食品生物技術(shù)第三章-復(fù)印用

1、1 第三章第三章 發(fā)酵工程及其在食品工業(yè)中的應(yīng)用發(fā)酵工程及其在食品工業(yè)中的應(yīng)用 The Application of Fermentation Engineering in Food Industry 2 第一節(jié)第一節(jié) 前前 言言 自然發(fā)酵階段自然發(fā)酵階段 純種發(fā)酵技術(shù)的建立（純種發(fā)酵技術(shù)的建立（十九世紀(jì)末十九世紀(jì)末） 深層發(fā)酵技術(shù)的建立深層發(fā)酵技術(shù)的建立 代謝控制發(fā)酵技術(shù)（代謝控制發(fā)酵技術(shù)（1950-1960） 發(fā)酵原料的拓展與發(fā)酵設(shè)備的改進(jìn)發(fā)酵原料的拓展與發(fā)酵設(shè)備的改進(jìn) （60年代初期年代初期，石油發(fā)酵時(shí)期石油發(fā)酵時(shí)期） 基因工程菌的構(gòu)建（基因工程菌的構(gòu)建（1970-） 3 固態(tài)（體）發(fā)酵

2、 微生物在濕的固體培養(yǎng)基上生長(zhǎng)、繁殖、代謝 的發(fā)酵過程（培養(yǎng)基含水量在50%左右，通常 “手捏成團(tuán)，落地成散”）。-接近自然狀 態(tài)的發(fā)酵過程，主要適合于霉菌。 4 優(yōu)點(diǎn)：優(yōu)點(diǎn)： 培養(yǎng)基簡(jiǎn)單且來源廣泛培養(yǎng)基簡(jiǎn)單且來源廣泛 不需要嚴(yán)格的無菌操作不需要嚴(yán)格的無菌操作 發(fā)酵殘?jiān)幚砗?jiǎn)單，廢水發(fā)酵殘?jiān)幚砗?jiǎn)單，廢水 排放少排放少 分生孢子可作為種子，能分生孢子可作為種子，能 長(zhǎng)期保存和重復(fù)利用長(zhǎng)期保存和重復(fù)利用 5 缺點(diǎn)：缺點(diǎn)： 培養(yǎng)基不均勻且不易攪拌，培養(yǎng)基不均勻且不易攪拌， 使得發(fā)酵參數(shù)的檢測(cè)和控使得發(fā)酵參數(shù)的檢測(cè)和控 制都比較困難制都比較困難 連續(xù)操作和自動(dòng)化很困難連續(xù)操作和自動(dòng)化很困難 勞動(dòng)強(qiáng)度

3、大，占地面積大，勞動(dòng)強(qiáng)度大，占地面積大， 易污染雜菌。易污染雜菌。 6 液態(tài)（體）深層發(fā)酵 在裝有無菌液體培養(yǎng)基的封閉式發(fā)酵罐中接入 菌種，通入無菌空氣并適當(dāng)攪拌，進(jìn)行微生物 培養(yǎng)或發(fā)酵的技術(shù)。根據(jù)操作方式，可分為間 歇式發(fā)酵和連續(xù)式發(fā)酵。 7 優(yōu)點(diǎn)：優(yōu)點(diǎn)： 培養(yǎng)基均勻，容易控制發(fā)培養(yǎng)基均勻，容易控制發(fā) 酵參數(shù)，選擇最佳培養(yǎng)條酵參數(shù)，選擇最佳培養(yǎng)條 件件 易于實(shí)現(xiàn)大規(guī)模工業(yè)化、易于實(shí)現(xiàn)大規(guī)模工業(yè)化、 標(biāo)準(zhǔn)化、自動(dòng)化生產(chǎn)，生標(biāo)準(zhǔn)化、自動(dòng)化生產(chǎn)，生 產(chǎn)效率高產(chǎn)效率高 -主要發(fā)酵生產(chǎn)工藝主要發(fā)酵生產(chǎn)工藝 8 發(fā)酵工程的一般工藝過程發(fā)酵工程的一般工藝過程 菌種的選育菌種的選育 培養(yǎng)基的配制與優(yōu)化培養(yǎng)基

4、的配制與優(yōu)化 培養(yǎng)基的滅菌培養(yǎng)基的滅菌 種子擴(kuò)大培養(yǎng)（種子擴(kuò)大培養(yǎng)（試管試管- -搖瓶搖瓶- -種子罐種子罐） 微生物發(fā)酵生產(chǎn)微生物發(fā)酵生產(chǎn) 發(fā)酵液的后提取發(fā)酵液的后提取 6. 具有抗噬菌體感染的能力 遺傳特性穩(wěn)定，不易變異退化 2. 生長(zhǎng)繁殖能力強(qiáng) 3. 不生產(chǎn)或少生產(chǎn)與目標(biāo)產(chǎn)品 性質(zhì)相近的副產(chǎn)物 4. 對(duì)培養(yǎng)基營養(yǎng)成分要求低 5. 最適溫度、耗氧適中，易 于控制發(fā)酵條件 優(yōu)良生產(chǎn)菌種的特性優(yōu)良生產(chǎn)菌種的特性 7. 菌種為非病原菌 10 發(fā)酵微生物的來源 從自然界分離篩選 野生型微生物是獲得優(yōu)良菌種的寶庫。 從菌種保藏機(jī)構(gòu)的已知菌種中直接分離篩 選 可節(jié)省時(shí)間和篩選工作量。 從生產(chǎn)過程中分離

5、篩選 工業(yè)生產(chǎn)中常采用的方法。 11 誘變育種誘變育種 （物理誘變；化學(xué)誘變）（物理誘變；化學(xué)誘變） 基因重組改良基因重組改良 碳源 有機(jī)和無機(jī)碳源 2. 氮源 有機(jī)和無機(jī)氮源 3. 無機(jī)鹽及微量元素 4. 生長(zhǎng)因子 培養(yǎng)基的組成培養(yǎng)基的組成 培養(yǎng)基的配制培養(yǎng)基的配制 用于培養(yǎng)菌體的種子培養(yǎng)基營 養(yǎng)成分應(yīng)豐富，碳氮比值低 用于積累大量代謝產(chǎn)物的發(fā)酵 培養(yǎng)基，氮源含量稍低 機(jī)械攪拌通風(fēng)發(fā)酵罐示意圖機(jī)械攪拌通風(fēng)發(fā)酵罐示意圖 代謝途徑的 一覽圖 1點(diǎn)1線或1點(diǎn) 2線:410個(gè)； 1點(diǎn)3線:71個(gè)； 1點(diǎn)4線:20個(gè)； 1點(diǎn)5線:11個(gè)； 1點(diǎn)6線或6線 以上:8個(gè)；1 點(diǎn)1線在1個(gè) 途徑的末端； 1

6、點(diǎn)2線在1個(gè) 途徑的中間； 1點(diǎn)3線參與2 個(gè)途徑； 其余類推。 化學(xué)參數(shù)化學(xué)參數(shù)：基質(zhì)濃度、 ：基質(zhì)濃度、pHpH、產(chǎn)物濃度、核酸量等、產(chǎn)物濃度、核酸量等 生物參數(shù)：生物參數(shù)：菌絲形態(tài)、菌濃度、菌體生長(zhǎng)速率、呼 菌絲形態(tài)、菌濃度、菌體生長(zhǎng)速率、呼 吸強(qiáng)度、關(guān)鍵酶活力等吸強(qiáng)度、關(guān)鍵酶活力等 19 第二節(jié)第二節(jié) 氨基酸工業(yè)代謝控制發(fā)酵氨基酸工業(yè)代謝控制發(fā)酵 20 一、一、 氨基酸工業(yè)現(xiàn)狀及發(fā)展方向氨基酸工業(yè)現(xiàn)狀及發(fā)展方向 近近4040多年來，國內(nèi)外在研究、開發(fā)和應(yīng)用氨基酸方面多年來，國內(nèi)外在研究、開發(fā)和應(yīng)用氨基酸方面 均取得重大進(jìn)展，新發(fā)現(xiàn)的氨基酸種類和數(shù)量已由均取得重大進(jìn)展，新發(fā)現(xiàn)的氨基酸種類

7、和數(shù)量已由2020 世紀(jì)世紀(jì)6060年代年代5050種左右，發(fā)展到種左右，發(fā)展到2020世紀(jì)世紀(jì)8080年代的年代的400400種，種， 目前已達(dá)目前已達(dá)10001000多種。其中用于藥物的氨基酸及氨基酸多種。其中用于藥物的氨基酸及氨基酸 衍生物的品種達(dá)衍生物的品種達(dá)100100多種。多種。 氨基酸分為兩大類，即蛋白質(zhì)氨基酸和非蛋白質(zhì)氨基氨基酸分為兩大類，即蛋白質(zhì)氨基酸和非蛋白質(zhì)氨基 酸。酸。 氨基酸中有氨基酸中有8 8種氨基酸人體本身不能合成，只能從食種氨基酸人體本身不能合成，只能從食 物的蛋白質(zhì)中攝取，稱為必需氨基酸，它們是物的蛋白質(zhì)中攝取，稱為必需氨基酸，它們是L-L-賴氨賴氨 酸、酸、

8、L-L-色氨酸、色氨酸、L-L-蘇氨酸、蘇氨酸、L-L-纈氨酸、纈氨酸、L-L-亮氨酸、亮氨酸、L-L- 異亮氨酸、異亮氨酸、L-L-苯丙氨酸和苯丙氨酸和L-L-蛋氨酸。蛋氨酸。 還有兩種半必需氨基酸，即精氨酸和酪氨酸。還有兩種半必需氨基酸，即精氨酸和酪氨酸。 21 氨基酸的生產(chǎn)方法氨基酸的生產(chǎn)方法 p抽提法（水解蛋白質(zhì)）抽提法（水解蛋白質(zhì)） p化學(xué)合成法化學(xué)合成法 p生物法（包括直接發(fā)酵法和酶轉(zhuǎn)化）生物法（包括直接發(fā)酵法和酶轉(zhuǎn)化） 目前絕大多數(shù)氨基酸是以發(fā)酵法或酶法生產(chǎn)的目前絕大多數(shù)氨基酸是以發(fā)酵法或酶法生產(chǎn)的 22 谷氨酸發(fā)酵的歷史谷氨酸發(fā)酵的歷史 p18661866年德國化學(xué)家里豪森利用

9、硫酸水解小麥面筋，分年德國化學(xué)家里豪森利用硫酸水解小麥面筋，分 離到一種酸性氨基酸，依據(jù)原料的取材，將此氨基酸離到一種酸性氨基酸，依據(jù)原料的取材，將此氨基酸 命名為谷氨酸命名為谷氨酸 p18721872年赫拉西維茨等用酪蛋白也制取了谷氨酸年赫拉西維茨等用酪蛋白也制取了谷氨酸 p18901890年沃爾夫利用年沃爾夫利用-酮戊酸經(jīng)溴化后合成酮戊酸經(jīng)溴化后合成DL-DL-谷氨酸。谷氨酸。 日本池田菊苗教授在探討海帶汁的鮮味時(shí)，提取了谷日本池田菊苗教授在探討海帶汁的鮮味時(shí)，提取了谷 氨酸，并在氨酸，并在19081908年開始制造商品味之素年開始制造商品味之素 p19101910年日本味之素公司用水解法

10、生產(chǎn)谷氨酸。年日本味之素公司用水解法生產(chǎn)谷氨酸。19361936年年 美國從甜菜廢液美國從甜菜廢液( (司蒂芬廢液司蒂芬廢液) )中提取谷氨酸。中提取谷氨酸。 23 氨基酸發(fā)酵的現(xiàn)狀氨基酸發(fā)酵的現(xiàn)狀 p自從發(fā)酵法生產(chǎn)谷氨酸成功以后，世界各國紛紛自從發(fā)酵法生產(chǎn)谷氨酸成功以后，世界各國紛紛 開展氨基酸發(fā)酵的研究與生產(chǎn)，產(chǎn)量增長(zhǎng)很快。開展氨基酸發(fā)酵的研究與生產(chǎn)，產(chǎn)量增長(zhǎng)很快。 20002000年氨基酸產(chǎn)量達(dá)年氨基酸產(chǎn)量達(dá)237237萬噸，銷售額接近萬噸，銷售額接近4545億美億美 元，占生物技術(shù)產(chǎn)品銷售額的元，占生物技術(shù)產(chǎn)品銷售額的7 7。 p目前氨基酸產(chǎn)業(yè)發(fā)展較快的國家是美國、日本和目前氨基酸產(chǎn)業(yè)

11、發(fā)展較快的國家是美國、日本和 中國。中國。 24 我國氨基酸發(fā)酵的發(fā)展我國氨基酸發(fā)酵的發(fā)展 p我國氨基酸生產(chǎn)最早在我國氨基酸生產(chǎn)最早在19221922年用酸法水解面筋生產(chǎn)谷氨酸年用酸法水解面筋生產(chǎn)谷氨酸 鈉即味精，在上海開辦了天廚味精廠，該味精的制造方法鈉即味精，在上海開辦了天廚味精廠，該味精的制造方法 曾向美、英、法申請(qǐng)專利，并取得了專利權(quán)。并先后建立曾向美、英、法申請(qǐng)專利，并取得了專利權(quán)。并先后建立 了沈陽味精廠、青島味精廠和天津味精廠，規(guī)模均很小，了沈陽味精廠、青島味精廠和天津味精廠，規(guī)模均很小， 19491949年全國味精總產(chǎn)量不到年全國味精總產(chǎn)量不到500500噸。噸。 p19651

12、965年發(fā)酵法生產(chǎn)味精取得成功，帶動(dòng)了其他氨基酸的研年發(fā)酵法生產(chǎn)味精取得成功，帶動(dòng)了其他氨基酸的研 究開發(fā)。究開發(fā)。 p19651965年以后，我國味精生產(chǎn)全部采用以淀粉質(zhì)或糖蜜為原年以后，我國味精生產(chǎn)全部采用以淀粉質(zhì)或糖蜜為原 料的微生物發(fā)酵工藝，大大的促進(jìn)了生產(chǎn)的發(fā)展，到料的微生物發(fā)酵工藝，大大的促進(jìn)了生產(chǎn)的發(fā)展，到19851985 年全國味精生產(chǎn)企業(yè)達(dá)到年全國味精生產(chǎn)企業(yè)達(dá)到140140家。隨著酶制劑的應(yīng)用和生家。隨著酶制劑的應(yīng)用和生 產(chǎn)工藝及裝備的改進(jìn)，技術(shù)水平不斷提高，進(jìn)一步推動(dòng)了產(chǎn)工藝及裝備的改進(jìn)，技術(shù)水平不斷提高，進(jìn)一步推動(dòng)了 味精生產(chǎn)的快速發(fā)展。味精生產(chǎn)的快速發(fā)展。 p發(fā)酵法發(fā)

13、酵法L-L-賴氨酸賴氨酸生產(chǎn)起步于生產(chǎn)起步于2020世紀(jì)世紀(jì)7070年代，當(dāng)時(shí)僅有上海年代，當(dāng)時(shí)僅有上海 天廚味精廠少量生產(chǎn)，以實(shí)用為主，天廚味精廠少量生產(chǎn)，以實(shí)用為主，19811981年在廣西建成年年在廣西建成年 產(chǎn)產(chǎn)100100噸食品級(jí)噸食品級(jí)L-L-賴氨酸試驗(yàn)工廠，于賴氨酸試驗(yàn)工廠，于19871987年投產(chǎn)。年投產(chǎn)。 25 二、微生物代謝控制發(fā)酵二、微生物代謝控制發(fā)酵 p微生物的經(jīng)濟(jì)化學(xué)與合目的性微生物的經(jīng)濟(jì)化學(xué)與合目的性 Economic BiochemistryEconomic Biochemistry（經(jīng)濟(jì)化學(xué)）：微生（經(jīng)濟(jì)化學(xué)）：微生 物利于生存發(fā)生的所有生化反應(yīng)皆有精確計(jì)算，物

14、利于生存發(fā)生的所有生化反應(yīng)皆有精確計(jì)算， 有很高經(jīng)濟(jì)效益有很高經(jīng)濟(jì)效益 Telenomic Telenomic （合目的性）：微生物按需要有目（合目的性）：微生物按需要有目 的進(jìn)行物質(zhì)合成的能力的進(jìn)行物質(zhì)合成的能力 26 代謝控制發(fā)酵的定義代謝控制發(fā)酵的定義 代謝控制發(fā)酵：微生物正常代謝調(diào)節(jié)，不過量積累代謝控制發(fā)酵：微生物正常代謝調(diào)節(jié)，不過量積累 初級(jí)代謝產(chǎn)物；人為解除正常代謝調(diào)節(jié)，而大量積初級(jí)代謝產(chǎn)物；人為解除正常代謝調(diào)節(jié)，而大量積 累初級(jí)代謝產(chǎn)物的發(fā)酵方式。累初級(jí)代謝產(chǎn)物的發(fā)酵方式。 代謝控制發(fā)酵方法代謝控制發(fā)酵方法： 1 1、菌種遺傳改造、菌種遺傳改造 2 2、發(fā)酵條件控制、發(fā)酵條件控制

15、 27 解除反饋?zhàn)瓒?、反饋抑制突變株的選育解除反饋?zhàn)瓒?、反饋抑制突變株的選育 野生型菌株野生型菌株 誘變誘變 解除反饋調(diào)節(jié)突變株解除反饋調(diào)節(jié)突變株 AR-或或AO- AR-AO- 酶基因突變酶基因突變 解除反饋調(diào)節(jié)突變株可以大量積累末端產(chǎn)物解除反饋調(diào)節(jié)突變株可以大量積累末端產(chǎn)物 篩選方法：篩選方法： 解除解除Lys反饋調(diào)節(jié)突變株篩選反饋調(diào)節(jié)突變株篩選 野生型菌株野生型菌株 誘變誘變 菌細(xì)胞菌細(xì)胞 正常反饋調(diào)節(jié)型正常反饋調(diào)節(jié)型 解除反饋調(diào)節(jié)突變型解除反饋調(diào)節(jié)突變型 28 營養(yǎng)缺陷型菌株：營養(yǎng)缺陷型菌株： 對(duì)某些必需的營養(yǎng)物質(zhì)對(duì)某些必需的營養(yǎng)物質(zhì)(如氨基酸如氨基酸)或或 生長(zhǎng)因子的合成能力出現(xiàn)缺陷

16、的變異生長(zhǎng)因子的合成能力出現(xiàn)缺陷的變異 菌株或細(xì)胞。必須在基本培養(yǎng)基菌株或細(xì)胞。必須在基本培養(yǎng)基(如如 由葡萄糖和無機(jī)鹽組成的培養(yǎng)基由葡萄糖和無機(jī)鹽組成的培養(yǎng)基)中中 補(bǔ)加相應(yīng)的營養(yǎng)成分才能正常生長(zhǎng)。補(bǔ)加相應(yīng)的營養(yǎng)成分才能正常生長(zhǎng)。 29 三、谷氨酸的生物合成途徑三、谷氨酸的生物合成途徑 p生產(chǎn)谷氨酸的主要菌株生產(chǎn)谷氨酸的主要菌株 p生成谷氨酸的主要酶反應(yīng)生成谷氨酸的主要酶反應(yīng) p谷氨酸發(fā)酵的代謝途徑谷氨酸發(fā)酵的代謝途徑 30 GluGlu發(fā)酵常用菌種發(fā)酵常用菌種 谷氨酸棒桿菌谷氨酸棒桿菌( (C.glutamicumC.glutamicum) ) 北京棒桿菌北京棒桿菌( (C.peiking

17、C.peiking AS.1229) AS.1229) 黃色短桿菌黃色短桿菌( (Brevibacterium flavumBrevibacterium flavum) ) 乳糖發(fā)酵短桿菌乳糖發(fā)酵短桿菌( (B.lactofermentumB.lactofermentum) ) 31 谷氨酸的生物合成包括谷氨酸的生物合成包括 32 谷氨酸發(fā)酵的代謝途徑谷氨酸發(fā)酵的代謝途徑 p生成的丙酮酸，一部分在丙酮酸脫生成的丙酮酸，一部分在丙酮酸脫 氫酶系的作用下氧化脫羧生成乙酰氫酶系的作用下氧化脫羧生成乙酰 CoA，另一部分經(jīng)，另一部分經(jīng)CO2固定反應(yīng)生成固定反應(yīng)生成 草酰乙酸或蘋果酸，催化草酰乙酸或蘋果

18、酸，催化CO2固定固定 反應(yīng)的酶有丙酮酸羧化酶、蘋果酸反應(yīng)的酶有丙酮酸羧化酶、蘋果酸 酶和磷酸烯醇式丙酮酸羧化酶。酶和磷酸烯醇式丙酮酸羧化酶。 p草酰乙酸與乙酰草酰乙酸與乙酰CoA在檸檬酸合成在檸檬酸合成 酶催化作用下，縮合成檸檬酸，進(jìn)酶催化作用下，縮合成檸檬酸，進(jìn) 入三羧酸循環(huán)，檸檬酸在順烏頭酸入三羧酸循環(huán)，檸檬酸在順烏頭酸 酶的作用下生成異檸檬酸，異檸檬酶的作用下生成異檸檬酸，異檸檬 酸再在異檸檬酸脫氫酶的作用下生酸再在異檸檬酸脫氫酶的作用下生 成成-酮戊二酸，酮戊二酸，-酮戊二酸是谷氨酮戊二酸是谷氨 酸合成的直接前體酸合成的直接前體。 p-酮戊二酸在谷氨酸脫氫酶作用下酮戊二酸在谷氨酸脫氫

19、酶作用下 經(jīng)還原氨基化反應(yīng)生成谷氨酸經(jīng)還原氨基化反應(yīng)生成谷氨酸 33 Citrate synthase, Aconitase, ICDH, GDH酶活力強(qiáng)酶活力強(qiáng) 乙醛酸循環(huán)弱乙醛酸循環(huán)弱 異檸檬酸裂解酶異檸檬酸裂解酶 活力欠缺或微弱活力欠缺或微弱 -酮戊二酸氧化酮戊二酸氧化 能力缺失或微弱能力缺失或微弱 谷氨酸脫氫酶能谷氨酸脫氫酶能 力強(qiáng)力強(qiáng) l控制谷氨酸合成的重要措施控制谷氨酸合成的重要措施 34 l乙醛酸循環(huán)的作用乙醛酸循環(huán)的作用 谷氨酸發(fā)酵的代謝途徑谷氨酸發(fā)酵的代謝途徑 乙醛酸循環(huán)途徑乙醛酸循環(huán)途徑 可看作三羧酸循可看作三羧酸循 環(huán)的支路和中間環(huán)的支路和中間 產(chǎn)物的補(bǔ)給途徑產(chǎn)物的補(bǔ)給途

20、徑 在菌體生長(zhǎng)期之在菌體生長(zhǎng)期之 后，進(jìn)入谷氨酸后，進(jìn)入谷氨酸 生成期，為了大生成期，為了大 量生成、積累谷量生成、積累谷 氨酸氨酸 ，最好沒有，最好沒有 異檸檬酸裂解酶異檸檬酸裂解酶 催化反應(yīng)，封閉催化反應(yīng)，封閉 乙醛酸循環(huán)乙醛酸循環(huán) 35 四、谷氨酸生物合成的調(diào)節(jié)機(jī)制四、谷氨酸生物合成的調(diào)節(jié)機(jī)制 pGluGlu產(chǎn)生菌主要生理生化特性產(chǎn)生菌主要生理生化特性 需氧，生物素（維生素需氧，生物素（維生素H H）缺陷型）缺陷型biobio- -, ,有乙有乙 醛酸循環(huán)，羧化酶活性強(qiáng)（醛酸循環(huán)，羧化酶活性強(qiáng)（biobio作為輔酶）作為輔酶） 檸檬酸、異檸檬酸、谷氨酸脫氫酶活性高，檸檬酸、異檸檬酸、谷氨

21、酸脫氫酶活性高， GluGlu合成中存在正常反饋?zhàn)瓒艉头答佉种啤＞w細(xì)合成中存在正常反饋?zhàn)瓒艉头答佉种?。菌體細(xì) 胞膜通透性差，利于胞膜通透性差，利于GluGlu胞外分泌。胞外分泌。 36 l生物素對(duì)乙醛酸循環(huán)的影響生物素對(duì)乙醛酸循環(huán)的影響 乙醛酸循環(huán)的關(guān)鍵酶異檸檬酸裂解酶受葡萄糖、乙醛酸循環(huán)的關(guān)鍵酶異檸檬酸裂解酶受葡萄糖、 琥珀酸阻遏，為醋酸所誘導(dǎo)。在低濃度生物素條件琥珀酸阻遏，為醋酸所誘導(dǎo)。在低濃度生物素條件 下，因琥珀酸氧化能力降低而積累的琥珀酸就會(huì)反下，因琥珀酸氧化能力降低而積累的琥珀酸就會(huì)反 饋抑制該酶的活性，并阻遏該酶的合成，乙醛酸循饋抑制該酶的活性，并阻遏該酶的合成，乙醛酸循 環(huán)基

22、本上是封閉的，代謝流向異檸檬酸環(huán)基本上是封閉的，代謝流向異檸檬酸-酮戊酮戊 二酸二酸谷氨酸的方向高效率地移動(dòng)。谷氨酸的方向高效率地移動(dòng)。 生物素對(duì)代謝的調(diào)控作用生物素對(duì)代謝的調(diào)控作用 37 l生物素控制磷脂的合成生物素控制磷脂的合成 使用生物素缺陷型菌株進(jìn)行谷氨酸發(fā)酵，通過限使用生物素缺陷型菌株進(jìn)行谷氨酸發(fā)酵，通過限 制發(fā)酵培養(yǎng)基中生物素的濃度控制脂肪酸生物合成，制發(fā)酵培養(yǎng)基中生物素的濃度控制脂肪酸生物合成， 從而控制磷脂的合成從而控制磷脂的合成 作用機(jī)制：生物素作為催化脂肪酸生物合成最初作用機(jī)制：生物素作為催化脂肪酸生物合成最初 反應(yīng)的關(guān)鍵酶乙酰反應(yīng)的關(guān)鍵酶乙酰CoACoA羧化酶的輔酶，參與

23、了脂肪酸羧化酶的輔酶，參與了脂肪酸 的合成，進(jìn)而影響磷脂的合成。當(dāng)磷脂合成減少到的合成，進(jìn)而影響磷脂的合成。當(dāng)磷脂合成減少到 正常量的一半左右時(shí)，細(xì)胞變形，谷氨酸向膜外漏正常量的一半左右時(shí)，細(xì)胞變形，谷氨酸向膜外漏 出，積累于發(fā)酵液中出，積累于發(fā)酵液中 38 p控制生物素添加量使菌種生產(chǎn)控制生物素添加量使菌種生產(chǎn)GluGlu 高濃度高濃度biobio增強(qiáng)羧化酶活性，促進(jìn)羧化反應(yīng)利增強(qiáng)羧化酶活性，促進(jìn)羧化反應(yīng)利 于磷脂合成。于磷脂合成。 低濃度低濃度biobio降低裂解酶活性，使菌體生長(zhǎng)后關(guān)降低裂解酶活性，使菌體生長(zhǎng)后關(guān) 閉乙醛酸循環(huán)，使底物流向閉乙醛酸循環(huán)，使底物流向GluGlu合成；低濃度合

24、成；低濃度biobio 使膜磷脂合成缺陷，增加膜通透性，利于使膜磷脂合成缺陷，增加膜通透性，利于GluGlu胞外胞外 分泌，解除反饋調(diào)節(jié)，利于分泌，解除反饋調(diào)節(jié)，利于GluGlu合成并大量積累。合成并大量積累。 添加亞適量，添加亞適量，5-10g/L 5-10g/L 培養(yǎng)基，生產(chǎn)培養(yǎng)基，生產(chǎn)GluGlu 39 培養(yǎng)前期，培養(yǎng)前期，bio充足，存充足，存 在乙醛酸循環(huán)，中間物質(zhì)在乙醛酸循環(huán)，中間物質(zhì) 和能量充足，長(zhǎng)細(xì)胞，膜和能量充足，長(zhǎng)細(xì)胞，膜 磷脂合成正常，正常反饋磷脂合成正常，正常反饋 調(diào)節(jié)，不積累調(diào)節(jié)，不積累Glu，細(xì)胞，細(xì)胞 形態(tài)正常。形態(tài)正常。 8hr Glu非積累型細(xì)胞非積累型細(xì)胞G

25、lu積累型細(xì)胞積累型細(xì)胞 培養(yǎng)中后期，培養(yǎng)中后期，bio濃度漸濃度漸 低，乙醛酸途徑減弱直至低，乙醛酸途徑減弱直至 關(guān)閉，膜磷脂合成缺陷，關(guān)閉，膜磷脂合成缺陷， 膜透性增強(qiáng)，分泌膜透性增強(qiáng)，分泌Glu， 解除反饋調(diào)節(jié)，大量積累解除反饋調(diào)節(jié)，大量積累 Glu，細(xì)胞形態(tài)異常，未，細(xì)胞形態(tài)異常，未 溶解。溶解。 40 五、味精生產(chǎn)工藝五、味精生產(chǎn)工藝 41 第三節(jié)第三節(jié) 酶的發(fā)酵生產(chǎn)酶的發(fā)酵生產(chǎn) Apply Fermentation to Produce Enzymes -淀粉酶的生產(chǎn)工藝舉例 n生產(chǎn)的菌種 n 主要有細(xì)菌和霉菌。霉菌大多采用固態(tài)曲法生產(chǎn)； 細(xì)菌則以液態(tài)發(fā)酵生產(chǎn)為主。 n2. 培養(yǎng)基

26、 n 種子培養(yǎng)基：玉米粉4%、豆粕粉3%、麩皮1%、米糠1%、 Na2HPO4 0.8%、NH4Cl 0.2% n n 發(fā)酵培養(yǎng)基：玉米粉6%、豆粕粉3%、麩皮1%、米糠2%、 Na2HPO4 0.8% 42 3. 工藝條件控制 n培養(yǎng)基滅菌：發(fā)酵罐升溫至60時(shí)加入-淀粉酶6 IU/g,對(duì)玉米粉進(jìn)行液化。然后升溫至121-123 ，保溫 40 min。 n接種：將已滅菌培養(yǎng)液冷卻至30-31，按10%接入種子 液。 n溫度控制：芽孢桿菌用37 ；曲霉用32-35，培養(yǎng) 24-48h。 n通風(fēng)培養(yǎng)：控制種子罐和發(fā)酵罐的罐壓為50kPa。 43 第四節(jié)第四節(jié) 啤酒的生產(chǎn)啤酒的生產(chǎn) Apply Fe

27、rmentation to Produce Beer 44 水水：啤酒中水含量占：啤酒中水含量占90%90%以上，因此水對(duì)啤酒口味影以上，因此水對(duì)啤酒口味影 響極大。響極大。 麥芽麥芽：以啤酒大麥為原料，經(jīng)浸麥、發(fā)芽、烘干、焙：以啤酒大麥為原料，經(jīng)浸麥、發(fā)芽、烘干、焙 焦而成，是焦而成，是“啤酒的靈魂啤酒的靈魂”。按其色度可分為淡色、濃。按其色度可分為淡色、濃 色和黑色三種。色和黑色三種。 輔料輔料：富含淀粉的谷類、糖類或糖漿，比例控制在：富含淀粉的谷類、糖類或糖漿，比例控制在30%30% 左右。左右。 酒花酒花：釀造啤酒的特殊原料（約：釀造啤酒的特殊原料（約1.4kg/t1.4kg/t）。賦

28、予啤酒）。賦予啤酒 特有的香氣和苦味，促進(jìn)泡沫形成并提高泡沫持久性，特有的香氣和苦味，促進(jìn)泡沫形成并提高泡沫持久性， 還具有防腐作用。還具有防腐作用。 啤酒發(fā)酵的原料啤酒發(fā)酵的原料 45 （1）麥芽和谷物的粉碎）麥芽和谷物的粉碎 （2）糖化制成麥芽汁）糖化制成麥芽汁 （3）過濾分離麥糟）過濾分離麥糟 （4）麥汁煮沸并添加酒花）麥汁煮沸并添加酒花 （5）麥汁冷卻并分離固形物）麥汁冷卻并分離固形物 啤酒廠微生物工作的核心，目的是提供優(yōu)良、啤酒廠微生物工作的核心，目的是提供優(yōu)良、 強(qiáng)壯的酵母。強(qiáng)壯的酵母。 麥汁制造麥汁制造 啤酒酵母的擴(kuò)大培養(yǎng)啤酒酵母的擴(kuò)大培養(yǎng) 46 麥汁煮沸的目的：麥汁煮沸的目的：

29、 1. 將麥汁濃縮到規(guī)定濃度；將麥汁濃縮到規(guī)定濃度； 2. 使酒花有效成分溶入麥汁中；使酒花有效成分溶入麥汁中； 3. 使麥汁中蛋白質(zhì)凝固析出，提使麥汁中蛋白質(zhì)凝固析出，提 高啤酒的非生物穩(wěn)定性；高啤酒的非生物穩(wěn)定性； 4. 使酶失活，對(duì)麥汁進(jìn)行滅菌，使酶失活，對(duì)麥汁進(jìn)行滅菌， 以獲得定型的麥汁。以獲得定型的麥汁。 47 傳統(tǒng)發(fā)酵工藝分成前發(fā)酵和后發(fā)酵兩個(gè)階段。傳統(tǒng)發(fā)酵工藝分成前發(fā)酵和后發(fā)酵兩個(gè)階段。 前發(fā)酵前發(fā)酵（主發(fā)酵）：將發(fā)酵液品溫控制在（主發(fā)酵）：將發(fā)酵液品溫控制在9- 10,發(fā)酵發(fā)酵7-10d即成嫩啤酒；即成嫩啤酒； 后發(fā)酵后發(fā)酵（貯酒）：一般在（貯酒）：一般在0-3下貯酒下貯酒42

30、-90d， 以達(dá)到啤酒成熟、二氧化碳飽和和啤酒澄清的以達(dá)到啤酒成熟、二氧化碳飽和和啤酒澄清的 目的。目的。 新型發(fā)酵工藝：一罐法，即前酵和后酵在同一發(fā)新型發(fā)酵工藝：一罐法，即前酵和后酵在同一發(fā) 酵罐完成。酵罐完成。 啤酒發(fā)酵工藝啤酒發(fā)酵工藝 48 啤酒在長(zhǎng)期放置過程中，內(nèi)含蛋白質(zhì)和多酚物啤酒在長(zhǎng)期放置過程中，內(nèi)含蛋白質(zhì)和多酚物 質(zhì)發(fā)生聚合反應(yīng)，是啤酒變渾濁的主要原因。質(zhì)發(fā)生聚合反應(yīng)，是啤酒變渾濁的主要原因。 利用蛋白酶水解作用是防止啤酒渾濁的主要方利用蛋白酶水解作用是防止啤酒渾濁的主要方 法，但要防止蛋白質(zhì)水解過度。（影響啤酒泡法，但要防止蛋白質(zhì)水解過度。（影響啤酒泡 沫）沫） 通過調(diào)節(jié)流速（

31、酶柱法）和反應(yīng)時(shí)間（分批通過調(diào)節(jié)流速（酶柱法）和反應(yīng)時(shí)間（分批 法），可以精確控制蛋白質(zhì)的水解程度。法），可以精確控制蛋白質(zhì)的水解程度。 二、固定化木瓜蛋白酶應(yīng)用于啤酒澄清二、固定化木瓜蛋白酶應(yīng)用于啤酒澄清 49 三、三、-葡聚糖酶提高啤酒的持泡性葡聚糖酶提高啤酒的持泡性 大麥中大麥中-葡聚糖含量一般占干物質(zhì)的葡聚糖含量一般占干物質(zhì)的5-8%5-8%，它是構(gòu)成，它是構(gòu)成 啤酒酒體和泡沫的重要成分，但含量過高在麥芽汁生啤酒酒體和泡沫的重要成分，但含量過高在麥芽汁生 產(chǎn)階段會(huì)使糖化醪粘度升高，麥芽汁難于過濾，延長(zhǎng)產(chǎn)階段會(huì)使糖化醪粘度升高，麥芽汁難于過濾，延長(zhǎng) 麥汁過濾時(shí)間，降低了麥芽汁得率。麥汁過

32、濾時(shí)間，降低了麥芽汁得率。 此外，過多此外，過多-葡聚糖進(jìn)入發(fā)酵液后與蛋白質(zhì)結(jié)合，使葡聚糖進(jìn)入發(fā)酵液后與蛋白質(zhì)結(jié)合，使 啤酒酵母容易產(chǎn)生早期沉降，影響發(fā)酵的正常進(jìn)行。啤酒酵母容易產(chǎn)生早期沉降，影響發(fā)酵的正常進(jìn)行。 用用-葡聚糖酶降解葡聚糖酶降解-葡聚糖，提高啤酒質(zhì)量葡聚糖，提高啤酒質(zhì)量 50 四、酶法降低雙乙酰（丁二酮）含量四、酶法降低雙乙酰（丁二酮）含量 雙乙酰是啤酒發(fā)酵過程形成的代謝副產(chǎn)物，雙乙酰是啤酒發(fā)酵過程形成的代謝副產(chǎn)物， 其含量是影響啤酒風(fēng)味的重要因素。其含量是影響啤酒風(fēng)味的重要因素。 如如-乙酰乳酸乙酰乳酸-雙乙酰（即丁酮酸）雙乙酰（即丁酮酸） （CHCH3 3COCOCHCOC

33、OCH3 3） 當(dāng)雙乙酰含量大于當(dāng)雙乙酰含量大于0.1-0.15 mg/L0.1-0.15 mg/L，使啤酒發(fā)，使啤酒發(fā) 酸，延長(zhǎng)發(fā)酵周期（啤酒不熟），所以，必酸，延長(zhǎng)發(fā)酵周期（啤酒不熟），所以，必 須降低啤酒中雙乙酰含量，在實(shí)際操作中用須降低啤酒中雙乙酰含量，在實(shí)際操作中用 酶來降低雙乙酰含量，提高啤酒的口感酶來降低雙乙酰含量，提高啤酒的口感 -乙酰乳酸脫羧酶乙酰乳酸脫羧酶 -乙酰乳酸乙酰乳酸-3-3-羥基丙酮羥基丙酮 51 （一）干啤酒的特點(diǎn)：（一）干啤酒的特點(diǎn)： 與普通啤酒相比，具有發(fā)酵度高，與普通啤酒相比，具有發(fā)酵度高， 一般達(dá)一般達(dá)75%75%、殘?zhí)堑?、熱量低、口味純和、殘?zhí)堑?、熱?/p>

34、低、口味純和 干爽及飲后不流余味等特點(diǎn)。干爽及飲后不流余味等特點(diǎn)。 五、酶法制造干啤酒（五、酶法制造干啤酒（dry beerdry beer） 52 （二）酶法制造干啤酒的關(guān)鍵技術(shù)：（二）酶法制造干啤酒的關(guān)鍵技術(shù)： 提高麥汁發(fā)酵度、降低啤酒中的殘?zhí)橇浚禾岣啕溨l(fā)酵度、降低啤酒中的殘?zhí)橇浚?1 1、提高麥汁可發(fā)酵糖的含量：、提高麥汁可發(fā)酵糖的含量： I I、 添加酶制劑強(qiáng)化淀粉糖化添加酶制劑強(qiáng)化淀粉糖化 IIII、直接添加可發(fā)酵糖（如蔗糖、糖漿等）、直接添加可發(fā)酵糖（如蔗糖、糖漿等） 2 2、選育高發(fā)酵度的酵母菌株：、選育高發(fā)酵度的酵母菌株： 用基因工程法或細(xì)胞融合法制備高發(fā)酵度用基因工程法或細(xì)

35、胞融合法制備高發(fā)酵度 的菌株的菌株 53 強(qiáng)化淀粉糖化常用的方法： （1 1）添加普魯蘭酶（脫支酶）和糖化酶釀造）添加普魯蘭酶（脫支酶）和糖化酶釀造 干啤酒干啤酒 （2 2）糖化和前發(fā)酵添加糖化酶釀造干啤酒，）糖化和前發(fā)酵添加糖化酶釀造干啤酒， 一般在糖化階段添加一般在糖化階段添加 （3 3）添加真菌淀粉酶（產(chǎn)物為麥芽糖）釀造）添加真菌淀粉酶（產(chǎn)物為麥芽糖）釀造 干啤酒干啤酒 54 第五節(jié)第五節(jié) 發(fā)酵乳的生產(chǎn)發(fā)酵乳的生產(chǎn) 一、發(fā)酵乳的分類一、發(fā)酵乳的分類 二、發(fā)酵乳的功能與特性二、發(fā)酵乳的功能與特性 三、發(fā)酵乳用發(fā)酵劑三、發(fā)酵乳用發(fā)酵劑 四、發(fā)酵乳生產(chǎn)四、發(fā)酵乳生產(chǎn) 55 （一）酒精發(fā)酵乳：（

36、一）酒精發(fā)酵乳： 概念：使用酵母和乳酸菌混合發(fā)酵劑概念：使用酵母和乳酸菌混合發(fā)酵劑 制成的發(fā)酵乳稱為酒精發(fā)酵乳。制成的發(fā)酵乳稱為酒精發(fā)酵乳。 特點(diǎn)：成品中不僅含有乳酸和其它特點(diǎn)：成品中不僅含有乳酸和其它 有機(jī)酸，還含有酒精和有機(jī)酸，還含有酒精和COCO2 2 品種：品種： 1 1、酸牛乳酒、酸牛乳酒 2 2、酸馬奶酒、酸馬奶酒 56 （二）乳酸發(fā)酵乳：（二）乳酸發(fā)酵乳： 1 1、概念：乳酸發(fā)酵乳是經(jīng)乳酸菌發(fā)酵、概念：乳酸發(fā)酵乳是經(jīng)乳酸菌發(fā)酵 （不用酵母）而得到的乳制品（不用酵母）而得到的乳制品 2 2、特點(diǎn)：產(chǎn)品中含有乳酸及其它有機(jī)、特點(diǎn)：產(chǎn)品中含有乳酸及其它有機(jī) 酸和微量的芳香成分如：酸和微

37、量的芳香成分如： 丁二酮。不含酒精丁二酮。不含酒精 3 3、品種：、品種：酸乳酸乳、發(fā)酵酪乳、雙歧桿菌、發(fā)酵酪乳、雙歧桿菌 乳，嗜酸菌乳和發(fā)酵稀奶油乳，嗜酸菌乳和發(fā)酵稀奶油 57 （1 1）酸乳（）酸乳（yoghurtyoghurt） 概念：乳類（奶類）經(jīng)乳酸菌發(fā)酵得到的乳概念：乳類（奶類）經(jīng)乳酸菌發(fā)酵得到的乳 制品制品 菌種：嗜熱鏈球菌和保加利亞乳桿菌混合發(fā)菌種：嗜熱鏈球菌和保加利亞乳桿菌混合發(fā) 酵劑酵劑 （2 2）發(fā)酵酪乳發(fā)酵酪乳(fermented butter milk) 概念：乳制品或制造奶油的副產(chǎn)物酪乳經(jīng)乳概念：乳制品或制造奶油的副產(chǎn)物酪乳經(jīng)乳 酸菌發(fā)酵的產(chǎn)品。酸菌發(fā)酵的產(chǎn)品。 （

38、加入凝乳酶是干酪）（加入凝乳酶是干酪） 菌種：乳酸鏈球菌、乳脂鏈球菌等菌種：乳酸鏈球菌、乳脂鏈球菌等 58 （3 3）雙歧桿菌乳）雙歧桿菌乳(bifidobacterium)(bifidobacterium) 概念：用加有雙歧桿菌的混合菌發(fā)酵的產(chǎn)物概念：用加有雙歧桿菌的混合菌發(fā)酵的產(chǎn)物 菌種：嗜酸乳桿菌、嗜熱鏈球菌和雙歧桿菌菌種：嗜酸乳桿菌、嗜熱鏈球菌和雙歧桿菌 的混合菌的混合菌 （4 4）嗜酸菌乳）嗜酸菌乳(acidophilus milk)(acidophilus milk) 概念：經(jīng)嗜酸乳桿菌為發(fā)酵劑制成的發(fā)酵乳概念：經(jīng)嗜酸乳桿菌為發(fā)酵劑制成的發(fā)酵乳 （5 5）發(fā)酵稀奶油）發(fā)酵稀奶油(f

39、ermented cream)(fermented cream) 概念：稀奶油經(jīng)均質(zhì)，殺菌后，添加發(fā)酵菌生概念：稀奶油經(jīng)均質(zhì)，殺菌后，添加發(fā)酵菌生 成的產(chǎn)物。成的產(chǎn)物。 菌種：乳酸鏈球菌、丁二酮鏈球菌，菌種：乳酸鏈球菌、丁二酮鏈球菌， 乳脂鏈乳脂鏈 球菌等。球菌等。 59 二、發(fā)酵乳的功能與特性二、發(fā)酵乳的功能與特性 （一）發(fā)酵乳的營養(yǎng)價(jià)值與功能（一）發(fā)酵乳的營養(yǎng)價(jià)值與功能 （二）對(duì)腸道菌群的改善作用（二）對(duì)腸道菌群的改善作用 （三）發(fā)酵乳的整腸作用及預(yù)防腸道疾?。ㄈ┌l(fā)酵乳的整腸作用及預(yù)防腸道疾病 的功能的功能 （四）發(fā)酵乳的降低血中膽固醇的作用（四）發(fā)酵乳的降低血中膽固醇的作用 60 1

40、1、碳水化合物：乳糖是乳中唯一的碳水化合、碳水化合物：乳糖是乳中唯一的碳水化合 物，經(jīng)發(fā)酵后其中物，經(jīng)發(fā)酵后其中20-30%20-30%生成乳酸生成乳酸 2 2、蛋白質(zhì)、蛋白質(zhì) ：發(fā)酵作用使蛋白變成微細(xì)的凝乳：發(fā)酵作用使蛋白變成微細(xì)的凝乳 粒，易被人體消化和吸收。粒，易被人體消化和吸收。 3 3、乳脂類物質(zhì)、乳脂類物質(zhì) 4 4、維生素和礦物質(zhì)、維生素和礦物質(zhì) （一）發(fā)酵乳的營養(yǎng)價(jià)值與功能（一）發(fā)酵乳的營養(yǎng)價(jià)值與功能 61 （二）對(duì)腸道菌群的改善作用（二）對(duì)腸道菌群的改善作用 1 1、增加腸道內(nèi)的有益菌、增加腸道內(nèi)的有益菌 2 2、乳酸菌在發(fā)酵過程中產(chǎn)生的有機(jī)酸、乳酸菌在發(fā)酵過程中產(chǎn)生的有機(jī)酸、

41、 H H2 2O O2 2以及抗生物質(zhì)對(duì)以及抗生物質(zhì)對(duì)G G+ +菌，菌，G G- -及其他一些及其他一些 致病菌的抗菌作用也明顯致病菌的抗菌作用也明顯。 （三）發(fā)酵乳的整腸作用及預(yù)防腸道疾?。ㄈ┌l(fā)酵乳的整腸作用及預(yù)防腸道疾病 的功能的功能 62 四、發(fā)酵乳生產(chǎn)四、發(fā)酵乳生產(chǎn) 63 第六節(jié)第六節(jié) 發(fā)酵法生產(chǎn)單細(xì)胞蛋白發(fā)酵法生產(chǎn)單細(xì)胞蛋白 Apply Fermentation to Produce Single Cell Protein 一、單細(xì)胞蛋白的概念和特點(diǎn)一、單細(xì)胞蛋白的概念和特點(diǎn) ： （1 1）單細(xì)胞蛋白（）單細(xì)胞蛋白（single cell protein,single cell

42、protein,簡(jiǎn)稱簡(jiǎn)稱SCPSCP） 主要指通過培養(yǎng)主要指通過培養(yǎng)單細(xì)胞微生物單細(xì)胞微生物而獲得的菌而獲得的菌 體蛋白。主要指酵母、細(xì)菌、真菌等微生體蛋白。主要指酵母、細(xì)菌、真菌等微生 物蛋白質(zhì)資源。物蛋白質(zhì)資源。 （2 2）發(fā)酵法生產(chǎn)）發(fā)酵法生產(chǎn)SCPSCP的優(yōu)點(diǎn)：的優(yōu)點(diǎn)： 不受時(shí)間和耕地制約；產(chǎn)量高、蛋白質(zhì)含不受時(shí)間和耕地制約；產(chǎn)量高、蛋白質(zhì)含 量高且營養(yǎng)豐富；富集蛋白質(zhì)的能力快。量高且營養(yǎng)豐富；富集蛋白質(zhì)的能力快。 64 二、二、SCPSCP生產(chǎn)菌種和原料生產(chǎn)菌種和原料 The Yeasts and Becteria of SCP and the Material of SCP 用于生

43、產(chǎn)用于生產(chǎn)SCPSCP的微生物主要包括非病原細(xì)菌、的微生物主要包括非病原細(xì)菌、 酵母菌、絲狀真菌以及微型藻類。酵母菌、絲狀真菌以及微型藻類。 （一）菌種（一）菌種 酵母菌：如釀酒酵母、假絲酵母（或稱圓酵酵母菌：如釀酒酵母、假絲酵母（或稱圓酵 母母,Candida,Candida）和乳清酵母。）和乳清酵母。 細(xì)菌：往往用來生產(chǎn)飼料用單細(xì)胞蛋白，因細(xì)菌：往往用來生產(chǎn)飼料用單細(xì)胞蛋白，因 其生長(zhǎng)繁殖快，其蛋白質(zhì)中含硫氨基酸比較其生長(zhǎng)繁殖快，其蛋白質(zhì)中含硫氨基酸比較 高。高。 65 （二）（二） SCPSCP生產(chǎn)的原料生產(chǎn)的原料 1 1、利用淀粉質(zhì)原料生產(chǎn)、利用淀粉質(zhì)原料生產(chǎn)SCPSCP 2 2、利用

44、烷烴化合物生產(chǎn)、利用烷烴化合物生產(chǎn)SCPSCP 3 3、利用糖蜜原料生產(chǎn)、利用糖蜜原料生產(chǎn)SCP SCP 4 4、纖維素質(zhì)原料生產(chǎn)、纖維素質(zhì)原料生產(chǎn)SCP SCP 5 5、利用工業(yè)廢液生產(chǎn)、利用工業(yè)廢液生產(chǎn)SCP SCP 66 三、三、SCPSCP的發(fā)酵生產(chǎn)的發(fā)酵生產(chǎn) The Preparation of SCP Fermentation 原料 斜面菌種 擴(kuò)大培養(yǎng) 發(fā)酵培養(yǎng) 分離 干燥 飼用蛋白 菌體細(xì)胞 洗滌 水解 分離濃縮 蛋白質(zhì)抽提物純化 噴霧干燥 食用蛋 白粉 需要通過需要通過 安全性評(píng)價(jià)安全性評(píng)價(jià) 67 1 1、在化學(xué)分解或酶解基礎(chǔ)上培養(yǎng)、在化學(xué)分解或酶解基礎(chǔ)上培養(yǎng)SCPSCP生產(chǎn)生

45、產(chǎn) 酵母菌酵母菌 淀粉淀粉液化液化糖化糖化葡萄糖葡萄糖發(fā)酵發(fā)酵-SCP-SCP 以淀粉質(zhì)為原料生產(chǎn)以淀粉質(zhì)為原料生產(chǎn)SCP 68 2 2、混合菌培養(yǎng)（同步糖化發(fā)酵法、水解發(fā)酵并、混合菌培養(yǎng)（同步糖化發(fā)酵法、水解發(fā)酵并 行法）行法）-SSF-SSF工藝工藝 培養(yǎng)黑曲霉（或其它降解淀粉的菌株）培養(yǎng)黑曲霉（或其它降解淀粉的菌株） 培養(yǎng)產(chǎn)朊假絲酵母菌種培養(yǎng)產(chǎn)朊假絲酵母菌種接入培養(yǎng)基接入培養(yǎng)基發(fā)酵發(fā)酵 精制工藝精制工藝 SCP SCP分離純化分離純化SCPSCP 培養(yǎng)基組成培養(yǎng)基組成： 8%8%淀粉淀粉+0.05%MgSO+0.05%MgSO4 47H7H2 2O+O+ 0.1%KH 0.1%KH2 2

46、POPO4 4 +0.6% +0.6%硫氨硫氨+0.4+0.4尿素尿素 3 3、單獨(dú)培養(yǎng)能夠同化淀粉的、單獨(dú)培養(yǎng)能夠同化淀粉的SCPSCP生產(chǎn)工程菌生產(chǎn)工程菌 （實(shí)際應(yīng)用并不多，仍處在研究階段）（實(shí)際應(yīng)用并不多，仍處在研究階段） 69 混合培養(yǎng)工藝的關(guān)混合培養(yǎng)工藝的關(guān) 鍵是要對(duì)鍵是要對(duì)SCP生產(chǎn)菌生產(chǎn)菌 與其他不同菌種的組與其他不同菌種的組 合進(jìn)行比較試驗(yàn)，以合進(jìn)行比較試驗(yàn)，以 期獲得共生特性良好期獲得共生特性良好 的組合菌株。的組合菌株。 70 （二）二） 工藝流程：工藝流程： 黃漿水黃漿水過濾過濾用用H H2 2SOSO4 4酸化酸化煮沸煮沸去渣去渣 （含還原糖（含還原糖0.1%,0.1%

47、,總糖總糖0.4%,0.4%,粗蛋白粗蛋白0.12%,0.12%,總固型物總固型物1.8%,1.8%,） 用氨水調(diào)用氨水調(diào)pHpH至至55大罐大罐發(fā)酵發(fā)酵過濾過濾濕品濕品 菌種菌種 干燥干燥干品（干品（30300 0C C，通風(fēng)）（，通風(fēng)）（156156目）目） 白地酶是一種類似酵母的地霉屬真菌，其白地酶是一種類似酵母的地霉屬真菌，其 菌體含蛋白菌體含蛋白46%46%以上，以上，VB1VB1、VB2VB2也相當(dāng)豐富、也相當(dāng)豐富、 營養(yǎng)價(jià)值很高，可供食用及飼料用。營養(yǎng)價(jià)值很高，可供食用及飼料用。 利用分離蛋白和豆腐黃漿水生產(chǎn)白地酶利用分離蛋白和豆腐黃漿水生產(chǎn)白地酶SCP 71 玉米皮玉米皮( (

48、濕粉渣濕粉渣) ) 加稀酸水解加稀酸水解水解液水解液 ( (含糖可達(dá)含糖可達(dá)5 5以上以上) ) 用氨水中和用氨水中和 過過 濾除去濾渣濾除去濾渣濾液一接酵母種發(fā)酵濾液一接酵母種發(fā)酵離心離心 分離分離干燥干燥粉碎粉碎 成品成品 利用玉米皮生產(chǎn)利用玉米皮生產(chǎn)SCP 72 預(yù)處理預(yù)處理酶解酶解發(fā)酵路線發(fā)酵路線 酸解酸解發(fā)酵路線發(fā)酵路線 混合發(fā)酵法混合發(fā)酵法 利用纖維素類原料生產(chǎn)利用纖維素類原料生產(chǎn)SCP 球磨球磨 高壓蒸煮高壓蒸煮 膨化膨化 73 四、四、SCPSCP的分離提純的分離提純 The Separation and Purification of SCP 分離提取工藝的關(guān)鍵技術(shù)：分離提取

49、工藝的關(guān)鍵技術(shù)： ( (一一) ) 破除破除SCPSCP生產(chǎn)菌體細(xì)胞壁生產(chǎn)菌體細(xì)胞壁 ( (二二) ) 降低降低SCPSCP產(chǎn)品的產(chǎn)品的RNARNA含量含量 74 （一）破除（一）破除SCPSCP生產(chǎn)菌體細(xì)胞壁生產(chǎn)菌體細(xì)胞壁 1 1、化學(xué)法化學(xué)法 ：用不同化合物處理菌體，如：氫：用不同化合物處理菌體，如：氫 氧化鈉，乙酸、檸檬酸、氯仿等去除細(xì)胞壁或氧化鈉，乙酸、檸檬酸、氯仿等去除細(xì)胞壁或 增加其通透性。增加其通透性。 2 2、酶法酶法 ：一般將活性菌體置于一定溫度下，：一般將活性菌體置于一定溫度下， 以激活胞內(nèi)以激活胞內(nèi)-葡聚糖酶，使細(xì)胞壁發(fā)生自溶。葡聚糖酶，使細(xì)胞壁發(fā)生自溶。 或者加入外酶。

50、或者加入外酶。 3 3、機(jī)械法機(jī)械法：包括高壓均質(zhì)，球磨研磨法，超：包括高壓均質(zhì)，球磨研磨法，超 聲波破碎法，冷凍聲波破碎法，冷凍- -解凍交替處理法。解凍交替處理法。 75 76 （二）降低（二）降低SCPSCP產(chǎn)品的產(chǎn)品的RNARNA含量含量 1 1、堿法堿法：細(xì)胞壁去除后直接加入堿（溫度：細(xì)胞壁去除后直接加入堿（溫度55-55- 80800 0C C，pH10-12.5pH10-12.5），但容易使蛋白質(zhì)變性。），但容易使蛋白質(zhì)變性。 2 2、酶法酶法: :細(xì)胞壁去除后的細(xì)胞漿液放置于細(xì)胞壁去除后的細(xì)胞漿液放置于50-50- 55550 0C C下保溫，會(huì)激活下保溫，會(huì)激活RNARNA分

51、解酶。但缺點(diǎn)是在分解酶。但缺點(diǎn)是在 激活激活RNARNA分解酶的同時(shí)會(huì)激活細(xì)胞內(nèi)的蛋白酶，分解酶的同時(shí)會(huì)激活細(xì)胞內(nèi)的蛋白酶， 會(huì)引起蛋白質(zhì)降解，甚至?xí)?dǎo)致其功能性質(zhì)發(fā)會(huì)引起蛋白質(zhì)降解，甚至?xí)?dǎo)致其功能性質(zhì)發(fā) 生改變。生改變。 3 3、化學(xué)修飾法化學(xué)修飾法 ：磷酰氯（：磷酰氯（POCIPOCI3 3）PH9.0 PH9.0 或或 琥珀酸琥珀酸PH9.0PH9.0 4 4、鹽法鹽法：NaBrNaBr、 NaNONaNO3 3、 NaClONaClO4 4等都可以去等都可以去 除除SCPSCP中的中的RNARNA。 77 五、五、SCPSCP的功能特性。的功能特性。 The Function and

52、 Properties of SCPThe Function and Properties of SCP （一）（一）膠凝性膠凝性（黏度或流動(dòng)度、彈性，可塑性、（黏度或流動(dòng)度、彈性，可塑性、 強(qiáng)度等）它有很好的膠凝性有助于食品形成凝強(qiáng)度等）它有很好的膠凝性有助于食品形成凝 膠，凝膠獨(dú)特的結(jié)構(gòu)，使之具有良好的保水性，膠，凝膠獨(dú)特的結(jié)構(gòu)，使之具有良好的保水性， 較高的彈性、粘度和可塑性。較高的彈性、粘度和可塑性。 （二）（二）水合性水合性：保持食品的水分，口感和風(fēng)味：保持食品的水分，口感和風(fēng)味 （三）（三）乳化性乳化性：可以使食品的組織結(jié)構(gòu)均勻。：可以使食品的組織結(jié)構(gòu)均勻。 78 （一）（一）HA

53、DYHADY的制作技術(shù)的制作技術(shù) 將含水分將含水分70%-73%70%-73%新鮮活性酵母干燥為含水分為新鮮活性酵母干燥為含水分為 4-6%4-6%的的HADYHADY。 關(guān)鍵技術(shù)：關(guān)鍵技術(shù)： 1 1、酵母菌種的選育（耐高溫、糖化能力強(qiáng)等）、酵母菌種的選育（耐高溫、糖化能力強(qiáng)等） 2 2、HADYHADY的培養(yǎng)和發(fā)酵生產(chǎn)的培養(yǎng)和發(fā)酵生產(chǎn) 3 3、干燥前加入膨脹劑或穩(wěn)定劑（或進(jìn)行高滲溶、干燥前加入膨脹劑或穩(wěn)定劑（或進(jìn)行高滲溶 液處理）液處理） 4 4、HADYHADY的造粒（顆粒細(xì)小、多孔較適宜）的造粒（顆粒細(xì)小、多孔較適宜） 5 5、絕氧條件下保存（可保存、絕氧條件下保存（可保存1-21-2年

54、）年） 六、高活性干酵母的生產(chǎn)及其應(yīng)用六、高活性干酵母的生產(chǎn)及其應(yīng)用 79 （二）（二）HADYHADY特性及其應(yīng)用特性及其應(yīng)用 1 1、高活性干面包酵母、高活性干面包酵母 2 2、酒精生產(chǎn)、釀酒用的高活性干酵母、酒精生產(chǎn)、釀酒用的高活性干酵母 3 3、適用于制造酵母抽提物的、適用于制造酵母抽提物的HADY HADY 80 第二節(jié)第二節(jié) 螺旋藻的培養(yǎng)生產(chǎn)及其應(yīng)用螺旋藻的培養(yǎng)生產(chǎn)及其應(yīng)用 81 第二節(jié)第二節(jié) 螺旋藻的培養(yǎng)生產(chǎn)及其應(yīng)用螺旋藻的培養(yǎng)生產(chǎn)及其應(yīng)用 82 83 螺旋藻是一類低等植物，它們螺旋藻是一類低等植物，它們 與細(xì)菌一樣，細(xì)胞內(nèi)沒有真正與細(xì)菌一樣，細(xì)胞內(nèi)沒有真正 的細(xì)胞核（屬原核生物

55、），所的細(xì)胞核（屬原核生物），所 以又稱藍(lán)細(xì)菌。以又稱藍(lán)細(xì)菌。 84 第二節(jié)第二節(jié) 螺旋藻的培養(yǎng)生產(chǎn)及其應(yīng)用螺旋藻的培養(yǎng)生產(chǎn)及其應(yīng)用 前言（前言（1 1）：3535億年前，螺旋藻誕生的時(shí)候，我們的億年前，螺旋藻誕生的時(shí)候，我們的 地球還是一個(gè)無氧的世界。原始的大氣是由氨、氮、地球還是一個(gè)無氧的世界。原始的大氣是由氨、氮、 甲烷、氫氣、水蒸汽組成的。甲烷、氫氣、水蒸汽組成的。 螺旋藻是光合生物的螺旋藻是光合生物的 始祖始祖，它有光合作效率極高的光系統(tǒng)，在太陽光的，它有光合作效率極高的光系統(tǒng)，在太陽光的 作用下，迅速繁殖，同時(shí)放出氧氣，經(jīng)過億萬年的作用下，迅速繁殖，同時(shí)放出氧氣，經(jīng)過億萬年的 積累

56、，使我們的星球成為有氧世界，為以后五光十積累，使我們的星球成為有氧世界，為以后五光十 色的高級(jí)生物界的進(jìn)化提供了條件。最原始的生物色的高級(jí)生物界的進(jìn)化提供了條件。最原始的生物 都是在海洋中以藻類為食物進(jìn)化發(fā)展而后上岸衍化都是在海洋中以藻類為食物進(jìn)化發(fā)展而后上岸衍化 為今天的生物，可以說為今天的生物，可以說光合作用下產(chǎn)生的螺旋藻就光合作用下產(chǎn)生的螺旋藻就 是生命的起源是生命的起源。 85 第二節(jié)第二節(jié) 螺旋藻的培養(yǎng)生產(chǎn)及其應(yīng)用螺旋藻的培養(yǎng)生產(chǎn)及其應(yīng)用 前言（前言（2 2）：螺旋藻同新大陸一起被發(fā)現(xiàn)，：螺旋藻同新大陸一起被發(fā)現(xiàn)，14921492年哥年哥 倫布探險(xiǎn)，發(fā)現(xiàn)當(dāng)?shù)乇犹峥俗鍙暮胁杉环N綠色

57、倫布探險(xiǎn)，發(fā)現(xiàn)當(dāng)?shù)乇犹峥俗鍙暮胁杉环N綠色 絲狀物作為食品，他覺得奇異，在航海日志中做了絲狀物作為食品，他覺得奇異，在航海日志中做了 詳細(xì)記載。當(dāng)?shù)厣瞽h(huán)境十分惡劣，資源貧瘠，醫(yī)詳細(xì)記載。當(dāng)?shù)厣瞽h(huán)境十分惡劣，資源貧瘠，醫(yī) 藥缺乏，但土族居民卻身體健壯、皮膚細(xì)膩、少病藥缺乏，但土族居民卻身體健壯、皮膚細(xì)膩、少病 多壽?，F(xiàn)代醫(yī)學(xué)證明：螺旋藻作為地球上最古老的多壽?，F(xiàn)代醫(yī)學(xué)證明：螺旋藻作為地球上最古老的 植物，是目前所知營養(yǎng)成分最全面、最均衡的食品植物，是目前所知營養(yǎng)成分最全面、最均衡的食品 之一，被聯(lián)合國糧農(nóng)組織（之一，被聯(lián)合國糧農(nóng)組織（FAOFAO）譽(yù)為）譽(yù)為 “ “最理想的最理想的 食品食

58、品”。 86 第二節(jié)第二節(jié) 螺旋藻的培養(yǎng)生產(chǎn)及其應(yīng)用螺旋藻的培養(yǎng)生產(chǎn)及其應(yīng)用 前言（前言（3 3）：它含有豐富的蛋白質(zhì)、氨基酸、：它含有豐富的蛋白質(zhì)、氨基酸、 多糖、不飽和脂肪酸、胡羅卜素等多種維生素、多糖、不飽和脂肪酸、胡羅卜素等多種維生素、 礦物質(zhì)和微量元素。礦物質(zhì)和微量元素。 1g 1g 螺旋藻的營養(yǎng)成分相當(dāng)于螺旋藻的營養(yǎng)成分相當(dāng)于1000g 1000g 各類蔬菜各類蔬菜 總和，其蛋白質(zhì)的含量是大豆、雞蛋的五倍，總和，其蛋白質(zhì)的含量是大豆、雞蛋的五倍， 是大米的十倍、魚肉的三倍。是大米的十倍、魚肉的三倍。 87 第二節(jié)第二節(jié) 螺旋藻的培養(yǎng)生產(chǎn)及其應(yīng)用螺旋藻的培養(yǎng)生產(chǎn)及其應(yīng)用 前言（前言（

59、4 4）：目前國內(nèi)外應(yīng)用于生產(chǎn)的螺旋藻：目前國內(nèi)外應(yīng)用于生產(chǎn)的螺旋藻 主要有三種主要有三種: :鈍頂螺旋藻鈍頂螺旋藻(SP. Platensis)(SP. Platensis)、 極大螺旋藻極大螺旋藻(SP. Maxcima)(SP. Maxcima)和和鹽澤螺旋藻鹽澤螺旋藻(SP. (SP. Subsalsa)Subsalsa)。 世界三大天然螺旋藻生產(chǎn)基地：世界三大天然螺旋藻生產(chǎn)基地： 非洲的非洲的乍得湖乍得湖、墨西哥的、墨西哥的迪斯科克湖迪斯科克湖、 中國云南麗江的中國云南麗江的程海湖程海湖 88 一、螺旋藻的特點(diǎn)及其藥理評(píng)價(jià)一、螺旋藻的特點(diǎn)及其藥理評(píng)價(jià) （一）藻類的特點(diǎn)：（一）藻類的特

60、點(diǎn)： 1 1、螺旋藻營養(yǎng)豐富、螺旋藻營養(yǎng)豐富. .含蛋白質(zhì)含蛋白質(zhì)50%50%70%70%（蛋白（蛋白 質(zhì)質(zhì)量達(dá)到理想蛋白質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)），是牛肉的質(zhì)質(zhì)量達(dá)到理想蛋白質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)），是牛肉的3 3倍，倍， 豬肝的豬肝的4 4倍，雞蛋的倍，雞蛋的5 5倍，大米的倍，大米的1010倍，碳水化合倍，碳水化合 物含量豐富物含量豐富151520%20%，其中含有，其中含有7 7 8%8%的活性多的活性多 糖（有功能性作用）。脂肪和膽固醇含量低，脂糖（有功能性作用）。脂肪和膽固醇含量低，脂 肪僅為肪僅為4%4%，其中，其中-亞油酸占亞油酸占1%1%。 螺旋藻與幾種食品蛋白質(zhì)含量比較螺旋藻與幾種食品蛋白質(zhì)含量比較 食品種