有机酸发酵PPT课件
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25.1 发酵技术（课件ppt）
发酵用到的酵母菌、霉菌、乳酸菌等微生物的繁殖需要有 机物、水分和适宜的温度等外界条件
乳酸菌
酵母菌
霉菌
常见发酵食品的原料和微生物
产品
原料
发酵微生物
米酒
米
曲霉、毛霉、酵母菌
面酱
面粉
米曲霉
黄酱 面粉、黄豆
米曲霉
豆豉
黄豆
米曲霉、毛霉、黑根霉
二、沼气的生产也是发酵过程
沼气发酵又叫厌氧消化，是指利用人畜粪便、秸秆、污水 等各种有机物在密闭的沼气池内，在厌氧（没有氧气）条 件下，被种类繁多的沼气发酵微生物分解转化，最终产生 沼气的过程。
沼气是一种混合气体，可以燃烧，因为这种气体最先是在 沼泽中发现的，所以称为沼气，它的主要成分是甲烷占55 ％～70％左右，二氧化碳占25％～40％左右，此外还有 少量氢气、硫化氢、一氧化碳、氮和氨等。甲烷细菌
产生甲烷
甲烷燃烧可用于照明、发电。
沼渣是沼气发酵后残留在沼气 池底部的半固体物质,含有丰富 的机质、腐殖酸、粗蛋白、氮 、磷、钾和多种微量元素等， 是一种缓速兼备的优质有机肥 和养殖饵料。
三、工业化的发酵技术构成了生物技术的产业
工业化的发酵产品
抗生素 氨基酸 甜味剂 食用有机酸 酶制剂
总结
一、发酵食品 1. 认识发酵食品
25.1发酵技术
2. 品尝一杯自制的酸奶
乳酸菌在适宜的温度和无氧条件下将牛奶中的乳糖等分解或转化为乳酸
3. 酿一瓶醇香浓郁的米酒。
曲霉、毛霉
酵母菌
淀粉——————葡萄糖———酒精
讨论：
1.酒药对酿制米酒起什么作用？
酒药就是酒曲， 酒曲中所含的酶 制剂将谷物原料糖化发酵成酒。
2.米饭表面的绒毛是什么？
乳酸菌
酵母菌
霉菌
常见发酵食品的原料和微生物
产品
原料
发酵微生物
米酒
米
曲霉、毛霉、酵母菌
面酱
面粉
米曲霉
黄酱 面粉、黄豆
米曲霉
豆豉
黄豆
米曲霉、毛霉、黑根霉
二、沼气的生产也是发酵过程
沼气发酵又叫厌氧消化，是指利用人畜粪便、秸秆、污水 等各种有机物在密闭的沼气池内，在厌氧（没有氧气）条 件下，被种类繁多的沼气发酵微生物分解转化，最终产生 沼气的过程。
沼气是一种混合气体，可以燃烧，因为这种气体最先是在 沼泽中发现的，所以称为沼气，它的主要成分是甲烷占55 ％～70％左右，二氧化碳占25％～40％左右，此外还有 少量氢气、硫化氢、一氧化碳、氮和氨等。甲烷细菌
产生甲烷
甲烷燃烧可用于照明、发电。
沼渣是沼气发酵后残留在沼气 池底部的半固体物质,含有丰富 的机质、腐殖酸、粗蛋白、氮 、磷、钾和多种微量元素等， 是一种缓速兼备的优质有机肥 和养殖饵料。
三、工业化的发酵技术构成了生物技术的产业
工业化的发酵产品
抗生素 氨基酸 甜味剂 食用有机酸 酶制剂
总结
一、发酵食品 1. 认识发酵食品
25.1发酵技术
2. 品尝一杯自制的酸奶
乳酸菌在适宜的温度和无氧条件下将牛奶中的乳糖等分解或转化为乳酸
3. 酿一瓶醇香浓郁的米酒。
曲霉、毛霉
酵母菌
淀粉——————葡萄糖———酒精
讨论：
1.酒药对酿制米酒起什么作用？
酒药就是酒曲， 酒曲中所含的酶 制剂将谷物原料糖化发酵成酒。
2.米饭表面的绒毛是什么？
《有机酸发酵生产》课件
基于化学方法的生产 方法
使用化学催化剂和合成反应， 实现高效有机酸的合成。
基于混合方法的生产 方法
将生物法和化学法相结合，既 充分利用微生物发酵产酸的能 力，又提高了产量和纯度。
发展趋势及前景
市场需求分析
随着生物技术和环保意识的提高，对有机酸的需求逐渐增加。
发展趋势预测
有机酸生产技术将更加成熟和高效，市场规模将继续扩大。
发展前景展望
有机酸生产具有巨大的经济和环保潜力，将在多个领域发挥重要作用。
结论
1 经济、环保的生产方 2 生物技术将提高生产 3 前景广阔的市场
法
效率和质量
有机酸生产市场前景广阔，
发酵生产有机酸是一种经
发展生物技术将进一步提
未来的发展潜力可期。
济、环保的生产方法，对
高有机酸生产的效率和质
可持续发展具有重要意义。
有机酸生产的三种方法
1 发酵法
利用微生物进行发酵反应生成有机酸。
3 混合法
结合发酵法和化学法进行有机酸的生产。
2 化学法
通过化学反应合成有机酸。
发酵生产原理
1 发酵生产的基本原理
通过微生物代谢产生有机酸，如乳酸、醋酸、丙酮酸、柠檬酸等。
2 发酵微生物的分类和特性
微生物的选择和调控对发酵生产有机酸的效率和产量有重要影响。
3 发酵过程的调控
温度、pH值、氧气供应等因素对发酵过程的控制十分关键。
发酵生产流程
1
原料准备
选择和处理适宜的原料，如各种碳源和
发酵罐装置
2氮源。选择合适的发酵 Nhomakorabea和系统，提供合适的
环境条件。
3
控制系统
使用自动化控制系统监测和调节发酵过
发酵过程优化与控制PPT课件
菌种生产性能越高，其生产条件越难满足。
.
3
发酵过程技术原理
分批发酵 补料-分批发酵 半连续发酵 连续发酵
.
4
分批发酵
几个重要参数：
为比生长速率,h-1； -qs 为比基质消耗速率,(g/g)/h； qp 为比产物形成速率,(g/g)/h 。
uX dX dt
q xX d S dt
补充养分，同时解除/消弱代谢产物的抑制。
不足：
丢失了未利用的养分和处于生长旺盛期的菌体；送去提炼 的发酵液体积更大；丢失代谢产生的前体物；利于非产生 菌突变株的生长。
实施：海洋微藻合成藻红素和EPA。
需要摸索最佳的培养基更新速率。
.
10
连续发酵
发酵过程中一面补入新鲜的料液，一面以相同的流速 放料，维持发酵液原来的体积。（恒化培养）
.
1
发酵过程优化与控制
发酵
狭义——厌氧条件下葡萄糖通过酵解途径生成 乳酸或乙醇等的分解代谢过程。
广义——微生物把一些原料养分在合适的发酵 条件下经特定的代谢途径转变成所需产物的过 程。
.
2
发酵是一个很复杂的生化过程，其好坏涉及诸多因素： 菌种性能、培养基组成、原料质量、灭菌条件、种子 质量、发酵条件和过程控制等
pH变化会影响酶活，菌对基质的利用效率和细
胞结构，从而影响菌的生长和产物的合成。
.
23
选择最适发酵pH的原则是获得最大比生产速率和
适当的菌量。
分阶段pH控制策略
如何控制发酵液pH？
基础培养基的配方；通过加酸碱或中间补料 例如，青霉素发酵，通过调节加糖速率来控制pH；链 霉素的生产，补充NH3来控制pH，同时为产物合成提 供氮源。
培养液pH可反映菌的生理状况：pH上升超过最适值，意 味着菌处于饥饿状态，可加糖调节；糖的过量又使pH下 降；用氨水中和有机酸需防止微生物中毒，可通过监测 培养液种溶氧浓度的变化来控制。
.
3
发酵过程技术原理
分批发酵 补料-分批发酵 半连续发酵 连续发酵
.
4
分批发酵
几个重要参数：
为比生长速率,h-1； -qs 为比基质消耗速率,(g/g)/h； qp 为比产物形成速率,(g/g)/h 。
uX dX dt
q xX d S dt
补充养分，同时解除/消弱代谢产物的抑制。
不足：
丢失了未利用的养分和处于生长旺盛期的菌体；送去提炼 的发酵液体积更大；丢失代谢产生的前体物；利于非产生 菌突变株的生长。
实施：海洋微藻合成藻红素和EPA。
需要摸索最佳的培养基更新速率。
.
10
连续发酵
发酵过程中一面补入新鲜的料液，一面以相同的流速 放料，维持发酵液原来的体积。（恒化培养）
.
1
发酵过程优化与控制
发酵
狭义——厌氧条件下葡萄糖通过酵解途径生成 乳酸或乙醇等的分解代谢过程。
广义——微生物把一些原料养分在合适的发酵 条件下经特定的代谢途径转变成所需产物的过 程。
.
2
发酵是一个很复杂的生化过程，其好坏涉及诸多因素： 菌种性能、培养基组成、原料质量、灭菌条件、种子 质量、发酵条件和过程控制等
pH变化会影响酶活，菌对基质的利用效率和细
胞结构，从而影响菌的生长和产物的合成。
.
23
选择最适发酵pH的原则是获得最大比生产速率和
适当的菌量。
分阶段pH控制策略
如何控制发酵液pH？
基础培养基的配方；通过加酸碱或中间补料 例如，青霉素发酵，通过调节加糖速率来控制pH；链 霉素的生产，补充NH3来控制pH，同时为产物合成提 供氮源。
培养液pH可反映菌的生理状况：pH上升超过最适值，意 味着菌处于饥饿状态，可加糖调节；糖的过量又使pH下 降；用氨水中和有机酸需防止微生物中毒，可通过监测 培养液种溶氧浓度的变化来控制。
《发酵技术》PPT课件
3.营养丰富
缺 1.工艺不稳定 点 2.有副产品产生
沼气生产也是发酵过程
在无氧条件下，利用微生物将有机物制成沼气的过程， 叫做沼气发酵。
发
现
酵
象
瓶
收集瓶
瓶
工业化的发酵产品
康安田十梅
抗生素
青霉菌分泌青霉素， 可抑制细菌生长，是 一种有效的抗生素， 抗生素挽救了无数人 的生命。
氨基酸
微生物发酵法生产氨 基酸。
发酵技术
生 物 技 术
现代生物技术
微生物的特性
代谢类型多 代谢速度快 繁殖速度快 个体微小
酸奶制作步骤
米酒的制作步骤
洗
米洗净 冷却
净
浸泡12h，
与酒药充
用 具
弄碎， 蒸煮30
分混合 摊开
分钟
3伤！
发酵食品的优缺点
优 1.容易吸收 点 2.更易储存
甜味剂
阿斯巴甜为糖尿病病 人带来了福音，它由 两种氨基酸组成。
食用有机酸
微生物发酵生产有机 酸。
酶制剂
酶制剂的主要来源是 微生物发酵。
发酵技术是利用微生物特性，通过一定的操作过程生产出各种相应的产品。
代谢类型多 代谢速度多 繁殖速度快 个体微小
消毒 微生物接种 发酵
食品饮料 能源 工业制剂
赢在考场 新课程实践与探究丛书61-62页
缺 1.工艺不稳定 点 2.有副产品产生
沼气生产也是发酵过程
在无氧条件下，利用微生物将有机物制成沼气的过程， 叫做沼气发酵。
发
现
酵
象
瓶
收集瓶
瓶
工业化的发酵产品
康安田十梅
抗生素
青霉菌分泌青霉素， 可抑制细菌生长，是 一种有效的抗生素， 抗生素挽救了无数人 的生命。
氨基酸
微生物发酵法生产氨 基酸。
发酵技术
生 物 技 术
现代生物技术
微生物的特性
代谢类型多 代谢速度快 繁殖速度快 个体微小
酸奶制作步骤
米酒的制作步骤
洗
米洗净 冷却
净
浸泡12h，
与酒药充
用 具
弄碎， 蒸煮30
分混合 摊开
分钟
3伤！
发酵食品的优缺点
优 1.容易吸收 点 2.更易储存
甜味剂
阿斯巴甜为糖尿病病 人带来了福音，它由 两种氨基酸组成。
食用有机酸
微生物发酵生产有机 酸。
酶制剂
酶制剂的主要来源是 微生物发酵。
发酵技术是利用微生物特性，通过一定的操作过程生产出各种相应的产品。
代谢类型多 代谢速度多 繁殖速度快 个体微小
消毒 微生物接种 发酵
食品饮料 能源 工业制剂
赢在考场 新课程实践与探究丛书61-62页
有机酸发酵生产课件
有机酸发酵的应用领域
总结词
有机酸发酵在食品、医药、化工等领域有广泛应用，可用于生产食品添加剂、药品、生 物塑料等产品。
详细描述
在食品领域，有机酸发酵被广泛应用于生产食醋、酸奶、泡菜等食品，以及各种食品添 加剂，如柠檬酸、酒石酸等。在医药领域，有机酸发酵可用于生产抗生素、维生素和药 物中间体等。在化工领域，有机酸发酵可用于生产生物塑料、表面活性剂和化学品的生
补料控制
根据菌株生长和代谢情况，适 时补加营养成分，促进菌体生
长和有机酸产量的提高。
有机酸的提取与精制
提取方法
根据有机酸的性质选择合适的提取方法，如溶剂萃取、离子交换、吸附等。
精制过程
通过结晶、重结晶、蒸馏等方法对提取得到的有机酸进行精制，提高产品质量 和纯度。
03
有机酸发酵的原理与机 制
有机酸发酵的微生物学原理
02
有机酸发酵生产过程
菌种选育与种子扩大培养
菌种选育
选择具有高有机酸发酵能力的菌 株，通过实验室内遗传改良和筛 选，提高菌株的产酸性能和耐受 性。
种子扩大培养
将选育得到的菌株在种子培养基 中进行扩大培养，获得足够的菌 体量，为后续发酵提供充足的菌 种。
发酵培养基的配置与灭菌
培养基成分
根据有机酸发酵所需的营养物质，确 定培养基配方，包括碳源、氮源、无 机盐等。
发酵液经过提取、浓缩、结晶等工艺，得到纯度较高的苹果酸产品。
富马酸的发酵生产
富马酸发酵生产原理
富马酸发酵是利用某些细菌或真菌将丁二酸 或琥珀酸等物质转化成富马酸的过程。
发酵工艺
采用液态发酵工艺，控制温度、pH值、溶 氧等参数，获得高浓度的富马酸。
原料与菌种
主要原料为丁二酸、琥珀酸等，菌种为大肠 杆菌、假单胞菌等。
第五章-发酵过程控制ppt课件(全)
第一节 发酵方式
一、概述
发酵：指在厌氧条件下葡萄糖通过酵解途径生成乳酸或乙醇 等的分解代谢过程。
广义发酵：微生物把一些原料养分在合适的发酵条件下经过 特定的代谢转变成所需产物的过程。
微生物培养：亦称微生物发酵，发酵生产按微生物培养工艺 不同可以分为固态发酵和液态发酵两种类型。两者在工艺过 程上大体相同，主要工艺过程为： 斜面菌种培养～菌体或孢子悬浮液制备～种子扩大培养～ 发酵培养～发酵产物与发酵基质分离～提纯与精制～成品。
分批培养的特点是操作简单，易于掌握，是最常见的操作方 式。
分批发酵过程一般可粗分为四期：即适应期（也有称停滞期 或延滞期的）、对数（指数）生长期、生长稳定期和死亡期；
也可细分为六期：即停滞期、加速期、对数期、减速期、静 止期和死亡（衰亡）期
分批培养中的微生物的典型生长曲线
停滞期（Ⅰ）
停滞期（Ⅰ）： 刚接种后的一段时间内，细胞不生长，细胞 数目和菌量基本不变。
第五章 发酵过程及控制
学习目标
知识目标 能陈述发酵过程的影响因素（温度、溶氧、pH等）； 能陈述不同发酵方式的理论及异同及优劣； 掌握发酵动力学的有关原理、发酵器的分类及发展趋势。 能力目标 能够找出发酵最适宜条件，并采取相应控制措施； 能够进行发酵终点判断； 能够进行发酵过程重要检测；
三、产物形成动力学
产物形成与生长的关系 细胞生长与代谢产物形成之间的动力学关系决定
于细胞代谢中间产物所起的作用。描述这种关系的 模式有三种，即生长联系型模式、非生长联系型模 式和复合型模式。 （1）生长联系型模式 （2）非生长联系型模式 （3）复合模式
四、生长得率与产物得率
1.生长得率和产物得率的定义 生长得率：消耗每单位数量的基质所得到的菌体，
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。
《有机酸发酵》课件
代谢工程
通过代谢工程手段，对菌种的代 谢途径进行改造，优化菌种的有 机酸发酵能力。
发酵条件的优化
01
温度控制
根据菌种的生长和发酵特性，优 化发酵温度，提高有机酸的产量 和产率。
pH调节
02
03
溶氧控制
通过实时监测和调节发酵液的 pH值，为菌种提供适宜的发酵 环境，提高发酵效率。
通过控制发酵过程中的溶氧水平 ，促进菌种的生长和代谢，提高 有机酸发酵的产量。
新菌种的发现与应用
发现新的有机酸发酵菌种，具有更强 的发酵能力和更高的产物浓度，能够 更有效地进行有机酸发酵。
对新菌种进行基因改造和优化，提高 其发酵效率和产物品质，以满足不断 变化的市场需求。
新型发酵工艺的开发
开发新型的有机酸发酵工艺，如分批 发酵、连续发酵和固定化细胞发酵等 ，以提高发酵效率和产物提取率。
03
有机酸发酵的工艺流程
菌种选择与培养
菌种选择
根据发酵需求选择具有高发酵活性和稳定性能的菌种，如乳酸菌、醋酸菌等。
菌种培养
在无菌条件下，将选定的菌种接种至培养基中，进行扩大培养，获得足够的菌 体量。
原料选择与处理
原料选择
选择来源丰富、价格低廉、质量稳定的原料，如葡萄糖、果糖等。
原料处理
对原料进行除杂、清洗、破碎等预处理，以便后续发酵过程顺利进行。
醋酸菌在酿醋、制醋等工业中广泛应用，同时也 可用于制作泡菜、酸菜等发酵食品。
醋酸具有一定的抗菌、防腐作用，对人体健康也 有益处。
酵母菌
酵母菌是有机酸发酵中常见的 微生物之一，能够利用糖类物 质产生乙醇和二氧化碳。
酵母菌在酿酒、面包制作等工 业中广泛应用，同时也可用于 制作馒头、包子等中国传统面 食。
《发酵技术》PPT精品课件
①米饭表面的绒毛是霉菌的菌丝 ②酿制米酒的时间拖长，米酒的甜度会降 低，酒味变浓。
例题3. 面酱主要用__米__曲__霉_进行发酵。豆豉主要 用____米__曲_、霉_____、毛_霉_____等黑进根行霉发酵。在发酵 过程中要加入适量的食盐水，一方面是 __抑__制__腐__败__微__生__物的活动，另一方面使产品咸味适 口。
第25章 生物技术
第1节 发酵技术
我国是卓立于世界的文明古国， 是酒的故乡，中华民族五千年历史 长河中，酒和酒文化一直占据着重 要地位。你知道酒是如何酿制的吗？
学习目标
1.发酵技术在食品制作中的作用 2.尝试制作米酒、酸奶、面酱等食品 3.介绍沼气发酵原理以及工业化的发酵产品
一、发酵食品
以动植物产品为原料，通过微生物的发酵作用， 可以生产出人112）
1.药酒对酿制米酒起什么作用？为什么 要与米饭混合均匀？
①药酒中含有曲霉、毛霉、酵母菌等多种微生物，以 米饭为原料进行酒精发酵。
②均匀混合是目的：使药酒中的微生物更充分地利用 米饭，加快发酵的速度。
思考讨论（P112）
2.米饭表面的绒毛是什么？如果酿制米酒 的时间拖长，味道会发生变化吗？
3.制作酸奶的步骤可分为几个步骤？
①器具和原料的高温灭菌 ②冷却接种乳酸菌 ③乳酸菌发酵
例题2. 酿酒时所用的酒药含有曲霉、毛霉、
酵母菌等多种微生物，在发酵过程中曲霉和毛 霉把淀粉转化为__葡__萄__糖_；在没有氧气的条件下， 酵母菌把______葡转萄化糖为________酒__精。、CO2
酿一瓶醇香浓郁的米酒
面包
酸奶
酱油
我国早在几千年前就能通 过发酵来酿酒、制酱和制醋。
酵醋 母酸 菌菌
乳 酸 菌
例题3. 面酱主要用__米__曲__霉_进行发酵。豆豉主要 用____米__曲_、霉_____、毛_霉_____等黑进根行霉发酵。在发酵 过程中要加入适量的食盐水，一方面是 __抑__制__腐__败__微__生__物的活动，另一方面使产品咸味适 口。
第25章 生物技术
第1节 发酵技术
我国是卓立于世界的文明古国， 是酒的故乡，中华民族五千年历史 长河中，酒和酒文化一直占据着重 要地位。你知道酒是如何酿制的吗？
学习目标
1.发酵技术在食品制作中的作用 2.尝试制作米酒、酸奶、面酱等食品 3.介绍沼气发酵原理以及工业化的发酵产品
一、发酵食品
以动植物产品为原料，通过微生物的发酵作用， 可以生产出人112）
1.药酒对酿制米酒起什么作用？为什么 要与米饭混合均匀？
①药酒中含有曲霉、毛霉、酵母菌等多种微生物，以 米饭为原料进行酒精发酵。
②均匀混合是目的：使药酒中的微生物更充分地利用 米饭，加快发酵的速度。
思考讨论（P112）
2.米饭表面的绒毛是什么？如果酿制米酒 的时间拖长，味道会发生变化吗？
3.制作酸奶的步骤可分为几个步骤？
①器具和原料的高温灭菌 ②冷却接种乳酸菌 ③乳酸菌发酵
例题2. 酿酒时所用的酒药含有曲霉、毛霉、
酵母菌等多种微生物，在发酵过程中曲霉和毛 霉把淀粉转化为__葡__萄__糖_；在没有氧气的条件下， 酵母菌把______葡转萄化糖为________酒__精。、CO2
酿一瓶醇香浓郁的米酒
面包
酸奶
酱油
我国早在几千年前就能通 过发酵来酿酒、制酱和制醋。
酵醋 母酸 菌菌
乳 酸 菌
《柠檬酸发酵机制》课件
厌氧条件
微好氧条件
在微好氧条件下，微生物通过好氧糖 酵解途径将葡萄糖转化为丙酮酸，再 经过一系列生物化学反应生成柠檬酸 。
在厌氧条件下，微生物通过糖酵解途 径将葡萄糖转化为丙酮酸，再经过一 系列生物化学反应生成柠檬酸。
柠檬酸发酵的原理
01
糖酵解途径
在厌氧条件下，微生物通过糖酵解途径将葡萄糖转化为丙酮酸的过程。
医药行业
用于生产抗生素、解热镇痛药等。
其他领域
如环保、化妆品等。
柠檬酸发酵的发展趋势
高效发酵技术
环保生产
通过优化发酵工艺和提高菌种性能，提高 柠檬酸产率。
减少柠檬酸生产过程中的环境污染，实现 绿色生产。
生物工程技术的应用
市场需求变化
利用基因工程和代谢工程手段，改良菌种 性能，提高发酵效率。
随着人们对健康和环保意识的提高，对天 然、健康的食品添加剂需求增加，柠檬酸 作为天然食品添加剂的市场前景广阔。
实验操作步骤与注意事项
菌种接种与培养
按照规定的操作步骤，将菌种接种到培 养基中，控制好温度、湿度、pH等培 养条件。
取样与检测
在发酵过程中按规定时间间隔取样， 检测柠檬酸含量等指标，记录数据。
发酵罐操作
启动发酵罐，控制好罐内压力、温度 、溶氧等参数，确保发酵过程顺利进 行。
异常情况处理
如发现异常情况，如菌种退化、发酵 异常等，应及时采取措施处理，并记 录实验过程。
营养物质的消耗
随着菌体生长和产物生成，发 酵液中的营养物质如葡萄糖逐 渐被消耗。
代谢产物的积累
在适宜的条件下，柠檬酸等代 谢产物在发酵液中积累。
发酵过程控制的方法和策略
温度控制
保持适宜的发酵温度，有利于菌体生 长和产物生成。
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它们依次是：河南莲花味精集团、山东菱花 集团、江苏菊花味精集团、山东三九味精集团、 广州奥桑味精食品公司、沈阳红梅集团、武汉 味全食品公司、杭州味精厂。
味精：味素，L-谷氨酸的单钠盐。具有一
分子结晶水，分子量187.13。 分子式为：NaC5H8O4N.H2O α-氨基酸戊二酸一钠。白色透明有光泽
中国味精大鼠长期毒性试验总结
Summary of Long Term Toxicity Experiment on Mouse for Monosodium Glutamate
味精是以淀粉或糖质为原料通过微生物发酵法生产出来的 一种谷氨酸的钠盐,是自然界存在的氨基酸的一种.对于它 的安全性,在国际上,特别是日本曾做过大量工作,以翔实的、 科学的数据证实了食用味精是安全的.联合国粮农组织和世 界卫生组织食品添加剂法规委员会第19届会议宣布结论:" 对味精每人每天摄入量不需作任何规定".时隔10多年,至 今还有一部分消费者对味精的安全性存在疑虑. 中国发酵 工业协会组织味精行业,在中国中医研究院的大力支持下, 对我国味精产品进行了<大鼠长期毒性试验>,通过试验,再 一次证实了食用味精是安全的.
第六章 有机酸发酵
主要内容：味精 乳酸 核苷 酸等有机酸的发酵与生产
一、味精工业的发展史
1866年，德国人雷哈生利用硫酸水解小麦面筋，最先分 离出谷氨酸。
1908年，日本人池田菊苗和铃木合作从海带汁液中提取 谷氨酸成功。
1910年 日本味之素公司用水解法生产出谷氨酸。
1936年，美国人从甜菜废液中提取谷氨酸。
1965年，日本协和公司采用醋酸发酵生产谷氨酸
1977年，用糖蜜为原料发酵法生产谷氨酸。
我国
1923年，上海天厨味精厂首先采用盐酸水解面筋生产味精
1932年，沈阳味精厂开始用豆粕水解生味精
1958年，我国有关研究所和工厂开始研究发酵法制备谷氨 酸的工艺
1964年，上海天厨味精厂首先以黄色短杆菌617为生产菌 株，采用发酵法生产谷氨酸中型试验获得成功，继而投入 工业化生产
3、 若集中氨基酸有一个共同前体，应切断其它氨基酸 的合成途径
4、 增加细胞的通透性，使合成的氨基酸及时排出体外， 降低胞内浓度。
以谷氨酸合成为例：
措施1：限制细胞内α-酮戊二酸脱氢酶复合物的活性
措施2：增加细胞通透性，使谷氨酸排出体外，解除反馈 抑制
加入biotin、油酸盐、饱和脂肪酸、青霉素等
菌种选育
1、 选育营养缺陷型菌株 2、 利用基因工程获得高产菌株 3、 选育调节突变型菌株 谷氨酸生产菌特征
谷氨酸生产菌能够在体外积累菌体最大生长需要量300多 倍的谷氨酸，研究发现：大量积累并非是当初设想的 由于特异代谢途径导致，而是：
①代谢调节控制； ②细胞膜通透性的特异调节； ③发酵条件的适合；
三、氨基酸合成机理和菌种选育
（一） 发酵机理
（二）合成条件
细胞内氨基酸合成特点： 1、 某一类氨基酸往往有一个共同的前体 2、 氨基酸合成与EMP、TCA循环有密切关系 3、 一种氨基酸可能是另一种氨基酸的前体
因此，要使细胞内积累大量氨基酸，必须：
1、 解除氨基酸代谢途径中的反馈抑制
2、 防止所合成的目标氨基酸降解或用于合成其它组分
1946年，美国发明发酵法生产“α-酮戊二酸，并发表了 用酶法或化学法将此酮酸转换为L—谷氨酸的研究报告。
1957年，日本协和发酵公司开始以糖质原料，采用发酵法 生产谷氨酸成功，并于1957年投入工业化生产。
1959年，美国也开始采用发酵法生产味精。
1962年，日本味之素公司采用以丙烯腈为原料，化学合成 DL—谷氨酸，再经化学分割生成L—谷氨酸钠，后来由于石 油价格提高，加上消费者对化学合成味精不放心的心理， 影响市场销售，而告全部停产。
第二节 谷氨酸合成的机制
（一）合成途径
谷氨酸的生物合成途径大致是：葡萄糖经糖酵 解(EMP途径)和己糖磷酸支路(HMP途径)生成 丙酮酸，再氧化成乙酰辅酶A(乙酰COA)，然 后进入三羧酸循环，生成α 酮戊二酸。α-酮 戊二酸在谷氨酸脱氢酶的催化及有NH4+存在 的条件下，生成谷氨酸。当生物素缺乏时，菌 种生长十分缓慢；当生物素过量时，则转为乳 酸发酵。因此，一般将生物素控制在亚适量条 件下，才能得到高产量的谷氨酸。
高产谷氨酸菌种的生理生化特征
1.异柠檬酸裂解酶活力欠缺或微弱 2.还原型辅酶II进入呼吸链能力弱或缺
陷 3.酮戊二酸氧化能力缺欠或微弱 4.柠檬酸合成酶、乌头激酶、异柠檬酸
脱氢酶活力弱 5.谷氨酸脱氢酶活力强 6.二氧化碳固定反应酶活力强
7.分解利用谷氨酸的能力弱 8.耐高糖、耐高谷氨酸 9.谷氨酸对谷氨酸反馈控制作用丧失 10.具有向环境泄露谷氨酸的能力
的八面柱状结晶体，易溶于水不溶于纯酒精 等有机溶剂。具有强烈肉鲜味，120℃以上 逐渐失去结晶水而改变化学性质。
主要化学性质
1.与酸作用生成谷氨酸或谷氨酸盐酸盐 2.与碱作用生成谷氨酸二钠盐 3.长时间受热引起分子内失水生成焦谷
氨酸钠。
强力味精
定义：又名特鲜味精或新味精，它由味 精配以适量的I+G混合制成
用途：调味用 G具有香覃味道 I具有鲣鱼质鲜味 一般比例：99%味精：I+G=98%：2%
食用味精的安全性
1973年联合国食品添加剂标准委员会规 定，摄入量为0—120mg/Kg体重，不 适合未满12周即3个月的婴儿
1987年2月，WHO/WTO根据联合国 食品添加剂标准委员会对味精毒理性试 验规定使用味精不做限量
1964年，杭州味精厂与中国科 学院微生物研究所等单位协作 进 行 北 京 棒 杆 菌 As1.299 发 酵 法生产谷谷氨酸扩大试验
1965年获得成功并投入工业化 生产。
同时，天津味精厂与天津工业 微生物研究所等单位也成功采 用发酵法制谷氨酸。
沈阳味精厂也相继用发酵法生 产味精。
2009年世界味精需求量超过200万t,占全球产 能的70%以上。中国已经成为世界味精的主产 地，也是世界上第一大出口国，2007年出口17 万t，与2009年出口量达到22万t。生产企业从 2002年140多家减少到目前的50家。
味精：味素，L-谷氨酸的单钠盐。具有一
分子结晶水，分子量187.13。 分子式为：NaC5H8O4N.H2O α-氨基酸戊二酸一钠。白色透明有光泽
中国味精大鼠长期毒性试验总结
Summary of Long Term Toxicity Experiment on Mouse for Monosodium Glutamate
味精是以淀粉或糖质为原料通过微生物发酵法生产出来的 一种谷氨酸的钠盐,是自然界存在的氨基酸的一种.对于它 的安全性,在国际上,特别是日本曾做过大量工作,以翔实的、 科学的数据证实了食用味精是安全的.联合国粮农组织和世 界卫生组织食品添加剂法规委员会第19届会议宣布结论:" 对味精每人每天摄入量不需作任何规定".时隔10多年,至 今还有一部分消费者对味精的安全性存在疑虑. 中国发酵 工业协会组织味精行业,在中国中医研究院的大力支持下, 对我国味精产品进行了<大鼠长期毒性试验>,通过试验,再 一次证实了食用味精是安全的.
第六章 有机酸发酵
主要内容：味精 乳酸 核苷 酸等有机酸的发酵与生产
一、味精工业的发展史
1866年，德国人雷哈生利用硫酸水解小麦面筋，最先分 离出谷氨酸。
1908年，日本人池田菊苗和铃木合作从海带汁液中提取 谷氨酸成功。
1910年 日本味之素公司用水解法生产出谷氨酸。
1936年，美国人从甜菜废液中提取谷氨酸。
1965年，日本协和公司采用醋酸发酵生产谷氨酸
1977年，用糖蜜为原料发酵法生产谷氨酸。
我国
1923年，上海天厨味精厂首先采用盐酸水解面筋生产味精
1932年，沈阳味精厂开始用豆粕水解生味精
1958年，我国有关研究所和工厂开始研究发酵法制备谷氨 酸的工艺
1964年，上海天厨味精厂首先以黄色短杆菌617为生产菌 株，采用发酵法生产谷氨酸中型试验获得成功，继而投入 工业化生产
3、 若集中氨基酸有一个共同前体，应切断其它氨基酸 的合成途径
4、 增加细胞的通透性，使合成的氨基酸及时排出体外， 降低胞内浓度。
以谷氨酸合成为例：
措施1：限制细胞内α-酮戊二酸脱氢酶复合物的活性
措施2：增加细胞通透性，使谷氨酸排出体外，解除反馈 抑制
加入biotin、油酸盐、饱和脂肪酸、青霉素等
菌种选育
1、 选育营养缺陷型菌株 2、 利用基因工程获得高产菌株 3、 选育调节突变型菌株 谷氨酸生产菌特征
谷氨酸生产菌能够在体外积累菌体最大生长需要量300多 倍的谷氨酸，研究发现：大量积累并非是当初设想的 由于特异代谢途径导致，而是：
①代谢调节控制； ②细胞膜通透性的特异调节； ③发酵条件的适合；
三、氨基酸合成机理和菌种选育
（一） 发酵机理
（二）合成条件
细胞内氨基酸合成特点： 1、 某一类氨基酸往往有一个共同的前体 2、 氨基酸合成与EMP、TCA循环有密切关系 3、 一种氨基酸可能是另一种氨基酸的前体
因此，要使细胞内积累大量氨基酸，必须：
1、 解除氨基酸代谢途径中的反馈抑制
2、 防止所合成的目标氨基酸降解或用于合成其它组分
1946年，美国发明发酵法生产“α-酮戊二酸，并发表了 用酶法或化学法将此酮酸转换为L—谷氨酸的研究报告。
1957年，日本协和发酵公司开始以糖质原料，采用发酵法 生产谷氨酸成功，并于1957年投入工业化生产。
1959年，美国也开始采用发酵法生产味精。
1962年，日本味之素公司采用以丙烯腈为原料，化学合成 DL—谷氨酸，再经化学分割生成L—谷氨酸钠，后来由于石 油价格提高，加上消费者对化学合成味精不放心的心理， 影响市场销售，而告全部停产。
第二节 谷氨酸合成的机制
（一）合成途径
谷氨酸的生物合成途径大致是：葡萄糖经糖酵 解(EMP途径)和己糖磷酸支路(HMP途径)生成 丙酮酸，再氧化成乙酰辅酶A(乙酰COA)，然 后进入三羧酸循环，生成α 酮戊二酸。α-酮 戊二酸在谷氨酸脱氢酶的催化及有NH4+存在 的条件下，生成谷氨酸。当生物素缺乏时，菌 种生长十分缓慢；当生物素过量时，则转为乳 酸发酵。因此，一般将生物素控制在亚适量条 件下，才能得到高产量的谷氨酸。
高产谷氨酸菌种的生理生化特征
1.异柠檬酸裂解酶活力欠缺或微弱 2.还原型辅酶II进入呼吸链能力弱或缺
陷 3.酮戊二酸氧化能力缺欠或微弱 4.柠檬酸合成酶、乌头激酶、异柠檬酸
脱氢酶活力弱 5.谷氨酸脱氢酶活力强 6.二氧化碳固定反应酶活力强
7.分解利用谷氨酸的能力弱 8.耐高糖、耐高谷氨酸 9.谷氨酸对谷氨酸反馈控制作用丧失 10.具有向环境泄露谷氨酸的能力
的八面柱状结晶体，易溶于水不溶于纯酒精 等有机溶剂。具有强烈肉鲜味，120℃以上 逐渐失去结晶水而改变化学性质。
主要化学性质
1.与酸作用生成谷氨酸或谷氨酸盐酸盐 2.与碱作用生成谷氨酸二钠盐 3.长时间受热引起分子内失水生成焦谷
氨酸钠。
强力味精
定义：又名特鲜味精或新味精，它由味 精配以适量的I+G混合制成
用途：调味用 G具有香覃味道 I具有鲣鱼质鲜味 一般比例：99%味精：I+G=98%：2%
食用味精的安全性
1973年联合国食品添加剂标准委员会规 定，摄入量为0—120mg/Kg体重，不 适合未满12周即3个月的婴儿
1987年2月，WHO/WTO根据联合国 食品添加剂标准委员会对味精毒理性试 验规定使用味精不做限量
1964年，杭州味精厂与中国科 学院微生物研究所等单位协作 进 行 北 京 棒 杆 菌 As1.299 发 酵 法生产谷谷氨酸扩大试验
1965年获得成功并投入工业化 生产。
同时，天津味精厂与天津工业 微生物研究所等单位也成功采 用发酵法制谷氨酸。
沈阳味精厂也相继用发酵法生 产味精。
2009年世界味精需求量超过200万t,占全球产 能的70%以上。中国已经成为世界味精的主产 地，也是世界上第一大出口国，2007年出口17 万t，与2009年出口量达到22万t。生产企业从 2002年140多家减少到目前的50家。