发酵工程必背知识.docx

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1、发酵工程必背知识传统发酵技术的应用1 .发酵概念：发酵是指人们利用微生物,在适宜的条件下,将原料通过微 生物的代谢转化为人类所需要的产物的过程;发酵原理：不同的微生物具 有产生不同代谢产物的能力,因此利用它们既可以生产出人们所需要的多 种产物；2 .传统发酵技术概念：直接利用原材料中天然存在的微生物,或利用前一 次发酵保存下来的面团、卤汁等发酵物中的微生物进行发酵、制作食品的 技术；传统发酵技术特点：以混合菌种的固体发酵及半固体发酵 为主，通常是家庭式或作坊式的;使用酵母制作馒头不属于传统发酵技术, 使用前一次发酵保存下来的面团进行的才算;例如直接利用空气中毛霉抱 子制作腐乳属于传统发酵技术，

2、若直接接种毛霉，则不属于；豆腐发酵制 作腐乳的过程中，参与的微生物有酵母、曲霉、毛霉等,其中起主要作用 的是毛霉;豆腐发酵的原理：毛霉等微生物能产生蛋白酶和脂肪酶等,经 过微生物的发酵，豆腐中的蛋白质被分解为小分子的肽和氨基酸,脂肪分 解为甘油和脂肪酸,味道鲜美，易于消化吸收；常见利用传统发酵技术制 作的食品还有酱、酱油、醋、泡菜、豆豉等。3 .乳酸发酵微生物一乳酸菌厌氧细菌（原核），代谢类型为异养厌氧型， 在无氧的情况下能将葡萄糖分解成乳酸发酵原理（反应简式）生产应 用：可用于乳制品的发酵、泡菜的腌制等分布：空气、土壤、植物体表、 人或动物的肠道内;常见类型：乳酸链球菌和乳酸杆菌制作泡菜（1

3、）参与发酵的主要微生物及来源：植物体表面天然的乳酸菌 （2）发酵原理：利用植物体表面天然的乳酸菌来进行发酵；发酵期间，乳酸会不断积累,当它的质量百分比为0.4%-0.8%时,泡菜的口味、品质最 佳；相关反应式（同上）（3）发酵条件：适宜的温度、严格控制厌氧条 件（4）步骤:配制盐水一原料处理、蔬菜装坛一加入盐水一封坛发酵（5）实验分析盐 的作用：调味，抑制其他微生物生长盐水浓度为质量百分比:5%-20%; 盐水浓度要适宜的原因：过高，乳酸发酵将受抑制；过低，杂菌易繁殖， 导致泡菜变质盐水煮沸的目的:杀菌，去除水中的溶解氧盐水冷却后 使用的目的：为了不影响乳酸菌的生命活动泡菜坛子使用之前要检查密

4、 封性的目的：给泡菜坛内创造无氧环境，严格控制厌氧条件用水密封泡 菜坛的目的：给泡菜坛内创造无氧环境，严格控制厌氧条件泡菜制作过 程中，是否只有乳酸菌起作用？不是，还有一些酵母菌和大肠杆菌蔬菜 应新鲜的原因：若不新鲜，蔬菜中的亚硝酸盐含量会升高泡菜坛应装至 八成满原因： 防止由于产生C02而导致发酵液溢出坛外（初期大肠杆菌、 酵母菌会产生）防止因装太满使盐水未完全淹没菜料而导致菜料变质腐烂;（6）为什么含有抗生素的牛奶不易发酵为酸奶？牛奶发酵为酸奶主要依靠 乳酸菌的作用，而抗生素能够杀死或抑制乳酸菌（7）发酵中为什么乳酸菌 会逐渐成为优势菌种：乳酸菌比其他种类微生物更耐酸；发酵中PH下降, 导

5、致其他种类的微生物的生命活动受到抑制;（8）乳酸发酵过程中乳酸菌 数量变化先增多后减少,乳酸含量变化持续增多，最后保持稳定,亚硝酸 盐含量变化先增多后减少，最后保持稳定;（9）泡菜制作过程中，各阶段 菌种变化：发酵初期：主要是大肠杆菌、酵母菌活跃，消耗大量氧气， 使坛内形成无氧环境，会使好氧菌生命活动逐渐被抑制发酵中期（风味 最佳）： 乳酸菌活跃使乳酸不断积累，PH下降，会使不耐酸菌被抑制 发酵后期：乳酸继续增加，到一定程度后会使乳酸菌的生长繁殖被抑制（10） 泡菜坛的发酵液表面会长出一层白膜，这层白膜是酵母菌繁殖形成的。（11） 泡菜制作过程中影响亚硝酸盐含量的因素：发酵温度、发酵时间、食盐

6、用 量。（12）制作泡菜有时候加入“陈泡菜水”的目的是：“陈泡菜水”中 含有纯度较高的乳酸菌，加入“陈泡菜水”相当于接种乳酸菌。4 .酒精发酵微生物一酵母菌代谢特点:是一类单细胞真菌（真核）,代 谢类型为异养兼性厌氧型,在无氧的条件下能进行酒精发酵。重要影响 因素：温度是影响酵母菌生长的重要因素，酿酒酵母的最适生长温度约为 28；发酵原理（反应简式）生产应用： 可用于酿酒、制作馒头和 面包等分布在一些含糖量较高的水果、蔬菜的表面制作果酒：（1）参与发酵的主要微生物及来源：新鲜水果的果皮表面附着 的野生酵母菌（2）发酵原理：许多新鲜水果的果皮表面附着有大量的不 同种类的野生酵母菌;在这些酵母菌的

7、作用下，水果可以发酵成果酒;（通过有氧呼吸大量繁殖,通过无氧呼吸进行酒精发酵产酒精）相关反 应式（同上）（3）发酵条件：温度：将温度控制在18-30。C进行发酵; 氧气含量：a.氧气充足的情况下，大量繁殖;b.无氧条件下，进行酒精 发酵;（4）步骤：器具消毒f冲洗葡萄f榨汁装瓶f酒精发酵一果酒检测（5）实验分析：用体积分数为70%的酒精给发酵瓶、榨汁机消毒冲洗 葡萄的目的：去除表面灰尘、污物冲洗2次即可，不能连续冲洗：B 止果皮表面的野生菌种数量减少去梗之前冲洗:避免葡萄破损，减少被 杂菌污染的机会葡萄汁装入发酵瓶时,要留约1/3的空间：a.先让酵母 菌进行有氧呼吸，快速繁殖，耗尽02后，再进

8、行酒精发酵;b.防止发酵过 程中产生的C02造成发酵液溢出每隔12h左右将瓶盖拧松一点的目的： 排出气体（C02）,不能全部打开：防止杂菌污染果酒制作过程中,在不 灭菌的情况下，酵母菌是如何成为优势菌种：发酵后期在缺氧和酸性发酵 液中，绝大多数微生物的生命活动受到抑制，而酵母菌可以适应这一环境 成为优势菌种在制作果酒过程中,除了酵母菌，是否还有其他微生物生 长？它们会对果酒发酵产生影响吗？如果有，如何避免这种影响？还有一 些乳酸菌和醋酸菌；乳酸菌能将糖分解为甘油、酒石酸等，从而使果酒变 质，而在有氧的情况下，醋酸菌能把糖分解成醋酸或者把乙醇转化为乙醛 进而转化为醋酸。可以通过调节发酵的温度、P

9、H等来控制乳酸菌含量；可 以通过减少02含量、调节发酵温度、PH来控制醋酸菌含量;如何检测果 酒的发酵情况（检测是否产生酒精）？闻、品尝、用酸性条件下的重铭酸 钾溶液检测（橙色一灰绿色）5 .醋酸发酵微生物一醋酸菌代谢特点好氧细菌（原核），代谢类型是呈 养需氧型;当。2、糖源都充足时,能将糖分解为醋酸;当缺少糖源（02充 足）时则将乙醇转化为乙醛,再将乙醛变为醋酸;多数醋酸菌的最适生长 温度为30-35oC;发酵原理（反应简式）生产应用：醋酸菌可用于制 作各种风味的醴制作果醋：（1）参与发酵的主要微生物及来源：空气中的醋酸菌（2）发 酵原理：在有氧的条件下，果酒经醋酸菌的作用可以进一步发酵成果

10、醋；当糖源、氧气充足时,醋酸菌还可以直接将糖分解为醋酸；当缺少糖源 （02充足）时则将乙醇转化为乙醛,再将乙醛变为醋酸;相关反应式（同 上）（3）发酵条件：温度发酵温度为30-35。C氧气供应充足（4） 步骤：果酒制作f打开瓶盖，盖上纱布f果醋检测（5）实验分析：在制 作果醋的过程中，酵母菌是否还会继续发酵？随着醋酸发酵的进行，发酵 液的pH、发酵温度等均不利于酵母菌的生长繁殖，因此酵母菌活性很低， 不会继续发酵醋酸菌从何而来?打开瓶盖后，空气中的醋酸菌会进入果酒发酵液中大量繁殖，其他的菌 因不适应环境条件（不能利用乙醇）而不能繁殖采用什么措施可以加快 果醋的制作？在工业上，后期醋的发酵需要人

11、工接种醋酸菌；或者买一瓶醋，将其打开暴露于空气中，一段时间后在醋的表面会有一 层薄膜（即醋酸菌膜），用这层薄膜进行接种亦可；在制作果酒和果醋 的过程中，发酵液分别有哪些变化？引起变化的原因是什么？ a.在葡萄酒 的制作过程中，发酵液会产生气泡，这是因为酵母菌发酵产生了 C02； b. 发酵过程产热，会使发酵液温度上升，应注意控温；c.发酵过程中，由果 皮进入发酵液的花青素会越来越多，因而发酵液的颜色会逐渐加深变成深 红色；d.果醋发酵完成后，发酵液的液面上会出现一层菌膜，即醋酸菌膜； 在果酒和果醋制作中，哪些做法可防止发酵液被污染？ a.发酵瓶、榨汁 机等器具用洗洁精清洗干净，并用体积分数为7

12、0%的酒精消毒，晾干备用； b.处理葡萄时应先冲洗再去除枝梗；C排气时只需拧松瓶盖，不要打开瓶 盖如何检测果醋的发酵情况？闻、品尝、使用PH试纸检测检测和比较发 酵前后的PH值、观察醋酸菌膜是否形成。微生物的基本培养技术L研究和应用微生物的前提（即发酵工程的重要基础）：防止杂菌污染， 获得纯净的微生物培养物，在实验室培养微生物的要求:为微生物提供 合适的营养和环境条件（培养基）要确保其他微生物无法混入，并将需要 的微生物分离出来（无菌技术）；培养基概念:人们按照微生物对营养物 质的不同需求，配制出供其生长繁殖的营养基质;培养基作用：用以培养、 分离、鉴定、保存微生物或积累其代谢物；培养基分类（

13、按照物理性质分类）：液体培养基：不含凝固剂（如琼脂）,呈液体状态,用途：扩大 培养获得大量菌种、常用于工业生产固体培养基:含凝固剂（如琼脂）, 呈固体状态,用途：分离、计数、鉴定、菌种保藏等;实验室中最常用的 培养基之一：琼脂固体培养基;微生物在琼脂固体培养基的表面或内部生 长，可以形成菌落；培养基的基本成分：一般都含有水、碳源、氮源、无 机盐;碳源：概念：提供碳元素的物质分类:无机碳源,如Co2、C032-. HCo3-等，有机碳源,如葡萄糖、牛肉膏、蛋白陈等适用范围（一般情况 下），添加无机碳源培养基用来培养自养微生物，添加有机碳源培养基用 来培养异养微生物。氮源：概念：提供氮元素的物质分

14、类:无机氮源, 如N2、N03-、NH3、NH4+等，有机氮源,如牛肉膏、蛋白陈、尿素等适 用范围（一般情况下），不添加氮源培养基可用来培养固氮微生物。为什 么培养基需要氮源？培养基中的氮元素是微生物合成蛋白质、核酸等物质 所必需的,含C、H、0、N的有机物可作为异养型微生物的碳源、氮源、能 遮。无机氮源能给自养型微生物提供能源吗？可以，例如NH3既作为硝化 细菌的氮源，也作为能源（NH3氧化释放的化学能）；无机盐除了可以调节 酸碱平衡、维持一定的渗透压之外，还能有什么功能？有些无机盐离子可以作为化能合成菌的能源，有些无机盐离子可以激活某些酶（如Mg2+激 活DNA聚合酶）。在提供主要营养物质

15、的基础上，培养基还需要满足微生 物生长对pH、特殊营养物质以及02的需求;是否所有培养基中都必须添加 碳源、氮源？不是，例如分离固氮菌不需要额外添加氮源，其可以直接利 用空气中的氮气。2 .获得纯净的微生物培养物的关键*：防止杂菌污染；无菌技术应围绕如何 避免杂菌的污染展开,无菌技术主要包括消毒和灭菌。无菌技术工作两个 方面*对操作的空间、操作者的衣着和手进行清洁和消毒;对用于微生 物培养的器皿、接种工具和培养基等进行灭菌;做好消毒灭菌工作后，要 注意：避免已经灭菌处理的材料用具与周围的物品接触,为避免周围环境 中微生物的污染，应在超净工作台并在酒精灯火焰附近进行;无菌技术除 用来防止实验室的

16、培养物被其他外来微生物污染外，还能有效避免操作者 被微生物感染。消毒：概念：是指使用较为温和的物理、化学或生物等方法杀死物体表面或内部一部分微生物方法:a.日常生活中经常用到直 沸消毒法;b.对于一些不耐高温的液体如牛奶，可使用巴氏消毒法;还可 使用化学药物进行消毒,例如用酒精擦拭双手、用氯气消毒水源等；接种 室、接种箱或超净工作台在使用前，可以用紫外线照射;灭菌：概念： 是指使用强烈的理化方法杀死物体内外所有的微生物,包括芽抱和抱子 方法：a.培养基一般用湿热灭菌法,其中高压蒸汽灭菌的效果最好,培养 基的灭菌方法高压蒸汽灭菌（湿热灭菌法）；b.耐高温的和需要保持干燥 物品，如玻璃器皿、金属用具等,可以用干热灭菌法，培养皿的灭菌方法干热灭菌（也可用湿热灭菌法）；c.接种过程中，微生物的接种工具、 试管口、瓶口通过灼烧灭菌法来灭菌;使用高压蒸汽