發(fā)酵工程培養(yǎng)基

1、第三章第三章 發(fā)酵工業(yè)培養(yǎng)基發(fā)酵工業(yè)培養(yǎng)基及原料處理及原料處理v發(fā)酵工業(yè)培養(yǎng)基是工業(yè)發(fā)酵微生物生長和分發(fā)酵工業(yè)培養(yǎng)基是工業(yè)發(fā)酵微生物生長和分泌發(fā)酵產(chǎn)物的營養(yǎng)物質(zhì)。泌發(fā)酵產(chǎn)物的營養(yǎng)物質(zhì)。v發(fā)酵培養(yǎng)基營養(yǎng)基質(zhì)一般含五大方面要素：發(fā)酵培養(yǎng)基營養(yǎng)基質(zhì)一般含五大方面要素：碳源碳源、氮源氮源、無機(jī)鹽及微量元素?zé)o機(jī)鹽及微量元素、水水，以及，以及生長因子、前體、產(chǎn)物促進(jìn)劑和抑制劑生長因子、前體、產(chǎn)物促進(jìn)劑和抑制劑等。等。v淀粉質(zhì)原料是發(fā)酵工業(yè)的重要原料，必須水淀粉質(zhì)原料是發(fā)酵工業(yè)的重要原料，必須水解成葡萄糖等可發(fā)酵性糖，才能被生產(chǎn)菌利解成葡萄糖等可發(fā)酵性糖，才能被生產(chǎn)菌利用；糖蜜原料也需要進(jìn)行處理，發(fā)酵才能順

2、用；糖蜜原料也需要進(jìn)行處理，發(fā)酵才能順利進(jìn)行。利進(jìn)行。發(fā)酵工程的流程發(fā)酵工程的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(kuò)大培養(yǎng)擴(kuò)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(yù)處理原料預(yù)處理第一節(jié)第一節(jié) 培養(yǎng)基的成分及來源培養(yǎng)基的成分及來源 一、碳源營養(yǎng)一、碳源營養(yǎng)v常用碳源：常用碳源：糖類、油脂、有機(jī)酸和低碳醇。糖類、油脂、有機(jī)酸和低碳醇。v各種菌種對不同碳源的利用速率和效率不一各種菌種對不同碳源的利用速率和效率不一樣。樣。 1.葡萄糖葡萄糖v微生物最易利用，是加速生長的有效的糖。微生物最易利用，是加速生長的

3、有效的糖。v但過多的初始葡萄糖會抑制微生物生長，引但過多的初始葡萄糖會抑制微生物生長，引起葡萄糖效應(yīng)，這主要是葡萄糖的分解代謝起葡萄糖效應(yīng)，這主要是葡萄糖的分解代謝阻遏造成。阻遏造成。v另外過多葡萄糖會過分加速菌體呼吸，以致另外過多葡萄糖會過分加速菌體呼吸，以致溶解氧不能滿足需要，使一些中間代謝物積溶解氧不能滿足需要，使一些中間代謝物積累，累，pH下降，影響微生物生長和產(chǎn)物合成。下降，影響微生物生長和產(chǎn)物合成。 2.糖蜜糖蜜v又稱糖漿，俗稱糖稀。又稱糖漿，俗稱糖稀。v生物發(fā)酵工業(yè)所用的糖蜜，主要是指制糖工生物發(fā)酵工業(yè)所用的糖蜜，主要是指制糖工業(yè)上的廢糖蜜，它是甘蔗糖廠或甜菜糖廠的業(yè)上的廢糖蜜，

4、它是甘蔗糖廠或甜菜糖廠的一種副產(chǎn)品。一種副產(chǎn)品。v含豐富的糖、氮、無機(jī)鹽、維生素等。主要含豐富的糖、氮、無機(jī)鹽、維生素等。主要含蔗糖，總糖可達(dá)含蔗糖，總糖可達(dá)50一一75%。v甘蔗糖蜜和甜菜糖蜜的成分有所不同。甘蔗糖蜜和甜菜糖蜜的成分有所不同。v甘蔗糖蜜是以甘蔗為原料，經(jīng)過壓榨，其蔗甘蔗糖蜜是以甘蔗為原料，經(jīng)過壓榨，其蔗汁在經(jīng)過澄清、凈化、過濾處理后，蒸發(fā)濃汁在經(jīng)過澄清、凈化、過濾處理后，蒸發(fā)濃縮、結(jié)晶及助晶、離心分離出來的褐色濃稠縮、結(jié)晶及助晶、離心分離出來的褐色濃稠的液體，其中含有較大量的蔗糖和轉(zhuǎn)化糖。的液體，其中含有較大量的蔗糖和轉(zhuǎn)化糖。v糖蜜常用在酵母和丙酮丁醇的生產(chǎn)中，抗生糖蜜常用在

5、酵母和丙酮丁醇的生產(chǎn)中，抗生素等微生物工業(yè)也常用它作碳源。素等微生物工業(yè)也常用它作碳源。v酒精生產(chǎn)中若用糖蜜代甘薯粉，可省去蒸煮、酒精生產(chǎn)中若用糖蜜代甘薯粉，可省去蒸煮、制曲、糖化等過程，簡化了工藝。制曲、糖化等過程，簡化了工藝。v糖蜜使用的注意點：糖蜜使用的注意點：v除糖份外，含有較多的雜質(zhì)，其中有些是有用的，除糖份外，含有較多的雜質(zhì)，其中有些是有用的，但是許多都會對發(fā)酵產(chǎn)生不利的影響，需要進(jìn)行預(yù)但是許多都會對發(fā)酵產(chǎn)生不利的影響，需要進(jìn)行預(yù)處理。處理。v例：谷氨酸發(fā)酵例：谷氨酸發(fā)酵v有害物資：膠體成分（起泡、結(jié)晶）、鈣鹽（結(jié)有害物資：膠體成分（起泡、結(jié)晶）、鈣鹽（結(jié)晶）、生物素（發(fā)酵控制）。

6、晶）、生物素（發(fā)酵控制）。v預(yù)處理：澄清預(yù)處理：澄清脫鈣脫鈣脫除生物素脫除生物素v例：檸檬酸發(fā)酵例：檸檬酸發(fā)酵v有害物質(zhì)：鐵離子含量高（導(dǎo)致異檸檬酸的生成）。有害物質(zhì)：鐵離子含量高（導(dǎo)致異檸檬酸的生成）。v預(yù)處理：預(yù)處理：黃血鹽黃血鹽 3.淀粉、糊精淀粉、糊精v淀粉在發(fā)酵工業(yè)中被普通使用，它可克服葡淀粉在發(fā)酵工業(yè)中被普通使用，它可克服葡萄糖代謝過快的弊病，同時淀粉來源豐富，萄糖代謝過快的弊病，同時淀粉來源豐富，價格也比較低廉。價格也比較低廉。v常用：常用：玉米淀粉，小麥淀粉和甘薯淀粉等。玉米淀粉，小麥淀粉和甘薯淀粉等。v有些微生物可直接利用玉米粉、土豆粉作碳有些微生物可直接利用玉米粉、土豆粉作

7、碳源。源。v纖維素和含淀粉較多的野生植物也是今后開纖維素和含淀粉較多的野生植物也是今后開發(fā)碳源的廣闊天地。發(fā)碳源的廣闊天地。 4.油和脂肪油和脂肪v脂肪作碳源時需供給比糖代謝更多的氧，否脂肪作碳源時需供給比糖代謝更多的氧，否則，大量脂肪酸和代謝中的有機(jī)酸積累，則，大量脂肪酸和代謝中的有機(jī)酸積累，pH下降，影響酶作用。下降，影響酶作用。v常用的油：常用的油：豆油、菜油、葵花子油、豬油、豆油、菜油、葵花子油、豬油、魚油、棉子油等。魚油、棉子油等。 5.有機(jī)酸有機(jī)酸v乳酸、檸檬酸、乙酸等有機(jī)酸或它的鹽也能乳酸、檸檬酸、乙酸等有機(jī)酸或它的鹽也能作碳源。作碳源。v有機(jī)酸的利用常會使有機(jī)酸的利用常會使pH

8、上升，尤其是有機(jī)酸上升，尤其是有機(jī)酸鹽氧化時，常伴隨著堿性物質(zhì)的產(chǎn)生。鹽氧化時，常伴隨著堿性物質(zhì)的產(chǎn)生。v不同碳源在氧化時，對不同碳源在氧化時，對pH的影響各不相同。的影響各不相同。 6.正烷烴正烷烴v己用于有機(jī)酸、氨基酸、維生素、抗生素和己用于有機(jī)酸、氨基酸、維生素、抗生素和酶制劑的發(fā)酵。酶制劑的發(fā)酵。 7.甲醇、乙醇甲醇、乙醇v已作為生產(chǎn)已作為生產(chǎn)SCP的碳源。的碳源。v近年來國外用乙醇代糧發(fā)酵的工藝發(fā)展也十近年來國外用乙醇代糧發(fā)酵的工藝發(fā)展也十分迅速，菌體得率比葡萄糖等還高。分迅速，菌體得率比葡萄糖等還高。 二、氮源營養(yǎng)二、氮源營養(yǎng)v有機(jī)氮源和無機(jī)氮源應(yīng)當(dāng)混合使用。有機(jī)氮源和無機(jī)氮源應(yīng)當(dāng)

9、混合使用。v早期：容易利用易同化的氮源早期：容易利用易同化的氮源無機(jī)氮源。無機(jī)氮源。v中期：菌體的代謝酶系已形成、則利用蛋白中期：菌體的代謝酶系已形成、則利用蛋白質(zhì)。質(zhì)。 1.無機(jī)氮無機(jī)氮v常用的有：常用的有：銨鹽、硝酸鹽和氨水等。也稱為銨鹽、硝酸鹽和氨水等。也稱為速效氮源速效氮源。v無機(jī)氮源的迅速利用會引起無機(jī)氮源的迅速利用會引起pH的變化。的變化。v生理酸性物質(zhì)：硫酸銨。生理酸性物質(zhì)：硫酸銨。v生理堿性物質(zhì)：硝酸鈉。生理堿性物質(zhì)：硝酸鈉。v正確使用生理酸堿性物質(zhì)，對穩(wěn)定和調(diào)節(jié)發(fā)正確使用生理酸堿性物質(zhì)，對穩(wěn)定和調(diào)節(jié)發(fā)酵過程的酵過程的pH有積極作用。有積極作用。v氨水：氨水： v在發(fā)酵中除可以

10、調(diào)節(jié)在發(fā)酵中除可以調(diào)節(jié)pH外，它也是一種容易外，它也是一種容易被利用的氮源，在許多抗生素的生產(chǎn)中得到被利用的氮源，在許多抗生素的生產(chǎn)中得到普遍使用。普遍使用。v氨水因堿性較強(qiáng)，因此使用時要防止局部過氨水因堿性較強(qiáng)，因此使用時要防止局部過堿，加強(qiáng)攪拌，并少量多次地加入。堿，加強(qiáng)攪拌，并少量多次地加入。v另外在氨水中還含有多種嗜堿性微生物，因另外在氨水中還含有多種嗜堿性微生物，因此在使用前應(yīng)用石棉等過濾介質(zhì)進(jìn)行除菌過此在使用前應(yīng)用石棉等過濾介質(zhì)進(jìn)行除菌過濾。濾。 2.有機(jī)氮源有機(jī)氮源v常用常用：花生餅粉、黃豆餅粉、棉子餅粉、玉：花生餅粉、黃豆餅粉、棉子餅粉、玉米漿、玉米蛋白粉、蛋白陳、酵母粉、魚粉

11、、米漿、玉米蛋白粉、蛋白陳、酵母粉、魚粉、蠶蛹粉、尿素、廢菌絲體和酒糟等。蠶蛹粉、尿素、廢菌絲體和酒糟等。v它們在微生物分泌的蛋白酶作用下，水解成它們在微生物分泌的蛋白酶作用下，水解成氨基酸，被吸收后再進(jìn)一步分解代謝。氨基酸，被吸收后再進(jìn)一步分解代謝。v成分復(fù)雜成分復(fù)雜：除提供氮源外，有些有機(jī)氮源還：除提供氮源外，有些有機(jī)氮源還提供大量的無機(jī)鹽及生長因子。提供大量的無機(jī)鹽及生長因子。v例玉米漿例玉米漿： 可溶性蛋白、生長因子（生物可溶性蛋白、生長因子（生物素）、苯乙酸、較多的乳酸，硫、磷、微量素）、苯乙酸、較多的乳酸，硫、磷、微量元素等；元素等；磷酸肌醇。磷酸肌醇。v玉米漿：玉米漿：v易被利用

12、的氮源，對促進(jìn)紅霉素、鏈霉素、易被利用的氮源，對促進(jìn)紅霉素、鏈霉素、青霉素和土霉素的生產(chǎn)有作用。青霉素和土霉素的生產(chǎn)有作用。v是玉米淀粉的副產(chǎn)物，固形物含量是玉米淀粉的副產(chǎn)物，固形物含量50%左右，左右，還含有較多的有機(jī)酸，如乳酸，還含有較多的有機(jī)酸，如乳酸，pH在在4左右。左右。v玉米來源不同，加工條件不同，玉米漿的成玉米來源不同，加工條件不同，玉米漿的成分常有較大波動，在應(yīng)用時應(yīng)注意適當(dāng)調(diào)配。分常有較大波動，在應(yīng)用時應(yīng)注意適當(dāng)調(diào)配。v尿素：尿素：v常用有機(jī)氮源，但它成分單一，不具有上述常用有機(jī)氮源，但它成分單一，不具有上述有機(jī)氮源的特點。有機(jī)氮源的特點。v在青霉素、谷氨酸等生產(chǎn)中也常被采用

13、。尤在青霉素、谷氨酸等生產(chǎn)中也常被采用。尤其是在谷氨酸生產(chǎn)中，尿素可提高谷氨酸的其是在谷氨酸生產(chǎn)中，尿素可提高谷氨酸的生產(chǎn)。生產(chǎn)。v有機(jī)氮源有的還是產(chǎn)物的前體。有機(jī)氮源有的還是產(chǎn)物的前體。 三、三、 無機(jī)鹽及微量元素?zé)o機(jī)鹽及微量元素v作為生物活性物質(zhì)的組成或生理活性作用的作為生物活性物質(zhì)的組成或生理活性作用的調(diào)節(jié)物。調(diào)節(jié)物。v低濃度時對生長和產(chǎn)物合成有促進(jìn)作用，高低濃度時對生長和產(chǎn)物合成有促進(jìn)作用，高濃度時常表現(xiàn)出明顯的抑制作用。濃度時常表現(xiàn)出明顯的抑制作用。v不同微生物及不同的生長階段對這些物質(zhì)的不同微生物及不同的生長階段對這些物質(zhì)的最適濃度要求均不相同。最適濃度要求均不相同。v鎂、磷、鉀、

14、硫、鈣和氯鎂、磷、鉀、硫、鈣和氯等常以鹽的形式加等常以鹽的形式加入。入。例如：例如：硫酸鎂、磷酸二氫鉀、磷酸二鉀、硫酸鎂、磷酸二氫鉀、磷酸二鉀、碳酸鈣、氯化鉀等。碳酸鈣、氯化鉀等。v鈷、銅、鐵、錳、鋅、銅鈷、銅、鐵、錳、鋅、銅等微量元素，除了等微量元素，除了合成培養(yǎng)基外，一般不再另外單獨加入。合成培養(yǎng)基外，一般不再另外單獨加入。v但有些發(fā)酵上業(yè)中也有單獨加入微量元素。但有些發(fā)酵上業(yè)中也有單獨加入微量元素。例如：例如：生產(chǎn)維生素生產(chǎn)維生素B12，因鈷是組成成分，因鈷是組成成分，因此需要加入氯化鈷。因此需要加入氯化鈷。v磷：磷：v具有重要代謝調(diào)節(jié)作用，有利于糖代謝，能具有重要代謝調(diào)節(jié)作用，有利于糖

15、代謝，能促進(jìn)微生物的生長，但磷若過多時，許多產(chǎn)促進(jìn)微生物的生長，但磷若過多時，許多產(chǎn)物的合成受抑制。物的合成受抑制。v例例1：在谷氨酸的合成中，磷濃度過高就會抑在谷氨酸的合成中，磷濃度過高就會抑制制6-磷酸葡萄糖脫氫酶的活性，使菌體生長磷酸葡萄糖脫氫酶的活性，使菌體生長旺盛，而谷氨酸的產(chǎn)量卻很低，代謝向纈氨旺盛，而谷氨酸的產(chǎn)量卻很低，代謝向纈氨酸方向轉(zhuǎn)化。酸方向轉(zhuǎn)化。v例例2：鏈霉素、土霉素、新生霉素、檸檬酸等鏈霉素、土霉素、新生霉素、檸檬酸等都受到磷濃度的影響。許多次級代謝過程對都受到磷濃度的影響。許多次級代謝過程對磷酸鹽的承受限度比生長繁殖過程低，必須磷酸鹽的承受限度比生長繁殖過程低，必須

16、嚴(yán)格控制。嚴(yán)格控制。v但也有一些產(chǎn)物要求磷酸鹽濃度高些。但也有一些產(chǎn)物要求磷酸鹽濃度高些。v例如：例如：淀粉酶，添加超過菌體生長所需要的淀粉酶，添加超過菌體生長所需要的磷酸鹽濃度，則能顯著增加產(chǎn)量。磷酸鹽濃度，則能顯著增加產(chǎn)量。v鈣：鈣：v能控制細(xì)胞透性。能控制細(xì)胞透性。v常用碳酸鈣，能與代謝產(chǎn)生的酸起反應(yīng)，對常用碳酸鈣，能與代謝產(chǎn)生的酸起反應(yīng)，對pH有一定的調(diào)節(jié)作用。有一定的調(diào)節(jié)作用。v配制培養(yǎng)基時，要先將培養(yǎng)基用堿調(diào)到中性，配制培養(yǎng)基時，要先將培養(yǎng)基用堿調(diào)到中性，才能將碳酸鈣加入。才能將碳酸鈣加入。v培養(yǎng)基中鈣鹽過多時，會形成磷酸鈣沉淀，培養(yǎng)基中鈣鹽過多時，會形成磷酸鈣沉淀，降低了培養(yǎng)基中

17、可溶性磷的含量。因此，當(dāng)降低了培養(yǎng)基中可溶性磷的含量。因此，當(dāng)培養(yǎng)基中磷和鈣均要求較高濃度時，可將二培養(yǎng)基中磷和鈣均要求較高濃度時，可將二者分別消毒或逐漸補(bǔ)加。者分別消毒或逐漸補(bǔ)加。v鎂：鎂： v除葉綠素，不參與細(xì)胞的組成。除葉綠素，不參與細(xì)胞的組成。v酶激活劑，影響基質(zhì)氧化與蛋白質(zhì)合成。酶激活劑，影響基質(zhì)氧化與蛋白質(zhì)合成。v常以常以硫酸鎂硫酸鎂加入，堿性溶液中會生成氫氧化鎂沉淀，加入，堿性溶液中會生成氫氧化鎂沉淀，配料時要注意。配料時要注意。v硫：硫：v是含硫氨基酸的成分和某些輔酶的活性基，如輔酶是含硫氨基酸的成分和某些輔酶的活性基，如輔酶 A、硫辛酸和谷胱甘肽等。、硫辛酸和谷胱甘肽等。v在

18、某些產(chǎn)物中在某些產(chǎn)物中硫硫是組成元素。在其生產(chǎn)培養(yǎng)基中，是組成元素。在其生產(chǎn)培養(yǎng)基中，需要加入需要加入硫酸鈉或硫代硫酸鈉硫酸鈉或硫代硫酸鈉等含硫化合物作硫源。等含硫化合物作硫源。v鐵：鐵： v是細(xì)胞色素、細(xì)胞色素氧化酶和過氧化氫酶是細(xì)胞色素、細(xì)胞色素氧化酶和過氧化氫酶的成分，是菌體有氧氧化必不可少的元素。的成分，是菌體有氧氧化必不可少的元素。v鐵制發(fā)酵罐內(nèi)的溶液即使不加任何含鐵化合鐵制發(fā)酵罐內(nèi)的溶液即使不加任何含鐵化合物，其鐵離子濃度已達(dá)物，其鐵離子濃度已達(dá)30 g/ml。v一些天然培養(yǎng)基的原料中也含有鐵，所以在一些天然培養(yǎng)基的原料中也含有鐵，所以在一般發(fā)酵培養(yǎng)基中不再加入含鐵化合物。一般發(fā)酵

19、培養(yǎng)基中不再加入含鐵化合物。v有些產(chǎn)品對鐵很敏感：有些產(chǎn)品對鐵很敏感：v例例1：青霉素要求最適鐵含量在青霉素要求最適鐵含量在20g/ml以下。以下。v例例2：檸檬酸生產(chǎn)中，鐵離子會激活順烏頭酸檸檬酸生產(chǎn)中，鐵離子會激活順烏頭酸酶，使檸檬酸進(jìn)一步代謝為異檸檬酸，據(jù)報酶，使檸檬酸進(jìn)一步代謝為異檸檬酸，據(jù)報導(dǎo)在無鐵培養(yǎng)基中產(chǎn)酸率可比含鐵培養(yǎng)基提導(dǎo)在無鐵培養(yǎng)基中產(chǎn)酸率可比含鐵培養(yǎng)基提高近高近3倍。倍。v例例3：生產(chǎn)啤酒時，糖化用水若鐵離子濃度高，生產(chǎn)啤酒時，糖化用水若鐵離子濃度高，就會降低酵母發(fā)酵活力。就會降低酵母發(fā)酵活力。v鐵：鐵： v新發(fā)酵罐往往會造成培養(yǎng)基鐵離子濃度過高，新發(fā)酵罐往往會造成培養(yǎng)基

20、鐵離子濃度過高，所以要加以處理。所以要加以處理。v處理方法：處理方法：罐內(nèi)壁涂生漆或耐熱環(huán)氧樹脂，罐內(nèi)壁涂生漆或耐熱環(huán)氧樹脂，以防止鐵離子脫落。以防止鐵離子脫落。v氯：氯：v一般不具營養(yǎng)作用，但嗜鹽菌除外。一般不具營養(yǎng)作用，但嗜鹽菌除外。v在含氯產(chǎn)物發(fā)酵中，除從原料和水中帶入的在含氯產(chǎn)物發(fā)酵中，除從原料和水中帶入的氯外，還需加入約氯外，還需加入約0.1%氯化鉀以補(bǔ)充氯離子。氯化鉀以補(bǔ)充氯離子。v啤酒糖化時，氯離子在啤酒糖化時，氯離子在20-60 mg/l內(nèi)，能賦內(nèi)，能賦于啤酒口味柔和，并對酶和酵母的活性有促于啤酒口味柔和，并對酶和酵母的活性有促進(jìn)作用。但氯含量過高會引起酵母早衰，使進(jìn)作用。但氯

21、含量過高會引起酵母早衰，使啤酒帶有咸味。啤酒帶有咸味。v鈉：鈉：v與維持細(xì)胞滲透壓有關(guān)，故在培養(yǎng)基中常加與維持細(xì)胞滲透壓有關(guān)，故在培養(yǎng)基中常加入少量鈉鹽，但用量不能過；否則會影響生入少量鈉鹽，但用量不能過；否則會影響生長。長。v鉀：鉀：v與細(xì)胞滲透壓和透性有關(guān)，是許多酶的激活與細(xì)胞滲透壓和透性有關(guān)，是許多酶的激活劑，能促進(jìn)糖代謝。劑，能促進(jìn)糖代謝。v在谷氨酸發(fā)酵中，菌體生長時需要鉀離子約在谷氨酸發(fā)酵中，菌體生長時需要鉀離子約0.01%，生產(chǎn)谷氨酸時需要約為，生產(chǎn)谷氨酸時需要約為0.02-0.1%(以硫酸鉀計以硫酸鉀計)。 四、水四、水v不同水源中存在的各種因素，對微生物發(fā)酵不同水源中存在的各種

22、因素，對微生物發(fā)酵代謝影響甚大。代謝影響甚大。v影響水源質(zhì)量的主要參數(shù)：影響水源質(zhì)量的主要參數(shù)：pH值、溶解氧、值、溶解氧、可溶性固體、污染程度以及礦物質(zhì)組成和含可溶性固體、污染程度以及礦物質(zhì)組成和含量。量。v用物理或者化學(xué)方法進(jìn)行改良處理，以控制用物理或者化學(xué)方法進(jìn)行改良處理，以控制水的水的硬度硬度和和離子濃度離子濃度等影響發(fā)酵的重要指標(biāo)。等影響發(fā)酵的重要指標(biāo)。 五、生長因子、前體、促進(jìn)劑和抑制劑五、生長因子、前體、促進(jìn)劑和抑制劑 1.生長因子生長因子v從廣義上講從廣義上講，凡是微生物生長不可缺少的微，凡是微生物生長不可缺少的微量的有機(jī)物質(zhì)，如氨基酸、嘌呤、嘧啶、維量的有機(jī)物質(zhì)，如氨基酸、嘌

23、呤、嘧啶、維生素等均稱生長因子。生素等均稱生長因子。v狹義的生長因子狹義的生長因子一般僅指維生素。一般僅指維生素。v生長因子是微生物自身不能合成而且是生長生長因子是微生物自身不能合成而且是生長必不可少的營養(yǎng)物必不可少的營養(yǎng)物。v微生物所需的維生素多為微生物所需的維生素多為B族維生素族維生素，如，如VB1（硫胺素）、（硫胺素）、VB2（核黃素）、（核黃素）、VB3（泛酸）等。（泛酸）等。v有機(jī)氮源是這些生長因子的重要來源有機(jī)氮源是這些生長因子的重要來源，多數(shù)，多數(shù)有機(jī)氮源含有較多的有機(jī)氮源含有較多的B簇維生素和微量元素簇維生素和微量元素及一些微生物生長不可缺少的生長因子。如及一些微生物生長不可缺

24、少的生長因子。如玉米漿、麩皮水解液、豆餅水解液等。玉米漿、麩皮水解液、豆餅水解液等。v如谷氨酸發(fā)酵使用生物素缺陷型菌株，以生如谷氨酸發(fā)酵使用生物素缺陷型菌株，以生物素為生長因子，正常情況細(xì)胞內(nèi)不積累谷物素為生長因子，正常情況細(xì)胞內(nèi)不積累谷氨酸，生物素不足可改變細(xì)胞膜透性，胞內(nèi)氨酸，生物素不足可改變細(xì)胞膜透性，胞內(nèi)谷氨酸滲出，發(fā)酵液中累積谷氨酸。谷氨酸滲出，發(fā)酵液中累積谷氨酸。v又如腸膜狀明串珠菌的生長需要補(bǔ)充又如腸膜狀明串珠菌的生長需要補(bǔ)充10種維種維生素、生素、19種氨基酸、種氨基酸、3種嘌呤及嘧啶等。種嘌呤及嘧啶等。 2.前體前體青霉素：分子量青霉素：分子量356356苯乙酸苯乙酸: :分

25、子量分子量136136v如青霉素生產(chǎn)中如青霉素生產(chǎn)中，加入玉米漿，產(chǎn)量增加，加入玉米漿，產(chǎn)量增加，原因是玉米漿含有苯乙酸，被優(yōu)先結(jié)合到青原因是玉米漿含有苯乙酸，被優(yōu)先結(jié)合到青霉素分子中去。霉素分子中去。v有些前體濃度過高時對菌體有毒性。此外，有些前體濃度過高時對菌體有毒性。此外，菌體還能分解前體，且菌體還能分解前體，且前體相對價格較高，前體相對價格較高，添加過多，容易引起揮發(fā)和氧化，添加過多，容易引起揮發(fā)和氧化，因此常采因此常采用用少量多次地加入少量多次地加入。 3.促進(jìn)劑促進(jìn)劑 v指那些既不是營養(yǎng)物又不是前體，但卻能提高產(chǎn)量指那些既不是營養(yǎng)物又不是前體，但卻能提高產(chǎn)量的添加劑。的添加劑。v舉

26、例：舉例：v加加巴比妥鹽巴比妥鹽能使利福霉素單位增加，并能使鏈霉菌能使利福霉素單位增加，并能使鏈霉菌推遲自溶，延長分泌期。推遲自溶，延長分泌期。v加加酵母甘露聚糖酵母甘露聚糖可誘導(dǎo)甘露糖苷酶的產(chǎn)生，促使甘可誘導(dǎo)甘露糖苷酶的產(chǎn)生，促使甘露糖鏈霉素轉(zhuǎn)化為鏈霉素。露糖鏈霉素轉(zhuǎn)化為鏈霉素。v控制控制生物素生物素的加入量，可以促進(jìn)谷氨酸從細(xì)胞內(nèi)分的加入量，可以促進(jìn)谷氨酸從細(xì)胞內(nèi)分泌到細(xì)胞外。泌到細(xì)胞外。v加加聚乙烯醇衍生物聚乙烯醇衍生物可防止菌絲結(jié)球，提高糖化酶的可防止菌絲結(jié)球，提高糖化酶的產(chǎn)量。產(chǎn)量。 4.抑制劑抑制劑v抑制某些代謝途徑抑制某些代謝途徑的進(jìn)行，同時會使的進(jìn)行，同時會使另一代謝途徑另一代

27、謝途徑活躍活躍，從而獲得人們所需的某種產(chǎn)物，或使正常代，從而獲得人們所需的某種產(chǎn)物，或使正常代謝的某一代謝中間物積累起來。謝的某一代謝中間物積累起來。v舉例：舉例：v微生物發(fā)酵生產(chǎn)甘油。在發(fā)酵液中加入微生物發(fā)酵生產(chǎn)甘油。在發(fā)酵液中加入亞硫酸氫鈉亞硫酸氫鈉，它與代謝中產(chǎn)生的乙醛生成加成物，使乙醇的產(chǎn)生它與代謝中產(chǎn)生的乙醛生成加成物，使乙醇的產(chǎn)生受阻受阻 CH3CHO+NaHSO3 CH3CHOH - OSO3Na v乙醛不能成受氫體，而使乙醛不能成受氫體，而使NADH在細(xì)胞中積累。在細(xì)胞中積累。 G ATP ADP6-P-G 6-P-F 1，6-二磷酸二磷酸-果糖果糖 2*3-磷酸磷酸-甘油醛甘

28、油醛 2*NAD+ 2*乙醇乙醇（CH3CH2OH） 2*NADH+H+ 2*1，3-二磷酸二磷酸-甘油酸甘油酸 2*ADP （CH3CHO） 2*ATP2*3-P-甘油酸甘油酸 2*丙酮酸丙酮酸 2*ATP 2*2-P-甘油酸甘油酸 2*磷酸烯醇式丙酮酸磷酸烯醇式丙酮酸 2*ADP EMP途徑 乙醇發(fā)酵PiATP ADPCO2乙醇脫氫酶乙醇脫氫酶 NADHNADH在細(xì)胞中積累，激活在細(xì)胞中積累，激活 - -磷酸甘油脫磷酸甘油脫氫酶的活性，使磷酸二羥基丙酮作為氫酶的活性，使磷酸二羥基丙酮作為NADH NADH 的的受氫體，而還原為受氫體，而還原為 - - 磷酸甘油酸，再由甘油激磷酸甘油酸，再由

29、甘油激酶催化形成甘油。酶催化形成甘油。u亞硫酸氫納亞硫酸氫納是是乙醇代謝乙醇代謝的抑制劑，促使甘油的抑制劑，促使甘油形成。形成。u亞硫酸鈉亞硫酸鈉也是也是乙醇代謝乙醇代謝的抑制劑的抑制劑u溴化劑溴化劑能抑制能抑制金霉素金霉素形成的代謝途徑，促使形成的代謝途徑，促使四環(huán)素的生成。四環(huán)素的生成。第二節(jié)第二節(jié) 培養(yǎng)基的類型及選擇培養(yǎng)基的類型及選擇 一、培養(yǎng)基的類型一、培養(yǎng)基的類型 1.按純度按純度 1）合成培養(yǎng)基）合成培養(yǎng)基v各種成分明確、穩(wěn)定的化學(xué)試劑配制各種成分明確、穩(wěn)定的化學(xué)試劑配制。v適合于研究菌種基本代謝和過程的物質(zhì)變化適合于研究菌種基本代謝和過程的物質(zhì)變化規(guī)律。規(guī)律。v培養(yǎng)基營養(yǎng)單一，價

30、格較高，不適合用于大培養(yǎng)基營養(yǎng)單一，價格較高，不適合用于大規(guī)模工業(yè)生產(chǎn)。規(guī)模工業(yè)生產(chǎn)。 2）天然培養(yǎng)基）天然培養(yǎng)基v采用天然原料采用天然原料，化學(xué)成分不清楚或不恒定，化學(xué)成分不清楚或不恒定，如動植物組織或微生物浸出物、水解液等。如動植物組織或微生物浸出物、水解液等。v原料來源豐富（大多為農(nóng)副產(chǎn)品）、營養(yǎng)豐原料來源豐富（大多為農(nóng)副產(chǎn)品）、營養(yǎng)豐富，價格低廉、適于工業(yè)化生產(chǎn)。富，價格低廉、適于工業(yè)化生產(chǎn)。v組分復(fù)雜，不易重復(fù)，不加控制會影響生產(chǎn)組分復(fù)雜，不易重復(fù)，不加控制會影響生產(chǎn)穩(wěn)定性。穩(wěn)定性。 3）半合成培養(yǎng)基）半合成培養(yǎng)基v既含天然成分，又含化學(xué)試劑。發(fā)酵生產(chǎn)多既含天然成分，又含化學(xué)試劑。發(fā)

31、酵生產(chǎn)多采用。采用。MM培養(yǎng)基培養(yǎng)基(1L)(1L)： NaNa2 2HPOHPO4 4 6g 6g，KHKH2 2POPO4 4 3g 3g， NaClNaCl 0.5g0.5g， NH4Cl 1gNH4Cl 1g， MgSO4.7H2O 0.5gMgSO4.7H2O 0.5g， CaCl2 CaCl2 0.011g0.011g，葡萄糖，葡萄糖 2-10, pH 7.0 2-10, pH 7.0 YPSYPS培養(yǎng)基培養(yǎng)基：酪蛋白胨（日本大五營養(yǎng)）：酪蛋白胨（日本大五營養(yǎng)）10g10g，酵母，酵母提取物（英國提取物（英國OxoidOxoid）5g, NaCl5g, NaCl 10g 10g，P

32、H 7.2 PH 7.2 培養(yǎng)大腸桿菌常用兩種培養(yǎng)基培養(yǎng)大腸桿菌常用兩種培養(yǎng)基 2.按狀態(tài)按狀態(tài) 1）固體培養(yǎng)基）固體培養(yǎng)基v適于菌種和孢子培養(yǎng)和保存，也廣泛應(yīng)用于適于菌種和孢子培養(yǎng)和保存，也廣泛應(yīng)用于有子實體的真菌類，如香菇、白木耳等的生有子實體的真菌類，如香菇、白木耳等的生產(chǎn)產(chǎn) 。v常用麩皮、大米、小米、禾殼和瓊脂等，有常用麩皮、大米、小米、禾殼和瓊脂等，有的還另加其他營養(yǎng)成分。的還另加其他營養(yǎng)成分。 2）液體培養(yǎng)基）液體培養(yǎng)基v80-90%是水，內(nèi)含可溶或不溶營養(yǎng)成分，是是水，內(nèi)含可溶或不溶營養(yǎng)成分，是發(fā)酵工業(yè)大規(guī)模使用的培養(yǎng)基，它有利于氧發(fā)酵工業(yè)大規(guī)模使用的培養(yǎng)基，它有利于氧和物質(zhì)傳遞

33、。和物質(zhì)傳遞。 3）半固體培養(yǎng)基）半固體培養(yǎng)基v即在配好的液體培養(yǎng)基中即在配好的液體培養(yǎng)基中加入少量瓊脂加入少量瓊脂，一，一般用量為般用量為0.50.8%，培養(yǎng)基即呈半固體狀，培養(yǎng)基即呈半固體狀態(tài)。態(tài)。v容器放倒不流下，劇烈震蕩會破碎。容器放倒不流下，劇烈震蕩會破碎。v主要用于主要用于：鑒定菌種，觀察細(xì)菌運(yùn)動特征：鑒定菌種，觀察細(xì)菌運(yùn)動特征（穿刺培養(yǎng)）、噬菌體的效價滴定及某些厭（穿刺培養(yǎng)）、噬菌體的效價滴定及某些厭氧菌保藏等。氧菌保藏等。 3.按用途按用途（從發(fā)酵生產(chǎn)應(yīng)用考慮）（從發(fā)酵生產(chǎn)應(yīng)用考慮） 1）孢子培養(yǎng)基）孢子培養(yǎng)基v供菌種繁殖孢子用。供菌種繁殖孢子用。v要求：要求：能使菌體迅速生長

34、，產(chǎn)生較多優(yōu)質(zhì)的孢子，能使菌體迅速生長，產(chǎn)生較多優(yōu)質(zhì)的孢子，不易引起菌種發(fā)生變異。不易引起菌種發(fā)生變異。v基本配制要求：基本配制要求：營養(yǎng)不要太豐富營養(yǎng)不要太豐富(特別是有機(jī)氮源特別是有機(jī)氮源)，否則不易產(chǎn)孢，否則不易產(chǎn)孢子。子。所用無機(jī)鹽的濃度要適量，不然也會影響孢子產(chǎn)量所用無機(jī)鹽的濃度要適量，不然也會影響孢子產(chǎn)量和顏色。和顏色。要注意孢子培養(yǎng)基的要注意孢子培養(yǎng)基的pH和濕度。和濕度。v常用的孢子培養(yǎng)基有：常用的孢子培養(yǎng)基有：v麩皮培養(yǎng)基、小米培養(yǎng)基、大米培養(yǎng)基、玉麩皮培養(yǎng)基、小米培養(yǎng)基、大米培養(yǎng)基、玉米碎屑培養(yǎng)基和用葡萄糠、蛋白陳、牛肉膏、米碎屑培養(yǎng)基和用葡萄糠、蛋白陳、牛肉膏、食鹽等配制

35、成的瓊脂斜面培養(yǎng)基。食鹽等配制成的瓊脂斜面培養(yǎng)基。v大米和小米常用作霉菌孢子培養(yǎng)基，因為它大米和小米常用作霉菌孢子培養(yǎng)基，因為它們含氮少，疏松、表面積大，所以是較好孢們含氮少，疏松、表面積大，所以是較好孢子培養(yǎng)基。子培養(yǎng)基。 2）種子培養(yǎng)基）種子培養(yǎng)基v供孢子發(fā)芽、生長和繁殖菌絲體。供孢子發(fā)芽、生長和繁殖菌絲體。v要求：要求：營養(yǎng)豐富完全，氮源和維生素的含量營養(yǎng)豐富完全，氮源和維生素的含量高些，總濃度略稀薄，以達(dá)到較高溶解氧。高些，總濃度略稀薄，以達(dá)到較高溶解氧。v一般有天然有機(jī)氮源一般有天然有機(jī)氮源，因為有些氨基酸能刺，因為有些氨基酸能刺激孢子發(fā)芽。但無機(jī)氮源容易利用，有利于激孢子發(fā)芽。但無

36、機(jī)氮源容易利用，有利于菌體迅速生長，所以常包括有機(jī)及無機(jī)氮源。菌體迅速生長，所以常包括有機(jī)及無機(jī)氮源。v最后一級的種子培養(yǎng)基最好能較接近發(fā)酵培最后一級的種子培養(yǎng)基最好能較接近發(fā)酵培養(yǎng)基養(yǎng)基，這樣可使種子迅速適應(yīng)，快速生長。，這樣可使種子迅速適應(yīng)，快速生長。 3）發(fā)酵培養(yǎng)基）發(fā)酵培養(yǎng)基v是供菌種生長、繁殖和合成產(chǎn)物之用。是供菌種生長、繁殖和合成產(chǎn)物之用。v既要迅速生長、又要能迅速合成產(chǎn)物。既要迅速生長、又要能迅速合成產(chǎn)物。v除有生長所必需的營養(yǎng)元素和化合物外，還除有生長所必需的營養(yǎng)元素和化合物外，還要有產(chǎn)物所需元素、前體和促進(jìn)劑。要有產(chǎn)物所需元素、前體和促進(jìn)劑。提供合成微生物細(xì)胞和發(fā)酵產(chǎn)物的基本

37、成分。提供合成微生物細(xì)胞和發(fā)酵產(chǎn)物的基本成分。有利于提高培養(yǎng)基中產(chǎn)物的濃度，以提高單有利于提高培養(yǎng)基中產(chǎn)物的濃度，以提高單位容積發(fā)酵罐的生產(chǎn)能力。位容積發(fā)酵罐的生產(chǎn)能力。有利于提高產(chǎn)物的合成速度，縮短發(fā)酵周期。有利于提高產(chǎn)物的合成速度，縮短發(fā)酵周期。盡量減少副產(chǎn)物的形成，便于產(chǎn)物的分離純盡量減少副產(chǎn)物的形成，便于產(chǎn)物的分離純化?；Ｔ蟽r格低廉，質(zhì)量穩(wěn)定，取材容易。原料價格低廉，質(zhì)量穩(wěn)定，取材容易。所用原料盡可能減少對發(fā)酵過程中通氣攪拌所用原料盡可能減少對發(fā)酵過程中通氣攪拌的影響，利于提高氧的利用率降低能耗。的影響，利于提高氧的利用率降低能耗。 有有利于產(chǎn)品的分離和純化，并盡可能減少產(chǎn)生利于產(chǎn)

38、品的分離和純化，并盡可能減少產(chǎn)生“三廢三廢”的物質(zhì)。的物質(zhì)。生長和合成產(chǎn)物需要的總的碳源、氮源、磷生長和合成產(chǎn)物需要的總的碳源、氮源、磷源等的濃度太高，或兩階段各需的最佳條件源等的濃度太高，或兩階段各需的最佳條件不同時，則考慮不同時，則考慮分批撲料分批撲料。還要考慮配比、滲透壓、還要考慮配比、滲透壓、pH、氧化還原等因、氧化還原等因素。素。 二、二、 培養(yǎng)基成分和配比的選擇培養(yǎng)基成分和配比的選擇v培養(yǎng)基的組分、來源、加工方法、配比，緩培養(yǎng)基的組分、來源、加工方法、配比，緩沖能力，粘度，消毒是否易徹底，消毒對營沖能力，粘度，消毒是否易徹底，消毒對營養(yǎng)破壞程度、雜質(zhì)的含量等養(yǎng)破壞程度、雜質(zhì)的含量等

39、都對菌體生長和都對菌體生長和產(chǎn)物形成有影響產(chǎn)物形成有影響。注意事項1.1.要注意快速利用的碳要注意快速利用的碳( (氮氮) )源和慢速利用源和慢速利用的碳的碳( (氮氮) )源的相互配比。源的相互配比。2.2.選用適當(dāng)?shù)奶嫉取＿x用適當(dāng)?shù)奶嫉取?.3.要注意生理酸、堿性鹽和要注意生理酸、堿性鹽和pHpH緩沖劑的加緩沖劑的加入和搭配。入和搭配。確定最佳成分組成確定最佳成分組成確定各成分的最佳配比確定各成分的最佳配比確定最佳確定最佳pHpH確定最佳配制工藝確定最佳配制工藝培養(yǎng)基設(shè)計與優(yōu)化的任務(wù)培養(yǎng)基設(shè)計與優(yōu)化的任務(wù)a.培養(yǎng)基組成（包括原料來源與加工方法）培養(yǎng)基組成（包括原料來源與加工方法）b.配

40、比配比c.緩沖能力緩沖能力d.黏度黏度e.消毒是否徹底消毒是否徹底f. 消毒對營養(yǎng)的破壞程度消毒對營養(yǎng)的破壞程度g.原料的雜質(zhì)原料的雜質(zhì)培養(yǎng)基中影響菌體生長和產(chǎn)物形成的因素培養(yǎng)基中影響菌體生長和產(chǎn)物形成的因素第三節(jié)第三節(jié) 淀粉水解糖的制備淀粉水解糖的制備 一、一、淀粉水解制糖的意義淀粉水解制糖的意義 二、二、淀粉水解糖的制備方法及原理淀粉水解糖的制備方法及原理 一、淀粉水解制糖的意義一、淀粉水解制糖的意義p 大多數(shù)微生物不能直接利用淀粉（所有的氨基酸大多數(shù)微生物不能直接利用淀粉（所有的氨基酸生產(chǎn)菌不能直接利用）生產(chǎn)菌不能直接利用）p 有些微生物能夠直接利用淀粉作原料，但必須在有些微生物能夠直接

41、利用淀粉作原料，但必須在微生物產(chǎn)生淀粉酶后才能進(jìn)行，過程緩慢，發(fā)酵微生物產(chǎn)生淀粉酶后才能進(jìn)行，過程緩慢，發(fā)酵周期延長。周期延長。p 若直接利用淀粉作原料，滅菌過程的高溫會導(dǎo)致若直接利用淀粉作原料，滅菌過程的高溫會導(dǎo)致淀粉結(jié)塊，發(fā)酵液粘度劇增。淀粉結(jié)塊，發(fā)酵液粘度劇增。第三節(jié)第三節(jié) 淀粉水解糖的制備淀粉水解糖的制備v因此，在發(fā)酵生產(chǎn)之前，必須將淀粉水解因此，在發(fā)酵生產(chǎn)之前，必須將淀粉水解 為葡萄糖，才能供發(fā)酵使用。為葡萄糖，才能供發(fā)酵使用。v在工業(yè)生產(chǎn)中，在工業(yè)生產(chǎn)中，將淀粉水解為葡萄糖的過將淀粉水解為葡萄糖的過程稱淀粉的程稱淀粉的，制得的溶液叫，制得的溶液叫。v因此，在發(fā)酵生產(chǎn)之前，必須將淀粉

42、水解因此，在發(fā)酵生產(chǎn)之前，必須將淀粉水解 為葡萄糖，才能供發(fā)酵使用。為葡萄糖，才能供發(fā)酵使用。v在工業(yè)生產(chǎn)中，在工業(yè)生產(chǎn)中，將淀粉水解為葡萄糖的過程將淀粉水解為葡萄糖的過程稱淀粉的稱淀粉的，制得的溶液叫，制得的溶液叫。二、淀粉水解糖的制備方法及原理二、淀粉水解糖的制備方法及原理淀粉水解的過程：淀粉水解的過程：淀粉淀粉吸水膨脹吸水膨脹 糊化糊化 （無化學(xué)反應(yīng)無化學(xué)反應(yīng)）-淀粉酶或酸淀粉酶或酸 液化液化 糊精糊精 糖化酶或酸糖化酶或酸 低聚糖低聚糖 麥芽糖麥芽糖 葡萄糖葡萄糖（由7-12個葡萄糖殘基組成） 3-6個 2個 1 酸解法酶解法酸酶結(jié)合法p原料： 薯類、玉米、小麥、大米等p原料淀粉的性質(zhì)

43、和水解使用的催化劑的不同p定義：定義：以酸為催化劑，在高溫高壓下使淀以酸為催化劑，在高溫高壓下使淀粉水解生成葡萄糖的方法。粉水解生成葡萄糖的方法。 1.酸解法酸解法副反應(yīng)：副反應(yīng)： 不利影響：不利影響：p復(fù)合反應(yīng)復(fù)合反應(yīng)：生成的多數(shù)復(fù)合糖不能被微生生成的多數(shù)復(fù)合糖不能被微生 物利用，使發(fā)酵結(jié)束時殘?zhí)歉?。物利用，使發(fā)酵結(jié)束時殘?zhí)歉?。p分解反應(yīng)分解反應(yīng)：生成的生成的55羥甲基糠醛是產(chǎn)生羥甲基糠醛是產(chǎn)生 色素的根源，增加了糖化液精制脫色的困色素的根源，增加了糖化液精制脫色的困 難。難。 總之：總之：p降低了葡萄糖的收率。降低了葡萄糖的收率。p給產(chǎn)物的提取和糖化液的精制帶來困難。給產(chǎn)物的提取和糖化液的

44、精制帶來困難。如何控制分解反應(yīng)和復(fù)合反應(yīng)的發(fā)生？如何控制分解反應(yīng)和復(fù)合反應(yīng)的發(fā)生？ 淀粉乳濃度淀粉乳濃度 酸濃度酸濃度 不能過高不能過高 溫度溫度v工藝流程：工藝流程：v原料（淀粉、水、鹽酸）原料（淀粉、水、鹽酸） 調(diào)漿調(diào)漿通蒸汽通蒸汽糖化糖化 冷卻冷卻 中和（中和（Na2CO3) 、脫色（活性碳）、脫色（活性碳） 過濾除雜過濾除雜糖液糖液 評價評價優(yōu)點：優(yōu)點： 工藝簡單，水解時間短，生產(chǎn)效率高，設(shè)備周轉(zhuǎn)工藝簡單，水解時間短，生產(chǎn)效率高，設(shè)備周轉(zhuǎn)快?？?。缺點：缺點： 副產(chǎn)物多，影響糖液純度，一般副產(chǎn)物多，影響糖液純度，一般DEDE值值只有只有9090左右。左右。 對淀粉原料要求嚴(yán)格，不能用粗淀

45、粉，只能用純對淀粉原料要求嚴(yán)格，不能用粗淀粉，只能用純度較高的精制淀粉。度較高的精制淀粉。定義：定義： 用專一性很強(qiáng)的用專一性很強(qiáng)的淀粉酶淀粉酶及及糖化酶糖化酶將淀粉水解將淀粉水解為葡萄糖的工藝。為葡萄糖的工藝。2.酶解法酶解法淀粉水解的過程淀粉水解的過程淀粉吸水膨脹 糊化 （無化學(xué)反應(yīng)）-淀粉酶 液化 糊精 糖化酶 低聚糖 糖化酶 麥芽糖 葡萄糖（由7-12個葡萄糖殘基組成） 3-6個 2個 1 （1 1）液化）液化p淀粉酶水解底物內(nèi)部的淀粉酶水解底物內(nèi)部的1,41,4糖苷鍵糖苷鍵，不能水解，不能水解1,61,6糖苷鍵，糖苷鍵，但能越過但能越過 -1 -16-6-糖苷鍵繼續(xù)水解糖苷鍵繼續(xù)水解

46、 - -1 14-4-糖苷鍵，而將糖苷鍵，而將 -1.6-1.6糖苷鍵糖苷鍵留在在水解產(chǎn)物中。留在在水解產(chǎn)物中。p直鏈淀粉直鏈淀粉 葡萄糖、麥芽糖、麥芽三糖。葡萄糖、麥芽糖、麥芽三糖。 p支鏈淀粉支鏈淀粉 以上以上+ +異麥芽糖及含有異麥芽糖及含有 -1 -16-6-糖苷鍵的低聚糖苷鍵的低聚糖糖p淀粉被淀粉被-淀粉酶淀粉酶水解后，粘度下降，表現(xiàn)出液化，故有液化水解后，粘度下降，表現(xiàn)出液化，故有液化酶之稱。酶之稱。 v淀粉的糊化與老化淀粉的糊化與老化v淀粉的淀粉的糊化糊化是指淀粉受熱后，淀粉顆粒吸是指淀粉受熱后，淀粉顆粒吸水膨脹，晶體結(jié)構(gòu)消失，互相接觸變成糊狀水膨脹，晶體結(jié)構(gòu)消失，互相接觸變成糊

47、狀液體，即使停止攪拌，淀粉也不會再沉淀的液體，即使停止攪拌，淀粉也不會再沉淀的現(xiàn)象?，F(xiàn)象。v發(fā)生糊化現(xiàn)象時的溫度稱發(fā)生糊化現(xiàn)象時的溫度稱糊化溫度糊化溫度。不同。不同原料的糊化溫度范圍不同。原料的糊化溫度范圍不同。v淀粉的淀粉的老化老化實際上是分子間已斷裂的氫鍵、實際上是分子間已斷裂的氫鍵、糊化淀粉又重新排列形成新的氫鍵的過程，糊化淀粉又重新排列形成新的氫鍵的過程，也就是也就是復(fù)結(jié)晶復(fù)結(jié)晶的過程。的過程。v在酶法糖化時，在酶法糖化時， -淀粉酶很難進(jìn)入老化淀淀粉酶很難進(jìn)入老化淀粉的結(jié)晶區(qū)起作用，使淀粉很難液化，因粉的結(jié)晶區(qū)起作用，使淀粉很難液化，因此，必須采取相應(yīng)的措施控制糊化淀粉的此，必須采取

48、相應(yīng)的措施控制糊化淀粉的老化。老化。工藝流程工藝流程調(diào)漿調(diào)漿-配料配料-一次噴射液化一次噴射液化-液化保溫液化保溫-二次噴射二次噴射-高溫維持高溫維持-二次二次液化液化-冷卻冷卻-（糖化）（糖化） 兩次加酶噴射液化工藝兩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95-97145二次液化罐二次液化罐低壓蒸汽噴射液化工藝及條件低壓蒸汽噴射液化工藝及條件 在在配料罐配料罐內(nèi)，將淀粉加水調(diào)漿成內(nèi)，將淀粉加水調(diào)漿成淀粉乳淀粉乳，用，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

49、入0.15%的氯化鈣的氯化鈣作為淀粉酶的保護(hù)劑和激活劑，最后加入耐高溫作為淀粉酶的保護(hù)劑和激活劑，最后加入耐高溫-淀粉酶淀粉酶，料液經(jīng)攪拌均勻后用泵打入料液經(jīng)攪拌均勻后用泵打入噴射液化器噴射液化器，在噴射器中出來的料液和高溫蒸汽直接接觸，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)升溫至料液在很短時間內(nèi)升溫至95-97，此后料液進(jìn)入，此后料液進(jìn)入保溫罐保溫罐保溫保溫60min，溫度維持在，溫度維持在95-97，然后進(jìn)行，然后進(jìn)行二次噴射二次噴射，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，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145以上，并在維持罐內(nèi)維持該溫度以

50、上，并在維持罐內(nèi)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，然后淀粉酶，然后料液經(jīng)真空料液經(jīng)真空閃急冷卻閃急冷卻系統(tǒng)進(jìn)入系統(tǒng)進(jìn)入二次液化罐二次液化罐，將溫度降低到，將溫度降低到95-97，在二次液化罐內(nèi)，在二次液化罐內(nèi)加入耐高溫加入耐高溫-淀粉酶，液化約淀粉酶，液化約30min，用，用碘碘呈色試驗合格后，結(jié)束液化。呈色試驗合格后，結(jié)束液化。 兩次加酶噴射液化工藝兩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95-97145二次液化罐二次液化罐v液化條件：液化條件：v3040

51、的淀粉乳濃度、的淀粉乳濃度、pH值值57、溫、溫度度95 C97 C。 v淀粉酶的加入量，隨著酶活力的高低而定，淀粉酶的加入量，隨著酶活力的高低而定，但一般控制在但一般控制在58u/g淀粉。淀粉。在液化過程中，淀粉糊化水解成較小的分子。在液化過程中，淀粉糊化水解成較小的分子。液液化程度不能太低化程度不能太低，因為：，因為：. .液化程度低，液化液的黏度就大，難于操作；液化程度低，液化液的黏度就大，難于操作；. .葡萄糖淀粉酶屬于葡萄糖淀粉酶屬于外酶外酶，水解是由底物分子，水解是由底物分子的非還原末端開始，底物分子越大，水解的機(jī)會就越的非還原末端開始，底物分子越大，水解的機(jī)會就越小，因此會影響到

52、糖化的速度；小，因此會影響到糖化的速度；. .液化程度低，淀粉液化程度低，淀粉易老化易老化，不利于糖化，特，不利于糖化，特別會使糖化液的過濾性較差。別會使糖化液的過濾性較差。液化程度的控制液化程度的控制液化程度的控制 液化程度也不能太高液化程度也不能太高，因為：，因為： 葡萄糖淀粉酶是先與底物分子生成絡(luò)合結(jié)構(gòu)，葡萄糖淀粉酶是先與底物分子生成絡(luò)合結(jié)構(gòu)，而后發(fā)生水解作用，使葡萄糖單位逐個從糖苷鍵而后發(fā)生水解作用，使葡萄糖單位逐個從糖苷鍵中裂解出來，要求底物分子有一定的大小。中裂解出來，要求底物分子有一定的大小。液化液化超過一定程度，不利于糖化酶生成絡(luò)合結(jié)構(gòu)，影超過一定程度，不利于糖化酶生成絡(luò)合結(jié)構(gòu)

53、，影響催化效率響催化效率，使糖化液的最終值偏低。所以，使糖化液的最終值偏低。所以必須進(jìn)行滅酶必須進(jìn)行滅酶. 正常液化條件下，控制值在正常液化條件下，控制值在1020%之之間為好。間為好。 (2)(2) 糖化糖化v糖化酶糖化酶從非還原性末端水解從非還原性末端水解 -1,4-1,4糖苷鍵和糖苷鍵和 -1,6-1,6糖苷鍵。糖苷鍵。v終點確定終點確定：DEDE值達(dá)最高時，停止酶反應(yīng)值達(dá)最高時，停止酶反應(yīng)。 優(yōu)點優(yōu)點： 反應(yīng)條件溫和，不需高溫、高壓設(shè)備。反應(yīng)條件溫和，不需高溫、高壓設(shè)備。副反應(yīng)少，水解糖液純度高。副反應(yīng)少，水解糖液純度高。對原料要求粗放，可用粗原料并在較高淀粉乳濃對原料要求粗放，可用粗原料并在較高淀粉乳濃度下水解。度下水解。糖液顏色淺，質(zhì)量高。糖液顏色淺，質(zhì)量高。 缺點：缺點：生產(chǎn)周期長，一般需要生產(chǎn)周期長，一般需要4848小時。小時。需要更多的設(shè)備，且操作嚴(yán)格。需要更多的設(shè)備，且操作嚴(yán)格。 集酸解法和酶解法的優(yōu)點而采取的生產(chǎn)集酸解法和酶解法的優(yōu)點而采取的生產(chǎn)工藝。