发酵工艺

绪论刘巍独家机密

食品的定义：可供人类食用或者饮用的物质，包括加工食品、半成品和未加工食品，不包括烟草或者药品。

发酵食品：通过微生物的作用而制得的食品或者食品配料都可以称为发酵食品。

什么是发酵?

广义：通过微生物的培养，使某种特定代谢产物或者菌体本生大量累积的过程。狭义：厌氧微生物或者兼性厌氧微生物在无氧条件下进行能量代谢的一种方式。

发酵食品: 是食物原料或农副产品经微生物产生的酶所催化的生物化学反应以及微生物细

胞代谢产物的总和。

这些反应既包括生物合成作用，也包括原料的降解作用，以及推动生物合成过程所必需的各种化学反应。

列文虎克显微镜

巴斯德彻底否定了“自然发生论”证实了发酵是由微生物引起的提出了巴氏消毒法

布赫纳阐明了微生物的化学反应本质。

好气性发酵工程技术成为发酵与酿造技术发展的第二个转折点。

人工诱变育种和代谢控制发酵技术是发酵与酿造技术发展的第三个转折点。

化学合成与微生物发酵结合是发酵与酿造技术发展的第四个转折点。

发酵食品按产品性质分类包括:生物代谢产物发酵，酶制剂发酵，生物转化发酵和菌体制造。

第一章发酵食品微生物及微生物的代谢

常用微生物：细菌，酵母菌，霉菌

细菌:大肠埃希氏菌、醋酸杆菌、乳酸杆菌、双歧杆菌

酵母:酿酒酵母（白酒、葡萄酒），卡尔斯伯酵母（啤酒）、异常汉逊酵母（用于增加食品风味（乙酸乙酯）

霉类:根霉（制曲酿酒），毛霉（大豆制品），曲霉（酱油、豆酱、豆豉）

菌种的选育:自然选育（主要分离纯化）

诱变育种（物理因子诱变、化学因子诱变、复合因子诱变）

杂交育种

原生质体融合育种（聚乙二醇、仙台病毒、电融合）

基因工程育种（转基因技术，真正意义上的理性育种）

基因组改组（也称基因组重排技术）：将正突变的不同基因重组到同

一细胞株中。

代谢控制育种：代谢途径改造菌株。

菌种衰退：是从量变到质变的过程

主要原因有：基因突变，连续传代、不适宜的外部环境。

防治措施：控制传代次数；创造良好的培养条件；

利用不易衰退的细胞移种传代；采用有效菌种保藏方法；

利用菌种选育技术；定期分离纯化

复壮

狭义: 从已经衰退的菌种中分离尚未退化的个体

广义: 在菌种未衰退前，分离正突变个体。

菌种的保藏:斜面低温保藏法、石蜡油封藏法、砂土管保藏法、麸皮保藏法、真空冷冻干燥保藏法。

微生物的初级代谢:是指微生物从外界吸收各种营养物质，通过分解代谢和合成代谢，生成维持生命活动所需要的物质和能量的过程。

代谢流调节方式:酶活力调节（调节已有酶分子的活力），激活/抑制，酶水平

酶合成调节（调节酶分子的合成量），诱导/阻遏，基因水平

协同反馈抑制:在分支代谢途径中，几种末端产物同时都过量时，才对途径中的第一酶具有抑制作用。

微生物发酵中的代谢调控:

（一）发酵条件的控制:PH值，溶氧值，固定化

（二）改变细胞膜的通透性:（生物素、表面活性剂）

（三）改变微生物的遗传特性:

利用营养缺陷菌株P23

选育抗反馈调节的突变株P24

淀粉的分解

a-淀粉酶:此酶可从淀粉分子内部任意水解a-1，4糖苷键，但不能作用于淀粉的a-1，6糖苷键以及靠近a-1,6糖苷键的a-1,4糖苷键。

β-淀粉酶：从淀粉分子的非还原性末端开始作用，以双糖为单位逐步作用于a-1，4糖苷键，生成麦芽糖。但它不能作用于淀粉分子中的

a-1,6糖苷键。也不能越过a-1,6糖苷键去作用于a-1，4糖苷键，

即遇到a-1,6糖苷键，作用停止。

葡萄糖苷酶；此酶也是从淀粉分子的非还原性末端开始作用。依次以葡萄糖为单位。逐步作用于a-1，4糖苷键，生成葡萄糖。它虽然也不能

作用淀粉分子中的a-1,6糖苷键，但能够越过它，作用于a-1，4糖

苷键。

糖化酶：从非还原性末端以葡萄糖为单位进行水解，作用于a-1，4糖苷键和a-1,6糖苷键，但a-1，4糖苷键水解的速度快一点。

异淀粉酶；专门作用于a-1,6糖苷键。

实际上工业只用：a-淀粉酶（液化步骤）和糖化酶（糖化）

单糖形成目的产物

1、醋酸

醋酸杆菌：CH3CH2OH + O2→→CH3COOH + H2O + 493 kJ

乙醇醋酸

短乳杆菌或双歧杆菌：2C6H12O6 + 5ADP→→2CH3CHOHCOOH +3CH3COOH + 5ATP

葡萄糖乳酸醋酸

2、乳酸

正型乳酸发酵：（EMP途径，80%以上转化率）

C6H12O6 + 2ADP→→2CH3CHOHCOOH + 2ATP

葡萄糖乳酸

异型乳酸发酵：（HMP途径，5-磷酸木酮糖，50%转化率）

C6H12O6 + 2ADP→→CH3CHOHCOOH+ CH3CH2OH + 2ATP+CO2

葡萄糖乳酸乙酸

第二章微生物发酵及其过程控制

液体和固体培养基的区别是固体培养基里加了琼脂或其他的凝固剂。

半固体培养基：0.2%~0.5%琼脂

灭菌

湿热法比干热法好，原因？（水分子-蛋白质变性，蒸汽潜热，穿透力）

煮沸法置于沸水中，100℃，15min以上家用

巴氏消毒法65℃，30min或者71-75℃，15s

牛奶、啤酒等不能高温灭菌的液体

间歇灭菌法80-100℃，15-60min，室温保温24h后，第二天以相同条件操作，连续重复3次不能高压蒸汽灭菌的培养基

常规加压灭菌121℃，15-20min 常用灭菌方法

连续加压灭菌135-140℃，5-15s 大规模发酵工厂

高温高压灭菌对培养基的影响的防止方法：分开灭菌、冷却混合。

发酵工业培养基灭菌彻底与否，以杀死所有芽孢为依据。实验室通常采用121 ℃灭菌15min。

热致死定律（计算题P45-49）

空气净化及溶氧技术

新鲜空气→→粗过滤→→空气压缩机

1.供氧过程：空气中的氧气从空气泡里通过气膜、气液界面和液膜扩散到液体

2.耗氧过程：分散在发酵中的氧分子从液体中通过液膜、菌体、细胞膜扩散到

细胞内。