发酵工程第三章发酵工业原料及其处理

发酵工程流程空气空气净化处理保藏菌种斜面活化扩大培养种子罐发酵罐培养基制备灭菌灭菌产物分离纯化成品原料预处理现在是1页\一共有119页\编辑于星期日发酵培养基是啥……？现在是2页\一共有119页\编辑于星期日第三章发酵工业原料及其处理生物药物分析教研室徐茂磊现在是3页\一共有119页\编辑于星期日本章内容第一节发酵工业原料的种类和成分第二节淀粉水解糖的制备第三节发酵培养基灭菌现在是4页\一共有119页\编辑于星期日学习目的和要求掌握：发酵培养基的成分及优化方法；

淀粉水解糖的制备工艺熟悉：熟悉发酵培养基灭菌原理及方法了解：了解发酵培养基灭菌工艺现在是5页\一共有119页\编辑于星期日第一节发酵工业原料的种类和成分一、发酵培养基成分二、工业上常用作碳源的原料三、工业上常用作氮源的原料四、发酵培养基中的无机盐和生长因子五、发酵生产的前体物质和促进剂、抑制剂等现在是6页\一共有119页\编辑于星期日一、发酵培养基成分发酵培养基即要有利于微生物的生长繁殖，防止菌体过早衰老，又要有利于产物的合成。成分：碳源、氮源、无机盐、生长因子、水等（前体、产物促进剂和抑制剂）发酵培养基提供微生物生长繁殖和生物合成各种代谢产物所需要的、按一定比例配置的多种营养物质的混合物。现在是7页\一共有119页\编辑于星期日发酵培养基的要求培养基能够满足产物最经济的合成--经济发酵后所形成的副产物少--纯度高培养基的原料资源丰富，价格低廉，能保证生产上的供应

--成本低，可靠性高有利于产品的分离纯化，并尽可能减少“三废”物质

--易控制，好处理现在是8页\一共有119页\编辑于星期日二、工业上常用作碳源的原料作用：提供微生物合成细胞结构所需碳素，更重要的是提供目的产物中的碳及合成产物的能源。来源：糖类（淀粉，淀粉水解糖，糖蜜）、油脂、有机酸、正烷烃发酵培养基含量远远大于种子培养基现在是9页\一共有119页\编辑于星期日淀粉质原料含淀粉较高，来源广泛，价格便宜，淀粉质原料及水解液是发酵工业常用的碳源。主要有工业淀粉、谷类、薯类等。工业淀粉包括玉米淀粉、小麦淀粉、甘薯淀粉等，谷类包括大米、高粱、大麦和小麦，薯类则包括甘薯、马铃薯和木薯等。微生物能否直接利用淀粉作原料？现在是10页\一共有119页\编辑于星期日三、工业上常用作氮源的原料构成菌体构成菌体细胞物质（氨基酸、蛋白质、核酸等）和含氮产物的氮素来源。氮源物质在发酵培养基基中的含量因发酵目的产物不同而不同。分为无机氮源（速效氮源）与有机氮源现在是11页\一共有119页\编辑于星期日

无机氮源被菌体作为氮源利用后，在培养液中留下酸性或碱性物质，这种经微生物生理作用（代谢）后能形成酸性物质的无机氮源叫生理酸性物质，如硫酸铵；若菌体代谢后能产生碱性物质的则此种无机氮源称为生理碱性物质，如硝酸钠。

(NH4)2SO4→2NH3+2H2SO4

NaNO3+8[H]→NH3+2H2O+NaOH

现在是12页\一共有119页\编辑于星期日发酵工业常用的蛋白质原料主要有黄豆饼粉、花生饼粉、棉子饼粉、玉米浆、蛋白胨、酵母膏、鱼粉等。无机氮源包括氨水，尿素，硝酸盐。各种原料应注意进行选择，对发酵影响较大。成分黄豆饼粉棉籽饼粉花生饼粉玉米浆鱼粉米糠酵母膏蛋白质/%碳水化合物/%脂肪/%纤维/%灰分/%干物/%核黄素/（mg/kg）硫胺素/（mg/kg）泛酸/（mg/kg）尼克酸/（mg/kg）吡哆醇/（mg/kg）生物素/（mg/kg）胆碱/（mg/kg）精氨酸/%胱氨酸/%甘氨酸/%异亮氨酸/%亮氨酸/%赖氨酸/%甲硫氨酸/%苯丙氨酸/%51.0-135.7923.062.414.521--27503.20.62.41.12.53.42.90.641281.5136.5904.414.344---24403.31.02.40.91.52.21.60.545235125.590.55.37.348.4167--16704.60.73123.11.30.6245.8118.8505.730.8874.683.619.40.886290.40.51.10.30.90.10.20.5725.01.5218.193.610.11.1931.414.7-35604.90.83.52.04.56.86.82.51345131416912.642223.2297--12500.50.10.90.20.40.60.50.450-031095-------3.31.4-1.65.56.26.52.1现在是13页\一共有119页\编辑于星期日四、发酵培养基中的无机盐和生长因子主要功能：构成菌体成分，作为酶的组成部分或维持酶的活性，调节渗透压、pH、氧化还原电位等。大量元素（P、S、K、Mg、Ca）微量元素（Cu、Zn、Mn、Mo、Co）无机盐现在是14页\一共有119页\编辑于星期日1.磷酸盐功能：磷是细胞膜和某些蛋白质、核酸的组成成分磷具有活化糖类分子的作用磷是能量载体ATP的组成成分磷酸盐在培养基中还具有缓冲作用微生物对磷的需要量一般为0.005～0.01mol/L

常用K3PO4、Na2HPO4、NaH2PO4现在是15页\一共有119页\编辑于星期日2.硫酸镁（硫元素、镁元素）

Mg2+是许多重要酶（如己糖磷酸化酶、异柠檬酸脱氢酶、羧化酶等）的激活剂。

Mg2+能提高一些氨基糖苷类抗生素产生菌对自身所产的抗生素的耐受能力，如卡那霉素、链霉素、新生霉素等产生菌。硫存在于细胞的蛋白质中，是含硫氨基酸的组成成分。硫构成一些酶的活性基现在是16页\一共有119页\编辑于星期日钾不参与细胞结构物质的组成，是许多酶的激活剂菌体生长所需钾量约为0.1g/LKH2PO4、K2HPO43.钾盐现在是17页\一共有119页\编辑于星期日4.微量元素微生物生长所需浓度在10-8-10-6mol/L范围内需量微少，但又不可缺少一般作为碳、氮源的农副产物天然原料中，本身含有，不必另加某些金属离子，特别是汞离子和铜离子，具有明显的毒性现在是18页\一共有119页\编辑于星期日例：铁离子青霉素发酵中，铁离子的浓度要小于20μg/mL，发酵罐必须进行表面处理。使用注意对于其它渠道有可能带入的过多的某种无机离子和微量元素，在发酵过程中必须加以考虑现在是19页\一共有119页\编辑于星期日微生物生长不可缺少的微量的有机物质，如氨基酸、嘌呤、嘧啶、维生素等。5.生长因子（growthfactor）例：以糖质原料为碳源的谷氨酸生产菌均为生物素缺陷型，以生物素为生长因子，生长因子对发酵的调控起到重要的作用。玉米浆、麸皮水解液、糖蜜等现在是20页\一共有119页\编辑于星期日加入到发酵培养基中，能在生物合成过程中直接被微生物合成到产物分子中去，而其自身的结构并没有多大变化，却能提高产物产量的小分子物质。例：青霉素发酵添加玉米浆产量提高1.前体青霉素G：分子量356苯乙酸：分子量136五、发酵生产的前体物质和促进剂、抑制剂现在是21页\一共有119页\编辑于星期日

用法：普遍采用流加的方法

前体一般都有毒性，浓度过大对菌体的生长不利

前体相对价格较高，添加过多，容易引起挥发和氧化，流加也有利于提高前体的转化率作用：有助于提高产量1.前体现在是22页\一共有119页\编辑于星期日工业上常见的前体产物前体产物前体青霉素G苯乙酸等维生素B12钴化物青霉素O烯丙基-巯基乙酸丝氨酸甘氨酸青霉素V苯氧乙酸色氨酸吲哚、氨茴酸链霉素肌醇、精氨酸灰黄霉素氯化物金霉素氯化物异亮氨酸D-苏氨酸红霉素丙酸、丙醇苏氨酸高丝氨酸现在是23页\一共有119页\编辑于星期日非细胞生长所必须的营养物，又非前体，但加入后可以影响微生物的正常代谢，或促进中间代谢产物的积累，或提高次级代谢产物产量的添加剂。专一性强，用量极微，需注意选择品种及确定用量。2.促进剂现在是24页\一共有119页\编辑于星期日添加剂酶微生物酶活力增加倍数Tween(0.1%)大豆酒精提取物（2%）植酸质（0.01%-0.3%)洗净剂LS(0.1%)聚乙烯醇苯乙醇(0.05%)醋酸+维生素纤维素酶蔗糖酶-葡聚糖酶木聚糖酶淀粉酶脂酶右旋糖酐酶普鲁兰酶蛋白酶脂肪酶蛋白酶蛋白酶糖化酶纤维素酶纤维素酶许多真菌许多真菌许多真菌许多真菌许多真菌许多真菌绳状青霉产气杆菌米曲霉泡盛曲霉曲霉、桔青霉等栖土曲霉筋状拟内胞霉真菌绿色毛霉201610446201.52.872.502-41.61.24.42各种促进剂对产酶的促进作用现在是25页\一共有119页\编辑于星期日促进剂提高产量的机制还不完全清楚，其原因是多方面的：有些促进剂本身是酶的诱导物；有些促进剂是表面活性剂，可改善细胞的透性，改善细胞与氧的接触从而促进产物的分泌与生产；对发酵产物具有稳定作用；对发酵微生物有益，使发酵过程更顺利。2.促进剂现在是26页\一共有119页\编辑于星期日加入后可抑制某些代谢途径的进行，同时刺激另一代谢途径，以致改变微生物的代谢途径的添加剂。如酵母厌氧发酵中加入亚硫酸盐或碱类，可以使酒精发酵受到抑制，而转入甘油发酵如甘露聚糖可以抑制甘露糖链霉素生产，只产生链霉素。3.抑制剂 营养缺陷型菌株？现在是27页\一共有119页\编辑于星期日产物被抑制的产物抑制剂链霉素去甲链霉素四环素去甲金霉素头孢霉素C利福霉素B甘露糖链霉素链霉素金霉素金霉素头孢霉素N其他利福霉素甘露聚糖乙硫氨酸溴化物、硫脲硫磺化合物、乙硫氨酸L-蛋氨酸巴比妥药物某些代谢产物的抑制剂现在是28页\一共有119页\编辑于星期日发酵培养基与种子培养基主要区别在哪……？小结现在是29页\一共有119页\编辑于星期日发酵培养基的组成特点碳源物质添加量远大于种子培养基；氮源添加根据实际情况确定；无机盐是发酵培养基的必须成分，十分重要；生长因子的存在需要精确控制；前体物质必须确定好添加的浓度和时间；促进剂和抑制剂在一定程度上可以帮助发酵。现在是30页\一共有119页\编辑于星期日第二节淀粉水解糖的制备淀粉质原料因为大多数微生物不能直接利用或利用较少，因为它们不含淀粉酶和糖化酶，所以必须水解为葡萄糖等可发酵糖类，才能被利用。一、淀粉糖化及淀粉水解糖二、淀粉水解的原理

三、淀粉水解的方法现在是31页\一共有119页\编辑于星期日一、淀粉糖化及淀粉水解糖工业上将淀粉水解为葡萄糖的过程叫做淀粉的糖化。所制备的糖液叫做淀粉水解糖。葡萄糖（glucose）淀粉水解糖液麦芽糖（maltose）

复合糖类、低聚糖等其他分解产物（氨基酸、脂肪酸等）淀粉水解糖被广泛用于各种发酵工业，水解糖质量的高低，直接影响菌体的生长和产物的积累。不能利用现在是32页\一共有119页\编辑于星期日淀粉水解总的趋势是大分子向小分子转化，随着淀粉水解程度的增加，糖化液的还原性不断增加。淀粉水解的化学反应可简单表示如下：

（C6H10O5)n+nH2On(C6H12O6)二、淀粉水解的原理现在是33页\一共有119页\编辑于星期日淀粉糊精（7-12个葡萄糖残基组成）

麦芽糖（2个葡萄糖残基组成）葡萄糖分解反应复合反应5-羟甲基糠醛复合二糖低聚糖有机酸、有色物质水解反应二、淀粉水解的原理现在是34页\一共有119页\编辑于星期日1.淀粉的水解反应淀粉→糊精→低聚糖→麦芽糖→葡萄糖它们遇碘呈不同的颜色，淀粉遇碘呈蓝色，糊精按分子从大到小的顺序，遇碘呈蓝色、紫色、暗褐色和红色，麦芽糖遇碘不呈色。利用显色反应检测淀粉的水解程度现在是35页\一共有119页\编辑于星期日2.葡萄糖的复合反应淀粉水解过程中，部分葡萄糖在热和酸的作用下发生聚合反应生成低聚糖对发酵有害：降低原料水解效率，抑制微生物生长，使发酵液中残糖增加，提取精制困难反应可逆：酸水解可再次转变为葡萄糖影响因素：葡萄糖浓度、淀粉乳浓度、酸度和酸的种类现在是36页\一共有119页\编辑于星期日葡萄糖脱水：5-羟甲基糠醛→乙酰丙酸→甲酸等对发酵有害：产生色素，影响糖液质量影响因素：加热时间、pH值、葡萄糖浓度3.葡萄糖的分解反应色素现在是37页\一共有119页\编辑于星期日二、淀粉水解的原理在淀粉的水解过程中，三种反应同时发生。应尽量减少复合反应和分解反应，因为它影响菌体的正常发酵及工厂的生产成本。取决于水解条件Q：如何控制水解条件，降低复合分解反应的发生？现在是38页\一共有119页\编辑于星期日三、淀粉水解的方法原料：薯类、玉米淀粉、小麦淀粉和大米淀粉等含淀粉原料。根据水解采用的催化剂不同，可以分为三种方法

酸水解(acidhydrolysismethod)酶水解(enzymatichydrolysismethod)

酸酶结合水解(acid-enzymatichydrolysismethod)现在是39页\一共有119页\编辑于星期日1.酸水解法也叫做酸糖化法，以无机酸或有机酸为催化剂，高温高压下将淀粉水解为葡萄糖。优点：工艺简单、设备简易、生产周期短、设备生产能力大；缺点：设备耐高温高压、副反应多、原料要求严格、淀粉乳浓度适宜。现在是40页\一共有119页\编辑于星期日（1）淀粉酸水解法工艺流程淀粉水解糖不需要提纯葡萄糖，质量只要能满足发酵要求即可。淀粉水盐酸调浆糖化蒸汽冷却中和脱色碳酸钠活性炭压滤滤渣糖液现在是41页\一共有119页\编辑于星期日（2）淀粉酸水解法工艺条件确定选择工艺条件尽量减少复合与分解反应，提高原料利用率，提高糖液质量。淀粉原料无机酸种类与用量水解温度与压力淀粉乳浓度糖化终点现在是42页\一共有119页\编辑于星期日①淀粉原料酸法水解的重要特点是非专一性。尽量减少杂质含量，选择纯度较高的淀粉。杂质的危害：蛋白质可降解生成氨基糖，引起细菌细胞收缩，还可能引起发酵泡沫过多，脂肪灰分等可以降低酸的效能。糖化工艺根据实际淀粉的特点进行相应的改进。现在是43页\一共有119页\编辑于星期日酸水解对淀粉质量的要求项目指标水分11~14

总蛋白质0.3~0.5水溶性蛋白质0.01~0.02脂肪0.04~0.06粗纤维0.01~0.02现在是44页\一共有119页\编辑于星期日②无机酸种类与用量盐酸(hydrochloricacid)：催化效能最高硫酸(sulphuricacid)草酸(oxalicacid)目前国内普遍采用盐酸，但复合反应大，增加了糖液的盐分，且对设备的腐蚀性高。采用硫酸作为无机酸，中和后生成硫酸钙，积累后影响传热。日本多采用草酸作为催化剂，虽然酸度低，但是后续处理较易，不过效率稍低，不够经济。现在是45页\一共有119页\编辑于星期日③水解温度与压力淀粉水解是用蒸汽直接加热完成，工业上用压力控制条件。温度与糖化过程成正比，但是也与复合反应和分解反应成正比。经验数据为蒸汽压力在。现在是46页\一共有119页\编辑于星期日④淀粉乳浓度淀粉乳浓度高，糖化后的葡萄糖浓度高，但是副产物相对较多；淀粉乳浓度低，糖液质量高，但是难以保证发酵，降低生产效率。淀粉乳浓度与水解糖液DE值之间的关系浓度2624222019181716DE值89.1789.2789.9291.191.392.7792.8193.01现在是47页\一共有119页\编辑于星期日⑤糖化终点糖化的时间过短时水解不完全，葡萄糖含量低，糖液质量差；糖化时间过长则导致复合与分解反应增多，复合糖含量提高，色素增加。ABC时间(t)纯度(%)现在是48页\一共有119页\编辑于星期日（3）糖化设备结构对质量影响糖化锅结构对糖液质量有影响。容积过大，延长进出料时间，水解时间差别大，易发生副反应；锅体太高，造成内部上下水解速率相差过大，放料无法保证；锅体太矮，必须增大直径，会出现死角区，使糖化不均匀。一般径高比1:1.5排气蒸汽现在是49页\一共有119页\编辑于星期日（4）水解糖液的中和与脱色除杂①中和：目的是降低酸度；除去蛋白质。中和剂Na2CO3：温和，糖液质量好，但产生的泡沫多，难控制NaOH：易造成局部过碱，使糖焦化，产生焦糖现在是50页\一共有119页\编辑于星期日中和时注意（为什么？）

边中和边测定pH值，pH值控制在温度在80C以下，一般控制60-70C现在是51页\一共有119页\编辑于星期日②

脱色除杂活性炭吸附法：活性炭表面积大，分为颗粒炭和粉炭，各有优缺点，使用温度65℃；离子交换法：具有选择性强，脱色效果好，易于操作的特点，但是价格昂贵；新型磺化煤法：粒度细、脱色能力强，但是可能会堵塞容器管道。现在是52页\一共有119页\编辑于星期日除去中和、脱色糖化液中凝聚的蛋白质及其他不溶性杂质和加入的脱色剂，通常是用板框过滤机。压滤操作温度不宜过高，一般60-70℃为宜，保证糖液黏度和蛋白质的沉淀度合适，可达到较好效果。③过滤现在是53页\一共有119页\编辑于星期日2.酶水解法双酶水解法：α-淀粉酶、糖化酶。液化（liquification）

：利用α-淀粉酶使糊化淀粉水解成糊精和低聚糖，使淀粉的溶解性增加糖化（saccharification）

：利用糖化酶将糊精或低聚糖进一步水解成葡萄糖优点：条件温和、设备要求低、副反应少、原料要求低、产物纯净缺点：生产周期长、需要专门设备、酶分离困难现在是54页\一共有119页\编辑于星期日2.酶水解法现在是55页\一共有119页\编辑于星期日（1）淀粉酶及其水解作用①α-淀粉酶：能使水溶液中的淀粉分子迅速液化，产生较小分子的糊精，也叫做液化酶或糊精化酶。内切α-1,4糖苷键，速度很快；水解速度受底物分子大小和结构影响，分子量越小越不易水解；不同来源的酶热稳性和最适温度不同；高浓度底物和钙离子对酶的耐热性有很大帮助。现在是56页\一共有119页\编辑于星期日（1）淀粉酶及其水解作用②糖化酶：也叫做糖化型淀粉酶、淀粉葡萄糖苷酶，是外切型淀粉酶。从底物非还原性末端依次切下β-葡萄糖；两种糖苷键都可以降解；可以水解麦芽糖和支链淀粉；受底物相对分子质量影响现在是57页\一共有119页\编辑于星期日Ⅰ液化理论①淀粉的糊化②淀粉的老化③淀粉的液化（2）淀粉的液化及液化终点的控制现在是58页\一共有119页\编辑于星期日①淀粉的糊化糊化：淀粉颗粒由于受热吸水膨胀，晶体结构消失，形成复杂的网状结构，变成糊状液体的现象。发生糊化现象的温度为糊化温度。目的：使α-淀粉酶能够进入淀粉内部，淀粉酶水解淀粉颗粒和糊化淀粉的比例为1：20000。糊化过程：预糊化——糊化——溶解现在是59页\一共有119页\编辑于星期日②淀粉的老化老化：淀粉老化就是分子间氢键已断裂的糊化淀粉又重新排列形成新的氢键的过程，即复结晶过程。淀粉酶无法液化老化的淀粉，更无法糖化，因此，必须采取相应的措施控制糊化淀粉的老化。现在是60页\一共有119页\编辑于星期日③淀粉的液化淀粉液化时最好采用相对高一些的温度，原因：淀粉彻底液化需要高温下才能完成；高温可以提高酶活力；减少不溶性微粒（直链淀粉与脂肪酸络合物）的产生；克服淀粉老化；蛋白质絮凝较好；阻止小分子前体物质（麦芽二糖、麦芽三糖）的生成，有利于葡萄糖收率。现在是61页\一共有119页\编辑于星期日淀粉的液化方法（了解）间歇液化法半连续液化法喷射液化法各方法根据加酶方式不同、酶制剂耐温性不同可以细分。现在是62页\一共有119页\编辑于星期日一次加酶液化法加酶的方法二次加酶液化法三次加酶液化法中温酶法酶耐温性高温酶法高温-中温酶法原料粗细淀粉质原料直接液化法精制淀粉液化法淀粉液化的方法与选择现在是63页\一共有119页\编辑于星期日间歇液化法（直接升温法）一般在罐内进行，可将原料调浆后一次性打入罐内，然后启动搅拌，直接通入蒸汽，迅速将料液加热到预定温度进行液化，直至用碘液检验合格后立即升温灭酶然后送去糖化。间歇液化的具体操作中，一些工厂的作法是先在罐内放入一定量的水，称为底水，然后通入蒸汽将底水加热到预定温度，并在此温度下一边进料一边进汽，直至进料完毕，保温液化。现在是64页\一共有119页\编辑于星期日半连续液化法料液在加热到预定温度后开始送入另一罐内继续保温液化直至液化完成，同时在原液化罐内连续进料进汽，保持预定的液化温度，这种边进料进汽、边出料继续液化至液化完成的形式称为半连续式液化。现在是65页\一共有119页\编辑于星期日喷射液化法（连续液化法）采用的设备是喷射器，料液与蒸汽的接触、混合是在喷射器内瞬间完成的，并通过在高温下短时间的停留达到彻底液化的目的。常用：利于彻底液化淀粉。汽带料、料带汽现在是66页\一共有119页\编辑于星期日Ⅱ液化程度的控制(研究)液化目的：为糖化酶作用提供条件。液化程度：碘试本色的前提下，液化液DE值越低越好。检测方法：碘液试色，棕红色或橙黄色即可。液化程度太低会导致底物分子很少，影响糖化速度，而且淀粉易老化。液化程度太高则影响糖化酶与底物的结合，最终DE偏低。可用加热灭酶活性的方法控制液化程度。现在是67页\一共有119页\编辑于星期日Ⅲ液化工艺（了解）一次加酶喷射液化法二次加酶喷射液化法三次加酶喷射液化法现在是68页\一共有119页\编辑于星期日一次加酶喷射液化工艺（DDS公司）淀粉+水+酶蒸汽蒸汽配料罐喷射液化器110℃工艺控制：浓度30%pH6.5酶量0.1%喷射温度110℃，真空闪冷到95℃层流罐维持1-2h现在是69页\一共有119页\编辑于星期日二次加酶喷射液化工艺（DDS公司）酶淀粉+水+酶蒸汽蒸汽蒸汽蒸汽配料罐喷射液化器保温罐95-97℃145℃二次液化罐现在是70页\一共有119页\编辑于星期日二次喷射的工艺过程在配料罐内，将淀粉加水调浆成淀粉乳，用Na2CO3调pH，使pH值处在之间，加入0.15%的氯化钙作为淀粉酶的保护剂和激活剂，最后加入耐高温α-淀粉酶，料液经搅拌均匀后用泵打入喷射液化器，在喷射器中出来的料液和高温蒸汽直接接触，料液在很短时间内升温至95-97℃，此后料液进入保温罐保温60min，温度维持在95-97℃，然后进行二次喷射，在第二只喷射器内料液和蒸汽直接接触，使温度迅速升至145℃以上，并在维持罐内维持该温度3-5min左右，彻底杀死耐高温α-淀粉酶，然后料液经真空闪急冷却系统进入二次液化罐，将温度降低到95-97℃，在二次液化罐内加入耐高温α-淀粉酶，液化约30min，用碘呈色试验合格后，结束液化。现在是71页\一共有119页\编辑于星期日（3）淀粉糖化及糖化终点的控制①糖化理论②

糖化终点的控制③糖化工艺现在是72页\一共有119页\编辑于星期日①糖化理论（研究）糖化温度和pH：由所用的糖化酶的性质决定，尽量保证较高温度和较低pH。加酶量：可以适当提高酶量，但是过量则副反应增多，DE值下降，过滤难度增大。液化液DE值影响：在碘试反应基础上，DE值越低则糖化效果越好。异淀粉酶的影响：糖化酶对α-1,6糖苷键的水解速度慢，故可以添加异淀粉酶一起提高效率。现在是73页\一共有119页\编辑于星期日②

糖化终点控制（研究）终点检测：用无水乙醇滴入糖化液中，无白色沉淀（糊精）即说明达到终点。糖化不完全导致DE值不够，糖化过度则会引起过量的副产物。糖化结束后必须高温灭酶。现在是74页\一共有119页\编辑于星期日③糖化工艺糖化是在一定浓度的液化液中，调整适当温度与pH值，加入需要量的糖化酶制剂，保持一定时间，使溶液达到最高的葡萄糖值。工艺流程较简单液化糖化灭酶过滤成品糖液现在是75页\一共有119页\编辑于星期日3.酸酶结合水解法酸酶结合水解法是集酸法和酶法制糖的优点而成的生产工艺，分为酸酶水解法和酶酸水解法。酸酶水解：先以酸为催化剂将淀粉水解为糊精和低聚糖，然后用糖化酶水解为葡萄糖。酶酸水解：将淀粉乳先用淀粉酶液化到一定程度，用酸水解成葡萄糖。现在是76页\一共有119页\编辑于星期日第三节发酵培养基灭菌一、消毒与灭菌的原理和方法二、培养基和设备灭菌三、发酵培养基灭菌工艺四、培养基和设备、管路灭菌的条件现在是77页\一共有119页\编辑于星期日一、消毒与灭菌的原理和方法消毒：用物理或化学方法杀死物料、容器、器具内外的病源微生物。一般只能杀死营养细胞而不能杀死细菌芽孢。

灭菌：用物理或化学方法杀死或除去环境中所有微生物，包括营养细胞、细菌芽孢和孢子。消灭杂菌和防止杂菌污染现在是78页\一共有119页\编辑于星期日1.化学试剂灭菌法

甲醛、乙醇或新洁尔灭、高锰酸钾等适用范围：环境、皮肤及器械的表面消毒2.射线灭菌法3.干热灭菌法

电磁波、紫外线或放射性物质适用范围：无菌室、接种箱常用烘箱，灭菌条件：160℃下保温2h适用范围：金属或玻璃器皿灭菌的方法现在是79页\一共有119页\编辑于星期日4.湿热灭菌法

利用饱和蒸汽灭菌，条件：121℃，30min适用范围：生产设备及培养基灭菌5.过滤除菌法利用过滤方法阻留微生物适用范围：制备无菌空气、溶液除菌

6.火焰灭菌法

火焰适用范围：接种针、玻璃棒、三角瓶口灭菌的方法现在是80页\一共有119页\编辑于星期日二、培养基和设备灭菌发酵工业上湿热灭菌法应用最普遍，灭菌效果最好。工业灭菌尽量要求杀死微生物，但是尽量少破坏培养基的成分。现在是81页\一共有119页\编辑于星期日（一）培养基湿热灭菌原理蒸汽具有很强的穿透能力，而且在冷凝时会放出大量的冷凝热，很容易使蛋白质凝固而杀死各种微生物。灭菌同时会破坏培养基中的营养成分，甚至产生不利于菌体生长的物质。现在是82页\一共有119页\编辑于星期日（二）灭菌温度与时间的计算和选择1.杀灭细菌芽孢的温度和时间杀灭细菌芽孢的温度和时间是根据具体试验确定。综合来讲，大多数细菌芽孢的致死温度和致死时间范围是在121℃，20-30min。现在是83页\一共有119页\编辑于星期日2.培养基灭菌温度的选择微生物死亡的速率随温度升高增加的倍数大于培养基成分破坏随温度升高增加的倍数。采用高温短时杀菌效果较好。

灭菌温度/℃灭菌时间/min维生素B1破坏量/%10040099.3110366711515501204271300.581450.0821500.01＜1现在是84页\一共有119页\编辑于星期日（三）影响培养基灭菌效果的因素灭菌温度和时间培养基物理状态微生物数量微生物细胞菌龄空气排除情况泡沫培养基成分培养基pH值微生物细胞含水量微生物细胞耐热性搅拌现在是85页\一共有119页\编辑于星期日1.培养基成分和物理状态培养基成分：脂肪、糖分和蛋白质含量越高，微生物热死亡速率越慢，如果有盐分色素存在则较易灭菌。培养基物理状态：固体培养基比液体培养基灭菌时间要长，如果有大颗粒和粗纤维，则应先过滤后灭菌。现在是86页\一共有119页\编辑于星期日2.培养基pH值培养基pH越低，需要的灭菌时间就越短。

温度孢子数灭菌时间(min)(℃)(个/ml)pH=6.15.35.04.74.51201000087533

11510000252516131311010000706535302410010000740720180150150

现在是87页\一共有119页\编辑于星期日3.培养基中微生物因素微生物数量：数量越多，灭菌时间越长；微生物细胞含水量：含水量越多，越容易受到温度影响而死亡；微生物细胞的菌龄：年老细胞要比年轻细胞具有更强的抵抗能力；微生物的耐热性：不同微生物细胞耐热性有差异，细菌营养体、酵母、霉菌菌丝体对热敏感，放线菌、霉菌孢子等则较耐热。现在是88页\一共有119页\编辑于星期日4.空气、搅拌和泡沫空气：灭菌温度控制是利用水蒸气的压力来控制的，如空气过多，则水蒸气的压力不准，温度则不准确；搅拌：充分搅动可以排除局部死角造成的灭菌不彻底；泡沫：培养基产生的泡沫对灭菌极为不利，要尽量减少。现在是89页\一共有119页\编辑于星期日三、发酵培养基灭菌工艺间歇灭菌连续灭菌现在是90页\一共有119页\编辑于星期日（一）间歇灭菌（常用）间歇灭菌：也叫做分批灭菌或实罐灭菌，即将配制好的培养基放在发酵罐或其他装置中，通入蒸汽将培养基和所用设备一起加热灭菌的过程。现在是91页\一共有119页\编辑于星期日1.间歇灭菌的温度变化过程包括：升温、保温、冷却各阶段对灭菌的贡献：20%、75%、5%。现在是92页\一共有119页\编辑于星期日2.间歇灭菌的工艺操作(了解)（1）灭菌之前，发酵罐的空气分过滤器要进行灭菌、吹干，若已空罐灭菌，则可以省略；（2）预热：向夹套或蛇管中通入蒸汽，间接将培养基加热至70℃左右。作用是利于糊化、减少冷凝水的生成、减轻噪音；（3）开启蒸汽管，向培养基中通入蒸汽，升温。（4）罐压达1kg/cm2(0.1MPa)时，安装在发酵罐封头的接种管、补料管、消泡剂管等应排汽。现在是93页\一共有119页\编辑于星期日2.间歇灭菌的工艺操作（5）保温：调节好各进汽和排汽阀门，使罐压和温度保持在一稳定水平，维持一定时间。（6）保温结束后，依次关闭各排汽、进汽阀；待罐内压力降至0.5kg/cm2左右时，向罐内通入无菌空气，向夹套或蛇管中通入冷水，使培养基降至所需温度。现在是94页\一共有119页\编辑于星期日（二）连续灭菌连续灭菌：将配制好的培养基在向发酵罐等培养基装置运送的同时，进行加热、保温和冷却而进行灭菌。现在是95页\一共有119页\编辑于星期日1.连续灭菌的温度变化升温、冷却耗时短，灭菌温度高，缩短保温时间，有利于减少营养物质的破坏现在是96页\一共有119页\编辑于星期日2.连续灭菌的工艺流程现在是97页\一共有119页\编辑于星期日（1）预热可用专门的预热罐，也可用配料罐兼作温度：一般预热至70℃左右预热的物料用泵泵入连消装置

输料泵：常用旋涡泵、往复泵、螺杆泵现在是98页\一共有119页\编辑于星期日旋涡泵往复泵螺杆泵现在是99页\一共有119页\编辑于星期日（2）加热

物料泵入连消塔，培养基与蒸汽混合，温度迅速上升至130～140℃常用连消装置有三类：套管式连消器汽液混合式连消器喷射式加热器现在是100页\一共有119页\编辑于星期日套管式连消塔上疏下密，45°小孔，孔径6毫米左右培养液流动线速度小于0.1m/s;在管内逗留时间为15～