微生物發(fā)酵與食品生產(chǎn)

微生物發(fā)酵與食品生產(chǎn)當(dāng)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(chǎn)的？相應(yīng)的發(fā)酵種類是什么？舉例說出利用微生物發(fā)酵生產(chǎn)的5種食品當(dāng)前您正瀏覽第二頁，共二十六頁。微生物的應(yīng)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(zhuǎn)化為酒精生產(chǎn)的。白酒經(jīng)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(zhì)，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(zhuǎn)化為酒精，而其他營養(yǎng)成分會部分被酵母利用，產(chǎn)生一些代謝產(chǎn)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(dāng)前您正瀏覽第三頁，共二十六頁。微生物的應(yīng)用醋：食品店或超市出售的醋中，除了白醋是由化學(xué)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(chǎn)生的酒精轉(zhuǎn)化為醋酸生產(chǎn)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(chǎn)生乳酸或其他有機酸，因而使醋有不同的風(fēng)味。

當(dāng)前您正瀏覽第四頁，共二十六頁。微生物的應(yīng)用醬油：醬油生產(chǎn)以大豆為主要原料，其他有麥麩、小麥、玉米等，將原料經(jīng)粉碎制成固體培養(yǎng)基，在好氧條件下，利用產(chǎn)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(chǎn)生大量的蛋白酶，將培養(yǎng)基中的蛋白質(zhì)水解成小分子的肽和氨基酸，然后淋洗、調(diào)制成醬油產(chǎn)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(chǎn)生蛋白酶、脂肪酶和淀粉酶的霉菌，將大豆中的蛋白質(zhì)、脂肪、淀粉分解，產(chǎn)生出氨基酸、多肽、甘油、脂肪酸等多種物質(zhì)。這些物質(zhì)使醬具有獨特的醬香味。微生物的應(yīng)用當(dāng)前您正瀏覽第五頁，共二十六頁。微生物的應(yīng)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(chǎn)生乳酸和其他有機酸，以及一些芳香物質(zhì)和維生素等；同時蛋白質(zhì)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(yīng)癥者的優(yōu)良食品。酒釀：是大米經(jīng)蒸煮后，接種根霉，在好氧條件下，發(fā)酵生產(chǎn)的含低濃度酒精和不同糖分的食品。根霉在生長時會產(chǎn)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(chǎn)生酒精。微生物的應(yīng)用當(dāng)前您正瀏覽第六頁，共二十六頁。微生物的應(yīng)用面包：現(xiàn)在的面包均是利用活性干酵母（面包酵母）經(jīng)活化后，與面粉混合發(fā)酵，再加入各種添加劑，經(jīng)烤制生產(chǎn)的。面粉發(fā)酵后淀粉結(jié)構(gòu)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(jīng)自然發(fā)酵后蒸制的，如果連續(xù)使用面肥發(fā)酵，經(jīng)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(chǎn)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(chǎn)是采用干酵母發(fā)酵，所以不產(chǎn)酸，不需要再用堿中和即可蒸制。微生物的應(yīng)用當(dāng)前您正瀏覽第七頁，共二十六頁。微生物的應(yīng)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(yīng)用當(dāng)前您正瀏覽第八頁，共二十六頁。微生物的應(yīng)用糖果、餅干、果凍等添加了紅曲色素，以調(diào)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(diào)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(chǎn)生的酶，加工生產(chǎn)的。微生物的應(yīng)用當(dāng)前您正瀏覽第九頁，共二十六頁。一、發(fā)酵工業(yè)經(jīng)歷了哪幾個階段？原始發(fā)展階段（發(fā)酵技術(shù)原始，頂多是家庭小制作，技術(shù)進步緩慢，完全是經(jīng)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(zhì)，采用開放式的發(fā)酵方式，生產(chǎn)過程較為簡單，對生產(chǎn)設(shè)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(chǎn)技術(shù)要求高；生產(chǎn)規(guī)模大；技術(shù)發(fā)展速度快；菌種的生產(chǎn)能力大幅度提高，新產(chǎn)品、新技術(shù)、新設(shè)備的應(yīng)用達到前所未有的程度。

）生物技術(shù)產(chǎn)業(yè)階段（利用構(gòu)建的基因工程菌生產(chǎn)

）當(dāng)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(jì)末到20世紀(jì)30年代，利用微生物生產(chǎn)的新產(chǎn)品不斷出現(xiàn)20世紀(jì)40-50年代，無菌技術(shù)的發(fā)展和大型發(fā)酵罐的設(shè)計成功，例：弗洛里、錢恩研究出了大規(guī)模生產(chǎn)青霉素方法20世紀(jì)70年代后，分子生物學(xué)的發(fā)展，利用基因工程將特定的基因轉(zhuǎn)移到微生物中，獲得能生產(chǎn)特定產(chǎn)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(shù)產(chǎn)業(yè)階段原始發(fā)酵工業(yè)當(dāng)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(dāng)有糖類存在時酵母菌能進行發(fā)酵。實驗內(nèi)容：探究酵母菌發(fā)酵所需要的條件假設(shè)當(dāng)前您正瀏覽第十二頁，共二十六頁。號瓶內(nèi)容物結(jié)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(chǎn)生無氣體產(chǎn)生有氣體產(chǎn)生有大量氣體產(chǎn)生無氣體產(chǎn)生思考：1、為什么要加入溫水？2、設(shè)置3號和4號瓶的目的是什么？為什么要設(shè)置5號瓶？3、如果在瓶中加入牛奶、硝酸鹽則結(jié)果有何不同？當(dāng)前您正瀏覽第十三頁，共二十六頁。三、發(fā)酵生產(chǎn)過程探秘發(fā)酵：是利用微生物，在適宜的條件下，將原料經(jīng)過特定的代謝途徑轉(zhuǎn)化為人類所需要的產(chǎn)物的過程。如：谷氨酸棒狀桿菌生產(chǎn)味精；黃色短桿菌生產(chǎn)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(dāng)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(nèi)發(fā)酵接種分離提純產(chǎn)品擴大培養(yǎng)發(fā)酵生產(chǎn)過程當(dāng)前您正瀏覽第十五頁，共二十六頁。內(nèi)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(chǎn)品的分離和提純發(fā)酵工程生產(chǎn)過程當(dāng)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(chǎn)的是微生物直接合成的產(chǎn)物，如青霉素、谷氨酸等，則可從自然界中先分離出相應(yīng)菌種，再用物理或化學(xué)的方法誘變育種，從突變個體中篩選出符合生產(chǎn)要求的優(yōu)良菌種。2）若生產(chǎn)的是微生物不能合成的產(chǎn)品，則可用基因工程、細(xì)胞工程的方法對菌種的遺傳特性進行定向改造，以構(gòu)建工程細(xì)胞或工程菌，從而達到生產(chǎn)相應(yīng)產(chǎn)品的目的。當(dāng)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(nèi)得到大量的發(fā)酵產(chǎn)物，則需要大量的菌體。如何得到大量菌體來縮短生產(chǎn)周期？需要經(jīng)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(dāng)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(xì)胞內(nèi)各種化學(xué)反應(yīng)的進行場所合成自身物質(zhì)提供能量，最常用的是糖類是微生物細(xì)胞生長繁殖和生物合成不可缺的物質(zhì)。分為無機氮和有機氮兩種提供不可缺少的礦質(zhì)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(diào)節(jié)思考：蛋白胨、酵母膏可以作為什么？當(dāng)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(guān)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(chǎn)過程中混入雜菌，這些雜菌會分泌青霉素酶，分解青霉素。當(dāng)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(shè)施進行嚴(yán)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(dāng)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(xì)菌數(shù)目、產(chǎn)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(chǎn)物3、要嚴(yán)格控制溫度、pH、溶氧、通氣量與轉(zhuǎn)速等發(fā)酵條件。。當(dāng)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(chǎn)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(diào)節(jié)1、溫度當(dāng)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(chǎn)物的積累。如當(dāng)谷氨酸棒狀桿菌利用糖類物質(zhì)不斷生成谷氨酸時，培養(yǎng)液的pH就會下降；而堿性物質(zhì)的消耗和氨的生成等則會導(dǎo)致培養(yǎng)液的pH上升。調(diào)節(jié)和控制培養(yǎng)液pH的方法：在