，乙酸和丙 酸的混合物对红曲霉、青霉菌和曲霉菌等有杀菌作用。含水量 高达27%的谷物用乙酸和丙酸的混合物处理，可保存145天而不
受霉菌感染，否则谷物在1周内就会变质。
6.合成卤代乙酸
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的药物。乳酸钙在医药方
面用于补充钙质、固齿和助长骨骼的发育。乳酸钠可用于解除
因腹泻脱水、糖尿病和胃炎等引起的酸中毒。
•
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。 • 近年来，生物可降解塑料的研制与开发已成为人们日益关注
另一株是沪酿1.01。但是，目前我国大多数酿醋厂，仍然利用
天然醋酸菌进行自然发酵，开放式的操作必然会有天然醋酸菌 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： 柠檬酸具有溶解度大、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、药物添加剂、化妆品和 洗涤用品添加剂。
用微生物制成乙酸的过程是由乙醇或含乙醇的产物如葡萄酒、 发酵的苹果汁、麦芽汁和发酵的乳清而得到的。
5.1.2 产生乙酸的微生物 • 醋酸菌是指氧化酒精生成乙酸的细菌的总称。它属假单胞杆
菌科，是需氧细菌的代表。醋酸菌的主要作用是氧化酒精生成
乙酸，某些醋酸菌能继续氧化乙酸分解为二氧化碳和水。
• 醋酸菌的形态为短杆或长杆状细胞，单独、成对或排列成链
很混浊，有不良气味产生，不适于酿醋。
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”，使乙酸产生腐败的坏味。此菌在所有的醋厂都为有害菌。
• 优良醋酸菌种应发酵速度快、转酸率高、代谢产物除乙酸
外还应有多种有机酸和芳香性酯类等。 • 我国醋厂，有的使用人工纯培养醋酸菌，菌种主要有两株：
酸菌的最初来源。
青贮饲料发酵的原动力是乳酸菌及一些酵母菌。 5.果蔬发酵食品
蔬菜乳酸发酵是一种传统的发酵食品，许多果蔬原料都可
以进行乳酸发酵。但产量最多、发酵过程最清楚的是泡菜、腌 菜和橄榄。在发酵物中可分离到许多种乳酸菌。 6.酱和酱油发酵中的乳酸菌 酱和酱油是我国著名的传统发酵调味品。整个发酵过程由 多种微生物参加，乳酸菌参与了后期发酵。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。
5.1.1 用途： 是一种极为重要的化工产品。 各国对乙酸使用情况则有较大的差异。例如，美国用于生 产乙酸乙烯酯的比例较大，而日本则有较多的乙酸用于发酵工
业，利用微生物使乙酸转化为某些氨基酸。
乙酸还用做生产食品添加剂谷氨酸、柠檬酸和赖氨酸的基
本原料。美国在食品中禁用合成乙酸。
1.乙酸乙烯酯
2.溶剂
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。在污水中有时还可以
分离到来自人和某些动物粪便的双歧杆菌，所以检出双歧杆菌 表明水源已被粪便污染。 3.肥料
肥料包括人畜粪便、厩肥和堆肥。肥料中的乳酸菌种类和
数量与污水中差不多，主要来源于人畜粪便。 4.植物和青贮饲料 生长的植物上存在着一定数量的乳酸菌。从树叶上分离到 的乳酸菌，其数量为10—1000个/g，它们占总细菌数的 0.01%—1%。植物的根际也是乳酸菌存在较多的地方，乳酸菌 在植物中的广泛存在，虽然数量少，但也说明了植物是某些乳
5.纹膜醋酸杆菌
为啤酒醋酸菌，是日本酿醋的主要菌株。此菌培养过程中 在液面能形成乳白色、皱折状、有粘性的菌膜，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℃。
的问题之一，且有一系列的产品问世。从材料的角度出发，生 物降解塑料可分为天然和合成高分子两种。前者主要包括纤维、
淀粉、甲壳质等，后者主要包括聚乙交酯、聚乳酸、聚乙烯醇
等。其中，生物降解塑料聚乳酸由于具有生理适应性、优良分 解性和安全性好等特点，在医用材料方面有广阔的前景。未来，
其应用有望在包装领域取得拓展。目前，我国对聚乳酸的研究
1.食品工业
大量用于食品酸化添加剂，特别是软饮料和糖
果。加入硬糖中能增加酸味，还有助于使蔗糖转化为单糖类， 可避免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.药物 柠檬酸可与水中的碳酸盐作用生成二氧化碳（发泡）
和柠檬酸盐，有助于药物的有效成分快速溶解，还可增加某些
泻药和麻醉药的溶解作用，并可改善口味。柠檬酸盐还是血液 的抗凝剂。
7.乳和乳制品
鲜牛乳含有多种营养成分，是一种营养比较完全的食品， 非常适合微生物生长繁殖。由于环境中的乳酸菌乳头侵入乳管 之故，所以在开始挤出的乳中含有少量的乳酸菌。大多数乳酸 菌是在挤奶过程中，通过用具、草、饲料、灰尘、牛体表等途
径污染而进入奶中，在条件适宜的情况下便迅速繁殖起来。大
多数情况下牛乳中乳酸菌的含量约为103个/ml。 酸奶及其他发酵乳制品：有的产品是利用乳中天然存在的 乳酸菌进行发酵，有些则需接种乳酸菌。在酸牛乳制作中常用 做发酵剂的乳酸菌有保加利亚乳杆菌和嗜热链球菌。
在防止食品腐败变质中有重要作用。特别近年的研究发现，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。
5.3.2 分离乳酸菌的材料 乳酸菌是生物圈的一个重要成员，是能产生乳酸的微生物的 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，取决于土壤的类别和环境条件。土壤中的 乳酸菌主要来自灌溉的污水、施肥、植物及雨水的夹带，可以认 为乳酸菌不是土壤的土著微生物。
5.2.2 产生的菌类 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，形成我国独特的薯干直接深层发酵法生
粪便中的另一群重要的乳酸菌是双歧杆菌属，它们是肠道
中正常菌群的重要成员。它们在维持肠道菌群平衡中起着重要 作用，对人体的健康十分有益。 5.3.3 产生乳酸的主要菌类 米根霉 乳杆菌属 德氏乳杆菌 保加利亚乳杆菌 嗜热乳杆菌 L-乳酸产生菌 L-,D-,D,L-乳酸产生菌 D-,D,L-乳酸产生菌 D-,D,L-乳酸产生菌 L-乳酸产生菌
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。 • 醋酸菌的分类方法有多种，1978年，柳田腾治氏根据醋酸
菌对维生素要求和对有机酸的同化性，将食醋酿造的优良菌株
分为两个属，即醋酸杆菌属和葡萄糖杆菌属。 醋酸杆菌属，现已发现有53种，它们的特点是：氧化乙醇
生成乙酸，不氧化葡萄糖，不需要维生素，能同化主要有机酸
数。以正烷烃为原料，采用解脂假丝酵母发酵，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的添 加剂。
•
目前已知很多微生物能产生柠檬酸，特别是霉菌，尤其是
黑曲霉，但生产上用的是其变种。一些细菌如石油节杆菌、 棒状杆菌，局限青霉的一些种。假丝酵母的一些种可以烃类
和开发尚处于实验室研究阶段，也取得一定的成绩，但由于多 种因素的限制，距工业化生产尚有很大的距离。
2.乳酸发酵食品 它的主要特点有： • 具有酸味，改善风味，提高营养价值。乳酸菌利用可发酵
性糖，产生乳酸，乳酸本身酸味柔和，不仅常作为食品的酸味 剂，而且还有助消化的作用。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的同时还可与发酵中产生的 醇、醛、酮等物质相互作用，形成多种呈味物质和去脱不良异 味。使乳酸发酵食品具有其独特的风味。乳酸菌在代谢作用中 产生多种氨基酸和维生素，提高了营养价值。 • 防止腐败，便于食品保存。乳酸是乳酸菌代谢的主要产物，