F01发酵原料及其处理2015
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淀粉
水解反应
糊精 麦芽糖
复合反应
葡萄糖
分解反应
复合二糖 低聚糖
5-羟甲基糠醛 有机酸、有色物质
2.1.2 淀粉水解糖的制备——酸解法
尽量采用较低 的淀粉乳浓度
盐酸或硫酸
水解压力：0.28 MPa 水解时间：15 min 左右 终点检查：无水酒精检查
淀粉
↓ 调浆
↓ 过筛
↓ 加酸
↓ 进料
↓ 糖化
↓ 放料
不足：生产周期长；设备更复杂。
酸酶结 酸酶法 特点：先先酸酸液液化化，，后后糖糖化化酶酶糖糖化化。。 合法 酶酸法 特点：先先αα--淀淀粉粉酶酶液液化化，，后后酸酸糖糖化化。。
2.1.2 淀粉水解糖的制备——双酶法制备葡萄糖
α-淀粉酶 (淀粉-1,4-糊精酶)
脱支酶 (淀粉-1,6-糊精酶)
γ-淀粉酶 (糖化酶)
优点：工工艺艺简简单单；、水水解解时时间间短短；、设备生产
能力大设。备生产能力大。
不足 ：①①高高温温高高压压及及酸酸腐腐蚀蚀；；②②副副反反应应多；
多；③③要要求求淀淀粉粉颗颗粒粒大大小小均均匀匀。。
酶解法
优点：反反应应条条件件温温和和；；淀副粉反液应要少求，低糖；液较
纯净；副淀反粉应液少要，求糖低液。较纯净 。
↓ 冷却
↓ 中和
↓ 脱色
↓ 过滤
↓ 糖液
Na2CO3或NaOH
活性碳 离子交换树脂
新型磺化煤
2.1.2 淀粉水解糖的制备——水解终点检查
淀粉
碘
蓝紫色
无水酒精 不溶
蓝糊精 蓝色 不溶
红糊精 无色糊精 麦芽糖
红色
无色
无色
不溶
不溶
微溶
葡萄糖 无色
溶
2.1.2 淀粉水解糖的制备——酸解法和酶解法的比较
酸来自百度文库法
细胞含水越多，蛋白质变性的温度越低。
(6)微生物细胞菌龄的影响
幼龄细胞更易杀灭。
(7)空气排除情况的影响
如果罐内空气未能排除彻底，温度将达不到要求。
(8)泡沫的影响
泡沫中的空气能形成隔热层，而影响热量发挥杀菌作用。
(9)投料结束后发酵罐的清洗
残留的固形物，在灭菌过程中易形成死角，导致灭菌不彻底。
4.3 连续灭菌过程
2．加热加酸沉淀法
此法又称为 热酸处理法 。工艺上在稀释原糖蜜时采用阶段稀释法， 第一阶段先用 60℃温水将糖蜜稀释至 55~58 oBx，同时添加浓硫酸调整 酸度至5o~6o，进行酸化，然后静止 5~6 h；第二阶段则将已酸化的糖液 再稀释到发酵所需的浓度。
3．添加絮凝剂澄清处理法
先将糖蜜加水稀释至 30~40 oBx，加一定硫酸调 pH至3~3.8，加热至 90℃，添加8×10-6 g/L 聚丙烯酰胺 (PAM) ，搅拌均匀，澄清静止 1 h， 取清液即可用于制备稀糖液。
3.3.2 纤维质原料的水解——半纤维素的酶法水解
4.1.1 典型生长曲线的数学模型
lnNt lnN0
t0 t1
4.1.1 典型生长曲线的数学模型
lnNt lnN0
t0 t1
4.1.1 湿热灭菌原理——热死动力学方程
K：比热死速率常数
ln N0 Nt
K = 1 ln N0 t Nt
0 ln Nt
3.1 非粮食生物质的组成
半纤维素 (Hemicellulose)
木质素(Lignin) 纤维素(Cellulose)
3.1 非粮食生物质的组成 ——木质素
木质素
3.1 非粮食生物质的组成 ——果胶
果胶质是直线型高聚体，以D-半乳糖醛酸为基本结构单位， 通过α-1,4糖苷键连接。
3.1 非粮食生物质的组成 ——半纤维素
5-缓冲器 6-液化层流罐 7-液化液贮罐 11-灭酶罐 12-板式换热器 13-糖化罐 15-压滤机
16-糖化暂贮槽 18-贮糖槽
15
18 16 17 14
糖化条件
温度： 50~60 ℃ pH ：4.0~5.0
终点检查：无水酒精检查
2.1.2 淀粉水解糖的制备——水解糖液质量要求
① 色泽：浅黄 ② 透光率：≥60% ③ 糊精反应：无 ④ 还原糖含量：18%左右 ⑤ DE值： ≥90% ⑥ pH:4.6~4.8 ⑦ 其他：无杂菌、不变质、杂质少
乳糖启动子
2.1.1 淀粉水解糖的制备——淀粉颗粒的结构
淀粉(starch)
氢键
聚集
淀粉分子链
针状晶体
淀粉颗粒
2.1.1 淀粉水解糖的制备——淀粉在水 -热处理过程中的物理变化
膨胀
破裂
溶解/液化
糊化 “反生”/老化
2.1.1 淀粉水解糖的制备——淀粉颗粒的糊化
2.1.1 淀粉水解糖的制备——淀粉水解过程中的化学变化
该过程主要用气流-筛式分离机 来完成。
1.2 原料的预处理
(4)粉碎 在发酵生产中，为了加速后续的生物反应和化学
反应等过程的反应速度，对于使用的固体颗粒或块状原料， 常需将其粉碎。
常用的粉碎设备主要有：锤式粉碎机 和辊式粉碎机 。
图1-5锤式粉碎机结构示意图
图1-6辊式粉碎机结构示意图
1.3 培养基的设计
4.1.2 湿热灭菌原理——影响比热死速率常数K的因素
0
t1
t2
t
ln 0.001 N0
ln Nt N0
菌种特性 环境条件 灭菌温度
-K2 -K1
K值越小 灭菌时间越长 微生物越耐热
4.1.2 湿热灭菌原理——温度对K值的影响
图1-18 嗜热脂肪芽孢杆菌营养体细胞及孢子的热死速率
4.1.2 湿热灭菌原理——温度对K值的影响
量的物质。其增产机制有：①是酶的诱导物；②对微生物有某种 益处，使发酵过程更顺利；③稳定发酵产物；④是表面活性剂类 物质，可增加传氧效率，或增加产物的溶解和分散的程度。
1.3.1 前体物质
苯乙酸
δ(L -α-氨基己二酰）半胱氨酸-缬氨酸
异青霉素 N
青霉素 G
1.3.2 产物促进剂
β-半乳糖
IPTG: 异丙基硫代β-半乳糖苷 (β-半乳糖结构类似物)
高温短时灭菌，可以减少对营养物质的破坏
tm'
tm
t
营养物 破坏率
0.001 ln
N0
ln N t N0
-Km'
-Kn 营养物比破坏率 -Kn '
-Km
4.2.1 分批灭菌——操作过程
4.2.2 分批灭菌——影响因素
(1)培养基成分的影响
油脂、糖类及一定浓度的蛋白质可增加微生物的耐热性； 高浓度的盐类、色素等可削弱其耐热性。
配制培养基的 4个原则
目的明确：明确培养对象和实验目的
营养协调：营养物的浓度、配比适宜
理化适宜：物理化学条件适宜 经济节约：原料来源的选择
碳氮比 (C/N) ：碳源和氮源的组成比例。
前体 ：能直接通过微生物的生物合成过程结合到产物分子上去，
自身结构基本不变，而产物产量却因此有较大提高。
产物促进剂 ：既不是营养物又不是前体物质，但是却能提高产
发酵工程
化学与生命科学学院
肖长清
复习题
1．主要的发酵原料及其化学组成。 2．发酵原料的选择原则。 3．碳氮比、前体与产物促进剂。 4．淀粉的分子结构。 5．淀粉在水-热处理过程中的物理变化。 6．淀粉分子在水解过程中的化学变化。 7．双酶法水解淀粉制备糖液的原理及其工艺。 8．非粮食生物质的组成，以及酶法水解的原理。 9．热死动力学方程与灭菌时间的计算。 10．为什么采用高温短时间灭菌既有利于杀灭微生物又有利于 减少营养物质的破坏? 11．分批灭菌与连续灭菌优缺点的比较。 12．主要的连续灭菌流程。
2．化学方法
(1)臭氧分解法 (2)酸水解法 (3)碱水解法 (4)氧化脱木素法 (5)有机溶剂法
3．物理化学方法
(1)蒸汽爆破法 (2)氨纤维爆破法 (3)CO2 爆破法 (4)蒸汽爆裂与乙醇抽提结合法 (5)氨冷冻爆破法
4．生物方法
3.3.1 纤维质原料的水解——酸法水解
3.3.2 纤维质原料的水解——纤维素的酶法水解
N0
t
- K = 1 ln Nt t N0
4.1.1 湿热灭菌原理——灭菌时间的计算
0
t1
t
ln 0.001 N0
-K1 ln Nt
N0 N0：实际测量获得
Nt ：技术指标， Nt =0.001
4.1.1 湿热灭菌原理——灭菌时间的计算
【例5-1】某发酵罐内装培养基40 m3，在121 ℃下进行分批灭菌。 设每毫升培养基中含耐热芽孢杆菌为2×105 个，121 ℃时的灭菌 速度常数为1.8 min-1。求理论灭菌时间 (即灭菌失败几率为0.1％ 时所需要的灭菌时间，lge=0.4343)。
(2)培养基物理状态的影响
颗粒大灭菌难；颗粒小灭菌易。
(3)培养基中微生物数量的影响
营养丰富或变质的原料中含菌量远比化工原料的含菌量多，因此 灭菌时间要适当延长。
(4)培养基中氢离子浓度的影响
培养基的酸碱度越大，所需杀灭微生物的温度越低。
4.2.2 分批灭菌——影响因素
(5)微生物细胞中水分的影响
A．未预处理的玉米秸秆，酶解 3 h后，表面光滑，仅有个别微孔，仅有 11% 的纤维素转化为葡萄糖； B．190℃处理 15 min的玉米秸秆，酶解 3 h后，表面有大量的微孔， 40%的纤维素转化为葡萄糖。
3.2 纤维质原料的预处理
l．物理方法
(1)机械法 (2)高温液态法 (3)高温分解 (4)微波处理 (5)高能辐射
木聚糖是主要的半纤维素成分，是自然界中除纤维素之外含量 最丰富的多糖。
木聚糖的结构是一种多聚五碳糖，由 β-D-1,4-木糖苷键连接起 来，并带有多种取代基。
彻底降解得到的五碳单糖有：木糖、阿魏糖、阿拉伯糖等， 其中以木糖为主。
3.1 非粮食生物质的组成 ——纤维素
3.2 纤维质原料的预处理
图1-13 预处理和未预处理玉米秸秆酶解效果的比较
第一章 发酵原料及其处理
第一节 发酵工业原料
? 主要原料组成 ? 原料的预处理 ? 培养基的设计
第二节 淀粉水解糖的制备 和糖蜜原料的处理 第三节 非粮食生物质原料的加工 第四节 培养基的灭菌
? 湿热灭菌原理 ? 分批灭菌过程 ? 连续灭菌过程
1.1.1 发酵的工业原料
①粮谷类：玉米、大米、谷子、大麦、小麦、高梁、燕麦、黍、稷等。 ②薯类：甘薯、马铃薯、木薯、山药等。 ③农产品加工副产物：豆粕、米糠饼、麸皮、淀粉渣等。 ④野生植物：橡子仁、葛根、土茯苓、蕨根等。 ⑤非粮食生物质：稻草、秸秆等。
期长，②发灭酵菌罐周的期利长用，率发低酵。罐的利用率低。
优点：①①营营养养成成分分得得到到了了最最大大限限度度的保的护保，护适，宜适宜
① 因地制宜，就地取材。 ② 要求原料内糖类含量较多，蛋白质含量适当。 ③ 原料资源要丰富，容易收集。 ④ 原料要容易贮藏。 ⑤ 对人体无毒害，影响发酵过程的杂质含量少。 ⑥ 原料价格低廉。
1.2 原料的预处理
(1) 除铁 将夹杂在原料中的小铁块、螺丝等金属杂物， 用磁选设备 除去。
磁选设备的主要部件是磁体，多采用永久磁体。
磁选设备分： 永磁溜管 和永磁滚筒 两种类型。
图1-1 永磁溜管示意图
图1-2永磁滚筒结构示意图
1.2 原料的预处理
(2)精选 按颗粒长度进行分级，以除去不必要的杂粒。 常用的精选机有：滚筒精选机 和碟片精选机 两种。
(3)筛选 生产用的发酵原料大多数都是颗粒状的，其中常 含有各种杂质， 筛选 是其清理除杂最常用的方法。
DE值（葡萄糖值）= 还原糖量（以葡萄糖计） 干物质量
2.3.1 糖蜜原料的处理——糖蜜的来源
2.4 糖蜜原料的处理——糖蜜前处理的方法
1．加酸通风沉淀法
此法又称为 冷酸通风处理法 ，是将糖蜜加水稀释至 50 oBx左右，加入 0.2%~0.3% 浓硫酸，通入压缩空气 1 h，静止澄清 8 h，取出上清液用于 制备糖液。
1.1.1 发酵原料的化学组成——糖
淀粉(starch)
α-1,4-糖苷键
α-1,6-糖苷键
1.1.1 发酵原料的化学组成——糖
β-1,4-糖苷键
1.1.1 发酵原料的化学组成——蛋白质
黄豆 豆粕
1.1.1 发酵原料的化学组成——脂肪
黄豆
三酰甘油 （油脂的主要存在形式）
蓖麻
油棕
麻疯树
1.1.1 发酵原料的选择原则
分批灭菌与连续灭菌
4.3 连续灭菌过程
优点：①①设设备备要要求求低低；；②②操操作作技技术术含量含低量；低；③适
用范围③广适，用适范合围于广含，有适固合体于颗含粒有或固较体多颗泡粒沫或培较养
分批灭菌 基的灭多④菌适泡；合沫④培于适小养合的基于的发小酵灭的罐菌发。；酵罐。
不足：①①对对培培养养基基营营养成养分成破分坏破较坏大较；大；②灭菌周
β-淀粉酶 (淀粉-1,4-麦芽糖苷酶)
葡萄糖
麦芽糖
2.1.2 淀粉水解糖的制备——双酶法制备葡萄糖
水
蒸汽
液化条件
淀粉状态：先加热糊化 温度： 80~90 ℃ pH ：6.0~7.0
液化程度控制：碘液显色
4
6
6
1
55
23
10
7
12
11
13
89
1-调浆配料槽 2,8-过滤器 3,9,14,17-泵 4,10-喷射加热器
水解反应
糊精 麦芽糖
复合反应
葡萄糖
分解反应
复合二糖 低聚糖
5-羟甲基糠醛 有机酸、有色物质
2.1.2 淀粉水解糖的制备——酸解法
尽量采用较低 的淀粉乳浓度
盐酸或硫酸
水解压力：0.28 MPa 水解时间：15 min 左右 终点检查：无水酒精检查
淀粉
↓ 调浆
↓ 过筛
↓ 加酸
↓ 进料
↓ 糖化
↓ 放料
不足：生产周期长；设备更复杂。
酸酶结 酸酶法 特点：先先酸酸液液化化，，后后糖糖化化酶酶糖糖化化。。 合法 酶酸法 特点：先先αα--淀淀粉粉酶酶液液化化，，后后酸酸糖糖化化。。
2.1.2 淀粉水解糖的制备——双酶法制备葡萄糖
α-淀粉酶 (淀粉-1,4-糊精酶)
脱支酶 (淀粉-1,6-糊精酶)
γ-淀粉酶 (糖化酶)
优点：工工艺艺简简单单；、水水解解时时间间短短；、设备生产
能力大设。备生产能力大。
不足 ：①①高高温温高高压压及及酸酸腐腐蚀蚀；；②②副副反反应应多；
多；③③要要求求淀淀粉粉颗颗粒粒大大小小均均匀匀。。
酶解法
优点：反反应应条条件件温温和和；；淀副粉反液应要少求，低糖；液较
纯净；副淀反粉应液少要，求糖低液。较纯净 。
↓ 冷却
↓ 中和
↓ 脱色
↓ 过滤
↓ 糖液
Na2CO3或NaOH
活性碳 离子交换树脂
新型磺化煤
2.1.2 淀粉水解糖的制备——水解终点检查
淀粉
碘
蓝紫色
无水酒精 不溶
蓝糊精 蓝色 不溶
红糊精 无色糊精 麦芽糖
红色
无色
无色
不溶
不溶
微溶
葡萄糖 无色
溶
2.1.2 淀粉水解糖的制备——酸解法和酶解法的比较
酸来自百度文库法
细胞含水越多，蛋白质变性的温度越低。
(6)微生物细胞菌龄的影响
幼龄细胞更易杀灭。
(7)空气排除情况的影响
如果罐内空气未能排除彻底，温度将达不到要求。
(8)泡沫的影响
泡沫中的空气能形成隔热层，而影响热量发挥杀菌作用。
(9)投料结束后发酵罐的清洗
残留的固形物，在灭菌过程中易形成死角，导致灭菌不彻底。
4.3 连续灭菌过程
2．加热加酸沉淀法
此法又称为 热酸处理法 。工艺上在稀释原糖蜜时采用阶段稀释法， 第一阶段先用 60℃温水将糖蜜稀释至 55~58 oBx，同时添加浓硫酸调整 酸度至5o~6o，进行酸化，然后静止 5~6 h；第二阶段则将已酸化的糖液 再稀释到发酵所需的浓度。
3．添加絮凝剂澄清处理法
先将糖蜜加水稀释至 30~40 oBx，加一定硫酸调 pH至3~3.8，加热至 90℃，添加8×10-6 g/L 聚丙烯酰胺 (PAM) ，搅拌均匀，澄清静止 1 h， 取清液即可用于制备稀糖液。
3.3.2 纤维质原料的水解——半纤维素的酶法水解
4.1.1 典型生长曲线的数学模型
lnNt lnN0
t0 t1
4.1.1 典型生长曲线的数学模型
lnNt lnN0
t0 t1
4.1.1 湿热灭菌原理——热死动力学方程
K：比热死速率常数
ln N0 Nt
K = 1 ln N0 t Nt
0 ln Nt
3.1 非粮食生物质的组成
半纤维素 (Hemicellulose)
木质素(Lignin) 纤维素(Cellulose)
3.1 非粮食生物质的组成 ——木质素
木质素
3.1 非粮食生物质的组成 ——果胶
果胶质是直线型高聚体，以D-半乳糖醛酸为基本结构单位， 通过α-1,4糖苷键连接。
3.1 非粮食生物质的组成 ——半纤维素
5-缓冲器 6-液化层流罐 7-液化液贮罐 11-灭酶罐 12-板式换热器 13-糖化罐 15-压滤机
16-糖化暂贮槽 18-贮糖槽
15
18 16 17 14
糖化条件
温度： 50~60 ℃ pH ：4.0~5.0
终点检查：无水酒精检查
2.1.2 淀粉水解糖的制备——水解糖液质量要求
① 色泽：浅黄 ② 透光率：≥60% ③ 糊精反应：无 ④ 还原糖含量：18%左右 ⑤ DE值： ≥90% ⑥ pH:4.6~4.8 ⑦ 其他：无杂菌、不变质、杂质少
乳糖启动子
2.1.1 淀粉水解糖的制备——淀粉颗粒的结构
淀粉(starch)
氢键
聚集
淀粉分子链
针状晶体
淀粉颗粒
2.1.1 淀粉水解糖的制备——淀粉在水 -热处理过程中的物理变化
膨胀
破裂
溶解/液化
糊化 “反生”/老化
2.1.1 淀粉水解糖的制备——淀粉颗粒的糊化
2.1.1 淀粉水解糖的制备——淀粉水解过程中的化学变化
该过程主要用气流-筛式分离机 来完成。
1.2 原料的预处理
(4)粉碎 在发酵生产中，为了加速后续的生物反应和化学
反应等过程的反应速度，对于使用的固体颗粒或块状原料， 常需将其粉碎。
常用的粉碎设备主要有：锤式粉碎机 和辊式粉碎机 。
图1-5锤式粉碎机结构示意图
图1-6辊式粉碎机结构示意图
1.3 培养基的设计
4.1.2 湿热灭菌原理——影响比热死速率常数K的因素
0
t1
t2
t
ln 0.001 N0
ln Nt N0
菌种特性 环境条件 灭菌温度
-K2 -K1
K值越小 灭菌时间越长 微生物越耐热
4.1.2 湿热灭菌原理——温度对K值的影响
图1-18 嗜热脂肪芽孢杆菌营养体细胞及孢子的热死速率
4.1.2 湿热灭菌原理——温度对K值的影响
量的物质。其增产机制有：①是酶的诱导物；②对微生物有某种 益处，使发酵过程更顺利；③稳定发酵产物；④是表面活性剂类 物质，可增加传氧效率，或增加产物的溶解和分散的程度。
1.3.1 前体物质
苯乙酸
δ(L -α-氨基己二酰）半胱氨酸-缬氨酸
异青霉素 N
青霉素 G
1.3.2 产物促进剂
β-半乳糖
IPTG: 异丙基硫代β-半乳糖苷 (β-半乳糖结构类似物)
高温短时灭菌，可以减少对营养物质的破坏
tm'
tm
t
营养物 破坏率
0.001 ln
N0
ln N t N0
-Km'
-Kn 营养物比破坏率 -Kn '
-Km
4.2.1 分批灭菌——操作过程
4.2.2 分批灭菌——影响因素
(1)培养基成分的影响
油脂、糖类及一定浓度的蛋白质可增加微生物的耐热性； 高浓度的盐类、色素等可削弱其耐热性。
配制培养基的 4个原则
目的明确：明确培养对象和实验目的
营养协调：营养物的浓度、配比适宜
理化适宜：物理化学条件适宜 经济节约：原料来源的选择
碳氮比 (C/N) ：碳源和氮源的组成比例。
前体 ：能直接通过微生物的生物合成过程结合到产物分子上去，
自身结构基本不变，而产物产量却因此有较大提高。
产物促进剂 ：既不是营养物又不是前体物质，但是却能提高产
发酵工程
化学与生命科学学院
肖长清
复习题
1．主要的发酵原料及其化学组成。 2．发酵原料的选择原则。 3．碳氮比、前体与产物促进剂。 4．淀粉的分子结构。 5．淀粉在水-热处理过程中的物理变化。 6．淀粉分子在水解过程中的化学变化。 7．双酶法水解淀粉制备糖液的原理及其工艺。 8．非粮食生物质的组成，以及酶法水解的原理。 9．热死动力学方程与灭菌时间的计算。 10．为什么采用高温短时间灭菌既有利于杀灭微生物又有利于 减少营养物质的破坏? 11．分批灭菌与连续灭菌优缺点的比较。 12．主要的连续灭菌流程。
2．化学方法
(1)臭氧分解法 (2)酸水解法 (3)碱水解法 (4)氧化脱木素法 (5)有机溶剂法
3．物理化学方法
(1)蒸汽爆破法 (2)氨纤维爆破法 (3)CO2 爆破法 (4)蒸汽爆裂与乙醇抽提结合法 (5)氨冷冻爆破法
4．生物方法
3.3.1 纤维质原料的水解——酸法水解
3.3.2 纤维质原料的水解——纤维素的酶法水解
N0
t
- K = 1 ln Nt t N0
4.1.1 湿热灭菌原理——灭菌时间的计算
0
t1
t
ln 0.001 N0
-K1 ln Nt
N0 N0：实际测量获得
Nt ：技术指标， Nt =0.001
4.1.1 湿热灭菌原理——灭菌时间的计算
【例5-1】某发酵罐内装培养基40 m3，在121 ℃下进行分批灭菌。 设每毫升培养基中含耐热芽孢杆菌为2×105 个，121 ℃时的灭菌 速度常数为1.8 min-1。求理论灭菌时间 (即灭菌失败几率为0.1％ 时所需要的灭菌时间，lge=0.4343)。
(2)培养基物理状态的影响
颗粒大灭菌难；颗粒小灭菌易。
(3)培养基中微生物数量的影响
营养丰富或变质的原料中含菌量远比化工原料的含菌量多，因此 灭菌时间要适当延长。
(4)培养基中氢离子浓度的影响
培养基的酸碱度越大，所需杀灭微生物的温度越低。
4.2.2 分批灭菌——影响因素
(5)微生物细胞中水分的影响
A．未预处理的玉米秸秆，酶解 3 h后，表面光滑，仅有个别微孔，仅有 11% 的纤维素转化为葡萄糖； B．190℃处理 15 min的玉米秸秆，酶解 3 h后，表面有大量的微孔， 40%的纤维素转化为葡萄糖。
3.2 纤维质原料的预处理
l．物理方法
(1)机械法 (2)高温液态法 (3)高温分解 (4)微波处理 (5)高能辐射
木聚糖是主要的半纤维素成分，是自然界中除纤维素之外含量 最丰富的多糖。
木聚糖的结构是一种多聚五碳糖，由 β-D-1,4-木糖苷键连接起 来，并带有多种取代基。
彻底降解得到的五碳单糖有：木糖、阿魏糖、阿拉伯糖等， 其中以木糖为主。
3.1 非粮食生物质的组成 ——纤维素
3.2 纤维质原料的预处理
图1-13 预处理和未预处理玉米秸秆酶解效果的比较
第一章 发酵原料及其处理
第一节 发酵工业原料
? 主要原料组成 ? 原料的预处理 ? 培养基的设计
第二节 淀粉水解糖的制备 和糖蜜原料的处理 第三节 非粮食生物质原料的加工 第四节 培养基的灭菌
? 湿热灭菌原理 ? 分批灭菌过程 ? 连续灭菌过程
1.1.1 发酵的工业原料
①粮谷类：玉米、大米、谷子、大麦、小麦、高梁、燕麦、黍、稷等。 ②薯类：甘薯、马铃薯、木薯、山药等。 ③农产品加工副产物：豆粕、米糠饼、麸皮、淀粉渣等。 ④野生植物：橡子仁、葛根、土茯苓、蕨根等。 ⑤非粮食生物质：稻草、秸秆等。
期长，②发灭酵菌罐周的期利长用，率发低酵。罐的利用率低。
优点：①①营营养养成成分分得得到到了了最最大大限限度度的保的护保，护适，宜适宜
① 因地制宜，就地取材。 ② 要求原料内糖类含量较多，蛋白质含量适当。 ③ 原料资源要丰富，容易收集。 ④ 原料要容易贮藏。 ⑤ 对人体无毒害，影响发酵过程的杂质含量少。 ⑥ 原料价格低廉。
1.2 原料的预处理
(1) 除铁 将夹杂在原料中的小铁块、螺丝等金属杂物， 用磁选设备 除去。
磁选设备的主要部件是磁体，多采用永久磁体。
磁选设备分： 永磁溜管 和永磁滚筒 两种类型。
图1-1 永磁溜管示意图
图1-2永磁滚筒结构示意图
1.2 原料的预处理
(2)精选 按颗粒长度进行分级，以除去不必要的杂粒。 常用的精选机有：滚筒精选机 和碟片精选机 两种。
(3)筛选 生产用的发酵原料大多数都是颗粒状的，其中常 含有各种杂质， 筛选 是其清理除杂最常用的方法。
DE值（葡萄糖值）= 还原糖量（以葡萄糖计） 干物质量
2.3.1 糖蜜原料的处理——糖蜜的来源
2.4 糖蜜原料的处理——糖蜜前处理的方法
1．加酸通风沉淀法
此法又称为 冷酸通风处理法 ，是将糖蜜加水稀释至 50 oBx左右，加入 0.2%~0.3% 浓硫酸，通入压缩空气 1 h，静止澄清 8 h，取出上清液用于 制备糖液。
1.1.1 发酵原料的化学组成——糖
淀粉(starch)
α-1,4-糖苷键
α-1,6-糖苷键
1.1.1 发酵原料的化学组成——糖
β-1,4-糖苷键
1.1.1 发酵原料的化学组成——蛋白质
黄豆 豆粕
1.1.1 发酵原料的化学组成——脂肪
黄豆
三酰甘油 （油脂的主要存在形式）
蓖麻
油棕
麻疯树
1.1.1 发酵原料的选择原则
分批灭菌与连续灭菌
4.3 连续灭菌过程
优点：①①设设备备要要求求低低；；②②操操作作技技术术含量含低量；低；③适
用范围③广适，用适范合围于广含，有适固合体于颗含粒有或固较体多颗泡粒沫或培较养
分批灭菌 基的灭多④菌适泡；合沫④培于适小养合的基于的发小酵灭的罐菌发。；酵罐。
不足：①①对对培培养养基基营营养成养分成破分坏破较坏大较；大；②灭菌周
β-淀粉酶 (淀粉-1,4-麦芽糖苷酶)
葡萄糖
麦芽糖
2.1.2 淀粉水解糖的制备——双酶法制备葡萄糖
水
蒸汽
液化条件
淀粉状态：先加热糊化 温度： 80~90 ℃ pH ：6.0~7.0
液化程度控制：碘液显色
4
6
6
1
55
23
10
7
12
11
13
89
1-调浆配料槽 2,8-过滤器 3,9,14,17-泵 4,10-喷射加热器