生物工艺学论文

课程论文题目：微生物发酵与白酒酿造课程名称：生物工艺学

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微生物发酵与白酒酿造

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摘要：生物技术的基础是发酵技术，而发酵技术的基础是酿造技术。微生物在通常情况下用肉眼看不见，也摸不着，个体极其微小，但是与人类的生活息息相关；白酒芳香醇厚，其色，香，味，格，与中国传统文化均有着不可分割的关系，在中国历史文化中源远流长。那么，微生物与白酒有着何种联系？微生物如何在白酒酿造过程中起作用的？其作用的机理是什么？综述起来，微生物发酵技术在未来白酒酿造中有怎样的发展前景呢？这值得人们去探讨。

关键词：微生物；白酒；发酵；酿造

一﹑发酵的概念及发展史

发酵工程是指采用工程技术手段，利用生物（主要是微生物）和有活性的离体酶的某些功能，为人类生产有用的生物产品，或直接用微生物参与控制某些工业生产过程的一种技术。

随着科学技术的进步，发酵技术也有了很大的发展，并且已经进入能够人为控制和改造微生物，使这些微生物为人类生产产品的现代发酵工程阶段。现代发酵工程作为现代生物技术的一个重要组成部分，具有广阔的应用前景。而微生物发酵即是指利用微生物，在适宜的条件下，将原料经过特定的代谢途径转化为人类所需要的产物的过程。微生物发酵生产水平主要取决于菌种本身的遗传特性和培养条件。

生物工程实现了工业化生产（近代发酵工程），最后以微生物生命活动为中心研究、设计和指导工业发酵生产（现代发酵工程），跨入生物工程的行列。原始的手工作坊式的发酵制作凭借祖先传下来的技巧和经验生产发酵产品，体力劳动繁重，生产规模受到限制，难以实现工业化的生产。于是，发酵界向农业化学和化学工程学习，对发酵生产工艺进行了规范，以机器生产代替了人工，把作坊式的发酵生产成功地推上了工业化生产的水平。发酵生产与化学和化学工程的结合促成了发酵生产的第一次飞跃。通过发酵工业化生产的几十年实践，人们逐步认识到发酵工业过程是一个随着时间变化的、非线性的、多变量输入和输出的动态的生物学过程，按照化学工程的模式来处理发酵工业生产的问题，往往难以收到预期的效果。从化学工程的角度来看，发酵罐也就是生产原料发酵的反应器，发酵罐中培养的微生物细胞只是一种催化剂，按化学工程的正统思维，微生物当然难以发挥其生命特有的生产潜力。于是，追溯到作坊式的发酵生产技术的生物

学内核，返璞归真而对发酵工程的属性有了新的认识。发酵工程的生物学属性的认定，使发酵工程的发展有了明确的方向，发酵工程进入了生物工程的范畴。

微生物菌种是进行发酵的根本因素，可以通过筛选、诱变或基因工程手段获得高产优良的菌株。发酵对杂菌污染的防治至关重要，除了必须对设备进行严格灭菌和空气过滤外，反应必须在无菌条件下进行，维持无菌条件是发酵成败的关键。微生物能够专一性地和高度选择地对某些复杂的化合物进行特定部位的转化反应，也可以产生比较复杂的高分子化合物。

二﹑白酒酿造中的微生物及其发酵机制

乳酸菌分布极为广泛是生活中较为常见的菌群，其绝大多数都是厌氧菌或兼性厌氧菌革兰氏阳性它生长繁殖于厌氧或微好氧矿物质和有机营养物丰富的微酸性环境容易生长，乳酸杆菌保加利亚杆菌双歧杆菌嗜好链球菌嗜酸乳杆菌等受到人们的普遍关注，发酵等工业生产中，酸菌群在酿酒生产过程中正常发挥代谢活性能直接为其他微生物提供生长繁殖可利用的必需氨基酸如赖氨酸和蛋氨酸等和各种维生素，如维生素B族和K、H等还能提高矿物元素的生物学活性为固态法白酒发酵微生物提供必需营养物质促进酿酒微生物的生长繁殖促进美德反应，有利于香味物质的形成进，经过乳酸发酵后，小麦，大米等营养价值大大提高。有利于保持改善酿酒生产的微生态环境在酿酒发酵的后期，由于厌氧乳酸菌的大量繁殖，代谢产生大量乳酸，使酒醅酸度大幅快速上升，有效地抑制了其他的部分杂菌的代谢活动，同时在乳酸菌生长代谢过程中，会产生一些具有抗微生物活性的物质，如有机酸、过氧化氢、二氧化碳等，均在体外表现出抑菌活性,而且很多乳酸菌都能产生细菌素，如乳链菌素、乳酸菌素、噬酸菌素等，这些物质在保持和改善固态法白酒酿造微生态环境的稳定与协调中发挥着重要的调节作用。严格厌氧的菌株与非严格厌氧菌株进行的共同培养可以提高固态法白酒在发酵中后期的厌氧菌的产量和存活率，可延长白酒发酵过程中微生物的的存活时，提高了酿酒发酵微生物的生物活性，有利于酿酒各种菌株充分发挥协同效用乳酸菌在固态法白酒发酵过程中的地位乳酸菌的代谢产物有有乙酸、乙酸乙酯以乳酸以底物还可以生成丙酸、丁酸等其他有机酸，而这些有机酸类（包括乳酸）通过酯化生成相的，是白酒的重要香味物质来源。

酵母菌是一类由真核细胞所组成的单细胞微生物，发酵后可形成多种代谢产物是白酒生产中常见的酵母菌菌种（白酒生产中参与发酵的酵母菌）有酒精酵母、生香酵母、假丝酵母和白地霉等。在酿酒中，酵母菌将葡萄糖、果糖、甘露

糖等单糖吸入细胞内，在无氧的条件下，经过内酶的作用，把单糖分解为二氧化碳和酒精，因此酒精是酵母菌的代谢产物。乳酸菌发酵分为三型，一型发酵为酒精发酵，二三型发酵为甘油发酵。即酒精发酵：葡萄糖走emp途径放能和还原力（NADH)，分解为两个丙酮酸，丙酮酸脱羧又被还原力还原为乙醇。甘油发酵：加入亚硫酸氢钠，它结合乙醛，乙醛失去受氢能力，由磷酸二羟丙酮作为受氢体，一步步被还原为甘油。部分游离乙醛仍可受氢产生atp。三型甘油发酵：调ph 使其成为不产能只产甘油的静息细胞。酵母菌经过代谢产生脂类化合物，是白酒芳香形成的来源，使得白酒香气浓郁。

米曲霉经过发酵能产脂肪酶，是一类产复合酶的菌株，除产蛋白酶外，还可产淀粉酶、糖化酶、纤维素酶、植酸酶等。微生物与酒曲在淀粉酶的作用下，将原料中的直链、支链淀粉降解为糊精及各种低分子糖类，如麦芽糖、葡萄糖等；在蛋白酶的作用下，将不易消化的大分子蛋白质降解为蛋白胨、多肽及各种氨基酸，而且可以使辅料中粗纤维、植酸等难吸收的物质降解，提高营养价值、保健功效和消化率。在白酒发酵过程中这些酶类及分解得到的氨基酸，糖脂类等构成了白酒的营养物质及特殊的风味物质。

此外,在白酒生产中还有其他许多种类的微生物，绝大多数能经过代谢产生

代谢产物如酶类，醇类，酯类，酸类等，使得白酒形成风味物质及营养成分。三、发酵微生物与酒曲

酒粬，一般写作：酒曲。是在经过强烈蒸煮的白米中，移入曲霉的分生孢子，然后保温，米粒上即茂盛地生长出菌丝，此即酒曲。在曲霉的淀粉酶的强力作用而糖化米的淀粉，因此，自古以来就把它和麦芽同时作为糖的原料，用来制造酒、甜酒和豆酱等。酒曲酿酒是中国酿酒的精华所在。酒曲中所生长的微生物主要是霉菌。对霉菌的利用是中国人的一大发明创造。日本有位著名的微生物学家坂口谨一郎教授认为这甚至可与中国古代的四大发明相媲美，这显然是从生物工程技术在当今科学技术的重要地位推断出来的。它的主要成分是根霉菌或是灰霉菌再加上一些其它成分,使它呈颗粒状。酿酒加曲，是因为酒曲上生长有大量的微生物，还有微生物所分泌的酶（淀粉酶、糖化酶和蛋白酶等），酶具有生物催化作用，可以加速将谷物中的淀粉，蛋白质等转变成糖、氨基酸。同时, 酒曲本身含有淀粉和蛋白质等，也是酿酒原料。其一般的制作过程是:选择原料；原料处理；制丸；装框；发酵；

大曲是以小麦、大麦和豌豆等为原料，经破碎加水拌料压成砖块状的曲坯，