食品发酵

食品发酵

第二章发酵工业培养基

一、掌握：工业发酵培养基中的主要成分及其调节作用

发酵培养基构成：碳源、氮源、无机盐、无机盐和微量元素、生长因子、促进剂和抑制剂、水等

作用：参与细胞的组成，形成细胞结构

提供机体进行各种生理活动所需的能量

具有调节作用，构成机体内酶的活性成分和物质运输系统

1.碳源：①葡萄糖：几乎能被所有微生物利用

②双糖：蔗糖、麦芽糖、乳糖等；纯品或糖蜜，乳清等副产物;糖蜜含有较

多的杂质需要进行预处理。

③糊精、淀粉及其水解液

④油脂：微生物利用油脂作为碳源时，供氧量需要增加

作用：为细胞供能；组成菌体细胞成分的碳架；构成代谢产物

微生物对于碳源的利用有选择性。

单糖优于双糖，己糖优于戊糖，淀粉优于纤维素，纯多糖优于杂多糖,糖类优于醇、有机酸和酯

2.氮源：速效氮源（玉米浆、硫酸铵）：成分复杂，除提供氮源外，还提供大量的无机

盐及生长因子

迟效氮源（花生饼粉等）: 微生物对其吸收利用快（速效氮源）;但无机氮源的迅速利用常会引起pH的变化，

(1)有机氮源：成分复杂：除提供氮源外，还提供大量的无机盐及生长因子。

（2)无机氮源：微生物对其吸收利用快（速效氮源）

但无机氮源的迅速利用常会引起pH的变化，

生理酸性物质：经微生物代谢后，能引起培养液pH下降.如硫酸胺

生理碱性物质：菌体代谢后，能引起培养液pH上升。如硝酸钠。

作用：构成菌体细胞结构；构成菌体细胞结构

3. 无机盐和微量元素：低浓度促进细胞生长和产物合成，高浓度抑制作用显著

作用:酶的激活剂；生理活性物质的组成成分；生理活性作用的调节剂

4. 水分：构成菌体细胞的主要成分；直接参与某些代谢反应；营养物质传递和生化反

应的介质；调节细胞温度

5. 生长因子:氨基酸、维生素、嘌呤、嘧啶、脂肪酸等

6. 前体：在产物合成过程中，能够被菌体直接用于产物合成并提高产物的产量，而自

身结构无显著变化的一类化合物。

前体浓度过大对菌体有毒副作用，生产中采用流加工艺，以减少前体毒性并提高其利用率

7. 产物合成促进剂和抑制剂

（1）产物合成促进剂：发酵过程中为了促进菌体生长或产物合成，提高发酵产物产量而以添加剂的形式加入培养基中的物质。（不是前体或营养）

（2）抑制剂：可抑制微生物某些代谢途径的进行，同时刺激另一条代谢途径。

8. 消泡剂：消除发酵中产生的泡沫，防止逃液和染菌

动植物油脂、高分子化合物（聚氧乙烯、聚氧丙烯、季戊四醇醚）

二、掌握：生长因子、前体、促进剂的区别

生长因子：微生物不能从普通碳氮源合成，需要另外加入来满足生长需要的必需微量有机物质

前体：在产物合成过程中，能够被菌体直接用于产物合成并提高产物的产量，而自身结构无显著变化的一类化合物。

促进剂：发酵过程中为了促进菌体生长或产物合成，提高发酵产物产量而以添加剂的形式加入培养基中的物质——不是前体或营养

三、掌握：发酵工业生产上孢子培养基、种子培养基和发酵培养基的作用和配制原则

1. 孢子培养基-常用固体培养基

要求：能使菌体生长迅速、产生数量多而优质的孢子，不引起变异。

配制原则：（1）营养不能太丰富，碳氮源不宜过多，有机氮要低

（2）无机盐的浓度要适当（影响孢子颜色和数量）

（3）注意培养基的pH和湿度

2. 种子培养基

要求：供孢子发芽、菌体生长和繁殖。

原则：（1）速效碳源、易于利用的氮源

（2）磷酸盐的浓度适当高一些

（3）能维持稳定的pH值

（4）最后一级种子培养基成分接近发酵培养基

3. 发酵培养基

要求：既有利于生长繁殖，防止菌体过早衰老,又有利于产物的大量合成。

原则 1.培养基的组成丰富、完全，速效和迟效碳氮源搭配；

2.适当的碳氮比；

3.加缓冲剂稳定pH；

4.有菌体生长所需的营养因子和产物合成所需要的元素、前体和促进剂；

5. 通过补料来分段满足生长和合成所需要的最佳条件。

第三章发酵工业的生产菌种

一、掌握微生物分离筛选的步骤

样品采集→预处理→富集培养→分离→菌种初筛→菌种复筛→性能鉴定→菌种鉴定保藏

二、掌握富集培养的定义及方法

1、定义：在样品中目的微生物含量较少时，根据微生物的生理特点，设计一种选择性培养基，创造有利的生长条件，使目的微生物在最适的环境条件下迅速生长繁殖，由原来自然条件下的劣势种变成人工环境下的优势种，以利分离到所需要的菌株。

2、方法：控制培养基的成分；控制培养条件；抑制不需要的菌类

三、掌握退化的定义及其产生的原因

1、定义：菌种在传代或保藏过程中，由于自发突变的存在，出现某些原有优良生产性状劣化、遗传标记丢失等现象。

2、基因突变（1）控制生产性状的基因发生回复突变或负突变。

（2）分离现象：单链突变或多核细胞，经过DNA复制和细胞分裂会出现分离现象。

（3）培养条件或保藏条件不当

四、掌握复壮：菌种发生退化后，通过纯种分离和性能测定，从退化的群体中，找出尚未

退化的个体，以达到恢复该菌种原有性状的一种措施。

五、掌握菌种保藏的原理和要点

1、原理：选用优良的纯种（休眠体，如分生孢子、芽胞等），根据微生物的生理生化特性人为地创造条件，使微生物处于代谢不活泼、生长繁殖受抑制的休眠状态，以减少菌种的变异。

2、要点：（1）选择适宜的培养基﹑培养温度和菌龄﹐以便得到健壮的菌体细胞或孢子﹔（2）保存于低温﹑隔氧﹑干燥﹑避光、添加保护剂的环境中﹐尽量降低或停止微生物的代谢活动﹐减慢或停止生长繁殖﹔

（3）不被杂菌污染﹐在较长时期内保持生活能力。

六、熟悉利用平板的生化反应进行分离及初筛——定性或半定量

透明圈法、变色圈法、生长圈法、抑制圈法

第四章发酵过程控制

一、掌握：影响发酵过程的因素：温度、pH、溶解氧、泡沫

二、温度：会影响微生物的生长形态、合成产物等。

熟悉：细胞生长/代谢反应的活化能

●活化能的大小表明温度变化引起酶反应速率变化的大小。

●活化能越大，对温度变化越敏感。

三、掌握pH：1、影响发酵液pH变化的因素：微生物种类、培养基组成和发酵条件。

●发酵液pH下降的因素：

1）C/N比例不当（过高）

2）消泡剂加得过多

3）生理酸性物质的存在，氨被利用

●发酵液pH上升的因素：

1）C/N比例不当（过低）

2）生理碱性物质存在

3）中间补料加入的氨水或尿素过多

注意：通气条件改变，菌体自溶或杂菌污染也会引起发酵液pH变化。

熟悉：2、最适pH选择的原则：既有利于菌体生长繁殖,又可最大限度地获得产物

掌握：3、微生物生长与产物合成最适pH关系的四种情况

熟悉：4、发酵过程pH的调节方法：