發(fā)酵工程 第三章 發(fā)酵工業(yè)原料及其處理

1、發(fā)酵工程流程發(fā)酵工程流程空氣空氣空氣凈化處理空氣凈化處理保藏菌種保藏菌種斜面活化斜面活化擴大培養(yǎng)擴大培養(yǎng)種子罐種子罐發(fā)酵罐發(fā)酵罐培養(yǎng)基制備滅菌培養(yǎng)基制備滅菌滅菌滅菌產(chǎn)物分離純化產(chǎn)物分離純化成品成品原料預處理原料預處理發(fā)酵培養(yǎng)基是啥發(fā)酵培養(yǎng)基是啥？第三章第三章 發(fā)酵工業(yè)原料及其處理發(fā)酵工業(yè)原料及其處理生物藥物分析教研室生物藥物分析教研室 徐茂磊徐茂磊本章內(nèi)容本章內(nèi)容第一節(jié)第一節(jié) 發(fā)酵工業(yè)原料的種類和成分發(fā)酵工業(yè)原料的種類和成分第二節(jié)第二節(jié) 淀粉水解糖的制備淀粉水解糖的制備第三節(jié)第三節(jié) 發(fā)酵培養(yǎng)基滅菌發(fā)酵培養(yǎng)基滅菌學習目的和要求學習目的和要求掌握：掌握：發(fā)酵培養(yǎng)基的成分及優(yōu)化方法；發(fā)酵培養(yǎng)基的成分

2、及優(yōu)化方法； 淀粉水解糖的制備工藝淀粉水解糖的制備工藝熟悉：熟悉：熟悉發(fā)酵培養(yǎng)基滅菌原理及方法熟悉發(fā)酵培養(yǎng)基滅菌原理及方法了解：了解：了解發(fā)酵培養(yǎng)基滅菌工藝了解發(fā)酵培養(yǎng)基滅菌工藝第一節(jié)第一節(jié) 發(fā)酵工業(yè)原料的種類和成分發(fā)酵工業(yè)原料的種類和成分一、發(fā)酵培養(yǎng)基成分一、發(fā)酵培養(yǎng)基成分二、工業(yè)上常用作碳源的原料二、工業(yè)上常用作碳源的原料三、工業(yè)上常用作氮源的原料三、工業(yè)上常用作氮源的原料四、發(fā)酵培養(yǎng)基中的無機鹽和生長因子四、發(fā)酵培養(yǎng)基中的無機鹽和生長因子五、發(fā)酵生產(chǎn)的前體物質和促進劑、抑制劑等五、發(fā)酵生產(chǎn)的前體物質和促進劑、抑制劑等一、發(fā)酵培養(yǎng)基成分一、發(fā)酵培養(yǎng)基成分u發(fā)酵培養(yǎng)基即要有利于發(fā)酵培養(yǎng)基即要

3、有利于微生物的生長繁殖微生物的生長繁殖，防，防止菌體過早衰老，又要有利于止菌體過早衰老，又要有利于產(chǎn)物的合成產(chǎn)物的合成。u成分：碳源、氮源、無機鹽、生長因子、水等成分：碳源、氮源、無機鹽、生長因子、水等（前體、產(chǎn)物促進劑和抑制劑前體、產(chǎn)物促進劑和抑制劑）u 發(fā)酵培養(yǎng)基發(fā)酵培養(yǎng)基提供微生物提供微生物生長繁殖生長繁殖和和生物合成生物合成各種代謝產(chǎn)物所需要各種代謝產(chǎn)物所需要的、按一定比例配置的多種營養(yǎng)物質的混合物。的、按一定比例配置的多種營養(yǎng)物質的混合物。發(fā)酵培養(yǎng)基的要求發(fā)酵培養(yǎng)基的要求u 培養(yǎng)基能夠滿足產(chǎn)物最經(jīng)濟的合成培養(yǎng)基能夠滿足產(chǎn)物最經(jīng)濟的合成 -經(jīng)濟經(jīng)濟u 發(fā)酵后所形成的副產(chǎn)物少發(fā)酵后所形成

4、的副產(chǎn)物少 -純度高純度高u 培養(yǎng)基的原料資源豐富，價格低廉，能保證生培養(yǎng)基的原料資源豐富，價格低廉，能保證生產(chǎn)上的供應產(chǎn)上的供應 -成本低，可靠性高成本低，可靠性高u有利于產(chǎn)品的分離純化，并盡可能減少有利于產(chǎn)品的分離純化，并盡可能減少“三廢三廢”物質物質 -易控制，好處理易控制，好處理二、工業(yè)上常用作碳源的原料二、工業(yè)上常用作碳源的原料作用：作用：提供微生物合成細胞結構所需碳素，更重要的是提供微生物合成細胞結構所需碳素，更重要的是提供目的產(chǎn)物中的碳及合成產(chǎn)物的能源。提供目的產(chǎn)物中的碳及合成產(chǎn)物的能源。來源：來源：糖類（淀粉，淀粉水解糖，糖蜜）、油脂、有機糖類（淀粉，淀粉水解糖，糖蜜）、油脂、

5、有機酸、正烷烴酸、正烷烴發(fā)酵培養(yǎng)基含量遠遠大于種子培養(yǎng)基發(fā)酵培養(yǎng)基含量遠遠大于種子培養(yǎng)基淀粉淀粉質原料質原料n含淀粉較高，來源廣泛，價格便宜，含淀粉較高，來源廣泛，價格便宜，淀粉質淀粉質原料及水解液原料及水解液是發(fā)酵工業(yè)常用的碳源。是發(fā)酵工業(yè)常用的碳源。n主要有工業(yè)淀粉、谷類、薯類等。主要有工業(yè)淀粉、谷類、薯類等。n工業(yè)淀粉包括玉米淀粉、小麥淀粉、甘薯淀工業(yè)淀粉包括玉米淀粉、小麥淀粉、甘薯淀粉等，谷類包括大米、高粱、大麥和小麥，粉等，谷類包括大米、高粱、大麥和小麥，薯類則包括甘薯、馬鈴薯和木薯等。薯類則包括甘薯、馬鈴薯和木薯等。微生物能否直微生物能否直接利用淀粉作接利用淀粉作原料？原料？三、工

6、業(yè)上常用作氮源的原料三、工業(yè)上常用作氮源的原料n構成菌體構成菌體細胞物質（構成菌體構成菌體細胞物質（氨基酸、蛋白質、氨基酸、蛋白質、核酸等核酸等）和）和含氮產(chǎn)物含氮產(chǎn)物的氮素來源。的氮素來源。n氮源物質在發(fā)酵培養(yǎng)基基中的含量因發(fā)酵目的產(chǎn)氮源物質在發(fā)酵培養(yǎng)基基中的含量因發(fā)酵目的產(chǎn)物不同而不同。物不同而不同。n分為無機氮源（分為無機氮源（速效氮源速效氮源）與有機氮源）與有機氮源u 無機氮源被菌體作為氮源利用后，在培養(yǎng)液中留下酸無機氮源被菌體作為氮源利用后，在培養(yǎng)液中留下酸性或堿性物質，這種經(jīng)微生物生理作用（代謝）后能形性或堿性物質，這種經(jīng)微生物生理作用（代謝）后能形成酸性物質的無機氮源叫成酸性物質

7、的無機氮源叫生理酸性物質生理酸性物質，如硫酸銨；若，如硫酸銨；若菌體代謝后能產(chǎn)生堿性物質的則此種無機氮源稱為菌體代謝后能產(chǎn)生堿性物質的則此種無機氮源稱為生理生理堿性物質堿性物質，如硝酸鈉。，如硝酸鈉。 (NH4)2SO4 2NH3 + 2H2SO4 NaNO3 + 8 H NH3 + 2H2O + NaOH n發(fā)酵工業(yè)常用的蛋白質原料主要有黃豆餅粉、花生餅發(fā)酵工業(yè)常用的蛋白質原料主要有黃豆餅粉、花生餅粉、棉子餅粉、玉米漿、蛋白胨、酵母膏、魚粉等。粉、棉子餅粉、玉米漿、蛋白胨、酵母膏、魚粉等。無機氮源包括氨水，尿素，硝酸鹽。無機氮源包括氨水，尿素，硝酸鹽。n各種原料應注意進行選擇，對發(fā)酵影響較大

8、。各種原料應注意進行選擇，對發(fā)酵影響較大。成分成分黃豆餅黃豆餅粉粉棉籽餅粉棉籽餅粉花花生生餅餅粉粉玉米漿玉米漿魚粉魚粉米糠米糠酵酵母母膏膏蛋白質蛋白質/%碳水化合物碳水化合物/%脂肪脂肪/%纖維纖維/%灰分灰分/%干物干物/%核黃素核黃素/（mg/kg）硫胺素硫胺素/（mg/kg）泛酸泛酸/（mg/kg）尼克酸尼克酸/（mg/kg）吡哆吡哆 醇醇/（mg/kg）生物素生物素/（mg/kg）膽堿膽堿/（mg/kg）精氨酸精氨酸/%胱氨酸胱氨酸/%甘氨酸甘氨酸/%異亮氨酸異亮氨酸/%亮氨酸亮氨酸/%賴氨酸賴氨酸/%甲硫氨酸甲硫氨酸/%苯丙氨酸苯丙氨酸/%51.0-135.7923.062.414.

9、521-27503.20.62.41.12.53.42.90.641281.5136.5904.414.344-24403.31.02.40.91.52.21.60.545235125.590.55.37.348.4167-16704.60.73123.11.30.6245.8118.8505.730.8874.683.619.40.886290.40.51.10.30.90.10.20.5725.01.5218.193.610.11.1931.414.7-35604.90.83.52.04.56.86.82.51345131416912.642223.2297-12500.50.10.90.

10、20.40.60.50.450-031095-3.31.4-1.65.56.26.52.1四、發(fā)酵培養(yǎng)基中的無機鹽和生長因子四、發(fā)酵培養(yǎng)基中的無機鹽和生長因子n主要功能：構成主要功能：構成菌體成分菌體成分，作為，作為酶的組成部酶的組成部分或維持酶的活性分或維持酶的活性，調(diào)節(jié)滲透壓、，調(diào)節(jié)滲透壓、pH、氧化、氧化還原電位等。還原電位等。n大量元素（大量元素（P、S、K、Mg、Ca） 微量元素（微量元素（Cu、Zn、Mn、Mo、Co）無機鹽無機鹽1. 磷酸鹽磷酸鹽u 功能：功能： 磷是細胞膜和某些蛋白質、核酸的組成成分磷是細胞膜和某些蛋白質、核酸的組成成分 磷具有活化糖類分子的作用磷具有活化糖類分

11、子的作用 磷是能量載體磷是能量載體ATP的組成成分的組成成分 磷酸鹽在培養(yǎng)基中還具有緩沖作用磷酸鹽在培養(yǎng)基中還具有緩沖作用u 微生物對磷的需要量一般為微生物對磷的需要量一般為0.0050.01mol/Lu 常用常用K3PO4、Na2HPO4 、NaH2PO42. 硫酸鎂（硫元素、鎂元素）硫酸鎂（硫元素、鎂元素）u Mg2+是許多重要酶（如己糖磷酸化酶、異檸是許多重要酶（如己糖磷酸化酶、異檸檬酸脫氫酶、羧化酶等）的檬酸脫氫酶、羧化酶等）的激活劑激活劑。u Mg2+能提高一些氨基糖苷類抗生素產(chǎn)生菌對能提高一些氨基糖苷類抗生素產(chǎn)生菌對自身所產(chǎn)的抗生素的耐受能力，如卡那霉素、自身所產(chǎn)的抗生素的耐受能力

12、，如卡那霉素、鏈霉素、新生霉素等產(chǎn)生菌。鏈霉素、新生霉素等產(chǎn)生菌。u 硫存在于細胞的蛋白質中，是含硫氨基酸的硫存在于細胞的蛋白質中，是含硫氨基酸的組成成分。組成成分。u 硫構成一些酶的活性基硫構成一些酶的活性基u 鉀不參與細胞結構物質的組成，是許多鉀不參與細胞結構物質的組成，是許多酶的激活酶的激活劑劑u 菌體生長所需鉀量約為菌體生長所需鉀量約為0.1 g/Lu KH2PO4、 K2HPO43. 鉀鹽鉀鹽4. 微量元素微量元素u 微生物生長所需濃度在微生物生長所需濃度在10-8-10-6 mol/L范圍內(nèi)范圍內(nèi)u 需量微少，但又需量微少，但又不可缺少不可缺少u 一般作為碳、氮源的農(nóng)副產(chǎn)物天然原料

13、中，一般作為碳、氮源的農(nóng)副產(chǎn)物天然原料中，本身含有，不必另加本身含有，不必另加u 某些金屬離子，特別是汞離子和銅離子，具某些金屬離子，特別是汞離子和銅離子，具有明顯的有明顯的毒性毒性例：鐵離子例：鐵離子青霉素發(fā)酵中，鐵離子的濃度要小于青霉素發(fā)酵中，鐵離子的濃度要小于20g/mL，發(fā)，發(fā)酵罐必須進行表面處理。酵罐必須進行表面處理。使用注意使用注意u 對于其它渠道有可能帶入的過多的某種無機離子對于其它渠道有可能帶入的過多的某種無機離子和微量元素，在發(fā)酵過程中必須加以考慮和微量元素，在發(fā)酵過程中必須加以考慮u 微生物生長不可缺少的微量的有機物質，如氨基微生物生長不可缺少的微量的有機物質，如氨基酸、嘌

14、呤、嘧啶、維生素等。酸、嘌呤、嘧啶、維生素等。5. 生長因子（生長因子（growth factor）u 例：以糖質原料為碳源的谷氨酸生產(chǎn)菌均為例：以糖質原料為碳源的谷氨酸生產(chǎn)菌均為生生物素缺陷型物素缺陷型，以，以生物素生物素為生長因子，生長因子對為生長因子，生長因子對發(fā)酵的調(diào)控起到重要的作用發(fā)酵的調(diào)控起到重要的作用 。u 玉米漿、麩皮水解液、糖蜜等玉米漿、麩皮水解液、糖蜜等 u 加入到發(fā)酵培養(yǎng)基中，能在生物合成過程加入到發(fā)酵培養(yǎng)基中，能在生物合成過程中直接中直接被微生物合成到被微生物合成到產(chǎn)物產(chǎn)物分子中去分子中去，而其，而其自身的結構并自身的結構并沒有多大變化沒有多大變化，卻能，卻能提高產(chǎn)物產(chǎn)

15、量提高產(chǎn)物產(chǎn)量的小分子物質。的小分子物質。u 例：例：青霉素發(fā)酵添加玉米漿產(chǎn)量提高青霉素發(fā)酵添加玉米漿產(chǎn)量提高1. 前體前體 青霉素青霉素G：分子量：分子量356苯乙酸：分子量苯乙酸：分子量136五、發(fā)酵生產(chǎn)的前體物質和促進劑、抑制劑五、發(fā)酵生產(chǎn)的前體物質和促進劑、抑制劑u 用法用法：普遍采用：普遍采用流加流加的方法的方法u 前體一般都有前體一般都有毒性毒性，濃度過大對菌體的生長不利濃度過大對菌體的生長不利u 前體相對前體相對價格較高價格較高，添加過多，容易引起添加過多，容易引起揮發(fā)和揮發(fā)和氧化氧化，流加也有利于提高前體的轉化率，流加也有利于提高前體的轉化率u 作用作用：有助于提高產(chǎn)量：有助于

16、提高產(chǎn)量1. 前體前體工業(yè)上常見的前體工業(yè)上常見的前體產(chǎn)物產(chǎn)物前體前體產(chǎn)物產(chǎn)物前體前體青霉素青霉素G苯乙酸等苯乙酸等維生素維生素B12鈷化物鈷化物青霉素青霉素O烯丙基烯丙基-巰基乙酸巰基乙酸絲氨酸絲氨酸甘氨酸甘氨酸青霉素青霉素V苯氧乙酸苯氧乙酸色氨酸色氨酸吲哚、氨茴酸吲哚、氨茴酸鏈霉素鏈霉素肌醇、精氨酸肌醇、精氨酸灰黃霉素灰黃霉素氯化物氯化物金霉素金霉素氯化物氯化物異亮氨酸異亮氨酸D-蘇氨酸蘇氨酸紅霉素紅霉素丙酸、丙醇丙酸、丙醇蘇氨酸蘇氨酸高絲氨酸高絲氨酸u 非非細胞生長所必須的營養(yǎng)物，又非前體細胞生長所必須的營養(yǎng)物，又非前體，但加入，但加入后可以影響微生物的正常代謝，或促進中間代謝產(chǎn)后可以影

17、響微生物的正常代謝，或促進中間代謝產(chǎn)物的積累，或提高次級代謝產(chǎn)物產(chǎn)量的添加劑。物的積累，或提高次級代謝產(chǎn)物產(chǎn)量的添加劑。u專一性強，用量極微，需專一性強，用量極微，需 注意選擇品種及確定用注意選擇品種及確定用量。量。2. 促進劑促進劑添加劑添加劑酶酶微生物微生物酶活力增加倍數(shù)酶活力增加倍數(shù)Tween (0.1%)大豆酒精提取物（大豆酒精提取物（2%）植酸質（植酸質（0.01%-0.3%)洗凈劑洗凈劑LS (0.1%)聚乙烯醇聚乙烯醇苯乙醇苯乙醇(0.05%)醋酸醋酸+ 維生素維生素纖維素酶纖維素酶蔗糖酶蔗糖酶 -葡聚糖酶葡聚糖酶木聚糖酶木聚糖酶淀粉酶淀粉酶脂酶脂酶右旋糖酐酶右旋糖酐酶普魯蘭酶普

18、魯蘭酶蛋白酶蛋白酶脂肪酶脂肪酶蛋白酶蛋白酶蛋白酶蛋白酶糖化酶糖化酶纖維素酶纖維素酶纖維素酶纖維素酶許多真菌許多真菌許多真菌許多真菌許多真菌許多真菌許多真菌許多真菌許多真菌許多真菌許多真菌許多真菌繩狀青霉繩狀青霉產(chǎn)氣桿菌產(chǎn)氣桿菌米曲霉米曲霉泡盛曲霉泡盛曲霉曲霉、桔青霉等曲霉、桔青霉等棲土曲霉棲土曲霉筋狀擬內(nèi)胞霉筋狀擬內(nèi)胞霉真菌真菌綠色毛霉綠色毛霉201610446201.52.872.502-41.61.24.42各種促進劑對產(chǎn)酶的促進作用各種促進劑對產(chǎn)酶的促進作用促進劑提高產(chǎn)量的機制還不完全清楚，其原因是促進劑提高產(chǎn)量的機制還不完全清楚，其原因是多方面的：多方面的： 有些促進劑本身是酶的有些促

19、進劑本身是酶的誘導物誘導物； 有些促進劑是有些促進劑是表面活性劑表面活性劑，可改善細胞的透性，可改善細胞的透性，改善細胞與氧的接觸從而促進產(chǎn)物的分泌與生產(chǎn)；改善細胞與氧的接觸從而促進產(chǎn)物的分泌與生產(chǎn)； 對發(fā)酵產(chǎn)物具有對發(fā)酵產(chǎn)物具有穩(wěn)定穩(wěn)定作用；作用； 對發(fā)酵微生物對發(fā)酵微生物有益有益，使發(fā)酵過程更順利。，使發(fā)酵過程更順利。2. 促進劑促進劑u 加入后加入后可抑制某些代謝途徑的進行，同時刺激另可抑制某些代謝途徑的進行，同時刺激另一代謝途徑一代謝途徑，以致改變微生物的代謝途徑的添加劑。，以致改變微生物的代謝途徑的添加劑。u 如酵母厭氧發(fā)酵中加入亞硫酸鹽或堿類，可以使如酵母厭氧發(fā)酵中加入亞硫酸鹽或堿

20、類，可以使酒精發(fā)酵受到抑制，而轉入甘油發(fā)酵酒精發(fā)酵受到抑制，而轉入甘油發(fā)酵u 如甘露聚糖可以抑制甘露糖鏈霉素生產(chǎn)，只產(chǎn)生如甘露聚糖可以抑制甘露糖鏈霉素生產(chǎn)，只產(chǎn)生鏈霉素。鏈霉素。3. 抑制劑抑制劑 營養(yǎng)缺陷營養(yǎng)缺陷型菌株？型菌株？產(chǎn)物產(chǎn)物被抑制的產(chǎn)物被抑制的產(chǎn)物抑制劑抑制劑鏈霉素鏈霉素去甲鏈霉素去甲鏈霉素四環(huán)素四環(huán)素去甲金霉素去甲金霉素頭孢霉素頭孢霉素C C利福霉素利福霉素B B甘露糖鏈霉素甘露糖鏈霉素鏈霉素鏈霉素金霉素金霉素金霉素金霉素頭孢霉素頭孢霉素N N其他利福霉素其他利福霉素甘露聚糖甘露聚糖乙硫氨酸乙硫氨酸溴化物、硫脲溴化物、硫脲硫磺化合物、乙硫氨酸硫磺化合物、乙硫氨酸L-L-蛋氨酸蛋

21、氨酸巴比妥藥物巴比妥藥物某些代謝產(chǎn)物的抑制劑某些代謝產(chǎn)物的抑制劑發(fā)酵培養(yǎng)基與種子培養(yǎng)發(fā)酵培養(yǎng)基與種子培養(yǎng)基主要區(qū)別在哪基主要區(qū)別在哪？小結小結發(fā)酵培養(yǎng)基的組成特點發(fā)酵培養(yǎng)基的組成特點碳源碳源物質添加量遠大于種子培養(yǎng)基；物質添加量遠大于種子培養(yǎng)基；氮源氮源添加根據(jù)實際情況確定；添加根據(jù)實際情況確定；無機鹽無機鹽是發(fā)酵培養(yǎng)基的必須成分，十分重要；是發(fā)酵培養(yǎng)基的必須成分，十分重要；生長因子生長因子的存在需要精確控制；的存在需要精確控制；前體前體物質必須確定好添加的濃度和時間；物質必須確定好添加的濃度和時間；促進劑和抑制劑促進劑和抑制劑在一定程度上可以幫助發(fā)酵。在一定程度上可以幫助發(fā)酵。第二節(jié)第二節(jié)

22、淀粉水解糖的制備淀粉水解糖的制備n淀粉質原料因為大多數(shù)微生物不能直接利用或淀粉質原料因為大多數(shù)微生物不能直接利用或利用較少，因為它們不含利用較少，因為它們不含淀粉酶淀粉酶和和糖化酶糖化酶，所，所以必須水解為葡萄糖等可發(fā)酵糖類，才能被利以必須水解為葡萄糖等可發(fā)酵糖類，才能被利用。用。n一、淀粉糖化及淀粉水解糖一、淀粉糖化及淀粉水解糖 二、淀粉水解的原理二、淀粉水解的原理 三、淀粉水解的方法三、淀粉水解的方法一、淀粉糖化及淀粉水解糖一、淀粉糖化及淀粉水解糖n工業(yè)上將淀粉水解為葡萄糖的過程叫做淀粉的工業(yè)上將淀粉水解為葡萄糖的過程叫做淀粉的糖糖化化。所制備的糖液叫做。所制備的糖液叫做淀粉水解糖淀粉水解

23、糖。 葡萄糖（葡萄糖（glucose）n淀粉水解糖液淀粉水解糖液 麥芽糖（麥芽糖（maltose） 復合糖類、低聚糖等復合糖類、低聚糖等 其他分解產(chǎn)物（氨基酸、脂肪酸等）其他分解產(chǎn)物（氨基酸、脂肪酸等）n淀粉水解糖被廣泛用于各種發(fā)酵工業(yè)，水解糖質淀粉水解糖被廣泛用于各種發(fā)酵工業(yè)，水解糖質量的高低，直接影響菌體的生長和產(chǎn)物的積累。量的高低，直接影響菌體的生長和產(chǎn)物的積累。不能利用不能利用u 淀粉水解總的趨勢是大分子向小分子轉化，淀粉水解總的趨勢是大分子向小分子轉化，隨著淀粉水解程度的增加，糖化液的還原性不隨著淀粉水解程度的增加，糖化液的還原性不斷增加。斷增加。u 淀粉水解的化學反應可簡單表示如下

24、：淀粉水解的化學反應可簡單表示如下： （C6H10O5)n+nH2O n (C6H12O6)二、淀粉水解的原理二、淀粉水解的原理淀粉淀粉糊精（糊精（7-12個葡萄糖殘基組成）個葡萄糖殘基組成） 麥芽糖（麥芽糖（2個葡萄糖殘基組成）個葡萄糖殘基組成）葡萄糖葡萄糖分解反應分解反應復合反應復合反應5-羥甲基糠醛羥甲基糠醛復合二糖復合二糖低聚糖低聚糖有機酸、有色物質有機酸、有色物質水解反應水解反應二、淀粉水解的原理二、淀粉水解的原理1. 淀粉的水解反應淀粉的水解反應u 淀粉淀粉糊精糊精低聚糖低聚糖麥芽糖麥芽糖葡萄糖葡萄糖u 它們遇它們遇碘碘呈不同的顏色，淀粉遇碘呈藍色，呈不同的顏色，淀粉遇碘呈藍色，糊

25、精按分子從大到小的順序，遇碘呈藍色、紫糊精按分子從大到小的順序，遇碘呈藍色、紫色、暗褐色和紅色，麥芽糖遇碘不呈色。色、暗褐色和紅色，麥芽糖遇碘不呈色。u 利用利用顯色反應顯色反應檢測淀粉的水解程度檢測淀粉的水解程度2. 葡萄糖的復合反應葡萄糖的復合反應u 淀粉水解過程中，部分葡萄糖在熱和酸的作淀粉水解過程中，部分葡萄糖在熱和酸的作用下發(fā)生用下發(fā)生聚合反應聚合反應生成低聚糖生成低聚糖u 對發(fā)酵有害：降低原料水解效率，抑制微生對發(fā)酵有害：降低原料水解效率，抑制微生物生長，使發(fā)酵液中殘?zhí)窃黾樱崛【评щy物生長，使發(fā)酵液中殘?zhí)窃黾樱崛【评щyu 反應可逆：酸水解可再次轉變?yōu)槠咸烟欠磻赡妫核崴饪?/p>

26、再次轉變?yōu)槠咸烟莡 影響因素：葡萄糖濃度、淀粉乳濃度、酸度影響因素：葡萄糖濃度、淀粉乳濃度、酸度和酸的種類和酸的種類u葡萄糖脫水：葡萄糖脫水：5-羥甲基糠醛羥甲基糠醛乙酰丙酸乙酰丙酸甲酸等甲酸等u對發(fā)酵有害：產(chǎn)生色素，影響糖液質量對發(fā)酵有害：產(chǎn)生色素，影響糖液質量u影響因素：加熱時間、影響因素：加熱時間、pH值、葡萄糖濃度值、葡萄糖濃度3. 葡萄糖的分解反應葡萄糖的分解反應色素色素二、淀粉水解的原理二、淀粉水解的原理u 在淀粉的水解過程中，三種反應同時發(fā)生。在淀粉的水解過程中，三種反應同時發(fā)生。u 應盡量減少復合反應和分解反應，因為它影響應盡量減少復合反應和分解反應，因為它影響菌體的正常發(fā)酵及

27、工廠的生產(chǎn)成本。菌體的正常發(fā)酵及工廠的生產(chǎn)成本。u 取決于水解條件取決于水解條件Q：如何控制水解條件，降低復合分解反應的發(fā)：如何控制水解條件，降低復合分解反應的發(fā)生？生？三、淀粉水解的方法三、淀粉水解的方法n原料：薯類、玉米淀粉、小麥淀粉和大米淀原料：薯類、玉米淀粉、小麥淀粉和大米淀粉等含淀粉原料。粉等含淀粉原料。n根據(jù)水解采用的催化劑不同，可以分為三種根據(jù)水解采用的催化劑不同，可以分為三種方法方法 酸水解酸水解 (acid hydrolysis method) 酶水解酶水解 (enzymatic hydrolysis method) 酸酶結合水解酸酶結合水解 (acid-enzymatic

28、hydrolysis method)1. 酸水解法酸水解法n也叫做酸糖化法，以也叫做酸糖化法，以無機酸無機酸或或有機酸有機酸為催化劑，為催化劑，高溫高壓高溫高壓下將淀粉水解為葡萄糖。下將淀粉水解為葡萄糖。n優(yōu)點：工藝簡單、設備簡易、生產(chǎn)周期短、設優(yōu)點：工藝簡單、設備簡易、生產(chǎn)周期短、設備生產(chǎn)能力大；備生產(chǎn)能力大；n缺點：設備耐高溫高壓、副反應多、原料要求缺點：設備耐高溫高壓、副反應多、原料要求嚴格、淀粉乳濃度適宜。嚴格、淀粉乳濃度適宜。（1）淀粉酸水解法工藝流程）淀粉酸水解法工藝流程n淀粉水解糖不需要提純葡萄糖，質量只要能滿淀粉水解糖不需要提純葡萄糖，質量只要能滿足發(fā)酵要求即可。足發(fā)酵要求即可

29、。淀粉淀粉水水鹽酸鹽酸調(diào)漿調(diào)漿糖化糖化蒸汽蒸汽冷卻冷卻中和脫色中和脫色碳酸鈉碳酸鈉活性炭活性炭壓濾壓濾濾渣濾渣糖液糖液（2）淀粉酸水解法工藝條件確定）淀粉酸水解法工藝條件確定n選擇工藝條件盡量減少復合與分解反應，提高選擇工藝條件盡量減少復合與分解反應，提高原料利用率，提高糖液質量。原料利用率，提高糖液質量。n淀粉原料淀粉原料 無機酸種類與用量無機酸種類與用量 水解溫度與壓力水解溫度與壓力 淀粉乳濃度淀粉乳濃度 糖化終點糖化終點 淀粉原料淀粉原料n酸法水解的重要特點是酸法水解的重要特點是非專一性非專一性。n盡量減少雜質含量，選擇純度較高的淀粉。盡量減少雜質含量，選擇純度較高的淀粉。n雜質的危害：

30、雜質的危害：蛋白質蛋白質可降解生成氨基糖，引起可降解生成氨基糖，引起細菌細胞收縮，還可能引起發(fā)酵泡沫過多，細菌細胞收縮，還可能引起發(fā)酵泡沫過多，脂脂肪灰分肪灰分等可以降低酸的效能。等可以降低酸的效能。n糖化工藝根據(jù)實際淀粉的特點進行相應的改進。糖化工藝根據(jù)實際淀粉的特點進行相應的改進。酸水解對淀粉質量的要求酸水解對淀粉質量的要求 項目項目 指標指標水分水分1114總蛋白質總蛋白質 0.30.5水溶性蛋白質水溶性蛋白質 0.010.02脂肪脂肪 0.040.06 粗纖維粗纖維 0.010.02無機酸種類與用量無機酸種類與用量n鹽酸鹽酸 (hydrochloric acid)：催化效能最高：催化效

31、能最高n硫酸硫酸 (sulphuric acid) n草酸草酸 (oxalic acid)n目前國內(nèi)普遍采用目前國內(nèi)普遍采用鹽酸鹽酸，但復合反應大，增加，但復合反應大，增加了糖液的鹽分，且對設備的腐蝕性高。了糖液的鹽分，且對設備的腐蝕性高。n采用采用硫酸硫酸作為無機酸，中和后生成硫酸鈣，積作為無機酸，中和后生成硫酸鈣，積累后影響傳熱。累后影響傳熱。n日本多采用日本多采用草酸草酸作為催化劑，雖然酸度低，但作為催化劑，雖然酸度低，但是后續(xù)處理較易，不過效率稍低，不夠經(jīng)濟。是后續(xù)處理較易，不過效率稍低，不夠經(jīng)濟。水解溫度與壓力水解溫度與壓力n淀粉水解是用淀粉水解是用蒸汽直接加熱蒸汽直接加熱完成，工業(yè)

32、上用壓完成，工業(yè)上用壓力控制條件。力控制條件。n溫度與糖化過程成正比，但是也與復合反應和溫度與糖化過程成正比，但是也與復合反應和分解反應成正比。分解反應成正比。n經(jīng)驗數(shù)據(jù)為蒸汽壓力在經(jīng)驗數(shù)據(jù)為蒸汽壓力在0.28-0.32MPa。淀粉乳濃度淀粉乳濃度n淀粉乳濃度高，糖化后的葡萄糖濃度高，但是淀粉乳濃度高，糖化后的葡萄糖濃度高，但是副產(chǎn)物相對較多；副產(chǎn)物相對較多；n淀粉乳濃度低，糖液質量高，但是難以保證發(fā)淀粉乳濃度低，糖液質量高，但是難以保證發(fā)酵，降低生產(chǎn)效率。酵，降低生產(chǎn)效率。n淀粉乳濃度與水解糖液淀粉乳濃度與水解糖液DE值之間的關系值之間的關系濃度濃度 26 24 22 20 19 18 17

33、 16DE值值 89.17 89.27 89.92 91.1 91.3 92.77 92.81 93.01糖化終點糖化終點n糖化的時間過短時水解不完全，葡萄糖含量低，糖化的時間過短時水解不完全，葡萄糖含量低，糖液質量差；糖液質量差；n糖化時間過長則導致復合與分解反應增多，復糖化時間過長則導致復合與分解反應增多，復合糖含量提高，色素增加。合糖含量提高，色素增加。A B C時間時間(t)純度純度(%)（3）糖化設備結構對質量影響）糖化設備結構對質量影響糖化鍋結構對糖液質量有影響。糖化鍋結構對糖液質量有影響。n容積過大，延長進出料時間，容積過大，延長進出料時間，水解時間差別大，易發(fā)生副反水解時間差別

34、大，易發(fā)生副反應；應；n鍋體太高，造成內(nèi)部上下水解鍋體太高，造成內(nèi)部上下水解速率相差過大，放料無法保證；速率相差過大，放料無法保證；n鍋體太矮，必須增大直徑，會鍋體太矮，必須增大直徑，會出現(xiàn)死角區(qū)，使糖化不均勻。出現(xiàn)死角區(qū)，使糖化不均勻。n一般徑高比一般徑高比1:1.5排氣排氣蒸蒸汽汽（4）水解糖液的中和與脫色除雜）水解糖液的中和與脫色除雜 中和：目的是降低酸度；除去蛋白質。中和：目的是降低酸度；除去蛋白質。n中和劑中和劑 Na2CO3：溫和，糖液質量好，但產(chǎn)生的泡沫：溫和，糖液質量好，但產(chǎn)生的泡沫 多，難控制多，難控制NaOH：易造成局部過堿，使糖焦化，產(chǎn)生焦糖：易造成局部過堿，使糖焦化，產(chǎn)

35、生焦糖中和時注意（為什么？）中和時注意（為什么？） 邊中和邊測定邊中和邊測定pH值，值，pH值控制在值控制在4.6-5.0 溫度在溫度在80 C以下，一般控制以下，一般控制60-70 C 脫色除雜脫色除雜u活性炭吸附法：活性炭表面積大，分為顆?；钚蕴课椒ǎ夯钚蕴勘砻娣e大，分為顆粒炭和粉炭，各有優(yōu)缺點，使用溫度炭和粉炭，各有優(yōu)缺點，使用溫度65；u 離子交換法：具有選擇性強，脫色效果好，離子交換法：具有選擇性強，脫色效果好，易于操作的特點，但是價格昂貴；易于操作的特點，但是價格昂貴；u 新型磺化煤法：粒度細、脫色能力強，但是新型磺化煤法：粒度細、脫色能力強，但是可能會堵塞容器管道?？赡軙氯?/p>

36、器管道。u 除去中和、脫色糖化液中凝聚的蛋白質及其他除去中和、脫色糖化液中凝聚的蛋白質及其他不溶性雜質和加入的脫色劑，通常是用板框過濾不溶性雜質和加入的脫色劑，通常是用板框過濾機。機。u 壓濾操作溫度不宜過高，一般壓濾操作溫度不宜過高，一般60-70為宜，為宜，保證糖液黏度和蛋白質的沉淀度合適，可達到較保證糖液黏度和蛋白質的沉淀度合適，可達到較好效果。好效果。過濾過濾2. 酶水解法酶水解法n雙酶水解法：雙酶水解法：-淀粉酶、糖化酶。淀粉酶、糖化酶。n液化液化（liquification） ：利用：利用-淀粉酶淀粉酶使糊化淀使糊化淀粉水解成糊精和低聚糖，使淀粉的溶解性增加粉水解成糊精和低聚糖，使

37、淀粉的溶解性增加n糖化糖化（saccharification） ：利用：利用糖化酶糖化酶將糊精或將糊精或低聚糖進一步水解成葡萄糖低聚糖進一步水解成葡萄糖n優(yōu)點：條件溫和、設備要求低、副反應少、原料優(yōu)點：條件溫和、設備要求低、副反應少、原料要求低、產(chǎn)物純凈要求低、產(chǎn)物純凈n缺點：生產(chǎn)周期長、需要專門設備、酶分離困難缺點：生產(chǎn)周期長、需要專門設備、酶分離困難2. 酶水解法酶水解法（1）淀粉酶及其水解作用）淀粉酶及其水解作用 -淀粉酶：能使水溶液中的淀粉分子迅速液化，淀粉酶：能使水溶液中的淀粉分子迅速液化，產(chǎn)生較小分子的糊精，也叫做液化酶或糊精化酶。產(chǎn)生較小分子的糊精，也叫做液化酶或糊精化酶。n內(nèi)切

38、內(nèi)切-1, 4糖苷鍵糖苷鍵，速度很快；，速度很快；n水解速度受底物分子大小和結構影響，分子量越水解速度受底物分子大小和結構影響，分子量越小越不易水解；小越不易水解；n不同來源的酶熱穩(wěn)性和最適溫度不同；高濃度底不同來源的酶熱穩(wěn)性和最適溫度不同；高濃度底物和鈣離子對酶的耐熱性有很大幫助。物和鈣離子對酶的耐熱性有很大幫助。（1）淀粉酶及其水解作用）淀粉酶及其水解作用 糖化酶：也叫做糖化型淀粉酶、淀粉葡萄糖糖化酶：也叫做糖化型淀粉酶、淀粉葡萄糖苷酶，是外切型淀粉酶。苷酶，是外切型淀粉酶。l從底物非還原性末端依次切下從底物非還原性末端依次切下-葡萄糖葡萄糖；l兩種糖苷鍵都可以降解；可以水解麥芽糖和兩種糖

39、苷鍵都可以降解；可以水解麥芽糖和支鏈淀粉；支鏈淀粉；l受底物相對分子質量影響受底物相對分子質量影響液化理論液化理論 淀粉的糊化淀粉的糊化 淀粉的老化淀粉的老化 淀粉的液化淀粉的液化（2）淀粉的液化及液化終點的控制）淀粉的液化及液化終點的控制 淀粉的糊化淀粉的糊化n糊化糊化：淀粉顆粒由于受熱吸水膨脹，晶體結構消：淀粉顆粒由于受熱吸水膨脹，晶體結構消失，形成復雜的網(wǎng)狀結構，變成糊狀液體的現(xiàn)象。失，形成復雜的網(wǎng)狀結構，變成糊狀液體的現(xiàn)象。發(fā)生糊化現(xiàn)象的溫度為發(fā)生糊化現(xiàn)象的溫度為糊化溫度糊化溫度。n目的目的：使：使-淀粉酶能夠進入淀粉內(nèi)部，淀粉酶水淀粉酶能夠進入淀粉內(nèi)部，淀粉酶水解淀粉顆粒和糊化淀粉的

40、比例為解淀粉顆粒和糊化淀粉的比例為1：20000。n糊化過程：預糊化糊化過程：預糊化糊化糊化溶解溶解 淀粉的老化淀粉的老化n老化老化：淀粉老化就是分子間氫鍵已斷裂的糊化：淀粉老化就是分子間氫鍵已斷裂的糊化淀粉又重新排列形成新的氫鍵的過程，即淀粉又重新排列形成新的氫鍵的過程，即復結復結晶晶過程。過程。n淀粉酶無法液化老化的淀粉，更無法糖化，淀粉酶無法液化老化的淀粉，更無法糖化，因因此，必須采取相應的措施控制糊化淀粉的老化。此，必須采取相應的措施控制糊化淀粉的老化。 淀粉的液化淀粉的液化淀粉液化時最好采用相對高一些的溫度，原因：淀粉液化時最好采用相對高一些的溫度，原因：u 淀粉徹底液化需要高溫下才

41、能完成；淀粉徹底液化需要高溫下才能完成；u 高溫可以提高酶活力；高溫可以提高酶活力；u 減少不溶性微粒（直鏈淀粉與脂肪酸絡合物）的產(chǎn)減少不溶性微粒（直鏈淀粉與脂肪酸絡合物）的產(chǎn)生；生；u 克服淀粉老化；克服淀粉老化；u 蛋白質絮凝較好；蛋白質絮凝較好；u 阻止小分子前體物質（麥芽二糖、麥芽三糖）的生阻止小分子前體物質（麥芽二糖、麥芽三糖）的生成，有利于葡萄糖收率。成，有利于葡萄糖收率。淀粉的液化方法淀粉的液化方法（了解）（了解）n間歇液化法間歇液化法n半連續(xù)液化法半連續(xù)液化法n噴射液化法噴射液化法n各方法根據(jù)加酶方式不同、酶制劑耐溫性不同各方法根據(jù)加酶方式不同、酶制劑耐溫性不同可以細分。可以細

42、分。一次加酶液化法一次加酶液化法加酶的方法二次加酶液化法加酶的方法二次加酶液化法三次加酶液化法三次加酶液化法 中溫酶法中溫酶法酶耐溫性高溫酶法酶耐溫性高溫酶法高溫高溫-中溫酶法中溫酶法原料粗細淀粉質原料直接液化法原料粗細淀粉質原料直接液化法精制淀粉液化法精制淀粉液化法淀粉液化的方法與選擇淀粉液化的方法與選擇間歇液化法（直接升溫法）間歇液化法（直接升溫法）n一般在罐內(nèi)進行，可將原料調(diào)漿后一次性打入一般在罐內(nèi)進行，可將原料調(diào)漿后一次性打入罐內(nèi)，然后啟動攪拌，直接通入蒸汽，迅速將罐內(nèi)，然后啟動攪拌，直接通入蒸汽，迅速將料液加熱到預定溫度進行液化，直至用料液加熱到預定溫度進行液化，直至用碘液檢碘液檢驗

43、驗合格后立即升溫滅酶然后送去糖化。合格后立即升溫滅酶然后送去糖化。 n間歇液化的具體操作中，一些工廠的作法是先間歇液化的具體操作中，一些工廠的作法是先在罐內(nèi)放入一定量的水，稱為在罐內(nèi)放入一定量的水，稱為底水底水，然后通入，然后通入蒸汽將底水加熱到預定溫度，并在此溫度下一蒸汽將底水加熱到預定溫度，并在此溫度下一邊進料一邊進汽，直至進料完畢，保溫液化。邊進料一邊進汽，直至進料完畢，保溫液化。 半連續(xù)液化法半連續(xù)液化法n料液在加熱到預定溫度后開始送入料液在加熱到預定溫度后開始送入另一罐另一罐內(nèi)繼內(nèi)繼續(xù)保溫液化直至液化完成，同時在續(xù)保溫液化直至液化完成，同時在原液化罐原液化罐內(nèi)內(nèi)連續(xù)進料進汽，保持預定

44、的液化溫度，這種邊連續(xù)進料進汽，保持預定的液化溫度，這種邊進料進汽、邊出料繼續(xù)液化至液化完成的形式進料進汽、邊出料繼續(xù)液化至液化完成的形式稱為半連續(xù)式液化。稱為半連續(xù)式液化。 噴射液化法（連續(xù)液化法）噴射液化法（連續(xù)液化法）n采用的設備是采用的設備是噴射器噴射器，料液與蒸汽的接觸、混，料液與蒸汽的接觸、混合是在噴射器內(nèi)瞬間完成的，并通過在高溫下合是在噴射器內(nèi)瞬間完成的，并通過在高溫下短時間的停留達到徹底液化的目的。短時間的停留達到徹底液化的目的。 n常用：利于徹底液化淀粉。常用：利于徹底液化淀粉。n汽帶料、料帶汽汽帶料、料帶汽液化程度的控制液化程度的控制(研究研究)n液化目的液化目的：為糖化酶

45、作用提供條件。：為糖化酶作用提供條件。n液化程度液化程度：碘試本色的前提下，液化液：碘試本色的前提下，液化液DE值值越低越好。越低越好。n檢測方法檢測方法：碘液試色，棕紅色或橙黃色即可。：碘液試色，棕紅色或橙黃色即可。n液化程度太低會導致底物分子很少，影響糖化液化程度太低會導致底物分子很少，影響糖化速度，而且淀粉易老化。速度，而且淀粉易老化。n液化程度太高則影響糖化酶與底物的結合，最液化程度太高則影響糖化酶與底物的結合，最終終DE偏低。偏低。n可用可用加熱滅酶活性加熱滅酶活性的方法控制液化程度。的方法控制液化程度。 液化工藝液化工藝（了解）（了解）u 一次加酶噴射液化法一次加酶噴射液化法u 二

46、次加酶噴射液化法二次加酶噴射液化法u 三次加酶噴射液化法三次加酶噴射液化法一次加酶噴射液化工藝一次加酶噴射液化工藝（DDS公司）公司）淀粉淀粉+ +水水+ +酶酶蒸汽蒸汽蒸汽蒸汽配料罐配料罐噴射液化器噴射液化器110110工藝控制：工藝控制：濃度濃度30%pH 6.5酶量酶量0.1%噴射溫度噴射溫度110，真空，真空閃冷到閃冷到95層流罐維持層流罐維持1-2h二次加酶噴射液化工藝二次加酶噴射液化工藝（DDS公司）公司）酶酶淀粉淀粉+ +水水+ +酶酶蒸汽蒸汽蒸汽蒸汽蒸汽蒸汽蒸汽蒸汽配料罐配料罐噴射液化器噴射液化器保溫罐保溫罐95-9795-97145145二次液化罐二次液化罐二次噴射的工藝過程

47、二次噴射的工藝過程n在配料罐內(nèi)，將淀粉加水調(diào)漿成淀粉乳，用在配料罐內(nèi)，將淀粉加水調(diào)漿成淀粉乳，用Na2CO3調(diào)調(diào)pH，使使pH值處在值處在5.0-7.0之間，加入之間，加入0.15%的氯化鈣作為淀粉的氯化鈣作為淀粉酶的保護劑和激活劑，最后加入耐高溫酶的保護劑和激活劑，最后加入耐高溫-淀粉酶，料液淀粉酶，料液經(jīng)攪拌均勻后用泵打入噴射液化器，在噴射器中出來的經(jīng)攪拌均勻后用泵打入噴射液化器，在噴射器中出來的料液和高溫蒸汽直接接觸，料液在很短時間內(nèi)升溫至料液和高溫蒸汽直接接觸，料液在很短時間內(nèi)升溫至95-97，此后料液進入保溫罐保溫，此后料液進入保溫罐保溫60min，溫度維持在，溫度維持在95-97，

48、然后進行二次噴射，在第二只噴射器內(nèi)料液和蒸，然后進行二次噴射，在第二只噴射器內(nèi)料液和蒸汽直接接觸，使溫度迅速升至汽直接接觸，使溫度迅速升至145以上，并在維持罐內(nèi)以上，并在維持罐內(nèi)維持該溫度維持該溫度3-5min左右，徹底殺死耐高溫左右，徹底殺死耐高溫-淀粉酶，然淀粉酶，然后料液經(jīng)真空閃急冷卻系統(tǒng)進入二次液化罐，將溫度降后料液經(jīng)真空閃急冷卻系統(tǒng)進入二次液化罐，將溫度降低到低到95-97，在二次液化罐內(nèi)加入耐高溫，在二次液化罐內(nèi)加入耐高溫-淀粉酶，液淀粉酶，液化約化約30min，用碘呈色試驗合格后，結束液化。，用碘呈色試驗合格后，結束液化。（3）淀粉糖化及糖化終點的控制）淀粉糖化及糖化終點的控制

49、 糖化理論糖化理論 糖化終點的控制糖化終點的控制 糖化工藝糖化工藝 糖化理論（研究）糖化理論（研究）u糖化溫度和糖化溫度和pH：由所用的糖化酶的性質決定，：由所用的糖化酶的性質決定，盡量保證較高溫度和較低盡量保證較高溫度和較低pH。u加酶量：可以適當提高酶量，但是過量則副加酶量：可以適當提高酶量，但是過量則副反應增多，反應增多，DE值下降，過濾難度增大。值下降，過濾難度增大。u液化液液化液DE值影響：在碘試反應基礎上，值影響：在碘試反應基礎上，DE值越低則糖化效果越好。值越低則糖化效果越好。u異淀粉酶的影響：糖化酶對異淀粉酶的影響：糖化酶對-1,6糖苷鍵的水糖苷鍵的水解速度慢，故可以添加異淀粉

50、酶一起提高效解速度慢，故可以添加異淀粉酶一起提高效率。率。 糖化終點控制（研究）糖化終點控制（研究）n終點檢測：用無水乙醇滴入糖化液中，無白色終點檢測：用無水乙醇滴入糖化液中，無白色沉淀（糊精）即說明達到終點。沉淀（糊精）即說明達到終點。n糖化不完全導致糖化不完全導致DE值不夠，糖化過度則會引值不夠，糖化過度則會引起過量的副產(chǎn)物。起過量的副產(chǎn)物。n糖化結束后必須高溫滅酶。糖化結束后必須高溫滅酶。 糖化工藝糖化工藝n糖化是在一定濃度的液化液中，調(diào)整適當溫度糖化是在一定濃度的液化液中，調(diào)整適當溫度與與pH值，加入需要量的糖化酶制劑，保持一值，加入需要量的糖化酶制劑，保持一定時間，使溶液達到最高的葡

51、萄糖值。定時間，使溶液達到最高的葡萄糖值。n工藝流程較簡單工藝流程較簡單 液化液化 糖化糖化 滅酶滅酶 過濾過濾 成品糖液成品糖液3. 酸酶結合水解法酸酶結合水解法n酸酶結合水解法是集酸法和酶法制糖的優(yōu)點而成酸酶結合水解法是集酸法和酶法制糖的優(yōu)點而成的生產(chǎn)工藝，分為酸酶水解法和酶酸水解法。的生產(chǎn)工藝，分為酸酶水解法和酶酸水解法。n酸酶水解：先以酸為催化劑將淀粉水解為糊精和酸酶水解：先以酸為催化劑將淀粉水解為糊精和低聚糖，然后用糖化酶水解為葡萄糖。低聚糖，然后用糖化酶水解為葡萄糖。n酶酸水解：將淀粉乳先用淀粉酶液化到一定程度，酶酸水解：將淀粉乳先用淀粉酶液化到一定程度，用酸水解成葡萄糖。用酸水解

52、成葡萄糖。第三節(jié)第三節(jié) 發(fā)酵培養(yǎng)基滅菌發(fā)酵培養(yǎng)基滅菌一、消毒與滅菌的原理和方法一、消毒與滅菌的原理和方法二、培養(yǎng)基和設備滅菌二、培養(yǎng)基和設備滅菌三、發(fā)酵培養(yǎng)基滅菌工藝三、發(fā)酵培養(yǎng)基滅菌工藝四、培養(yǎng)基和設備、管路滅菌的條件四、培養(yǎng)基和設備、管路滅菌的條件一、消毒與滅菌的原理和方法一、消毒與滅菌的原理和方法u 消毒消毒：用物理或化學方法殺死物料、容器、：用物理或化學方法殺死物料、容器、器具內(nèi)外的病源微生物。一般只能器具內(nèi)外的病源微生物。一般只能殺死營養(yǎng)細殺死營養(yǎng)細胞而不能殺死細菌芽孢胞而不能殺死細菌芽孢。u 滅菌滅菌：用物理或化學方法殺死或除去環(huán)境中：用物理或化學方法殺死或除去環(huán)境中所有微生物所有

53、微生物，包括營養(yǎng)細胞、細菌芽孢和孢子。，包括營養(yǎng)細胞、細菌芽孢和孢子。u 消滅雜菌和防止雜菌污染消滅雜菌和防止雜菌污染1.化學試劑滅菌法化學試劑滅菌法 甲醛、乙醇或新潔爾滅、高錳酸鉀等甲醛、乙醇或新潔爾滅、高錳酸鉀等 適用范圍：環(huán)境、皮膚及器械的表面消毒適用范圍：環(huán)境、皮膚及器械的表面消毒2.射線滅菌法射線滅菌法3.干熱滅菌法干熱滅菌法 電磁波、紫外線或放射性物質電磁波、紫外線或放射性物質適用范圍：無菌室、接種箱適用范圍：無菌室、接種箱常用烘箱，滅菌條件：常用烘箱，滅菌條件：160下保溫下保溫2h 適用范圍：金屬或玻璃器皿適用范圍：金屬或玻璃器皿滅菌的方法滅菌的方法4.濕熱滅菌法濕熱滅菌法 利

54、用飽和蒸汽滅菌，條件：利用飽和蒸汽滅菌，條件：121，30min 適用范圍：生產(chǎn)設備及培養(yǎng)基滅菌適用范圍：生產(chǎn)設備及培養(yǎng)基滅菌5.過濾除菌法過濾除菌法 利用過濾方法阻留微生物利用過濾方法阻留微生物 適用范圍：制備無菌空氣、溶液除菌適用范圍：制備無菌空氣、溶液除菌 6.火焰滅菌法火焰滅菌法 火焰火焰 適用范圍：接種針、玻璃棒、三角瓶口適用范圍：接種針、玻璃棒、三角瓶口 滅菌的方法滅菌的方法二、培養(yǎng)基和設備滅菌二、培養(yǎng)基和設備滅菌n發(fā)酵工業(yè)上發(fā)酵工業(yè)上濕熱滅菌法濕熱滅菌法應用最普遍，滅菌效果應用最普遍，滅菌效果最好。最好。n工業(yè)滅菌盡量要求殺死微生物，但是盡量少破工業(yè)滅菌盡量要求殺死微生物，但是盡

55、量少破壞培養(yǎng)基的成分。壞培養(yǎng)基的成分。（一）培養(yǎng)基濕熱滅菌原理（一）培養(yǎng)基濕熱滅菌原理u蒸汽具有很強的穿透能力，而且在冷凝時會放蒸汽具有很強的穿透能力，而且在冷凝時會放出大量的冷凝熱，很容易使蛋白質凝固而殺死出大量的冷凝熱，很容易使蛋白質凝固而殺死各種微生物。各種微生物。u滅菌同時會破壞培養(yǎng)基中的營養(yǎng)成分，甚至產(chǎn)滅菌同時會破壞培養(yǎng)基中的營養(yǎng)成分，甚至產(chǎn)生不利于菌體生長的物質。生不利于菌體生長的物質。（二）滅菌溫度與時間的計算和選擇（二）滅菌溫度與時間的計算和選擇1. 殺滅細菌芽孢的溫度和時間殺滅細菌芽孢的溫度和時間n殺滅細菌芽孢的溫度和時間是根據(jù)具體試驗確殺滅細菌芽孢的溫度和時間是根據(jù)具體試驗

56、確定。定。n綜合來講，大多數(shù)細菌芽孢的致死溫度和致死綜合來講，大多數(shù)細菌芽孢的致死溫度和致死時間范圍是在時間范圍是在121，20-30min。2. 培養(yǎng)基滅菌溫度的選擇培養(yǎng)基滅菌溫度的選擇n微生物死亡的速率隨溫度升高增加的倍數(shù)大于培微生物死亡的速率隨溫度升高增加的倍數(shù)大于培養(yǎng)基成分破壞隨溫度升高增加的倍數(shù)。養(yǎng)基成分破壞隨溫度升高增加的倍數(shù)。n采用采用高溫短時殺菌高溫短時殺菌效果較好。效果較好。 滅菌溫度滅菌溫度/ / 滅菌時間滅菌時間/min /min 維生素維生素B1B1破壞量破壞量/%/%100 400 99.3100 400 99.3110 36 67110 36 67115 15 50

57、115 15 50120 4 27120 4 27130 0.5 8130 0.5 8145 0.08 2145 0.08 2150 0.01 150 0.01 1 1（三）影響培養(yǎng)基滅菌效果的因素（三）影響培養(yǎng)基滅菌效果的因素n滅菌溫度和時間滅菌溫度和時間n培養(yǎng)基物理狀態(tài)培養(yǎng)基物理狀態(tài)n微生物數(shù)量微生物數(shù)量n微生物細胞菌齡微生物細胞菌齡n空氣排除情況空氣排除情況n泡沫泡沫n培養(yǎng)基成分培養(yǎng)基成分n培養(yǎng)基培養(yǎng)基pH值值n微生物細胞含水量微生物細胞含水量n微生物細胞耐熱性微生物細胞耐熱性n攪拌攪拌1. 培養(yǎng)基成分和物理狀態(tài)培養(yǎng)基成分和物理狀態(tài)n培養(yǎng)基成分：培養(yǎng)基成分：脂肪、糖分和蛋白質含量越脂肪、

58、糖分和蛋白質含量越高，高，微生物熱死亡速率越慢，如果有鹽分色素存在微生物熱死亡速率越慢，如果有鹽分色素存在則較易滅菌。則較易滅菌。n培養(yǎng)基物理狀態(tài)：培養(yǎng)基物理狀態(tài)：固體培養(yǎng)基比液體培養(yǎng)基滅固體培養(yǎng)基比液體培養(yǎng)基滅菌時間要長菌時間要長，如果有大顆粒和粗纖維，則應先，如果有大顆粒和粗纖維，則應先過濾后滅菌。過濾后滅菌。2. 培養(yǎng)基培養(yǎng)基pH值值n培養(yǎng)基培養(yǎng)基pH越低，需要的滅菌時間就越短。越低，需要的滅菌時間就越短。 溫度溫度 孢子數(shù)孢子數(shù) 滅菌時間滅菌時間 (min) () (個個/ml) pH=6.1 5.3 5.0 4.7 4.5 120 10000 8 7 5 3 3 115 10000

59、25 25 16 13 13 110 10000 70 65 35 30 24 100 10000 740 720 180 150 150 3. 培養(yǎng)基中微生物因素培養(yǎng)基中微生物因素n微生物數(shù)量：數(shù)量越多，滅菌時間越長；微生物數(shù)量：數(shù)量越多，滅菌時間越長；n微生物細胞含水量：含水量越多，越容易受到微生物細胞含水量：含水量越多，越容易受到溫度影響而死亡；溫度影響而死亡；n微生物細胞的菌齡：年老細胞要比年輕細胞具微生物細胞的菌齡：年老細胞要比年輕細胞具有更強的抵抗能力；有更強的抵抗能力；n微生物的耐熱性：不同微生物細胞耐熱性有差微生物的耐熱性：不同微生物細胞耐熱性有差異，細菌營養(yǎng)體、酵母、霉菌菌絲

60、體對熱敏感，異，細菌營養(yǎng)體、酵母、霉菌菌絲體對熱敏感，放線菌、霉菌孢子等則較耐熱。放線菌、霉菌孢子等則較耐熱。4. 空氣、攪拌和泡沫空氣、攪拌和泡沫n空氣：滅菌溫度控制是利用水蒸氣的壓力來控空氣：滅菌溫度控制是利用水蒸氣的壓力來控制的，如空氣過多，則水蒸氣的壓力不準，溫制的，如空氣過多，則水蒸氣的壓力不準，溫度則不準確；度則不準確；n攪拌：充分攪動可以排除局部死角造成的滅菌攪拌：充分攪動可以排除局部死角造成的滅菌不徹底；不徹底；n泡沫：培養(yǎng)基產(chǎn)生的泡沫對滅菌極為不利，要泡沫：培養(yǎng)基產(chǎn)生的泡沫對滅菌極為不利，要盡量減少。盡量減少。三、發(fā)酵培養(yǎng)基滅菌工藝三、發(fā)酵培養(yǎng)基滅菌工藝u間歇滅菌間歇滅菌u連