第六章 食品发酵

第六章食品发酵

LOGO1.发酵和发酵食品的定义一、发酵广义——通过微生物的培养使某种特定代谢产物或菌体本身大量积累的过程。狭义——厌氧微生物或兼性厌氧微生物在无氧条件下进行能量代谢并获得能量的一种方式。

二、发酵食品广义——凡是利用微生物作用制取的食品都称为发酵食品狭义——人们利用有益微生物加工制造的一类食品，具有独特的风味2.发酵的分类1.代谢产物发酵2.酶制剂发酵3.菌体发酵4.生物转化发酵3.微生物对食品成分的作用类型1.阮解型阮解型微生物分解蛋白酶，将蛋白质等含氮物质分解生成胨、多肽、寡肽、氨基酸等产物，氨基酸可进一步转化成为酸、醛、醇和其他无机小分子物质如胺类、硫化氧、甲烷、氢气等。2.脂解类脂解菌是能分解脂肪、磷脂和类脂物质的微生物。通过脂酶的作用，将这些脂类降解成脂肪酸、甘油、醛、酮类化合物、CO2和水，使油脂酸败，产生哈喇味和鱼腥味等异味。3.糖类发酵型有些微生物（如部分霉菌和细菌）能合成和分泌糖酶，在细胞外催化淀粉逐渐水解成各种糊精、低聚糖、麦芽糖、葡萄糖。另一类不能直接水解大多数糖，原料必须经过酶或其他微生物的作用使大多数分解成为简单糖以后才能被细胞利用。4.食品发酵中的常用微生物一、醋酸杆菌属（一）此菌为幼龄菌属，革兰氏阴性杆菌，无芽孢，需氧，能将乙醇氧化为醋酸。（二）主要作用于发酵粮食、腐败的水果、蔬菜、变酸的酒类和果汁。二、乳酸杆菌此菌属革兰氏阳性菌，菌体呈杆状，链状排列。根据它利用葡萄糖进行同型发酵或异型发酵的特性分为同型发酵群和异型发酵群。常在乳制品和植物性发酵食品中发现。有嗜酸乳杆菌、乳酸乳杆菌、保加利亚乳杆菌和干酪乳杆菌等。酵母菌（一）酿酒酵母又名啤酒酵母，为子囊菌纲，内孢霉目。应用于啤酒、白酒、果酒的酿造和面包的制造。由于菌体的维生素、蛋白质含量高，也可作药用和饲料酵母。分布于水果表面、发酵果汁、果园土壤和酒曲中。（二）球拟酵母球拟酵母属半知菌纲，丛梗孢目，隐球酵母可，球拟酵母属。有的菌种具有酒精发酵能力，能使葡萄糖转化为多元醇，如在工业上利用糖蜜生产甘油。（三）面包酵母亦称压榨酵母、活性干酵母、新鲜酵母，用于面包发酵。制法是将纯酵母移植于含糖的培养液中，大量通气条件下，使之繁殖，再用高速离心机分离培养液中的酵母。（四）上面酵母酵母在液体基质中培养时，许多增值的酵母细胞浮游于培养液上层，此就称为上面酵母。下面酵母亦同。霉菌毛霉属具有分解蛋白质功能，用来制造腐乳，可使腐乳产生芳香物质和蛋白质分解物。某些菌种具有较强的活力，可用于酒精和有机酸的工业原料的糖化和发酵。

曲霉属菌丝老熟后常呈黑、棕、黄、绿、红等颜色。曲霉菌具有分解有机质的能力，在酿造中常作为糖化菌种或者制作酱油。根霉属用途广泛，能产生淀粉酶，使淀粉转化为糖，是酿酒工业常用的糖化菌，也引起食品及其制品霉变。红曲霉属能合成多种酶类，如淀粉酶、麦芽糖酶、蛋白酶、天然色素，及其他生理活性物质，如柠檬酸、琥珀酸、乙醇，常用以酿酒、制醋、酱油、味精、肉制品和豆腐乳着色剂。5.发酵保藏的原理1.发酵产酸微生物发酵产生的有机酸主要有乳酸、醋酸、柠檬酸等其他有机酸，从而降低食品的pH，提高了其储藏性。2.发酵产乙醇乙醇除了具有调节和改善风味的作用外，还可以抑制其他一些有害微生物的作用。乙醇浓度越高，抑制微生物的作用越强。3.抑制其他腐败微生物的生长作为发酵过程中的优势菌，产生乙酸或酸的微生物在生长和代谢的同时消耗食品中的营养成分（尤其是碳源和氮源）有些微生物还能产生除酸和醇以外的其他抑菌物质，如过氧化氢、二氧化碳、光谱抗生素（如罗伊式菌素）和细菌素（如乳酸链球菌素、大肠杆菌属）等。6.发酵对食品品质的影响1.质地软化2.营养价值和消化率提高3.食品的风味和香味发生改变4.促进色泽的改变5.使产品具有益生作用1）.发酵用微生物及酶的益生作用2）.多肽与氨基酸的益生作用3）.多糖与低聚糖的益生作用4）.抗氧化活性物质的益生作用5）.降胆固醇、降血压物质和其他物质的益生作用6.形成新的食品类型7.发酵食品的形成过程第一阶段：大分子降解阶段第二阶段：代谢产物形成阶段第三阶段：发酵食品的陈酿阶段7.发酵的一般工艺过程（一）菌种及确定的种子培养基和发酵培养基的组成根据原料特性和产品特征选择适宜的微生物菌种，根据微生物菌种的特性，结合生产实际，制定合理的生产工艺流程，确定种子培养基和发酵培养基（二）培养基制备发酵罐和辅助设备的灭菌培养基的分类1.按照培养基的纯度分类：合成培养基和天然培养基2.按照培养基的状态分类：固体培养基、半固体培养基和液体培养基3.按招培养用途分类：斜面培养基、种子培养基和发酵培养基。2.培养基的配制原则发酵培养基配制前要进行原料的预处理，掌握合适的加热条件（加水量、气压、时间等），使淀粉糊化，蛋白质达到一次变性的程度，避免未变性或过度变性（二次变性）蛋白质出现。配制培养基需要考虑的因素有：合适的碳氮比、pH、渗透压、生长因子和氧化还原电势。根据具体情况，从微生物营养特点及生产工艺要求出发，选择合适的培养基，已达到稳产、高产的目的，同时也要增产节约、因地制宜。3.培养基发酵罐和辅助设备的灭菌1)培养基灭菌配制好的培养基要及时采用高压蒸汽进行加热灭菌。发酵培养基实罐灭菌是先间接加热至90℃，再间接加热至121℃，维持30min。发酵培养基连续灭菌采用的条件是130℃，维持5min。为防止“假压”，一定要将罐内的空气排净。灭菌后的实罐一般要用无菌气体进行保压冷却，以防止杂菌污染。2）空罐及管道灭菌3）空气总过滤器和分过滤器灭菌（三）菌种活化与扩大培养1.菌种的复壮狭义的菌种复壮：一旦发现菌种生产性状下降或杂菌污染，就必须进行纯化和优选；广义的菌种复壮：在菌种的生产的性状尚未衰退以前，经常有意思地进行纯种分离和生产性状的测定，以期使菌种的生产性能逐步提高。2.菌种的活化和扩培沙土管孢子摇瓶液体培养

斜面孢子培养茄子瓶斜面培养一级种子罐培养冷冻干燥孢子固体培养基培养发酵罐

四级种子罐培养

三级种子罐培养

二级种子罐培养发酵菌种的培养的基本类型和方法1.静置培养或通气培养2.固体培养或液态培养3.浅层培养或深层培养4.载体培养法（四）发酵及过程控制采用纯种混合发酵生产传统风味的发酵食品是方向。液体发酵是目前发酵工业上最主要的发酵形式。在食品发酵过程中，有的需要氧气，有的需要厌氧条件。工业常用的仍是批量式发酵。（五）发酵终点判断发酵终点的指标有产物产量、过滤速度、氨基氮含量、菌体形态、pH、发酵液外观和温度等。发酵终点要综合考虑这些参数来确定。(六）下游加工发酵技术下游加工的一般过程主要包括发酵液的预处理与分离、初步纯化、高度纯化、成品加工等过程。第二节菌种选育1.生产菌种的要求能够用于工业生产的微生物菌种，要具有以下特性：1.非病原菌；2.遗传稳定，菌种不易变异或退化；3.易于产生营养细胞孢子或其他繁殖体，种子的生长旺盛迅速；4.必须是纯种或明确的少数几种菌组成的简单混菌系统；5.对诱变剂敏感；6.能在廉价原料制成的培养基上生长迅速，发酵周期短，目的产物产量高；7可以在易控制的培养条件下迅速生长繁殖。。。二、菌种选育的方法（一）选种1.样品采集采样对象以采集土壤为主。一般园田土和耕作过的沼泽土中，以细菌和放线菌为主。1有机质含量和通风情况2土壤酸碱度和植被状况3地理条件和季节性南方土壤比北方土壤微生物多4季节分离筛选菌种2）采样方法在选好适当地点后，用小铲子除去表土，取离地面5-15cm处的土约10g，盛入清洁的牛皮纸袋或塑料袋中，扎好，标记，记录采样时间、地点、环境条件等，以备查考。为了使土样中微生物的数量和类型尽少变化，宜将样品逐步分批寄回，以便及时分离。2.富集培养在采集的样品中，待分离的菌种不一定占优势，常以投其所好和取其所抗的原则在培养基中投放和添加特殊的养分或抗菌物质，使所需菌种数量相对增加，从天然样品中的劣势菌转变为人工环境中的优势菌，从而得到富集。富集的方式包括控制培养基的营养成分、控制培养条件、添加特殊的抑菌剂。3.微生物的分离菌种分离的方法有两个层次的方法：“菌落纯”的水平的分离方法包括稀释涂布和划线分离，稀释分离法，利用平皿中的生化反应进行分离，组织分离法；“菌株纯”水平的分离方法包括毛细管分离法，小滴分离法和显微操作仪法。4.野生型目的菌株的筛选某些菌在目的菌株分离的基础上，进一步通过筛选，选择具有目的产物合成能力相对高的菌株。一般分为初筛和复筛两步。初筛是从大量分离到的微生物将具有含成目的产物的微生物筛选出来的过程。初筛一般分为平板筛选和摇瓶筛两种。复筛，一般菌株通常要重复3~5个摇瓶，培养后的发酵液采用精确的分析方法来测定。5.野生型目的菌株的菌株鉴定菌株鉴定一般分为3个步骤：1.获得该微生物的纯种分离物；2.测定一系列必要的鉴定指标；3.根据权威的鉴定手册进行菌种的鉴定。常用的鉴定指标有形态结构、生理生化特征、血清学反应和遗传特征等。（二）育种育种育种即按照发酵生产的要求，根据微生物遗传变异理论，对现有的发酵菌种的生产性状进行改造或改良，以提高产量改变质量、降低成本、改革生产工艺。育种技术包括自然选育、诱变育种、杂交育种、原生质体融合育种、基因工程定向育种1.自然育种自然选育：它是利用微生物在一定条件下产生自发变异，通过分离、筛选，排除劣质性状的菌株，选择出维持原有生产水平或具有更优良生产性能的高产菌株。（二）自然选育的目的和适应条件目的：保持菌种优良性状的稳定性；保持菌种的纯度；将具有高产性状的微生物从混杂的群体中分离出来，建立高产菌株占优势的群体。适应条件：长期保存时，使菌种尽可能纯化；菌种选育时，及时自然分离，得到稳定的高产菌株。2.诱变育种诱变育种诱变育种：是指人为地、有意识地将对象生物置于诱变剂中，使该生物体发生突变，从这些突变体中筛选具有优良性状的突变株的过程。突变：从生物表型上说是突然发生的可遗传的变化，这种变化就称为突变。带有这种变化的菌株称为突变菌株。突变包括基因突变（点突变或微小损伤）和染色体畸变两大类。自然突变或自发突变：在自然状况下发生的突变。诱发突变：在人为地用物理或化学因素诱发的突变。（二）诱变的基本原理诱变剂：用来处理微生物并能提高生物体突变频率的物理或化学因素，称为诱变因索，又称诱变剂。三类：物理、化学、生物诱变剂。1.物理诱变诱变剂作用机理各不相同，诱变效果也不同。快中子、60Co、γ-射线、β-射线、电离辐射，引起染色体倒位、易位、缺损、重组及其他畸变。紫外线-----不形成离子的非电离辐射(最常用)。紫外线对生物诱变最有效的波长是------200~300nm，其中260nm左右作用最大。2.化学诱变剂是一类能与DNA起作用而改变其结构并引起DNA变异的物质。3.生物诱变按诱变方式可分为3类：采用噬菌体，质粒和转座子分别进行转导诱发突变，转化诱发突变和转座诱发突变，可以引起碱基的取代和断裂，产生DNA的缺失，重复和插入等突变诱变育种的优点：方法简单，投资少，成效高等优点缺点：缺乏定向性诱变部分应注意出发菌株的选择，诱变剂及剂量的选择，诱变处理方法的应用，筛选部分要采用有效的筛选方法来提高育种的效率。1.出发菌株的选择和处理2.出发菌株的纯化和单细胞悬液的制备3.诱发剂的使用方法4.诱变剂的剂量选择5.突变菌株的筛选3.细胞工程育种细胞工程包括杂交育种和原生质融合育种两种技术。杂交育种一般是指两个基因型不同的菌株通过吻合（结合）使遗传物质重新组合，从中分离和筛选具有新性状的菌株。原生质体融合技术具有重组频率较高，受结合型或致育性的限制较小，重组体种类较多，遗传物质的传递更为完整等多个特点。4.基因工程育种基因工程育种是指利用基因工程方法对生产菌株进行改造而获得高产工程菌，或者是通过微生物间的转基因而获得新菌种的育种方法。重组DNA技术一般包括四步，即目的基因的获得，与载体DNA分子的连接，重组DNA分子引入宿主细胞及从中筛选出含有所需重组DNA分子的宿主细胞。5.基因组改良基因组改良只需在进行首轮改组之前，通过经典诱变技术获得初始突变株，然后将包含若干正突变的突变株作为第一轮原生质融合的出发菌株，此后通过递推式的多轮融合，最终使引起正性突变的不同基因重组到同一个细胞株中。优点：快速，高效6.代谢控制育种

快速代谢控制着育种的活力在于以诱变育种为基础，获得各种解除或绕过微生物正常代谢途径的突变株，从而人为地使有用产物选择性地大量生产积累，打破了微生物调节这一障碍。第三节发酵类型（一）固态发酵固态发酵和液态发酵是根据培养基的物理状态来定义的，一切使用不溶性固态基质来培养微生物的工艺过程，都称为固态发酵，既包括将固体悬浮在液体中的深层发酵（如固定化细胞），又包括在几乎没有游离可流动水的培养基质上的生长及生物反应过程。固态发酵的物料，也称为基质，包括各种谷物、原料、腐朽的木材、堆积的肥料或青储饲料，甚至包括土壤。组成培养基的成分大多数是大分子物质，如淀粉蛋白质或纤维素类物质，发酵物颗粒很小，具有很高的比表面积。2.固态发酵的特点1.相对液态发酵而言，固态发酵培养基水活度低，杂菌不易生存；2.基质的混合和扩散比较困难，单位体积发酵基质的产热量较多，物料热传导系数很小，容易形成温度、基质浓度及产物浓度的梯度。3.氧气和其他非极性气体的溶解度和扩散性较好，霉菌的固体培养比液体培养更容易产生孢子。4.固态发酵多是开放式发酵系统，比较容易进行多菌种的混合发酵。5.有的固态发酵产品，无需提取纯化，直接可用于生产或直接使用。6.传统固态发酵方式能量消耗低，生产成本低，发酵副产品均可综合利用。7.传统固态发酵手工操作较多，劳动强度大。3.固态发酵的应用固态发酵技术大都应用于酿造和食品加工行业，在化工环保制药及冶金等行业。我国的酿酒行业有两类典型的产品采用了固态发酵技术生产，一类是固态法制曲，一类是固态法酿酒（白酒和黄酒）。在其他食品工业中，如面包、干酪、食醋、腐乳、腌菜、发酵肉制品、食用菌等生产上都采用固态发酵。(二）液态发酵液态发酵是将所用原料配制成液态状态，以液体作为物质交换和热量传递的载体。发酵分为浅盘发酵和深层发酵，目前我国和世界上多数国家的发酵工厂都采用液体深层发酵。过去多采用单罐方式分批发酵，后来又发展为连续发酵、补料分批发酵等方式。液体深层发酵的优点1.液体悬浮状态为很多微生物提供最适生长环境，菌体生长快，发酵产率高，发酵周期短；2.热量易于扩散，便于控制，易于扩大生产规模；3.产房面积小，生产效率高，易进行计算机等自动化控制，产品质量稳定；4.产品易于提取，精制等。二、分批发酵、连续发酵、补料分批发酵1.分批发酵分批培养又称分批发酵，是指在一个密闭系统内，投入有限数量的营养物质后接入少量的微生物菌种进行培养，使微生物生长繁殖，在特定的条件下只完成一个生长周期的培养方法。传统的生物产品发酵多采用此法，如啤酒发酵。分批发酵过程一般可粗分为延迟期、对数期、稳定期和衰亡期。分批培养一级代谢产物的产生速度由细胞生长速率决定，一级代谢产物形成的比速率随细胞比生长速率的变化而变化，最大生长速率出现在对数期。（二）连续发酵连续发酵是指在成批发酵中，对于微生物生长受培养基限制的培养，在分批式液体深层培养至微生物对数生长后期时，以一定速度向发酵罐中连续添加新鲜的培养基，并保持对数期，细胞处于“稳定状态”。优点：设备生产能力高，易于实现自动控制和劳动生产率高等优点；缺点：很难保证长期的无菌操作和培养浓度较低。连续发酵的控制方式主要有恒化器法和恒浊器法两类。连续发酵使用的反应器可以是搅拌式反应器（单罐，多罐串联），也可以是管式反应器（直线形，S形，蛇形等）。（三）补料分批发酵补料分批发酵又叫分批补料式培养，指在分批式液体深层培养至对数生长中后期时，通过间歇或连续地向发酵罐补加灭菌的新鲜液体培养基，增加发酵液的总量，以维持较高的发酵产物的增长幅度，最后一次性收获的培养方式。与分批发酵相比，补料分批发酵具有以下优点：1.可以消除底物控制；2.可以延长次级代谢产物的合成时间；3.可以达到高密度细胞培养；4.稀释有毒代谢产物，降低污染和避免遗传不稳定性。补料分批发酵可以分为单一补料分批发酵和反复补料分批发酵。目前分批补料式发酵在发酵工业中应用广泛，几乎遍及整个发酵工业，包括单细胞蛋白、氨基酸、核苷酸、有机酸、有机溶剂、抗生素、维生素、生长激素和高聚物等的发酵生产。三、固定化酶和固定化细胞发酵固定化酶和固定化细胞发酵就是用物理或化学方法使酶成为不溶性衍生物或使细胞成为不易从载体上流失的形式，在固定化生物反应器中催化生化反应促进细胞增殖。这种发酵方法包括两个过程，即酶/细胞的固定化以及它们在生物反应器中的发酵。1.固定化酶的特点优点：1.提纯工艺简化，产物质量好。2.自动化程度高。3.稳定性高。4.适用多酶反应。5.批次生产成本降低。缺点：1.酶固定化时酶的活力有所损失，提高固定化成本2.对底物的大小和溶解度要求较高3.不适于多酶反应，特别是需要辅因子的反应4.胞内酶必须经过酶的分离步骤2.固定化细胞的特点优点：1.酶活损失小；2.生产能力高；3.酶活稳定；4.适合多酶连续反应；5.产品质量高。缺点：1.必须保持菌体的完整；2.必须抑制细胞内蛋白酶的分解作用；3.必须抑制其他酶活力；4.细胞膜和细胞壁会造成底物渗透于扩散的障碍；5.载体形成空隙大小影响大分子底物的通透性等。3.酶和细胞的固定化方法常用的固定化方法可分为四种，既吸附法、共价结合法、交联法和包埋法。选择固定化方法的原则：1.必须注意维持酶的催化活性及专一性；2.固定化必须有利于生产自动化、连续化；3.固定化生物催化剂应有最小的空间位阻；4.生物催化剂与载体必须结合牢固，发酵以后能回收储藏；5.所选载体不与废物、产物或反应液发生化学反应；6.制备方法尽可能简单，载体来源充分，价格低廉，固定化成本要低，以利于工业使用。吸附法吸附法是利用很多酶/细胞都有吸附到固体物质表面或其他细胞表面的能力，吸附法可分为物理吸附法和离子吸附法。物理吸附法是使用具有高度吸附能力的硅胶、活性炭、多孔玻璃、沸石、石英砂等吸附剂将酶/细胞吸附到表面上使之固定化。离子吸附法根据酶/细胞在解离状态下可因静电引力而固着于带有相异电荷的离子交换剂上，常见的载体有阳离子交换剂和阴离子交换剂。共价结合法共价结合法是酶/细胞表面上官能团和载体表面的反应基团之间形成化学共价键连接而实现固定化的方法。所用的载体可分为多糖类、乙烯聚合物、聚氨基酸和蛋白质，无机载体。优点：采用共价结合法固定的酶/细胞与载体的结合力较强缺点：固定过程中反应激烈，操作较复杂，对微生物活性存在较大抑制。交联法交联法是用多功能试剂（而非载体）使酶与酶之间通过共价键交联的固定化方法。交联法常有四种方法：交联试剂法，酶/细胞与辅助蛋白交联法，吸附交联法，载体交联法。生产中，常将交联法与吸附法或包埋法联合使用，取长补短。包埋法包埋法是细胞固定化最常见的方法，即将细胞包裹于凝胶的微小格子内或半透膜聚合物的超滤膜内。优点：方法成本低，操作简单，对细胞活性的影响较小，制作的固定化细胞球的强度较高。缺点：对大分子底物很难发生催化作用。包埋使用的多孔载体主要有琼脂、琼脂糖、海藻酸钠、卡拉胶、明胶、聚丙烯酰胺等等。4.固定化细胞的类型和生理状态1.固定化细胞类型固定化细胞可分固定化微生物细胞、植物细胞和动物细胞2.固定化细胞的生理状态：1.固定化处理细胞2.固定化静止细胞3.固定化增殖细胞5.固定化酶/细胞的特性固定化酶的特性1.固定化酶活力的变化2.固定化酶的稳定性3.固定化酶的米氏常数（Km)变化固定化细胞的特性1.固定化细胞的活力2.固定化细胞的最适温度3.固定化细胞的稳定性4.固定化细胞的最适pH5.固定化细胞的半衰期6.固定化酶和固定化细胞发酵用于固定化酶和固定化细胞发酵的反应器的构造和性能基本一致。比较常用的反应器有填充床反应器连续搅拌式反应器流化床反应器中空纤维反应器和转盘式反应器，这些反应器基本类型可以组合和改造使用。工业上已经用固定化酶来生产果葡糖浆，L-天冬氨酸，L-苹果酸，低乳糖奶等等。利用固定化微生物细胞可以生产各种胞外产物，如酒精和酒类、各种氨基酸、有机酸酶和辅酶、糖化酶、蛋白酶、果胶酶等等，还可以用于甾体转化、废水处理、有机溶剂、维生素、化工产品等的生产。四、混合培养物发酵混合培养物发酵液称为混菌发酵，是指多种微生物混合在一起共同用一种培养基进行的发酵。许多传统微生物工业都是混菌发酵，如酒曲的制作，白酒、葡萄酒的酿造，奶酪的制作等；许多生态制剂、发酵饲料、污水处理、沼气池等也都是混菌发酵。第四节发酵工艺过程控制1）温度对发酵的影响微生物发酵所用的菌体绝大多数是中温菌，如霉菌、放线菌和一般细菌。它们的最适生长温度一般在20～40℃。在发酵过程中，需要维持适当的温度，才能使菌体生长和代谢产物的合成顺利进行。温度会影响各种酶反应的速率，改变菌体代谢产物的合成方向，影响微生物的代谢调控机制。影响发酵液的理化性质(对氧的溶解)，进而影响发酵的动力学特性和产物的生物合成。2）影响发酵温度变化的因素产热因素：生物热（Q生物）、搅拌热（Q搅拌）散热因素：蒸发热（Q蒸发）、辐射热（Q辐射）发酵热（Q发酵）是发酵温度变化的主要因素,即发酵过程中释放出来的净热量,以J/(m3

•h)为单位。Q发酵＝Q生物＋Q搅拌－Q蒸发－Q辐射为了使发酵能在一定温度下进行，要设法进行控制。由于Q生物和Q蒸发，特别是Q生物在发酵过程中随时间变化，因此发酵热在整个发酵过程中也随时间变化，引起发酵温度发生波动。生物热----微生物在生长繁殖过程中,本身产生的大量热.培养基成分越丰富,营养被利用的速度越快.搅拌热-----机械搅拌(增加溶解氧)的动能以摩擦放热的方式,使热量散发在发酵液中.蒸发热----通气时，进入发酵罐的空气与发酵液可以进行热交换，使温度下降.并且空气带走了一部分水蒸气,这些水蒸气由发酵液中蒸发时，带走发酵液中的热量,也使温度下降。被排出的水蒸气和空气夹带着部分显热(Q显)散失到罐外的热量称为蒸发热.辐射热---因发酵罐温度与罐外温度不同，即存在着温差，发酵液中有部分热量通过罐壁向外辐射，这些热量称为辐射热.3）温度控制的措施：在发酵罐中可利用夹层或盘管，用蒸汽保温或用冷水、冷盐水降温，固体发酵则采用通风、散盘、摇瓶等措施降温；用提高室温及堆积等办法保湿。二、pH的影响及其控制

不同种类的微生物对pH的要求不同，微生物生长的pH也分为最低、最适、最高三种。在不同pH的发酵阶段往往最适也不同。在不同pH的培养基中，其代谢产物往往也不完全相同。1)

pH值对发酵的影响

1、影响酶的活性，当pH值抑制菌体中某些酶的活性时，会阻碍菌体的新陈代谢；2、影响微生物细胞膜所带电荷的状态，改变细胞膜的通透性，影响微生物对营养物的吸收和代谢产物的排泄；3、影响培养基中某些组分的解离，进而微生物对这些成分的吸收；4、pH值不同，往往引起菌体代谢过程的不同，使代谢产物的质量和比例发生改变。2)引起发酵液pH值异常波动的因素

pH值的变化决定于所用的菌种、培养基的成分和培养条件。1、pH下降：（1）培养基中碳、氮比例不当。碳源过多，特别是葡萄糖过量，或者中间补糖过多加上溶氧不足，致使有机酸大量积累而pH下降；（2）消泡剂加得过多；（3）生理酸性物质的存在，铵被利用，pH下降。2、pH上升：（1）培养基中碳、氮比例不当。氮源过多，氨基氮释放，使pH上升；（2）生理碱性物质存在；（3）中间补料氨水活尿素等碱性物质加入过多。3)发酵pH值的确定和控制

1、发酵pH值的确定微生物发酵的最适pH值范围一般是在5～8之间。最适pH值是根据实验结果来确定的。同一产品的合适pH值，与所用的菌种、培养基组成和培养条件有关。2、pH调节和控制的方法主要有：调节培养基的原始的pH；加入缓冲溶液（如磷酸盐）制成缓冲能力强pH变化不大的培养基；选用不同代谢速度不同种类和比例的碳源和氮源；在发酵过程中加入弱酸或弱碱进行pH调节；通过调整通风量来控制pH；补料；添加尿素等。三、溶氧的影响及其控制工业发酵发酵使用的菌种多为好氧菌，增加培养基中的溶解氧，可以满足代谢的需要。在发酵过程中，影响耗氧的因素有以下几方面：1、培养基的成分和菌浓2、菌龄3、发酵条件提高溶氧浓度的措施有：调节搅拌转速或通气速度来控制供氧，发酵罐中的采用空气分布管来分散空气，提高通气效率；在传统发酵中经常采用打靶、翻缸、倒醅、封缸、料醅疏松或压紧、开窗换气等措施来提高氧的供给量。四、泡沫对发酵的影响及其控制1、泡沫的形成及其对发酵的影响在大多数微生物发酵过程中，由于培养基中有蛋白质类表面活性剂存在，在通气条件下，培养液中就形成了泡沫。起泡带来的不利影响：发酵罐的装料系数减少、氧传递系数减小；造成大量逃液，增加染菌机会；严重时通气搅拌无法进行，菌体呼吸受到阻碍，导致代谢异常或菌体自溶。泡沫的多少与搅拌、通风、培养基性质有关。蛋白质原料如蛋白胨、玉米浆、黄豆粉、酵母粉等是主要的发泡剂。糊精含量多也引起泡沫的形成。当发酵感染杂菌和噬菌体时，泡沫异常多。2、泡沫的消除调整培养基中的成分（如少加或缓加易起泡的原料）或改变某些物理化学参数（如pH值、温度、通气和搅拌）或者改变发酵工艺（如采用分次投料）来控制，以减少泡沫形成的机会。采用机械消泡或消泡剂来消除已形成的泡沫。采用菌种选育的方法，筛选不产生流态泡沫的菌种，来消除起泡的内在因素。1）机械消泡物理消泡方法，利用机械强烈振动或压力变化而使泡沫破裂。优点：节省原料，减少染菌机会。缺点：消泡效果不理想，仅可作为消泡的辅助方法。罐内消泡——靠罐内消泡桨转动打碎泡沫。罐外消泡——将泡沫引出罐外，通过喷嘴的加速作用或离心力来消除泡沫。2）消泡剂消泡A.消泡剂的作用：降低泡沫液膜的机械强度；降低液膜的表面黏度；以天然油脂类和聚醚类在生物发酵中最为常用。豆油、玉米油、棉籽油、菜籽油和猪油等。油不仅用作消泡剂，还可作为碳源和发酵控制的手段。在发酵中，要控制油的质量、新鲜程度，并要进行发酵试验检验。C.常用的化学消泡剂种类发酵工业常用的消泡剂一般可分为天然油脂类、聚醚类、醇类和硅树脂类等四类。

天然油脂类：聚醚类消泡剂品种很多，它们是氧化丙烯或氧化丙烯和环氧乙烷与甘油聚合而成的聚合物。聚氧丙烯甘油（GP型）——氧化丙烯和甘油聚合；亲水性差，在发泡介质中的溶解度小，所以用于稀薄发酵液中要比用于粘稠发酵液中的效果好；抑泡性能比消泡性能好，适宜用于基础培养基中，以抑制泡沫的产生。聚氧乙烯氧丙烯甘油（GPE型，泡敌）——氧化丙烯、环氧乙烷与甘油聚合；亲水性好，在发泡介质中易铺展，消泡能力强，作用快，溶解度大，消泡活性维持时间短，用于粘稠发酵液的效果比用于稀薄的好。聚醚类消泡剂五、菌体浓度和基质对发酵的影响及其控制(一)菌体浓度对发酵的影响及控制菌体（细胞）浓度（简称菌浓）是指单位体积培养液中菌体的含量。菌浓的大小，在一定条件下，不仅反映菌体细胞的多少，而且反映菌体细胞生理特性不完全相同的分化阶段。依靠调节培养基的浓度来控制菌浓首先确定基础培养基配方中有个适当的配比，避免产生过浓（或过稀）的菌体量。然后通过中间补料来控制，如当菌体生长缓慢、菌浓太稀时，则可补加一部分磷酸盐，促进生长，提高菌浓；但补加过多，则会使菌体过分生长，超过临界浓度，对产物合成产生抑制作用。CO2对菌体生长和产物形成的影响CO2影响细胞膜的结构，细胞膜的运输效率，细胞生长受抑制，形态发生改变。CO2浓度的大小受到菌体的呼吸强度、发酵液的流变性、通气搅拌程度、外界压力大小和设备规模等多种因素的影响。利用菌体代谢产生的CO2量来控制生产过程的补糖量，以控制菌体的生长和浓度。（二）基质对发酵的影响及控制基质即培养微生物的营养物质碳源、氮源和磷酸盐对发酵的影响及控制1、碳源对发酵的影响及控制

（1）迅速利用的碳源：葡萄糖、蔗糖等。迅速参与代谢、合成菌体和产生能量，并产生分解产物，有利于菌体生长，但有的分解代谢产物对产物的合成可能产生阻遏作用。（2）缓慢利用的碳源：多数为聚合物、淀粉等。为菌体缓慢利用，有利于延长代谢产物的合成，特别有利于延长抗生素的分泌期，也有许多微生物药物的发酵所采用。在工业上，发酵培养基中常采用含迅速和缓慢利用的混合碳源。2、氮源对发酵的影响及控制

（1）迅速利用的氮源：氨基（或铵）态氮的氨基酸（或硫酸铵等）、玉米浆容易被菌体利用，促进菌体生长，但对某些代谢产物的合成特别是某些抗生素的合成产生调节作用，影响产量。（2）缓慢利用的氮源延长代谢产物的分泌期、提高产物的产量；但一次投入也容易促进菌体生长和养分过早耗尽，以致菌体过早衰老而自溶，缩短产物的分泌期。发酵培养基一般选用含有快速和慢速利用的混合氮源，还要在发酵过程中补加氮源来控制浓度。补加有机氮源，如酵母汁、玉米浆、尿素；补加无机氮源，如氨水或硫酸铵。3、磷酸盐对发酵的影响及控制

磷是微生物菌体生长繁殖所必需的成分，也是合成代谢产物所必需的。微生物生长良好所允许的磷酸盐浓度为0.32～300mmol/L，次级代谢产物合成良好所允许的最高平均浓度仅为1.0mmol/L.磷酸盐浓度的控制，一般是在基础培养基中采用适当的浓度。五、补料的控制1)补料的作用：1.及时供给菌合成产物的需要；2.可以解除底物抑制、产物反馈抑制和分解代谢物的阻遏；3.可用作控制细胞质量的手段，以提高发芽孢子的比例；4.用于研究微生物动力学，比连续培养更易操作和更为精确2)补料方式及控制:1、连续流加、不连续流加、多周期流加2、快速流加、恒速流加、指数速率流加、变速流加3、单组分流加、多组分流加3)补料的判断和依据补料时机一般以菌体形态发酵液中糖浓度、溶氧的浓度、尾气中的氧和CO2含量、摄氧率或呼吸商的变化为依据。一般以发酵液中残糖浓度为指标，对次级代谢产物，还原糖浓度一般控制在5%左右的水平。也可用产物的形成来控制补料。第五节发酵产物的提取与精制一、发酵产物的分类1、菌体2、酶3、代谢产物二、发酵产物提取与精制的过程1、对未知的发酵产品提取的步骤（1）确定发酵产物的类型（2）确定发酵产物的稳定性第二节发酵醪的预处理

一、发酵液的一般特征1、成分复杂：细胞、代谢产物、残余培养基2、产品浓度低：传统发酵一般1～10％3、收率低：50％左右4、失活问题5、不稳定性6、生物安全问题7、液体黏度大，大多为非牛顿型流体二、发酵液预处理的目的和要求1、预处理的目的：（1）改变发酵液的物理性质，促进悬浮液中分离固形物的速度，提高固液分离器的效率（2）尽可能使产物转入便于后处理的某一相中（多数是液体）（3）去除发酵液中部分杂质，以利于后续各步操作。2、发酵液预处理的内容:（1）菌体的分离（2）固体悬浮物的去除（3）蛋白质的去除（4）重金属离子的去除（5）色素、热原质、毒性物质等有机杂质的去除（6）改变发酵醪的性质（7）调节适宜pH值和温度三、预处理的方法与步骤1.改变发酵液的过滤特性包括降低粘度、调整pH、凝集与絮凝、加入反应剂、加入助滤剂等方法。降低液体粘度常采用加水稀释法、升温加热法、降解法等措施。1、加热法：降低悬浮液的黏度，除去某些杂蛋白，降低悬浮物的最终体积，破坏凝胶状结构、增加滤饼的空隙度不适用热敏性的物质2、调节悬浮液的pH

通过调节发酵液pH到蛋白质的等电点使蛋白质沉淀，同时络合重金属离子；常用的酸化剂有草酸、盐酸、硫酸和磷酸3、凝聚和絮凝

凝聚：在投加的化学物质（比如水解的凝聚剂，像铝、铁的盐类或石灰等）作用下，胶体脱稳并使粒子相互聚成1mm大小块状凝聚体的过程。

凝聚剂的作用：有些是对初始粒子表面电荷的简单中和，另一些是消除双电荷层（采用中性盐例如NaCl等）而脱稳，还有些是通过氢键或其他复杂的形式与粒子相结合而产生凝聚絮凝：使用絮凝剂（通常是天然或合成的大分子量聚电解质）将胶体粒子交联成网，形成10mm大小絮凝团的过程。其中絮凝剂主要起架桥作用。凝聚剂和絮凝剂的种类：（1）凝聚剂：主要是无机类电解质，大多为阳粒子无机盐类：硫酸铝、明矾、硫酸铁、硫酸亚铁、三氯化铁、氯化铝、硫酸锌、硫酸镁、铝酸钠金属氧化物类：氢氧化铝、氢氧化铁、氢氧化钙、石灰聚合无机盐类：聚合铝、聚合铁（2）絮凝剂（按官能团分）阴离子、阳离子、非离子丙烯酰胺经不同的改性可成为上述三种类型之一絮凝剂比凝聚剂贵絮凝剂的最佳使用剂量：粒子表面积约有一半被聚合物覆盖时所用的絮凝剂量。4、添加助滤剂：

一般为惰性助滤剂：是一种颗粒均匀、质地坚硬、不可压缩的粒状物质

作用：助滤剂表面具有吸附胶体的能力，并且由此助滤剂颗粒形成的滤饼具有格子型结构，不可压缩，滤孔不会被全部堵塞，可以保持良好的渗透性

使用方法（1）：在滤布上预涂，作为过滤介质使用（2）：按一定比例混入待滤的悬浮液中常用的助滤剂：硅藻土、膨胀珍珠岩、石棉、纤维素、未活化的碳、炉渣、重质碳酸钙5、添加反应剂：添加可溶解的盐类，生成不溶解的沉淀；生成的沉淀能防止菌丝体粘结，使菌丝具有块状结构；沉淀本身可作为助滤剂，还能使胶状物和悬浮物凝固。

6、添加酶制剂：

比如：加酶将多糖转化为单糖2.固-液分离（1）离心分离管式高速离心机、碟片式离心机（2）过滤板框过滤机、真空鼓式过滤机

过滤：分为加压、常压、真空过滤常用设备：板框压滤机：分为明流式，暗流式（用于挥发性、腐蚀性、毒性物质的过滤分离）适用于：液体产物澄清低浓度悬液或胶体悬液黏度高，经加热>100℃或>1kg压力的悬浮液接近饱和状态的溶液板框过滤机优点：结构简单，过滤面积大（单位）成本低，动力消耗少，推动力大，耐腐蚀再生消耗不多，基本无维修，经济实用缺点：间歇操作，不能绝对密封劳动强度大，随着滤饼堆厚，过滤速度下降板框过滤机型号：BAS、BMS、BMY、BAYBAY40—635/25B——板框A——暗流Y——油压40——过滤面积m2635——框内尺寸25——板框厚度mm板框过滤机3.、细胞破碎细胞破碎的意义微生物代谢产物大多数分泌到胞外，但有些目标产物存在细胞内部。目前重组DNA技术，表达的产品（如胰岛素、干扰素、白细胞介素等），都是胞内产物。首先必须将细胞破碎，使产物得以释放，才能进一步提取。常用破碎方法机械法：珠磨法、高压匀浆法、超声波破碎法、X-press法等非机械法：酶溶法、化学渗透法、冻融法、干燥法等1、机械破碎法特点：处理量大、破碎效率高、速度快；原理：对物料的挤压和剪切作用；主要方法：高压匀浆珠磨超声波破碎高压匀浆（1）原理：细胞悬浮液在高压作用下从阀座与阀之间的间隙高速喷出后撞击到碰撞环上，细胞在受到高速撞击后，急速释放到低压环境，在撞击力与剪切力的综合作用下破碎。（2）影响破碎率的因素：细胞壁、压力、温度、通过匀浆器的次数

不适合丝状真菌及包含体的基因工程菌

珠磨

工作原理：进入珠磨机的细胞悬浮液与极小的研磨剂，即微球（玻璃小珠、石英砂、氧化铝d<1mm）一起快速搅拌，细胞与微球之间互相碰撞、剪切，使细胞破碎，释放内含物。特点：微球粒径与目标细胞的直径比应在30-100之间，适宜的微球粒径，可以使破碎效率最高；破碎过程产生热能，要注意热交换；适用于绝大多数微生物细胞的破碎；珠磨法的破碎率一般控制在80%。

超声波破碎1、工作原理在超声波的作用下，液体发生空化作用，空穴的形成，增大和闭合产生极大的冲击波和剪切力，使细胞破碎2、影响因素：声频、声能、处理时间、细胞浓度、菌种类型3、特点：1）适应于实验室规模的应用（操作简单、液量损失少，可加冰或加冷水，大规模操作时，声能传递和散热困难）2）易失活物质不宜用（超声波可促使产生一些化学自由基因使物失活）3）G-杆菌破碎效果好，酵母菌效果差2、非机械法（1）酶溶法：（2）化学法利用化学试剂溶解细胞壁或抽提细胞中某些组分的方法①酸碱来调节溶液的pH②有机溶剂：甲苯③表面活性剂：都是两性化合物，分子中有一个亲水基团和一个疏水基团，在适当的pH值和离子强度下，他们聚集在一起形成微胶束，使膜的通透性改变或使之溶解（3）物理法

①渗透压冲击法：将细胞放在高渗透压的介质中，达到平衡后，转入到低渗透压的缓冲液或纯水中②冻融法：低温冷冻而在室温下缓慢融化③干燥法：热空气干燥、真空干燥、冷冻干燥二、发酵产物的提取提取的目的是除去与目标产物理化性能有很大差异的物质，使产物浓缩，并明显提高产品的纯度，常用的方法有沉淀法、树脂法、吸附法、蒸馏法、萃取法、膜分离技术和凝胶层析法等等。（一）沉淀法沉淀法是最古老的分离和纯化生物物质的方法。由于其浓缩作用常大于纯化作用，因而沉淀法通常作为初步分离的一种方法，用于从去除了菌体或细胞碎片的发酵液中沉淀出生物物质，然后再利用色层分离等方法进一步提高其纯度。沉淀法由于成本低、收率高(不会使蛋白质等大分子失活)、浓缩倍数高和操作简单等优点，是下游加工过程中应用广泛的值得注意的方法。根据所加入的沉淀剂的不同，沉淀法可以分为：盐析法；等电点沉淀法；有机溶剂沉淀法；非离子型聚合物沉淀法；聚电解质沉淀法；高价金属离子沉淀法。盐析法在蛋白质溶液中加入大量的中性盐以破坏蛋白质的胶体稳定性而使其析出，这种方法称为盐析。优点：盐析法成本低，不需要特别昂贵的设备；操作简单、安全；不会引起蛋白质变性，经透析去盐后，能得到保持生物活性的纯化蛋白质。缺点：效果不理想，通常只是作为初步的分离纯化，还需要结合其它的纯化。等电点沉淀法两性电解质分子上的净电荷为零时溶解度最低，不同的两性电解质具有不同的等电点，以此为基础进行分离的方法既等电点沉淀法。利用等电点法沉淀蛋白时必须了解制备物对酸碱的稳定性，不然盲目使用十分危险。不少蛋白质与金属离子结合后，等电点会发生偏移，故溶液中含有金属离子时，必须注意调整pH值。等电点法常与盐析法、有机溶剂沉淀法或其他沉淀方法联合使用，以提高其沉淀能力。有机溶剂沉淀法利用蛋白质在一定浓度的有机溶剂中的溶解度差异而分离的方法，称有机溶剂沉淀法。有机溶剂能降低溶液的电解常数，从而增加蛋白质分子上不同电荷的引力，导致溶解度的降低；另外，有机溶剂与水的作用，能破坏蛋白质的水化膜，导致蛋白质相互聚集沉淀析出。优点：①分辨能力比盐析法高，即蛋白质或其它溶剂只在一个比较窄的有机溶剂浓度下沉淀；②沉淀不用脱盐，过滤较为容易；③在生化制备中应用比盐析法广泛。缺点：对具有生物活性的大分子容易引起变性失活，操作要求在低温下进行。总体来说，蛋白质和酶的有机溶剂沉淀法不如盐析法普遍。（二）蒸馏法蒸馏是分离液体混合物的一种有效方法，是将液-固，液-液混合物分离成较纯或近于纯态组分的单元操作。常用的蒸馏方法：简单蒸馏、精馏和特殊精馏操作方式：间歇式、连续式压力：常压蒸馏、加压蒸馏、真空蒸馏（三）萃取萃取：利用物质在两种成相的溶剂中溶解度的不同，使所需的目的物质从一种溶剂中转移到另一种溶剂中，从而达到分离纯化的目的。萃取分离法的基本原理

把某组分从一个液相（水相）转移到互不相溶的另一个液相（有机相）的过程。反萃取：有机相水相优点：

1.萃取分离法设备简单；

2.分离效果好；3.生产能力大，周期短，便于连续操作，容易实现自动化缺点：

1.费时，工作量较大；

2.萃取溶剂常是易挥发、易燃和有毒的物质。（四）离子交换离子交换作用：是指一个溶液中的某一种离子与一个固体中的另一种具有相同电荷的离子互相调换位置，即溶液中的离子跑到固体上去，把固体上的离子替换下来。离子交换剂是一种不溶于酸碱和有机溶剂，具有一定网状结构的固态高分子材料。优点：化学稳定性好，设备结构简单，工艺操作方便，提取效率较高，成本低和节约有机溶剂等缺点：生产周期长，生产过程中产生废液多根据交换的官能团中的活性离子进行分类：阳离子交换树脂；阴离子交换树脂。根据树脂在水中交换基部分发生电离时的电离程度分为强酸性、弱酸性阳离子交换树脂和强碱性、弱碱性阴离子交换树脂四大类及吸附、螯合、两性和氧化还原树脂等。三、发酵产物的精制经过初步纯化后，滤液的体积已大大缩小，但纯度提高不多，需要进一步精制。精制的方法很多，常见的有色层分离，电泳和结晶等。（一）结晶结晶过程具有高度选择性，只有同类分子或离子才能结合成晶体。发酵工业中常见的结晶方法有等电点结晶、添加有机溶剂结晶、部分溶剂蒸发结晶、热饱和溶液冷却、添加晶种结晶和盐析结晶等。（二）电泳电泳法是靠溶质在电场中移动速度不同而分离的方法。溶质必须带电，可以本身是离子或由于吸附离子而带电。应用最普遍的是凝胶电泳法。（三）层析分离

层析分离法又称色层分离法、色谱法：即是利用混合物中各组分的物理化学性质（分子的形状和大小、分子的极性、吸附力、分子的亲和力、分子的分配系数等）的不同，使各组分以不同程度分布在两相中，其中一相是固定的，称固定相；另一相是流动的，称流动相。当流动相流过固定相时，各组分以不同的速度移动，而达到分离。特点：分离效率高，应用范围广，选择性强，高灵敏度的在线检测，快速分离，过程自动化操作。课后作业请从腐乳、酱油、食醋三种发酵食品中任选一种，写出其制作工艺流程及每个工艺流程中发生的物理化学变化（重点）和感官品质变化，尤其是有关发酵的部分要详写。（必须手写）发酵食品的常用菌种以及其在发酵中的应用。染菌对发酵的影响1发酵异常现象及染菌原因分析2杂菌污染的途径和防治3第六节污染防治与挽救1、什么叫发酵染菌?

在发酵过程中，生产菌以外的其他微生物侵入了发酵液，从而使发酵过程失去了真正意义上的纯种培养。

菌种培养过程操作不当培养基灭菌不彻底发酵设备（如发酵罐、管道）密封不严空气除菌不净2、造成发酵染菌的可能途径有哪些？

染菌仍是发酵工业的致命伤。轻者影响产率、产物提取收得率和产品质量；严重者造成生产失败，浪费大量原材料，造成严重经济损失，而且扰乱生产秩序，破坏生产计划。遇到连续染菌，特别是又找不到染菌原因，未有防治措施时，往往会影响人们的情绪和生产积极性，造成无法估量的危害。3、染菌会对发酵工业造成哪些不良影响？污染杂菌的不同种类1不同阶段染菌2不同染菌的原因3不同染菌程度4染菌对发酵的影响不同杂菌的种类对发酵的影响

在抗生素的发酵过程中，青霉素的发酵污染细短产气杆菌比粗大杆菌的危害更大;链霉素的发酵污染细短杆菌、假单孢杆菌和产气杆菌比污染粗大杆菌更有危害；谷氨酸的发酵最怕噬菌体的污染。发酵过程危害最大的杂菌种类

青霉素的发酵链霉素的发酵四环素的发酵谷氨酸的发酵柠檬酸的发酵细短产气杆菌细短杆菌、假单孢杆菌双球菌、芽孢杆菌、荚膜杆菌噬菌体青霉菌不同杂菌的种类对发酵的影响

回对整个发酵过程的危害极大。严重干扰生产菌的生长繁殖。干扰生产菌的代谢，影响产物的生成。影响相对较小。不同生产阶段染菌对发酵的影响种子培养期染菌发酵后期染菌发酵前期染菌发酵中期染菌回将导致染菌范围不断扩大，使生产蒙受重大损失。使发酵大面积染菌。一般不具延续性，使单个（批）发酵罐发酵失败。染菌几率较大。不同染菌原因对发酵的影响种子带菌设备渗漏空气带菌培养基或设备灭菌不彻底回

染菌程度越严重，即在发酵罐内的杂菌数量就多，对发酵的危害也就越大。但当生产菌在发酵过程已有大量的繁殖，并已在发酵液中占优势，如果污染极少量的杂菌，此时对发酵不会带来太大的影响。不同染菌程度对发酵的影响回2.发酵异常现象及染菌原因分析溶解氧和CO2的异常变化1PH过高或过低2泡沫异常3代谢异常4溶解氧的异常变化

当杂菌是好气性微生物时，溶解氧的变化是在较短时间内下降，直至接近于零，且在长时间内不能回升；

当杂菌是非好气性微生物，而生产菌由于受污染而抑制生长，使耗氧量减少，溶解氧升高。回

好气性发酵排出的气体中的CO2含量与糖代谢有关。对于特定的发酵过程，工艺确定后，排出的气体中的CO2

含量的变化是有规律的。染菌后，培养基中糖的消耗发生变化，引起排气中CO2含量的异常变化，如杂菌污染时，糖耗加快，CO2含量含量增加，噬菌体污染后，糖耗减慢，CO2含量减少。因此，可根据CO2含量的异常变化判断染菌。排气的CO2异常变化

还可以根据其他的一些异常现象，如菌体生长不良、PH值的异常变化、发酵过程中泡沫的异常增多、发酵液的颜色异常变化、代谢产物含量的异常下跌、发酵周期的异常拖长、发酵液的粘度异常增加等判断染菌。其它异常现象回染菌的检查和判断

发酵过程是否染菌应以无菌试验的结果为依据进行判断。在发酵生产过程中，如何及早发现杂菌的污染并及时采取措施加以处理，是避免染菌造成严重经济损失的重要手段。因此，生产上要求能准确、快速的检查出杂菌的污染。目前常用于检查是