发酵课后题整理答案

第一章1.发酵与酿造的概念，发酵、酿造工业与化学工业的区别答：发酵：将提炼精制获得的成分单纯、无风味的要求的产品的生产过程称为发酵。

（PPT）广义上，微生物进行的一切活动都可以称为发酵；狭义上，发酵仅仅是指厌氧条件下有机化合物进行不彻底分解代谢释放能量的过程。

（书）工业上的发酵：利用微生物生产某些产品的过程。

酿造：通常指成分复杂并对风味有特殊要求的食品或调味品的生产过程。

区别：在于发酵与酿造工业是利用生物体或生物体产生的酶进行的化学反应。

2.简述发酵与酿造技术的研究对象答：按产业部门分类：酿酒工业、传统酿造工业、有机酸发酵工业、酶制剂发酵工业、氨基酸发酵工业、功能性食品生产工业、食品添加剂生产工业、菌体制造工业、维生素发酵工业、核苷酸发酵工业。

按产品性质分类：生物代谢产物发酵、酶制剂发酵、生物转化发酵、菌体获得。

3.简述发酵与酿造的特点答：安全、简单；原料广泛；反应专一；代谢多样；易受污染；菌种选育。

4.简述发酵与酿造和现代生物技术的关系答：生物技术是靠基因工程、细胞工程、发酵工程、酶工程和生化工程这五大体系支撑起来的，发酵工程常常是基因工程、酶工程的基础和必要条件。

食品发酵和酿造主要是以发酵工程和酶工程为支撑，是利用微生物细胞或动植物细胞的特定性状，通过现代化工程技术，生产食品或保健品的一种技术。

发酵技术的两个核心部分是生物催化剂和生物反应系统，总而言之，食品发酵和酿造与现代生物技术关系密切，传统的发酵与酿造技术只有采用现代生物技术加以改造才被赋予新的内涵，才会有新的突破性进展。

（补充请翻书4、5页）5.我国主要发酵食品有哪些答：酒精饮料、谷类食品发酵、豆类食品发酵、蔬菜发酵。

6.新型发酵食品的生产工艺及用途答：第四章1.发酵工业的特征是什么答：①微生物菌种选育及扩大培养；②发酵原料的选择及预处理；③发酵设备选择及工艺条件控制；④发酵产物的提取和分离；⑤发酵产物的回收和利用。

2.优质种子应具备哪些条件答：①菌种细胞的生长活力强，移种到发酵罐后能迅速生长以缩短延滞期；②生理性状稳定，以便得到稳定的菌体生长过程；③菌体浓度及总量能满足大容量发酵接种的要求；④无杂菌污染，以确保整个发酵过程的正常进行；⑤保持稳定的生产能力，使最终产物的生物合成量维持稳定高产。

3.菌种的活化与扩大培养的概念答：所谓菌种活化与扩大培养是指将处于休眠状态的生产菌种接入试管斜面活化后，再经过扁瓶或摇瓶及种子罐逐级扩大培养而获得定数量和质量的纯种过程。

这些纯培养物又称为种子。

4.生产上种子制备过程一般经历哪两个阶段答：其过程大致可分为实验室制备阶段和生产车间种子制备阶段。

实验室制备阶段包括琼脂斜面、固体培养基扩大培养或摇瓶液体培养；生产车间种子制备阶段的任务是种子罐扩大培养。

5.种子罐级数的概念？级数确定取决于哪些因素答：概念：种子罐级数指制备种子需逐级扩大培养的次数。

取决于菌种生长特性、孢子发芽及菌体繁殖速度以及所用发酵罐的容积。

6.接种种龄的概念？菌体在什么种龄接种合适？为什么答：概念：种龄是指种子罐培养的菌丝体开始移入下一级种子罐或发酵罐时的培养时间。

它不仅是一个时间概念，也是种子pH、糖氮代谢、菌丝形成、菌丝浓度、培养液外观等参数变化的综合。

合适接种期：以菌丝处于生命力极为旺盛的对数生长期，且培养液中菌体量还未达到最高峰时为宜。

原因：若过于年轻的种子接入发酵罐后，往往会出现前期生长缓慢而使整个发酵周期延长，产物开始形成的时间推迟，甚至会因菌量过少造成异常发酵的情况。

而过老的种子则会造成生产能力下降及菌体过早自溶。

7.接种量的概念？过大过小接种量的影响答：概念：接种量是指移入的种子液体积和接种后培养液体积的比例。

过大：若用较大的接种量可以缩短发酵罐中菌丝繁殖到达高峰的时间，使产物的形成提前到来，且因生产菌迅速占据整个培养环境而减少杂菌生长机会。

但是，如果接种量过多，往往使菌丝生长过快，培养液粘度增加，造成溶氧不足而影响产物的合成，同时会因带来过多代谢废物而影响生长，且不经济，后发酵可能严重不足。

过小：会延长培养时间，降低发酵罐生产率。

8.食品发酵形式有哪些答：分批发酵、连续发酵和补料分批发酵（即半连续发酵）三种类型。

9.分批式发酵、半连续式和连续式发酵的定义及优缺点答：分批式发酵：定义：是指在灭菌后的培养基中，接入菌种直到发酵结束，而不再向发酵液中加入或移出任何物质的发酵过程（书）在一个封闭系统中含有初始限量基质的发酵方式，在这一过程中，除了氧气、消泡剂及控制pH的酸或碱外不再加其他任何物质。

（PPT）优点：不仅操作简单，周期短，且操作引起染菌的概率低，生产过程、产品质量易控制，不会产生菌种老化和变异等问题；缺点：底物限制或抑制问题，无法长时间维持微生物继续生长和合成产物，因而产率较低，不适合用于对底物及其初始浓度敏感的次级代谢产物的发酵，且由于非生产时间较长，设备利用率低。

连续发酵：定义：是一个开放体系，通过连续流加新鲜培养基并以同样的流量连续的排放出发酵液，从而使微生物细胞群体保持稳定的生长环境和生长状态，并以发酵中的各个变量多能达到恒定值而区别于瞬变状态的分批发酵。

（书）培养基料液连续输入，并同时放出含有产品的相同体积发酵液，使罐内料液维持恒定，微生物在近似恒定状态下生长的发酵方式。

（PPT）优点：生产效率高、占地面积小、操作简单、节省劳力、减少能耗（如接种物制备、发酵罐清洗、灭菌等）、产物质量较稳定、自动化程度高。

缺点：存在菌种易发生变异、发酵过程易染菌、新加入培养基与原有培养基不易完全混合、影响培养物利用等突出问题，有时细胞在发酵罐壁和传感器上的黏附会影响发酵过程的正常进行。

补料分批发酵：定义：俗称流加，是指在分批发酵过程中，间歇或连续地向发酵罐内补入一种或一种以上的营养物（如菌体生长的限制性底物）和添加剂（如产物生成的前体物质），以克服由于营养不良导致发酵过早结束。

（书）是指在分批发酵过程中，间歇或连续的补加新鲜培养基的发酵方式。

（PPT）优点：①可以解除底物的抑制、产物的反馈抑制和葡萄糖分解阻遏效应；②对于好氧发酵，补料分批发酵可以避免在分批发酵中因一次性投料过多造成细胞大量生长导致耗氧过多，以致通气搅拌设备不能匹配的状况，还可以再某些情况下减少菌体生成量，提高有用产物的转化率；③在补料分批发酵中，菌体可被控制在一系列连续的过渡阶段，可用来作为控制细胞质量的手段和理论的研究。

同时，研究补料分批发酵是达到自动控制和最优控制的前提。

缺点：①用于反馈控制的附属设备价格较贵；②对操作者的操作技能有较高要求；③向发酵罐中补加何种物质和如何添加，仍带有盲目性；④和连续式比，仍存在一定的非生产时间，和分批式比，中途要加新鲜培养基，增加了染菌的危险。

10.发酵热的概念，影像生物热的因素有哪些，发酵罐温度的控制方式有哪些答：发酵热：习惯上将发酵过程中释放的净热量称为发酵热。

发酵热包括生物热、搅拌热、蒸发热和辐射热。

影响因素：菌株（浓度、呼吸强度上升则生物热升高），培养基（成分增加，生物热升高），发酵时期（发酵旺盛期大于其他时期）控制方式：发酵设备上安装热交换设备，如夹套（10立方米以下）、排管或蛇管（10立方米以上），冬季发酵时空气还需进行加热。

11.临界氧浓度概念，生产上溶氧的方式答：临界氧浓度：通常将不影响微生物呼吸的最低溶氧浓度称为临界氧浓度。

（书）指不影响菌体呼吸所允许的最低氧浓度，或微生物对发酵液中溶解氧浓度的最低要求。

（PPT）溶氧方式：通气和搅拌；（改变通气量、搅拌速度和培养液的黏度）①通气可供给大量的氧；②通气量与菌种、培养基性质（黏度）、培养阶段有关；③搅拌能使新鲜氧气更好与培养液混合，保证氧气的最大限度溶解，并且搅拌有利于热交换，使培养液温度一致，还有利于营养物质和代谢物的分散。

12.发酵过程中可通过哪些方式来控制发酵液pH答：①调节培养基的初始pH至适合范围，并加入缓冲溶液或碳酸钙制成缓冲能力强，pH 变化不大的培养基。

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的调节，进而合理的控制发酵过程，也可通过调整通气量来控制pH。

④发酵过程中采用补料方法控制pH。

⑤发酵过程中将pH控制与代谢调节结合起来。

还可采取的应急措施有：①改变搅拌速度或通气量，以改变溶解氧浓度，控制有机酸的积累量及其代谢速度；②改变温度，以控制微生物代谢速度；③改变罐压及通气量，改变溶解二氧化碳浓度；④改变加入的消泡油用量或加糖量等，调节有机酸的积累量。

13.发酵过程中泡沫的产生及控制答：泡沫产生原因：一是由外界引进的气流被机械的分散形成；二是由发酵过程中产生的气体聚集形成的发酵泡沫。

控制：①物理消泡：利用改变温度等方法，使泡沫黏度或弹性降低，从而使泡沫破裂。

②机械消泡：靠机械力打碎泡沫或改变压力，促使气泡破裂。

（耙式消泡桨、碟片式消泡器）③化学消泡：使用化学消泡剂进行消泡的方法。

（消泡剂：天然油脂类、聚醚类、醇类、硅酮类）14.发酵过程常检测的参数有哪些答：物理参数：温度、压力（维持的压力）、转速、功率、空气流量、黏度、浊度；化学参数：pH、基质浓度、溶氧浓度、氧化还原电位、产物浓度、尾气氧气和二氧化碳浓度、其他参数；生物参数：菌体浓度、生物量。

第五章1.列举食品发酵生产常用设备（填空）答：①原料处理设备——原料粉碎设备（锤式粉碎机、辊式粉碎机）、原料输送设备（气流输送—真空式+压力式、机械输送—带式、螺旋输送机、斗式提升机）；②固体发酵设备；③机械搅拌通气发酵罐（生物反应器）：通气式发酵罐（标准通气式发酵罐，改良通气式发酵罐），自吸式发酵罐，液提式发酵罐，气提式发酵罐。

④空气净化系统：辐射杀菌、热杀菌、静电除尘法、过滤除菌法。

⑤培养基灭菌系统：加热蒸汽灭菌（间歇法和连续法）（设备：连消塔+喷射加热器+维持罐）。

⑥产物分离与提取设备——过滤与离心分离设备（常压过滤、加压过滤、真空过滤、离心过滤）、干燥设备（空气干燥、加热面传热干燥、红外线干燥、冷冻升华干燥、微波干燥）、蒸馏设备（单塔式酒精连续蒸馏流程、双塔式酒精连续精馏流程、多塔式酒精连续精馏流程）。

2.啤酒发酵罐的结构及特点，啤酒发酵罐的清洗方式答：结构：罐体部分——罐顶+圆柱体+圆锥底，温度控制部分——冷却层、保温层、测温元器件、温度记录及温度控制装置，操作附件部分——进、出管道、阀门和视镜+CO2回收和CO2洗涤装置+真空/过压保护装置+取样阀+原位清洗装置（CIP）+换间板，仪器与仪表部分。

特点：发酵罐发酵的主要特点是采用较高的发酵温度和高凝性酵母、进一步提高发酵液浓度，保持茁盛的酵母层和缩短发酵时间进行可控发酵。

清洗方式：固定洗球清洗，旋转打湿清洗，旋转冲击清洗。

3.啤酒的分类答：①上面发酵与下面发酵啤酒；②淡色啤酒、浓色啤酒和黑色啤酒；③鲜啤酒（不经巴氏杀菌）和熟啤酒（经巴氏杀菌），纯生啤酒（除菌过滤，不需杀菌）；④低浓度啤酒、中浓度啤酒、高浓度啤酒；⑤啤酒新品种（干啤酒、无醇啤酒、稀释啤酒、保健型啤酒）4.酿造啤酒用原料有哪些答：①大麦；②啤酒花；③辅助原料；④水；⑤酵母。