《微生物发酵技术》-项目九 典型发酵产品的生产

发酵技术项目九典型发酵产品的生产红葡萄酒酿造工艺01一、红葡萄酒酿造工艺葡萄酒是以新鲜葡萄或葡萄汁为原料，经全部或部分发酵酿制而成的、含有一定酒精度的发酵酒（GB15037-2006）。1.原料一、红葡萄酒酿造工艺红葡萄酒：色泽浓艳、香味浓；含糖量：22%-36%；含酸量：4.0-7.0g/L葡萄科（Vitaceae）葡萄属（Vitis）酿酒葡萄有70多种，我国约有35种。三分工艺七分原料2.红葡萄酒酿造工艺流程一、红葡萄酒酿造工艺一、红葡萄酒酿造工艺除梗：葡萄梗单宁较强劲，要除去；破碎：每粒葡萄都要破碎，籽梗不能压碎，皮不能压扁；不得与铁铜等金属接触；压榨：红葡萄酒直接榨汁，带皮发酵。（1）除梗及破碎一、红葡萄酒酿造工艺（2）SO2的添加SO2的作用：杀菌、澄清、抗氧化、增酸、可溶解果皮中色素和无机盐等成分以及除醛等；添加量：葡萄重量的0.005～0.006%；添加形式：①6%-8%亚硫酸水溶液；②直接通入SO2气体；③固体焦亚硫酸钾K2S2O5。一、红葡萄酒酿造工艺（3）葡萄汁成分调整糖分调整：添加白砂糖或浓缩葡萄汁，使糖度达到20%；酸度调整：添加酒石酸和柠檬酸，调至酸度6.0g/L，pH3.3～3.5;颜色调整：用热浸渍法，加快色素浸出。一、红葡萄酒酿造工艺（4）主发酵红葡萄酒的主发酵阶段主要是酵母菌进行酒精发酵、浸提色素与芳香物质的过程。发酵温度：20～30℃发酵时间：6～7天发酵容器一、红葡萄酒酿造工艺（5）后发酵1234残糖继续发酵陈酿作用澄清作用降酸作用后发酵阶段的主要作用：酵时间：30天左右一、红葡萄酒酿造工艺（6）储藏与陈酿新酒经过贮藏陈酿，逐渐成熟，口味变得柔协、舒顺，达到最佳饮用质量。贮酒容器：橡木桶、水泥池、金属灌；换桶：使过量的挥发性物质挥发逸出及添加硫酸溶液调节酒中二氧化硫含量；满桶：避免箘膜及醋酸菌生长，随时使贮酒桶内葡萄酒装满，不与空气接触；贮酒时间：红葡萄原酒一般2～4年。一、红葡萄酒酿造工艺（7）原酒的澄清目的：去除从原料中带来的蛋白质、树胶、及部分单宁、色素等物质。澄清方法：胶净化：明胶、鱼胶、蛋清、干酪素、皂土。机械净化：过滤、离心。一、红葡萄酒酿造工艺（7）原酒的澄清葡萄酒色泽影响因素：pH作用亚硫酸作用金属离子作用氧化还原作用稳定性处理方式：热处理冷处理张裕百年大酒窖工匠精神酱油生产工艺-固态低盐

发酵工艺021.酱油的历史酱油是由“酱”演变而来，起源于中国周朝。鲜肉大豆。唐朝传入日本。2.生产方法低盐固态发酵法上海调味品研究所在20世纪70年代研制。设备简单、操作简易、原料利用率高、发酵周期短等优点。目前普遍采用该法。高盐稀态发酵法vs低盐固态发酵法3.酱油酿造的原辅料基本原料为提供蛋白质的大豆和(或)脱脂大豆，提供淀粉的小麦和(或)麸皮，以及食盐和水。辅助原料主要有增色剂、助鲜剂、防腐剂等。4.种曲制备种曲即酱油发酵时所用的种子，它是生产所需要的菌种，如米曲霉、油曲霉、黑曲霉。种曲制备流程：菌种斜面试管培养三角瓶培养种曲(扩大曲)酱油酿造中的主要微生物米曲霉（Aspergillusoryzae)最适温度是32-35℃。最适宜pH为6.5～6.8。曲含水48%-50%。好氧微生物。米曲霉具有将强的蛋白质分解能力和淀粉糖化能力，能把原料中的蛋白质和淀粉等水解成氨基酸和糖分。3.制曲工艺流程制曲是种曲在酱油原料上扩大培养的过程。实质就是创造曲霉菌适宜的生长条件，促使曲霉充分发育繁殖，分泌酱油酿造需要的各种酶类，包括蛋白酶、淀粉酶、氧化酶等。3.制曲工艺流程制曲工艺控制环节①品温（原料内部温度）控制在30～35℃之间；②原料混合及润水均匀，接种均匀、装池疏松均匀，料层厚薄均匀；③要求原料蒸煮质量好，达到蛋白质适度变性和淀粉全部糊化；④熟料水分适当，控制在48%～50%之间；⑤必须有足够的风量和风压，满足米曲霉的好氧要求；⑥培养24h左右，曲呈淡黄绿色，此时应及时出曲。4.发酵低盐固态发酵工艺：是控制酱醅中的食盐含量在10％以下，这样对蛋白酶等酶活力的抑制作用不大。4.发酵食盐水的浓度：要求12~13波美度（°Bé）；发酵操作要点：制醅用盐水的温度：一般在50~55℃之间，酱醅开始发酵时温度需降至42~44℃；制醅用盐水要求底少面多；拌水量必须恰当。5.提取及加热、配制醅成熟后，经过浸泡和过滤，将有效成分从酱醅中分离出来，从酱醅中淋出的头油称生酱油，还需经过加热及配制等工序才能成为各个等级的酱油成品。（1）浸出主要包括三个过程：浸取、洗涤、过滤。5.提取及加热、配制（2）加热目的是杀灭酱油中的微生物，防止生霉，延长贮存时间；提升香气，改善口感，增加色泽；澄清酱油。（3）配制加入添加剂，调制出不同品种规格酱油。通过配制可以使成品酱油的各项理化指标符合标准。可以稳定质量、降低成本、节约原料、提高出品率。青霉素发酵生产工艺03发展历史1929年，英国细菌学家弗莱明（Fleming）。抗生素由微生物（细菌、真菌、放线菌）或高等动植物，在生命活动过程中产生的，在低浓度下，能选择性地抑制其他生物机能的化学物质。抗生素生产一般工艺流程菌种→孢子制备→种子制备→发酵→发酵液预处理→提取及精制→成品检验包装青霉素生产青霉素是人类发明的第一种抗生素，也是全球销量最大的抗生素之一。1.菌种青霉菌是产生青霉素的重要菌种：产黄青霉、点青霉。生长过程：分生孢子发芽期菌丝繁殖期脂肪粒形成期脂肪粒减少，小空孢大空孢自溶2.孢子制备孢子制备：将保藏的处于休眠状态的孢子，在严格的无菌条件下，将其接种到经灭菌过的固体斜面培养基上，在25℃下培养6-7日。扩大培养：必要时可进一步用扁瓶在固体培养基上（例如大米、小米、玉米、麸皮等）扩大培养。种子制备：是指孢子接入种子罐后，在罐中繁殖成大量菌丝的过程。目的：是使孢子发芽、繁殖和获得足够数量的菌丝，以便接种到发酵罐中。3.种子制备4.发酵青霉素发酵时，青霉素生产菌在合适的培养基、pH、温度和同气搅拌等发酵条件下进行声场并合成青霉素。制备青霉素一般是采用无菌操作法及冷冻干燥技术。4.发酵培养基①碳源淀粉经酶水解的葡萄糖糖化液进行流加。②氮源玉米浆、花生饼粉、精制棉籽饼粉或麸子粉，并补加无机氮源。③前体苯乙酸或苯乙酰胺。可采用多次加入方式。④无机盐硫、磷、钙、镁、钾等盐类。4.发酵发酵培养控制①加糖控制②补氮及加前体③pH控制④温度控制⑤通气和搅拌⑥泡沫和消泡5.发酵液预处理连续转鼓真空过滤机目的：方法：分离菌丝、去除杂质。可加少量絮凝剂沉淀蛋白。板框过滤除菌丝及部分蛋白。发酵液及滤液冷却至10℃低温保存。6.提取及精炼提取结晶脱色干燥基因工程菌的发酵04屠呦呦青蒿素，有效降低疟疾患者的死亡率2015年诺贝尔生物学或药学奖“三无科学家”学术深厚、品德高尚1.何谓基因工程？指在基因水平上，采用与工程设计十分类似的方法，根据人们的意愿，主要是在体外进行基因切割、拼接和重新组合，再转入生物体内，产生出人们所期望的产物，或创造出具有新的遗传特性的生物类型，并能使之稳定地遗传给后代。基因工程的核心技术是DNA重组技术。2.基因工程菌的获得确定目的产物；找出该产物的细胞；将细胞破碎后提纯出全部mRNA，采用反转录技术合成cDNA；利用基因扩增技术(PCR)，克隆所需的目的基因将目的基因连接到设计好的质粒载体，形成重组DNA分子；将重组后的DNA分子引入到受体细胞内，然后选择合适的培养条件使细胞繁殖；根据选择性标记，从菌落中筛选出目的基因的重组(工程)菌。（1）获得方法2.基因工程菌的获得发酵产品是高浓度、高转化率和高产率，同时是分泌型菌株。菌株能利用常用碳源，并可进行连续发酵。菌株不是致病株，也不产内毒素。代谢控制容易进行。能进行适当DNA重组，并且稳定，重组DNA不易脱落。（2）工程菌应具备条件（1）培养装置不仅要防止外部微生物侵入罐内，还必须采用不是培养物外漏的培养装置。3.基因工程菌的培养（2）基因重组菌外漏的防范排气：加药剂槽；加排气鼓泡器。机械密封：双机械密封的上搅拌方式。取样：用取样工具进行取样。培养后的灭菌：排放污水的处理，安装排水管与废液灭菌贮槽相连。接种：将种子瓶与培养罐以管相连，用无菌空气加压压入的方法。排液：将排液口与下段工序相连接并进行灭菌。4.基因工程产品的提取与精制提取方法数据缺乏，放大多凭经验；产品位于细胞内，提取前先将细胞粉碎；一般要求在密闭环境下操作，防治菌体扩散。5.基因工程药物发酵的应用领域已开始由实验室走向工业生产、实用。菌种改良，产生珍稀药物，攻克疑难杂症。保证药物来源，降低成本。如红细胞生成素、胰岛素、干优素、乙肝疫苗、生长激素和粒细胞巨噬细胞集落刺激因子等。6.基因工程药物生产过程（1）基因工程药物生产主要程序获得目的基因→组建重组质粒→构件基因工程菌→培养工程菌→产品分离纯化→除菌过滤→半成品鉴定→成品鉴定→包装。（2）基因工程菌的发酵工艺通过摇瓶了解工程菌生长的基础条件，包括温度、pH、培养基各组分以及碳氮比；分析表达产物的合成、积累对受体细胞的影响通过发酵罐的放大试验，确定培养参数和控制方案以及顺序。7.基因工程药物生产实例基因工程α-2b干扰素的制备工艺（1）工艺流程菌种→种子培养→发酵→粗提→精提→半成品制备→半成品鉴定→分装→冻干→产品鉴定→产品包装。7.基因工程药物生产实例基因工程α-2b干扰素的制备工艺（2）工艺要点①菌种基因工程菌为E.coliDH5a（或SW-IFNα-2b），质粒用PL启动因子，含氨苄（bian）青霉素抗性基因。②种子培养培养基组成：蛋白胨10g/L，酵母膏5g/L，氯化钠5g/L。用4个1000mL三角瓶，各装250mL培养液，灭菌后冷却至室温。接入基因工程菌，30℃摇床培养10h，发酵种子。7.基因工程药物生产实例基因工程α-2b干扰素的制备工艺（2）工艺要点③发酵发酵在5L发酵罐中进行。发酵液的装量为15L。发酵培养基组成培养基在发酵罐内灭菌后，冷却到30℃，接入培养好的摇瓶种子培养液约1L，开始发酵。④产品的提纯与纯化离心去上清液，湿菌超声破碎，离心，上清超滤浓缩，分离。经SDS检查，再经DE-52柱纯化。淀粉酶生产05中国酶工程创始人程玉华敢于创新勇于实践不断探索什么是淀粉酶淀粉酶属于水解酶类，是催化淀粉（包括糖原、糊精）中糖苷键水解的一类酶类的统称。淀粉酶是研究较多、生产最早、产量最大和应用最广泛的一类酶。按照水解淀粉的方式不同：α-淀粉酶、β-淀粉酶、葡萄糖淀粉酶、脱支酶、环糊精葡萄糖基转移酶等。α-淀粉酶α-淀粉酶能水解淀粉产生糊精、麦芽糖、低聚糖和葡萄糖等，是工业生产中应用最为广泛的酶制剂之一。目前α-淀粉酶已广泛应用于变性淀粉及淀粉糖、焙烤工业、啤酒酿造、酒精工业、发酵以及纺织等许多行业。1.菌种工业上生产α-淀粉酶的菌种主要有细菌和霉菌两大类。典型为枯草杆菌和米曲霉。米曲霉常用固态发酵法培养，其产品主要用作消化剂，产量较小；枯草杆菌常用液体深层发酵法培养，能大规模地生产α-淀粉酶。2.种子扩大培养将保存在淀粉琼脂斜面上的孢子用无菌水洗下，接种到锥形瓶中，在35℃静置2-4天，待长出大量孢子后做为接种用的种子。（1）孢子制备α-淀粉酶生产一般采用二级发酵。流程如下：孢子→锥形瓶→种子罐→发酵罐。2.种子扩大培养（2）种子制备种子培养配方：黄豆饼粉40g/L，玉米粉30g/L，磷酸氢二钠8g/L，硫酸铵14g/L，硫酸铵4g/L，氯化铵1.5g/L，121℃灭菌30min。将保藏的菌种接种到马铃薯琼脂斜面，37℃培养72h。然后接入到种子罐，37℃搅拌，通风培养12-14小时。此时菌种进入对数生长期，再接种到发酵罐。3.发酵3.发酵（1）米曲霉固态发酵法将试管斜面于32～34℃培养70～72h，接种到三角瓶，每24h扣瓶一次，待菌体大量生长孢子转出黄绿色时，即可作为种子用于制备种曲。培养基经高温灭菌后放入种曲箱房，打碎团块冷却到30℃左右接入0.5～1％的三角瓶种子，拌匀后放入曲盒，料层厚度1cm左右为宜。曲房内保持30℃左右进行培养。盖布应每隔8～12h用水浸湿，以保持一定湿度，每24h扣盘一次，经3d后，种曲成熟，麦麸上布满黄绿色孢子。3.发酵厚层通风固体发酵，蒸煮1h后培养基冷却到30℃接入0.5％的种曲，拌匀后入池发酵。前期品温控制在30℃左右，每隔2h通风20min，当池内品温上升至36℃以上时则需要连续通风，使温度控制在34～36℃。当池内温度开始下降后2～3h则通冷风使品温下降到20℃左右出池。整个发酵过程约需要28h。（1）米曲霉固态发酵法3.发酵（2）枯草杆菌液体深层发酵法3.发酵发酵控制温度37℃，罐压0