發(fā)酵工程與食品產(chǎn)業(yè)(完整版)

　　

【正文】 續(xù)發(fā)酵過程中 ， 雜菌有時會比生產(chǎn)菌生長快 ， 使生物反應(yīng)器中雜菌占優(yōu)勢； ③雜菌過度生長會污染最終產(chǎn)品， ④ 雜菌代謝所產(chǎn)生的物質(zhì) ， 使目的產(chǎn)物的分離困難； ⑤雜菌使目的產(chǎn)物降解。 二、基本工藝過程 （一） 微生物發(fā)酵工藝類型 分批培養(yǎng) 概念： 又稱分批發(fā)酵，指在一個密閉系統(tǒng)內(nèi)投入有限數(shù)量的營養(yǎng)物質(zhì)后，接入少量的微生物菌種進行培養(yǎng)，使微生物在特定的條件下只完成一個生長繁殖周期的培養(yǎng)方法。 殼體的作用： 為整個發(fā)酵過程提供一個密封的環(huán)境，防止雜菌污染；同時為了能在一定壓力下進行高溫滅菌，要求罐體承受的壓力至少在。 生物反應(yīng)器： 利用酶或生物體（如微生物）所具有的生物功能，在體外進行生化反應(yīng)的裝置系統(tǒng)。 ? 天然發(fā)酵階段（古代 1900年） ? 純培養(yǎng)技術(shù)的建立（ 1905年 ） ? 通氣攪拌發(fā)酵技術(shù)的建立（ 1940年 ） ? 開拓發(fā)酵原料時期（ 1960年 ） ? 基因工程階段（ 1979） 四、發(fā)酵工業(yè)的發(fā)展史 （ 1）第一個階段（ 1900年以前） ? 產(chǎn)品只限于含酒精飲料和醋 ? 古埃及已經(jīng)能釀造啤酒 ? 17世紀(jì)能在容量為 1500桶（一桶相當(dāng)于 110升）的木質(zhì)大桶中進行第一次真正的大規(guī)模釀造 ? 1801年就有了原始的熱交換器 ? 18世紀(jì)中期，證實了酒精發(fā)酵中的酵母活動規(guī)律 ? Paster最終使科學(xué)界信服在發(fā)酵過程中酵母所遵循的規(guī)律 ? 18世紀(jì)后期， Hansen在 Calsberg釀造廠建立了酵母純種培養(yǎng)技術(shù) ? 在 18世紀(jì)末到 19世紀(jì)初，基礎(chǔ)培養(yǎng)基是用巴氏滅菌法處理，然后接種 10%優(yōu)質(zhì)醋使呈酸性，可防治染菌污染。 因而維持無菌條件是發(fā)酵成敗的關(guān)鍵 。 發(fā)酵所用的原料簡單粗放。 產(chǎn)生氣泡的現(xiàn)象是由浸出液中的糖在缺氧條件下降解而產(chǎn)生的二氧化碳所引起的 。 ? 產(chǎn)品既有細(xì)胞代謝產(chǎn)物，也包括菌體細(xì)胞、酶等。 發(fā)酵過程中對雜菌污染的防治至關(guān)重要 。 生產(chǎn)作為人類或動物食物的微生物細(xì)胞 （ 即單細(xì)胞蛋白質(zhì) ） 提取微生物酶制劑 以微生物的代謝產(chǎn)物為產(chǎn)品的發(fā)酵 產(chǎn)品的轉(zhuǎn)化發(fā)酵 當(dāng) 微生物進入穩(wěn)定期后，代謝產(chǎn)生如氨基酸、核苷酸、脂類和碳水化物以及抗生素等多種初級和次級代謝產(chǎn)物。 發(fā)酵工程的發(fā)展趨勢 1) 利用遺傳工程等先進技術(shù)， 人工選育和改良菌種 ，使微生物細(xì)胞按照人類的需要合成某些產(chǎn)品； 2)采用發(fā)酵技術(shù)進行高等動植物細(xì)胞培養(yǎng)； 3)按照微生物生理和代謝特性以及產(chǎn)物的合成途徑進行發(fā)酵條件調(diào)控； 4)在工程方面，開發(fā)和采用大型節(jié)能高效的發(fā)酵裝置，自動控制將成為發(fā)酵生產(chǎn)控制的主要手段，從而使發(fā)酵工業(yè)朝著模擬化、自動化、最優(yōu)化方向發(fā)展； 5) 固定化技術(shù) 廣泛應(yīng)用； 6)將生物技術(shù)理論廣泛地用于發(fā)酵工程。 發(fā)酵器應(yīng)能在無菌條件下工作數(shù)天，且應(yīng)在長時間運轉(zhuǎn)過程中保持穩(wěn)定； 通氣和充分?jǐn)嚢瑁詽M足微生物代謝的需要，但不應(yīng)損傷菌體； 盡可能低的功率消耗； 發(fā)酵罐上應(yīng)配備有溫度和 pH值控制系統(tǒng)以及采樣裝置 ?發(fā)酵罐設(shè)計的原則 發(fā)酵罐內(nèi)的蒸發(fā)損失不應(yīng)太多； 在放料、清洗和維修等操作過程中具有最低的勞動力消耗； 發(fā)酵罐應(yīng)有較好的適應(yīng)性，以滿足不同生產(chǎn)廠家的需求； 發(fā)酵罐內(nèi)表面應(yīng)光滑。此外，測量裝置應(yīng)能承受一定的滅菌溫度并在長時間內(nèi)保持穩(wěn)定。 ?補料分批培養(yǎng)在發(fā)酵工業(yè)上主要用于發(fā)酵生產(chǎn)單細(xì)胞蛋白、氨基酸、抗生素、維生素、酶制劑、有機酸以及有機溶劑等。 (2) 連續(xù)滅菌 配制好的培養(yǎng)基在向發(fā)酵罐等培養(yǎng)裝置輸送的同時進行加熱、保溫和冷卻而進行的滅菌方式。 ②輻射殺菌： α 射線、 X射線、 β 射線、 γ 射線、紫外線和超聲波等破壞微生物體內(nèi)的蛋白質(zhì)等生物的活性物質(zhì)，從而達到殺菌效果。 ④介質(zhì)過濾除菌法： 是利用過濾介質(zhì)阻截空氣中所含的微生物而獲得無菌空氣的除菌方法。 (4)空氣的預(yù)處理 空氣預(yù)處理的目的： ?一是提高壓縮前空氣的潔凈度； ?二是去除壓縮后空氣中所帶的油和水。 保持溶解氧濃度高于臨界溶氧濃度就可以滿足微生物的最大需氧量 ，從而獲得最高的微生物細(xì)胞產(chǎn)量。 氧傳遞系數(shù)測定 現(xiàn)代發(fā)酵工程研究表明 ， 空氣中的氧氣進入細(xì)胞內(nèi)分三個步驟 : ?氧轉(zhuǎn)移到發(fā)酵液 ?溶解的氧分子通過發(fā)酵液進入微生物細(xì)胞 ?細(xì)胞吸收溶解氧 。 ?各種微生物都有一個最適的生長溫度范圍，在此范圍內(nèi)，微生物的生長最快。 ?又如，啤酒酵母菌的最適生長 pH值為 ～ ，此時，發(fā)酵產(chǎn)物是酒精；但當(dāng) pH大于 ，發(fā)酵產(chǎn)物除酒精外，還有醋酸和甘油。 缺點： 效果不如化學(xué)消泡迅速、可靠，還需要配備一定的設(shè)備和消耗一定的動力，不能從根本上消除引起泡沫的因素。 ?應(yīng)用微生物生產(chǎn)單細(xì)胞蛋白的優(yōu)點 ： ?利用微生物發(fā)酵技術(shù)生產(chǎn)單細(xì)胞蛋白具有 較高的生產(chǎn)率。 ?生產(chǎn)單細(xì)胞蛋白的主要原料 （ 1）工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的廢棄物和下腳料。酵母菌主要以單末端氧化途徑。甜菜、甘蔗糖蜜中含有多種可利用成分，是綜合利用發(fā)酵生產(chǎn)酵母、酒精、核苷酸等產(chǎn)品的寶貴資源，而且特別適用于 SCP生產(chǎn)。 ?纖維素類原料生產(chǎn) SCP 有 三條路線： ?一是預(yù)處理 酶解 ?二是酸解 ?三是混合發(fā)酵法 生產(chǎn) SCP時必須采用適當(dāng)工藝對原料進行預(yù)處理。 二、 高活性干酵母的生產(chǎn) 細(xì)胞含量超過 200 億 cfu ／ g .含水量小于 6 ％的活性干酵母被稱為 高活性干酵母 。 螺旋藻被認(rèn)為是最重要的蛋白質(zhì)資源之一。 ?美國報道從螺旋藻中提取的一種糖脂甚至具有阻止AIDS(愛滋 )病毒的功效。 其中 β 胡蘿卜素在所有已知的食品中含量最高，是一類很有應(yīng)用價值的色素源。 螺旋藻的形態(tài)、分類及生態(tài) 螺旋藻的形態(tài) 螺旋藻有兩種類型： 鈍頂螺旋藻 ：主要特征是藻絲末端細(xì)胞鈍圓，藻絲寬約 6～ 8181。目前，工業(yè)化生產(chǎn)的螺旋藻大部分利用淡水養(yǎng)殖，但也有利用海水養(yǎng)殖。 應(yīng)用三 發(fā)酵法生產(chǎn)新型食品膠 黃原膠 黃原膠是黃單孢桿菌發(fā)酵產(chǎn)生的細(xì)胞外雜多糖。 發(fā)酵工藝是 半連續(xù)發(fā)酵 。 (3)過濾沉淀物并進行洗滌。 應(yīng)用四、 發(fā)酵法生產(chǎn)食用色素 (一 )發(fā)酵法生產(chǎn)紅曲霉色素 ?紅 曲霉是一類腐生真菌 ,紅曲科，紅曲霉屬。應(yīng)用于醬油則起到補充色素的作用，使醬油色澤更加誘人。第二種菌種是實現(xiàn)工業(yè)化生產(chǎn)的菌種。 ?1991年肖振英等人利用一種毛霉以葡萄糖為原料生產(chǎn) γ 亞麻酸為 12％一 14％。 1985年， Takiyuki等人利用 裂褶菌 固定 CO2發(fā)酵生產(chǎn)L蘋果酸，加入生物素、丙酮酸和 PEP可明顯提高 L蘋果酸產(chǎn)量，此外，添加表面活性劑脂肪酸酯對生產(chǎn)L蘋果酸的積累和分泌起著重要作用。 高活性干酵母的概念及種類。對此，蘋果樹憤憤不平，于是自斷經(jīng)脈，拒絕成長。最重要的是，蘋果樹在成長！等蘋果樹長成參天大樹的時候，那些曾阻礙它成長的力量都會微弱到可以忽略。但實質(zhì)是，你已停止成長了。 謝謝觀看 /歡迎下載 BY FAITH I MEAN A VISION OF GOOD ONE CHERISHES AND THE ENTHUSIASM THAT PUSHES ONE TO SEEK ITS FULFILLMENT REGARDLESS OF OBSTACLES. BY FAITH I BY FAITH 。 之所以犯這種錯誤，是因為我們忘記生命是一個歷程，是一個整體，我們覺得自己已經(jīng)成長過了，現(xiàn)在是到該結(jié)果子的時候了。 心理點評 你是不是一個已自斷經(jīng)脈的打工族？ 剛開始工作的時候，你才華橫溢，意氣風(fēng)發(fā)，相信“天生我才必有用”。“哈哈，去年 我得到了 10％，今年得到 20％！翻了一番。 1我國用于生產(chǎn)酸牛乳的菌種有哪些？按生產(chǎn)方式不同分為哪些類型？畫出它們的工藝流程圖。在歐美和日本等國生產(chǎn)果汁、果味飲料、速溶冰茶、果酒、乳酸菌飲料、蛋黃醬、人造奶油等產(chǎn)品，它成為不可缺少的酸味劑。 ?1996年邢來君等人用紫外線和微波處理獲得一變異株，發(fā)酵生產(chǎn) γ 亞麻酸 。 β 胡蘿卜素作為食品添加劑主要用于著色，在食品中添加 β 胡蘿卜素能使食品色澤金燦誘人。 β 胡蘿卜素在動物、人體中不能合成，只能靠高等植物或微生物提供。 ?紅曲霉色素的組成 ：是一類多種色素成分的混合物，目前已測出結(jié)構(gòu)式有 6種，其中呈紅色的 2種、紫色的 2種、黃色的 2種，包括紅曲玉紅素、紅斑紅曲素、紅曲玉紅胺、紅斑紅曲胺、安卡紅曲黃素、紅曲素。 （六）在食品工業(yè)中的應(yīng)用 ?增稠劑 ?懸浮劑 ?乳化劑 ?穩(wěn)定劑 . 在食品工業(yè)中把它應(yīng)用于奶制品 ,如奶酪、果奶飲料、冰淇淋、酸奶等中 ,可起到改善品質(zhì)、增加穩(wěn)定性、易于香味釋放、口感細(xì)膩清爽的作用 。 黃單孢桿菌在生長過程中吸收氧氣 ,放出二氧化碳。 (2)增稠性： 黃原膠在低濃度時即可獲得高粘度，在相同濃度下其水溶液的粘度是海藻膠的 3～ 5倍。 (一 )光合自養(yǎng)型生長培養(yǎng)螺旋藻 培養(yǎng)方法 (1)封閉式池 (2)封閉式光合生物反應(yīng)器 培養(yǎng)步驟 (1)種子培養(yǎng)： (2)分批搖瓶培養(yǎng)： (3)光合自養(yǎng)培養(yǎng)： 培養(yǎng)條件 (1)pH ： 光合自養(yǎng)生長時，螺旋藻的最佳生長 pH范圍為 ～ ，最適 pH為 177。 m，螺距約為 4357181。 礦物質(zhì) lOOg螺旋藻干粉中含鉀高達 1 5002023mg，含鎂 200～ 300mg，含鐵 50100mg，而鈉的含量甚微。 我國對螺旋藻的開發(fā)研究始于 70年代初，我國農(nóng)業(yè)部和國家科委把螺旋藻列入國家“七五”、“八五”攻關(guān)和推廣項目； 中國科學(xué)院武漢水生所，青島海洋所、北京大學(xué)、南京大學(xué)、華南師范大學(xué)、華南理工大學(xué)、江西農(nóng)科院等對螺旋藻生物特性、養(yǎng)殖條件及藻粉的生理活性物質(zhì)進行了大量基礎(chǔ)研究； 1987年，海南省鹽業(yè)總公司螺旋藻養(yǎng)殖成功； 1992年深圳藍(lán)藻生物公司成立； 廣東省茂源進口總公司與廣州光華藥業(yè)股份公司合作研制出奇珍螺旋藻片，已大量投入市場，并正式成立廣州營養(yǎng)與健康研究會； 廣東梅雁企業(yè) (集團 )股份有限公司也建立大規(guī)模的養(yǎng)殖生產(chǎn)基地，所生產(chǎn)的梅雁牌螺旋藻片、螺旋藻膠囊已批準(zhǔn)為保健食品產(chǎn)品。至目前為止，有利用價值的藻種主要有兩種：鈍頂螺旋藻和極大螺旋藻。 （一）高活性干酵母（簡稱 HADY） 活性干酵母有兩個基本特征： 一是常溫下長期貯存而不失去活性 . 二是將活性干酵母在一定條件下復(fù)水活化后 .即恢復(fù)成自然狀態(tài)并具有正常酵母活性的細(xì)胞。結(jié)晶度越高，纖維表面積越小，酶解越困難。 ?發(fā)酵前，應(yīng)先采用化學(xué)、機械或兩者結(jié)合的方法對糖蜜進行澄清和滅菌處理。 以木薯為原料采用深層發(fā)酵法生產(chǎn) SCP的流程圖 ? 在 SCP生產(chǎn)中， 發(fā)酵過程必須控制溫度以利于