发酵工艺学
《发酵工艺学》复习大纲
《发酵工艺学》复习大纲一、基本要求：《发酵工艺学》是发酵工程专业的一门主干课程，是支撑现代食品工业的重要技术，同时也是生物技术产业化的重要手段。
这门课程的考试，主要测试考生对本课程的基础理论、基本知识、及实际操作技能掌握的程度，以及运用所学理论解决问题的能力，为考生在工作岗位上发挥自己的能力或继续从事相关研究工作奠定基础。
二、主要内容第一章绪论发酵工业的历史；微生物发酵的特点及研究对象；发酵工艺学的发展趋势。
第二章微生物代谢调控理论及其在微生物发酵中的应用初级代谢和次级代谢；代谢调节有关的酶；反馈调节；代谢调节控制的应用。
第三章发酵工艺学基础及主要设备一、微生物发酵的工艺过程：菌种活化与扩大培养；发酵原料前处理及培养基制备；发酵；产物分离、提取与后加工二、微生物发酵的动力学：分批发酵三、发酵工艺控制：温度对发酵的影响及其控制；溶解氧浓度对发酵的影响及其监控；pH值对发酵过程的影响及其控制；二氧化碳和呼吸熵；基质浓度对发酵的影响及补料控制；泡沫控制；发酵终点判断。
四、发酵的主要设备：原料处理设备；固体发酵设备；机械搅拌通风发酵罐（生物反应器）；空气净化系统；培养基灭菌系统；产物分离与提取设备。
第四章酒精发酵与酿酒一、酒精发酵：酒精发酵原料；与酒精发酵有关的微生物；酒精发酵生化机制；酒精发酵工艺；酒精蒸馏与精制。
二、啤酒酿造：啤酒种类与质量标准；啤酒酿造原料；麦芽制造；麦芽汁制备；啤酒发酵；过滤与灌装。
第五章氨基酸发酵谷氨酸生产：谷氨酸生产原料及其处理；谷氨酸产生菌；谷氨酸合成途径；谷氨酸发酵工艺；谷氨酸提取。
第六章有机酸发酵一、乳酸发酵：乳酸发酵类型及其微生物；乳酸制造；发酵乳制品；其它乳酸发酵食品。
二、醋酸发酵：醋酸发酵原料；醋酸发酵有关的微生物；醋酸发酵生化机制。
第七章酶制剂生产酶制剂的工业化生产：工业化酶制剂生产的优点；酶制剂生产的基本工艺流程；淀粉酶生产；酶应用新技术。
第八章发酵豆制品酱类与酱油酿造原料；制酱与酱油酿造的微生物；制酱与酱酒酿造的生物化学。
发酵工艺学
1、发酵:广义:通过微生物的培养使某种特定代谢产物或菌体本身大量积累的过程。
狭义:厌氧微生物或兼性厌氧微生物在无氧条件下进行能量代谢并获得能量的一种方式。
2、发酵工业：（巴斯德）经纯种培养和提炼精制获得的成分单纯、无风味要求的产品的生产过程叫发酵工业。
3、酿造(b r e w i n g)：我国人们对对一些特定产品发酵生产的特殊称法，是未知的混合微生物区系参与的一种自然发酵。
4、酿造工业：经自然培养、不需提炼精制、产品由复杂成分构成并对风味有特殊要求的食品或调味品的生产过程。
5、1665年罗伯特·虎克（Robert Hooke ）1676年列文虎克（Leewenhoch）1856-1857年巴斯德(Pasteur)1870年巴斯德(Pasteur)1880年科赫（Robert Koch）1897年，Buchner（布赫纳）1928年，Fleming(弗莱明)1940年，Florery(弗洛里) and Chain (钱恩 )1945年，抗生素工业1665年，英国科学家罗伯特·虎克用他的显微镜观察到的软木片的细胞结构●列文虎克（Leewenhoch,1632-1723）荷兰业余科学家，1676年，用自磨镜片创造了一架能放大 266倍的原始显微镜一生制作了419台显微镜；巴斯德的功绩 (1.) 彻底否定了自然发生说（2）证实发酵由微生物引起（3）免疫学—预防接种（4）发明巴氏消毒法巴斯德的曲颈瓶实验结论1.发酵是由微生物进行的一种化学变化，不同类型的发酵是由形态可以区别的各种特殊的微生物所引起1870年，Pasteur发现了微生物之间有相互抑制的作用。
即拮抗作用。
2.其间1804年，法国厨师阿卑特（Appert）发明了瓶装罐头）科赫的功绩发明培养基并用其纯化微生物等一系列研究方法的创立证实炭疽病因—炭疽杆菌发现结核病原菌—结核杆菌科赫法则结论1880年，发现可以通过稀释把多种微生物分离开来，建立了单种微生物的分离和纯培养技术。
发酵工艺学
《发酵工艺学》复习题1、发酵：工业上，人们运用微生物生长和代谢性能，在有氧或无氧条件下，生产人类所需产品的过程，统称为发酵。
2、发酵工程：运用微生物生长及物质代谢规律，大量生产人们所需产品的理论及工程技术体系。
3、发酵工艺学：也称为发酵工程学，为研究和运用微生物生长及物质代谢规律，探讨提高发酵生产效率、提高产品性能及质量的工艺流程、技术条件控制等发酵各环节的理论及技术体系。
4、前体：是指某些化合物加入到发酵培养基中，能直接彼微生物在生物合成过程中合成到产物物分子中去，而其自身的结构并没有多大变化，但是产物的产量却因加入前体而有较大提高的化合物。
5、促进剂：是指那些既非细胞生长所必须的营养物，又非前体，但加入后却能提高产量的添加剂。
6、克制剂：在发酵过程中，克制某些代谢途径，刺激相应其他代谢途径更加活跃以改变，从而获得更多产品的添加剂。
7、发酵生长因子：从广义上讲，凡是微生物生长不可缺少的微量的有机物质，如氨基酸、嘌呤、嘧啶、维生素等均称生长因子。
8、实罐灭菌：实罐灭菌（即分批灭菌）将配制好的培养基放入发酵罐或其他装置中，通入蒸汽将培养基和所用设备加热至灭菌温度后维持一定期间，在冷却到接种温度，这一工艺过程称为实罐灭菌，也叫间歇灭菌。
9、连消：连消也叫连续灭菌，就是将将配制好的并经预热（60～75℃）的培养基用泵连续输入由直接蒸汽加热的加热塔，使其在短时间内达成灭菌温度（126～132℃），然后进入维持罐（或维持管），使在灭菌温度下维持5～7分钟后再进入冷却管，使其冷却至接种温度并直接进入已事先灭菌（空罐灭菌）的发酵罐内的培养基灭菌方法。
其过程均涉及加热、维持和冷却等灭菌操作过程。
10、对数残留定律：在高温灭菌时，菌的死亡速率与任一瞬间残留的活菌数N 成正比。
11、生理性酸性物质：经微生物代谢等作用后能形成酸性物质使培养基pH值下降的营养物质。
12、生理性碱性物质：经菌体代谢后产生碱性物质使培养基pH值上升的营养物质。
有机酸发酵工艺学
有机酸发酵工艺学有机酸发酵工艺学是研究有机酸生产过程中的发酵工艺及其相关技术的学科。
本文旨在探讨有机酸发酵工艺学的基本原理、应用领域以及未来发展方向。
一、有机酸发酵工艺学的基本原理有机酸发酵工艺学是以微生物发酵为基础，通过控制发酵条件和优化发酵过程来生产有机酸的一门学科。
有机酸是一类重要的化学品，广泛应用于食品、医药、农业等领域。
有机酸的生产过程中，微生物起着至关重要的作用，通过利用微生物对底物的代谢，将底物转化为目标有机酸。
有机酸发酵工艺学在食品工业、制药工业、农业等领域有着广泛的应用。
在食品工业中，有机酸可用作食品的防腐剂、酸味剂等；在制药工业中，有机酸可用作药物的原料或中间体；在农业领域，有机酸可用于土壤改良、养分释放等。
三、有机酸发酵工艺学的发展方向随着生物技术的不断发展，有机酸发酵工艺学也在不断进步。
未来的发展方向主要包括以下几个方面：1. 提高产酸菌株的筛选和改造技术：通过对产酸菌株的筛选和改造，提高其产酸能力和抗逆性，从而提高有机酸的产量和质量。
2. 优化发酵条件：通过调控发酵条件，包括温度、pH值、底物浓度等，以提高发酵效率和产酸速率。
3. 开发新的底物资源：利用农业废弃物、工业副产物等作为底物资源，降低有机酸生产成本，减少环境污染。
4. 发展联合发酵技术：通过不同菌株的联合发酵，提高有机酸的产量和种类，实现多种有机酸的同时生产。
5. 提高发酵过程的自动化和智能化程度：利用自动化和智能化技术，实现发酵过程的实时监测和控制，提高生产效率和品质稳定性。
四、结语有机酸发酵工艺学是一门重要的学科，对于有机酸的生产和应用具有重要意义。
通过不断研究和创新，可以提高有机酸的产量和质量，满足不同领域的需求。
希望本文能够为读者对有机酸发酵工艺学的了解提供一些帮助。
发酵工艺学
发酵工艺学
1 发酵工艺
发酵工艺是生物酶催化分解促进有机物质代谢转化，进而获得生
物产物的过程，它作为生物化工的一种重要的科学技术，能够深入研
究和利用有机物的获取、开发新技术新产品。
发酵技术应用于食品、
医药和农业等多个行业，是一种快速且有效的工艺方法。
2 发酵工艺的历史沿革
早在两千多年前，发酵工艺已经被开发了出来，例如中国发明发
酵制酒，发酵工艺在民间就普及了出来，发酵工艺就是以微生物或酶
为工具，将有机物质经分解反应后获得新的有机物质；而在现代，发
酵工艺的发展也是越来越快，已得到了广泛的应用。
3 发酵工艺的重要性
发酵工艺在各个行业中的应用不一而足，如在食品行业，发酵工
艺可以获得糖，酒精和酱料等；在医药行业，可以获得药物，如抗生素、抗菌药；在农业行业，可以获得肥料和植物保护液；在行业等中，可以获得生物酶和酸性抗性等等，可以看出发酵工艺的重要性。
4 发酵工艺学
发酵工艺学是研究发酵技术的科学，其研究的内容包括发酵生物
的研究、发酵技术的基本原理、发酵过程及其实验技术、发酵设备的
设计制造和实际操作等。
发酵的原理和发酵工艺的制备技术是发酵工
艺学的核心，它关注的是发酵培养液的物理化学性质，发酵循环条件的优化等。
从上面可以看出，发酵工艺和发酵工艺学把食品、医药、农业等多个行业联系到了一起，使得发酵技术成为了社会更大发展的重要保障，而发酵工艺学也变得日益重要。
发酵工艺学ppt课件
● 起免疫抑制作用的抗生素：环孢菌素A等
(2)、氨基酸 (3)、维生素：VB2、VB12、VC、VA的前体 (4)、甾体激素：可的松、泼尼松、肤轻松、确氨舒松等
(5)、生物制品：各种疫苗、类毒素等 (6)、治疗用酶：蛋白酶、核酸酶、尿激酶、SOD等 (7)、酶抑制剂：
(8)、其他：核酸类药物如：肌苷、辅酶A、AMP、ATP、FAD
2、纯培养技术的建立---第一个转折期 奠基人：安东尼.列文虎克、巴斯德、柯赫等
本时期产品：酵母、酒精、丙酮、有机酸、酶制剂等，主要 为厌氧发酵和表面术的建立---第二个转折期 1928年英国细菌学家弗莱明发现点青霉可产抑制葡萄球菌 的青霉素。1945年大规模生产，采用深层培养技术。 链霉 素、氯霉素、金霉素、土霉素、四环素等出现其他发酵产品 也相继出现 本时期产品：抗生素类、氨基酸类、酶制剂类
用于选择性分离放线菌的几种培养基 培养基 含胶态几丁质、矿物盐 基质减半的营养琼脂培养基 葡萄糖、天冬酰胺、 占优势的菌株 链霉菌属、微单孢菌属 嗜热放线菌 马杜拉放线菌、小双孢菌 含
2、分离不同产物的微生物采用不同的培养基 分离各种酶类、分离固氮菌 3、恒化式富集培养技术
三、菌种的分离 (一)、选择性压力分离法 选择性压力分离法：利用不同微生物生长繁殖对环境及营养 的要求不同，如：温度、pH、渗透压、氧气、碳源、氮源及 其他特殊条件，使其利于某类或某种微生物的生长而不利于 其他种类微生物的生存，以使目的菌占优势而得以分离出来 的方法。 1、分离不同微生物采用不同的培养基或培养条件
1960~1970
1970~1980 1980~
4、人工诱变育种、基因工程菌---第三个转折期
● 核苷酸、有机酸及部分抗生素用诱变育种的方法使产量大幅度
发酵工艺学名词解释
名词解释：1.发酵：通过微生物的生长和代谢活动，产生和积累人们所需代谢产物的一切微生物培养过程。
2.发酵工艺：指工业生产上通过“工业发酵”来加工或制作产品，其对应的加工或制作工艺。
3.前体：在微生物代谢产物的生物合成过程中，有些化合物能直接被微生物利用构成产物分子结构的一部分，而化合物本身的结构没有大的变化，这些物质称为前体。
4.热阻：指微生物在某一特定条件下的致死时间。
5.对数残留定律：指在一定温度下，微生物受热后，活菌数不断减少，其减少速度随残留活菌数的减少而降低，且在任何瞬间，菌的死亡速率与残存的活菌数成正比。
6.实消：将配制好的培养基放入发酵罐或其他装置中，通入蒸汽将培养基和所有设备一起进行加热灭菌的操作过程称为实罐灭菌。
7.连消：培养基在发酵罐外经过一套灭菌设备连续加热灭菌，冷却后送入已灭菌的发酵罐内，这种工艺过程称为连消灭菌。
8.空消：无论是种子罐、发酵罐还是液氨罐、消泡罐，当培养基尚未进罐前对罐进行预先灭菌，为空罐灭菌。
9.液化：用ɑ-淀粉酶将淀粉转化为糊精和低聚糖。
10.糖化：用糖化酶将糊精和低聚糖转化葡萄糖。
11.种子制备：将固体培养基上培养出的孢子或菌体转入到液体培养基中培养，使其繁殖成大量菌丝或菌体的过程。
12.菌种保藏：根据菌种的生理、生化特性，人工创造条件使菌体的代谢活动处于休眠状态。
13.呼吸临界氧浓度：在溶解浓度低时，呼吸强度随溶氧浓度的增加而增加，当溶氧浓度达到某一值后，呼吸强度不再随溶解氧浓度的增加而变化，把此时的溶解氧浓度称为呼吸临界氧浓度。
14.溶解氧饱和度：在一定温度和压力下，空气中的氧在水中的溶解度。
15.氧传递系数：比表面积与以浓度差为推动力的氧传质系数的乘积。
16.分批发酵：指一次性投入料液，发酵过程中不补料，一直到放罐。
17.补料分批发酵：指在发酵过程中一次或多次补入含有一种或多种营养成分的新鲜料液，以达到延长发酵周期，提高产量的目的。
18.连续发酵：指在特定的发酵设备中进行的，一边连续不断地输入新鲜无菌料液，同时一边连续不断地放出发酵料液。
发酵工艺学
• 2.2纯培养技术的建立
• 1800－1840年间，由巴斯德（Pasteur）和 科赫（Koch）建立了微生物分离纯化和纯培 养技术，人类才开始了人为地控制微生物的 发酵进程，从而使发酵的生产技术得到巨大 的改良，提高了产品的稳定性。由于采用纯 种培养于无菌操作技术，包括灭菌和使用密 闭式发酵罐，使发酵过程避免了杂菌污染， 使生产规模扩大了，使产品质量提高，从而 建立了真正的发酵工业并逐渐成为化学工业 的一部分。纯培养技术的建立是发酵技术发 展的第一个转折时期。
• 2.8与基因操作技术相结合的现代发酵工程技术阶段
3.发酵工业的特点和范围
• 3.1 发酵工业的特点 • （1）原料广
• （2） 微生物主体
• （3） 反应条件温和，易控制 • （4）产物单一，纯度高
• （5）产物无毒无害
• （6）投资少，效益好
• 3.2 发酵工业的范围 • （1） 以微生物菌体细胞为产品的发酵工业
•
• （2） 以微生物酶为产品的发酵工业
• （3）以微生物代谢产物为产品的发酵工业
• （4）生物转化或修饰化合物的发酵工业 • （5）微生物废水处理和其他
• 概括起来，微生物工业所涉及 的范围大致可分为14类： • 酿酒工业、食品工业、有机溶 剂、抗生素、有机酸、酶制剂、 氨基酸、核苷酸、维生素、生 理活性物质、微生物菌体蛋白、 环境、生物能、生物冶金
• 在医药工业方面： • 发酵工程在医药工业上的应用，成效十分显著，发酵工程 能生产人们所需的常用药品和基因药品。如抗生素、胰岛 素、干扰素、生长激素、疫苗等多种医疗保健药物。其中， 抗生素是人们使用最多的药物，也是制药工业利润最高的 产品。 2009年，我国抗生素产值超过4000亿元。目前， 常用的抗生素已达一百多种，如青霉素类、头孢菌素类、 红霉素类和四环素类。
发酵工艺学
原生质体融合
• • 〖6〗渗透压： 在原生质体制备过程中保持稳定的等渗透 压至关重要，等渗透压可免除原生质体的膨胀 破裂，还有助于酶和底物的结合。 • 为使渗透压保持稳定，一般要采用渗透压 稳定剂，可作为渗透压稳定剂的物质有氯化钾、 氯化钠、蔗糖、甘露醇、山梨醇等。 • 不同微生物采用不同的稳定剂，细菌多用 蔗糖、氯化钠等；酵母多用山梨醇、甘露醇等； 霉菌中多用氯化钾和氯化钠等，其使用浓度一 般为0.3～0.8mol/L。
酶解除去细胞壁后的原生质体应具 有再生能力，即能重新长成胞壁，恢复 细胞形态，并能正常生长繁殖，这是原 生质体融合育种的必要条件。 • 原生质体对渗透压很敏感，容易破 裂，因此，再生培养基应具有与原生质 体内相同的渗透压，这就要求在培养基 中加入渗透压稳定剂。
•
• 不同微生物的原生质体要求不同成分的高 渗再生培养基。 • 一般来说，原生质体的再生率从千分之几 到百分之几十，有时可达100％。
原生质体融合
• • 〖2〗菌体生理状态： 原生质体形成好坏与菌的生理状态 有关，一般在对数生长期胞壁对酶最为 敏感，这时制备的原生质体形成率和再 生率均高。 • 注意:不同菌要求不同的生长期，如 细菌在对数生长后期，放线菌则在对数 生长期到稳定期转换时最好。
原生质体融合
• • 〖3〗酶的浓度： 不同的微生物要求用不同的酶处理，同时 酶的浓度不同也影响原生质体的制备。 • 一般说来，在一定浓度范围内，原生质体 形成率随酶浓度增加而提高，酶浓度过低不利 于原生质体形成，但酶浓度过高则导致原生质 体再生率下降。 • 以原生质体形成率和再生率之积达到最大 时的酶浓度作为最适酶浓度。如制备酵母菌原 生质体时，蜗牛酶浓度以1％～2％为佳。 • 对酶浓度的要求还与其他条件有关。
发酵工艺学实验
发酵工艺学实验资料整理1、一般发酵工艺：原料选择→种曲制备→制曲→制旆发酵→浸出淋油→后处理2、酱油的生产方法1根据醪及醅状态的不同可分为稀醪发酵、固稀发酵、固态发酵；2根据加盐多少的不同可分为有盐发酵、无盐发酵；3 根据发酵加温状况可分为常温发酵及保温发酵..3、酿造酱油所需的原料有蛋白质原料、淀粉质原料、食盐、水及一些辅料..4、豆粕作为酱油生产原料的优点：1能保持大豆制酱油的风味；2原料成本低；3可节约油脂；4原料处理简便..5、淀粉质原料是酱油中碳水化合物的主要成分;是构成酱油香气和色素的主要原料..6、用麸皮做淀粉质原料的优点：1麸皮质地疏松、体轻、表面积大；2富含淀粉、蛋白质、维生素和钙、铁等营养成分;能促进米曲霉生长；3麸皮中多缩戊糖含量高达20%～30%;与蛋白质的水解物氨基酸相结合而产生酱油色素；4麸皮资源丰富;价格低廉;使用方便..7、种曲是制酱油曲的种子;在适当的条件下由试管斜面菌种经逐级扩大培养而成;每克种曲孢子数达25亿个以上;用于制曲时具有很强的繁殖能力.. 8、制种曲的工艺：菌种——斜面试管培养——三角瓶扩大培养——蒸料及接种——装盘——翻曲及加水——种曲保藏及检验..制曲的目的：是使米曲霉在曲料上充分生长发育;并大量产生和积蓄所需要的酶;如蛋白酶、肽酶、淀粉酶、谷氨酰胺酶、果胶酶、纤维素酶、半纤维素酶等.. 9、种曲的质量要求：种曲外观要求孢子旺盛;呈新鲜的黄绿色;具有种曲特有的曲香;无夹心、无根霉、无青霉及其他异色..孢子数应在25 ～ 30亿个/g;发芽率在90%以上..10、成曲生产的目的：创造适宜条件;保证优良霉菌等有益菌生长良好;分泌酱油酿造所需各种酶系;蛋白酶含量越高越好..11、原料处理的主要目的：是使大豆蛋白质适度变性;使原料中的淀粉糊化;同时把附着在原料上的微生物杀死;以利于米曲霉的生长及原料分解..12、原料的粉碎：原料颗粒过大;不容易吸足水分;因而不能蒸熟;影响制曲时菌丝繁殖;减少了曲霉繁殖的总面积和酶的分泌量..原料细度要适当;如果原料过细;辅料比例又少;润水时易结块;制曲时通风不畅;发酵时酱醅发粘;淋油困难;影响酱油的质量和原料利用率..13、润水的目的：是利于蛋白质在蒸料时迅速达到适当变性;使淀粉充分糊化;以便溶出米曲霉所要的营养成分;使米曲霉生长、繁殖得到必需的水分..14、蒸料的目的：1使蛋白质适度变性;成为容易为酶作用的状态；2 使物料中的淀粉糊化成可溶性淀粉和糖分；3加热蒸煮杀灭附在原料表面的微生物;以利于米曲霉的正常生长和发育..15、发酵：是酱醪或酱醅入缸;利用微生物的丰富酶系;进行一系列生化反应将物料分解的过程.. 16、生酱油需经加热、配制、澄清等加工过程方可得成品酱油.. 17、加热灭菌有如下作用：1杀菌防腐;使酱油具有一定的保质期..2破坏酶的活性;使酱油组分保持一定..3通过加热增加芳香气味;还可挥发一些不良气味;从而使酱油风味更加调和..4增加色泽;在高温下促使酱油色素进一步生成..5酱油经过加热后;其中的悬浮物和杂质与少量凝固性蛋白质凝结而沉淀下来;过滤后使产品澄清..18、酱油的定义及其分类：酱油又称“清酱”或“酱汁”;是以植物蛋白及碳水化合物为主要原料;经过微生物酶的作用;发酵水解生成多种氨基酸及各种糖类;并以这些物质为基础;再经过复杂的生物化学变化;形成具有特殊色泽、香气、滋味和体态的调味液..酱油的种类：1 酿造酱油——是指以大豆或脱脂大豆、小麦或麸皮为原料;经微生物天然发酵制成的液体调味品；2配制酱油——是指以酿造酱油为主体;与酸水解植物蛋白调味液、食品添加剂等配制而成的液体调味品；3 化学酱油——也叫酸水解植物蛋白调味液..以含有食用植物蛋白的脱脂大豆、花生粕、小麦蛋白或玉米蛋白为原料;经盐酸水解;碱中和制成液体鲜味调味品..老抽——是在生抽中加入焦糖;经特别工艺制成的浓色酱油;适合肉类增色之用..19、从物质转化的观点分析酱油中风味物质的来源酱醅经过保温发酵;在微生物的各种酶的作用下将酱油原料通过分解合成反应;产生鲜甜香酒酸味物质;与食盐的咸味结合;成为酱油特有的色香味体..1酱油色素形成的主要途径是氨基-羧基反应即美拉德反应;是一种非酶褐变反应；2酱油的香气是酱醅发酵过程中酵母及细菌进行复杂的生物化学反应所产生的各种化台物的综合表现..按其化合物的性质分为醇、酯、醛、酚、有机酸、缩醛和呋喃酮等；3酱油的鲜味来源于米曲霉产生的蛋白酶肽酶和谷氨酰胺酶的作用过后水解生成的氨基酸;主要是谷氨酸鲜味浓厚；4酱油的甜味主要来源于淀粉质水解的糖；5酱油的酸味酸味主要来源于有机酸如乳酸、琥珀酸、醋酸；6酱油的苦味来源于酱油中呈苦昧物质;主要有亮氨酸、酶氨酸、蛋氨酸、精氨酸等氨基酸类；7酱油的咸味来源于氯化纳..20、为什么酱油发酵前期采用保温发酵米曲霉主要形成中性和碱性蛋白酶；蛋白酶、肽酶催化作用的最适温度是40~45℃；常温一般是25℃左右..6、后期发酵时温度过高、PH值小于6时鲜味差..21、酱油中色、香、味物质的形成机理：1蛋白质水解作用；2淀粉糖化作用；3酸类发酵；4酒精发酵..22、酱油制作对原料有哪些基本要求1 适合曲霉生长和分泌酶类..蛋白质含量高..淀粉次之：豆粕为主;麸皮小麦为辅料；2有利通风;透气性好：麸皮；3有利形成风味物质和酱色；4价格低廉;来源广泛..23、酱醪和酱醅的定义将成曲加入多量盐水;使呈浓稠的半流动状态的混合物称为酱醪；将成曲拌加少量盐水;使呈不流动状态的混合物;称为酱醅；24、酱油制作工艺有哪几种请从盐浓度、形态、温度、发酵周期、生产工艺、设备、产品滋味、产品色泽比较几种不同工艺..1高盐稀醪发酵法晒露发酵法：自然发酵;制曲时间长；成曲拌酱醅置室外大缸;缸口敞开;经历一个夏季的日晒夜露6-10个月而成..特点：色泽红褐;酱香浓郁;滋味醇厚鲜美;体态浓厚久储不霉..原料利用率低、发酵周期长;劳动强度大;卫生条件不易控制;成本高..2低无盐保温法：不加或少加食盐进行发酵;发酵温度保持55-60℃以防腐;发酵时间约3d..特点：周期短;蛋白质水解彻底;操作简单；对卫生条件要求高;风味差..3分酿固稀发酵法：蛋白质与淀粉原料分开制醪;先高温后低温;先低盐固态后高盐稀态..特点：有利于分解作用;发酵周期缩短30天;色泽深香气好..工艺复杂;对设备要求高;提取手段繁..4低盐固态发酵法是利用酱醋中食盐含量在10%:时对酶活力的抑制作用不大的特点;在固态无盐发酵的基础上发展起来的.. 25、什么是酱油的三套循环淋油法;请具体说明酱醅经二油浸泡后;过滤得头油即生酱油为产品;生头油可从容器底下放出;溶加食盐;加食盐量应视成品规格定..再加入70 ～80℃的三油浸泡8 ～ 12h;滤出二油；同法再加入热水或自来水浸泡2h在右;滤出三油..此过滤法为间歇过滤法;俗称三套循环淋油法..26、酱油制作后期加热的目的：灭菌；调和香气；增加色泽；除去悬浮物..27、发酵过程中的生物化学变化：1原料植物组织的分解；2蛋白质的分解；3淀粉的糖化；4脂肪水解；5色素生成：非酶褐变反应 ;酶褐变反应；6酒精发酵；7酸类的发酵..28、按酿制方法分类：1果实发酵酒酿造酒 6°~18°用果汁或果浆经酒精发酵酿制而成的果酒..2果实蒸馏酒果实白酒 40°以上葡萄汁、浆或皮渣经发酵蒸馏的酒称白兰地;无色、无糖..其它水果生产的;则冠以相应的名称;如苹果白兰地、樱桃白兰地..3果实配制酒20°~40°果露酒:将果实、果皮、鲜花等用食用酒精、发酵原酒或蒸馏酒浸泡;取其精液;加入其它配料如果汁、糖或其它芳香物质和成色物质等制成的果酒..如柑桔酒、刺梨酒、桂花酒等；再造酒:以某一种果实发酵酒为酒基;再加入植物性香料或药料等成分制成的酒;如味美思酒..29、依酒中所含酒精量分类：高度＞17 °和低度＜16°果酒30、按颜色分类：红、白、桃红葡萄酒31、葡萄酒酵母的特点：1发酵力强产酒力强；2产酒率高：生成1°酒精约需糖17~18g/l°；3抗逆性强：忍耐 250mg/L的SO24生香性强.. 32、酒精发酵：酵母菌将葡萄浆果中的糖分解为酒精、二氧化碳和其它副产物;这一过程称为AF..实质上;AF是由酵母菌分泌的一系列酶完成的..33、甘油及其形成：味甜且稠厚;使果酒清甜、柔和;增加稠度..34、琥珀酸及其形成：酸味苦咸;存在于所有的果酒中;量少时能给果酒以爽口感..35、醋酸及其形成：构成果酒挥发酸的主要物质;其含量＜0.3g/L;若超过1.5g/L果酒醋酸味..由乙醇被醋酸菌氧化;或乙醛经氧化而产生..36、杂醇及其形成：甲醇和高级醇;高级醇主要为90％异戊醇;此外正丙醇、正丁醇等高级醇、高级脂肪酸类及这些醇与酸类化合的酯类;构成果酒二类香气的主要成分;微量时有益于酒的品质;含量过高时酒有粗糙感;使人头痛致醉..氨基酸、六碳糖生成..37、影响酵母生长和发酵的主要因素：1温度：最适生长温度25~28 ℃；13~14℃发酵起动困难;随温度升高发酵加快;35℃酵母衰老快;白葡萄酒18~20℃；红葡萄酒25~30℃；2压力：0.8MPa停止酵母的生长繁殖;1.4MPaAF停止..用外加0.8MPa CO2防止酵母生长繁殖;保存葡萄汁；3氧通气：微量的氧对酵母吸收长链脂肪酸、合成醇类、维持AF是必不可少的;氧多时;乙酸乙酯、高级醇<6C生成量多；无氧时;6C以上的酯生成多..缺氧时间过长多数酵母菌细胞会死亡..要合理利用通气对AF的影响；4酸度：pH 3.3~3.5；5糖：1~2%发酵速度最快;5%开始有抑制作用;25%；发酵延滞;70%大多数酵母不能生长和发酵；6含氮物质：氮素是酵母生长繁殖必不可少的;磷钾也是；7单宁及多元酚：酿酒酵母能忍耐4g/L的单宁;多元酚中绿原酸、异绿原酸对AF有促进作用;没食子酸、咖啡酸对AF有抑制作用；8SO2：添加10mg/L可看出对AF的延迟作用;1.2~1.5 g/L能杀死酵母等微生物;保存葡萄汁；9发酵代谢产物：酒精和CO2是主要代谢产物;对AF 有抑制作用..中间产物脂肪酸对AF也有抑制作用; 用活性炭和酵母菌皮0.2~1g/l可以吸附脂肪酸；10金属离子：铁、铜、铝等金属离子量高会抑制AF..38、原料的要求是：1含糖量最好达到16g／100ml以上；2含酸量在0.6~1.0g／100ml；3具有本品种的色泽和香味;无特殊怪味；4并含有少量的单宁和果胶物质..39、单宁的作用：收敛味；澄清作用；抗氧化；加深酒的色泽；可使花色苷形成缩合物40、破碎、除梗的作用：可加快起始发酵速度;使酵母易与果汁接触；利于红葡萄酒色素的浸出；便于SO2的均匀使用和物料的输送；氧的溶入增加..41、破碎、除梗的要求：每颗葡萄粒都要破裂;但尽量避免撕碎果皮和压破葡萄籽;并要防止碾碎果梗..42、破碎、除梗的方法：手工;机械..手工法用手挤或木棒捣碎;也有用脚踏破碎机有双辊压破机、刮板式破碎机、离心式破碎机..43、除梗：防止果梗中的青草味和苦涩物质溶出;有利于改进酒的口味；减少发酵醪体积;便于输送；防止果梗固定色素而造成色素损失等优点..44、SO2处理的作用：杀菌；澄清；抗氧化；增酸；溶解..45、原料成熟度不够的特点：糖偏低;酸偏高..46、原料成熟度不够改良方法： 1提高含糖量：加糖、加浓缩葡萄汁；2降低含酸量：化学降酸；生物降酸；物理降酸..47、加糖调整：生成1°酒精需1.63g葡萄糖;即每升葡萄汁含糖量为16.3g;一般按17g／L计算..48、酸度调整：酸在葡萄酒发酵中作用很多;它可抑制细菌繁殖;使发酵顺利进行；使红葡萄酒得到鲜明的颜色；使酒味清爽;并使酒具有柔软感；与醇生成酯;增加酒的芳香；增加酒的贮藏性和稳定性..1化学降酸:降酸剂：碳酸钙、碳酸氢钾、酒石酸钾降酸剂的用量：一般以它们与硫酸的反应进行计算..2生物降酸：生物降酸是利用微生物分解苹果酸;将苹果酸分解为酒精和CO2;从而达到降酸的目的..用于生物降酸的微生物有苹果酸-乳酸细菌和裂殖酵母..3物理降酸：①冷冻降酸：葡萄酒的温度降到0℃以下时;酒石析出;从而达到降酸的目的..目前;冷处理技术用于葡萄酒的降酸已被生产上广泛采用..②离子交换法：化学降酸往往会在葡萄汁中产生过量的Ca++;葡萄酒厂常采用苯乙烯碳酸型强酸性阳离子交换树脂除去Ca++;该方法对酒的pH 影响甚微;用阴离子交换树脂强碱性也可以直接除去酒中过高的酸..49、原料含酸量过低：1 直接增酸：国际葡萄与葡萄酒组织规定;对葡萄汁的直接增酸只能用酒石酸;其用量<1.5g/L..直接增酸时;先用少量葡萄汁将酸溶解;然后均匀地将其加进发酵汁;并充分搅拌..应在木质、玻璃或瓷器中溶解;避免使用金属容器2 间接增酸：①添加未成熟葡萄浆果；②正确使用SO2；SO2的主要作用：1抑制细菌等微生物对酸的分解;从而保持葡萄汁中已有的酸度；2溶解浆果固体部分中的有机酸;从而提高酸度..50、变质原料特点：固体比例高；色素被分解；果胶、低聚糖高；酶、杂菌；泥沙..51、主发酵及其管理：⑴发酵初期：主要是酵母菌的繁殖阶段①特征: 液面平静气泡产生品温渐高甜味尚浓比重较大酒味产生；②管理：温度的管理和空气的供给；⑵发酵中期：主要是酒精发酵阶段①特征：气泡剧增液面沸腾酒帽浮起品温高升甜味渐淡酒味渐浓；②管理：温度的管理和压酒帽；⑶发酵末期①特征: 气少液平品温渐低甜味极淡酒味最浓浮渣下沉酒液变清；②管理：新酒和皮渣分离..52、后发酵的注意事项：由于压榨、放酒使酒中混入空气;很易使酵母重新活跃起来;易将残糖降至2g／L..后发酵要求密闭;强度很弱;2~3周后几乎无CO2放出;容器要求适当装满;以防病菌繁殖..温度以低为宜;控制在20℃以下..结束后用同类酒装满;严密封口转入陈酿..53、葡萄酒的冷热处理：冷处理：可加速酒中胶体及酒石酸氢盐的沉降;使酒液澄清透明;苦涩味减少..处理温度以冰点以上0.5℃..热处理：加速蛋白质凝固;提高酒的稳定性；杀灭微生物和酶;增强保藏性..但可加速氧化反应;加快酒的老熟;使酒的果香和新鲜感变弱..对于鲜爽、清新型产品不适宜..有人认为;甜或干葡萄酒;以50~52℃处理25天效果较好;也有人认为甜酒以55℃为好.. 54、勾兑：1目的：在于使不同优缺点的酒相互取长补短;最大限度地提高葡萄酒的质量和经济效益..2方法：一般选择一种质量接近标准的原酒作基础酒;根据其缺点选一种或几种另外的酒作勾兑酒;加入一定的比例后进行感官鉴评和化学分析;从而确定比例..55、调酒度：原酒的酒精浓度若低于指标;最好用同品种酒度高的勾兑调配;亦可加用葡萄蒸馏酒或精制酒精调配..56、若按制醋工艺流程来分：可分为酿造醋和人工合成醋；酿造醋又可分为米醋用粮食等原料制成、糖醋用饴糖、糖渣类原料制成..57、食醋的酿造是经淀粉的分解;酒精发酵和醋酸发酵三阶段而制成的体液调味品;它不仅带有酸味而且还兼有特殊的芳香味道..用工业冰醋酸直接兑水配制食醋;到市场销售;将危害消费者身心健康..可用碘液法和高锰酸钾法鉴别检验酿造醋和人工合成醋.. 58、酿醋主要是以粮食为原料及菌种发酵..经过糖化、酒精发酵、醋酸发酵及后续消毒灭菌、加工包装而成;具有色香味俱佳的特点;经科学分析含有丰富的营养成分..59、高锰酸钾法原理：酿造醋在发酵过程中会产生乙醇等物质; 而人工合成醋则没有; 利用乙醇氧化成乙醛后与品红—亚硫酸试剂作用生成深紫色化合物来进行鉴别..60、醋对治病养生有以下方面的作用：1、消除疲劳；2、调节血液的酸碱平衡;维持人体内环境的相对稳定；3、帮助消化;有利于食物中营养成分的吸收；4、抗衰老;抑制和降低人体衰老过程中过氧化物的形成；5、具有很强的杀菌能力;可以杀伤肠道中的葡萄球菌、大肠杆菌、病疾干菌、嗜盐菌等；6、增强肝脏机能;促进新陈代谢；7、扩张血管;有利于降低血压;防止心血管疾病的发生；8、增强肾脏功能;有利尿作用;并能降低尿糖含量；9、可使体内过多的脂肪转变为体能消耗掉;并促进糖和蛋白质的代谢;可防治肥胖；10、食醋中还含有抗癌物质..61、食醋的主要成分分析：1蛋白质和氨基酸：食醋中含有0.05%～3.0%蛋白质;氨基酸有18种;其中人体必需的8种氨基酸均具备..2碳水化合物：食醋中的糖类如葡萄糖、麦芽糖、果糖、蔗糖、鼠李糖等较多;这些成分对食醋的浓度及柔和感有着十分重要的调节作用;也有利于保健功能..3有机酸：食醋中的醋酸含量最多;它可促进血液中抗体的增加;提高人体免疫力;有很好的杀菌和抑菌作用﹔除此之外还有乳酸、甲酸、柠檬酸、苹果酸、丙酮酸和琥珀酸等;这些物质能促进机体的新陈代谢和细胞内的氧化还原作用..4维生素和矿物质： 酿造食醋中还含有维生素B 1、维生素B 2等以及矿物质中的铁、钠、钙、锌、磷、铜等离子;特别是醋酸钙可缓和醋酸作用;对调味酱、醋渍菜、蛋黄酱、鱼糕、香肠、年糕、面包等有调味和冲作用;这些离子的恰当配合对人体营养、降低血压、防止衰老等十分必需且有益..5香气成分：食醋的芳香成分虽然含量极少;但醋酸乙酯、乙醇、乙醛、3－羟基丁酮等赋予食醋特殊的芳香及风味..62、食醋：用各种酵后产生的酸味调味剂..。
第一章 绪论02(发酵工艺学 夏焕章 第三版)
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一、发展简史
现代发酵工业阶段
20世纪70年代以后，基因工程、细胞工程等生物工程
技术的开发，使发酵工程进入了定向育种的新阶段，新产 品层出不穷。 20世纪80年代以来，随着学科之间的不断交叉和渗透， 微生物学家开始用数学、动力学、化工工程原理、计算机
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技术对发酵过程进行综合研究，使得对发酵过程的控制更
和控制。
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二、重要发酵技术的建立
发酵放大技术
20世纪60年代，发酵罐的大型化、多样化、连续化和自动化 方面有了极大发展。发酵过程的基本参数包括温度、pH、罐 压、溶 O2 、空气流量、泡沫、 CO2 含量等均可自动记录和控 制。
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二、重要发酵技术的建立
基因工程等多种技术引入发酵
绪 论
重要发酵技术
22抗生素
发酵生产的药物
酶抑制剂 免疫抑制剂 维生素 氨基酸 22
思考题
1．发酵和发酵工程的的基本含义是什么？ 2．发酵的发展过程建立了那些重要的技术？ 3．发酵生产的主要药物类型有哪些？
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1979年以后，随着基因重组技术的出现，促进了重组微生物
（工程菌）的产生，并打破了传统的生物反应器的概念。 基因工程技术，简而言之，就是采用酶学的方法，将不同来 源的 DNA 进行体外重组，再把重组 DNA设法转入受体细胞 内，并进行繁殖和遗传下去。
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第三节 发酵生产过程和方式
上游 下游
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二、重要发酵技术的建立
通气搅拌发酵技术
1941年美国和英国合作对青霉素进行生产研究，建立了深层
通气培养技术——深层培养，解决了深层培养的供氧问题。 成功建立起深层通气培养法及整套工艺，包括向发酵罐内通 入大量无菌空气、通过搅拌使空气分布均匀、培养基的灭菌 和无菌接种、通氧量、pH、培养物供给等均已解决，刺激了
发酵工艺学
常用消泡剂
醇类: 十八醇是常用的一种，它可以单 独或与载体一起使用
培养装置
•具有严密的结构 •良好的液体混和性能 •较高的传质、传热速率 •可靠的检测及控制仪表
按规模划分
• 实验室规模 • 扩试规模 • 中试规模 • 工业化规模
发酵罐
进行微生物深层培养的设备统称发酵罐 按照能量输入的方式： • 内部机械搅拌型发酵罐 • 外部液体循环式发酵罐 • 空气喷射提升式发酵罐，简称气升罐
蒸发热
通气时，引起发酵液水分蒸发，发 酵液因蒸发而被带走的热量称为蒸发热
显热
排出的气体夹带着显热
辐射热
因发酵过程温度与周围环境温度不 同，发酵液的部分热量通过罐体向外辐 射。客观存在的大小，取决于罐内外温 度差，冬天大些，夏天小些。一般不超 过5%
温度对发酵的影响
1.从动力学角度来看，T升高，反应速度 加快，生长繁殖快，产物提前合成；另 一方面，T升高，酶失活愈快，菌体易于 衰老，影响产物合成，失活愈快，周期 缩短，产物最终产量少。
机械消沫
• 消沫浆
• 罐外消泡 • 罐压加压
节省原材料,减少污染机会,但不能从根本上 消除引起稳定泡沫的因素
消沫剂消沫
化学消沫作用——当消泡剂加入到发泡 体系中，由于消泡剂的表面张力低（相 对于发泡体系），在消泡剂接触液膜面 时，成为泡膜的一部分，使液膜面扩大， 变薄，同时使泡膜局部表面张大降低， 力的平衡破坏，在力的作用下气泡破裂、 合并，最后导致泡沫破灭。
百分饱和度是氧浓度表示方法之一, 是最常用的方法,培养液被空气完全饱和 时,即为溶氧100%饱和度,室温下为7mg/L 左右
临界氧浓度
指不影响菌的呼吸所允许的最低氧浓度
• 卷须霉素为13-23% • 头孢菌素C为7%
第一章发酵工艺学概述
发酵工艺学第一章绪论
FERMENTATION Process Control
FERMENTATION Process Control
下游工程
DOWNSTREAM PROCESSES - product extraction, purification & assay - waste treatment -by product recovery
原料不同处理方法也有所差异。 淀粉——利用前需变成糊精或葡萄糖。
方法：酸水解（高压、耐酸）、酶水解法。 糖蜜——加热杀菌和用水冲稀，也可加酸处理后再补充无
机盐。 碳氢化合物：石油脱蜡——一定馏分的石油经冷却脱蜡而
获得的凝固点在-10℃的油，加入适量无机盐进行接种发 酵。
2、微生物菌种的选育及扩大培养
三、微生物代谢产物
1.代谢产物的类别 初级代谢产物：通过微生物的代谢活动产生、细胞自身生长
和繁殖所必需的物质，称为初级代谢产物或中间代谢产物。 氨基酸、核苷酸、蛋白质、维生素、脂类和碳水化合物等。 次级代谢产物：在微生物生长缓慢或停止生长时期即稳定期 所产生的，来自于中间代谢产物和初级代谢产物。如抗生 素、生物碱、细菌毒素、植物生长因子、色素等。
利用微生物消除环境污染 利用微生物发酵保持生态平衡，如生物固氮肥料，生物杀
虫剂等。 微生物湿法冶金，如细菌浸矿，即利用细菌对矿物或矿石
中有用的金属浸出回收的过程。细菌浸出的金属有Cu、U、 Co、Ni、Mn、Zn、Pb等10余种，但大规模生产的只有铜 和铀。 利用基因工程菌株开拓发酵工程新领域。
菌种：已有的优良生产菌种和选育的新菌种 扩大培养：“量”
3、发酵设备选择及工艺条件控制：常温、常压。
4、发酵产物的分离、提取
发酵工艺学习题答案
发酵工艺学习题答案发酵工艺学习题答案发酵工艺学习题是发酵工艺学习过程中常见的一种学习方式，通过解答一系列问题来检验学生对发酵工艺的理解和掌握程度。
下面将给出一些常见的发酵工艺学习题及其答案，帮助读者更好地理解和应用发酵工艺。
一、简答题1. 什么是发酵工艺？答：发酵工艺是指利用微生物（如酵母菌、细菌等）在特定条件下对有机物进行代谢，产生有用产物的一种工艺。
它是一种将生物资源转化为有用产品的方法。
2. 发酵工艺有哪些应用领域？答：发酵工艺广泛应用于食品工业、酿酒工业、饲料工业、制药工业等领域。
例如，面包、酸奶、啤酒、乳酸菌制剂等都是通过发酵工艺生产的。
3. 发酵工艺的基本原理是什么？答：发酵工艺的基本原理是微生物在适宜的温度、pH值和营养条件下，通过对底物的代谢，产生有用产物。
微生物通过分解底物中的碳水化合物、蛋白质等有机物，释放出能量并产生副产物。
4. 发酵过程中的主要微生物有哪些？答：发酵过程中的主要微生物有酵母菌、乳酸菌、醋酸菌、酵母菌等。
不同的微生物对不同的底物具有特异性，因此在发酵工艺中选择适宜的微生物对产物的质量和产量有重要影响。
二、计算题1. 一批发酵液中初始糖浓度为50g/L，发酵过程中有30%的糖被消耗，求发酵结束后的糖浓度。
答：糖的消耗率为30%，即剩余糖浓度为70%，则发酵结束后的糖浓度为50g/L * 70% = 35g/L。
2. 一批发酵液中初始细菌数为1×10^6 CFU/mL，经过12小时发酵后，细菌数增至1×10^8 CFU/mL，求细菌的增长速率。
答：细菌的增长速率可以通过计算细菌数的对数增长量来获得。
初始细菌数的对数为log(1×10^6) = 6，发酵结束后细菌数的对数为lo g(1×10^8) = 8，增长速率为(8-6)/12 = 0.17 log(CFU/mL)/h。
三、综合题1. 某种酵母菌在发酵过程中产生乙醇，其产酒率为0.4g/g。
发酵工艺学整理资料
发酵工艺学整理资料1、发酵工程的概念:指利用微生物的生长繁殖与代谢活动来大量生产人们所需产品过程的理论与工程体系。
2、发酵工程的内容:微生物菌种选育与保藏,培养基与发酵设备的灭菌技术,空气净化技术,菌种的扩大培养,代谢产物发酵生产,发酵过程中参数检测、分析与控制技术,发酵过程中补料技术,产品分离纯化技术3、巴斯德证明了酒精就是由活的酵母发酵引起的4、发酵产品的类型:A微生物菌体发酵目的:获得微生物菌体细胞例如酵母与藻类、担子菌、苏云金芽杆菌、疫苗等特点:细胞的生长与产物积累成平行关系,生长稳定期产量最高。
B微生物酶发酵目的:获得酶制剂与酶调节剂例如青霉素酰化酶、糖苷酶抑制剂特点:需要诱导作用,或遭受阻遏、抑制等调控作用的影响,在菌种选育、培养基配制以及发酵条件等方面需给予注意C微生物代谢产物发酵: 包括初级代谢产物(无种属特异性)与次级代谢产物(微量、有种属特异性、特殊活性)D微生物转化发酵生物转化:就是利用生物细胞对一些化合物某一特定部位(基团)的作用,使它转变成结构相类似但具有更在经济价值的化合物实质:利用微生物代谢过程中的某一酶或酶系将一种化合物转化成含有特殊功能集团产物的生物化学反应。
E基因工程发酵 F 动、植物细胞产物的发酵5、发酵的方法:A表面发酵培养固体表面发酵培养:投资小、设备少、简单易行、适于小型化生产B液体深层发酵培养微生物细胞在液体深层中进行纯种培养的过程6、液体深层发酵流程保藏菌种斜面活化扩大培养种子罐主发酵产物分离纯化成品7、微生物转化与发酵的区别发酵就是通过微生物的生长繁殖与代谢活动,产生人们所需产品的过程。
其核心就是微生物8、菌种选育的目的:提高发酵产量;改进菌种性能;去除多余组分;产生新的发酵产物9.菌种选育基本理论:遗传与变异;遗传与变异的物质基础;基因突变的本质10.菌种选育技术:A自然选育用途:分离、纯化、复壮菌种B诱变育种用途:发酵工业广泛应用C 原生质体融合用途:有两个合适亲本时的菌种选育D基因工程育种用途:清楚微生物的遗传背景时的菌种选育11.菌种退化与变异的原因A遗传基因型的分离要点:遗传物质的多样化,群体繁殖B 自发突变的结果可能原因:1)沙土管长期保藏2)连续传代3)新陈代谢产生的诱变物质 4)增变基因、死亡基因的存在C 经诱变剂处理后的退化变异。
发酵工艺学
第一章绪论名词解释1、发酵：利用微生物在无氧或者有氧条件下的生命活动来制备菌体本身，或其代谢产物的过程。
2、发酵工程：将微生物学、生物化学和化学工程结合起来，利用微生物的某种特性，生产人们所需的产品，或者直接将微生物用于工业生产的技术。
3、初级代谢产物：微生物自身代谢产生的，是微生物生长和繁殖所必需的物质，具有保守性。
如氨基酸、核苷酸、维生素和脂类。
4、次级代谢产物：是微生物生长发育稳定期产生的物质，来源于初级代谢产物，具有特异性。
如抗生素、色素、生物碱、细胞毒素。
5、生物转化：利用微生物的一种或多种酶，作用于一些化合物的特定部位，使之转化为化学结构相似，但具有更大经济价值的化合物的生化反应。
反应最显著的特点是特异性强。
最终产物不是微生物利用营养物质经过代谢产生的，而是微生物的酶作用于底物的特定部位，催化特定部位化学反应产生的。
填空问答1、发酵生产的条件：合适的微生物、保证或者控制微生物进行代谢生产的合适条件(适当的培养基、温度、pH、溶解氧)、用于进行微生物发酵的设备、用于分离纯化精制产品的设备2、重要发酵技术的建立：纯培养技术、通气搅拌发酵技术、代谢调控发酵技术、发酵放大技术、基因工程等多种技术引入发酵3、发酵工程的三大部分：上游工程、发酵工程、下游工程4、发酵工程的特点：1）安全简单，发酵条件简单温和，在常温常压下进行2）原料广泛，以淀粉质、糖蜜和其他农副产品为主，也可以用废水、石油、矿产资源进行发酵3）容易染菌，由于发酵培养基营养丰富，适合于许多微生物生长4）投资小，见效快、效益高5、发酵的分类：1）发酵原料分：糖类发酵、废水发酵、石油发酵 2）发酵液形态：固体发酵（浅层发酵、深层发酵）、液体发酵（表面培养法、深层培养法）3）发酵产物分类 4）发酵工艺流程：连续发酵、分批发酵、半连续发酵 5）发酵需氧：好氧发酵、厌氧发酵6、发酵工程四部分：菌种的选育与扩大培养，原料的预处理与培养基的配制，发酵设备及发酵条件的选择，产物的分离与纯化第二章微生物的代谢调控名词解释1、酶活性调节：通过改变代谢途径中一个或者几个关键酶的活性来调节代谢反应速率的调节方式，调节迅速、及时、有效和经济，是蛋白质水平上的调节。
发酵工艺学
发酵工艺学发酵工艺概论发酵已经从过去简单的生产酒精类饮料，生产醋酸和发酵面包发展到今天成为生物工程的一个极其重要的分支，成为一个包括了微生物学，化学工程，基因工程，细胞工程，机械工程和计算机软硬件工程的一个多学科工程。
现代发酵工程不但生产酒精类饮料，醋酸和面包，而且生产各种食品添加剂：谷氨酸，柠檬酸，苹果酸，核苷酸，多糖等；医疗保健药物如胰岛素，干扰素，生长激素，抗生素和疫苗；农用生产资料：天然杀虫剂，细菌肥料，微生物除草剂；在化学工业上生产AA，酶，维生素和单细胞蛋白等。
Use of microorganisms：适应性强消化能力强繁殖能力强1857年，法国化学家，微生物学家巴斯德提出了著名的发酵理论“一切发酵工程都是微生物作用的结果”。
巴斯德认为：酿酒是发酵，是微生物在起作用。
酒变质也是发酵，是另一类微生物在作祟。
可用加热的方法来杀死有害微生物，也可将纯种微生物分离出，获得所需发酵产品。
一、发酵工程（fermentation engineering）1．直接利用微生物的机能将物料加工以提供产品的过程，又称微生物工程。
在最适发酵条件下，大量培养细胞和生产代谢产物的工艺技术。
2．发酵工业简介Fermentation Industry发酵食品Fermented Foods有机酸Organic Acids氨基酸Amino Acids核酸类物质Nucleotides酶制剂Enzymes医药工业（抗生素…）Pharmaceutical (Antibiotics…)饲料工业（单细胞蛋白) Feedstuff (eg. SCP)环境工程（废物处理）Environmental Application (Waste Treatment)其它（冶金工业…）Others (eg. Metallurgical industry)二、微生物（一）为什么要利用微生物？微生物繁殖非常迅速微生物培养易于控制微生物本身也容易改造（二）抗生素、氨基酸、酶制剂等产品为什么能通过微生物发酵来生产？这与微生物的生长和代谢特点有什么关系？1、某些微生物因争夺生存环境或营养物，会产生抗生素将其他种类的微生物杀死。
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三、发酵的类型
1，按发酵原料来区分
•糖类物质发酵 •石油发酵 •废水发酵
2，按发酵形式来区分
•固态发酵 •深层液体发酵
3，按发酵产物区分
• 氨基酸发酵 • 有机酸发酵 • 抗生素发酵 • 酒精发酵 • 维生素发酵 • 酶制剂发酵
4，按发酵工艺流程区分
•分批发酵 •连续发酵 •流加发酵（半连续发酵，补料分
成的，反应的专一性强，因而可以得到较为 单一的代谢产物。 5.对杂菌污染的防治至关重要。
6.能够专一性地和高度选择性地对某些较为复 杂的化合物进行特定部位地氧化、还原等化 学转化反应，产生较复杂的高分子化合物。
7.通过变异和菌种筛选，可以获得高产的优良 菌株并使生产设备得到充分利用，也可以因 此获得按常规方法难以生产的产品。
3，广义 “发酵”的定义（从产物的 角度）
工业微生物学 泛指利用生物细胞制造某些产品或净化
环境的过程，它包括：
厌氧培养的生产过程，如酒精、丙酮、丁 醇、乳酸等;
通气（有氧）培养的生产过程，如抗生素、 氨基酸、酶制剂等的生产。 产品即有细胞代谢产物，也包括菌体细 胞、酶等。
4，发酵工程（Fermentation Engineering）
8.工业发酵与其他工业相比，投资少，见效快， 并可以取得显著的经济效益。
传统发酵工业：酿造及食品 现代发酵工业：基因工
业、抗生素、氨基酸、核苷 程药物、细胞工程药物、
酸、有机酸、饲料添加剂、 微生态制剂、生物农药、生
疫苗；替代石油工业的
物肥料等
大宗量的生物基化学品等。
传统大型发酵工 业的中央控制
10.生理活性物质发酵工业(激素、赤霉素 等)
11.微生物菌体蛋白发酵工业(酵母、单细 胞蛋白等)
12.微生物环境净化工业(利用微生物处理 废水、污水等)
13.生物能工业(沼气、纤维素等天然原料 发酵生产酒精、乙烯等，能源物质)
14.微生物冶金工业(利用微生物探矿、冶 金、石油脱硫等)
第二节 发酵产品 的类型
概述 发酵产品的类型 发酵工程的地位 发酵工业的发展史
第一节 概述
一、基本概念
1.发酵一词的来源 “发酵”（Fermentation）一词是拉丁
语“沸腾”（fervere）的派生词，它描述 酵母作用于果汁或麦芽浸出液时产生气泡 的现象。产生气泡的现象是由浸出液中的 糖在缺氧条件下降解而产生的二氧化碳所 引起的。
应用微生物学等相关的自然科学 以及工程学原理，利用微生物等生物 细胞进行酶促转化，将原料转化成产 品或提供社会性服务的一门科学。
二、发酵工程的特点
与其他化学工业的最大区别：
1.生物体内进行 2.在常温常压下进行，反应安全，要求条件也
比较简单。 3.所用的原料简单粗放。 4.发酵过程是通过生物体的自动调节方式来完
（学位课程）
课程的地位、内容和要求
发酵工艺是生物技术专业的学位课，共60学时。
该课程突出有关发酵过程的化学、生物化学和 微生物学的原理，全面系统的阐述从发酵原辅 料处理、培养基和无菌空气的制备，到工业微 生物菌种的扩大培养、各种发酵操作方式的工 艺规律；下游工程的分离方法等发酵工程基本 内容，发酵工业的主要设备的操作原理、性能 及构造和设计方法。
柠檬酸 丙酮、丁醇 氨基酸 核苷酸 多糖 维生素
用
途
含酒精饮料中的活性成分 与石油混合后，可作为汽车燃料
三、微生物代谢产物
1）代谢产物的类别
初级代谢产物：氨基酸、核苷酸、蛋白 质、核酸、脂类和碳水化合物等。
次级代谢产物：有些微生物的稳定期培 养物中所含有的化合物，并不在营养期 时出现，而且未见到对细胞代谢功能有 明显的影响。例如，抗生素。
2）初级代谢产物及其在工业上的用途举例
初级代谢产物 乙醇
一、菌体
工业生产的微生物体，可分为二种： 1，供制备面包用的酵母； 2，作为人类或动物的食物的微生物细
胞（单细胞蛋白质）。
二、微生物的酶
工业上，曾由植物、动物和微生物生 产酶。
微生物的酶可以用发酵技术大量生 产，是其最大的优点。
与植物或动物相比，改进微生物的 生产能力更方便。如在培养基中加入诱 导物和采用菌株的诱变和筛选技术，以 消除反馈阻遏作用。
批发酵）
5，按发酵过程中对氧的不同需求 来分
•厌氧发酵 •通风发酵
四、发酵过程的组成部分
1.发酵过程示意图
2.发酵过程的组成
① 繁殖种子和发酵生产所用的培养基组份确定； ② 培养基、发酵罐及其附属设备的灭菌； ③ 培养出有活性、适量的纯种，接种入生产容
器中； ④ 微生物在最适合于产物生长的条件下，在发
等) 3.有机溶剂发酵工业(酒精、丙酮、丁醇等) 4.抗生素发酵工业(青霉素、链霉素、土霉素等) 5.有机酸发酵工业(柠檬酸、葡萄糖酸等) 6.酶制剂发酵工业(淀粉酶、蛋白酶等) 7.氨基酸发酵工业(谷氨酸，赖氨酸等) 8.核苷酸类物质发酵工业(肌苷酸、肌苷等)
9. 维生素发酵工业(维生素C、维生素B等)
酵罐中生长； ⑤ 产物提取和精制； ⑥ 过程中排出的废弃物的处理。
五、发酵生产的条件
1. 某种适宜的微生物 2. 保证或控制微生物进行代谢的各种条件
（培养基组成，温度，溶氧pH等） 3. 进行微生物发酵的设备 4. 提取菌体或代谢产物，精制成产品的方
法和设备
六、发酵工业范围
1. 酿酒工业(啤酒、葡萄酒、白酒等) 2.食品工业(酱、酱油、醋、腐乳、面包、酸乳
简要介绍一些非常规发酵过程，如固态发酵、 基因工程菌发酵和动植物细胞培养等。同时还 涉及发酵经济学的一些基本原理。
Hale Waihona Puke 考核方式期中：50% 闭卷考试35% 平时15%
作业、提问、纪律 不准迟到，迟到三次不准参加考试； 有事请假交假条。
期末考试：50%
第一章 绪 论
主要讲述内容
第一节 第二节 第三节 第四节
2，狭义 “发酵”的定义(从能量的角度)
生物化学家看待微生物发酵过程：
发酵是酵母无氧呼吸产生能量的过程
生 物
发酵是指有机化合物进行无氧代谢释放能 量 的过程或者更严格地说，发酵是以有机
化
物作为电子受体的氧化还原产能反应。
学
厌氧发酵是厌氧菌借助氧化-还原反应释放
能量的过程
需氧发酵*是好氧生物在受到分子态氧短缺限 制时的不完全氧化释放能量的过程