發(fā)酵食品工藝學

關于發(fā)酵食品工藝學第1頁，課件共54頁，創(chuàng)作于2023年2月第一章緒論第一節(jié)、什么是發(fā)酵、釀造？第二節(jié)、發(fā)酵技術的微生物技術發(fā)展史第三節(jié)、發(fā)酵工業(yè)的工程技術發(fā)展史第四節(jié)、發(fā)酵食品的淵源及其文化內涵第五節(jié)、發(fā)酵與釀造的研究對象第六節(jié)、食品發(fā)酵與釀造的特點第七節(jié)、發(fā)酵與釀造工程中常用技術第七節(jié)、食品發(fā)酵與釀造發(fā)展趨勢及研究熱點第2頁，課件共54頁，創(chuàng)作于2023年2月發(fā)酵的英文Fermentation是從拉丁語ferver即“翻騰”、“沸涌”、“發(fā)泡”而來；因為發(fā)酵有鼓泡和類似翻騰、沸涌的現(xiàn)象。如中國的黃酒、歐洲的beer就以起泡現(xiàn)象作為判斷發(fā)酵進程的標志。根據(jù)以往的觀念，人們通常把食品發(fā)酵作為整個發(fā)酵工業(yè)的分支。一、什么是發(fā)酵、釀造第一節(jié)什么是發(fā)酵、釀造第一章緒論第3頁，課件共54頁，創(chuàng)作于2023年2月廣義——通過微生物的培養(yǎng)使某種特定代謝產物或菌體本身大量積累的過程。狹義——厭氧微生物或兼性厭氧微生物在無氧條件下進行能量代謝并獲得能量的一種方式。發(fā)酵工業(yè)：（巴斯德）經純種培養(yǎng)和提煉精制獲得的成分單純、無風味要求的產品的生產過程叫發(fā)酵工業(yè)。如酒精、抗生素、檸檬酸、氨基酸、酶、維生素、某些色素等。1、發(fā)酵及發(fā)酵工業(yè)第一節(jié)什么是發(fā)酵、釀造第一章緒論第4頁，課件共54頁，創(chuàng)作于2023年2月2、釀造(brewing)和釀造工業(yè)釀造(brewing)：我國人們對對一些特定產品發(fā)酵生產的特殊稱法，是未知的混合微生物區(qū)系參與的一種自然發(fā)酵。釀造工業(yè)：經自然培養(yǎng)、不需提煉精制、產品由復雜成分構成并對風味有特殊要求的食品或調味品的生產過程。如黃酒、白酒、清酒、葡萄酒、醬油、醋、腐乳、豆豉、面醬等。第5頁，課件共54頁，創(chuàng)作于2023年2月1676年列文虎克（Leewenhoch）1836—1837年Larkutzing1856—1857年Pasteur1870年Pasteur1880年科赫（RobertKoch）1897年，Buchner（布赫納）1928年，F(xiàn)leming1940年，F(xiàn)lorery和Chain1945年，抗生素工業(yè)二、發(fā)酵工業(yè)的微生物技術發(fā)展史第二節(jié)、微生物技術發(fā)展史第一章緒論第6頁，課件共54頁，創(chuàng)作于2023年2月列文虎克（Leewenhoch,1632-1723）——微生物形態(tài)學發(fā)展階段荷蘭業(yè)余科學家，1676年，用自磨鏡片創(chuàng)造了一架能放大266倍的原始顯微鏡一生制作了419臺顯微鏡；發(fā)表論文400余篇，375篇寄往英國皇家學會發(fā)表。第二節(jié)、微生物技術發(fā)展史第一章緒論第7頁，課件共54頁，創(chuàng)作于2023年2月第8頁，課件共54頁，創(chuàng)作于2023年2月AnthnoyvanLeeuwenhoek與他的顯微鏡AnthnoyvanLeeuwenhoek1684年寄給皇家協(xié)會信的部分內容第9頁，課件共54頁，創(chuàng)作于2023年2月Larkutzing1836-1837年Larkutzing發(fā)現(xiàn)在啤酒的發(fā)酵中存在活的生物體，但并未發(fā)現(xiàn)發(fā)酵與微生物的關系。第二節(jié)、微生物技術發(fā)展史第一章緒論第10頁，課件共54頁，創(chuàng)作于2023年2月不同時期觀察到的酵母菌細胞結構第11頁，課件共54頁，創(chuàng)作于2023年2月細菌學（巴斯德、科赫）外科消毒術（Lister，1865）和乳酸菌的分離根瘤菌等土壤微生物的研究（M·W貝，C·H維）無酵母菌壓汁酶功能的發(fā)現(xiàn)（E.Buchner,1897)化學藥劑和抗生素發(fā)現(xiàn)和臨床應用（1909-1935）釀造技術日趨完美Cncnc-micro生理學發(fā)展階段代表人物和重要事件微生物生理學發(fā)展階段第12頁，課件共54頁，創(chuàng)作于2023年2月徹底否定了自然發(fā)生說證實發(fā)酵由微生物引起巴斯德的功績免疫學—預防接種發(fā)明巴氏消毒法第13頁，課件共54頁，創(chuàng)作于2023年2月無菌營養(yǎng)液出現(xiàn)微生物無菌營養(yǎng)液無生命出現(xiàn)加熱無菌營養(yǎng)液無生命出現(xiàn)巴斯德的雁頸瓶實驗第14頁，課件共54頁，創(chuàng)作于2023年2月結論發(fā)酵是由微生物進行的一種化學變化，不同類型的發(fā)酵是由形態(tài)可以區(qū)別的各種特殊的微生物所引起的。1870年，Pasteur發(fā)現(xiàn)了微生物之間有相互抑制的作用。即拮抗作用。其間1804年，法國廚師阿卑特（Appert）發(fā)明了瓶裝罐頭）第二節(jié)、微生物技術發(fā)展史第一章緒論第15頁，課件共54頁，創(chuàng)作于2023年2月巴斯德發(fā)現(xiàn)免疫現(xiàn)象↑動物實驗↓人體實驗幾星期后42-43oC下培養(yǎng)的老齡炭疽菌獲免疫力37oC下培養(yǎng)的新鮮炭疽菌病犬延髓（幾代減毒）被瘋狗嚴重咬傷的9歲男童第16頁，課件共54頁，創(chuàng)作于2023年2月科赫的功績證實炭疽病因—炭疽桿菌發(fā)現(xiàn)結核病原菌—結核桿菌科赫法則發(fā)明培養(yǎng)基并用其純化微生物等一系列研究方法的創(chuàng)立第17頁，課件共54頁，創(chuàng)作于2023年2月劃線法獲得單菌落

科赫定理圖示單菌落第18頁，課件共54頁，創(chuàng)作于2023年2月結論1880年，發(fā)現(xiàn)可以通過稀釋把多種微生物分離開來，建立了單種微生物的分離和純培養(yǎng)技術。建立了研究的微生物一系列方法，把早年在馬鈴薯塊上的培養(yǎng)技術改為明膠平板（1881）和

瓊脂平板（1882）顯微鏡技術：包括細菌鞭毛在內的許多染色方法、懸滴培養(yǎng)法以及顯微攝影技術。利用平板分離方法找到并分離許多傳染病的病源菌（炭疽、結核、鏈球、）1884年提出了科赫法則（Koch’sostulates）：病原微生物存在與病體而非健康體；可純培養(yǎng)；純培養(yǎng)物接種后染??；可重新分離再培養(yǎng)。第19頁，課件共54頁，創(chuàng)作于2023年2月奠基人巴斯德·路易斯(1822-1895)微生物奠基人第二節(jié)、微生物技術發(fā)展史第一章緒論Koch,robert(1843-1910)細菌學奠基人第20頁，課件共54頁，創(chuàng)作于2023年2月(JosephLister,1827~1912)首創(chuàng)用石炭酸噴灑手術室和煮沸手術用具以防術后感染，為防腐、消毒，以及無菌操作奠定了基礎。第21頁，課件共54頁，創(chuàng)作于2023年2月

1878年，李斯特分離乳酸鏈球菌時用注射器和酒杯培養(yǎng)裝置第22頁，課件共54頁，創(chuàng)作于2023年2月Buchner（布赫納）

1897年，Buchner（布赫納）闡明了發(fā)酵的化學本質。即發(fā)酵是由酶引起的一類化學反應。實驗：酵母菌細胞用石英砂磨碎制成酵母汁（應用于醫(yī)學）+白砂糖（防腐）意外發(fā)現(xiàn)發(fā)酵這是無生物細胞體系發(fā)酵的最初例子。第二節(jié)、微生物技術發(fā)展史第一章緒論第23頁，課件共54頁，創(chuàng)作于2023年2月Fleming1928年，F(xiàn)leming發(fā)現(xiàn)了青霉素，開創(chuàng)了好氣性發(fā)酵工程，建立了通風攪拌技術。弗萊明(1881～1995)

英國細菌學家1928年，F(xiàn)leming將其命名為：青霉素第二節(jié)、微生物技術發(fā)展史第一章緒論第24頁，課件共54頁，創(chuàng)作于2023年2月霉菌菌落周圍出現(xiàn)抑制萄

葡球菌生長的抑制現(xiàn)象產黃青霉菌落細菌生長抑制區(qū)域正常細菌生長區(qū)域---抗生素的發(fā)現(xiàn)第25頁，課件共54頁，創(chuàng)作于2023年2月1940年，F(xiàn)lorery和Chain：碘黃青霉基中得到了純品青霉素，繼而放線菌——鏈霉素，金、土、卡那、紅、新、慶大……..等相繼發(fā)現(xiàn)。1984年達9000多種。1945年，抗生素工業(yè)（發(fā)酵工業(yè)正式興起）Florery和Chain第二節(jié)、微生物技術發(fā)展史第一章緒論第26頁，課件共54頁，創(chuàng)作于2023年2月J.D.Waston,H.F.C.Crick

發(fā)現(xiàn)DNA雙螺旋模型分子生物學發(fā)展階段（成熟期）第27頁，課件共54頁，創(chuàng)作于2023年2月Watson和Crick1956年，Watson和

Crick發(fā)現(xiàn)DNA雙螺旋結構，為微生物遺傳學及育種技術的研究帶來極大發(fā)展。第二節(jié)、微生物技術發(fā)展史第一章緒論第28頁，課件共54頁，創(chuàng)作于2023年2月分子生物學發(fā)展階段（成熟期）特點微生物學成為十分熱門的前沿基礎學科微生物成為生物學研究中的最主要對象生物工程中，發(fā)酵工程是最成熟的應用技術Cncnc-micro第29頁，課件共54頁，創(chuàng)作于2023年2月氨基酸生產菌種1956年，日本的士下祝郎利用發(fā)酵法制造出了Glu。至今22種氨基酸用發(fā)酵法生產，其中18種直接發(fā)酵，4種用酶轉化法生產。第二節(jié)、微生物技術發(fā)展史第一章緒論第30頁，課件共54頁，創(chuàng)作于2023年2月第一個轉折點——微生物純種分離培養(yǎng)技術建立自然發(fā)酵時期：知其然而不知其所以然，如厭氣性——酒類，好氣性——醋。微生物純種分離培養(yǎng)技術，開創(chuàng)了人為控制微生物時代，減少了腐敗現(xiàn)象，實現(xiàn)了無菌操作；發(fā)明了簡便的密封式發(fā)酵罐；人工控制條件，提高發(fā)酵效率，穩(wěn)定產品質量。三、發(fā)酵工業(yè)的工程技術發(fā)展史第四節(jié)工程技術發(fā)展史第一章緒論第31頁，課件共54頁，創(chuàng)作于2023年2月20世紀40年代，由于二戰(zhàn)暴發(fā)，刺激了抗生素發(fā)酵工業(yè)的興起，成功建立起深層通氣培養(yǎng)法及整套工藝，包括向發(fā)酵罐內通入大量無菌空氣、通過攪拌使空氣分布均勻、培養(yǎng)基的滅菌和無菌接種、通氧量、pH、培養(yǎng)物供給等均已解決，刺激了有機酸、酶制劑、維生素、激素等的大規(guī)模生產。第二個轉折點——通氣攪拌的好氧發(fā)酵工程技術建立（深層液態(tài)發(fā)酵）第四節(jié)工程技術發(fā)展史第一章緒論第32頁，課件共54頁，創(chuàng)作于2023年2月以動態(tài)生物化學和遺傳學為基礎，將微生物進行人工誘變，選育高產菌株，實現(xiàn)有選擇地大量生產目的產物。該技術先在氨基酸生產上獲得成功，而后在核苷酸、有機酸、抗生素等其它產品中得到應用。第三個轉折點——人工誘變育種和代謝控制發(fā)酵工程技術的建立第四節(jié)工程技術發(fā)展史第一章緒論第33頁，課件共54頁，創(chuàng)作于2023年2月

發(fā)酵罐的大型化、多樣化、連續(xù)化和自動化方面有了極大發(fā)展。發(fā)酵過程的基本參數(shù)包括T、Ph、罐壓、溶O2、Eh、空氣流量、泡沫、CO2含量等均可自動記錄和控制。（在線測試探頭等）

——發(fā)酵與釀造技術的第四個轉折點第四個轉折點——發(fā)酵動力學、發(fā)酵的連續(xù)化自動化工程技術的建立第四節(jié)工程技術發(fā)展史第一章緒論第34頁，課件共54頁，創(chuàng)作于2023年2月

針對單純發(fā)酵法的缺陷，利用發(fā)酵法生產前體，用化學合成法得到終產品或反之。如Amyno法生產醬油?！l(fā)酵與釀造技術的第五個轉折點第五個轉折點

——微生物生物合成和化學反應合成相結合工程技術的建立第四節(jié)工程技術發(fā)展史第一章緒論第35頁，課件共54頁，創(chuàng)作于2023年2月DNA重組技術大大推動了發(fā)酵與釀造技術的發(fā)展細胞融合技術：基因體外重組與克隆的工程菌株構建生物反應器：反應罐等設備、昆蟲軀體、動物細胞乳腺、植物細胞的根莖果實。DNA重組技術第四節(jié)工程技術發(fā)展史第一章緒論第36頁，課件共54頁，創(chuàng)作于2023年2月發(fā)酵是一門古老而又現(xiàn)代的技術，結合了神秘的傳統(tǒng)、古老的文化和變化無窮的生物技術。文化底蘊深厚、產品形態(tài)多種多樣、技術手段推陳出新、理論研究和技術創(chuàng)新永無止境。四、發(fā)酵食品的淵源及其文化內涵第三節(jié)淵源及其文化內涵第一章緒論第37頁，課件共54頁，創(chuàng)作于2023年2月

最早的發(fā)酵產品據(jù)記載起源與5000BC。據(jù)記載最早的發(fā)酵食品應是酒類，通常認為是wine,因為大自然中具備了野生果類和酵母菌，條件適宜情況下即行發(fā)酵。在神話傳說中亦有猿猴釀酒之說。由于自然界中資源的多樣性（F、M），便有了多種多樣的發(fā)酵食品。

4000BC——Beer，至古埃及即出現(xiàn)了麥芽糖化。

5000~6000BC——wine、黃酒、白酒、Cheese4000BC——Beer，至古埃及即出現(xiàn)了麥芽糖化。

(醬油、調味品)白酒：農業(yè)社會糧食節(jié)余，生霉、發(fā)酵、蒸餾而得）古老：第三節(jié)淵源及其文化內涵第一章緒論第38頁，課件共54頁，創(chuàng)作于2023年2月古老的發(fā)酵食品自產生以來，長時間內停留在自然釀造階段。即知其然而不知其所以然，通常以經驗掌握。由于節(jié)氣、環(huán)境的變化即決定了產品的成敗，因此食品釀造甚至被賦予很多神秘色彩，甚至出現(xiàn)了對曲的頂禮膜拜，與一些祭祀活動也連起來。由于其發(fā)酵的機理一直未能充分揭示，因此發(fā)酵技術也遲遲未能進一步發(fā)揚光大和合理調控。直到巴斯德、科赫等人的工作成果推動了微生物發(fā)酵及工藝調控的推陳出新?，F(xiàn)代：第三節(jié)淵源及其文化內涵第一章緒論第39頁，課件共54頁，創(chuàng)作于2023年2月盡管如此，食品發(fā)酵與釀造仍然有許多難以解決的實際問題，例如許多工程方面的研究經驗還不足，還沒有歸納為系統(tǒng)的理論，許多產品的發(fā)酵過程中的問題尚難以解決，很多問題有待研究探討。難以解決的實際問題第三節(jié)淵源及其文化內涵第一章緒論第40頁，課件共54頁，創(chuàng)作于2023年2月

絲狀真菌的發(fā)酵（霉菌、放線菌）：由于沒有完善的理論指導，因而還沒有滿意的設計和放大方法，而霉菌、放線菌又是發(fā)酵工業(yè)中占重要地位的菌類。連續(xù)發(fā)酵的理論雖然研究很多，但許多生產實際問題仍然未能解決，由于菌種的突變、微生物的復雜性和多樣性以及試驗工藝條件的不穩(wěn)定性和局限性等問題，除了酵母、啤酒、酒精、丙酮、丁醇、葡萄糖酸的發(fā)酵和活性淀粉的處理采用連續(xù)發(fā)酵外，大規(guī)模生產上極少采用。難以解決的實際問題第三節(jié)淵源及其文化內涵第一章緒論第41頁，課件共54頁，創(chuàng)作于2023年2月關于酒曲，“千年酒窖萬年糟”之說，引起了國內外研究者的濃厚興趣。與許多民族文化融為一體。英國的Whisky荷蘭的Cheese俄國的黑面包（大臉面包）德國的啤酒中國的白酒日本的清酒法國的香檳文化內涵：第三節(jié)淵源及其文化內涵第一章緒論第42頁，課件共54頁，創(chuàng)作于2023年2月中國的酒文化，出現(xiàn)了各時代以酒為載體的詩詞歌賦“借酒吟詩”、“以詩言志”。陶淵明的詩幾乎詩詩有酒——《桃花源記》李白1050首詩中170首——借酒詩狂杜甫1400余首詩中300余首——借酒消愁歐陽修的《醉翁亭記》——“醉翁”（瑯琊山）工藝方面：踩曲邊踏邊唱、《紅高粱》、日本的酒曲聽音樂即“陳化”等文化內涵：第三節(jié)淵源及其文化內涵第一章緒論第43頁，課件共54頁，創(chuàng)作于2023年2月1、按產業(yè)部門來分：釀酒工業(yè)傳統(tǒng)釀造工業(yè)有機酸發(fā)酵工業(yè)酶制劑發(fā)酵工業(yè)：淀粉酶中95%以上為霉菌、細菌淀粉酶氨基酸發(fā)酵工業(yè)功能性食品生產工業(yè)：低聚糖、真菌多糖、紅曲等食品添加劑生產工業(yè)：黃原膠、海藻糖菌體制造工業(yè)：單細胞蛋白、酵母等維生素發(fā)酵工業(yè)：Vc、VB2、VB12核苷酸發(fā)酵工業(yè)：ATP、IMP、GMP五、發(fā)酵與釀造的研究對象第五節(jié)研究對象第一章緒論第44頁，課件共54頁，創(chuàng)作于2023年2月2、按產品性質來分：代謝產物發(fā)酵：產品包括初級代謝產物、中間代謝產物、次級代謝產物。

1、初級代謝產物：微生物生長不同階段產生不同的代謝產物，對數(shù)生長期形成的產物往往是細胞自身生長所必需的，如氨基酸、核苷酸、蛋白質、脂類、糖類等。

2、次級代謝產物：微生物細胞生長進入穩(wěn)定期，有些微生物合成的在對數(shù)生長期不能合成的、對細胞代謝沒有明顯意義但具有明顯優(yōu)勢的化合物。第45頁，課件共54頁，創(chuàng)作于2023年2月酶制劑發(fā)酵：1894年，日本高峰(Takanin)利用霉菌→高峰淀粉E（胞內或胞外）→E分離提取→E制劑→固定化酶（中國的曲酒可以看成是復合酶制劑的生產）。生物轉化發(fā)酵：生物轉化是指利用生物細胞中的一種或多種酶，作用于一些化合物的特定部位（基團），使它轉變成結構相類似但具有更大經濟價值化合物的生化反應。其特點是：反應特異性強。如：LA→CLASCP、藻類、食用菌類（冬蟲夏草、蜜環(huán)菌、靈芝、茯苓、香菇、云芝）2、按產品性質來分：第五節(jié)研究對象第一章緒論第46頁，課件共54頁，創(chuàng)作于2023年2月與化學工業(yè)相比，食品發(fā)酵與釀造的特點：安全簡單原料廣泛反應專一代謝多樣易受污染菌種選育六、食品發(fā)酵與釀造的特點第六節(jié)食品發(fā)酵與釀造的特點第一章緒論第47頁，課件共54頁，創(chuàng)作于2023年2月1、采用多種原料，且多以淀粉質原料為主。植物性原料：麥：beer、bread、格瓦斯(Kowas)豆：醬油、豆豉、腐乳（ToFo）、Temph、納豆水果：酒、果醋菜：Kimichi（朝鮮）茶葉：紅茶、茶菌（海寶，醋酸菌、酵母、乳酸菌+紅茶水+糖）動物性原料：乳：酸奶、Cheese、Kurmiss、Ketir肉：香腸、沙拉米(Salami)等我國發(fā)酵食品的工藝特色：第六節(jié)食品發(fā)酵與釀造的特點第一章緒論第48頁，課件共54頁，創(chuàng)作于2023年2月2、多菌種混合發(fā)酵，且多以霉菌為主的微生物群。（國外多以細菌、乳酸菌）3、工藝復雜