【发酵工程】第15章-发酵产品生产原理与技术应用课件

1、【发酵工程】第15章_发酵产品生产原理与技术应用【发酵工程】第15章_发酵产品生产原理与技术应用一酒类酿造传统发酵产品一酒类酿造传统发酵产品压榨酒包括黄酒，啤酒，葡萄酒。压榨酒酒精含量比较低。蒸馏酒主要指白酒。蒸馏酒的酒精含量高，浓度越高质量越高，高档的白酒酒精含量一般大于50。 酒分白酒、黄酒、啤酒、葡萄酒。按颜色，分为有色酒和无色酒。按本质分，有压榨酒和蒸馏酒。压榨酒包括黄酒，啤酒，葡萄酒。压榨酒酒精含量比较低。酒分白酒浸米蒸饭淋饭摊冷加酒药（菌种）发酵（缸中5-7d）装坛低温发酵压榨煮酒（灭菌）装坛泥封堆置陈化（后熟）出厂 1、黄酒我国的民族特产和传统食品，也是世界上最古老的饮料酒之一。

2、以谷物为主要原料，利用酒药、麦曲或米曲所含的多种微生物的共同作用酿制而成的发酵原酒。长江以南地区，主要分布在浙江、江苏、福建，以稻米为原料。长江以北地区，主要以小米为原料。制作过程浸米蒸饭淋饭摊冷加酒药（菌种）发酵（缸中5-7d）按生产方法 按成品酒的含糖量黄酒的分类传统工艺黄酒新工艺黄酒干型黄酒 糖含量20.00以纯种发酵取代自然发酵，以大型发酵生产代替小型手工操作，生产过程简化，原料利用率高，去除了笨重的体力劳动以酒药、麦曲或米曲、红曲及淋饭酒母为糖化发酵剂，进行自然的、多菌种的混合发酵生产而成，发酵周期长淋饭酒摊饭酒喂饭酒按生产方法黄酒的分类传统工艺黄酒干型黄酒 糖含量1状元红 2加饭酒

3、3善酿4香雪5花雕A.绍兴黄酒压榨后加上酱色（糖炒焦和小苏打混合，加入），酒精浓度为10%-20%。蒸饭分批加入，保持高浓度的培养基，高浓度发酵。进一步提高酒精度，用状元酒代替水冲缸，装坛。黄酒蒸馏，酒浓度高。雕花的缸装的状元红。特点（1）原料好：淀粉多，胚乳多。（2）水好：鉴湖水，秋天水呈青黛色。1状元红 A.绍兴黄酒压榨后加上酱色（糖炒焦和小苏打混合，江阴黑酒（木酒），米煮熟后炒焦，用木头装坛；闽南，沉缸酒；厦门，红曲黄酒（加入红曲霉）。B.其他几种有特色的酒江阴黑酒（木酒），米煮熟后炒焦，用木头装坛；B.其他几种有特属于甜型水酒。酒药为黄曲霉，根霉。酒母：糯米加麦曲，加酒药，浸泡晾干。精

4、米率：70-75，而一般黄酒88-92。后处理：经压滤、澄清后，还需进行过滤、调配，60-65灭菌后储存一年，出库时再次进行调配、过滤，并用活性炭脱色，最后加热至65 ，趁热装瓶、出厂。而一般黄酒对澄清、过滤、调配等操作不大重视。C.日本清酒分白药和黑药。白药为早籼稻加辣蓼杀菌，抑制细菌生长。黑药则是加入桂皮，杜仲等20味中药，制保健酒。属于甜型水酒。C.日本清酒分白药和黑药。2、葡萄酒我国汉代（公元前138年），张骞出使西域带回葡萄，并引进酿酒艺人，开始有了葡萄酒2、葡萄酒我国汉代（公元前138年），张骞出使西域带回葡萄，经东汉，至唐朝时有了较大发展，葡萄酒的饮用也日趋广泛；13世纪，元朝期

5、间，葡萄酒已是一个重要商品；1892年，华侨实业家张弼士在山东烟台开办张裕酿酒公司，并从国外引进葡萄品种，这是我国第一个近代的新型葡萄酒厂；葡萄酒是由葡萄发酵而成的一种饮料酒，是一种国际性饮料，是世界产量第二的饮料酒，因其酒精含量低，营养价值高，所以是饮料酒中主要的发展品种。经东汉，至唐朝时有了较大发展，葡萄酒的饮用也日趋广泛；葡萄酒分类按酒的颜色按含糖量按酿造方法按是否含有CO2红葡萄酒白葡萄酒桃红葡萄酒干葡萄酒半干葡萄酒半甜葡萄酒甜葡萄酒天然葡萄酒加强葡萄酒加香葡萄酒平静葡萄酒起泡葡萄酒葡萄汽酒用果皮带色的葡萄制成，酒色呈深红、鲜红、紫红或宝石红。用白葡萄或红皮白肉葡萄的果汁制成，酒色呈浅

6、黄、禾秆黄、金黄色或近似无色。用带色红葡萄短时间浸提或分离发酵制成的，酒色呈桃红或浅玫瑰色。含糖量50.1g/L葡萄原料在发酵过程中不添加糖或酒精，即完全用葡萄汁发酵酿成的葡萄酒。人工添加白兰地或脱臭酒精，以提高酒精含量；或添加糖份提高含糖量。葡萄原酒浸泡芳香植物或药材制成的。不含CO2的葡萄酒CO2由葡萄酒加糖发酵产生或人工压入，酒中CO2含量在20 时保持压力0.35MPa。CO2由葡萄酒加糖发酵产生或人工压入，酒中CO2在20 时在0.051-0.25MPa。葡萄酒分类按酒的颜色红葡萄酒干葡萄酒天然葡萄酒平静葡萄酒用果葡萄采下分选，厚皮的较好；去梗；表面消毒（KMnO4浸，无菌水淋洗，灭

7、表面病原菌）；发酵（温度20，2-3周，密闭或半密闭，皮厚的时间长些，皮薄的时间短些）；压榨：液体进行后发酵（20-25，一周），澄清，取上部液体，其中低挡的装瓶，较高档次的换桶（最好是橡木桶，橡木能产生抑菌物质，同时具有一种天然植物香）陈化三年（5）；渣进行蒸馏，调香，制成白兰地（酒精多）。主要工艺葡萄采下分选，厚皮的较好；主要工艺葡萄酒的再加工起泡葡萄酒：是一种含CO2的葡萄酒，以葡萄酒为基础，通过加糖发酵产生或人工压入CO2。香槟酒是起泡酒的一种起源于法国，因产于法国香槟地区而得名。目前世界各国都产起泡酒，并都将含一定CO2的优质白葡萄酒称为香槟酒。葡萄酒的再加工起泡葡萄酒：是一种含CO

8、2的葡萄酒，以葡萄酒为葡萄酒的再加工白兰地：是一种以水果为原料酿制而成的蒸馏酒，通常所说的白兰地是指以葡萄为原料生产的白兰地。原白兰地经橡木桶长期陈酿，调配匀兑，才能称为成品的白兰地。葡萄酒的再加工白兰地：是一种以水果为原料酿制而成的蒸馏酒，通白兰地商标上的英文缩写：V.O （Very Old） V.O.P （Very Old Pale） V.S.O.P （Very Superior Old Pale） X.O （Extra Old） 很老极老最老超老酒龄（即贮陈期）规定不低于5年酒龄（即贮陈期）规定不低于10年白兰地商标上的英文缩写：很老极老最老超老酒龄（即贮陈期）规定透明是为了更好地观察酒

9、体的色泽；高脚可便于手控制酒体的温度；盛装葡萄酒的杯子透明高脚杯 水：阔口短脚杯，可握杯脚以保留冷水温。白兰地：白兰地狭口大肚酒杯，置于两手间搓动，再手覆暖杯以产生白兰地酒香。白葡萄酒：带阔口略微小的杯以截获酒香,握杯脚以保留其冷温。勃艮第红葡萄酒(Burgundy) ：用宽阔大酒杯以催生其复杂酒香。该杯略比白葡萄酒杯高些。香槟酒：狭窄有凹槽的杯，以减少酒的表面区域，防止气泡消散。红葡萄酒：酒杯中较大的那种，持握在杯体和杯脚相连之处。透明是为了更好地观察酒体的色泽；盛装葡萄酒的杯子透明高脚杯3、啤酒啤酒是用大麦酿制的饮料酒，是酒类中酒精含量最低的，而且营养丰富。啤酒历史悠久，起源于大约9千年前

10、的中东和古埃及地区，后跨越地中海，传入欧洲，19世纪末，随着欧洲强国向东方侵略，传入亚洲。中国啤酒是从欧洲传入的，据考证，在1900年俄罗斯技师在哈尔滨建立了第一家啤酒作坊（乌卢布列夫斯基啤酒厂），此后五年时间里，俄国、德国、捷克分别在哈尔滨建立另外三家啤酒厂。第一家现代化啤酒厂是1903年在青岛由德国酿造师建立的英德啤酒厂（青岛啤酒厂前身）。3、啤酒啤酒是用大麦酿制的饮料酒，是酒类中酒精含量最低的，而大麦浸泡、发芽，烘干，去根，粉碎加入粉碎的米中糖化作用加蛇麻（酒花，忽布花的雌花）加酵母低温发酵（12-15，3-5天；20-28，30-48h）过滤其中装瓶灭菌的为熟啤，不灭菌的为生啤按颜色分

11、为黄啤和黑啤，黄啤为淡啤，黑啤为浓啤。原料是大麦。按性质分为两类：生啤（散装）、扎啤、鲜啤、熟啤（瓶装）干啤 糖含量4%大麦浸泡、发芽，烘干，去根，粉碎加入粉碎的米中糖化作用大麦主要原料，需制成麦芽后发酵。二棱大麦籽粒大而整齐，发芽均一，淀粉含量高，蛋白质含量较少，啤酒不易浑浊，过滤容易，为弥补淀粉不足，常用大米补充。蛇麻花桑科葎草属，多年生缠绕茎植物。采用的是未受精的成熟雌花。是啤酒香味、苦味的来源；加速麦汁中高分子蛋白质的絮凝；提高啤酒起泡性和持泡性；可抑菌，增加麦汁和啤酒的生物稳定性。也可治牙疼，产于中国新疆、欧洲捷克。也称酒花、忽布花等。酶-淀粉酶，-葡聚糖酶，-淀粉酶，蛋白分解酶、半

12、纤维素酶、支链淀粉酶。麦芽水浸泡高于大麦10cm，10，63h；15，40h；30，38h。发芽，50烘12h，80烘3-5h，水分控制在23%。胚根长度不超过麦粒的二分之一，有57%-70%麦子出芽，即停止。（黑啤：100烘，连麦芽表面焦化，外黑内白，麦芽要除根。）原料大麦适于酿造啤酒的原因：大麦便于发芽，并产生大量的水解酶类；大麦种植遍及全球；大麦的化学成分适合酿造啤酒；大麦非人类食用主粮。大麦主要原料，需制成麦芽后发酵。二棱大麦籽粒大而整齐，发麦芽汁的制备麦芽粉碎，煮熟，糊化，保温30min，维持在50，取其二分之一再煮10min，加米粉，带送回糖化（65，30min），再取三分之一再煮

13、10min，再送回糖化锅65，30min，过滤得麦芽汁，渣子可喂奶牛。加蛇麻花：100kg麦芽汁与1kg蛇麻混合煮沸，冷却 。发酵前发酵：12-24h达高峰，T升到10，保持10-12天，过滤。后发酵：6-8周，T为0-2 ，密闭形成一定压力含CO2（0.45-0.5%），加木瓜蛋白酶，再过滤，过滤时加硅藻土（助滤剂）助滤，得生啤。灭菌30min，60-63，无沉淀，质量好，得熟啤。过程煮沸的目的：蒸发水分，浓缩麦汁；钝化全部酶和麦汁杀菌；蛋白质变性和絮凝；酒花有效组分的浸出；排除麦汁中特异的异杂臭气。麦芽汁的制备麦芽粉碎，煮熟，糊化，保温30min，维持在 使啤酒清凉爽口、散热解暑。因为泡沫

14、是由于啤酒中充满二氧化碳而促发起来的。这些二氧化碳进入胃中后，遇热而膨胀又通过打嗝排出体外，从而带走体内部分热量，达到散热解暑的功效。软化啤酒花的苦味和酒精的刺激性。泡沫还可以隔绝空气与酒液直接接触，从而减少了啤酒的氧化，有利于防止不良气味的产生。 泡沫可以保持啤酒的杀口力即二氧化碳与口腔粘膜和舌面接触后的麻辣感。这种口感是评定啤酒质量的重要指标之一。 将优质啤酒倒入杯中时，泡沫能从杯中升起，可持续五分钟以上，且细腻、洁白、挂壁、泡沫的持久性与细腻，持久，口味醇厚。啤酒的质量也就好。 气泡的稳定程度与液体的表面张力有关，而张力又与温度有关。据实验，啤酒的泡沫以10C-12C时最多，且持久，口感

15、也最佳。啤酒中泡沫的作用 使啤酒清凉爽口、散热解暑。因为泡沫是由于啤酒中充满二 最好用透明的洁净玻璃杯。透明杯子可以观察到泡沫升起的情况，欣赏到啤酒金黄有光泽的颜色。杯子要洁净无油渍，否则啤酒中的二氧化 碳气体会因接触油腻失去表面张力而使啤酒的泡沫很快消失。 杯子要大。在10 -12 啤酒中的泡沫最稳定，使用大杯子可以避免其中的啤酒温度过快升高而减少泡沫降低啤酒口味。盛装啤酒的杯子 最好用透明的洁净玻璃杯。透明杯子可以观察到泡沫降低成本，加30%大米，提高淀粉含量。大麦发酵再经搅拌通气，缩短发芽时间，提高发芽率。添加赤霉素，促进发芽。发酵时密封，提高温度，缩短发酵时间。采用固定化技术，用海藻酸

16、钠，把酵母菌固定到海藻酸钠上，反复利用，省去过滤，发酵周期12-14天。青岛啤酒透明，麦芽香，CO2丰富，浓郁，3.5%酒精含量，泡沫细白、挂杯持久。风味啤酒加中药（生姜、香草、桂皮、杜仲）新工艺降低成本，加30%大米，提高淀粉含量。青岛啤酒透明，麦芽香，根据菌种制剂分大曲酒、小曲酒。大曲：砖形、大，主要用小麦、豌豆作培养基，菌种为曲霉。大曲用料多，需粉碎。优点是便于存放。大曲酒发酵时间长，产品质量好，但成本较高，出酒率偏低，全国名白酒、优质白酒和地方名酒的生产，绝大多数用大曲作糖化发酵剂。小曲：不定形、小，主要用大米、米、糠、中草药作培养基，菌种为根霉，毛霉，可以是固体也可是液体，接种时用量

17、少。4、白酒饮料酒生产如啤酒和葡萄酒等酿造酒，一般都是采用液态发酵，而我国白酒采用固态酒醅发酵和固态蒸馏传统操作，是世界上独特的酿酒工艺。根据菌种制剂分大曲酒、小曲酒。4、白酒饮料酒生产如啤酒和葡萄 白酒发酵的原理糖质原料：甘蔗、废糖蜜等淀粉原料：高粱、玉米、马铃薯等纤维素原料：木屑、作物秸秆、甘蔗渣等 霉菌、细菌：将淀粉、纤维素转化为单糖 酵母菌：将单糖转化为乙醇 接种发酵篜酒发酵过程接种发酵篜酒发酵过程浸米碾碎拌料加曲母（菌种）、草药（柴胡，茯苓）、陈皮、甘草，香附子制坯进箱保湿繁殖出箱烘干白曲：厦门一带使用，用米粉、米糠为原料，把人工培养好的根霉接入待培养。散曲：贵州一带使用，用麸皮（维

18、生素含量多）为原料。A.制曲（1）小曲（2）大曲（3）红曲原料粉碎接菌加水调和踏曲成形入曲房（恒温，即进箱）培养出曲房干燥洗米、浸泡、淋干蒸饭（七成熟）摊凉二次蒸饭摊冷接菌（菌种配成溶液喷上去）35保温培养三天后翻堆三天后浸水10-15min回曲房6天后出曲喷上水再回曲房6天后拿出晒干曲公：纯的红曲霉曲母：红曲霉加麸皮用来制红方腐乳，红醋，缺点是容易褪色。浸米碾碎拌料加曲母（菌种）、草药（柴胡，茯苓）、陈皮、B.小曲酒米香型：桂林三花酒 曲中加了中药，酿酒用水为漓江水（源自猫儿山原始林区，水质晶莹、纯洁，最宜酿酒） 。酿造完成后放在天然溶洞中陈化。发酵完成后经过反复二至三次蒸馏，酒精度数较高，

19、 民间过去叫“三蒸酒”、“三熬酒”。古代没有酒度计，酿酒师们便总结出了“观花论酒”的经验。当酒度在 55 至 60 时，由于液体表面张力，酒面晃动便泛起数层酒花，经久不散。酿酒师们说“起花了，三花！”就接酒。三花酒便由此而来。B.小曲酒米香型：桂林三花酒 发酵完成后经过反复二至三次蒸馏董酒（贵州遵义）：含酒精58-60度。酒中加入米蒸馏的酒糟，加大曲发酵半年，再加小曲发酵蒸馏，既有大曲的浓香，又有小曲的清香。工艺：大米或高粱浸泡、蒸熟摊冷接种箱培，初期25-28，后期30-35培养菌种出箱换箱再加一次培养基装入木桶发酵出桶蒸馏（55，60，65，85）董酒（贵州遵义）：C.大曲酒酱香型 （茅型

20、酒）工艺蒸料（山芋干，高粱）接入大曲在地窖中发酵，窖口封死蒸馏茅台产于贵州仁怀县茅台镇，原料为高粱，曲为纯小麦制高温曲，八次蒸软，八次下曲，八次发酵，八次蒸馏（但仅取酒7次，因为第一次蒸馏出的不作正品，泼回酒窖重新发酵）。C.大曲酒酱香型 （茅型酒）工艺蒸料（山芋干，高粱）接入大庐州老窖产于四川泸州市，庐江、长江、沱江汇合处。千年窖，万年糟。纯小麦制大曲，以糯玉米为原料。根据酒的质量可分特曲、头曲、二曲和三曲。五粮液产于四川宜宾。采用五种粮食（高梁、大米、糯米、小麦、玉米）为原料。古井贡酒产于安徽亳州。历史悠久，明、清二代作为贡品。浓香型 （庐型酒）庐州老窖产于四川泸州市，庐江、长江、沱江汇合

21、处。千年窖，清香型 （汾型酒）汾酒产于山西汾阳县杏花村，二次发酵二次勾兑。前次发酵21天，蒸馏，加酒糟，再发酵21天，再蒸馏。竹叶青（药酒）以汾酒为基础，加入竹叶、当归、砂仁、檀香等十二味中药 材作香料，加冰糖浸泡调配而成。酒液金黄微绿、透明。清香型 （汾型酒）汾酒产于山西汾阳县杏花村，二次发酵二次（复）混香型 西凤酒产于陕西凤翔县柳林镇。采用60大麦和40豌豆制大曲，以高梁为原料，清蒸高梁壳为辅料，发酵周期14天，陈化3天。（复）混香型 西凤酒产于陕西凤翔县柳林镇。采用60大麦微生物发酵产品的类型大类划分微生物菌体初生代谢产物次生代谢产物微生物进行生物转化的产物微生物发酵产品的类型大类划分具

22、体可分为醇酮类氨基酸类核苷酸类有机酸类油脂类抗生素类酶制剂类多糖类维生素类甾体激素微生物发酵产品的类型具体可分为醇酮类抗生素类微生物发酵产品的类型前景化工产品被生物能源和生物化工产品所取代，因此，发酵产品种类和应用范围将会不断地扩大。 本章将结合各类发酵产品的特点，重点介绍典型发酵产品的生产原理和技术应用，以便通过实例进一步增强对发酵原理与技术的理解。前景化工产品被生物能源和生物化工产品所取代，因此，发酵产品种 醇酮类产品的发酵生产应用价值食品工业化学工业医药方面油漆和化妆品变性燃料乙醇醇酮类典型酒精 醇酮类产品的发酵生产应用价值醇酮类典型酒精酒精发酵菌种菌种的选择标准高的发酵能力高的比生长速

23、率高的耐酒精自身代谢产物的稳定性高培养过程适应性强酒精发酵是在酵母菌生理代谢活动中形成的酒精发酵菌种菌种的选择标准酒精发酵是在酵母菌生理代谢活动中形工业生产常用菌种拉斯2号拉斯12号K字酵母南阳五号酵母日本发研l号卡尔斯伯酵母耐高温WVHY8酵母呼吸缺陷型突变株Sb724酵母工业生产常用菌种拉斯2号酒精发酵的原料和工艺流程淀粉质原料 粮食原料，包括谷物原料和薯类原料等糖质原料常用甘蔗或甜菜糖蜜等纤维质原料森林工业下脚料、木材工业下脚料、农作物秸秆、城市废纤维垃圾、甘蔗渣等原料的分类酒精发酵的原料和工艺流程淀粉质原料 原料的分类工艺流程原料预处理配制培养基接入酵母发酵蒸馏淀粉质原料发酵生产酒精的

24、工艺流程工艺流程原料预处理淀粉质原料发酵生产酒精的工艺流程预处理方法淀粉质原料糊化和糖化得到葡萄糖水解液糖质原料沉淀离心分离过滤等处理除去杂质纤维质原料酸解或酶解得到葡萄糖水解液预处理方法淀粉质原料淀粉质原料工艺流程 原料预处理和输送 原料糊化、液化 糖化剂与糖化 酵母培养与发酵工艺 蒸馏 淀粉质原料工艺流程 原料预处理和输送 酵母培养与发酵过程控制发酵工艺流程 原种斜面活化三角瓶培养 种子罐发酵罐 发酵罐控制前期发酵温度为2830，时间为68h主发酵期发酵温度34以下，时间为12h 后期发酵温度为3032，时间为40h总发酵时间60h左右酵母培养与发酵过程控制发酵工艺流程 发酵工艺间歇式发酵

25、半连续式发酵连续式发酵发酵工艺间歇式发酵发酵工艺间歇式发酵半连续式发酵连续式发酵发酵工艺间歇式发酵发酵新工艺高强度酒精发酵酵母细胞回用发酵塔式发酵透析膜发酵固定化细胞发酵萃取发酵真空发酵膜回收酒精发酵中空纤维发酵固体发酵塔式发酵发酵新工艺高强度酒精发酵塔式发酵固定化细胞发酵固定化细胞发酵固体发酵卧式生物固体发酵罐原理小型卧式生物固体发酵罐 大型卧式生物固体发酵罐 固体发酵卧式生物固体发酵罐原理小型卧式生物固体发酵罐 大型卧酒精国家标准国家质检局颁发的国家标准食用酒精国家标准GB10343-2002燃料乙醇国家标准GB18350-2001企业标准车用乙醇中石油企业标准（Q/SY48-2002）车

26、用汽油中石化企业标准（Q/SHR010-2001）优、一、二、三、四级5个规格酒类、医药的均要在二级及以上酒精国家标准国家质检局颁发的国家标准优、一、二、三、四级5个 氨基酸类产品的发酵生产氨基酸是蛋白质的基本结构单位医药食品领域需求巨大天然蛋白质的大部分氨基酸都能用发酵方法进行工业化生产，近代发酵工业的重要分支。 氨基酸类产品的发酵生产氨基酸是蛋白质的基本结构单位氨基酸发酵氨基酸发酵是指合成菌体蛋白的氨基酸脱离其正常的合成途径超量合成并排出菌体外的异常发酵。这种氨基酸正常代谢途径受阻而将发酵中间产物（即各种氨基酸）引向其他途径的新技术使得氨基酸发酵能够实现营养缺陷型菌株促进了氨基酸发酵发展氨

27、基酸发酵氨基酸发酵是指合成菌体蛋白的氨基酸脱离其正常的合成氨基酸发酵的意义发酵优点生物合成的氨基酸和构成天然蛋白质的氨基酸都是L型光学活性体而化学合成法得到的D、L型混合的外消旋体间接增加蛋白质供给量氨基酸发酵的意义发酵优点间接增加蛋白质供给量谷氨酸的生产工艺淀粉水解糖的制备菌种扩大培养谷氨酸发酵谷氨酸分离、提取谷氨酸的生产工艺淀粉水解糖的制备 淀粉水解糖的制备淀粉水解糖的制备方法酸水解 （国内味精厂）酶水解 （国外味精厂）味精厂 淀粉水解糖的制备淀粉水解糖的制备方法味精厂淀粉酸水解工艺流程原料（淀粉、水、盐酸）调浆（液化）糖化 冷却 中和 脱色 过滤糖液淀粉酸水解工艺流程原料（淀粉、水、盐酸

28、） 菌种扩大培养斜面培养 谷氨酸生产菌主要是棒状杆菌属、短杆菌属、小杆菌属及节杆菌属的细菌 以生物素为生长因子一级种子培养三角瓶中：液体培养基 pH 6.56.8、32、12 h贮于4冰箱备用二级种子培养种子罐中：液体培养基 32 通气 710 h 菌种扩大培养斜面培养 菌种扩大培养种子质量要求无杂菌及噬菌体污染，菌体大小均匀，呈单个或八字形排列活菌数为每毫升含108109个细胞谷氨酸棒状杆菌 菌种扩大培养种子质量要求谷氨酸棒状杆菌 谷氨酸发酵发酵初期延迟期尿素分解pH值上升 （24h）对数生长期代谢旺盛、糖耗快pH值上升又下降维持定水平菌体生长，不产酸 （12 h） 谷氨酸发酵发酵初期 谷氨

29、酸发酵谷氨酸合成阶段pH 7.27.4、T 3437加大通气量发酵后期菌体衰老、糖耗缓慢、残糖低（30h）目前国内外都采用计算机进行过程控制 谷氨酸发酵谷氨酸合成阶段目前国内外都采用计算机进行过程控制谷氨酸发酵的代谢变化B9菌谷氨酸发酵代谢变化曲线DO溶解氧GA谷氨酸OD菌体浓度（以光密度表示）谷氨酸发酵的代谢变化B9菌谷氨酸发酵代谢变化曲线DO溶解氧 谷氨酸提取等电点法离子交换法金属盐沉淀法盐酸盐法电渗析法较普遍 谷氨酸提取等电点法较普遍提取步骤等电点法结晶大部分谷氨酸离子交换法浓缩洗脱高浓度馏分结晶回收缺点：硫酸造成环境污染，废液中其COD和SO42-和氨态氮含量很高难处理。有人认为可以直

30、接采用阴离子交换树脂以减少污染提取步骤等电点法结晶大部分谷氨酸缺点：硫酸造成环境污染，废液现状目前工业化发酵生产的氨基酸L赖氨酸L苏氨酸L异亮氨酸L缬氨酸L丝氨酸L色氨酸技术关键选育高产生产菌种 利用代谢网络调控及途径工程在氨基酸高产菌株选育中的应用成为氨基酸发酵行业的热点和未来发展的主要方向。现状目前工业化发酵生产的氨基酸 利用代谢网络调控及途径工核苷酸类产品的发酵生产从20世纪60年代至今，世界呈味核苷酸生产量增加了10倍以上发酵产量在日本名列第三位，年产值高于酒精、酶制剂、有机酸和酵母类产品呈味核苷酸二钠 核苷酸类产品的发酵生产从20世纪60年代至今，世界呈味核苷酸呈味核苷酸种类5-肌苷

31、酸（5-IMP）产量最大5-鸟苷酸（5-GMP）5-黄苷酸（5-XMP）（鲜味较低） 目前国内外只生产前两种呈味核苷酸。肌苷酸的生产主要采用微生物高产菌株直接发酵获得.主要是以下三种呈味核苷酸种类5-肌苷酸（5-IMP）产量最大 目前国发酵方法20世纪70年代早期由我国研制出2305265菌株，产肌苷酸达5.16gL-120世纪70年代中期分段合成法 国外主要采用枯草芽孢杆菌、产氨短杆菌的营养缺陷型、抗代谢类似物、锰离子不敏感、抗生物素菌株，以糖类等为基质的发酵法 发酵方法20世纪70年代早期 国外主要采用枯草芽孢杆菌、产2305-265菌株发酵工艺流程试管斜面培养摇瓶种子培养二级种子罐培养三

32、级种子罐培养发酵板框压滤脱色活性炭吸附浓缩结晶精制 2305-265菌株发酵工艺流程试管斜面培养研究热点新型核苷酸高产菌株的选育 根据核苷酸代谢途径及其调控理论，采用物理、化学诱变或基因工程育种等方法获得各种营养缺陷型突变株，或关联酶缺失以及抗代谢类似物的突变株，以解除终产物对代谢物的抑制和阻遏作用，从各种突变株中筛选获得高产核苷酸菌株，大大提高核苷酸的发酵产量。研究热点新型核苷酸高产菌株的选育 根据核苷酸代谢途径及其调 有机酸类产品的发酵生产有机酸泛指羧酸（R-COOH）磺酸（R-SO2OH）亚磺酸（R-SOOH）硫代羧酸（R-COSH）凡是能给予氢离子的有机物都可以称为有机酸一般所说的有机

33、酸通常仅指羧酸。 有机酸类产品的发酵生产有机酸泛指凡是能给予氢离子的有机物都有机酸的获取19世纪 从水果中抽提食品、饮料中增加食品、饮料的自然风味，帮助消化和抑制微生物20世纪 化学合成法酶转化法发酵法作为食品添加剂、酸味剂和医药等原料. 发酵法生产是利用糖类、淀粉等为原料，使之转化成有机酸，这种有机酸接近于自然产物，对人体有益。有机酸的获取19世纪 从水果中抽提 发酵法生产是利用糖？何为有机酸发酵 有机酸发酵是指利用微生物发酵法生产有机酸。现已确定的约有60余种原理：指微生物在碳水化合物代谢过程 中，有氧降解被中断而积累各种有机酸。？何为有机酸发酵 有机酸发酵是指利用微生发酵法生产的主要有机

34、酸及其用途发酵法生产的主要有机酸及其用途有机酸的应用柠檬酸醋酸乳酸苹果酸已二酸酒石酸-酮戊二酸 这些有机酸约有75用于食品、饮料工业，15用于医药，其他用于化学、纺织、洗涤、冶炼、防锈、有机合成等方面L-乳酸富马酸衣康酸延胡索酸有机酸的应用柠檬酸已二酸 这些有机酸约有75用于食柠檬酸发酵方法液体深层发酵为（主）固体浅层发酵法菌种淀粉为原料时，用黑曲霉的变种为生产菌种烃类为原料时，用假丝酵母作为生产菌种柠檬酸发酵方法液体深层发酵为（主）液体深层发酵发酵法生产柠檬酸工艺流程图周期短耗粮低转化率高成本低甘薯粉发酵特点液体深层发酵发酵法生产柠檬酸工艺流程图周期短甘薯粉发酵特点固体发酵工艺固体发酵工艺固

35、体发酵工艺的特点只需少量投资，利用当地的各种废渣，即可建立一个柠檬酸发酵工厂 固体浅盘发酵法主要采用糖瓷盘（木盘等）装料，静置发酵，与我国传统的制曲法相近，生产工艺简单，受益快，又可变废为宝。固体发酵工艺的特点只需少量投资，利用当地的各种废渣，即可建立柠檬酸的提取精制“钙盐法”提取8090 石灰乳沉淀过滤预热8090 碳酸钙50左右沉淀水洗酸化即成成品精制722型树脂离子交换结晶离心洗涤干燥后即成成品柠檬酸的提取精制“钙盐法”提取 油脂类产品的发酵生产 油脂类发酵生产主要是指多不饱和脂肪酸的发酵生产,包括以下种类花生四烯酸（AA）亚麻酸（GLA）亚麻酸（ALA）二十碳五烯酸（EPA）二十二碳六

36、烯酸（DHA）转化为前列腺素（PG）的中间物质 油脂类产品的发酵生产 油脂类发酵生产主要是指油脂类产品的应用医学上可用于防治高血压高血脂动脉硬化血小板聚集糖尿病癌症等抗衰老保健EPA和DHA对心脑血管疾病有一定的防治效果，DHA又具有独特的健脑功能 DHA健脑素 油脂类产品的应用医学上可用于防治EPA和DHA对心脑血管疾病多不饱和脂肪酸生产工艺流程油脂水解处理生产设备多不饱和脂肪酸生产工艺流程油脂水解处理生产设备工艺流程菌种 菌种较多如真菌中高山被孢霉、长被孢霉、水霉、轮枝霉、樟疫霉、毛霉、小克银汉霉、鲁氏毛霉等培养基 发葡萄糖作为碳源斜面培养基种子培养基发酵培养基工艺流程菌种 工艺流程发酵的

37、工艺条件斜面培养：划线接种28 、5D种子培养： 121，30min，180rpm，28，2D发酵培养： 121，1h；接种量5% 300rpm 1：0.8（V/V） 30 5D石油醚抽提得到油脂。工艺流程发酵的工艺条件石油醚抽提得到油脂。研究重点 大力生产多不饱和脂肪酸，开发新型营养补充剂如GLA、EPA、DHA等。 利用农工废料为发酵基质生物合成微生物油脂，作为生物柴油的生产原料。 利用发酵法生产酵母脂肪酶、根霉脂肪酶、毛霉脂肪酶来催化合成生物柴油。 利用固定化微生物细胞或脂肪酶转化各种植物油、动物油以及废弃油脂生产生物柴油。研究重点 大力生产多不饱和脂肪酸，开发新型营养补充剂如GLA 抗

38、生素的发酵生产抗生素是指由细菌、放线菌、真菌等微生物经发酵产生的或是用化学半合成法制造的在低浓度下对特异性微生物(包括细菌、立克农氏体、病毒、支原体、衣原体等)有抑制生长或杀灭作用的物质。什么是抗生素？ 抗生素的发酵生产抗生素是指由细菌、放线菌、真菌等微生物经发抗生素分类-内酰胺类抗生素 氨基糖苷类抗生素 大环内酯类抗生素 四环类抗生素 多肽类抗生素 多烯类抗生素 苯烃基胺类抗生素 蒽环类抗生素 环桥类抗生素 其他抗生素 化学结构决定抗生素的理化性质、作用机制和疗效。 根据化学结构，习惯上的分类方法，将抗生素分为下列十类 抗生素分类-内酰胺类抗生素 多烯类抗生素 化学结构决定抗 抗生素的生产工

39、艺菌丝的形态丝状菌球状菌孢子颜色黄孢子丝状菌绿孢子丝状菌青霉素是人类第一个临床应用的抗生素菌种： 丝状菌和球状菌对原材料、培养条件的要求有一定的差别，产生青霉素的能力也有差距。丝状菌 抗生素的生产工艺菌丝的形态青霉素是人类第一个临床应用的抗生发酵工艺流程发酵工艺流程 青霉素发酵生产过程及 其关键技术生产种子制备种子质量要求：对数期 培养基前期补料过程控制：适当加糖，并补充氮、硫和前体控制pH为6.46.6泡沫控制 青霉素发酵生产过程及 其关键技术生青霉素的提取和精制溶剂萃取法原理苄青霉素与碱金属所生成的盐类在水中溶解度很大，而苄青霉素本身很易溶解于有机溶剂中。由酸性溶液转入有机溶剂，再转入中性

40、水相中。反复以浓缩和提纯注意问题提取和精制过程保持低温、快速、清洁和稳定的pH范围。我国农用抗生素井岗霉素的产量居世界第一位青霉素的提取和精制溶剂萃取法原理我国农用抗生素井岗霉素的 酶制剂的发酵生产利用微生物生产酶的代表性制曲酿酒从自然界中发现的酶已达2，500多种，得到结晶有数百种，工业上应用价值的有60种左右，大量生产的只有20多种。酶制剂 酶制剂的发酵生产利用微生物生产酶的代表性制曲酿酒酶制剂 酶制剂的应用有机合成和制药工业 医学上的应用：酶疗法用于分析化学和临床检验生物工程：遗传和蛋白质工程 酶制剂的应用有机合成和制药工业 酶制剂的生产早期动物、植物中提取目前工业酶制剂用微生物发酵进行

41、大规模生产的微生物发酵固态法发酵法深层液体发酵法固态发酵机 酶制剂的生产早期动物、植物中提取固态发酵机固态发酵法 微生物的培养物是固态麸皮：一般适用于霉菌的生产优点生产简单易行，但劳动强度高。例如：麸皮培养基的厚度可达3060 cm固态发酵法 微生物的培养物是固态深层液体培养法 机械化程度高发酵条件易控制酶的产率高质量好采用在带有通气搅拌的发酵罐中进行微生物深层液体培养，是目前酶制剂发酵生产中应用最广泛的方法防止污染杂菌优点要求 深层液体培养法 机械化程度高采用在带有通气搅拌的发酵罐中进 -淀粉酶的生产主要来自于细菌和霉菌霉菌固体曲法、微酸性下培养细菌 液体深层发酵法、中性至微碱性下培养作用的

42、最适温度一般 8090 多数微生物分泌的耐高温 105110 地衣芽孢杆菌分泌的 -淀粉酶的生产主要来自于细菌和霉菌获取成品在酶活性达到高峰时结束发酵并离心助滤剂：硅藻土在钙离子存在下，低温真空浓缩后，加入防腐剂、稳定剂以及缓冲剂后就成为成品呈暗褐色可放置数月制成粉状酶制剂。贮藏方法： 在25以下、干燥、避光的地方获取成品在酶活性达到高峰时结束发酵并离心杂质处理杂质来源：有些菌株同时产生一定比例的蛋白酶影响使用效果杂质后果：储藏过程中的失活处理原理：蛋白酶比淀粉酶的耐热性差处理方法：发酵液加热处理可以提成品的储藏高稳定性。杂质处理杂质来源：有些菌株同时产生一定比例的蛋白酶影响使用效米曲霉固态法

43、生产-淀粉酶工艺米曲霉固态法生产-淀粉酶工艺米曲霉固态法（1）发酵 （周期28h ）（2）提取 粗酶制剂直接低温烘干得率高、工艺简单，但活性低，杂质多。精制硫酸铵盐析酶活性高，杂质少，但得率低、成本高。米曲霉固态法（1）发酵 （周期28h ）枯草杆菌BF-7658深层液体发酵生产-淀粉酶工艺枯草杆菌BF-7658深层液体发酵生产-淀粉酶工艺深层液体发酵法发酵（周期40 h）发酵控制温度37，罐压0.5atm通气量012h控制0.50.6VVM，12 h后控制在0.81.0VVM，发酵后期控制在0.9VVM提取方法：硫酸铵盐析法硫酸铵浓度、酶液的浓度和pH对盐析效果都有影响 深层液体发酵法发酵（

44、周期40 h）多糖类产品的发酵生产均一多糖：一种单糖组成的多糖杂多糖：一种以上的单糖组成的多糖定义：多糖是由糖苷键连接起来的醛糖或酮糖组成的天然大分子物质生物的结构材料生物的能量来源参与生命活动糖类作用多糖类产品的发酵生产均一多糖：一种单糖组成的多糖定义：多糖是多糖类产品的发酵生产活性多糖的生物功能促进免疫抗肿瘤抗突变降血脂抗病毒等灵芝活性多糖胶囊多糖类产品的发酵生产活性多糖的生物功能灵芝活性多糖胶囊香菇多糖香蕈或冬菇：属担子菌纲，伞菌目，侧耳科，香菇属应用：营养、保健、医疗等方面有效物质：香菇多糖工业发酵优点：生产周期短、产量高、适于工业化香菇多糖香蕈或冬菇：属担子菌纲，伞菌目，侧耳科，香菇属香菇多糖的深层发酵工艺破壁处理、过滤、低温提取、减压浓