发酵工程途径主要包括以下几种:
酒精发酵
利用酵母菌和其他一些微生物在缺氧条件下进行无氧呼吸,通过糖酵解途径产生酒精和二氧化碳。反应式为:C6H12O6 + 2ADP + 2Pi → 2C2H5OH + 2CO2 + 2ATP。酒精发酵是产生ATP的低效途径,1分子葡萄糖仅能提供2分子ATP。
乳酸发酵
同样不需要氧气,1分子葡萄糖经乳酸发酵后生成2分子乳酸。葡萄糖分解成丙酮酸的过程与酒精发酵相同,但丙酮酸在乳酸脱氢酶的作用下还原成乳酸,同时NADH被氧化成NAD+。乳酸发酵中,葡萄糖的能量几乎全部以乳酸的形式保存。
氨基酸发酵
利用微生物发酵生产氨基酸,如谷氨酸等。这些氨基酸可以进一步用于生产味精等调味品。
维生素和药物生产
通过发酵工程可以大规模生产维生素、动物激素和药用氨基酸等药物。
酶制剂生产
利用微生物发酵生产各种酶制剂,如蛋白酶、果胶酶等,广泛应用于食品、医药和洗涤剂工业。
微生物肥料生产
利用微生物产生的有机酸和生物活性物质增进土壤肥力、改良土壤结构,促进植物生长。
生物燃料生产
通过发酵工程生产生物燃料,如生物柴油、生物氢气等。
膜分离技术
在发酵工程中,膜分离技术用于从发酵液中分离和纯化产品,包括固液分离、细胞破壁和蛋白质纯化等步骤。
这些途径展示了发酵工程在食品、医药、农业和能源等多个领域的广泛应用,通过微生物的代谢活动,实现高效、规模化生产有用产品。