有機(jī)酸發(fā)酵new

1、有機(jī)酸發(fā)酵new第一節(jié) 乳酸發(fā)酵在無(wú)氧條件下乳酸細(xì)菌將己糖轉(zhuǎn)化成乳酸的過(guò)程，稱(chēng)為乳酸發(fā)酵。一、乳酸菌及其發(fā)酵類(lèi)型（一） 乳酸細(xì)菌乳酸發(fā)酵工業(yè)中常用的乳酸菌：乳桿菌屬乳球菌屬鏈球菌屬雙歧桿菌屬明串珠菌屬片球菌屬芽孢乳桿菌屬腸球菌屬（二）乳酸發(fā)酵類(lèi)型同型乳酸發(fā)酵（ homolactic fermentation ）過(guò)程是：葡萄糖經(jīng) EMP 途徑生成丙酮酸，丙酮酸在乳酸脫氫酶的作用下，丙酮酸作為受氫體被還原為乳酸，從而再生 NAD + ，因只有 2 分子乳酸為唯一終產(chǎn)物，故稱(chēng)同型乳酸發(fā)酵。 乳酸的理論轉(zhuǎn)化率為100。同型乳酸發(fā)酵的主要菌種：德氏乳桿菌（ Lactobacillus delbrucki

2、i ）、嗜酸乳桿菌（ L. acidophilus ）、干酪乳桿菌（ ）、植物乳桿菌（ ）異型乳酸發(fā)酵 （ heterolactic fermentation ）：以葡萄糖為底物發(fā)酵后除乳酸外還產(chǎn)生乙醇、乙酸和 CO 2 等多種代謝產(chǎn)物的，稱(chēng)為異型乳酸發(fā)酵。乳酸的理論轉(zhuǎn)化率為50。 一些行異型 乳酸 發(fā)酵的乳酸桿菌，因缺乏 EMP 途徑中的若干重要酶 醛縮酶和異構(gòu)酶 ， 其葡萄糖的降解完全以 HMP 途徑為基礎(chǔ)，進(jìn)而行 異型乳酸發(fā)酵。異型乳酸發(fā)酵主要菌種：腸膜明串珠菌 （ Leuconostoc mesenteroides ） 、乳脂乳桿菌 （ Lactobacillus cremoris ）

3、 、短乳桿菌 （ ） 、發(fā)酵乳桿菌 （ ） 兩歧雙歧桿菌 （ Bifidobacterium bifidum ） 等 。 雙歧途徑（bifidum pathway）：2分子葡萄糖產(chǎn)生2分子乳酸和3分子乙酸，乳酸的理論轉(zhuǎn)化率亦為50。乳酸菌先分解乳糖生成葡萄糖和半乳糖，葡萄糖進(jìn)入同型或異型發(fā)酵途徑進(jìn)行分解，半乳糖異構(gòu)化或轉(zhuǎn)變?yōu)槠咸烟呛筮M(jìn)入各途徑發(fā)酵，或經(jīng)D-6-磷酸塔格糖途徑形成乳酸。二、乳酸的工業(yè)發(fā)酵生產(chǎn)（一）乳酸工業(yè)生產(chǎn)菌種1.工業(yè)發(fā)酵對(duì)產(chǎn)乳酸菌種的要求：同型發(fā)酵菌營(yíng)養(yǎng)要求低產(chǎn)酸迅速，耐高溫。2.生產(chǎn)中常用的菌種：德氏乳桿菌和保加利亞乳桿菌。（二）乳酸發(fā)酵生產(chǎn)的原料糖蜜淀粉質(zhì)原料亞硫酸鹽紙漿

4、廢液其它可利用原料（三）傳統(tǒng)乳酸生產(chǎn)工藝（1）碳源：葡萄糖、馬鈴薯淀粉、玉米淀粉、菊芋等。（2）氮源和生長(zhǎng)因子：麥根。（3）磷（4）碳酸鈣提取方法：鈣鹽法鋅鹽法離子交換法等。傳統(tǒng)鈣鹽法的工藝流程三、發(fā)酵乳制品（一）酸奶（1）定義（2）發(fā)酵劑的組成（3）發(fā)酵劑的種類(lèi)（4）發(fā)酵劑的生產(chǎn)工藝流程（5）混合發(fā)酵牛乳標(biāo)準(zhǔn)化 均質(zhì) 加熱處理（9095，1530min）接種和發(fā)酵冷卻和后熟四、酸奶發(fā)酵過(guò)程中的生物化學(xué)變化（1）乳糖的轉(zhuǎn)化（2）蛋白質(zhì)的轉(zhuǎn)化（3）風(fēng)味物質(zhì)的形成感觀指標(biāo)理化指標(biāo)微生物指標(biāo)（二）發(fā)酵干酪（1）按凝塊形成時(shí)酪蛋白凝結(jié)的方法分類(lèi) 凝乳酶凝固干酪和酸凝固干酪（2）按水分含量分類(lèi) 硬質(zhì)、半

5、硬質(zhì)和軟質(zhì)干酪（3）按用于成熟的主要微生物分類(lèi) 涂布干酪、白霉干酪等（4）按干酪組織狀態(tài)分 顆粒干酪、圓眼干酪、組織致密干酪 乳酸菌、丙酸菌、絲狀菌。5.添加劑：氯化鈣、色素等四、其他乳酸發(fā)酵食品（自學(xué)）（一）發(fā)酵香腸生產(chǎn)工藝、發(fā)酵劑、發(fā)酵過(guò)程中香腸組分的變化（二）乳酸發(fā)酵蔬菜和蔬菜汁泡菜的生產(chǎn)、乳酸發(fā)酵蔬菜汁、豆類(lèi)乳酸發(fā)酵食品一、醋酸理化特性及其用途二、醋酸發(fā)酵的生化過(guò)程三、食醋釀造的原料及處理四、食醋發(fā)酵工藝五、食醋的質(zhì)量指標(biāo)第二節(jié) 醋酸發(fā)酵與食醋釀造 Acetic Fermentation and Vinegar Brewing醋酸:又名乙酸(CH3COOH)，是典型的揮發(fā)性脂肪酸。無(wú)水

6、醋酸在低溫下凝固成冰狀，俗稱(chēng)冰醋酸。普通醋酸約含純醋酸36，為無(wú)色透明液體。 一、概述食醋是傳統(tǒng)的酸性調(diào)味品，我國(guó)釀醋有記載的歷史已有3000多年。我國(guó)名醋：山西陳醋、鎮(zhèn)江香醋、北京熏醋、上海米醋、四川鼓醋、江浙玫瑰醋、福建紅曲醋、等。按照生產(chǎn)工藝分類(lèi)：釀造醋、合成醋、再制醋。二、醋酸發(fā)酵的生化過(guò)程醋酸發(fā)酵：是指乙醇在醋酸菌的作用下氧化成醋酸的過(guò)程。（1）CH3CH2OHCH3CHO（2）CH3CHOCH3COOH（1）、（2）分別在乙醇脫氫酶和乙醛脫氫酶的作用下進(jìn)行的。答：兩者不等同。 因?yàn)榇姿岚l(fā)酵過(guò)程中，主要產(chǎn)物只有醋酸，即（淀粉糖）乙醇乙醛醋酸。而食醋釀造過(guò)程中，除形成醋酸外，還有以下兩

7、類(lèi)主要反應(yīng)：（1）蛋白質(zhì)水解：蛋白質(zhì)在曲霉產(chǎn)生的蛋白酶作用下，形成氨基酸，氨基酸是食醋鮮味成分重要來(lái)源，有一些形成色素。（2）酯化反應(yīng)：酵母菌和醋酸菌在代謝過(guò)程中產(chǎn)生的有機(jī)酸與醇類(lèi)結(jié)合生成酯類(lèi)，賦予食醋香味。食醋釀造的生化過(guò)程與醋酸發(fā)酵生化過(guò)程是否等同？為什么？答：1.參與食醋發(fā)酵過(guò)程的微生物主要有三類(lèi)：霉菌、酵母菌和醋酸菌。參與食醋發(fā)酵過(guò)程的微生物有哪些？各自發(fā)揮什么作用？(參考教材P248)2.各類(lèi)微生物的作用：霉菌：作為糖化菌，分解原料中的淀粉為可發(fā)酵性糖類(lèi)，同時(shí)分解蛋白質(zhì)生成肽類(lèi)和氨基酸。酵母菌：在厭氧條件下發(fā)酵糖類(lèi)生成乙醇。同時(shí)產(chǎn)生少量葡萄糖酸等有機(jī)酸。醋酸菌：在氧氣充足條件下氧化乙

8、醇生成乙酸，乙酸是食醋中酸味的主要成分。三、食醋釀造的原料及處理（一）釀造原料1.主料：淀粉原料、含糖原料、含酒精原料。2.輔料：細(xì)谷糠、麩皮。3.填充料：谷糠、花生殼、谷殼、玉米芯、高梁殼。4.添加劑：食鹽、蔗糖、炒米色等。酒糟、淀粉渣、糖蜜等釀醋主料薯類(lèi)水果野生植物谷類(lèi)農(nóng)副產(chǎn)品下腳料（二）原料處理固態(tài)發(fā)酵：淀粉原料粉碎加水蒸煮淀粉顆粒吸水膨脹液態(tài)發(fā)酵：淀粉原料 加3倍水浸泡蒸煮呈粥狀加酶或曲糖化四、食醋發(fā)酵工藝常用的食醋發(fā)酵工藝類(lèi)型：（一）固態(tài)發(fā)酵法（二）酶法液化回流通風(fēng)法（三）液體深層發(fā)酵法（四）發(fā)酵工藝的新進(jìn)展（一）固態(tài)發(fā)酵法生產(chǎn)食醋（1）類(lèi)型：大曲醋 小曲醋 麩曲醋（2）特點(diǎn)：低溫糖

9、化及酒精發(fā)酵，邊糖化邊發(fā)酵。配合使用多量的輔料和填充料。多菌種混合發(fā)酵，敞口操作，輔料為生料。浸淋法抽提食醋。大曲醋大曲：以大麥、豌豆為主要原料，根霉、毛霉、曲霉和酵母菌為主要發(fā)酵菌種。工藝復(fù)雜、淀粉利用率低、生成周期長(zhǎng)；便于保管和運(yùn)輸、成醋風(fēng)味好。大曲醋特點(diǎn)：以高粱為主要原料，發(fā)酵周期長(zhǎng)，產(chǎn)品質(zhì)量好，但出品率低，成本高(如山西老陳醋)。小曲醋小曲：以糯米、大米為主要原料，添加中草藥者又稱(chēng)藥小曲，根霉和酵母菌為主要微生物。適用于糯米、大米、高粱等原料的發(fā)酵，對(duì)薯類(lèi)及野生植物原料適應(yīng)性差。小曲醋：以糯米或大米為主要原料，產(chǎn)品風(fēng)味好（如鎮(zhèn)江香醋）。麩曲醋麩曲：以麩皮為主要制曲原料，曲霉菌為制曲菌種

10、。是國(guó)內(nèi)醋廠普遍采用的糖化劑。成本低、制曲周期短、糖化力強(qiáng)、對(duì)原料適應(yīng)性強(qiáng)，出醋率高。麩曲醋：工藝簡(jiǎn)便、發(fā)酵周期短、成本低、出醋率高，風(fēng)味稍差。薯干、碎米或高粱潤(rùn)水加麩皮、谷糠拌勻粉碎醋母麩曲、酒母、水拌糠、接種入缸邊糖化邊發(fā)酵蒸料接種冷卻淋醋加熱滅菌配兌陳釀貯存加鹽陳釀翻醅成品灌裝2.固態(tài)發(fā)酵釀醋工藝流程（以麩曲醋為例）固-固發(fā)酵工藝流程（1）釀醋過(guò)程中所需曲及菌種制備麩曲制備：麩皮接入純種曲霉固態(tài)發(fā)酵而成。酒母制備：酵母菌液體發(fā)酵制得培養(yǎng)液。醋母制備：醋酸菌液體發(fā)酵制得培養(yǎng)液。（2）麩曲醋釀造過(guò)程工藝操作原料處理：主料粉碎配料（100kg主料+統(tǒng)糠80kg+麩皮120kg）潤(rùn)料（加水275

11、kg拌勻）蒸料（常壓1h或）出鍋冷卻至3040發(fā)酵：冷后原料拌入麩曲50kg和酒母40kg，補(bǔ)水180kg，拌勻入缸發(fā)酵品溫升至40時(shí)翻醅倒缸 發(fā)酵57d，酒精含量達(dá)78% 拌入礱糠50kg和醋母40kg 數(shù)次翻醅倒缸約12d醋酸含量達(dá)到77.5% 醅表面加鹽 48h后熟結(jié)束發(fā)酵淋醋：三套循環(huán)法成熟醋醅 淋醋頭渣二渣醋渣浸泡2024h頭醋二醋三醋飼料填充料清水陳醋：有兩種方法，醋醅陳釀和醋液陳釀。配兌和滅菌：頭醋經(jīng)澄清池沉淀，得澄清醋液，調(diào)整其濃度、成分。除現(xiàn)銷(xiāo)產(chǎn)品及高檔醋外，一般要加入0.1%苯甲酸鈉防腐劑。生醋加熱至80以上進(jìn)行滅菌，包裝得成品。 小結(jié)1.食醋釀造原料：主料、輔料、填充料、

12、添加劑。2.固-固法生產(chǎn)麩曲醋的工藝：固-固法生產(chǎn)麩曲醋麩曲、酒母、醋母的制備原料處理：粉碎、潤(rùn)料、整料、冷卻發(fā)酵酒精發(fā)酵醋酸發(fā)酵加鹽后熟淋醋、陳醋、配兌和滅菌（四）酶法液化通風(fēng)回流生產(chǎn)食醋（1）出醋率比一般固態(tài)發(fā)酵法提高16左右。（2）節(jié)省蒸汽燃料。（3）大部分實(shí)現(xiàn)管道化和機(jī)械化，大大降低了勞動(dòng)強(qiáng)度，節(jié)約勞力。（4）酒精發(fā)酵結(jié)束，直接拌入生麩皮進(jìn)行醋酸發(fā)酵，簡(jiǎn)化了工序，提高了產(chǎn)量和質(zhì)量。醋酸發(fā)酵水泥池（五）液體深層發(fā)酵生產(chǎn)食醋自吸式發(fā)酵罐（六）食醋的質(zhì)量指標(biāo)1.感觀指標(biāo)：色、香、味、體。2.理化指標(biāo)：總酸、氨基氮、還原糖、相對(duì)密度。3.衛(wèi)生指標(biāo)：有害重金屬（砷、鉛）、無(wú)機(jī)酸、微生物（雜菌、大

13、腸桿菌、致病菌）。第一節(jié) 思考題1.什么叫乳酸發(fā)酵？簡(jiǎn)述乳酸發(fā)酵的類(lèi)型。2.簡(jiǎn)述酸奶的生產(chǎn)工藝。3.酸奶發(fā)酵過(guò)程中發(fā)生的生物化學(xué)變化有哪些？第二節(jié) 思考題：1.簡(jiǎn)述食醋發(fā)酵的生化過(guò)程。2.參與醋酸發(fā)酵的微生物主要有哪幾種？各自在發(fā)酵過(guò)程中發(fā)揮什么作用？3.按生產(chǎn)用曲種類(lèi)可把食醋劃分為哪些類(lèi)型？各有何特點(diǎn)？4.試述固態(tài)發(fā)酵釀醋的工藝流程及操作要點(diǎn)。5.分析食醋色、香、味、體的來(lái)源。第三節(jié) 檸檬酸發(fā)酵1784年 Scheele從檸檬中提取到檸檬酸。1893年以前 主要用柑橘、菠蘿和檸檬等果實(shí)中提取檸檬酸。1893年 Wehmer發(fā)現(xiàn)淡黃青霉可以分泌檸檬酸。1917年 Currie以黑曲霉為菌種發(fā)酵

14、生產(chǎn)檸檬酸。1952年 美國(guó)Mile公司開(kāi)創(chuàng)了液體深層發(fā)酵法生產(chǎn)檸檬酸。1988年 我國(guó)成為世界第二大檸檬酸生產(chǎn)國(guó)。一、檸檬酸的理化性質(zhì)二、檸檬酸發(fā)酵生產(chǎn)原料（一）碳源（二）氮源及微量元素三、檸檬酸生產(chǎn)菌種及生物合成途徑（一）檸檬酸生產(chǎn)菌種葡萄糖及淀粉質(zhì)原料：黑曲霉石油副產(chǎn)品為原料：假絲酵母屬（二）檸檬酸生物合成途徑經(jīng)EMP途徑合成檸檬酸:經(jīng)EMP生物合成檸檬酸有如下特點(diǎn)： (1) 沒(méi)有碳原子損失，理論轉(zhuǎn)化率為。 (2)檸檬酸分子中的1個(gè)氧原子從水分子中引進(jìn)，其他6個(gè)氧原子來(lái)自葡萄糖。 (3)在檸檬酸生物合成中，從葡萄糖分子中脫下的氫是以氧作為最終受體，每合成1mol檸檬酸需2，是葡萄糖完全氧

15、化所需O2的1/4。因此，由EMP途徑合成檸模酸的發(fā)酵是需氧發(fā)酵但供氧量不能過(guò)大。 (4)檸檬酸生物合成過(guò)程涉及CO 2暗固定反應(yīng)，發(fā)酵過(guò)程需要保持一定的CO2分壓，以促進(jìn)丙酮酸羧化為草酰乙酸。 (5)生物合成1mol檸檬酸產(chǎn)生11個(gè)ATP，菌體以此維持生命運(yùn)動(dòng)及用作合成其他必需代謝產(chǎn)物所需的能量。由葡萄糖經(jīng)HMP途徑合成檸檬酸:由HMP途徑合成檸檬酸有如下特點(diǎn)： (1)葡萄糖經(jīng)HMP途徑合成檸檬酸，損失1個(gè)碳原子，理論轉(zhuǎn)化率為。 (2)合成過(guò)程中同樣從水分子中引進(jìn)1個(gè)氧原子。 (3) 每合成1mol檸檬酸需2.7mol O2，是EMP途徑合成檸檬酸的近一倍，因此發(fā)酵的需氧量大。 (4) HM

16、P途徑合成檸檬酸同樣涉及CO2暗固定反應(yīng)。 (5) HMP途徑每合成lmol檸檬酸，產(chǎn)生個(gè)ATP，是EMP途徑所產(chǎn)生的ATP的倍左右。經(jīng)由三羧酸循環(huán)及乙醛酸循環(huán)。不涉及CO2固定反應(yīng)。正烷烴首先氧化為脂肪酸，脂肪酸經(jīng)-氧化生成乙酸。只適應(yīng)于食品工業(yè)以外的途徑。（三）檸檬酸的發(fā)酵生產(chǎn)（四）檸檬酸的分離提純 基本原理：在中和后的發(fā)酵液中加入碳酸鈣粉末生成檸檬酸鈣沉淀，分離出沉淀后加入濃硫酸得到硫酸鈣沉淀和檸檬酸。第四節(jié) 其它有機(jī)酸發(fā)酵（自學(xué)）一、反丁烯二酸發(fā)酵二、蘋(píng)果酸發(fā)酵三、葡萄糖酸發(fā)酵四、丁酸發(fā)酵五、衣康酸發(fā)酵第八章 酶制劑生產(chǎn)第一節(jié) 酶制劑的工業(yè)化生產(chǎn)第二節(jié) 淀粉酶第三節(jié) 蛋白酶（自學(xué)）第四

17、節(jié) 其它酶類(lèi)生產(chǎn)（自學(xué)）第五節(jié) 酶應(yīng)用新技術(shù)第一節(jié) 酶制劑的工業(yè)化生產(chǎn)一、工業(yè)化酶制劑生產(chǎn)的優(yōu)點(diǎn)與從動(dòng)植物組織中提取相比，微生物發(fā)酵法生產(chǎn)酶制劑具有以下明顯的優(yōu)點(diǎn)：（一）酶的品種多，新酶種易得。（二）菌種易誘變，代謝易調(diào)控。（三）生產(chǎn)周期短，酶的產(chǎn)量大。（四）基因易操縱，優(yōu)質(zhì)種易得。二、酶制劑生產(chǎn)的基本工藝流程（一）基本工藝流程圖（二）工藝要點(diǎn)說(shuō)明第二節(jié) 淀粉酶一、 -淀粉酶目前國(guó)內(nèi)外生產(chǎn)-淀粉酶所采用的菌種主要有細(xì)菌和霉菌兩類(lèi)，最常用的是芽孢桿菌和米曲霉。霉菌-淀粉酶大多采用固體曲法生產(chǎn)，細(xì)菌-淀粉酶則以液體深層發(fā)酵為主。2生產(chǎn)方法（1）固體培養(yǎng)法 （2）液體發(fā)酵法3. -淀粉酶生產(chǎn)新技術(shù)誘

18、變育種和基因工程育種篩選優(yōu)良菌株二、-淀粉酶 -淀粉酶主要用于從淀粉制取麥芽糖、啤酒生產(chǎn)等食品生產(chǎn)及其他方面。目前國(guó)內(nèi)外工業(yè)上所用的-淀粉酶仍多從高等植物中提取，微生物- 淀粉酶尚不能投人大規(guī)模工業(yè)化生產(chǎn)，其原因主要是酶活力低、耐熱性差，不能適應(yīng)啤酒、飴糖生產(chǎn)工藝的要求，因此迫切需要研究高產(chǎn)、熱穩(wěn)定性好的產(chǎn)酶菌株。多黏芽孢桿菌巨大芽孢桿菌蠟狀芽孢桿菌環(huán)狀芽孢桿菌鏈霉菌 三、糖化酶 1產(chǎn)酶菌種主要是霉菌，我國(guó)多用紅曲霉、黑曲霉以及根霉。根霉以固體發(fā)酵為宜，紅曲霉和黑曲霉多以深層液體發(fā)酵生產(chǎn)。(1) 固體發(fā)酵法工藝流程：試管菌種三角瓶麩曲擴(kuò)大培養(yǎng)簾子曲種通風(fēng)制曲成品。(2)液體深層發(fā)酵法工藝流程：試管斜面種子種