华南理工大学网络班食品发酵工艺学复习提纲

《食品发酵与酿造工艺学》复习提纲
第一章绪论
1.在发酵与酿造历史上作出突出贡献的科学家有哪些？他们的贡献分别是什么？
列文虎克成功制造了世界上第一台显微镜，并在人类历史上第一次通过显微镜发现了单细胞生命体-----微生物。

巴斯德发明了巴斯德灭菌法。

1861年，巴斯德实验，结束了绵延100多年的争论，把自然发生论赶出了科学界。

1865年，巴斯德受农业部长的重托，解决了法国南部蚕业上遇到的疾病使蚕大量死亡的难题。

发明了狂犬病疫苗，他还指出这种病原物是某种可以通过细菌滤器的“过滤性的超微生物”。

科赫1881年后，创用了固体培养基划线分离纯种法。

建立了单种微生物的分离和纯培养技术。

1882年3月24日科赫在德国柏林生理学会上宣布了结核菌是结核病的病原菌。

单种微生物分离和纯培养技术的建立，是食品发酵与酿造技术的第一个转折点。

20世纪40年代，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。

人工诱变育种技术和代谢调控发酵工程技术成为发酵与酿造技术发展的第三个转折点。

20世纪70年代发展起来的DNA重组技术，又大大推动了发酵与酿造技术的发展。

2.与化学工业相比，发酵和酿造工业具有什么特点？
与化学工业相比，发酵与酿造工业的特点：安全、简单；原料广泛；反应专一；代谢多样；易受污染；菌种选育3.发酵技术的两个核心分别是什么？
生物催化剂、生物反应系统
4.发酵和酿造的概念分别是什么？两者有何区别？试分别举出几个发酵和酿造的例子。

发酵：泛指利用微生物制造工业原料和工业产品的过程。

通常所说的发酵指生物或离体的酶，不彻底地分解代谢有机物，并释放出能量的过程。

酿造：是我国劳动人民对一些特定产品进行发酵生产的一种称谓，通常把成分复杂、风味要求较高，诸如黄酒、白酒、啤酒、葡萄酒等酒类以及酱油、酱、食醋、腐乳、豆豉、酱腌菜等食佐餐调味品的生产称谓酿造。

5.酿造与发酵的区别：
利用生物体或生物体长生的酶进行的化学反应。

第二章菌种选育、保藏与复壮
1.名词：诱变育种、诱变剂、原生质体融合
诱变育种：人为地将对象生物置于诱变因子中，使该生物体发生突变，从这些突变体中筛选具有优良性状的突变株的过程。

诱变剂：用来处理微生物并能提高生物体突变频率的这些物理或化学因素成为诱变因素，又称诱变剂。

诱变剂有物理诱变因子（紫外线、Ｘ射线）、化学诱变因子（亚硝基胍、亚硝酸、亚硝基甲基胍）生物诱变因子（噬菌体）2.微生物菌种选育的方法主要有哪些？
菌种选育的方法有：自然选育、诱变育种、杂交育种、原生质体融合、基因工程。

3.紫外线诱变育种的作用机理是什么？
紫外线照射后引起的ＤＮＡ结构改变，ＤＮＡ强烈吸收紫外线，特别是碱基对，而嘧啶比嘌呤对紫外线更为敏感。

紫外线引起ＤＮＡ结构变化，是胞嘧啶和尿嘧啶的水合作用以及二聚体形成。

4.菌种保藏与复壮的意义是什么？常用的菌种保藏方法有哪些？
在一定时间内使菌种不死、不变、不乱，以供研究、生产、交换之用。

（一）低温保藏法
（二）低温定期移植法
（三）石蜡油低温保藏法
（四）干燥保藏沙土管法、滤纸保藏法、大小米保藏法
（五）甘油管保藏法
（六）真空冷冻干燥法
（七）液氮超低温保存
第三章微生物的代谢调控理论及其在食品发酵与酿造中的应用
1.名词：同功酶、别构酶、多功能酶、葡萄糖效应、操纵子、反馈抑制、反馈阻遏、协同反馈抑制、合作反馈抑制、积累反馈抑制、顺序反馈抑制、能荷调节、巴斯德效应。

1同功酶：指能催化相同的生化反应，但酶蛋白分子结构有差异的一类酶，它们虽同存于一个个体或同一组织中，但在生理、免疫和理化特性上却存在着差别。

2别构酶：具有别构作用（或变构作用）的酶。

其分子有活性中心和别构中心，往往是具有四级结构的多亚基的寡聚酶。

3多功能酶：分子组成只有一条多肽链，但具有两种或两种以上催化活力的酶。

一个终产物的过量，在使共同途径第一步反应受到部分抑制的同时，分支途径第一步反应也受到抑制，使代谢沿着其他分支进行。

因此，一个产物的过量不致干扰其他产物的生成。

4葡萄糖效应（glucose effect）：又称葡萄糖阻遏或分解代谢产生阻遏作用。

葡萄糖或某些容易利用的碳源,其分解代谢产物阻遏某些诱导酶体系编码的基因转录的现象。

5操纵子：是在转录水平上控制基因表达的协调单位，由调节基因（R）、启动子（P）、操纵基因（O）和在功能上相关的几个结构基因(S)组成
6反馈抑制：某代谢途径的末端产物（即终产物）过量时，这个产物可反过来直接抑
制该途径中第一个酶的活性，促使整个反应过程减慢或停止，从而避免了末端产物的过多累积。

7反馈阻遏：是指抑制酶的形成是由途径终点产物或其衍生物执行的。

即当代谢的，
它就会终产物大量存在并达到一定浓度时，它就会同细胞中早已存在的阻遏物结合起来共同发挥作用。

8协同反馈抑制：指分支代谢途径中的几个末端产物同时过量时才能抑制共同途径中的第一个酶的一种反馈调节方式。

9合作反馈抑制：指两种末端产物同时存在时，可以起着比一种末端产物大得多的反馈抑制作用。

10累积反馈抑制：每一分支途径的末端产物按一定百分率单独抑制共同途径中前面的酶，所以当几种末端产物共同存在时，它们的抑制作用是累积的。

11顺序反馈抑制：当E过多时，可抑制C→D，这时由于C的浓度过大而促使反应向F、G方向进行，结果又造成了另一末端产物G浓度的增高。

由于G过多就抑制了C→F，结果造成C的浓度进一步增高。

C过多又对A→B间的酶发生抑制，从而达到了反馈抑制的效果。

这种通过逐步有顺序的方式达到的调节，称为顺序反馈抑制。

12能荷的调节（P65）：当细胞中腺苷酸全部是ATP，能荷为1；当细胞中腺苷酸全部是ADP，能荷为0.5；当细胞中腺苷酸全部是AMP，能荷为0。

当细胞或线粒体中三种核苷酸同时并存时，能荷大小随三者比例而异，三者的比例随细胞生理状态而变化。

能荷在细胞不同生长时期的变化另外一个度量细胞能量状态的参数是磷酸化位。

磷酸化位=[ATP]/[ADP][Pi]磷酸化位除了腺苷酸外，还决定于无机磷浓度。

磷酸化位与能荷相比，其值变化范围更宽，因此是反映细胞能量状态更加灵敏的指标。

13巴斯德效应：氧的存在可以使酵母菌细胞进行呼吸作用而乙醇的产量显著下降，即单位时间内消耗速度减慢。

这种呼吸（需氧能量过程）抑制发酵（厌氧能量代谢过程）的现象。

2.结合操纵子模型说明酶诱导合成的调控过程。

操纵子是在转录水平上控制基因表达的协调单位，由调节基因（R）、启动子（P）、操纵基因（O）和在功能上相关的几个结构基因(S)组成；调节基因:用于编码调节蛋白的基因。

启动基因:是一种能被依赖于DNA的RNA聚合酶所识别的碱基顺序，它既是RNA多聚酶的结合部位，也是转录的起始点；操纵基因是位于启动基因和结构基因之间的一段碱基顺序，能与阻遏物（一种调节蛋白）相结合，以此来决定结构基因的转录是否能进行；结构基因则是决定某一多肽的DNA模板，可根据其上的碱基顺序转录出对应的mRNA，然后再可通过核糖体而转译出相应的酶。

一个操纵子的转录，就合成了一个mRNA分子。

3. 微生物代谢调控的方式主要有哪些？
1）调节营养物质透过细胞膜而进入细胞的能力---通道调节；
（2）调节代谢流---通量调节；
（3）通过酶的定位以限制它与相应底物的接近---限制其基质有形接近。

4. 用能荷调节理论解释巴斯德效应。

5. 结合实例说明控制细胞膜渗透性的方法。

微生物的细胞膜对于细胞内外物质的运输具有高度选择性。

细胞内的代谢产物常常以很高的浓度累积着，并自然地通过反馈阻遏限制了它们的进一步合成。

采取生理学或遗传学方法，可以改变细胞膜的透性，使细胞内的代谢产物迅速渗漏到细胞外。

这种解除末端产物反馈抑制作用的菌株，可以提高发酵产物的产量。

例：
谷氨酸发酵过程中，可通过
①控制生物素、油酸、甘油的亚适量，控制细胞膜的合成；
②加入青霉素,抑制细胞壁肽聚糖合成中肽链的交联；
③加入表面活性剂如吐温80或阳离子表面活性剂(如聚氧化乙酰硬脂酰胺),将脂类从细胞壁中溶解出来,使细胞壁疏松,通透性增加。

第四章发酵与酿造工程学基础及主要设备
1.名词：发酵热、接种量、种龄、碳氮比
发酵热：习惯上将发酵过程中释放出的净热量成为发酵热，包括生物热、搅拌热、蒸发热和辐射热。

接种龄：指摇瓶或种子罐中培养的菌种开始移入下一级种子罐或发酵罐时的培养时间。

接种量：指接入的种子液的体积和接种后培养基的体积比。

多以百分数表示，如：接种量为1%(v/v)。

碳氮比：指培养基中碳源所含的碳元素与氮源所含的氮元素的质量比。

2.影响发酵过程pH变化的因素主要有哪些？简述生产当中调节和控制pH的方法。

（一）pH对发酵过程的影响：影响酶的活性、影响微生物细胞膜所带电荷、影响培养基中某些营养物质和中间代谢产物的离解。

（二）影响发酵过程pH变化的因素：
引起发酵液pH下降的因素：1、培养基中碳氮比不当，碳源过多2、消泡油加得过多3、生理酸性物质（铵盐）过多，氨被利用。

引起发酵液pH升高的因素：1、培养基中碳氮比不当，氮源过多，氨基酸释放；2、生理碱性物质（如硝酸盐）过多；3中间补料时氨水或尿素等碱性物质加入的量过多。

（三）发酵过程pH的控制：1.调节培养基的原始pH值，或加入缓冲液制成缓冲能力强的培养基；2.选用不同代谢速度碳源和氮源构成适当比例配制培养基；3.在发酵过程中加入弱酸或弱碱进行pH调节，也可通过调节通风量来调节pH。

3.简述发酵过程中消除泡沫的方法，常用的化学消泡剂主要有哪几类？
泡沫的消除：物理消泡法、机械消泡法、化学消泡法：常用的化学消泡剂有四类（天然油脂类、聚醚类、醇类、硅
酮类
4.按照发酵罐的设备特点可以把发酵罐分为哪几类？通风式发酵罐、自吸式发酵罐和液提式发酵罐各有何结构特点？
自吸式发酵罐：①有一个特殊的搅拌器，搅拌器由转子和定子组成；②没有通气管。

液提式发酵罐：是液体借助于一个液体泵进行输送，同时气体在液体的喷嘴处被吸入发酵罐。

喷嘴是这类发酵罐的一个特殊部件，制造要求精密。

第五章酒精发酵与酿酒
名词：白酒、啤酒的度、白酒的度、糖化、糖化剂
白酒定义: 是用谷物、薯类或糖分等为原料，经糖化发酵、蒸馏、陈酿和勾兑制成的酒精浓度大于20%（V/v）的一种蒸馏酒。

啤酒的度指啤酒中原麦芽汁的质量百分比。

白酒的度指乙醇的体积与白酒体积的百分比。

糖化：用淀粉质原料生产酒精时，在进行乙醇发酵之前，一定要先将淀粉全部或部分转化成葡萄糖等可发酵性糖，这种淀粉转化为糖的过程称为糖化，所用催化剂称为糖化剂。

1.简述酒精发酵的生化机制。

（一）淀粉质和纤维质原料的水解：淀粉原料→糊化→液化→水解为葡萄糖(二)酵母菌的乙醇发酵
2.我国发酵法生产酒精的现状如何?有哪些新的进展？
3.酿造啤酒的主要原料有哪些？简述啤酒酿造的工艺流程。

酿造啤酒的主要原料是：大麦、水、酵母、酒花。

啤酒发酵工艺：制麦芽→麦芽粉碎、糖化及麦汁过滤→麦芽汁煮沸，添加酒花→添
加酵母进行啤酒发酵→过滤和灌装
4酒花的主要有效成分有哪些？啤酒酿造过程中添加酒花的作用是什么？
啤酒花，简称：酒花使用的主要目的是利用其苦味，香味，防腐力和澄清麦汁的能
力。

酒花的主要成分有：α-酸、β-酸及酒花油和多酚物质、果胶、蛋白质等。

由于酒花的作用，使啤酒带有很明显的酒花香味和酒花苦味，但是这种苦味，苦而不长。

第六章氨基酸与核酸发酵
1.谷氨酸发酵时淀粉原料的水解方法有哪几种？
酸解法、酶解法、酸酶法和酶酸法。

2.谷氨酸的生物合成方式主要有哪两种？
（1）转氨基作用（2）还原氨基化作用
3.谷氨酸发酵所涉及的生化途径有哪些？它们分别在谷氨酸发酵过程中发挥什么作用？
（1）糖酵解途径：葡萄糖降解为丙酮酸，丙酮酸进入三羧酸循环。

（2）（HMP）磷酸己糖途径：生成的NADPH+H+是还原氨基化反应必须的供氢体。

（3）（TCA）三羧酸途径：提供谷氨酸的前体物质α-酮戊二酸。

（4）CO2固定反应：在苹果酸酶和丙酮酸羧化酶作用下分别生成丙酮酸和草酰乙酸，
前者氧化为草酰乙酸，使草酰乙酸得到补充。

（5）乙醛酸途径：通过异柠檬酸裂解酶作用补充琥珀酸，维持菌体生长需要。

（6）还原氨基化作用：α-酮戊二酸经还原氨基化作用生成谷氨酸。

4.在谷氨酸发酵过程中，应如何控制发酵条件，才能达到高产的目的？
1.发酵培养基（1）碳源：糖类、脂肪、醇类、烃类（2）氮源：尿素或氨水，所需氮源较大（C:N=100:20~30）（3）无机盐：提供磷、硫、镁、钾、钙、铁等。

（4）生长因子：生物素
2.发酵条件控制（1）温度控制：菌体生长（0-12h），温度30-32度；谷氨酸合成（12后），温度34-37度。

（2）发酵前期pH7.5-8.5，中后期7.0-7.6。

（3）DO控制（4）种龄及接种量
控制（5）泡沫控制
5.简述赖氨酸发酵的机理。

直接发酵法：二氨基庚二酸（DPA）途径，其代谢调节机制主要是当天冬氨酸激酶的活性受赖氨酸和苏氨酸的协同反馈抑制。

选育高丝氨酸的营养缺陷型菌株，使这种协同反馈抑制被破坏，从而大量积累赖氨酸。

6.呈鲜味的核苷酸有哪几种？
呈鲜味的是鸟苷酸、肌苷酸、黄苷酸等5’-核苷酸。

呈鲜强度：5’ -GMP>5’-IMP>5’-XMP
第七章有机酸发酵
1．什么叫乳酸发酵？乳酸发酵类型有哪几种？各有什么特点（包括反应物、产物及乳酸的转化率、该类型的常见菌种）？
乳酸发酵：在无氧条件下乳酸细菌将己糖转化成乳酸的过程，称为乳酸发酵。

乳酸细菌：乳杆菌属、乳球菌属、链球菌属、双歧杆菌属、明串珠菌属、片球菌属、芽孢乳杆菌属、肠球菌属
乳酸发酵类型：1.同型发酵2.异型发酵3.双歧途径4.乳糖发酵途径
1.同型乳酸发酵过程是：葡萄糖经 EMP 途径生成丙酮酸，丙酮酸在乳酸脱氢酶的作用下，丙酮酸作为受氢体被还原为乳酸，从而再生 NAD + ，因只有 2 分子乳酸为唯一终产物，故称同型乳酸发酵。

乳酸的理论转化率为100％同型乳酸发酵的主要菌种：德氏乳杆菌、嗜酸乳杆菌、干酪乳杆菌、植物乳杆菌
2.异型乳酸发酵：以葡萄糖为底物发酵后除乳酸外还产生乙醇、乙酸和 CO 2 等多种代谢产物的，称为异型乳酸发酵。

乳酸的理论转化率为50％。

一些行异型乳酸发酵的乳酸杆菌，因缺乏 EMP 途径中的若干重要酶－醛缩酶和异构酶，其葡萄糖的降解完全以 HMP 途径为基础，进而行异型乳酸发酵。

异型乳酸发酵主要菌种：肠膜明串珠菌、乳脂乳杆菌、短乳杆菌、发酵乳杆菌两歧双歧杆菌等。

3.双歧途径乳酸发酵：双歧途径：2分子葡萄糖产生2分子乳酸和3分子乙酸，乳酸的理论转化率亦为50％。

4.乳酸菌的乳糖发酵：乳酸菌先分解乳糖生成葡萄糖和半乳糖，葡萄糖进入同型或
异型发酵途径进行分解，半乳糖异构化或转变为葡萄糖后进入各途径发酵，或经D-6-磷酸。

塔格糖途径形成乳酸。

2.乳酸发酵工业用菌种的选择原则是什么？
同型发酵菌、营养要求低、产酸迅速，耐高温
3.凝固型酸奶和搅拌型酸奶在发酵工艺上有何区别？
4.什么叫酸奶发酵剂，生产中常用的发酵剂有哪些？
5.简述酸奶发酵过程中发生了哪些生物化学变化。

（1）乳糖的转化（2）蛋白质的转化（3）风味物质的形成
6简述食醋发酵的生化过程。

醋酸发酵的生化过程：醋酸发酵：是指乙醇在醋酸菌的作用下氧化成醋酸的过程。

（1）CH3CH2OH→CH3CHO（2）CH3CHO→CH3COOH（1）、（2）分别在乙醇脱氢酶和乙醛脱氢酶的作用下进行的。

7.参与食醋发酵过程的微生物主要有哪些？每种微生物在发酵过程中发挥了什么作用？
1.参与食醋发酵过程的微生物主要有三类：霉菌、酵母菌和醋酸菌。

2.各类微生物的作用：
2.霉菌：作为糖化菌，分解原料中的淀粉为可发酵性糖类，同时分解蛋白质生成肽类和氨基酸。

3.酵母菌：在厌氧条件下发酵糖类生成乙醇。

同时产生少量葡萄糖酸等有机酸。

4.醋酸菌：在氧气充足条件下氧化乙醇生成乙酸，乙酸是食醋中酸味的主要成分。

8.与一般固态发酵法制醋相比，酶法液化通风回流制醋有哪些优点？
（1）出醋率比一般固态发酵法提高16％左右。

（2）节省蒸汽燃料。

（3）大部分实现管道化和机械化，大大降低了劳动强度，节约劳力。

（4）酒精发酵结束，直接拌入生麸皮进行醋酸发酵，简化了工序，提高了产量和质量。

9.分析食醋色、香、味、体的来源。

醋酸形成，蛋白质水解，酯化反应P250
10.工业生产上常用的柠檬酸生产菌。

葡萄糖及淀粉质原料：黑曲霉；石油副产品为原料：假丝酵母属
第八章酶制剂生产
1.名词：固定化酶、固定化生物催化剂、共固定化
固定化酶是指被限制或固定在某一局部空间或特定的固体载体上并能发挥作用的一类酶。

固定化生物催化剂
2.简述微生物发酵法生产酶制剂的优点。

（一）酶的品种多，新酶种易得。

（二）菌种易诱变，代谢易调控。

（三）生产周期短，酶的产量大。

（四）基因易操纵，优质种易得。

3.固定化酶的制备方法有哪几种？
吸附法、共价结合法、交联法、包埋法
4.简述固定化酶的优缺点。

第九章发酵豆制品
1.酱油酿造过程中参与发酵作用的微生物主要有哪几种？它们在酱油酿造过程中分别发挥什么作用？
（一）曲霉种类：米曲霉、酱油曲霉、黑曲霉等，作用：能分泌蛋白酶、淀粉酶、果胶
酶纤维素酶和酯酶，分解蛋白质和淀粉，产生氨基酸等鲜味物质。

（二）酵母种类：涉及7属23种，主要是鲁氏酵母、酱油结合酵母。

作用：发酵葡萄糖生产乙醇和甘油等，再进一步生成酯、糖醇等风味物质。

（三）乳酸菌：种类：嗜盐片球菌、酱油片球菌、酱油四联球菌和植物乳干菌，作用：发酵糖产生乳酸、和乙醇作用生成香味物质乳酸乙酯。

2.酱油酿造工艺类型主要有哪几种？试述固态低盐法酿造酱油的工艺流程及操作要点。

固态低盐法、稀醅高盐发酵
3.简述酱油酿造过程中发生的生物化学变化。

（一）蛋白质分解作用（二）淀粉糖化作用（三）酸类发酵（四）酒精发酵（五）酱油色素的形成：1.美拉德反应 2.酶促褐变反应3.非酶促褐变反应（六）酱油的风味香气成分：酯、醇、羰基化合物、缩醛类及酚类。

香味成分：烃类、醇类、酯类、醛类、缩醛醇类、酮类、酸类等。

鲜味成分：主要是谷氨酸等氨基酸。

酱油的体态：即酱油的浓稠度，由多种可溶性物质所构成。

无机物以盐为主要成分，有机物以蛋白质、氨基酸、糊精、糖分及有机酸为主要成分。

（七）酱醪中微生物群落演替：酱醪中微生物群落演替顺序为：曲霉菌→耐盐乳酸菌→耐盐酵母
4.酱油“生白”及产生特有的酸臭气味分别是由于污染了什么菌引起的？
1.酱油“生白”原因：污染了产膜性酵母。

2.产生特有的酸臭气味：原因：污染了霉菌。

3.细菌污染会造成细菌或者大肠杆菌超标。

第十章微生物性功能食品与食品添加剂
1.名词：功能性低聚糖、活性肽、Nisin
功能性低聚糖是一类不能被人体所利用，可以直接到达人体肠道中并被肠道中的双歧杆菌所利用，促进双歧杆菌生长繁殖的寡糖。

活性肽：蛋白质序列中某些特定的短肽，具有食物蛋白质或其组成氨基酸所不具备的特殊的生理调节功能。

乳酸菌素（Nisin），又名乳酸链球菌肽，乳酸链球菌素。

2.简述功能性低聚糖的生理功能。

1.不被或难被人体消化吸收，可应用于低能量食品中作为甜味剂。

2.活化肠道内的双歧杆菌并促进其生长繁殖。

3.不能被口腔微生物利用，不会引起牙齿龋变，有利于保持口腔卫生。

4.不被人体消化吸收，属于水溶性膳食纤维，具有膳食纤维的部分生理功能。

3.常见的真菌多糖有哪些？简述真菌多糖的生理功能。

香菇多糖、银耳多糖、金针菇多糖、灵芝多糖、云芝多糖、冬虫夏草多糖、灰树花多糖
抗肿瘤作用、延缓衰老、降低血糖、调节血脂、抗辐射增强骨髓的造血功能
4.常用的微生物性食品添加剂有哪些？
黄原胶、茁霉多糖、红曲米、红曲色素、乳酸菌素
第十一章食品工业废弃物的生物学处理
1.名词：SCP
指利用各种基质在适宜的培养条件下大规模培养各种单细胞生物获得的微生物体蛋白质。

2.用来生产单细胞蛋白的微生物通常应具备哪些特征？常用微生物主要有哪些？
SCP生产用微生物需要具备如下条件：1、非致病性和非产毒素性；2、菌体细胞个体较大，并富含蛋白质3、具有较好的耐热、耐高渗性能4、对基质要求简单，营养谱广；5、生长速率常数大，菌体生物量得率高。

单细胞蛋白生产用的微生物主要为细菌、酵母、霉菌和单细胞藻类。

3.组成活性污泥的微生物有哪几种？简述活性污泥法处理工业废水的机理。

细菌、真菌、原生动物。