第三章 发酵工业原料及其处理

第2节 淀粉水解糖的制备
一、淀粉水解糖的制备方法
葡萄糖是碳源中最容易利用的单糖， 淀粉水解后可获得葡萄糖； 淀粉质原料是发酵工业最常用的原料之一。
在工业生产上将淀粉水解为葡萄糖的过程称为淀粉 的糖化，所制得的糖液为淀粉水解糖。
凡是淀粉质原料都可用于制备淀粉水解糖。 水解方法有：酸水解法、酶水解法、酸酶结合水解法。
4.生长因子:
为发酵培养基必不可少的组分 对量的控制要适当，如生物素亚适量法的谷氨酸发酵。
5.前体:
概念：有些化合物被加入培养基后，能够直接在生物合成过程中 结合到产物分子中去，而自身的结构并未发生太大变化， 却能提高产物的产量，这类小分子物质被称为前体。
前体使用浓度要适当，浓度过高对菌体有毒害作用，一般采用
湿热灭菌的优缺点
优点： 1）蒸汽具有很大的潜能、放热； 2）蒸汽具有强大的穿透力； 3）蒸汽来源容易，操作费用低廉，本身无菌； 4）蒸汽输送可借助本身的压强，调节方便，技术 管理容易。
缺点：设备费用高；不能用于怕受潮的物料灭菌。
3.辐射灭菌法 利用高能量的电磁辐射与菌体核酸的光化学反
应造成菌体死亡。
2.氮源:
在发酵培养基中的含量因发酵目的产物不同而不同。 目的产物是否含有氮元素。
（1）分类：
I. 有机氮源： II. 豆粉、花生饼粉、棉子粉、玉米浆、蛋白胨、酵母
粉、 III. 鱼粉等 II. 无机氮源 III. 氨水（液氨）、硝酸盐、铵盐。
3.无机盐:
发酵培养基的必需成分之一 主要有磷、硫、铁、Mg、Zn、Co、Cu、Mn等。
二、淀粉酶水解制糖
分两步：液化和糖化，又称为双酶水解法。 相对于化学法的酸水解法，采用专一性的酶制剂作催
化剂，反应条件温和，副反应较少，可提高原料 的转化率和糖液浓度，改善糖液质量； 缺点是反应周期长。 （1）液化酶又称为α-淀粉酶，是内切型淀粉酶，任 意切开α -1,4糖苷键。 （2）糖化酶，是外切型淀粉酶，从末端依次水解α 1,4糖苷键和α -1,6糖苷键，产生β-葡萄糖。
流加方式，减少一次加入量。
二、工业上常用作碳源的淀粉质原料
淀粉质原料含淀粉量高，而且来源广泛、价格便宜。 淀粉质原料及其水解液是发酵工业常用的碳源；
使用最广泛的淀粉质原料是工业淀粉、谷类、薯类； 工业淀粉有玉米淀粉、小麦淀粉、甘薯淀粉、马铃薯淀粉。
三、工业上常用作氮源的蛋白质类原料
发酵工业上常用的蛋白质原料主要有豆粉、花生饼
第一篇 工业微生物和发酵工业原料
第三章 发酵工业原料及其处理
第一节 发酵工业原料的种类和成分 第二节 淀粉水解糖的制备 第三节 发酵培养基灭菌
第1节 发酵工业原料的种类和成分
一、发酵培养基中各种成分的定量
1 概念: 发酵培养基是供微生物生长繁殖和合成大量产物的
培养基。 （1）要求：
① 有利于微生物的生长繁殖，防止菌体过早衰老； ② 利于产物的合成。
适于灭菌后要求保持干燥的物料和器具； 应用实例是灼烧灭菌。
2.湿热灭菌法 借助蒸汽释放的热能使微生物细胞中的蛋白质、 酶和核酸分子内部的化学键受到破坏，引起不 可逆的变性，使微生物死亡。
在有水分存在时，蛋白质更易受热而凝固变性。
适用于培养基和发酵设备的灭菌； 100oC，40~60 min或121oC，30 min。
常用的有玉米浆、麸皮水解液、糖蜜、酵母水 解液等。
五、发酵生产的前体物质和促进剂、抑制剂
1.前体多在氨基酸、抗生素、核苷酸发酵中添加使用
AB
C
E D
2. 促进剂
作用是改善细胞环境：增加渗透性、增强氧的传递速度等。
如表面活性剂、甲醇、EDTA。
3.抑制剂
作用是抑制某些途径而使代谢向所需要产物的途径转化。
生异常； ④ 杂菌有可能分解产物； ⑤ 染菌严重者造成“倒罐”（“颗粒无收”）或污染
噬菌体，导致细胞裂解，使生产失败。
引出灭菌和消毒的必要性，杀死所有非生产用微生物。
1、灭菌与消毒
灭菌是采用物理或化学方法杀死或除去环境中 所有微生物，包括营养细胞、细菌芽孢和孢子。
消毒是采用物理或化学方法杀死环境中的病原 微生物，但一般只能杀死营养细胞而不能杀死 细菌的芽孢。
常用的射线：紫外线、高能量的电磁波或粒子辐射。 其中，紫外线最常用。
第3节 发酵培养ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ灭菌
一、消毒与灭菌的原理和方法
要
发酵过程中
求 只有生产菌的存在 发酵采用纯种培养
不能有任何杂菌
纯种培养的必要性
杂菌污染所致的危害/不良后果（p73）
① 消耗营养成分； ② 分泌代谢产物，或改变培养液的某些理化性质，影
响产物的提取分离； ③ 大量繁殖的杂菌改变反应介质的pH，使生物反应发
因原料产地、加工方法、原料品种等不同，营养物 质的含量也随之变化，因此对发酵有较大影响。
四、发酵培养基中的无机盐和生长因子
1.磷酸盐是某些蛋白质和核酸的组成部分； 磷酸盐有缓冲作用。
2.硫酸镁镁是许多酶的激活剂，硫为含硫蛋白提供硫源。 3.钾盐、钠盐一般以磷酸盐的形式供给 4. 微量元素以有机碳氮源时可不单独添加 5.生长因子发酵工业一般以农副产品原料提供
粉、棉子粉、玉米浆、蛋白胨、酵母粉、鱼粉等。 黄豆粉可分为：全脂黄豆粉、低脂黄豆粉和脱脂黄豆粉。 玉米浆是用亚硫酸浸泡玉米所得的浸泡液的浓缩物（固形
物含量在50%以上） 蛋白胨由各种动物组织和植物水解制备；有血胨、肉胨、
鱼胨、骨胨等。 酵母粉由水解啤酒酵母和面包酵母制得。 以上各种蛋白质原料均是由天然原料加工而成，成分复杂；
（2）成分种类：
碳源、氮源、无机盐、生长因子、水； 前体、促进剂、抑制剂。
1.碳源:
在发酵培养基中的含量远大于其在种子培养基中的含量。
（1）作用
I. 提供合成细胞物质所需碳素； II. 提供目的产物中的碳； III. 合成产物的能源。
（2）种类
淀粉、淀粉水解糖、糖蜜、有机酸、低碳醇、脂质、 烃类。
消毒不一定能达到灭菌要求，而灭菌则可达到消 毒的目的。
灭菌方法
干热灭菌 湿热灭菌 射线灭菌 过滤除菌 化学药品灭菌
1.干热灭菌法 利用高温产生的干热对微生物有氧化、蛋白质 变性和电解质浓缩引起的中毒等作用而杀灭微 生物。
其中，氧化作用是导致微生物死亡的主要依据。
微生物对干热的耐受力比对湿热强得多，因此干 热灭菌所需要的温度较高、时间较长。 如121oC，需过夜灭菌。