活性干酵母的生產(chǎn)

1、活性干酵母的生產(chǎn)活性干酵母的生產(chǎn)本實(shí)驗(yàn)包括兩大部分內(nèi)容：本實(shí)驗(yàn)包括兩大部分內(nèi)容：A、酵母細(xì)胞的培養(yǎng)、酵母細(xì)胞的培養(yǎng)B、酵母細(xì)胞的真空干燥、酵母細(xì)胞的真空干燥A A、酵母細(xì)胞培養(yǎng)實(shí)驗(yàn)、酵母細(xì)胞培養(yǎng)實(shí)驗(yàn)一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康囊弧?shí)驗(yàn)?zāi)康?要求學(xué)生掌握通風(fēng)發(fā)酵的基本原理及過程，掌握要求學(xué)生掌握通風(fēng)發(fā)酵的基本原理及過程，掌握上罐操作技術(shù)，掌握流加補(bǔ)料控制技術(shù)。上罐操作技術(shù)，掌握流加補(bǔ)料控制技術(shù)。 （1）發(fā)酵罐及管路、空氣過濾器滅菌操作及發(fā)）發(fā)酵罐及管路、空氣過濾器滅菌操作及發(fā)酵罐系統(tǒng)管路的熟悉。酵罐系統(tǒng)管路的熟悉。 （2）實(shí)罐滅菌）實(shí)罐滅菌培養(yǎng)基滅菌實(shí)驗(yàn)。培養(yǎng)基滅菌實(shí)驗(yàn)。 （3）觀察并記錄酵母菌擴(kuò)培過程及上罐發(fā)

2、酵過）觀察并記錄酵母菌擴(kuò)培過程及上罐發(fā)酵過程菌種生長變化情況。程菌種生長變化情況。二、實(shí)驗(yàn)原理二、實(shí)驗(yàn)原理 面包酵母培養(yǎng)是最典型的細(xì)胞物質(zhì)生產(chǎn)過程。利面包酵母培養(yǎng)是最典型的細(xì)胞物質(zhì)生產(chǎn)過程。利用葡萄糖為碳源，通風(fēng)培養(yǎng)面包酵母，每用葡萄糖為碳源，通風(fēng)培養(yǎng)面包酵母，每200g碳碳水化合物約可得到水化合物約可得到100g干酵母。即得率約為干酵母。即得率約為50%。 在通風(fēng)供氧充足的前提下，分批補(bǔ)料（流加）培在通風(fēng)供氧充足的前提下，分批補(bǔ)料（流加）培養(yǎng)。本實(shí)驗(yàn)面包酵母培養(yǎng)的目的是獲得最大酵母養(yǎng)。本實(shí)驗(yàn)面包酵母培養(yǎng)的目的是獲得最大酵母濃度。因此采用流加培養(yǎng)較為理想。其原理是所濃度。因此采用流加培養(yǎng)較為理

3、想。其原理是所謂的反巴斯德效應(yīng)（謂的反巴斯德效應(yīng)（CRABTREE效應(yīng)）：在酵母效應(yīng)）：在酵母培養(yǎng)過程中，糖濃度過高時(shí)，即使溶解氧很充足，培養(yǎng)過程中，糖濃度過高時(shí)，即使溶解氧很充足，但由于糖生成乙醇，從而使菌體得率下降的現(xiàn)象。但由于糖生成乙醇，從而使菌體得率下降的現(xiàn)象。 （1）分批培養(yǎng)）分批培養(yǎng) 分批培養(yǎng)是微生物在特定條件下只完成一個生長周期分批培養(yǎng)是微生物在特定條件下只完成一個生長周期（growth cycle）的方法，即接種少量微生物在一密閉系）的方法，即接種少量微生物在一密閉系統(tǒng)中生長繁殖，直到某些營養(yǎng)物耗盡或某些產(chǎn)物積聚到毒統(tǒng)中生長繁殖，直到某些營養(yǎng)物耗盡或某些產(chǎn)物積聚到毒害濃度為止。

4、生長中微生物群體所經(jīng)歷的幾個生長階段分害濃度為止。生長中微生物群體所經(jīng)歷的幾個生長階段分別為遲滯期（別為遲滯期（lag phase），對數(shù)生長期），對數(shù)生長期(exponential phase)，穩(wěn)定期，穩(wěn)定期(stationary phase)，死亡期，死亡期（deathphase）。）。 遲滯期對數(shù)生長期穩(wěn)定期死亡期（2）分批補(bǔ)料培養(yǎng)（）分批補(bǔ)料培養(yǎng)（Fed-batch culture）分批補(bǔ)料培養(yǎng)是分批補(bǔ)料培養(yǎng)是Yoshida等（等（1973）創(chuàng)用的，是指分批）創(chuàng)用的，是指分批培養(yǎng)過程中連續(xù)地補(bǔ)加培養(yǎng)基，而不從發(fā)酵器中間斷地培養(yǎng)過程中連續(xù)地補(bǔ)加培養(yǎng)基，而不從發(fā)酵器中間斷地放出培養(yǎng)液。這

5、樣培養(yǎng)液的體積隨著時(shí)間延長而增加。放出培養(yǎng)液。這樣培養(yǎng)液的體積隨著時(shí)間延長而增加。分批補(bǔ)料培養(yǎng)是分批培養(yǎng)和連續(xù)之間的一種過渡培養(yǎng)方分批補(bǔ)料培養(yǎng)是分批培養(yǎng)和連續(xù)之間的一種過渡培養(yǎng)方式，兼有兩者的優(yōu)點(diǎn)又可克服它們的缺點(diǎn)，因此在發(fā)酵式，兼有兩者的優(yōu)點(diǎn)又可克服它們的缺點(diǎn)，因此在發(fā)酵工業(yè)中被廣泛運(yùn)用。工業(yè)中被廣泛運(yùn)用。分批補(bǔ)料培養(yǎng)中當(dāng)達(dá)到最大菌體濃度時(shí)開始補(bǔ)加培養(yǎng)基，分批補(bǔ)料培養(yǎng)中當(dāng)達(dá)到最大菌體濃度時(shí)開始補(bǔ)加培養(yǎng)基，且流加培養(yǎng)基速率與底物被消耗速率相等，雖然菌體總且流加培養(yǎng)基速率與底物被消耗速率相等，雖然菌體總數(shù)在不斷增加，而細(xì)胞濃度仍為一個常數(shù)，這種狀態(tài)被數(shù)在不斷增加，而細(xì)胞濃度仍為一個常數(shù)，這種狀態(tài)

6、被稱為半穩(wěn)態(tài)或準(zhǔn)穩(wěn)態(tài)稱為半穩(wěn)態(tài)或準(zhǔn)穩(wěn)態(tài) （Quasistady stale）。）。當(dāng)以恒速流加培養(yǎng)基達(dá)到準(zhǔn)穩(wěn)態(tài)時(shí)：當(dāng)以恒速流加培養(yǎng)基達(dá)到準(zhǔn)穩(wěn)態(tài)時(shí)：稀釋率稀釋率D=F/（V0+Ft）.D隨時(shí)間而下降。隨時(shí)間而下降。Xv=生長比速率生長比速率(h-1)= = =D=F/( V0+Ft) d(xv) dt dv vdt F V補(bǔ)料液濃度補(bǔ)料液濃度(mol/L)SF=X/YX/S補(bǔ)料速度補(bǔ)料速度(L/h)F=V00式中：式中：X為菌體濃度（為菌體濃度（g/L），），Yx/s為基質(zhì)對菌體轉(zhuǎn)化率為基質(zhì)對菌體轉(zhuǎn)化率（g/mol），一般以葡萄糖為基質(zhì)酵母培養(yǎng)時(shí)），一般以葡萄糖為基質(zhì)酵母培養(yǎng)時(shí)YX/S 約為約為

7、90g/mol。 B.上述的恒速流加在一些次級代謝產(chǎn)物的生產(chǎn)中上述的恒速流加在一些次級代謝產(chǎn)物的生產(chǎn)中可以用到，但在以菌體為目的的培養(yǎng)就不適用了?？梢杂玫?，但在以菌體為目的的培養(yǎng)就不適用了。當(dāng)培養(yǎng)目的為獲得菌體時(shí)，并要使限制性底物的當(dāng)培養(yǎng)目的為獲得菌體時(shí)，并要使限制性底物的濃度保持一定濃度，且菌體的比生長速率保持恒濃度保持一定濃度，且菌體的比生長速率保持恒定，必須采用變速流加的方法，加料速度隨時(shí)間定，必須采用變速流加的方法，加料速度隨時(shí)間指數(shù)增長。指數(shù)增長。 理想的變速流加時(shí)體積與補(bǔ)料速度變化為：理想的變速流加時(shí)體積與補(bǔ)料速度變化為： 醪液體積醪液體積V=V0et 補(bǔ)料速度補(bǔ)料速度F=V0et

8、 所謂所謂Crabtree效應(yīng)即效應(yīng)即Crabtree（1929）發(fā)現(xiàn)，面）發(fā)現(xiàn)，面包酵母的呼吸活力對游離的葡萄糖十分敏感，當(dāng)包酵母的呼吸活力對游離的葡萄糖十分敏感，當(dāng)其濃度在其濃度在5g/L時(shí)即出現(xiàn)阻遏作用。為獲得最大時(shí)即出現(xiàn)阻遏作用。為獲得最大酵母得率，不能用恒速流加的方法，而保持最大酵母得率，不能用恒速流加的方法，而保持最大生長速率的變速流加法只是理想狀態(tài)?，F(xiàn)今酵母生長速率的變速流加法只是理想狀態(tài)?，F(xiàn)今酵母的分批補(bǔ)料發(fā)酵的生產(chǎn)所采有用的方法是以自動的分批補(bǔ)料發(fā)酵的生產(chǎn)所采有用的方法是以自動測定發(fā)酵器的排氣中的微量乙醇含量來嚴(yán)格控制測定發(fā)酵器的排氣中的微量乙醇含量來嚴(yán)格控制糖補(bǔ)入量，這樣，

9、得到的菌體量接近理論得率。糖補(bǔ)入量，這樣，得到的菌體量接近理論得率。三、實(shí)驗(yàn)儀器、設(shè)備和材料三、實(shí)驗(yàn)儀器、設(shè)備和材料 10升發(fā)酵罐（升發(fā)酵罐（pH儀，培養(yǎng)液及酸堿液流加儀，培養(yǎng)液及酸堿液流加裝置，蠕動泵），裝置，蠕動泵），1臺；臺； 搖床，超凈工作臺，離心機(jī)，顯微鏡，分搖床，超凈工作臺，離心機(jī)，顯微鏡，分光光度計(jì)，三角瓶，面包酵母菌種，淀粉光光度計(jì)，三角瓶，面包酵母菌種，淀粉水解糖液、尿素等原料。水解糖液、尿素等原料。四、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容與方法四、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容與方法 酵母菌經(jīng)擴(kuò)大培養(yǎng)后，接入酵母菌經(jīng)擴(kuò)大培養(yǎng)后，接入10升機(jī)械攪拌升機(jī)械攪拌通風(fēng)發(fā)酵罐培養(yǎng)，根據(jù)實(shí)際情況選用分批通風(fēng)發(fā)酵罐培養(yǎng)，根據(jù)實(shí)際情況選用

10、分批培養(yǎng)或分批補(bǔ)料培養(yǎng)，測定酵母濃度。培養(yǎng)或分批補(bǔ)料培養(yǎng)，測定酵母濃度。 主要內(nèi)容：主要內(nèi)容： 試管斜面培養(yǎng)基的配制、面包酵母種子擴(kuò)大培試管斜面培養(yǎng)基的配制、面包酵母種子擴(kuò)大培養(yǎng)基配制、流加用培養(yǎng)基的配制及滅菌。養(yǎng)基配制、流加用培養(yǎng)基的配制及滅菌。斜面培養(yǎng)搖瓶種子上罐培養(yǎng)菌體分離斜面培養(yǎng)搖瓶種子上罐培養(yǎng)菌體分離斜面培養(yǎng)基配制與滅菌，接種，培養(yǎng)斜面培養(yǎng)基配制與滅菌，接種，培養(yǎng)所需儀器物品：滅菌鍋、試管、棉塞、培養(yǎng)所需儀器物品：滅菌鍋、試管、棉塞、培養(yǎng)基原料、培養(yǎng)箱基原料、培養(yǎng)箱斜面培養(yǎng)搖瓶種子上罐培養(yǎng)菌體分離300毫升種子液、毫升種子液、500ml三角瓶三只、裝液三角瓶三只、裝液100ml、培養(yǎng)

11、基、培養(yǎng)搖瓶、紗布。培養(yǎng)基、培養(yǎng)搖瓶、紗布。發(fā)酵培養(yǎng)基制備，滅菌，接種。發(fā)酵培養(yǎng)基制備，滅菌，接種。離心機(jī)或板框過濾器離心機(jī)或板框過濾器總流程：總流程：分批培養(yǎng)：分批培養(yǎng)：10升發(fā)酵培養(yǎng)基；滅菌；按培養(yǎng)條件方法接種升發(fā)酵培養(yǎng)基；滅菌；按培養(yǎng)條件方法接種5%培養(yǎng)。培養(yǎng)。 面包酵母菌的培養(yǎng)條件及培養(yǎng)基組成面包酵母菌的培養(yǎng)條件及培養(yǎng)基組成 酵母斜面培養(yǎng)基：酵母斜面培養(yǎng)基：10麥芽汁固體斜面，麥芽汁固體斜面，PH5.0 酵母搖瓶培養(yǎng)基：酵母搖瓶培養(yǎng)基：10麥芽汁，麥芽汁，pH5.0或葡萄糖或葡萄糖10%，玉米漿，玉米漿1%，尿素，尿素0.2%，pH5.0 酵母分批發(fā)酵培養(yǎng)基：玉米淀粉經(jīng)液化、糖化，酵母

12、分批發(fā)酵培養(yǎng)基：玉米淀粉經(jīng)液化、糖化，折合葡萄糖濃度為折合葡萄糖濃度為10%、玉米漿、玉米漿1%，尿素，尿素0.2%，pH5.5。 發(fā)酵罐培養(yǎng)：接種量發(fā)酵罐培養(yǎng)：接種量25%，溫度，溫度25，攪拌，攪拌200r/min，通氣，通氣，1VVM（根據(jù)（根據(jù)YX/O計(jì)算最小需計(jì)算最小需氧量及與菌體量的關(guān)系）氧量及與菌體量的關(guān)系）四、實(shí)驗(yàn)分析項(xiàng)目和方法四、實(shí)驗(yàn)分析項(xiàng)目和方法（1）酵母鏡檢；）酵母鏡檢；（2）酵母濃度測定（比濁法：濕重法）：吸）酵母濃度測定（比濁法：濕重法）：吸取取10ml菌液，菌液，2500rpm離心離心5min，去上清，去上清液，稱量菌體濕重液，稱量菌體濕重（3）還原糖濃度：費(fèi)林法（

13、見工業(yè)發(fā)酵分析）還原糖濃度：費(fèi)林法（見工業(yè)發(fā)酵分析）（4）發(fā)酵活力的測定（選做）：稱取）發(fā)酵活力的測定（選做）：稱取0.26g鮮酵母，加鮮酵母，加5g在在30下恒穩(wěn)下恒穩(wěn)lh的面粉制成的面粉制成面。面。五、實(shí)驗(yàn)報(bào)告內(nèi)容和數(shù)據(jù)處理五、實(shí)驗(yàn)報(bào)告內(nèi)容和數(shù)據(jù)處理 實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)原理；發(fā)酵系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)與操作方實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)原理；發(fā)酵系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)與操作方法，酵母濃度隨時(shí)間變化的曲線圖。法，酵母濃度隨時(shí)間變化的曲線圖。B B、酵母細(xì)胞真空干燥實(shí)驗(yàn)、酵母細(xì)胞真空干燥實(shí)驗(yàn)一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康囊?、?shí)驗(yàn)?zāi)康?掌握高速真空干燥箱的結(jié)構(gòu)和工作原理掌握高速真空干燥箱的結(jié)構(gòu)和工作原理 掌握真空干燥方法的優(yōu)點(diǎn)和應(yīng)用范圍掌握真空干燥方法的優(yōu)點(diǎn)和應(yīng)用范

14、圍 掌握真空干燥箱的操作方法掌握真空干燥箱的操作方法二、實(shí)驗(yàn)原理二、實(shí)驗(yàn)原理 食品物料的真空干燥和常壓下的干燥原理相食品物料的真空干燥和常壓下的干燥原理相同，只是由于在真空狀態(tài)下，水分的蒸發(fā)同，只是由于在真空狀態(tài)下，水分的蒸發(fā)溫度較常壓下的蒸發(fā)溫度低。真空度越高，溫度較常壓下的蒸發(fā)溫度低。真空度越高，蒸發(fā)溫度越低，因此整個干燥過程可以在蒸發(fā)溫度越低，因此整個干燥過程可以在較低的溫度下進(jìn)行。較低的溫度下進(jìn)行。真空干燥的特點(diǎn)真空干燥的特點(diǎn)：干燥過程中物料的溫度低，無過熱現(xiàn)象，水分干燥過程中物料的溫度低，無過熱現(xiàn)象，水分易于蒸發(fā)，干燥產(chǎn)品可形成多孔結(jié)構(gòu)，有較好的易于蒸發(fā)，干燥產(chǎn)品可形成多孔結(jié)構(gòu)，有較

15、好的溶解性、復(fù)水性，有較好的色澤和口感。溶解性、復(fù)水性，有較好的色澤和口感。干燥產(chǎn)品的最終含水量低。干燥產(chǎn)品的最終含水量低。干燥時(shí)間短，速度快。干燥時(shí)間短，速度快。干燥時(shí)所采用的真空度和加熱溫度范圍較大，干燥時(shí)所采用的真空度和加熱溫度范圍較大，通用性好。通用性好。設(shè)備投資和動力消耗高于常壓熱風(fēng)干燥。設(shè)備投資和動力消耗高于常壓熱風(fēng)干燥。三、實(shí)驗(yàn)方法 真空干燥箱操作方法真空干燥箱操作方法 1、需干燥處理的物品（本實(shí)驗(yàn)為上次實(shí)驗(yàn)獲得的、需干燥處理的物品（本實(shí)驗(yàn)為上次實(shí)驗(yàn)獲得的酵酵母細(xì)胞母細(xì)胞）放入真空干燥箱內(nèi)，將箱門關(guān)上，并關(guān)閉）放入真空干燥箱內(nèi)，將箱門關(guān)上，并關(guān)閉放氣閥，開啟真空閥，接通真空泵電源

16、開始抽氣，放氣閥，開啟真空閥，接通真空泵電源開始抽氣，使箱內(nèi)真空度達(dá)到使箱內(nèi)真空度達(dá)到-0.1M Pa時(shí)，關(guān)閉真空閥，再關(guān)時(shí)，關(guān)閉真空閥，再關(guān)閉真空泵電源。閉真空泵電源。 2、把真空干燥箱電源開關(guān)撥至、把真空干燥箱電源開關(guān)撥至“開開”處，選擇所處，選擇所需的設(shè)定溫度，箱內(nèi)溫度開始上升，當(dāng)箱內(nèi)溫度接需的設(shè)定溫度，箱內(nèi)溫度開始上升，當(dāng)箱內(nèi)溫度接近設(shè)定溫度時(shí)，加熱指示燈忽亮忽熄，反復(fù)多次，近設(shè)定溫度時(shí)，加熱指示燈忽亮忽熄，反復(fù)多次，一般一般120min以內(nèi)可進(jìn)入恒溫狀態(tài)。以內(nèi)可進(jìn)入恒溫狀態(tài)。 3、當(dāng)所需工作溫度較低時(shí)，可采用二次設(shè)定方、當(dāng)所需工作溫度較低時(shí)，可采用二次設(shè)定方法，如所需溫度法，如所需溫

17、度60，第一次可設(shè)定，第一次可設(shè)定50，等溫，等溫度過沖開始回落后，再第二次設(shè)定度過沖開始回落后，再第二次設(shè)定60。這樣可。這樣可降低甚至杜絕溫度過沖現(xiàn)象，盡快進(jìn)入恒溫狀態(tài)。降低甚至杜絕溫度過沖現(xiàn)象，盡快進(jìn)入恒溫狀態(tài)。4、根據(jù)不同物品潮濕程度，選擇不同的干燥、根據(jù)不同物品潮濕程度，選擇不同的干燥時(shí)間，如干燥時(shí)間較長，真空度下降，需再次抽時(shí)間，如干燥時(shí)間較長，真空度下降，需再次抽氣恢復(fù)真空度，應(yīng)先開真空泵電源，再開啟真空氣恢復(fù)真空度，應(yīng)先開真空泵電源，再開啟真空閥。閥。 5、干燥結(jié)束后應(yīng)先關(guān)閉干燥箱電源，開啟放、干燥結(jié)束后應(yīng)先關(guān)閉干燥箱電源，開啟放氣閥，解除箱內(nèi)真空狀態(tài)，再打開箱門取出物品。氣閥

18、，解除箱內(nèi)真空狀態(tài)，再打開箱門取出物品。（解除真空后，如密封圈與玻璃門吸緊變形不易（解除真空后，如密封圈與玻璃門吸緊變形不易立即打開箱門，經(jīng)過一段時(shí)間后，等密封圈恢復(fù)立即打開箱門，經(jīng)過一段時(shí)間后，等密封圈恢復(fù)原形后，才能方便開啟箱門。）原形后，才能方便開啟箱門。）真空干燥箱注意事項(xiàng) 1、真空箱外殼必須有效接地，以確保使用安全。、真空箱外殼必須有效接地，以確保使用安全。 2、真空箱不需連續(xù)抽氣使用時(shí)，應(yīng)先關(guān)閉真空閥，再、真空箱不需連續(xù)抽氣使用時(shí)，應(yīng)先關(guān)閉真空閥，再關(guān)閉真空泵電源，否則真空泵油要倒灌至箱內(nèi)。關(guān)閉真空泵電源，否則真空泵油要倒灌至箱內(nèi)。 3、取出被處理物品撕，如處理的是易燃物品，必須待

19、、取出被處理物品撕，如處理的是易燃物品，必須待溫度冷卻到低于燃點(diǎn)后，才能放入空氣，以免發(fā)生氧化反溫度冷卻到低于燃點(diǎn)后，才能放入空氣，以免發(fā)生氧化反應(yīng)引起燃燒。應(yīng)引起燃燒。 4、真空箱無防爆裝置，不得放入易爆物品干燥。、真空箱無防爆裝置，不得放入易爆物品干燥。 5、真空箱與真空泵之間最好跨過濾器，以防止潮濕體、真空箱與真空泵之間最好跨過濾器，以防止潮濕體進(jìn)入真空泵。進(jìn)入真空泵。 6、非必要時(shí)，請勿隨意拆開邊門，以免損壞電器系統(tǒng)。、非必要時(shí)，請勿隨意拆開邊門，以免損壞電器系統(tǒng)。 7、本設(shè)備應(yīng)裝專用空氣開關(guān)。、本設(shè)備應(yīng)裝專用空氣開關(guān)。 8、電氣絕緣完好，設(shè)備外殼必須有可靠的保護(hù)接地或、電氣絕緣完好，設(shè)備外殼必須有可靠的保護(hù)接地或保護(hù)接零。保護(hù)接零。9、真空泵應(yīng)經(jīng)常更換真空泵油。、真空泵應(yīng)經(jīng)常更換真空泵油。10、取