三章-发酵工程原理及其在食品工业中的应用(与“发酵”有关文档共96张).pptx

第一节概述（一）发酵工程主要研究对象
1.大规模微生物细胞培养过程；
2.大规模培养基灭菌和空气灭菌过程；
3.微生物细胞生长和产物形成动力学；
4.发酵过程的优化；
5.生物反应器的放大和设计；
6.发酵过程的参数监控和计算机应用；
7.发酵产品的分离和纯化等工程技术问题。（二）发酵工程产品类型
1.以菌体为产品。(酵母菌、单细胞蛋白)
2.以微生物的酶为产品。（碱性蛋白酶、淀粉酶）
3.以微生物的代谢产物为产品。（氨基酸、脂类）
4.利用发酵作用，对某种化合物的化学结构进行改造，即产品的转化过程。（醋的酿造）二、发酵工程的发展简史（四）代谢控制发酵技术
由氨基酸发酵而开始的代谢控制发酵，使发酵工业进入一个新的阶段。随后，核苷酸、酶制剂以及有机酸等方面也利用代谢调控技术进入发酵生产。
（五）开拓发酵原料时期
石油化工副产物石蜡、醋酸、甲醇以及甲烷等碳氢化合物被用来作为发酵原料。
（六）基因工程阶段
使发酵工业能够生产出自然界微生物所不能合成的产物，如胰岛素、干扰素、白介素和多细胞生长因子等，大大地拓宽了发酵工业的范围，使发酵工业发生了革命性变化。三、发酵工艺及方法固体发酵与液体（深层）发酵相比，具有以下优点
1.固体发酵单位体积的酶产量往往高于液体发酵几倍，甚至几十倍，特别适合真菌酶类和一些次级代谢产物及大型真菌的生产。
2.操作简单，适应性强，原料来源广，价格低廉，可以利用多种其他发酵工艺无法利用的粮食加工下脚料或废料进行生产。
3.固体发酵仅需空气自然对流或小量通风即可，能耗低。
4.固体发酵的产物提取一般步骤少，降低生产成本。有些产物，如饲料或饲料添加剂，不需要分离步骤，全部发酵物质可以作为产品。
5.发酵工艺全过程无废水或很少，可以减少环境污染。
又称液体浅盘发酵法或静置培养法，是将已灭菌的液体培养基，接入微生物菌种后，装入可密闭的发酵箱内盘架上的浅盘中，薄薄一层，液层厚约1～2cm，然后向盘架间通入无菌空气，通过浅盘内培养基的表面供给氧气，并维持一定的温度进行发酵。
优点：无须搅拌，动力消耗省。
缺点：控制杂菌污染较难，所需场地较大，劳动强度大，生产效率低。2.液体深层通气发酵法
将微生物接入装有无菌液体培养基的封闭发酵罐中进行培养或发酵的技术。
优点：①容易按照生产菌种对代谢营养物以及不同生理时期的通风、搅拌、温度和培养基pH值等的要求，选择最佳培养条件。
②产品纯度高，质量也较稳定，还具有机械化程度高、劳动强度小、设备利用率高等优点。
缺点：易染菌、无菌操作要求高、设备投资大。
能作大规模液体培养的厌氧菌仅丙酮丁醇梭菌，用于丙酮的发酵生产。酒精、啤酒、葡萄酒、酸乳的发酵属于兼性厌氧发酵，菌种培养时需要适量通气，发酵时则不通气。
优点：可省略通气和搅拌设备，简化工艺过程，还能大大节约能源的消耗，提高生产效率。
四、我国发酵工业与先进国家相比，存在的主要差距1.菌种能在廉价原料制成的培养基上迅速生长和繁殖，并且生成所需的代谢产物产量要高。
2.菌种可以在要求不高，易于控制的培养条件下（糖浓度、温度、pH值、溶解氧和渗透压等）迅速生长和发酵。
3.菌株生长速度和产物生成速度应较快，发酵周期较短。4.根据代谢控制的要求，选择单产高的营养缺陷型突变菌株、调节突变菌株或野生菌株。
5.选择一些不易被噬菌体感染的菌株。
6.生产菌种纯度高，不易变异退化，以保证发酵生产和产品质量的稳定性。
7.菌体不能是病源菌，不产生任何有害的生物活性物质（包括激素和毒素等），以保证安全。二、食品发酵工业常用微生物（二）酵母菌
发酵工业中常用的酵母：酿酒酵母、汉逊酵母和各种假丝酵母等。除了用来酿造饮料酒、酒精和烤制面包外，还可用于生产甘油、酶制剂、有机酸等。此外，由于酵母菌体本事富含蛋白质、核糖核酸、细胞色素C、酶类及多种维生素，又是医药、食品、饲料行业中的重要原料。（三）霉菌
发酵工业中常用的霉菌：根霉属，主要产淀粉酶、脂肪酶、乳酸、甾体激素等；毛霉属，主要产蛋白酶、凝乳酶、草酸、甾体激素等；木霉属，主要产纤维素酶等；青霉属，主要产脂肪酶、葡萄糖氧化酶、维生素等；曲霉属，主要产维生素C、柠檬酸、各种水解酶类等。（四）担子菌
担子菌的多糖物质具有很强的生理活性，尤其是提高机体免疫力、抗肿瘤作用等方面越来越引起人们重视。此外，担子菌通过液体发酵得到的菌丝体富含蛋白质、多糖、维生素等，可用于食品、医药和保健行业。
（五）藻类
自然界分布极广的一大群自养微生物资源，许多国家已把它用作人类保健食品和饲料。三、生产菌种选育（三）杂交育种（原生质体融合）
指两个基因型不同的菌株通过结合或原生质体融合使遗传物质重新组合，再从中分离和筛选出具有新性状的菌株。
（四）分子育种
应用基因工程方法进行的育种。四、生产中常用菌种的保藏（三）菌种保藏方法

普通冷冻保