微生物發(fā)酵及其應(yīng)用課件

3.1

微生物發(fā)酵及其應(yīng)用3.1微生物發(fā)酵及其應(yīng)用為什么要利用微生物？抗生素、氨基酸、酶制劑等產(chǎn)品為什么能通過微生物發(fā)酵來生產(chǎn)？這與微生物的生長和代謝特點(diǎn)有什么關(guān)系？1、某些微生物因爭奪生存環(huán)境或營養(yǎng)物，會產(chǎn)生抗生素將其他種類的微生物殺死。2、微生物會產(chǎn)生蛋白酶、纖維素酶和淀粉酶，將營養(yǎng)物質(zhì)水解成可吸收的小分子的多肽或氨基酸、葡萄糖。3、微生物細(xì)胞會通過合成或分解代謝生產(chǎn)它必需的一些物質(zhì)，包括氨基酸、核苷酸等。為什么要利用微生物？抗生素、氨基酸、酶制劑等產(chǎn)品為什么能通過為什么要利用微生物？微生物繁殖非常迅速微生物培養(yǎng)易于控制微生物本身也容易改造為什么要利用微生物？微生物繁殖非常迅速什么是發(fā)酵？利用微生物，在適宜的條件下，將原料經(jīng)過特定的代謝途徑轉(zhuǎn)化為人類所需要的產(chǎn)物的過程。什么是發(fā)酵？利用微生物，在適宜的條件下，將原料經(jīng)過特定的代謝

微生物的生長規(guī)律㏒細(xì)胞數(shù)

調(diào)整期對數(shù)期

穩(wěn)定期衰亡期單細(xì)胞微生物的典型生長曲線微生物的生長規(guī)律調(diào)整期的特點(diǎn)生長速度為零細(xì)胞體積急劇增大細(xì)胞內(nèi)的RNA尤其是rRNA含量增高，細(xì)胞呈嗜堿性合成代謝活躍，易產(chǎn)生誘導(dǎo)酶對外界不良環(huán)境條件敏感調(diào)整期的特點(diǎn)生長速度為零影響調(diào)整期長短的因素接種齡接種量培養(yǎng)基成分發(fā)酵工業(yè)上需盡量縮短該期，以降低生產(chǎn)成本在食品工業(yè)上，盡量在此期進(jìn)行消毒或滅菌影響調(diào)整期長短的因素接種齡對數(shù)期的特點(diǎn)生長速度常數(shù)R最大細(xì)胞進(jìn)行平衡生長酶系活躍，代謝旺盛影響對數(shù)期微生物增代時(shí)間的因素菌種營養(yǎng)成分營養(yǎng)物的濃度發(fā)酵工業(yè)上盡量延長該期，以達(dá)到較高的菌體密度食品工業(yè)上盡量使有害微生物不能進(jìn)入此期對數(shù)期的特點(diǎn)穩(wěn)定期特點(diǎn)：

1生長速率常數(shù)R等于02菌體產(chǎn)量達(dá)到了最高值

3合成次生代謝產(chǎn)物

4細(xì)胞內(nèi)出現(xiàn)儲藏物質(zhì)，芽孢菌內(nèi)開始產(chǎn)生芽孢產(chǎn)生原因：

營養(yǎng)物尤其是生長限制因子的耗盡營養(yǎng)物的比例失調(diào)，如碳氮比不合適有害代謝廢物的積累（酸、醇、毒素等）物化條件（pH、氧化還原勢等）不合適穩(wěn)定期特點(diǎn)：衰亡期特點(diǎn)：

1R為負(fù)值

2細(xì)胞的形態(tài)發(fā)生變化，出現(xiàn)不規(guī)則的衰退形

3釋放次生代謝產(chǎn)物，芽孢等

4菌體開始自溶產(chǎn)生原因：

生長條件的進(jìn)一步惡化，使細(xì)胞內(nèi)的分解代謝大大超過合成代謝，繼而導(dǎo)致菌體的死亡衰亡期特點(diǎn)：發(fā)酵培養(yǎng)基的配制

微生物的營養(yǎng)物質(zhì)有六大類要素，即水、碳源、氮源、無機(jī)鹽、生長因子和能源。生長因子：某些微生物本身不能從普通的碳源、氮源合成，需要額外少量加入才能滿足需要的有機(jī)物質(zhì)，包括氨基酸、維生素、嘌呤、嘧啶及其衍生物，有時(shí)也包括一些脂肪酸及其他膜成分

發(fā)酵培養(yǎng)基的配制微生物的營養(yǎng)物質(zhì)有六大類要素，即水、碳源、微生物發(fā)酵及其應(yīng)用課件發(fā)酵培養(yǎng)基的配制原則①營養(yǎng)物質(zhì)應(yīng)滿足微生物的需要。不同營養(yǎng)類型的微生物對營養(yǎng)的需求差異很大，應(yīng)根據(jù)菌種對各營養(yǎng)要素的不同要求進(jìn)行配制。②營養(yǎng)物的濃度及配比應(yīng)恰當(dāng)。營養(yǎng)物濃度太低，不能滿足微生物生長的需要；濃度太高，又會抑制微生物生長。③物理、化學(xué)條件適宜。（pH、水活度、滲透壓）④在設(shè)計(jì)培養(yǎng)基時(shí)，必須考慮是要培養(yǎng)菌體，還是要積累菌體代謝產(chǎn)物；是實(shí)驗(yàn)室培養(yǎng)，還是大規(guī)模發(fā)酵等問題。

哪些不同類型？發(fā)酵培養(yǎng)基的配制原則①營養(yǎng)物質(zhì)應(yīng)滿足微生物的需要。不同營養(yǎng)發(fā)酵工業(yè)經(jīng)歷了哪幾個(gè)階段？原始發(fā)展階段（發(fā)酵技術(shù)原始，頂多是家庭小制作，技術(shù)進(jìn)步緩慢，完全是經(jīng)驗(yàn)式的，并不知道其中的原理

。）

傳統(tǒng)發(fā)酵工業(yè)階段（人們才開始了解發(fā)酵現(xiàn)象的本質(zhì)，采用開放式的發(fā)酵方式，生產(chǎn)過程較為簡單，對生產(chǎn)設(shè)備要求不高，規(guī)模一般不大。）現(xiàn)代發(fā)酵工業(yè)階段（生產(chǎn)技術(shù)要求高；生產(chǎn)規(guī)模大；技術(shù)發(fā)展速度快；菌種的生產(chǎn)能力大幅度提高，新產(chǎn)品、新技術(shù)、新設(shè)備的應(yīng)用達(dá)到前所未有的程度。

）生物技術(shù)產(chǎn)業(yè)階段

（利用構(gòu)建的基因工程菌生產(chǎn)

）發(fā)酵工業(yè)經(jīng)歷了哪幾個(gè)階段？原始發(fā)展階段（發(fā)酵技術(shù)原始，頂多是什么是發(fā)酵工程？采用現(xiàn)代化工程技術(shù)手段，利用微生物的某些特定功能，為人類生產(chǎn)有用的產(chǎn)品，或直接把微生物應(yīng)用于工業(yè)生產(chǎn)過程的一種新技術(shù)。什么是發(fā)酵工程？采用現(xiàn)代化工程技術(shù)手段，利用微生物的某些特定微生物發(fā)酵及其應(yīng)用課件發(fā)酵工程發(fā)酵工程我國工業(yè)生產(chǎn)味精使用的菌種主要是經(jīng)過誘變育種得到的營養(yǎng)缺陷型的北京谷氨酸棒狀桿菌

我國工業(yè)生產(chǎn)味精使用的菌種主要是經(jīng)過誘變育種得到的營養(yǎng)缺陷型發(fā)酵工程生產(chǎn)實(shí)例抑制1、菌種的選擇2、培養(yǎng)基的選擇選擇細(xì)胞膜通透較強(qiáng)，在細(xì)胞內(nèi)不積累谷氨酸的谷氨酸棒狀桿菌做菌種生物素生長因子豆餅水解液、玉米漿碳源尿素氮源磷酸二氫鉀氧化鉀硫酸鎂無機(jī)鹽水pH7-8豆餅水解液、玉米漿中的水酸堿度成分發(fā)酵工程生產(chǎn)實(shí)例抑制1、菌種的選擇2、培養(yǎng)基的選擇選擇細(xì)胞膜發(fā)酵工程啤酒制造工藝流程發(fā)酵工程啤酒制造工藝流程發(fā)酵工程啤酒制造工藝流程發(fā)酵工程啤酒制造工藝流程微生物的應(yīng)用酒類：包括果酒、啤酒、白酒及其他酒均是利用釀酒酵母，在厭氧條件下進(jìn)行發(fā)酵，將葡萄糖轉(zhuǎn)化為酒精生產(chǎn)的。白酒經(jīng)過蒸餾，因此酒的主要成分是水和酒精，以及一些加熱后易揮發(fā)物質(zhì)，如各種酯類、其他醇類和少量低碳醛酮類化合物。果酒和啤酒是非蒸餾酒，發(fā)酵時(shí)酵母將果汁中或發(fā)酵液中的葡萄糖，轉(zhuǎn)化為酒精，而其他營養(yǎng)成分會部分被酵母利用，產(chǎn)生一些代謝產(chǎn)物，如氨基酸、維生素等，也會進(jìn)入發(fā)酵的酒液中。因此，果酒和啤酒營養(yǎng)價(jià)值較高。

微生物的應(yīng)用微生物的應(yīng)用醋：食品店或超市出售的醋中，除了白醋是由化學(xué)合成的食品級醋酸勾兌的外，其他的則是由醋酸菌在好氧條件下發(fā)酵，將固體發(fā)酵產(chǎn)生的酒精轉(zhuǎn)化為醋酸生產(chǎn)的。由于使用的微生物菌種或曲種的差異，在葡萄糖發(fā)酵過程中會產(chǎn)生乳酸或其他有機(jī)酸，因而使醋有不同的風(fēng)味。

微生物的應(yīng)用微生物的應(yīng)用醬油：醬油生產(chǎn)以大豆為主要原料，其他有麥麩、小麥、玉米等，將原料經(jīng)粉碎制成固體培養(yǎng)基，在好氧條件下，利用產(chǎn)生蛋白酶的霉菌，如黑曲霉進(jìn)行發(fā)酵。微生物在生長過程中會產(chǎn)生大量的蛋白酶，將培養(yǎng)基中的蛋白質(zhì)水解成小分子的肽和氨基酸，然后淋洗、調(diào)制成醬油產(chǎn)品。醬油富含氨基酸和肽，具有特殊香味。

醬：以大豆和少量面粉為原料，蒸煮后在空氣中自然發(fā)酵。發(fā)酵過程主要是能夠產(chǎn)生蛋白酶、脂肪酶和淀粉酶的霉菌，將大豆中的蛋白質(zhì)、脂肪、淀粉分解，產(chǎn)生出氨基酸、多肽、甘油、脂肪酸等多種物質(zhì)。這些物質(zhì)使醬具有獨(dú)特的醬香味。微生物的應(yīng)用微生物的應(yīng)用醬油：醬油生產(chǎn)以大豆為主要原料，其他有麥麩、小麥微生物的應(yīng)用酸奶：牛奶在厭氧條件下，由乳酸菌發(fā)酵，將乳糖分解，并進(jìn)一步發(fā)酵產(chǎn)生乳酸和其他有機(jī)酸，以及一些芳香物質(zhì)和維生素等；同時(shí)蛋白質(zhì)也部分水解。因此，酸奶是營養(yǎng)豐富、易消化，少含乳糖，是適合于有乳糖不適應(yīng)癥者的優(yōu)良食品。

醪糟：又稱酒釀，是大米經(jīng)蒸煮后，接種根霉，在好氧條件下，發(fā)酵生產(chǎn)的含低濃度酒精和不同糖分的食品。根霉在生長時(shí)會產(chǎn)生大量的淀粉酶，將大米中的淀粉水解成葡萄糖，同時(shí)利用部分葡萄糖發(fā)酵產(chǎn)生酒精。微生物的應(yīng)用微生物的應(yīng)用酸奶：牛奶在厭氧條件下，由乳酸菌發(fā)酵，將乳糖分解微生物的應(yīng)用面包：現(xiàn)在的面包均是利用活性干酵母（面包酵母）經(jīng)活化后，與面粉混合發(fā)酵，再加入各種添加劑，經(jīng)烤制生產(chǎn)的。面粉發(fā)酵后淀粉結(jié)構(gòu)發(fā)生改變，變得易于消化、營養(yǎng)易于吸收。饅頭：以前做饅頭的面粉是經(jīng)自然發(fā)酵后蒸制的，如果連續(xù)使用面肥發(fā)酵，經(jīng)幾代發(fā)酵，微生物會因生長優(yōu)勢而單一化。發(fā)酵的菌種一般多為乳酸菌。因?yàn)榘l(fā)酵產(chǎn)酸，在蒸制前要用堿中和酸，制得的饅頭才松軟適口、帶有特殊香味?，F(xiàn)在，大批量生產(chǎn)是采用干酵母發(fā)酵，所以不產(chǎn)酸，不需要再用堿中和即可蒸制。微生物的應(yīng)用微生物的應(yīng)用面包：現(xiàn)在的面包均是利用活性干酵母（面包酵母）經(jīng)微生物的應(yīng)用泡菜：請參看《生物技術(shù)實(shí)踐》的專題1的課題3（乳酸菌）腐乳：請參看《生物技術(shù)實(shí)踐》的專題1的課題2（毛霉、青霉、酵母、曲霉等）酸菜：與泡菜類似。微生物的應(yīng)用微生物的應(yīng)用泡菜：請參看《生物技術(shù)實(shí)踐》的專題1的課題3（乳微生物的應(yīng)用糖果、餅干、果凍等添加了紅曲色素，以調(diào)節(jié)色澤；果汁、餅干、面包、點(diǎn)心、方便面等添加了黃原膠，起懸浮、穩(wěn)定、增稠、改善口感、防止粘牙、延長儲存期等作用；各類罐頭，包括蔬菜、水果、蘑菇、魚類、肉類、蛋類罐頭，香腸，包裝奶等添加了乳鏈桿菌肽，以保鮮、防腐，保存營養(yǎng)和改善口感等；各種果汁、啤酒和飲料中均需使用檸檬酸或乳酸作為酸味劑調(diào)節(jié)口味、口感；飯店、食堂和家庭制作的菜肴中常加味精或肌苷，以增加鮮味?？梢哉f市場上出售的各類食品均加有各種食品添加劑，其中約70%～80%的食品添加劑是用發(fā)酵法，或發(fā)酵產(chǎn)生的酶，加工生產(chǎn)的。微生物的應(yīng)用微生物的應(yīng)用糖果、餅干、果凍等添加了紅曲色素，以調(diào)節(jié)色澤；微微生物的應(yīng)