《食品发酵工程概论》PPT课件
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《食品生物技术概论》3发酵工程
三、 发酵工程的内容
菌种的选育 发酵条件的优化与控制 反应器的设计 产物的分离、提取与精制
四、 发酵类型
➢微生物菌体发酵 ➢微生物酶发酵 ➢微生物代谢产物发酵 ➢微生物的转化发酵 ➢生物工程细胞的发酵
微生物菌体发酵
• 以获得某种用途的菌体为目的的发酵。 • 酵母，药用真菌，微生物杀虫剂等
微生物酶发酵
微生物代谢产物类型
产业 医药 食品
农业 轻工
其他
微生物代谢产物
抗生素，药理活性物质，维生素，抗肿瘤剂、基因工 程药物、疫苗等
氨基酸，鲜味增强剂，脂肪酸，蛋白质，糖与多糖类， 发酵剂，脂类，核酸，核苷酸，核苷、维生素、饮料 等
动物生长促进剂，除草剂，植物生长促进剂，灭害剂， 驱虫剂，杀虫剂等
酸味剂，生物碱，酶抑制剂，酶，溶媒，辅酶，表面 活性剂，转化甾醇和甾体，有机酸，乳化剂，色素， 抗氧化剂，石油等
（2）自吸式发酵罐
构造： 带中央吸气口的搅拌器,由罐底向上伸入的主 轴带动
优点： 提高氧的溶解速率、总的动力消耗减少
缺点： 进罐处负压，增加染菌机会，切断菌丝，影 响菌的正常生长
2.通风搅拌式发酵罐
在通风搅拌式发酵罐中， 通风的目的不仅是供给微 生物所需要的氧，同时还 利用通入发酵罐的空气， 代替搅拌器使发酵液均匀 混合。 常用的有循环式通风发酵 罐和高位塔式发酵罐
营养成分丰富完整，氮源和维生素的含量略高
（3）发酵培养基：提供菌体生长和合成代谢产物
组成丰富完整，营养成份浓度和粘度适中
2.培养基的基本成分
（1）碳源：
是构成菌体和产物的碳架及能量来源。
主要利用的碳源：
单糖（葡萄糖、果糖）、双糖（蔗糖、麦芽 糖）、多糖（淀粉、纤维素）等。
《发酵工程总论》ppt课件
一、发酵的定义
1、传统发酵 2、生化和生理学意义的发酵 3、工业上的发酵
1、传统发酵
• 最初发酵是用来描画酵母菌作用于果汁 或麦芽汁产生气泡的景象，或者是指酒 的消费过程。
2、生化和生理学意义的发酵
• 指微生物在无氧条件下，分解各种有机物质产 生能量的一种方式，或者更严厉地说，发酵是 以有机物作为电子受体的氧化复原产能反响。
History of applied microbiology
• 1973 rec DNA technology (Boyer & Cohen) • 1982 rec human insulin〔胰岛素〕 • post recombinant DNA area • since 1982 rec therapeutic agents〔治疗剂〕 • 1990 rec bakers yeast • 1992 rec chymosine 〔凝乳酶〕(from yeast)
定义：是指利用生物的生命活动产生的酶，无机 或有机原料进展酶加工，获得产品的工业。
2.获得发酵产品的条件
• 适宜的微生物 • 保证或控制微生物进展代谢的各种条件 • 进展微生物发酵的设备 • 精制成产品的方法的设备
三、发酵工业的开展历史
• 天然发酵阶段
• 纯培育技术的建立：巴斯德，科赫等。人为地 控制微生物的发酵进程。
(8) 除利用微生物外，还可以用动植物细胞 和酶，也可以用人工构建的遗传工程菌进 展反响。
六、发酵方法的类别与流程
• 1、类别： • 根据对氧的需求区分： • 厌氧和有氧发酵 • 根据培育基物理性状区分： • 液体和固体发酵 • 根据从微生物生长特性区分： • 分零售酵和延续发酵
2、发酵的流程
《发酵工程总论》课件
基因工程广泛应用于医药、农业、工业等领域，如胰岛素 、干扰素、生长激素等的生产。
基因工程具有高效率、低能耗、低污染等优点，是现代生 物技术的核心技术之一。
04 发酵工程的应用实例
酒精发酵
酒精发酵简介
酒精发酵是一种通过酵母菌将糖 类物质转化为乙醇和二氧化碳的 过程，广泛应用于酒精饮料、燃
料等领域。
微生物的遗传与改造
微生物的遗传物质
阐述微生物基因组的结构和功能特点。
基因突变与诱变育种
介绍基因突变原理和诱变育种方法，如化学 诱变和物理诱变等。
基因克隆与表达
讲解如何通过基因克隆和表达技术，在微生 物中表达外源基因。
基因编辑与合成生物学
讲解基因编辑技术和合成生物学在微生物改 造中的应用。
03 发酵工程的主要技术
。
化学工业
如生物塑料、生物农药 、生物燃料等产品的生
产。
环境治理
如废水处理、废气处理 和土壤修复等环保领域
的应用。
02 发酵工程的基本原理
微生物的代谢与调控
微生物的能量代谢
主要介绍微生物如何通过氧化还 原反应产生能量，如呼吸作用和 光合作用等。
微生物的合成代谢
阐述微生物如何利用简单小分子 合成复杂大分子，如蛋白质、核 酸和多糖等。
酵母菌的工业化生产流程
主要包括菌种选育、种子制备、发酵、提取和精制等步骤，需要严格控制温度、湿度、 pH值等环境因素。
酵母菌的应用
酵母菌主要用于面包、酒类等食品的发酵制作，还可用于饲料、制药等领域，具有广阔的 市场前景。
生物农药的制备
生物农药简介
生物农药是一种利用微生物代谢产物制成的 农药，具有高效、低毒、环保等特点。
01
基因工程具有高效率、低能耗、低污染等优点，是现代生 物技术的核心技术之一。
04 发酵工程的应用实例
酒精发酵
酒精发酵简介
酒精发酵是一种通过酵母菌将糖 类物质转化为乙醇和二氧化碳的 过程，广泛应用于酒精饮料、燃
料等领域。
微生物的遗传与改造
微生物的遗传物质
阐述微生物基因组的结构和功能特点。
基因突变与诱变育种
介绍基因突变原理和诱变育种方法，如化学 诱变和物理诱变等。
基因克隆与表达
讲解如何通过基因克隆和表达技术，在微生 物中表达外源基因。
基因编辑与合成生物学
讲解基因编辑技术和合成生物学在微生物改 造中的应用。
03 发酵工程的主要技术
。
化学工业
如生物塑料、生物农药 、生物燃料等产品的生
产。
环境治理
如废水处理、废气处理 和土壤修复等环保领域
的应用。
02 发酵工程的基本原理
微生物的代谢与调控
微生物的能量代谢
主要介绍微生物如何通过氧化还 原反应产生能量，如呼吸作用和 光合作用等。
微生物的合成代谢
阐述微生物如何利用简单小分子 合成复杂大分子，如蛋白质、核 酸和多糖等。
酵母菌的工业化生产流程
主要包括菌种选育、种子制备、发酵、提取和精制等步骤，需要严格控制温度、湿度、 pH值等环境因素。
酵母菌的应用
酵母菌主要用于面包、酒类等食品的发酵制作，还可用于饲料、制药等领域，具有广阔的 市场前景。
生物农药的制备
生物农药简介
生物农药是一种利用微生物代谢产物制成的 农药，具有高效、低毒、环保等特点。
01
食品发酵工程概论PPT课件
菌种的分离、筛选和鉴定； 菌种的选育（物理、化学 和基因工程等方法）；生 长条件的确定。
营养条件（碳源、氮源、 无机盐、微量元素等）； 环境条件（温度、pH、溶 解氧、泡沫、杂菌等）。
菌体与发酵液的分离；产 物的纯化与精制（不同产 品要求不同）；废物、废 水的回收处理。
第一大核心内容
第二大核心内容
第4页/共12页
第一章 绪
论
第一节 发 酵 与 发 酵 工 程
第二节 发 酵 工 程 发 展 简 史
第1页/共12页
发酵的含义
传统意义上
“沸腾”（fervere）它描述酵母菌作用于果汁或麦芽汁产生气泡的现象。
生理生化意义上
酵母菌的厌氧呼吸，其中受氢体和供氢体都是有机物。
工业意义上
通过对微生物的培养，使某种特定产物（菌体或代谢产物）大量积累的过程。
第10页/共12页
发酵工业的范 围
以微生物菌体为产品的发酵工业。 以微生物代谢产物为产品的发酵工业。 以微生物酶为产品的发酵工业。 生物转化和修饰化合物的发酵工业。 微生物废水处理和其他。
第11页/共12页
若以发酵产品和行业分， 发酵工业涉及14个领域。
谢谢您的观看！
第12页/共12页
实现经济效益的关键
发酵生产的流程
第5页/共12页
发酵工业的特点
发酵过程以生物体的自动调节方式进行。 容易生产复杂的高分子化合物。 通常是纯种发酵。 通常是在常温常压下进行，条件温和，设备简单，能耗少。 发酵原料（农副产品、工业废水、可再生资源等）价格低廉。
第6页/共12页
白酒的酿造
公元前4000多年前，生 产实践的结果。
天
ห้องสมุดไป่ตู้
《发酵工程》课件3
菌种选育
根据生产需要选择具有优良性状的菌 株，通过诱变、基因工程等手段进行 改良。
菌种保藏
采用低温、干燥、缺氧等方法，保持 菌种活力和纯度，延长菌种使用寿命 。
种子扩大培养
种子制备
将保藏的菌种进行活化，并进行一定时间的培养，其恢复 活力。
种子扩大培养
将活化后的菌种进行扩大培养，使菌体数量增加，满足发酵 需求。
03
描述产物生成速率的数学模型，包括产物浓度和产物生成速率
之间的关系。
发酵过程中的物质变化
底物消耗
在发酵过程中，底物被微生物消耗转化为代谢产物。
产物生成
在发酵过程中，微生物通过代谢过程生成目的产物。
副产物生成
在发酵过程中，除了目的产物外，还可能生成其他副 产物。
03
发酵工艺流程
菌种的选育与保藏
现代
基因工程、蛋白质工程和代谢工 程等新兴技术的引入，推动发酵
工程不断创新和发展。
发酵工程的应用领域
抗生素生产
利用微生物发酵生产抗生素，用于治疗各种疾 病。
食品工业
生产面包、啤酒、酸奶等食品，改善食品品质 和口感。
生物能源
利用微生物发酵生产乙醇、丁醇等生物燃料， 替代化石能源。
02
发酵工程的基本原理
连续发酵与高密度发酵技术的挑 战
需要解决发酵过程中的菌种退化、产物抑 制等问题，以及设备设计和操作难度。
代谢工程与合成生物学在发酵工程中的应用
代谢工程
通过调节微生物代谢途径，提高产物的合成效率和产量。
合成生物学
利用基因编辑技术构建人工生物系统，实现新产品的设计和生产。
代谢工程与合成生物学在发酵工程中的应用案例
产物精制
对提取出的产物进行纯化 ，去除杂质，提高产品质 量。
根据生产需要选择具有优良性状的菌 株，通过诱变、基因工程等手段进行 改良。
菌种保藏
采用低温、干燥、缺氧等方法，保持 菌种活力和纯度，延长菌种使用寿命 。
种子扩大培养
种子制备
将保藏的菌种进行活化，并进行一定时间的培养，其恢复 活力。
种子扩大培养
将活化后的菌种进行扩大培养，使菌体数量增加，满足发酵 需求。
03
描述产物生成速率的数学模型，包括产物浓度和产物生成速率
之间的关系。
发酵过程中的物质变化
底物消耗
在发酵过程中，底物被微生物消耗转化为代谢产物。
产物生成
在发酵过程中，微生物通过代谢过程生成目的产物。
副产物生成
在发酵过程中，除了目的产物外，还可能生成其他副 产物。
03
发酵工艺流程
菌种的选育与保藏
现代
基因工程、蛋白质工程和代谢工 程等新兴技术的引入，推动发酵
工程不断创新和发展。
发酵工程的应用领域
抗生素生产
利用微生物发酵生产抗生素，用于治疗各种疾 病。
食品工业
生产面包、啤酒、酸奶等食品，改善食品品质 和口感。
生物能源
利用微生物发酵生产乙醇、丁醇等生物燃料， 替代化石能源。
02
发酵工程的基本原理
连续发酵与高密度发酵技术的挑 战
需要解决发酵过程中的菌种退化、产物抑 制等问题，以及设备设计和操作难度。
代谢工程与合成生物学在发酵工程中的应用
代谢工程
通过调节微生物代谢途径，提高产物的合成效率和产量。
合成生物学
利用基因编辑技术构建人工生物系统，实现新产品的设计和生产。
代谢工程与合成生物学在发酵工程中的应用案例
产物精制
对提取出的产物进行纯化 ，去除杂质，提高产品质 量。
《食品发酵工程概论》课件
食品发酵工程的步骤
1
发酵前的准备工作
包括原料筛选、发酵剂的选用和培养基的调配等。
2
发酵工艺
根据不同的食品类型和需求，设计合适的温度、pH值和发酵时间等工艺参数。
3
发酵后的处理工作
包括发酵液的离心、过滤和脱臭等，以获得最终的发酵食品。
食品发酵工程中的关键技术
发酵剂的筛选与改良
通过筛选和改良发酵剂， 提高发酵效率和产物品 质。
发酵条件的优化
调控温度、湿度和氧气 供应等发酵条件，以保 证微生物的生长和产物 的生成。
检测方法的研发
开发高灵敏度和高准确 性的检测方法，用于评 估发酵过程和产物质量。
食品发酵工程的应用领域
食品加工
发酵工程在食品加工领域中 广泛应用，如酸奶、啤酒、 酱油等。
饮料制造
医药制造
多种发酵工艺用于制造饮料， 如红酒、果酒和发酵茶等。
食品发酵工程在食品领域中扮演着重要角色，为我们带来了各种美味和营养。
2 发酵工程的未来前景
随着科技的不断发展，食品发酵工程将继续创新和进步，满足人们对食品的需求。
3 谢谢!
《食品发酵工程概论》 PPT课件
食品发酵工程概论
什么是食品发酵工程？
发酵工程是利用微生物在特定条件下对食品原料进行代谢转化的过程，以获 得特定的品质、口感和营养价值。食品发酵工程则是针对食品的发酵过程进 行研究和应用。
食品发酵工程中的微生物
在食品发酵工程中，常见的发酵微生物包括乳酸菌、酵母菌、大肠杆菌等。这些微生物在发酵过 程中起到了重要的作用，参与了产酸、产气和产香等环节。
发酵工程被应用于一些药品 的制造，如抗生素和乳酸菌 制剂。
食品发酵工程的发展趋势
食品工艺学食品发酵PPT
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食品工艺学食品发酵PPT
以麸皮为原料制醋
以麸皮为主料，用糯米加酒或蓼汁制成醋母 进行醋酸发酵，醋醅陈酿一年，制得风味 独特的麸醋。著名的有四川保宁（今阆中 县）麸醋及四川渠县三汇特醋。
麸 皮
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食品工艺学食品发酵PPT
固态法制醋的改进
• 固态发醋法酿醋，由于是利用自然界野生的微生物，所以 发酵周期长，醋酸发酵中又需要翻醅，劳动强度大。目前 已采用纯种培养麸曲作糖化剂，添加纯种培养酵母菌制成 的酒母，进行酒精发酵，再用纯种培养醋酸菌制成的醋母 ，进行醋酸发酵而制得食醋。也有采用酶法液化通风回流 法，将原料加水浸泡磨浆后，先添加细菌α-淀粉酶加热液 化,再加麸曲糖化,糖化醪冷却,加入酒母进行酒精发酵,待酒 精发酵结束,将酒醪、麸皮、砻糠与醋母充分混合后，送 入设有假底的醋酸发酵池中，假底下有通风洞，可让空气 自然进入，利用自然通风及醋回流代替翻醅，并使醋醅发 酵温度均匀，直至成熟。酶法液化通风回流法的产量，出 醋率和劳动生产率均比传统法高。
• 根霉属 用途广泛，能产生淀粉酶，使淀粉转化为
糖，是酿酒工业常用的糖化菌，也引起食品及其制
品霉变。
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食品工艺学食品发酵PPT
• 红曲霉属 能合成多 种酶类，如淀粉酶、 麦芽糖酶、蛋白酶， 天然色素，。及其他 生理活性物质，如柠 檬酸、琥珀酸、乙醇 ，常用以酿酒、制醋 、酱油、味精、肉制 品和豆腐乳着色剂。
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食品工艺学食品发酵PPT
三、生物变化
பைடு நூலகம்
1、乳酸发酵 同型乳酸发酵：发酵产物只有乳酸。同型乳酸发酵菌有双
球菌属、链球菌属（保加利亚乳杆菌），基质主要是己 糖，通过EMP途径产生乳酸。葡萄糖经EMP途径降解为 丙酮酸后不经脱羧而是在乳酸脱氢酶的作用下直接被还 原成乳酸。
发酵工程 ppt课件
100%
酵母菌
单细胞真菌，具有真核细胞结构 ，有产孢子繁殖和水生、好气性 生长及醇发酵和糖发酵等类型。
80%
霉菌
丝状真菌的俗称，意即多细胞的 真菌，在自然界中广泛存在。
微生物的营养需求
水
微生物细胞的主要组成部分， 是良好的溶剂，能维持酶活性 ，参与代谢反应。
无机盐
参与细胞构成和代谢反应，对 细胞的渗透压平衡和酸碱平衡 起着重要作用。
利用发酵技术生产面包、啤酒 、酸奶等食品。
医药工业
生产抗生素、疫苗、干扰素等 生物药物。
化学工业
生产燃料、化学品、塑料等物 质。
环境治理
利用微生物处理废水、废气， 实现环境保护和治理。
02
发酵工程的基本原理
微生物的种类与特性
80%
细菌
根据形态可分为球菌、杆菌、螺 旋菌等，根据对人类的关系可分 为致病菌、条件致病菌和益生菌 。
细胞分离
通过离心、过滤等技术将菌体从发酵液中分离出 来。
产物纯化
通过一系列的分离纯化技术，如蒸馏、结晶、色 谱等，将产物纯化至所需的规格和纯度。
04
发酵工程的应用实例
酒精发酵Βιβλιοθήκη 010203
酒精发酵简介
酒精发酵是一种通过酵母 菌将糖类物质转化为乙醇 的过程，广泛应用于酒精 饮料、化工等领域。
酒精发酵工艺流程
提高产物的产量与质量
代谢工程
通过代谢工程手段，对微生物的代谢途径进行优化，提高目标产 物的产量和纯度。
过程控制
采用先进的传感器和在线监测技术，实时监测发酵过程，实现精 准控制，提高产物质量。
降低生产成本与环境污染
节能减排技术
采用新型发酵设备，提高设备利用率和能源利用效率，降低能耗和碳排放。
发酵工程简介PPT课件
发酵罐示意图
加料口 搅拌器 冷却水进口
放料口
电动机 pH检测及 控制装置 排气口 冷却水出口 培养液
无菌空气
发酵罐 控制 发酵
温度
PH
溶氧
通气量
转速
酿造工业 分离提纯
酒、醋
菌体 单细胞蛋白
人造肉
代谢 产物
抗生素、维生素、动物激 素、核苷酸、要用氨基酸
源、水、无机盐和生长因子等营养需求。
培养基： 培养液
碳 源： 豆饼的水解液、玉米浆
氮 源： 尿素
无机盐： 磷酸氢二钾、氧化钾、硫酸镁 生长因子：生长素
5、结合教材实例，说明如果发酵条件控制不当， 会造成什么不良影响。这些条件是通过影响什么而实 现的？
一是影响菌种的生长繁殖，二是影响菌种代谢产 物的形成。例如：在谷氨酸发酵过程中，当pH呈酸 性时，谷氨酸棒状杆菌就会生成乙酰谷氨酰胺；当溶 氧不足时，生成的代谢产物就会是乳酸或琥珀酸。
温度、氧气、pH等条件是通过影响酶的活性而 实现的，最终改变代谢途径、代谢产物。
1、可以作为自养微生物氮源的是（ D）
A.N2、尿素 C.尿素、酵母粉
B.牛肉膏、蛋白胨 D.铵盐、硝酸盐
2、温度对发酵过程的影响，不正确的是（B ） A.温度过高，发酵周期缩短，产量降低 B.温度不影响生物合成的途径 C.温度能影响菌种对营养物质的吸收 D.菌体生长和产物合成所需的最适温度不一定相同
•对野生菌株进行诱变。
• ④菌落形成后，加入碘液，观察菌落周围培养基的颜 色变化和变化范围的大小。周围出现 浅色范围大 现象的菌落即为初选菌落。经分离、纯化后即可达到 实验目的。
• （2）若已得到二株变异菌株Ⅰ和Ⅱ，其淀粉转化率较 高。经测定菌株Ⅰ淀粉酶催化活性高，菌体Ⅱ的淀粉 酶蛋白含量高。经进一步研究发现，突变发生在淀粉 酶基因的编码区或非编码区，可推测出菌株Ⅰ的突变 发生在 编码 区，菌株Ⅱ的突变发生在 非编码区
发酵工程 ppt课件
同时，也可以把发酵的微生物分离出来，通过人工培 养，根据不同的要求去诱发各种类型的发酵，获得所需的 发酵产品。
Louis Pasteur 1822-1895
• Paster最终使科学界信服在发酵过程中酵母所遵循的规律
• 其后不久，科赫(Koch)建立了单种微生物分离和纯培养技 术，利用这些技术研究炭疽病时，发现动物的传染病是由 特定的细菌引起的。从而得知，微生物也和高等植物一样， 可以根据它们的种属关系明确地加以区分，从此以后，各 种微生物纯培养技术获得成功。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发展的一个转折点。
• 18世纪后期，Ha nsen在Calsberg 酿造厂建立了酵 母纯种培养技术
发酵工程 ppt课件
科赫 (Koch)
科赫的主要贡献
➢ 发明了固体培养基并用其纯化微生物等一系列研究方法的创立。
➢ 创造了细菌染色方法。 ➢ 发现了许多病原菌，为以后研究药物和寻找治疗方法提供了依据。
证实炭疽病因 — 炭疽杆菌 发现结核病原菌—结核杆菌
spirillum (螺旋菌 )
spirochaeta 发酵工程 ppt课件 (螺旋体 )
Some particular bacteria morphology
亮发菌的形态 示丝状特殊形态
发酵工程 ppt课件
细菌分裂方式是裂殖，根据其核的分 裂方式不同分无丝分裂核有丝分裂等。
❖生存环境：温暖潮湿、富含有机物的地方，都有大量细菌活
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。
发酵工程 ppt课件
发酵工程
发酵工程(fermentation engineering):研究发酵工业生产过程 中，各个单元操作的工艺和设备的一门科学。具体包括菌种选 育、菌体生产、代谢产物的发酵以及微生物机能的利用等。
Louis Pasteur 1822-1895
• Paster最终使科学界信服在发酵过程中酵母所遵循的规律
• 其后不久，科赫(Koch)建立了单种微生物分离和纯培养技 术，利用这些技术研究炭疽病时，发现动物的传染病是由 特定的细菌引起的。从而得知，微生物也和高等植物一样， 可以根据它们的种属关系明确地加以区分，从此以后，各 种微生物纯培养技术获得成功。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发展的一个转折点。
• 18世纪后期，Ha nsen在Calsberg 酿造厂建立了酵 母纯种培养技术
发酵工程 ppt课件
科赫 (Koch)
科赫的主要贡献
➢ 发明了固体培养基并用其纯化微生物等一系列研究方法的创立。
➢ 创造了细菌染色方法。 ➢ 发现了许多病原菌，为以后研究药物和寻找治疗方法提供了依据。
证实炭疽病因 — 炭疽杆菌 发现结核病原菌—结核杆菌
spirillum (螺旋菌 )
spirochaeta 发酵工程 ppt课件 (螺旋体 )
Some particular bacteria morphology
亮发菌的形态 示丝状特殊形态
发酵工程 ppt课件
细菌分裂方式是裂殖，根据其核的分 裂方式不同分无丝分裂核有丝分裂等。
❖生存环境：温暖潮湿、富含有机物的地方，都有大量细菌活
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。
发酵工程 ppt课件
发酵工程
发酵工程(fermentation engineering):研究发酵工业生产过程 中，各个单元操作的工艺和设备的一门科学。具体包括菌种选 育、菌体生产、代谢产物的发酵以及微生物机能的利用等。
发酵工程原理及其在食品工业中的应用幻灯片
〔三〕霉菌
发酵工业中常用的霉菌：根霉属，主要产淀 粉酶、脂肪酶、乳酸、甾体激素等；毛霉属， 主要产蛋白酶、凝乳酶、草酸、甾体激素等； 木霉属，主要产纤维素酶等；青霉属，主要产 脂肪酶、葡萄糖氧化酶、维生素等；曲霉属， 主要产维生素C、柠檬酸、各种水解酶类等。
〔四〕担子菌
担子菌的多糖物质具有很强的生理活性， 尤其是提高机体免疫力、抗肿瘤作用等方面越 来越引起人们重视。此外，担子菌通过液体发 酵得到的菌丝体富含蛋白质、多糖、维生素等， 可用于食品、医药和保健行业。
4.来源广泛：菌种能在廉价原料制成的培 养基上迅速生长和繁殖，并且生成所需的代 谢产物产量要高。
5、产物单一。
6.不易被感染：选择一些不易被噬菌体感 染的菌株。
7.非病源菌：不产生任何有害的生物活性 物质〔包括激素和毒素等〕，以保证平安。
二、食品发酵工业常用微生物
微生物代谢产物已超过1300多种，但大规模 生产的代谢产物只有100多种。微生物的酶有近 千种，已工业化利用的不过40-50种。因此，可 以说微生物的利用潜力很大。
（五）开拓发酵原料时期 （1960年-）
石油化工副产物石蜡、醋酸、甲醇以及甲 烷等碳氢化合物被用来作为发酵原料。
以烃为碳源生产微生物细胞作为饲料蛋白质 的来源 出现了不需要机械搅拌的高压喷射和强制循 环的发酵罐 工业上普遍采用分批培养和分批补料培养法
〔六〕基因工程阶段〔1979-〕
使发酵工业能够生产出自然界微生 物所不能合成的产物，如胰岛素、干扰 素、白介素和多细胞生长因子等，大大 地拓宽了发酵工业的范围，使发酵工业 发生了革命性变化。
二、发酵工程主要研究内容 1.大规模微生物细胞培养过程； 2.大规模培养基灭菌和空气灭菌过
程； 3.微生物细胞生长和产物形成动力
发酵食品学绪论PPT课件
风味醇和
15
思考题
• 我国发酵食品的工艺特色 • 固态发酵的工艺特征 • 固态发酵工艺的调控参数及控制方法
16
10
四、 发酵食品形成的一般生化历程
发酵食品是以微生物代谢产物 为产品的发酵，其根本是原料在一 特定的微生物和合适的条件下转化 为产品的过程。这一过程可分为三 个阶段。
11Leabharlann 发酵食品形成的一般生化历程
原料
第一阶段
原料降解阶段：淀粉、Pro、Fat、果胶、 半纤维素、木质素及其它物质的降解
第二阶段
产物转化阶段： 醇类、有机酸、 AA、脂肪酸、其它物质的形成
❖ 一般采用中间补水的方式。 所以一般霉菌参与的固态发酵，往往先控制水 分，利于霉菌的生长、发酵，再补水制醪，进 一步发酵。
8
4、酸碱度
❖ 因为故态基质有强大的缓冲能力，减少了
对pH的需要，因此pH在固态发酵中影响 不明显。一般用酸碱度表示。
❖实际生产中，往往采用加浆水、浆浸泡原料等 方法调节基质的pH，如浙江绍兴加饭酒。
9
5、热传递与控温
❖ 热传递能力差
单位体积内基质浓度高，菌体浓度高，生物热高（产 热多），传热困难，导致基质内温度不均匀，形成温 度梯度。如麸曲，厚度一般6.5cm，不除热情况下相 差3℃/cm。 ❖ 烧曲（内部温度太高）
❖ 除热（控温）方法：
❖ 调节通风风速和通风频率。 ❖ 开窗通风，翻曲散热等。
（一）固态发酵的一般特征
❖传质差,操作复杂（氧气、T等）
❖料层厚、流动性差 ❖生物热、化学热 ❖难以机械化、自动化调控
1
（二）固态发酵的调控
控制因素有：
❖原料配比预处理 ❖气态环境与通气 ❖含水量 ❖基质酸碱度 ❖热传递与控温
15
思考题
• 我国发酵食品的工艺特色 • 固态发酵的工艺特征 • 固态发酵工艺的调控参数及控制方法
16
10
四、 发酵食品形成的一般生化历程
发酵食品是以微生物代谢产物 为产品的发酵，其根本是原料在一 特定的微生物和合适的条件下转化 为产品的过程。这一过程可分为三 个阶段。
11Leabharlann 发酵食品形成的一般生化历程
原料
第一阶段
原料降解阶段：淀粉、Pro、Fat、果胶、 半纤维素、木质素及其它物质的降解
第二阶段
产物转化阶段： 醇类、有机酸、 AA、脂肪酸、其它物质的形成
❖ 一般采用中间补水的方式。 所以一般霉菌参与的固态发酵，往往先控制水 分，利于霉菌的生长、发酵，再补水制醪，进 一步发酵。
8
4、酸碱度
❖ 因为故态基质有强大的缓冲能力，减少了
对pH的需要，因此pH在固态发酵中影响 不明显。一般用酸碱度表示。
❖实际生产中，往往采用加浆水、浆浸泡原料等 方法调节基质的pH，如浙江绍兴加饭酒。
9
5、热传递与控温
❖ 热传递能力差
单位体积内基质浓度高，菌体浓度高，生物热高（产 热多），传热困难，导致基质内温度不均匀，形成温 度梯度。如麸曲，厚度一般6.5cm，不除热情况下相 差3℃/cm。 ❖ 烧曲（内部温度太高）
❖ 除热（控温）方法：
❖ 调节通风风速和通风频率。 ❖ 开窗通风，翻曲散热等。
（一）固态发酵的一般特征
❖传质差,操作复杂（氧气、T等）
❖料层厚、流动性差 ❖生物热、化学热 ❖难以机械化、自动化调控
1
（二）固态发酵的调控
控制因素有：
❖原料配比预处理 ❖气态环境与通气 ❖含水量 ❖基质酸碱度 ❖热传递与控温
《发酵工程绪论》课件
《发酵工程绪论》ppt课件
目录
• 发酵工程简介 • 发酵工程的基本原理 • 发酵工程的主要技术 • 发酵工程的应用实例 • 发酵工程的未来发展
01
发酵工程简介
发酵工程定义
01
02
03
发酵工程
利用微生物的代谢过程， 通过现代工程技术手段， 生产有用物质或直接应用 于工业生产的一种技术。
发酵工程的核心
氨基酸的生产
氨基酸简介
氨基酸是构成蛋白质的基本单位，具有氨基和羧基的有机化合物。
氨基酸的生产
通过发酵工程，可以将糖类物质转化为氨基酸。不同的微生物具有不同的氨基酸合成能 力，通过选择适当的菌种和发酵条件，可以生产出各种氨基酸，如谷氨酸、赖氨酸等。
有机酸的生产
有机酸简介
有机酸是指含有羧基的化合物，具有酸味。
THANKS
感谢观看
合成生物学
结合合成生物学技术，设计和构建新型微生物， 实现特定代谢产物的优化生产。
人工智能与大数据
利用人工智能和大数据技术，对发酵过程进行实 时监控、优化和控制，提高发酵效率。
生物资源的利用与保护
要点一
微生物资源的挖掘与利用
深入挖掘各种微生物资源，利用其代谢产物，实现生物资 源的最大化利用。
要点二
乳酸发酵可以用于生产酸奶、乳酪等乳制 品，以及泡菜、酸豆角等蔬菜制品。乳酸 发酵可以提高食品的口感和品质，延长保 质期，同时还有助于维持肠道菌群平衡。
酶制剂的生产
酶制剂简介
酶是一种具有生物催化功能的蛋白质，酶制 剂则是经过加工制成的酶制品。
酶制剂的应用
酶制剂可以用于食品、饲料、纺织、造纸、 制药等领域。例如，淀粉酶可以用于淀粉加 工，提高淀粉的利用率；蛋白酶可以用于蛋 白质水解，生产氨基酸和肽类物质。
目录
• 发酵工程简介 • 发酵工程的基本原理 • 发酵工程的主要技术 • 发酵工程的应用实例 • 发酵工程的未来发展
01
发酵工程简介
发酵工程定义
01
02
03
发酵工程
利用微生物的代谢过程， 通过现代工程技术手段， 生产有用物质或直接应用 于工业生产的一种技术。
发酵工程的核心
氨基酸的生产
氨基酸简介
氨基酸是构成蛋白质的基本单位，具有氨基和羧基的有机化合物。
氨基酸的生产
通过发酵工程，可以将糖类物质转化为氨基酸。不同的微生物具有不同的氨基酸合成能 力，通过选择适当的菌种和发酵条件，可以生产出各种氨基酸，如谷氨酸、赖氨酸等。
有机酸的生产
有机酸简介
有机酸是指含有羧基的化合物，具有酸味。
THANKS
感谢观看
合成生物学
结合合成生物学技术，设计和构建新型微生物， 实现特定代谢产物的优化生产。
人工智能与大数据
利用人工智能和大数据技术，对发酵过程进行实 时监控、优化和控制，提高发酵效率。
生物资源的利用与保护
要点一
微生物资源的挖掘与利用
深入挖掘各种微生物资源，利用其代谢产物，实现生物资 源的最大化利用。
要点二
乳酸发酵可以用于生产酸奶、乳酪等乳制 品，以及泡菜、酸豆角等蔬菜制品。乳酸 发酵可以提高食品的口感和品质，延长保 质期，同时还有助于维持肠道菌群平衡。
酶制剂的生产
酶制剂简介
酶是一种具有生物催化功能的蛋白质，酶制 剂则是经过加工制成的酶制品。
酶制剂的应用
酶制剂可以用于食品、饲料、纺织、造纸、 制药等领域。例如，淀粉酶可以用于淀粉加 工，提高淀粉的利用率；蛋白酶可以用于蛋 白质水解，生产氨基酸和肽类物质。
食品发酵ppt课件
原料处理
清洗、破碎、榨汁、混合等，以 适应发酵工艺的需求。
菌种制备与接种
菌种选择
根据发酵类型选择适合的菌种， 如乳酸菌、酵母菌、霉菌等。
菌种制备
扩大培养、纯化、传代等，确保 菌种质量和数量满足发酵需求。
接种
将制备好的菌种接种到处理好的 原料中，开始发酵过程。
发酵过程控制
温度控制
根据菌种和产品需求， 控制发酵温度，以促进 菌种生长和代谢。
食品发酵的卫生与环境控制
卫生管理
01
制定严格的卫生管理制度，确保生产过程中的卫生条件符合国
家相关法规和标准要求。
环境监控
02
对发酵生产环境进行实时监控，确保环境温度、湿度、空气质
量等符合生产要求，防止污染和交叉感染。
废弃物处理
03
对发酵生产过程中产生的废弃物进行妥善处理，防止对环境和
人体健康造成危害。
04
03
食品发酵对人类健康的影响
营养价值
发酵食品富含益生菌和生物活性物质，有助于改 善肠道菌群平衡和增强免疫力。
功能性食品
开发具有特定功能的发酵食品，如降血压、降血 糖等。
过敏风险
部分发酵食品可能含有过敏原，需关注过敏体质 人群的食用安全。
食品发酵的环境友好性
节能减排
采用节能技术和设备，降低发酵过程中的能源消耗和温室气体排 放。
06 食品发酵的未来发展与挑战
新技术与新工艺在食品发酵中的应用
基因工程
通过基因工程技术改良菌种，提高发Fra bibliotek效率 和产物质量。
连续发酵技术
代谢工程
通过代谢工程手段优化微生物代谢途径，实 现高效合成特定产物。
采用连续发酵工艺，提高设备利用率和生产 效率。
清洗、破碎、榨汁、混合等，以 适应发酵工艺的需求。
菌种制备与接种
菌种选择
根据发酵类型选择适合的菌种， 如乳酸菌、酵母菌、霉菌等。
菌种制备
扩大培养、纯化、传代等，确保 菌种质量和数量满足发酵需求。
接种
将制备好的菌种接种到处理好的 原料中，开始发酵过程。
发酵过程控制
温度控制
根据菌种和产品需求， 控制发酵温度，以促进 菌种生长和代谢。
食品发酵的卫生与环境控制
卫生管理
01
制定严格的卫生管理制度，确保生产过程中的卫生条件符合国
家相关法规和标准要求。
环境监控
02
对发酵生产环境进行实时监控，确保环境温度、湿度、空气质
量等符合生产要求，防止污染和交叉感染。
废弃物处理
03
对发酵生产过程中产生的废弃物进行妥善处理，防止对环境和
人体健康造成危害。
04
03
食品发酵对人类健康的影响
营养价值
发酵食品富含益生菌和生物活性物质，有助于改 善肠道菌群平衡和增强免疫力。
功能性食品
开发具有特定功能的发酵食品，如降血压、降血 糖等。
过敏风险
部分发酵食品可能含有过敏原，需关注过敏体质 人群的食用安全。
食品发酵的环境友好性
节能减排
采用节能技术和设备，降低发酵过程中的能源消耗和温室气体排 放。
06 食品发酵的未来发展与挑战
新技术与新工艺在食品发酵中的应用
基因工程
通过基因工程技术改良菌种，提高发Fra bibliotek效率 和产物质量。
连续发酵技术
代谢工程
通过代谢工程手段优化微生物代谢途径，实 现高效合成特定产物。
采用连续发酵工艺，提高设备利用率和生产 效率。
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第一大核心内容
第二大核心内容
医学PPT
实现经济效益的关键
5
发酵生产的流程
医学PPT
6
发酵工业的特点
发酵过程以生物体的自动调节方式进行。 容易生产复杂的高分子化合物。 通常是纯种发酵。 通常是在常温常压下进行，条件温和，设备简单，能耗少。 发酵原料（农副产品、工业废水、可再生资源等）价格低廉。
医学PPT
工业意义上
通过对微生物的培养，使某种特定产物（菌体或代谢产物）大量积累的过程。
医学PPT
3
发酵工程的含义
给微生物提供适宜的生长条件，利用微生物的某种特定功能，通过现代 化的技术手段生产出人类所需要的产品的工程-。----微生物工程
微生物--是主体 现代化的技术手段--是技术支撑 菌体或菌体代谢产物
医学PPT
4
发酵工程的内容
菌种的选育
发酵条件的工艺控制
产物的分离和精制
菌种的分离、筛选和鉴定； 菌种的选育（物理、化学 和基因工程等方法）；生 长条件的确定。
营养条件（碳源、氮源、 无机盐、微量元素等）； 环境条件（温度、pH、溶 解氧、泡沫、杂菌等）。
菌体与发酵液的分离；产 物的纯化与精制（不同产 品要求不同）；废物、废 水的回收处理。
医学PPT
11
发酵工业的范围
以微生物菌体为产品的发酵工业。 以微生物代谢产物为产品的发酵工业。 以微生物酶为产品的发酵工业。 生物转化和修饰化合物的发酵工业。 微生物废水处理和其他。
医学PPT
若以发酵产品和行业分， 发酵工业涉及14个领域。
12
食品发酵工程概论
主讲教师 ：郑艳
医学PPT
1
第一章 绪 论
第一节 发 酵 与 发 酵 工 程 第二节 发 酵 工 程 发 展 简 史
医学PPT
2
发酵的含义
传统意义上
“沸腾”（fervere）它描述酵母菌作用于果汁或麦芽汁产生气泡的现象。
生理生化意义上
酵母菌的厌氧呼吸，其中受氢体和供氢体都是有机物。
7
白酒的酿造
公元前4000多年前，生 产实践的结果。
农家酱的酿造
时天 期然
发 酵
医学PPT
酸菜的酿造
8
纯培养时期
吕文·胡克
பைடு நூலகம்巴斯德
科赫
医学PPT
9
工程化时期
医学PPT
10
发酵工业的发展趋势
利用遗传工程等先进技术，人工选育和改良菌种。 采用发酵技术进行高等动植物细胞培养。 通过代谢网络对发酵进行控制。 发酵工业朝着模拟化、自动化、最优化方向前进。 将生物技术理论广泛地用于环境工程。