微生物發(fā)酵與食品生產

微生物發(fā)酵與食品生產當前您正瀏覽第一頁，共二十六頁。我們的日常生活中也接觸到許多發(fā)酵食品，請思考這樣一個問題：哪些食品是由微生物發(fā)酵生產的？相應的發(fā)酵種類是什么？舉例說出利用微生物發(fā)酵生產的5種食品當前您正瀏覽第二頁，共二十六頁。微生物的應用酒類：包括果酒、啤酒、白酒及其他酒均是利用釀酒酵母，在厭氧條件下進行發(fā)酵，將葡萄糖轉化為酒精生產的。白酒經過蒸餾，因此酒的主要成分是水和酒精，以及一些加熱后易揮發(fā)物質，如各種酯類、其他醇類和少量低碳醛酮類化合物。果酒和啤酒是非蒸餾酒，發(fā)酵時酵母將果汁中或發(fā)酵液中的葡萄糖，轉化為酒精，而其他營養(yǎng)成分會部分被酵母利用，產生一些代謝產物，如氨基酸、維生素等，也會進入發(fā)酵的酒液中。因此，果酒和啤酒營養(yǎng)價值較高。

當前您正瀏覽第三頁，共二十六頁。微生物的應用醋：食品店或超市出售的醋中，除了白醋是由化學合成的食品級醋酸勾兌的外，其他的則是由醋酸菌在好氧條件下發(fā)酵，將固體發(fā)酵產生的酒精轉化為醋酸生產的。由于使用的微生物菌種或曲種的差異，在葡萄糖發(fā)酵過程中會產生乳酸或其他有機酸，因而使醋有不同的風味。

當前您正瀏覽第四頁，共二十六頁。微生物的應用醬油：醬油生產以大豆為主要原料，其他有麥麩、小麥、玉米等，將原料經粉碎制成固體培養(yǎng)基，在好氧條件下，利用產生蛋白酶的霉菌，如黑曲霉進行發(fā)酵。微生物在生長過程中會產生大量的蛋白酶，將培養(yǎng)基中的蛋白質水解成小分子的肽和氨基酸，然后淋洗、調制成醬油產品。醬油富含氨基酸和肽，具有特殊香味。

醬：以大豆和少量面粉為原料，蒸煮后在空氣中自然發(fā)酵。發(fā)酵過程主要是能夠產生蛋白酶、脂肪酶和淀粉酶的霉菌，將大豆中的蛋白質、脂肪、淀粉分解，產生出氨基酸、多肽、甘油、脂肪酸等多種物質。這些物質使醬具有獨特的醬香味。微生物的應用當前您正瀏覽第五頁，共二十六頁。微生物的應用酸奶：牛奶在厭氧條件下，由乳酸菌發(fā)酵，將乳糖分解，并進一步發(fā)酵產生乳酸和其他有機酸，以及一些芳香物質和維生素等；同時蛋白質也部分水解。因此，酸奶是營養(yǎng)豐富、易消化，少含乳糖，是適合于有乳糖不適應癥者的優(yōu)良食品。酒釀：是大米經蒸煮后，接種根霉，在好氧條件下，發(fā)酵生產的含低濃度酒精和不同糖分的食品。根霉在生長時會產生大量的淀粉酶，將大米中的淀粉水解成葡萄糖，同時利用部分葡萄糖發(fā)酵產生酒精。微生物的應用當前您正瀏覽第六頁，共二十六頁。微生物的應用面包：現(xiàn)在的面包均是利用活性干酵母（面包酵母）經活化后，與面粉混合發(fā)酵，再加入各種添加劑，經烤制生產的。面粉發(fā)酵后淀粉結構發(fā)生改變，變得易于消化、營養(yǎng)易于吸收。饅頭：以前做饅頭的面粉是經自然發(fā)酵后蒸制的，如果連續(xù)使用面肥發(fā)酵，經幾代發(fā)酵，微生物會因生長優(yōu)勢而單一化。發(fā)酵的菌種一般多為乳酸菌。因為發(fā)酵產酸，在蒸制前要用堿中和酸，制得的饅頭才松軟適口、帶有特殊香味?，F(xiàn)在，大批量生產是采用干酵母發(fā)酵，所以不產酸，不需要再用堿中和即可蒸制。微生物的應用當前您正瀏覽第七頁，共二十六頁。微生物的應用泡菜：（乳酸菌）腐乳：（毛霉、青霉、酵母、曲霉等）酸菜：與泡菜類似。微生物的應用當前您正瀏覽第八頁，共二十六頁。微生物的應用糖果、餅干、果凍等添加了紅曲色素，以調節(jié)色澤；果汁、餅干、面包、點心、方便面等添加了黃原膠，起懸浮、穩(wěn)定、增稠、改善口感、防止粘牙、延長儲存期等作用；各類罐頭，包括蔬菜、水果、蘑菇、魚類、肉類、蛋類罐頭，香腸，包裝奶等添加了乳鏈桿菌肽，以保鮮、防腐，保存營養(yǎng)和改善口感等；各種果汁、啤酒和飲料中均需使用檸檬酸或乳酸作為酸味劑調節(jié)口味、口感；可以說市場上出售的各類食品均加有各種食品添加劑，其中約70%～80%的食品添加劑是用發(fā)酵法，或發(fā)酵產生的酶，加工生產的。微生物的應用當前您正瀏覽第九頁，共二十六頁。一、發(fā)酵工業(yè)經歷了哪幾個階段？原始發(fā)展階段（發(fā)酵技術原始，頂多是家庭小制作，技術進步緩慢，完全是經驗式的，并不知道其中的原理

。）傳統(tǒng)發(fā)酵工業(yè)階段（人們才開始了解發(fā)酵現(xiàn)象的本質，采用開放式的發(fā)酵方式，生產過程較為簡單，對生產設備要求不高，規(guī)模一般不大。）現(xiàn)代發(fā)酵工業(yè)階段（生產技術要求高；生產規(guī)模大；技術發(fā)展速度快；菌種的生產能力大幅度提高，新產品、新技術、新設備的應用達到前所未有的程度。

）生物技術產業(yè)階段（利用構建的基因工程菌生產

）當前您正瀏覽第十頁，共二十六頁。四千年前，利用微生物釀酒；1857年，巴斯德證明活酵母能酒精發(fā)酵；19世紀末到20世紀30年代，利用微生物生產的新產品不斷出現(xiàn)20世紀40-50年代，無菌技術的發(fā)展和大型發(fā)酵罐的設計成功，例：弗洛里、錢恩研究出了大規(guī)模生產青霉素方法20世紀70年代后，分子生物學的發(fā)展，利用基因工程將特定的基因轉移到微生物中，獲得能生產特定產品的基因工程菌，再進行發(fā)酵培養(yǎng)。傳統(tǒng)發(fā)酵工業(yè)現(xiàn)代發(fā)酵工業(yè)生物技術產業(yè)階段原始發(fā)酵工業(yè)當前您正瀏覽第十一頁，共二十六頁。二、微生物發(fā)酵需要條件的探究微生物的發(fā)酵需要糖類，當有糖類存在時酵母菌能進行發(fā)酵。實驗內容：探究酵母菌發(fā)酵所需要的條件假設當前您正瀏覽第十二頁，共二十六頁。號瓶內容物結果1溫水、酵母2溫水、酵母和5mL鹽水3溫水、酵母和5mL糖水4溫水、酵母和30mL糖水5溫水、5mL糖水實驗記錄表無氣體產生無氣體產生有氣體產生有大量氣體產生無氣體產生思考：1、為什么要加入溫水？2、設置3號和4號瓶的目的是什么？為什么要設置5號瓶？3、如果在瓶中加入牛奶、硝酸鹽則結果有何不同？當前您正瀏覽第十三頁，共二十六頁。三、發(fā)酵生產過程探秘發(fā)酵：是利用微生物，在適宜的條件下，將原料經過特定的代謝途徑轉化為人類所需要的產物的過程。如：谷氨酸棒狀桿菌生產味精；黃色短桿菌生產賴氨酸；發(fā)酵過程中的微生物：大多數(shù)為好氧微生物，少數(shù)為厭氧微生物當前您正瀏覽第十四頁，共二十六頁。選育菌種配制培養(yǎng)基滅菌發(fā)酵罐內發(fā)酵接種分離提純產品擴大培養(yǎng)發(fā)酵生產過程當前您正瀏覽第十五頁，共二十六頁。內容：1）菌種的選育2）培養(yǎng)基的配制3）滅菌4）擴大培養(yǎng)和接種5）發(fā)酵過程6）產品的分離和提純發(fā)酵工程生產過程當前您正瀏覽第十六頁，共二十六頁。（一）菌種的選育怎樣才能得到優(yōu)良的菌種？1）若生產的是微生物直接合成的產物，如青霉素、谷氨酸等，則可從自然界中先分離出相應菌種，再用物理或化學的方法誘變育種，從突變個體中篩選出符合生產要求的優(yōu)良菌種。2）若生產的是微生物不能合成的產品，則可用基因工程、細胞工程的方法對菌種的遺傳特性進行定向改造，以構建工程細胞或工程菌，從而達到生產相應產品的目的。當前您正瀏覽第十七頁，共二十六頁。（二）擴大培養(yǎng)工業(yè)發(fā)酵要想在較短時間內得到大量的發(fā)酵產物，則需要大量的菌體。如何得到大量菌體來縮短生產周期？需要經過多次擴大培養(yǎng)。怎樣對菌種進行擴大培養(yǎng)？將培養(yǎng)到生長速度最快時期的菌體分開，再進行培養(yǎng)。當前您正瀏覽第十八頁，共二十六頁。（三）培養(yǎng)基的配制生長因子無機鹽水氮源碳源酸堿度成分是細胞內各種化學反應的進行場所合成自身物質提供能量，最常用的是糖類是微生物細胞生長繁殖和生物合成不可缺的物質。分為無機氮和有機氮兩種提供不可缺少的礦質元素如：酵母膏、動物肝臟浸出液、麥芽汁根據(jù)不同的微生物進行調節(jié)思考：蛋白胨、酵母膏可以作為什么？當前您正瀏覽第十九頁，共二十六頁。1、發(fā)酵工程所用的菌種大多是單一的純種，整個發(fā)酵過程不能混入雜菌，為什么？因為雜菌將與菌種形成競爭關系，對發(fā)酵過程造成不良影響。（四）滅菌和接種例如：1）在谷氨酸發(fā)酵過程中混入放線菌，則放線菌分泌的抗生素會使大量的谷氨酸棒狀桿菌死亡。2）在青霉素生產過程中混入雜菌，這些雜菌會分泌青霉素酶，分解青霉素。當前您正瀏覽第二十頁，共二十六頁。2、如何防止雜菌的污染？在發(fā)酵前對培養(yǎng)基和發(fā)酵設施進行嚴格的滅菌處理。3、怎樣才算滅菌徹底？用高溫、高壓的方式，殺死所有雜菌的胞體、芽孢和孢子。當前您正瀏覽第二十一頁，共二十六頁。（五）發(fā)酵過程—中心階段發(fā)酵過程的監(jiān)控：1、要在發(fā)酵過程中隨時取樣檢測培養(yǎng)液中細菌數(shù)目、產物濃度以了解發(fā)酵進程；2、及時添加必需的培養(yǎng)基成分來延長菌體生長穩(wěn)定期的時間，以得到更多的發(fā)酵產物3、要嚴格控制溫度、pH、溶氧、通氣量與轉速等發(fā)酵條件。。當前您正瀏覽第二十二頁，共二十六頁。發(fā)酵過程的影響因素：微生物分解有機物釋放的能量，一部分用于合成ATP，另一部分散發(fā)到培養(yǎng)基中時，會引起發(fā)酵溫度升高；機械攪拌也會產生一部分熱量引起溫度升高。此外，發(fā)酵罐壁散熱，水分蒸發(fā)會帶走部分熱量，使發(fā)酵溫度降低。用冷卻水進行溫度的調節(jié)1、溫度當前您正瀏覽第二十三頁，共二十六頁。

2、PH值PH發(fā)生變化的主要原因是培養(yǎng)基中營養(yǎng)成分的利用和代謝產物的積累。如當谷氨酸棒狀桿菌利用糖類物質不斷生成谷氨酸時，培養(yǎng)液的pH就會下降；而堿性物質的消耗和氨的生成等則會導致培養(yǎng)液的pH上升。調節(jié)和控制培養(yǎng)液pH的方法：在