发酵过程检测技术
微生物学中的发酵过程和微生物检测技术
微生物学中的发酵过程和微生物检测技术微生物学是研究微观生物（包括细菌、真菌、病毒等）的科学，其广泛应用于生物制药、食品、医疗、环保和农业等领域。
其中，发酵技术是微生物学的一个重要分支，可用于酿造酒类、酱油、醋、味精、乳制品等产品的生产。
在发酵过程中，微生物菌种通过代谢产生有用的代谢产物，同时也会产生一些有害的物质，这些过程常常需要进行微生物检测来保证产品质量和安全。
一、发酵过程发酵是一种生物发生氧化还原反应的过程，在此过程中，微生物细胞针对不同的营养物质进行代谢，从而产生有用的代谢产物，如酸、酒精等。
发酵技术是各行各业中非常重要的工艺之一，如酒类工业、食品工业、生物工程等等。
在发酵的过程中，各种微生物的生长都需要一个能够供养生长所需要的营养物质，其中包括光能、空气、水和矿物质（氮、磷、钾、钙等）。
对于不同的微生物类型而言，他们针对不同的营养物质进行代谢，产生的有机物质也有明显的差别。
例如制酒时，果汁中的葡萄糖和葡萄糖酸被酵母菌（一类产生酒精的真菌）代谢，产生的乙醇达到一定浓度时便会停止生长，称为发酵停滞期。
而在这个过程中，酵母会消耗掉果汁中的许多氧化还原位点，从而降低发酵反应性质（碳酸根和其他离子等等）。
因此，如果要调节酒的品质和口感，需要在特定的发酵过程中使用不同的酵母菌，或者增加其他微生物（如醋酸菌）、产生改善性能的添加剂。
二、微生物检测技术随着生产流程的逐渐自动化，微生物检测技术的重要性逐渐凸显出来。
在食品、医疗和生物工程等领域，微生物的污染可能对产品的质量和安全带来严重影响。
此外，发酵过程中，常常需要对微生物进行定量和定种，以便生产工艺的精密控制。
目前，微生物检测技术主要包括菌落计数法、酶透彻法、基因测序法等。
菌落计数法是目前最常见的检测方法之一，该方法通过培养微生物菌落的方式来直接计数微生物数量，检测的结果准确性较好。
酶透彻法则是利用特殊的酶进行检测微生物菌褶，可以检测到不同类型的微生物。
甘露醇发酵试验原理
甘露醇发酵试验原理
甘露醇发酵试验是一种常用的实验方法，可以用来检测微生物对甘露醇的发酵能力。
该实验基于甘露醇发酵产生酸的特性，通过观察和测量酸的生成情况来评估微生物对甘露醇的代谢能力。
首先，将待测试的微生物培养在含有甘露醇的培养基中。
培养基中通常还含有其他营养物质，以提供微生物生长所需的条件。
短暂的培养时间后，检测培养液中是否有酸的产生。
在甘露醇发酵过程中，微生物会将甘露醇转化为酸，其中最常见的是乳酸。
这一过程需要通过一系列的酶来催化，因此只有具备相应酶的微生物才能进行甘露醇发酵。
检测酸的生成通常采用酸碱指示剂来实现。
常用的指示剂包括菲尔斯试剂，该试剂在酸性条件下呈黄色，在碱性条件下呈紫色。
当微生物发酵产生酸时，培养液的pH值下降，指示剂由
紫色转变为黄色。
通过观察培养液的颜色变化，可以初步判断微生物是否具有甘露醇发酵能力。
在一些研究中，可以进一步用pH计或酸度计测定培养液中的
酸性程度。
通过测定培养液的pH值或酸度变化，可以定量评
估微生物对甘露醇的发酵能力。
需要注意的是，甘露醇发酵试验只能初步判断微生物是否具有甘露醇发酵能力，不能确定具体的代谢产物。
进一步的实验和分析需要借助其他方法，如气相色谱法或高效液相色谱法等。
总而言之，甘露醇发酵试验通过观察和测量微生物培养液中酸的生成情况来评估微生物对甘露醇的发酵能力，为研究微生物代谢提供了一种基本的实验方法。
发酵染菌的检查
染菌的检查、原因分析和防止措施染菌的检查、原因分析和防止措施1.染菌的检查与判断在发酵过程中对杂菌污染的及早发现，及时处理，是免除染菌造成严重损失的重要问题。
因此，要求有确切、迅速的方法来检出杂菌的污染，目前常用方法主要有以下几种：（1）显微镜检查通常用革兰氏染色法，染色后在高倍显微镜下观察。
对霉菌、酵母发酵，先用低倍显微镜观察生产菌的特征，然后再用高倍显微镜观察有否染菌存在，根据生产菌与杂菌的特征区别，判断是否染菌。
必要时，可进行芽孢和鞭毛染色。
（2）平板划线培养或斜面培养检查法先将经灭菌的固体培养基倒入灭菌的平板中置培养箱摄氏37度，保温24h检查无菌即可使用。
将需要检查的样品，在无菌平板上划线，分别置摄氏37度、摄氏27度培养，以适应嗜中菌和低温菌的生长，一般在8h后即可观察。
噬菌体检查可采用双层平板培养法，底层同为肉汁琼脂培养基，上层减少琼脂用量。
先将灭菌的底层培养基熔后倒平板，凝固后，将上层培养基熔解并保持摄氏40度，加生产菌作为指示菌和待检样品混合后迅速倒在底层平板上，置培养箱保温培养，经12~20h培养，观察有无噬菌斑。
培养基（PH7.0）葡萄糖（%）牛肉膏（%）蛋白胨（%）氯化钠（%）琼脂（%）上层0.5 1.0 1.0 0.5 1.0下层0.5 1.0 1.0 0.5 2.0（3）肉汤培养检查法将需要检查样品接入经灭菌并经过检查无菌的肉汤培养基中，放置摄氏37度和摄氏27度分别培养24h，进行观察，并取样镜检。
此法常用于检查培养基和无菌空气是否带菌，也可用于噬菌体检查，此时使用生产菌作为指示菌。
葡萄糖酚红肉汤培养基：牛肉膏0.3%，葡萄糖0.5%，氯化钠0.5%，蛋白胨0.8%，1%酚红溶液0.4%，PH7.2。
用以上的检查方法检查未发现污染，还不能肯定未被污染。
除以上方法外，还可以从发酵过程的异常现象来判断是否染菌，如溶解氧、PH值、排气中CO2含量和菌体酶活力等变化来判断。
发酵终点的判断
发酵终点的判断发酵是一种常见的食品加工技术，能够在食材中产生各种各样的化学变化，使得食物更加美味可口。
然而，要掌握好发酵的技巧，就需要了解如何判断发酵的终点。
下面将介绍一些判断发酵终点的方法，以帮助您在家里制作美味食物时取得更好的效果。
首先，观察食材的外观是判断发酵终点的一种简单方法。
发酵过程中，食材会发生形状、颜色、质地等方面的变化。
例如，发酵后的面团会变得松软蓬松，发酵后的蔬菜会变得酸味更浓，发酵后的豆腐会变得更加乳白色。
通过观察这些外观变化，您可以初步判断出食材是否已经达到了发酵终点。
其次，嗅觉也是判断发酵终点的重要指标之一。
发酵食材在发酵过程中会产生各种气味，例如酵母发酵的面团会散发出酵母的特殊香味，腌制的蔬菜会散发出酸味和腌制的气味。
通过用鼻子闻一闻，您可以判断食材是否具有浓郁的发酵气味，以确定发酵是否已经完成。
另外，为了更加准确地判断发酵终点，市面上也有一些专门的设备可供使用，例如发酵温度计和pH计。
发酵温度计可以帮助您监测发酵过程中的温度变化，因为温度是影响发酵速度的关键因素之一。
一般来说，当发酵过程中的温度变化稳定在一个范围内时，可以判断发酵已经接近终点。
而pH计则可以检测发酵食材的酸碱度，当食材的pH 值达到一定范围时，可以判断发酵已经完成。
除了以上方法，一些食谱中也会给出明确的时间或者指标来判断发酵终点。
例如，发酵面团的食谱会给出发酵时间，指导您何时可以将面团取出进行后续的操作。
这种方法适用于一些比较常见的食材和工艺，但也需要您根据自己的经验和感觉做适当的调整。
综上所述，要判断发酵的终点，我们可以通过观察食材的外观变化、嗅觉变化，利用一些专门的设备如发酵温度计和pH计，或者根据食谱中给出的时间和指标来进行判断。
在实际使用过程中，可以结合多种方法，依靠自己的经验和感觉，来掌握好发酵的终点，制作出更加美味的食物。
希望以上内容能够对您有所帮助！。
发酵学发酵过程的检测与自控课件
在发酵过程中，微生物起着至关重要的作用。不同种类的微生物具有不同的代谢 特性和发酵产物，如乳酸菌可以产生乳酸，酵母菌可以产生酒精和二氧化碳等。 了解和掌握微生物的特性是实现发酵过程优化和控制的关键。
发酵过程的基本原理
总结词
发酵过程的基本原理包括微生物的代谢过程、酶的作用机制以及发酵产物的形成机制等。 了解和掌握这些基本原理有助于更好地理解发酵过程，并实现发酵过程的优化和控制。
详细描述
在发酵过程中，温度的变化会影响酶的活性、 细胞生长和产物合成。通过自动控制系统， 可以实时监测发酵罐内的温度，并根据需要 调整温度，以获得最佳的发酵效果。常用的 温度控制方法包括冷却水控制和加热棒控制。
pH值控制
总结词
pH值是影响发酵过程的关键参数，控制pH 值可以维持微生物生长的最佳环境。
要点二
详细描述
代谢产物检测是发酵过程检测中的核心环节，通过实时监 测发酵液中的代谢产物浓度，可以了解菌种的代谢活动和 产物形成情况。同时，通过控制代谢产物浓度，可以调节 菌种的生长和代谢，提高发酵效率和产品质量。
03
发酵过程的自动控制技术
温度控制
总结词
温度是影响发酵过程的重要因素，控制温度 可以确保微生物的正常生长和代谢。
发酵学发酵过程的检测与自 控课件
contents
目录
• 发酵学基础知识 • 发酵过程的检测技术 • 发酵过程的自动控制技术 • 发酵过程的优化与放大 • 发酵过程的计算机模拟与仿真 • 发酵过程的安全与环保
01
发酵学基础知识
发酵的定义与类型
总结词
发酵是一种生物化学过程，通过微生物或酶的作用将有机物质转化为细胞物质 或代谢产物。根据发酵产物的不同，发酵可以分为酒精发酵、乳酸发酵、丙酮 丁醇发酵等类型。
啤酒发酵检测技术
啤酒发酵检测技术啤酒是一种广泛受欢迎的饮料，但啤酒在发酵过程中也会产生一些问题。
因此，在啤酒的生产过程中，啤酒发酵检测技术是非常重要的。
下面将分步骤阐述啤酒发酵检测技术。
第一步：准备样品在进行啤酒发酵检测之前，首先需要准备啤酒样品。
啤酒样品收集的方法是将啤酒样品放入一定的容器中，温度适宜，不得接触到光线。
将样品放入离心机中离心，将样品离心出固体物质。
然后拿出澄清的液体，称取5 ~ 10克，放入研钵内备用。
第二步：确定啤酒的pH值将样品放入pH计容器中，在室温下测量其pH值。
这有助于确定啤酒的酸碱性。
如果pH值偏低，则需要在发酵过程中增加酿制药剂以保持啤酒的平衡。
如果pH值过高，则需要在发酵过程中加入某些添加剂以平衡酸碱度。
第三步：测量发酵重量将样品放入天平中，测量其重量。
当啤酒发酵时，其体积会不断增加，因此应在发酵过程中测量其重量。
如果重量增加得太慢，则可能是因为发酵没有充分进行，如果增加得太快，则可能是因为酒的发酵过程过快且产生的气体没有得到充分释放。
第四步：测量啤酒的泡沫将样品放入一个均匀的容器中，然后使用一个专用仪器测量其泡沫的高度。
这有助于分析啤酒和发酵过程中所需要的泡沫。
如果泡沫增加得太快，则表示发酵过程已经很快，但成品的混合物可能呈现异常的黄色或放出异味。
第五步：测量啤酒的密度将样品放入有伸缩度的水中，记录其下沉的深度。
然后根据下沉深度计算出啤酒的密度，这有助于确定啤酒的成分和质量。
密度计提供了准确的值，以便确定啤酒的实际成分和含量。
总之，啤酒发酵检测技术对于啤酒生产而言是非常重要的。
通过以上步骤的检测和分析，我们可以获得更准确的发酵过程和成品质量数据，以便更好地优化和改进啤酒的生产过程。
发酵生产中杂菌的检查与防治
发酵生产中杂菌的检查与防治在发酵生产过程中，杂菌的检查与防治是至关重要的环节。
杂菌的存在会严重干扰目标菌的生长发育，影响发酵效率，甚至会污染目标产品。
以下将详细介绍杂菌检查与防治的方法。
一、杂菌检查方法1.显微镜检查：取发酵液进行显微镜检查，观察菌体形态和生长情况。
如果发现杂菌，可以进一步进行革兰氏染色、芽孢染色等实验，确定杂菌种类。
2.培养基培养：将发酵液均匀涂布在选择性培养基上，观察菌落形态和颜色。
如果有杂菌，可以根据菌落的特征鉴别其种类。
3.抗体检测：有些杂菌会产生特定的抗体，可以利用抗体检测技术如ELISA、免疫荧光等方法检测杂菌的存在。
4.分子生物学方法：利用PCR、基因测序等分子生物学技术，可以快速、准确地检测杂菌。
二、杂菌防治方法1.发酵原料控制：严格控制原料来源，保证无污染。
对发酵设备进行定期消毒，防止设备带菌。
2.菌种选择与保藏：选择抗逆性强的菌种，并进行定期纯化与保藏，防止杂菌污染。
3.培养基优化：优化培养基成分和配方，提高目标菌对杂菌的竞争力。
4.发酵过程控制：通过控制发酵温度、pH值、溶氧量等参数，抑制杂菌生长。
5.添加抗生素：在发酵过程中添加适量的抗生素，抑制杂菌生长，但要注意不能影响目标菌的生长。
6.膜过滤法：采用膜过滤技术，将发酵液中的杂菌滤除，保证目标菌的纯度。
7.生物防治法：利用某些特定微生物或植物提取物，抑制杂菌生长。
例如，某些乳酸菌可以抑制病原菌的生长。
三、实际案例分析以酱油发酵为例，常见的杂菌检查与防治方法如下：1.杂菌检查：取发酵液进行显微镜检查，观察是否有杂菌存在。
如果发现杂菌，进行革兰氏染色确定其种类。
同时，将发酵液涂布在选择性培养基上，观察菌落形态和颜色。
根据菌落的特征，判断是否有杂菌污染。
2.杂菌防治：首先，严格控制原料和水质，避免污染。
其次，选择优良的菌种进行发酵，并定期进行纯化和保藏。
在发酵过程中，控制温度、pH值和溶氧量等参数，以抑制杂菌生长。
生物发酵过程的在线检测及控制的技术进展
生物发酵过程的在线检测及控制的技术进展作者：张雪亮周加忠来源：《科技创新导报》 2015年第13期张雪亮周加忠(浙江顺风海德尔有限公司浙江金华 322100)摘要：生物发酵工程是指在合适的PH酸碱度值、阳光照射度、培养基、通气量、搅拌等条件下，对生物进行培养发酵，利用微生物的一些特点，使用现代的工程技术对微生物进行生产，培育出对人类有用的物质，也可以将微生物适用于工业生产的技术体系。
这种生物发酵工程的主要内容是工业生产菌株的选育、最佳发酵条件的选择与控制、生化反应器（发酵罐）的设计和产品的分离、提取和精制等过程。
生物发酵工程是生物及化学相结合的反应过程，要对这种反应进行合理的在线检测以及控制，才可以认识生物发酵的全过程，这对于研究生物的新陈代谢有着重要的意义。
该文对生物发酵过程进行在线检测及控制，探究生物发酵技术的发展过程。
关键词：生物发酵过程在线检测控制技术进展中图分类号:TQ920文献标识码：A 文章编号：1674-098X(2015)05(a)-0086-01生物发酵的技术与我们平时的生活息息相关，我们日常的生活中每时每刻都有发酵技术的存在，比如我们喝的啤酒、用的味精、抗生素、加酶洗涤剂等等，这些物品的产生都离不开发酵技术。
随着近几十年来生物技术的蓬勃发展，为人类利用和改造生命活动提供了新手段，为更好地解决当今世界经济社会发展所面临的人口健康、粮食安全、能源安全、资源与环境安全等重大问题提供了新的途径。
生化工业的发展，不断引起各国领导的关注，生化反应器的体积也随之不断发生变化，带动了药物的生产、酶制剂、污水处理以及饲料添加剂等各方面的不断发展。
生化工业的发展，影响了发酵工业的发展，从而产生了许多问题，例如对于生化工程的在线检测、自动化控制方式、监督检测等等，这些问题如今成为了生化工业在发展过程中所要面对的重要问题。
与目前国外其他的先进现代技术相比，我国的生物发酵技术还处在一个低级的水平，例如在生物发酵的自动化控制技术、发酵工艺方面等等都落后于国外的生物发酵技术。
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能 够 长 时 间稳 定 工 作 ， 靠 性 好 ， ２ ３ １ 按 测 量 方 式 分 类 可 ．．
（ ） 线 传 感 器 传 感 器 不 安 可 以 在 带 压状 态 下 使 传 感 器 自由 １离 装 在 发酵 罐 内 ，由人 工取 样 进 行 插 入 或 取 出 发酵 罐 ，便 于 罐 外 灭
的 原 理 、方 法 也 不 同 。各 种 参 数
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２ ＯＯ２ 年 第 ５ ｓ Ｎｏ． ｌ ｏｖＥＲ Ｅ ＡＰＥ ＮＥ ＆ ｗ ｌ ｓ ＡｓＧＲ ｖＩ ＮＥ
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变 送 器 转 换 为标 准 信 号 ，通过 二 及泡 沫 干 扰 等 。 ． 次 仪 表 显 示 、记 录 ，或 传送 给计 ２ ３ 发 酵 用 传 感 器的 分 类
发酵 过 程 的 主要 在线 感 器
有ｐ Ｈ传 感 器 、溶 氧 传 感 器 、氧 化
还 原 电位 传 感 器 、溶 二 氧 化 碳 传
算机处理 。
求
传 感器 有不 同的 分类 方法 ，
２ １ 发 酵 过 程 对 传 感 器 的 常 规 要 按测 量方 式 有离 线 传感 器 、在 线 感 器 。 ．
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２０ ０２ 年 第 ５
ｓＮｏ． ｌ ｏｖＥ Ｅ Ｒｓ ＡｓＧＲＡＰＥ ＮＥ ＆ ＷＩ Ｖｌ ＮＥ
⑧ 厘
发 酵 过 程 检 测 技 术
高 畅 ， 高树 贤 ，李 华 ，沈 忠勋
（ 西北 农林 科 技 大 学 葡 萄 酒 学院 ７２０ ） １ １０
果， 引起 了温 度 、 Ｈ、 解 氧 、 ｐ 溶 氧 化 还 原 电位 、排 气 二 氧 化 碳 和排 气 氧 的 变 化 。为 了能 够 有 效地 控
制 发 酵 ，就 需 要 获 得 发 酵过 程 变 量 的 变 化 信 息 ，对 发 酵 过 程 参 数 的变 化 进 行 检测 。
一
般 要 求 传 感 器 能 与 发 酵 液 同 时 （ Ｌ ） ＨＰ Ｃ 系统 ，对 尾 气成 分 进 行 测
进 行 高 压 蒸 汽 灭 菌 ，不 能 耐 受 蒸 定 的 气体 分 析 仪 或 质谱 仪 等 。
１ 发酵参数及检测方法
发 酵 参 数 是 发 酵 过 程 及 其 菌 株 的生 理 生 化 特 征 数 据 ，反 应 环 境 变 化 和 细 胞 代 谢 生 理 变 化 的 许
多重 要 信 息 ，发 酵 参 数 的 检 测是 为 了获 得 各 种 信 息 ，以 便 对 于 发 酵 过 程 实 施 有 效 的控 制 。 １１ 发 酵 参数 ． 发酵 参 数可分 为物 理 参数 ，
续 、 自动 测 定 ，如 用 于 对 发 酵 液 入 探 头 的 氧 量 。复膜 溶 氧 探头 测
成 分 进 行 测 定 的 流 动 注 射 分 析 量 的是 氧分 压 。 氧 化还 原 电位 传感 器测 量 发
传 感 器 与 发 酵 液 直 接 接 触 ， （ Ａ ） 统 和 高 效 液 相 层 析 ２ ４３ 氧 化还 原 电位 传 感 器 ＦＩ 系 ．．
２４２ 溶 氧 传感 器 ．．
一
般 使 用 复膜 溶 氧 探头 ，探
须 考 虑 卫 生 要 求 ，发 酵 过 程 中 不 动取 样 系统 相 连 ，对 过 程 变 量 连 头 产 生 的 电流 正 比于 通 过 膜 扩 散 允 许 有 其 他 杂 菌污 染 。
２ ２ １ 灭 菌 ．．
孔 塞 保 持 向 外 的 正 向流 动 。 护 套
求 为 准 确性 、 确 度 、 精 灵敏 度 、 分 敏 元 件 、磁敏 元 件 、 电化 学 元 件 能 维 持 电极 内 部 压 力 高 于 发酵 液
辨 能 力 要 高 ， 应时 间滞 后 要 小 ， 响
具 有 可 维 修性 。 ２ ２ 特 殊 要 求 ．
随 时 间变 化 ， 发酵 液 物 料 的 性 质 ， 如 密 度 、 度 、 变 学 特 性 、 面 黏 流 表 张 力 、 及 其 他性 质 如扩 散 系数 、 氧 氧 饱 和 浓 度 也 随 时 间 变化 。 由于
一
表１发酵过程参数及测量原理 ．方法
系 列 分 解 代 谢 和 合成 代谢 的结
对 发 酵 用 传 感 器 的特 殊 要 求 手 动 或 自动 测 量 操 作 ，测 量 数 据 菌 ，以延 长 使 用 寿 命 。
是 由发 酵 反 应 的 特 点 决 定 的 ，发 通过 人 机 对 话 输 入计 算机 。 酵 底 物 中含 有 大 量 的 微 生 物 ，必 （） 线 传 感 器 传 感 器 与 自 ２在
传 感 器 、原 位 传感 器 ，按 测 量 原 ２４ １ Ｈ 传感 器 ．． ｐ
发酵 过 程 对 传 感 器 的常 规 要 理 有 用 力敏 元 件 、热 敏 元 件 、光 以及 生物 感受 膜等 制 作的 传感 器 。
ｐ 传感 器 装 在 加 压 护 套 内 ， Ｈ 压 力 ，使 电极 内 的 电 解液 通 过 多
如温 度 、 力 、体 积 、 量 等 。物 压 流
理 化 学 参 数 ，如 ｐ Ｈ、溶 解氧 、溶 ＣＯ， 、氧 化 还 原 电 位 、 气相 成 分
等 。 学 参数 ， 基 质 浓 度 、 物 化 如 产 浓 度 等 。生物 学 参 数 ，如 生物 量 、
细胞形态 。 １２ 发酵 参 数 的 测 量 方 法 、原理 ． 根 据 发 酵 参 数 的 不 同 ，测 量
。 发 酵 过 程 包 括 大 量 复 杂 的 生 的 测 量 方 法 、原 理 如 表 １ 化 反 应 和 迁移 现 象 。 发酵 过 程 中 ２ 发 酵 传感 器 底物 浓 度 、菌体 浓 度 、产 物 浓 度
发 酵 参 数 的 变 化 信 息 通 过 安
装 在 发 酵罐 内 的 传 感 器检 测 ，由