食品发酵技术

一绪论

发酵与发酵工程概论

发酵工程的发展历史

发酵工程研究的内容

发酵产物的类型

发酵实质：由于浸出液中糖在缺氧条件下降解而产生CO2所引起的。

生物化学家更注重能量的代谢

工业微生物大规模培养微生物来生产产品的过程

发酵与发酵工程

发酵：通过微生物的生长繁殖和代谢活动，产生和积累人们所需产品的生物反应过程。

发酵工程：利用微生物的生长繁殖和代谢活动来大量生产人们所需产品过程的理论和工程体系。根据以往的观念，人们通常把食品发酵作为整个发酵工业的分支。

发酵工程菌的特点

能在廉价原料制成的培养基上迅速生长

培养条件易于控制

生长速度快，产能高，发酵周期短

菌种纯粹，抗噬菌体，非病原菌

发酵过程的优化

最佳控制发酵过程的方案或发酵过程中主要控制的项目和方法

目的：条件和相互关系进行优化、复杂关系尽可能简化：

细胞生理调节、细胞环境、反应器特性、工艺操作条件、反应器

发酵过程优化的研究内容（一）

研究细胞的生长反应

了解微生物从培养基中摄取营养物质的情况及代谢转化

不同环境条件下微生物代谢的分布

（二）微生物利用底物进行生长，同时合成代谢产物。

运用基于化学计算关系的代谢通量分析方法，可提出微生物代谢途径的可能改善方向。

（三）发酵过程优化的核心内容

主要研究生物反应速率及其影响因素

建立动力学模型，进而确定发酵过程的最佳生产条件

（四）生物反应过程的参数检测与控制，此二项是发酵过程优化最基本的手段。

影响生物反应器宏观动力学的主要因素；

生物反应器的形式与结构、操作方式、物料的流动与混合状况、传递过程特征。

发酵罐为特定一种或多种微生物所进行的生长代谢过程提供良好环境的容器。

面临的现实问题

理论相对滞后

对霉菌和放线菌的研究相对较少

对细菌和酵母菌的研究跟不上发展

发酵产物的类型

微生物菌体

微生物代谢产物

微生物酶

微生物转化产物

发酵产物的类型：微生物菌体：经过培养微生物并收获其细胞作为发酵产品。

微生物的代谢产物

在微生物对数生长期中产生的代谢产物对菌体的生长繁殖时必需的，这些产物称为初级代谢产物。

氨基酸、核酸、蛋白质、脂质、碳水化合物

诱变的变异菌株和改良培养条件得到更多的产物。

微生物的次级代谢产物

在菌体生长的稳定期，有时一些菌体能合成在生长期中不能合成的，与菌体的初级代谢不直接相关的物质，这些物质称为次级代谢产物。

初级和次级代谢的关系

初级代谢产物的合成路径是微生物共有的，但是次级代谢产物具有很强的特异性。

放线菌、丝状菌、有孢子的细菌能产生次级代谢代谢产物，而肠道菌没有发现。

次级代谢产物是发酵工业的重要组成部分

次级代谢和初级代谢的区别

1.存在范围及产物类型不同

2.对产生者自身的重要性不同

初级代谢产物通常都是机体生存必不可少的物质，只要在这些物质合成过程的某个环节上发生障碍，将导致机体生长停止或死亡

次级代谢的某个环节发生障碍不会导致机体的死亡，只会影响机体合成某种次级代谢产物的能力。

3.与微生物生长过程的关系明显不同

初级代谢贯穿于一切生活的机体中，次级代谢则是在机体生长的一定时期内

4.对环境变化的敏感性或遗传稳定性明显不同

初级代谢产物对环境条件的变化不太敏感（即遗传稳定性大）

次级代谢产物对环境条件变化很敏感，其产物的合成往往因环境条件变化而停止。

5.相关酶的专一性不同

某些机体内存在二者既有联系又有区别的代谢类型

微生物酶

通过获取微生物的酶作为作为发酵产品。

广泛的用途

种类多、品种多、生产容易、成本低

发酵工业的特点

门类众多

技术发展迅速

节约资源

生产过程独特

课程小结

发酵工程是利用微生物的生长繁殖和代谢活动来大量生产人们所需产品过程的理论和工程体系。

发酵工程研究的内容包括5大部分的内容

发酵过程的优化包括4部分的内容

发酵产物大致分为4类

课后思考题

微生物菌种是发酵工程中最重要的条件之一，优良的菌种是发酵工业的基础和关键。

问题：作为发酵工业的源头，如何进行发酵工业的菌种制备工艺？

二微生物菌种的选育及保藏

醋酸杆菌重要的工业用菌之一，氧化酒精为醋酸，发酵调味品食醋、葡萄糖及维生素C

乳酸杆菌乳酸菌是一种靠发酵碳水化合物能量，并能生成大量乳酸的一类细菌的总称。

大肠杆菌利用大肠杆菌制取天冬氨酸、苏氨酸和颉氨酸

枯草芽胞杆菌好气性芽胞杆菌。可用于生产淀粉酶、蛋白酶、某些氨基酸

假单胞菌细菌中的假单胞菌可以产β-甘露聚糖酶。

酵母菌酿酒酵母是与人类关系最密切的一种酵母。应用最广泛制作面包、馒头、酿酒。

毕赤氏酵母属、汉逊氏酵母是酒类饮料的污染菌。

霉菌放线菌

担子菌：通常所说的菇类(mushroom)微生物。

多糖、橡胶物质和抗癌物质的开发日益受到重视

藻类

工业微生物菌种的获得

中国工业微生物菌种保藏管理中心（CICC）

中国科学院典型培养物保藏委员会

国际菌种保藏联合会（WFCC）

美国典型微生物菌种保藏中心(ATCC)

从自然界或现有菌种中分离筛选

采样采样地点土壤、极端环境

采样时间采样过程

增殖培养

控制培养基的营养成分

添加某些抑制因子或促进因子

控制培养条件

纯种分离及纯培养

1稀释分离法

2划线分离法

生产性能测定

从自然界中分离得到的为纯种称为野生型菌株。

需要通过三角瓶进行小型发酵试验。

不符合条件可以作为菌种选育的出发菌种。

涂布法

影印法

毒性试验

自然界的一些微生物是在一定条件下产毒的，将其作为生产菌种应当十分当心，尤其与食品工业有关的菌种，更应慎重。据有的国家规定，微生物中除啤酒酵母、脆壁酵母、黑曲霉、米曲霉和枯草杆菌作为食用无须作毒性试验外，其他微生物作为食用，均需通过两年以上的毒性试验。

微生物菌种的选育

自然选育诱变选育杂交选育原生质体融合育种基因工程育种

微生物菌种的自然选育

在生产过程中，不经过人工处理，利用菌种的自发突变，从而选育出优良菌种的过程叫作自然选育。

菌种衰落：生产性能下降

菌种代谢旺盛：生产性能提高

微生物菌种的诱变育种

诱变育种是指用物理和化学诱变剂的方法处理均匀分散的细胞群，使它们发生突变，再从中筛选出符合要求的高产菌株，供生产和科学试验用。

微生物菌种的诱变育种

出发菌种的选择

自然界直接分离到的野生型菌株经历过生产条件考验的菌株已经历多次育种处理的菌株

出发菌种的选择及前处理

同步培养处于同一生长周期的、生理状态一致的单细胞或单孢子

制备单细胞或单孢子菌悬液每个细胞能够均匀接触诱变剂

诱变处理

诱变剂的种类

诱变剂的剂量作用强度与作用时间的乘积

筛选诱变菌株

纸片培养显色法

透明圈法

琼脂块培养法

营养缺陷型突变菌株的筛选

需要掌握的几个基本术语

营养缺陷型野生型原养型基本培养基补充培养基完全培养基淘汰野生型

抗生素法

过滤法

检出营养缺陷型

营养缺陷型的鉴定

逐个检出法

夹层检出法适用于检出细菌

影印检出法

杂交选育

选用了已知性状的供体菌和受体菌作为亲本，方向性和自觉性方面，均比诱变育种前进了一大步。

利用杂交育种往往还可以消除某一菌株在经过长期诱变处理后所出现的产量上升缓慢的现象，

原生质体融合育种

原生质体育种技术主要有原生质体融合、原生质体转化，原生质体诱变育种等。

面包酵母:对麦芽糖及葡萄糖的发酵力强，产生CO2 多，生长快；

酒精酵母:产酒率高而对麦芽糖、葡萄糖的发酵力弱

杂交:就得到了既能生产酒精，又能将其残余菌体用作面包厂和家用发面酵母的优良菌种。

基因工程育种

分子生物学水平下的一种自觉的、可控制性的菌种改良技术。

克服传统菌种改良的随机性和盲目性，能有目的地改良菌种，又被称为定位育种技术。

工业微生物菌种的保藏

1.斜面低温保藏法

方法简单、便于操作

菌种易变异、退化及污染

保藏时间一般为1-6个月

2.液体石蜡覆盖保藏法

适用于酵母、霉菌和好氧性细菌的保藏

保藏期限一般为1-10年

方法简单、对设备要求不高

3.液氮超低温保藏法

保藏时间达4-15年

适用于各种微生物菌种的保藏

4.砂土管保藏法

适用于保藏干燥的菌种

保藏时间因菌种而异,几年至几十年不等

对干燥敏感的细菌不宜选择此法保藏

5.真空冷冻干燥保藏法

低温下快速将细胞冻结，然后在真空条件下干燥、封装，隔绝空气，微生物的生长和酶活动停止。达到长期保藏的目的。适用于各类微生物

时间长达10年以上

本章小结

工业常用的微生物菌种有6大类

工业微生物菌种一般通过3种方式获得

菌种的分离一般需要经过5个步骤

微生物菌种的选育一般有5种方式

常见的菌种保藏方式有5种方法

思考题

作为发酵当中非常重要的成本考虑，培养基占据了成本中至关重要的位置。那么在发酵过程中要如何对各种发酵工艺进行优化？请同学们对此问题进行思考。

三发酵工艺条件的优化

培养基

培养基是指利用人工方法配制的供微生物、植物和动物细胞生长繁殖和积累代谢产物的各种营养物质的混合物

氮源、碳源、无机盐、其他物质

工业常用的碳源——葡萄糖

几乎所有的微生物都能够利用葡萄糖

过多的初始葡萄糖容易抑制微生物的生长

过多的葡萄糖容易引起培养基中溶氧不足

糖蜜提纯的甘蔗汁或甜菜汁经过多次结晶分离后无法再结晶的制糖废液。

若用糖蜜代替甘薯粉，可以省去许多工序,如原料蒸煮、制曲、糖化等,大大简化了生产工艺

质量影响因素多

麦芽糖工业常用的碳源主要应用在啤酒工业上

工业常用的碳源（四）

长链脂肪酸

不溶于水、发酵液要设法成为乳状液、发酵罐的结构要做一定的设计改造

必须保证溶氧

糖类的利用原则

葡萄糖、果糖等单糖最好

双糖和多糖其次

有机酸、醇类、烃类等

利用效果不是最好、但是价格很便宜

工业常用的氮源——氨水

在发酵中后期用来调节pH值，兼作氮源

使用前也要进行除菌处理

不能完全作为氮源，需要提供适当的有机氮源

玉米浆玉米制淀粉和糖进入到浸泡水制得的

黄豆饼粉黄豆压榨法获得

尿素含氮量高、微生物必须能分泌脲酶才能分解尿素

相对玉米浆，尿素营养成分简单得多

对发酵过程便于控制，但另外一方面使培养基的营养不够丰富

主要用于氨基酸的生产，尤其是谷氨酸的生产

无机盐

作用广泛、对微生物极为重要

需求量因菌种和产品

不同而各不一样

水

一般配制培养基无特殊要求用蒸馏水或自来水即可，但是要注意氯的含量

饮料、保健品和酿造对水的含量很高

有些酒只有使用当地水源才能保证独特的口味

特殊生长因子

维生素、碱基、卟啉及其衍生物以及某些氨基酸

生长因子一般不需要单独添加，培养基中很多营养丰富的天然原料中已含有足够的生长因子。

生物素的浓度的控制

谷氨酸的发酵要严格控制生物素的浓度

过多：谷氨酸不积累

过少：菌体生长受抑制

前体物质

前体是指一些添加到培养基中的物质，它们并不促进微生物的生长，但能直接通过微生物的生物合成过程结合到产物分子上，自身结构基本不变，而产物产量去因此有较大提高。

促进剂与抑制剂

产物促进剂：既不是营养物也不是前体物质，但是却能提高产量的物质

产物抑制剂：对生产菌代谢途径有某种调节能力的物质

工业发酵中用途不同的培养基

实验室常用培养基

发酵生产常用培养基

孢子培养基提供菌种繁殖孢子的一种常用固体培养基

营养不能太丰富

无机盐浓度适当

注意培养基的pH值和湿度

种子培养基供孢子发芽生长出大量菌丝体，或不产孢子的菌种繁殖出大量细胞，并且有较高活力和纯度的培养基。

配比上尽量接近发酵培养基

设法让菌种繁殖、长菌体。同时避免老化或者发酵

发酵培养基供菌种生长繁殖和合成发酵产物的培养基

保证接种的种子能长到一定浓度

保证菌体能迅速合成发酵产物

发酵培养基成分用量的优化（一）

参照微生物细胞内元素的比例确定

不同类型的微生物细胞的成分比例其实是有一定规律的

除水外，碳的含量最高

其次是N、P、S、K、Mg以及各种微量元素、含量递减

发酵培养基成分用量的优化（二）

参照碳氮比确定

培养基碳源中的碳原子与氮源中氮原子的摩尔数之比

C/N太大，培养基偏酸

C/N太小，培养基偏碱

一般确定在100:(1-20)

发酵培养基成分用量的优化（三）

合理的方法

单因子实验法

响应面法

正交试验法

单因子实验法

无碳培养基中分别加入30g/L的葡萄糖、果糖、蔗糖、麦芽糖、乙醇

在无氮培养基中分别加入5g/L的蛋白胨、酵母粉、牛肉膏、2g/L 的硫酸铵、氯化铵、硝酸铵、硝酸钾

在确定氮源和碳源的基础上，（另添加0.5g/L的硫酸镁）分别添加2g/L的氯化钙、硫酸锌、硫酸亚铁、磷酸二氢钾

最终确定得到初步优化的培养基组成为蔗糖：30g/L、酵母粉:5g/L、氯化铵:2g/L、磷酸二氢钾:2g/L、硫酸镁:0.5g/L、氯化钙:0.3g/L

发酵培养基成分用量的优化（四）

其他因素

严格控制各种用量极少的物质

各种理化条件要适宜。包括：pH、水活度、渗透压和氧化还原电位

发酵工业中营养基质的配制方法

淀粉质原料制糖工艺及培养基的配制方法

糖蜜培养基的制备

淀粉的组成

白色、无定形结晶粉末

微生物分解淀粉需胞外淀粉酶发酵工业中长先水解淀粉，制成水解糖后使用

淀粉水解制糖工艺

酸解法以酸( 无机酸或有机酸) 为催化剂, 在高温高压下将淀粉水解转化为葡萄糖的方法。

优点: 生产简易, 对设备要求简单; 水解时间短; 设备生产能力大等优点。

缺点：设备要求高，有副反应的发生，对淀粉原料要求严格，

酶解法是用淀粉酶将淀粉水解为葡萄糖

优点：设备要求低。专一性强、糖液颜色浅、较纯净

缺点：时间长，过滤困难

酸酶结合法

(1)、酸酶法

有些淀粉(如玉米、小麦等) 颗粒坚实，如果用淀粉酶液化，在短时间内作用，液化反应往往不彻底。采用酸(盐酸)将淀粉水解至葡萄糖值(DE值10～15 ) ，然后将水解液降温、中和，再加入糖化酶进行糖化。

优点: 用酸酶水解淀粉制糖,具有酸液化速度快,用酸量较少,产品颜色浅,糖液质量高。

(2)酶酸法

有些淀粉原料,颗粒大小不一(如碎米淀粉等),如果用酸法水解,则常致使水解不均匀,出糖率低，故采用先经淀粉酶液化,过滤除杂质后,再用酸法水解制成葡萄糖。

优点: 此法能采用粗原料淀粉,淀粉浓度较酸法高,生产较易控制,时间短,而且酸水解pH稍高,可减少淀粉水解副反应的发生,糖液色泽较浅。

糖蜜制备的预处理

澄清处理：除去灰分和胶体物质

脱钙处理：除去钙盐

除去生物素

总结

工业常用的培养基成分包括5大类

发酵生产常用的培养基包括3种

发酵培养基成分用量的优化要注意4个问题

淀粉质原料制糖工艺常用3种方法

思考题

作为发酵当中非常重要的一个步骤，种子的制备占据了一个很重要的地位，如何进行种子的工艺制备？请同学思考

四发酵单元操作（一）

种子培养(seed culture) 是指将冷冻干燥管、砂土管中处于休眠状态的工业菌种接入试管斜面活化后，再经过摇瓶及种子罐逐级扩大培养而获得一定数量和质量的纯种的过程。这种纯培养物称为种子。

优良种子的条件（一）

菌种细胞的生长活力强，接种至发酵罐后能迅速生长，延迟期短

菌种生理状态稳定。菌丝体、菌丝生长速率和种子培养液的特性等符合条件

优良种子的条件（二）

菌体总量及浓度能满足大容量发酵罐的要求

无杂菌污染

保持稳定的生产能力

种子的制备过程

放线菌孢子的制备

采用琼脂斜面培养

含有适合产孢子的营养成分

碳源和氮源不能太丰富

培养条件要适宜

碳源限量而氮源丰富的培养基

培养温度一般为30-37℃

培养时间1-2天，产芽孢的5-10天

霉菌孢子的制备

一般以天然农产品为培养基

培养温度为25-28 ℃

培养时间为4-14d

酵母种子的制备

一般采用麦芽汁琼脂培养基或ZYCM培养基或MYPG培养基

培养温度28-30℃，

培养时间1-2d

摇瓶种子制备

将孢子经摇瓶培养成菌丝后再进入种子罐

孢子发芽和菌丝繁殖速度缓慢的菌种

培养基要求比较丰富和完全，并易被菌体分解利用，氮源丰富有利于菌丝生长。

种子罐种子制备

一（二、三级种子的制备）级数的确定取决于菌种的性质和菌体生长速率及发酵设备的合理应用。

发酵罐级数减少，有利于生产过程的简化及发酵过程的控制，可以减少因种子生长异常而造成发酵的波动。

生产车间种子的培养

种子罐级数是指制备种子需逐级扩大培养的次数。

菌种生产特性、孢子发芽及菌体繁殖速度

所采用发酵罐的容积

种子发酵罐级数的确定

细菌

摇瓶种子罐发酵罐

青霉素

孢子悬浮液一级种子罐二级种子罐

发酵罐

放线菌:四级发酵罐

酵母菌:通常用一级种子

接种龄

接种龄是指种子罐中培养基的菌丝体开始移入下一级发酵罐或发酵罐时的培养时间。

通常菌龄是以处于生命力极旺盛的对数生长期，菌体量还未达到最大值时的培养时间较为合适

接种量

接种量是指移入的种子液体积和接种后培养液体积的比例

接种量的大小决定于生产菌种在发酵罐中生长繁殖的速度

细菌1%-5%

酵母菌5%-10%

霉菌7%-15%

种子培养

静置培养法（嫌气发酵法）将培养基盛于发酵容器中，在接种后，不通空气进行发酵

通气培养法（好气发酵法）生产菌种以需氧菌和兼性需氧菌居多，它们生长的环境必须供给氧气，以维持一定的溶解氧水平，使菌体迅速生长和发酵

种子质量标准

细胞或菌体

生化指标

产物生成量

酶活力

泡沫的控制

泡沫产生的原因

泡沫的影响

消泡措施：机械法、化学法、改进培养基成分

染菌的控制

染菌产生的原因

染菌的控制加强消毒保证菌种的纯度

严格控制菌种扩大培养的工艺条件

谷氨酸发酵的菌种扩大培养

斜面菌种的培养必须有利于菌种生长而不产酸，并要求斜面菌种绝对纯，不得混有任何杂菌或噬菌体，培养条件应有利于菌种繁殖，培养基以多含有有机氮而不含或少含糖为原则。

斜面培养基组成葡萄糖0.1%、蛋白胨1.0%、牛肉膏1.0%、氯化钠0.5%、琼脂2.0-2.5%、pH7.0-7.2

培养条件33-34℃,18-24h

二级种子培养条件

培养条件

接种量：0.8%-1.0%

培养温度：32-34℃

培养时间：7-8h

通风量

1)50Ｌ种子罐1:0.5搅拌转速340r/min

2)250Ｌ种子罐1:0.3

3)搅拌转速300r/min500Ｌ种子罐1:0.25搅拌转速230r/min

二级种子的质量要求

种龄7-8h

pH 7.2左右

OD值净增0.5左右

无菌检查（－）

噬菌体检查（－）

分批灭菌

在发酵罐中实罐灭菌包括升温、保温和降温三个过程

尤其对于极易发泡或黏度很大难以连续灭菌的培养基得灭菌有效

三路进气

四路出气

分批灭菌应该注意的问题

准确称量培养基

发酵罐的空消，并校对各项数据

排气阀门的开启

先关排气阀，再关进气阀门

灭菌结束后应立即引入无菌空气保压

连消塔加热的连续灭菌

喷射加热器加热的连续灭菌流程

薄板换热器的连续灭菌流程

连消塔连消塔是培养液高温短时间连续灭菌设备，它与维持罐组成连续灭菌系统，分套管式和汽液混合式两类

汽液混合式连消塔

维持罐

灭菌系统中的维持设备，主要是使加热后的培养基在维持设备中保温一段时间，以达到灭菌的目的，也称保温设备可使料液和蒸汽迅速接触，充分混合，加热是在瞬时内完成的。

连续灭菌应该注意的事项

发酵罐应空罐灭菌

设备和管道都应清洗和灭菌

培养基应预热

培养基成分有需要时应该在不同温度下分开灭菌

分批灭菌的优缺点

设备投资少

染菌的危险性小

人工操作较方便

对培养基中固体物质含量较多时更为适宜

灭菌过程中蒸汽用量变化大，造成锅炉负荷波动大，一般只限于中小型发酵设备

连续灭菌的优缺点

保留较多的营养质量

容易放大

较易自动控制

糖受蒸汽的影响较小

缩短灭菌周期

在某些情况下，可使发酵罐的腐蚀减少

发酵罐利用率高

蒸汽负荷均匀

设备较复杂，投资较大

影响灭菌的因素

培养基的成分

培养基的物理状态

培养基的pH值

培养基中微生物的数量

微生物细胞的含水量

影响灭菌的因素（二）

微生物细胞的菌龄

微生物的耐热性

空气排除情况

搅拌、泡沫

发酵设备的灭菌

培养基采用连续灭菌时，发酵罐需在培养基灭菌之前，直接用蒸汽进行空罐灭菌。

培养基的贮罐要求洁净无菌。

空气过滤器在发酵罐灭菌之前进行灭菌

所有的附属设备和管路都需要灭菌

补料液的灭菌

发酵过程中向发酵罐补入的料液都需经过灭菌

补料量较大，而具有连续性时，则采用连续灭菌较为合适

补料液的分批灭菌，通常是向盛有物料的容器中直接通入蒸汽

也有利用过滤法对另补料液进行除菌

课堂小结

优良的菌种需要具备5个条件

孢子制备一般包括4类情况的制备

种子的质量标准有4个指标

发酵培养基的灭菌方式分为2大类。各有优缺点

思考题

作为发酵当中非常重要的一个步骤，氧气占据了一个很重要的地位，如何进行空气的灭菌、空气对整个发酵过程有什么影响？请同学思考

作业

优良的菌种应该具备哪些条件

种子的质量标准包括哪些指标

发酵培养基的灭菌方式分为哪2大类？各有什么优缺点。

发酵单元操作（二）

本章内容

无菌空气的制备方法

无菌空气制备的过程

无菌空气的检查

溶氧的控制

无菌空气的制备

发酵工业应用的“无菌空气”是指通过除菌处理使空气中含菌量降低在一个极低的百分数，从而能控制发酵污染至极小机会。此种空气称为“无菌空气”。

一般按染菌几率为10-3来计算，即1000次发酵周期所用的无菌空气只允许1-2次染菌。

热灭菌法基于加热后微生物体内的蛋白质（酶）氧化变性而实现

静电除菌利用静电引力来吸附带电粒子而达到除尘灭菌的目的。

阻力小，染菌率低，耗电少

设备庞大，对很小微粒除菌的效率较低。

介质过滤除菌利用有孔介质从气体中除去微生物

空气过滤器空气过滤器的功能是从气体中去除污染物（微生物）以使达到所需的气体的无菌程度。

直接拦截基本过滤机制，本质是筛分效应，机械拦截颗粒

当颗粒大于流道孔径时即被该结构去除

溶污能力可以通过弯曲结构提高，筛网无此功能。

多个小颗粒的搭桥，可以拦截尺寸小于滤孔的颗粒。

惯性撞击当流体改变运动方向时，惯性使颗粒撞击到滤材表面并由于吸附力而停留

当流经过滤介质时流体必需沿弯曲通道行进，这将增加过滤机制的有效性。

扩散拦截气体分子（作随机运动）碰撞小颗粒或雾滴

过滤机理总结

过滤介质的过滤/分离效率由于直接拦截、惯性分离、扩散拦截的共同作用而增强

无菌空气制备的过程

空气预处理：

提高压缩空气的洁净度，降低空气过滤器的负荷

去除压缩后空气中所带的油水，以合适的空气湿度和温度进入空气过滤器

空气过滤处理除去微生物颗粒，满足生物细胞培养需要

空气过滤除菌的设备

流程的主设备

空气压缩机

附属设备

粗过滤器

空气贮罐

气液分离器

空气冷却管

两级冷却、分离、加热的空气除菌流程流程的特点：两次冷却，两次分离，适当加热。尤其适用于潮湿的地区

高效前置过滤除菌流程

特点：无菌程度高

冷热空气直接混合式

可省第二冷却分离设备和空气再加热设备，流程比较简单，冷却水用量较少，利用压缩空且的热量来提高空气湿度。适用于中等潮湿的地区。

其他的空气过滤除菌流程

将空气冷却至露点以上的空气除菌流程

利用热空气加热冷空气的空气除菌流程

一次冷却和析水的空气除菌流程

过滤器深层棉花、活性炭过滤器立式圆筒形，内部填充过滤介质，以达到除菌的目的

滤纸过滤器

金属过滤器

金属预过滤器

过滤系统

过滤由金属过滤器、预过滤器及蒸汽过滤器组成。

预过滤器的作用是将空气前处理系统中的铁锈等杂物进行预滤。

蒸汽过滤器则是阻挡蒸汽管路中的锈蚀物和锅炉污垢等杂质。

保护金属过滤器，延长其使用寿命。

膜过滤

系统组成

蒸汽过滤器

预过滤器（粗）

除菌过滤器（精）

附属设备

粗过滤器作用：捕集较大的灰尘颗粒，防止压缩机受磨损，同时也可减轻总过滤器负荷。

要求：过滤效率要高，阻力要小；否则会增加压缩空气的吸入负荷和降低压缩空气机的排气量。

粗过滤器

空气贮罐

消除压缩机排出空气量的脉动，维持稳定的空气压力，同时也可以利用重力沉降作用分离部分油雾。

气液分离器

旋风式

填料式

空气冷却器

喷淋关

无菌空气的检查

光学检查法利用微粒对光线的散射作用来测量空气中粒子的大小和数量（不是活菌数）。

可测出空气中0.5-5μm微粒的各种浓度

肉汤培养基检查法

连续取气数小时或十几小时，置于37℃培养箱培养16h，若出现混浊，表明空气中有杂菌

检查无菌空气装置的制备

溶氧控制

微生物的临界氧浓度微生物的耗氧速率受发酵液中氧的浓度的影响，各种微生物对发酵液中溶氧浓度有一个最低要求，这一溶氧浓度叫做临界氧浓度。各种微生物的临界氧值以空气氧饱和度%来表示。

临界氧是指不影响呼吸所允许的最低溶氧浓度。

控制溶氧的工艺手段

改变通风速率

改变搅拌转速

改变气体组成中的氧分压

改变罐压

改变发酵液的理化性质

加入传氧中间介质

本章小结

无菌空气的制备方法主要有3种；

无菌空气的制备过程主要有3种流程；

空气过滤除菌的过滤器主要有4种类型；

附属设备主要有4类；

无菌空气的检查方法主要有2种。

思考题

发酵罐作为整个发酵工程的心脏，占据了核心的地位，请思考各类发酵罐是如何工作的？

发酵单元操作（四）

通风发酵设备

四十年代中期，青霉素的工业化生产，或深层通风培养技术的出现，标志近代通风发酵工业的开始

在深层通风培养技术中，发酵罐是关键设备。

机械搅拌发酵罐

机械搅拌发酵罐是利用机械搅拌器的作用，使空气和发酵液充分混合，促使氧在发酵液中溶解，以保证供给微生物生长繁殖、发酵所需要的氧气。

机械搅拌发酵罐的结构

适宜的径高比

密封式的受压设备

保证必需的溶氧

足够的冷却面积

罐体的比例尺寸

罐的高度与直径之比一般为1.7~4，

发酵罐两组搅拌器间距约为搅拌器直径的3倍

大型发酵罐可以安装3组搅拌器

搅拌器

搅拌器的作用打碎气泡，使空气与溶液均匀接触，使氧溶解于发酵液中

为了便于拆装，大型搅拌器可做成两半型，用螺栓联成整体。

轴向搅拌器

形成轴向的螺旋转动，混合效果好，但造成的剪率较低，对气泡的分散效果不好。

常用的螺旋桨叶数Z=3，螺距等于搅拌器直径，最大叶端速度不超过25m/s

圆盘直叶涡轮搅拌器

圆盘直叶涡轮搅拌器的圆盘阻挡大的气泡，避免其从轴部的叶片空隙上升，保证了气泡的更好的分散。

具有很大的循环输送量和功率输出，包括粘性流体，非牛顿流体的搅拌混合。

圆盘弯叶涡轮搅拌器

搅拌流型与平叶涡轮的相似，在相同的搅拌转速时，其混合效果较好。

输出的功率较平叶涡轮的为小。在混合要求特别高，而溶氧速率相对要求略低时，可选用圆盘弯叶涡轮。

圆盘箭叶涡轮搅拌器

其搅拌流型与上述两种涡轮相近，但它的轴向流动较强烈，但在同样的转速下，它造成的剪率低，输出功率

也较低。

挡板

挡板的作用是改变液流的方向，由径向改为轴向流，促使液体剧烈翻动，增加溶氧

通常挡板宽度取(0.1~0.2)D,装设6~4块即可满足全挡板条件

竖立的列管、接管也可以起挡板作用。

消泡器

消泡器的作用是将泡沫打碎。

长度约为罐径的0.65倍

常见的形式锯齿式、梳状式、孔板式

机械消泡装置

锯齿式消泡桨

半封闭式涡轮消泡器

离心式消泡器

刮板式消泡器

连轴器

联轴器使发酵罐的上下搅拌轴成固定的刚性联接

小型发酵罐可采用法兰将搅拌轴连接，轴的连接应垂直，中心线对正。

常用的联轴器有鼓形及夹壳形两种。

轴承

为了减少震动，中型发酵罐一般在罐内装有底轴承，而大型发酵罐装有中间轴承。

底轴承和中间轴承的水平位置应能相适应调节。

为了防止轴颈磨损，可以在轴承接触处的轴上增加一个轴套。

变速装置

试验罐采用无级变速装置。发酵罐常用的变速装置有三角皮带传动，圆柱或螺旋圆锥齿轮减速装置，其中以三角皮带变速传动较为简便。

轴封轴封的作用是使灌顶或罐底与轴之间的缝隙加以密封，防止工作介质（液体、气体）沿转动轴渗出设备之外泄漏或染杂菌。

可分为填料函式轴封端面式轴封

填料函式轴封

优点：结构简单

主要缺点

1.死角多，很难彻底灭菌，容易渗透及染菌

2.轴的磨损情况较严重

3.填料压紧后摩擦功率消耗大

4.寿命短，经常维修，耗工时多

端面轴封

密封作用是靠弹性元件的压力使垂直于轴线的动环和静环光滑表面紧密地相互贴合，并作相对转动而达到密封。

优点较多

缺点

1.结构较填料密封复杂，装拆不便

2.对动环及静环的表面光洁度及平直度要求高

空气分布装置作用是吹入无菌空气，并使空气均匀分布

空气由分布管喷出上升时，被搅拌器打碎成小气泡，并与培养液充分混合，增加了气液传质效果。

夹套式换热装置多用于容积较小的发酵罐、种子罐

夹套的高度比静止液面高度稍高即可，无须进行冷却面积的设计。

优点

缺点

竖式蛇管换热装置竖式的蛇管分组安装于发酵罐内，容积5m3以上的发酵罐多用这种换热装置

适用于冷却水温度较低的地区，水的用量较少

气温高，冷却水温度较高，则发酵降温困难。

竖式列管换热装置以列管形式分组对称装于发酵罐内

优点：加工方便，适用于气温较高，水源充足的地区

缺点：传热系数较蛇管低，用水较大。

气升式发酵罐机械搅拌发酵罐具有众多有点，但是设备构造比较复杂，动能消耗较大。采用气升式发酵罐可以克服上述的缺点。

气升式发酵罐的结构及原理分为内循环和外循环两种

罐体上升管空气喷嘴

性能指标循环周期时间必须符合菌种发酵的需要

选用适当直径的喷嘴以增加溶氧系数。

自吸式发酵罐不需要空气压缩机提供无菌空气

高速旋转的转子产生的真空或液体喷射吸气装置吸入空气

用于醋酸及酵母单细胞蛋白的生产

节能、节省空间、设备结构简单

弗盖布氏发酵罐

动力小，节能

具有独特的搅拌器和通气结构

本章小结

机械搅拌发酵设备结构一般有11部分的

常见的机械搅拌发酵设备有3类

思考题

发酵中如何进行中试及放大试验一直是关键的技术，在此之中有什么地方需要学习和掌握，有哪些关键技术要注意。请同学们课后思考？

五发酵染菌及防治

发酵染菌控制的意义

保证发酵产品的质量和收率的稳定

保证发酵生产正常有序的进行

有利于节约型社会的建立

发酵异常现象

菌种在扩培阶段发生异常现象，必然会对发酵过程产生巨大的影响

异常现象是指发酵过程中某些理化参数和生物参数发生与原有特性不同的改变

包括种子培养异常和发酵异常

种子培养异常

菌体生长缓慢

菌种自身的原因

培养基的原因

操作过程的原因

菌丝结团通气溶氧不足、搅拌剪切力过大、培养基质量下降、种子冷冻保藏的时间长、泡沫多、培养液粘度低

代谢不正常表现出糖、氨基酸等的变化不正常，菌体浓度和代谢产物不正常。

原因培养物和培养基不相匹配、培养环境差、接种量少、杂菌污染等

发酵异常

菌体生长差：由于种子质量问题或者是种子的保藏时间较长，导致活菌少或孢子萌发率低，延迟期长，发酵液内的菌体数量少。

种子质量差，发酵条件差，培养基质量差均可引起糖、氧消耗慢甚至停滞。

pH异常表现为pH突然升高或突然降低，主要与培养基原料差、灭菌不彻底，加糖和加油过于集中。

溶解氧水平异常：发酵过程中，如果溶解氧水平发生了异常变化，一般都是发酵染菌的表现。

当受到好气性杂菌污染时，溶解氧的变化是短时间内下降，直至为零，且在较长时间内不能回升；

当受到非好气性杂菌污染时，抑制生产菌的生长，降低溶解氧的消耗，使溶氧升高。

菌体浓度过高或过低

泡沫过多

染菌隐患的检查

1显微镜检查法

2革兰氏染色法

3肉汤培养法检查培养基和无菌空气是否带菌或菌种中是否有噬菌体。

一般使用葡萄糖酚红肉汤作为培养基

4平板划线培养或斜面培养检查法

以平板划线和肉汤培养结果为主要根据

要定期取样，取样时防止外界杂菌混入

5发酵过程的异常现象观察法

溶氧异常、排气中的CO2异常变化

发酵染菌的原因

发酵工艺流程中的各环节漏洞

发酵过程管理不善

染菌原因的分析

国外一发酵工厂的染菌原因分析

国内一发酵企业染菌的原因分析

杂菌污染后的挽救和处理

种子培养期染菌的处理

染菌后对设备的处理

发酵罐需要放罐后彻底清洗

空罐加热灭菌至120℃以上、保持30min后才能使用

甲醛熏蒸或溶液浸泡12h以上处理

杂菌的预防措施

强化空气净化过程

1．空气进化流程的选择

2．过滤介质的选择

3．过滤介质的填装

4．空气净化系统的管理

严格培养原料及设备的灭菌

原料的预处理

1．原料除杂：防止机械受磨损

2．粉碎：减少固体的团块

3．浸泡：使营养物质便于菌体的利用

4．糊化、液化和糖化：大分子物质分解为小分子物质，易于菌体利用

严格培养原料及设备的灭菌

培养基的灭菌

在保证杀灭杂菌的前提下，尽可能多地保留营养物质。一般选择高温蒸汽对培养基、发酵罐及管路系统进行灭菌。

一般微生物的营养细胞在60℃维持10min就会死亡。噬菌体一般在80℃下就会死亡

设备的灭菌

实罐灭菌时，要充分排尽发酵罐内的冷空气

对设备的死角要进行处理

法兰连接死角

发酵工厂的有关管路要保持光滑、畅通、密封性好，以避免和减少管道染菌的机会

渣滓在罐底形成的死角

培养基在罐底形成的膜层，有一定的绝热作用，容易形成死角。

不锈钢衬里的死角

发酵液通过裂缝进入衬里和钢板之间，窝藏在那里形成死角。

采用复合钢板制造发酵罐不产生死角

接种管路的死角

种子罐与发酵罐的一段连接管路的灭菌是与发酵罐的灭菌同时进行的。应该在1处焊接上一个排气阀。

排气管的死角

罐顶排气管弯头处如有堆积物，其中窝藏的杂菌不容易彻底消灭，而当发酵时受搅拌的震动和排气的冲击就会一点点地剥落下来造成污染。

排气管的直径太大，灭菌是蒸汽流速小也会使管中部分耐热菌不能全部杀死。所以排气管不宜过大或过小。

不合理补料管配置造成的死角

不合理的补料管也容易造成死角

压力表安装不合理造成的死角

压力表安装不合理容易造成死角

定期检测发酵设备及管道

发酵设备的定期检查

1.搅拌系统转动有无异常

2.机械密封是否严密

3.罐内的螺丝是否松动

4.罐内的管道有无堵塞

5.罐体连接阀门是否严密

发酵罐气密性的检查方法是维持温度不变，观察罐压是否恒定

管道、阀门的定期检查

管道容易因为各种原因发生渗漏导致染菌

管道与阀门及主体设备的连接处、变径连接处、与管件的连接处由于热胀冷缩、物料腐蚀等作用容易发生渗漏

检查方法：在管路系统中压入碱液，然后在可疑的地方用浸渍酚酞的白布拭擦，如出现红色，则为渗漏点。

阀门的渗漏

发酵设备中使用最多的附属设备是阀门，其中使用最多的是截止阀。

阀心轧坏

填料的渗透

截止阀安装应注意方向问题

取样阀门是靠近发酵罐的第一阀门，为了在取样前对该阀门进行灭菌，阀门的安装和发酵液流向是相反的。该取样阀门的上密封结构的密封要求非常高。

打料、接种、加油、加糖等管道上的截止阀，在发酵过程中还需要灭菌，阀门应按正向安装。

阀门试漏的方法

阀门试漏主要是通过水样法来测试

严格培养物的转移

无菌室接种、移种等无菌操作必须在无菌室内进行

要求：把无菌培养皿平板打开盖子在无菌室内放置30min，然后倒置培养，长出的菌落应该在3个以下为好。

灭菌锅

培养种子及小型实验用具的灭菌

操作时候要注意排气管是否畅通

要保持较长时间的排气

预防噬菌体的危害

利用细菌或放线菌进行的发酵容易感染噬菌体

噬菌体直径约0.1微米，可以通过细菌过滤器，所以通用的空气过滤器不易将其除去。

引起原因：设备的渗漏、空气系统、培养基灭菌不彻底

噬菌体的防治措施

定期检查噬菌体并采取有效措施

排气管要气封或引入药液（高锰酸钾、漂白粉或石灰水等溶液）槽中

检查生产系统，消除各种不安全因素取样、洗罐或倒灌的带菌液体要处理后才允许排入下水道

选育抗性菌株

应急挽救措施

加入化学物质

将培养液重新灭菌再接种（噬菌体不耐热，７０－８０℃经５分钟即可杀死）。

补入适量的新鲜发酵培养基或促使菌种生长的生长因子，抑制噬菌体的生长。

本课小结

种子培养异常包括3种情况

发酵异常常见的有5种情况

染菌隐患的检查常用4种方法

杂菌的预防常见的有5个措施

酸乳的生产

酸乳是指在添加（或不添加）乳粉（或脱脂乳粉）的乳中（杀菌乳或浓缩乳），由于保加利亚杆菌和嗜热链球菌的作用进行乳酸发酵制成的凝乳状产品，成品中必须含有大量的、相应的活性微生物。

酸乳的分类

按成品的组织状态分类

凝固型酸乳、搅拌型酸乳

按成品的口味进行分类

天然纯酸乳、加糖酸乳、调味酸乳、果料酸乳、复合型或营养健康型酸乳

酸乳的分类（二）

原料中脂肪含量：

全脂酸乳、部分脱脂酸乳、脱脂酸乳

按照菌种种类进行分类

酸乳、双歧杆菌、嗜酸乳杆菌酸乳、干酪乳杆菌酸乳

乳酸的营养价值

与原料有关的营养价值、极好生理价值的蛋白质、更多易于吸收的钙质、维生素

酸乳所特有的营养价值

减轻“乳糖不耐受症”

调节人体肠道中的微生物菌群平衡

降低胆固醇水平

预防白内障的形成

凝固型酸乳加工技术

原料乳

除按规定验收和格外，还要满足总乳固体≥11.5%，其中非脂乳固体≥8.5%

不得使用含有抗生素或残留有效氯的杀菌剂的鲜乳，一般乳牛注射抗生素后4d内所产的乳不能使用

不得是有患有乳房炎的牛乳，否则会影响酸乳的风味和蛋白质的凝胶力

标准化

在食品法规允许范围内，根据所需酸乳成品的质量要求，对乳的化学组成进行改善，从而使其不足的化学组成得到校正，保证各批成品质量稳定一致。

标准化也加强了原料乳用量的合理性，以尽量少的原料乳生产出符合质量标准的产品。

原料乳标准化的工艺方法

添加原料组成

在原料乳中直接加入混全脂或脱脂乳粉或强化原料乳中某一乳的组分（如乳清粉、酪蛋白粉、奶油、浓缩乳等）达到原料乳标准化的目的。选择和控制以下因素：

标准化的温度

原料乳标准化后所得混料乳的温度

混料乳的储存时间

浓缩原料乳

蒸发浓缩;用蒸发器部分除去乳中水分，从而提高原料乳中各化学组分的浓度。

反渗透浓缩

超滤浓缩

复原乳以脱脂乳粉、全脂乳粉、无水奶油为原料，根据所需原料乳的化学组成，用水配制而成的标准原料乳。主要考虑以下因素：

原料价格和可用性

生产规模

该工艺设备所需投资

配料

国内生产酸乳一般都要加糖，加糖一般为4%～7%。加糖方法是先将溶解糖的原料乳加热至50℃左右，加入砂糖，待完全溶解后，经过滤除去杂质，再加入到标准化乳罐中。

预热

一般来说，预热、均质、杀菌和冷却都是在由预热段、杀菌段、保持段、冷却段组成的板式换热器和外接的均质机联合完成的。

预热：物料通过泵进入杀菌阶段，预热至55～65℃，再送入均质机。

均质

均质是指对脂肪球进行机械处理，使它们呈较小的脂肪球并均匀分散在乳中。

自然状态的牛乳，其脂肪球直径一般在2～5μm，经均质后，脂肪球的直径可控制在1 μm左右，此时乳脂肪的表面积增大，浮力下降；

经过均质后的牛乳脂肪球直径减少，易于消化吸收。

二级均质是指将物料连续通过两个均质头，将黏在一起的小脂肪球打开，从而提高均质效果。

一般来说，一级均质适用于低脂肪产品和高黏度产品的生产，二级均质适用于高脂肪、高干物质产品和低黏度产品的生产。

物料通过均质机在15.0 ～20.0MPa压力下均质，均质后回到杀菌器中。

均质化乳的测定

显微镜下镜检

均质指数法

尼罗（NIZO）法

杀菌

杀菌目的：杀灭物料中的致病菌和有害微生物，保证成品微生物学质量，以保证适用安全；为发酵剂菌种创造良好的外部条件；提高乳蛋白质的水合力。

杀菌条件：通常选用90～95℃，3 ～6min。

冷却

杀菌后的物料，经杀菌器的预热段交换，在冷却段冷却至45℃左右，该温度比发酵温度稍高，其原因是在后续的接种和灌装过程中温度会略有下降。

接种

接种是指在物料基液进入发酵的过程中，通过计量泵将工作发酵剂连续地添加到物料基液中，或将工作发酵剂直接加入物料中，搅拌混合均匀

接种量：最适接种量一般为2%～3%

接种方法

发酵剂

发酵剂（starter culture）：发酵剂是一种含有高浓度乳酸菌的产品，能促进乳的酸化过程。其质量优劣与酸乳质量关系密切，发酵剂制备是酸乳生产的关键技术之一。其主要作用如下：

分解乳糖产生乳酸

分解风味物质如丁二醇、乙醛等使酸乳具有典型的风味

分解蛋白质和脂肪，使酸乳更容易消化吸收

酸化过程抑制致病菌生长

酸乳发酵剂常用菌种

传统菌种嗜热性链球菌和保加利亚乳杆菌（1：1或2：1）

其他乳酸菌：在传统菌种的基础上添加

嗜酸乳杆菌和双歧杆菌

明串珠菌：提高酸乳中微生物B2和B12的含量

双乙酰链球菌增加酸乳香味

发酵剂常用术语

商品发酵剂（stock culture）：从专业发酵剂公司或有关研究所购买的原始菌种；

母发酵剂（mother culture）：在酸乳生产厂用商品发酵剂制得的发酵剂；

中间发酵剂（feeder or intermediate culture）：生产大量发酵剂的中间环节

生产发酵剂或工作发酵剂（bulk culture）：用来生产酸乳的发酵剂。

发酵剂的选择

1 产酸能力

产酸能力强的发酵剂在发酵过程中容易导致产酸过度和后酸化过程（在冷却和冷藏时继续产酸）。

生产中一般选择产酸能力中等的发酵剂，即2%接种量，在42℃条件下发酵3h后，滴定酸度为90～100°T。

2 后酸化：酸乳酸度达到一定值，终止发酵，进入冷却和冷藏阶段仍继续缓慢产酸

冷却过程产酸

冷却后期产酸

冷藏阶段产酸

2021年发酵食品的制作 教学设计

发酵食品的制作教学设计 第一节发酵食品的制作 一、教学设计思想 酸奶为纯绿色食品，营养丰富，可促进人体消化吸收，提高人体的免疫力，对儿童、老年人尤佳，已被越来越多的人们所青睐。因此，课本选择了以酸奶为代表学习发酵食品的制作方法，可以安排学生课下完成。锻炼学生的动手能力和独立操作能力，团结合作的能力。 二、教学目标 知识目标 1.举例说出日常生活中的生物技术。 2.举例说明发酵技术在食品制作中的应用。 能力目标 1.通过实验的过程，提高逻辑思维能力。

2.尝试制作酸奶。 情感目标 体验制作酸奶的过程 三、重点难点 重点：发酵食品的制作方法。难点：发酵食品的制作过程。 四、教学媒体 视频资料、烧瓶等 五、课时建议 1课时 六、教学过程

教学内容 教师活动 学生活动[课前准备]分小组课前一天完成酸奶的制作 大家谈组织大家谈论 知识链一、发酵食品的制作原理二、发酵食品的制作过程 想一想 提前两天对学生进行指导： 1.酸奶的制作过程：鲜奶加糖→灭菌→降温→接种→装瓶→封口→恒温发酵→冷却→检样→成品。 2.注意事项：①玻璃瓶最好选择耐高温的；②温度计要消毒的；③发酵时要密封；④消毒后的玻璃瓶要冷却。 向学生出示两个问题：

1.制作酸奶为什么要加糖？ 2.发酵时为什么要密封瓶口，形成无氧环境。 引导学生总结：发酵食品的制作原理：利用乳酸菌或酵母菌进行无氧呼吸，使之大量繁殖，分解有机物产生乳酸菌或酒精的过程。制作过程：一般包括灭菌、接种、密封、发酵等步骤。 让学生们说说自己了解的发酵食品方面的情况 在各种生物酶的作用下，面团中的双糖和多糖转化成糖，在适宜的温度、水分、ph值以及必要的矿物元素环境下，酵母直接利用单糖进行新陈代谢，产生二氧化碳，并进行繁殖，使面团中的酵母数量愈来愈多，产生大量的气体，最终使面团膨胀成类似海绵的组织结构；酵母发酵的过程伴随产生的各种复杂化学芳香物质，以及对面团分子结构的改变，都使面团在烘焙过程中体积膨胀、口味芳香创造了有利的条件。 以酸奶为例，酸奶的制作过程：鲜奶加糖→灭菌→降温→接种→装瓶→封口→恒温发酵→冷却→检样→成品。

发酵食品与酿造工艺学实验指导

发酵与酿造食品工艺学实验指导书 食品科学与工程实验室 徐君飞

实验一腐乳的加工 1、实验目的 1.1 掌握豆腐乳发酵的工艺过程。 1.2 观察豆腐乳发酵过程中的变化。 2、原理 豆腐乳是我国独特的传统发酵食品，是用豆腐发酵制成。民间老法生产豆腐乳均为自然发酵，现代酿造厂多采用蛋白酶活性高的鲁氏毛霉或根霉发酵。豆腐坯上接种毛霉，经过培养繁殖，分泌蛋白酶、淀粉酶、谷氨酰胺酶等复杂酶系，在长时间后发酵中与腌坯调料中的酶系、酵母、细菌等协同作用，使腐乳坯蛋白质缓慢水解，生成多种氨基酸，加之由微生物代谢产生的各种有机酸与醇类作用生成酯，形成细腻、鲜香的豆腐乳特色。 早在公元5世纪的北魏古籍中，就有关于腐乳生产工艺的记载“于豆腐加盐成熟后为腐乳”。明李晔的《蓬栊夜话》亦云：“黟（移）县人喜于夏秋间醢腐，令变色生毛随拭之，俟稍干……”。千百年来，腐乳一直受到人们的喜爱。这是因为经过微生物的发酵，豆腐中的蛋白质被分解成小分子的肽和氨基酸，味道鲜美，易于消化吸收，而腐乳本身又便于保存。腐乳品种多样，如红豆腐乳、糟腐乳、醉方、玫瑰红腐乳、辣腐乳、臭腐乳、麻辣腐乳等。品种虽多，但酿造原理相同。 发酵豆制品营养丰富，易于消化，在发酵过程中生成大量的低聚肽类，具有抗衰老、防癌症、降血脂、调节胰岛素等多种生理保健功能，对身体健康十分有利。 具有降低血液中胆固醇浓度、减少患冠心病危险的功能。发酵豆制品中含有丰富的苷元型异黄酮，它是大豆和豆腐中原有的异黄酮经发酵转化的，但比原有的异黄酮功能性更强，且更易吸收。60克豆豉、60克豆酱或100克腐乳就含有50毫克的高活性异黄酮，达到美国食品与药物管理局推荐预防冠心病的每日摄取量。

食品发酵工艺学

食品发酵工艺学 第一章绪论 一、食品发酵与酿造的历史 1.列文虎克Leeuwenhoek Antoni Van ( 1632-1723 )：成功制造了世界上第一台显微镜，并在人类历史上第一次通过显微镜发现了单细胞生命体-----微生物。 2. 巴斯德（Louis Pasteur,1822~1895）巴斯德的主要贡献：发明了巴斯德灭菌法。1861年，巴斯德实验，结束了绵延100多年的争论，把自然发生论赶出了科学界。1865年，巴斯德受农业部长的重托，解决了法国南部蚕业上遇到的疾病使蚕大量死亡的难题。发明了狂犬病疫苗，他还指出这种病原物是某种可以通过细菌滤器的“过滤性的超微生物”。 3.科赫（Koch, Robert 1843~1910）科赫的主要贡献：1881年后，创用了固体培养基划线分离纯种法。建立了单种微生物的分离和纯培养技术。1882年3月24日科赫在德国柏林生理学会上宣布了结核菌是结核病的病原菌。单种微生物分离和纯培养技术的建立，是食品发酵与酿造技术的第一个转折点。 4. 20世纪40年代，好气性发酵工程技术成为发酵与酿造技术发展的第二个转折点。 5. 人工诱变育种技术和代谢调控发酵工程技术成为发酵与酿造技术发展的第三个转折点。 6．20世纪70年代发展起来的DNA重组技术，又大大推动了发酵与酿造技术的发展。二、食品发酵与酿造的特点以及与现代生物技术的关系 （一）食品发酵与酿造的特点 发酵：泛指利用微生物制造工业原料和工业产品的过程。通常所说的发酵指生物或离体的酶，不彻底地分解代谢有机物，并释放出能量的过程。 酿造：是我国劳动人民对一些特定产品进行发酵生产的一种称谓，通常把成分复杂、风味要求较高，诸如黄酒、白酒、啤酒、葡萄酒等酒类以及酱油、酱、食醋、腐乳、豆豉、酱腌菜等食佐餐调味品的生产称谓酿造。 酿造与发酵的区别：利用生物体或生物体长生的酶进行的化学反应。与化学工业相比，发酵与酿造工业的特点：安全、简单；原料广泛；反应专一；代谢多样；易受污染；菌种选育发酵技术的两个核心：生物催化剂、生物反应系统 第二章菌种选育、保藏与复壮 菌种选育的方法有：自然选育、诱变育种、杂交育种、原生质体融合、基因工程。 一、微生物菌种选育的理论基础 微生物的遗传性和变异性的特点：a、微生物由于繁殖速度快、生活周期短；b、微生物由于个体微小，比表面积大，大多以单细胞或极少分化的多细胞存在；c、微生物大多以无性生殖为主，且营养体多数为单倍体。 诱变育种：人为地将对象生物置于诱变因子中，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。 （一）突变：微生物的遗传物质存在于变动着得的环境中，染色体上的遗传信息以及染色体组受到环境的作用而改变，这种改变或多或少是永久性的，从生物表型上说是突然发生可遗传的变换，这种变化就称为突变。自发突变：在自然状况下发生的突变，也称自然突变。诱发突变：人为地利用物理或化学因素诱发的突变。（二）诱变的基本原理 1.诱变剂：用来处理微生物并能提高生物体突变频率的这些物理或化学因素成为诱变因素，又称诱变剂。诱变剂有物理诱变因子（紫外线、Ｘ射线）、化学诱变因子（亚硝基胍、亚硝酸、亚硝基甲基胍）生物诱变因子（噬菌体） 2. 诱变剂作用机理物理诱变因子诱变机理：快中子、γ射线、β射线产生电离辐射，而紫外线是不形成离子的非电离辐射。以紫外线为例，紫外线照射后引起的ＤＮＡ结构改变，Ｄ

食品科学与工程专业发酵食品工艺学课程教学大纲

发酵食品工艺学课程教学大纲 课程名称：发酵食品工艺学（Fermented Food Technology） 课程编号：FFT205 课程类别：专业课程课程性质：选修 总学时：44，其中（理论学时,20 ；实践学时：24 ）学分：2 适用专业：食品科学与工程责任单位：生物食品学院 先修课程： 一、课程性质、目的 发酵食品工艺学是以食品微生物学、食品发酵基础为支撑，利用微生物细胞的特定性状，通过现代化工程技术，生产食品、保健品或添加剂的一门科学技术。它不但是支撑现代食品工业的重要技术，同时也是生物技术产业化的重要手段。为此，食品科学与工程专业开设《发酵食品工艺学》课程，该课程为食品科学与工程专业的专业必修课之一。《发酵食品工艺学》以发酵和酿造食品的工业化生产为主，注重现代生物技术在该领域的应用，对各类产品的发酵、酿造技术和食品工业废弃物的生物学处理进行了论述，为学生从事该领域的生产和科学研究提供必要的基础知识。通过本课程的学习，使学生们熟悉食品发酵与酿造的生产的一般过程，掌握发酵与酿造食品，如酒精发酵与酿酒、氨基酸与有机酸发酵、发酵豆制品、酶制剂等生产的基本理论和技术，了解食品发酵与酿造工业的发展状况及新技术、新设备的应用情况。 二、课程主要知识点及基本要求 第一章绪论 一、发酵食品的概念二、发酵食品的种类三、发酵食品的特点四、发酵食品的发展历史 教学目的与要求：了解发酵食品的概念、种类、特点及发展历史。明确学习这门课程的目的和任务。 重点：发酵、发酵食品的概念 第二章发酵食品与微生物 第一节发酵食品与细菌 一、乳酸菌二、醋酸菌三、枯草杆菌四、棒杆菌 第二节发酵食品与酵母 一、酵母的繁殖方式二、酵母的糖代谢三、常见的酵母种类 第三节发酵食品与霉菌 教学目的与要求：了解食品发酵过程中的主要微生物的形态、特征及生理特性，掌握发酵食品中常见微生物的判别方法和用途，生产出优质发酵食品。 重点：发酵食品常用微生物的形态、特征及生理特性。

发酵食品工艺设计学期末复习资料

第一章绪论 1. 名词解释：发酵、酿造、发酵工业、酿造工业 （1）、传统发酵：描述酵母菌作用于果汁或麦芽汁产生气泡的现象，或者是指酒的生产过程。 （2）、生化和生理学意义的发酵：是以有机物作为电子受体的氧化还原产能反应。（3）、工业上的发酵：利用微生物在无氧或有氧条件下的生命活动来制备微生物菌体或其代谢产物 酿造(brewing)：我国人们对对一些特定产品发酵生产的特殊称法，是未知的混合微生物区系参与的一种自然发酵。 酿造工业：经自然培养、不需提炼精制、产品由复杂成分构成并对风味有特殊要求的食品或调味品的生产过程。如黄酒、白酒、清酒、葡萄酒、酱油、醋、腐乳、豆豉、面酱等。 发酵工业：经纯种培养和提炼精制获得的成分单纯、无风味要求的产品的生产过程。如酒精、抗生素、柠檬酸、氨基酸、酶、维生素、某些色素等。 2.发酵食品历史上的几个阶段和重要的转折点 天然发酵阶段（古代--）→纯培养技术的建立（1905年--）→通气搅拌发酵技术（1940年--青霉素→抗菌素）→代谢控制发酵（1950年--氨基酸,核酸）→开拓发酵原料时期（1960年--）→基因工程阶段 第一个转折点：纯培养技术

第二个转折点：深层培养技术 第三个转折点：人工诱变育种和代谢控制发酵工程技术 第四个转折点：发酵动力学、发酵的连续化自动化工程技术 第五个转折点：DNA重组技术，动、植物细胞发酵，海洋生物资源的利用 3.请画出工业发酵的流程示意图。 空气保藏菌种碳源、氮源、无 机盐等营养物 空气净化处理斜面活化 扩大培养 种子罐 灭菌 主发酵 产物分离纯化 成品 4.影响发酵产物生产的因素有哪些？主要有哪几个因素？ 营养物质的浓度、种类、比例

食品发酵与酿造工艺学提纲(期末复习)

酿造工艺学 一、填空题 1.发酵的基本要素：发酵基质、环境条件、发酵微生物 2.参与发酵的微生物：霉菌、酵母菌、细菌 3.菌种选育的常用方法：自然选育，诱变育种，菌种的基因重组 4.制曲其实就是种曲扩大培养的过程 5.大曲白酒通常采用固态制醅发酵工艺，固态蒸馏工艺。 6.我国白酒的分类方法多样，其中以香型分类为常用，一般认为白酒可分为四种，即浓香型酒，以泸州老窖酒为代表；酱香型，以茅台酒为代表；清香型，以山西汾酒为代表；米香型，以桂林三花酒为代表。 浓香型白酒主要香气成分是己酸乙酯和丁酸乙酯，酱香型白酒主要香气成分是高沸点羟基化合物和酚类化合物，清香型白酒主要香气成分是乙酸乙酯和乳酸乙酯。 7.种曲作用是提供大量的孢子，而曲通常用来提供大量的菌体或酶。 8.发酵工艺按发酵基质的物理性质分类，分为固态发酵、液态发酵、半固态发酵三种。 9.根据制曲过程中控制曲坯最高温度不同，可将大曲分为：高温大曲、偏高温大曲和中温大曲。 10.葡萄酒发酵过程中最重要的微生物是酵母菌，乳酸菌也起到一定作用。 11.发酵过程中的消泡可分为机械消泡和化学消泡二类。 12.乳酸发酵类型一般分同型乳酸发酵途径、异型乳酸发酵途径和双歧途径。 13.菌种扩大培养可分2个阶段实验室种子制备阶段和生产车间种子制备阶段。 14.谷物酿造分为两类谷物发芽、谷物制曲 二、名词解释 1.酿造：是我国人们对一些特定产品发酵生产的特殊称法，是未知的混合微生物区系参与的一种自然发酵。 2.菌种选育：是利用微生物遗传变异的特性，采用各种手段改变菌种的遗传性状，经筛选获得新的适合生产的菌株。 3.大曲：是以小麦或大麦和豌豆等为原料，经破碎、加水拌料、压成砖块状的曲坯后，再在人工控制的温度和湿度下培养、风干而制成。 4.小曲：是以米粉或米糠为原料，添加或不添加中草药，自然培育或接种母曲，或接种纯粹根霉和酵母，然后培养而成，呈颗粒状或饼状。 5.淀粉糊化：淀粉在水中经加热会吸收一部分水而发生溶胀，如果继续加热至一定温度（一般60～80℃），淀粉粒即发生破裂，造成黏度迅速增大，体积也随之迅速变大，这种现象称为淀粉的糊化。经糊化的淀粉称为α-淀粉。 6.淀粉液化：淀粉发生糊化之后，继续升温，支链淀粉也开始溶解，胶体状态破坏，形成黏度较低的流动性醪液，这种现象称淀粉的溶解，或称液化。 7.固态发酵：指在没有或几乎没有游离水的不流动基质上培养微生物的过程，此基质称为“醅”。 8.糖酵解：生物体内葡萄糖被降解成丙酮酸的过程称为糖酵解。

食品发酵原理

教案 课题：第二章食品发酵原理审批签字 班级授课日期 学时2学时 教 学目标知识目标： 一、发酵工业的基本概念 二、微生物发酵的基本特征 三、本课程的重点内容和任务 技能目标：使学生能够了解微生物发酵的基本特征 教学 重点难点重点：微生物发酵的基本特征难点：微生物发酵的基本特征 教学 方法讲授法 参考资料 或教具 多媒体课件、教材 教学内容方法过程：附记[组织教学]：师生问好，检查出勤情况 [新课导入]： 近几十年的来微生物发酵不但在应用领域上更加广泛，更重要

教学内容方法过程：附记的是建立了许多新的微生物发酵理论体系，诸如：代谢控制发 酵、基因工程菌发酵等 [讲授新课]：食品发酵原理 二、发酵工业的基本概念 微生物学中的发酵的定义： 微生物发酵工业的概念： 1.发酵工业生产的基本模式 讲述生物工业的基本生产模式，引出生物技术、生 物工程的概念，讲述两者之间的区别与联系 2.发酵工业的分类 二、微生物发酵的基本特征 1.微生物发酵过程是一个典型的化工过程 由于微生物生理特性决定了微生物在发酵过程中需要稳定的环境、特殊的条件以及以氧作为底物的供给，这些多涉 及到化工生产的一下领域： （1）质量的传递——氧的供给、代谢物的排泄等 （2）热量的传递——微生物呼吸产热，微生物生长于代谢 需要稳定的而严格的温度条件。 （3）动量的传递——涉及到搅拌轴功率的计算，他与溶 氧、气液混合的关系 （4）微生物的反应工程——涉及到微生物的生长动力学 模型的建立，产物生成动力学模型的建立。 2.微生物发酵过程是一个典型的代谢控制发酵 从微生物发酵的历史角度看，最早的微生物发酵是一 个自然发酵过程，现代微生物工业通常是指微生物的代谢 控制发酵？ 定义：是指利用生物的、物里的、化学的方法，人为 的改变了微生物的生长代谢途径，使之合成、积累、分泌

发酵食品工艺学复习

第一章酱油的生产技术：1、酱油发酵中主要微生物及其在酱油酿造中的作用 2、固态低盐法酿造酱油的工艺流程及关键步骤 3、酱油颜色与风味等的形成机理（重点） 酱油：是以植物蛋白及碳水化合物为主要原料,经过微生物酶的作用,发酵水解生成多种氨基酸及各种糖类,并以这些物质为基础,再经过复杂的生物化学变化,形成具有特殊色泽、香气、滋味和体态的调味液。 酿造酱油: 以蛋白质原料和淀粉质原料为主料，经微生物发酵制成的具有特殊色泽、香气、滋味和体态的调味液。 按发酵工艺分为两类： 1）高盐稀态发酵酱油：①高盐稀态发酵酱油②固稀发酵酱油 2）低盐固态发酵酱油 配制酱油:以酿造酱油为主体，与酸水解植物蛋白调味液，食品添加剂等配制成的液体调味品 ( 配制酱油中的酿造酱油比例不得少于50%。配制酱油中不得添加味精废液、胱氨酸废液以及用非食品原料生产的氨基酸液 ) 化学酱油:也叫酸水解植物蛋白调味液，是以含有食用植物蛋白的脱脂大豆、花生粕、小麦蛋白或玉米蛋白为原料，经盐酸水解，碱中和制成的液体调味品(安全问题：氯丙醇。) 生抽——是以优质的黄豆和面粉为原料，经发酵成熟后提取而成，并按提取次数的多少分为一级、二级和三级。 老抽——是在生抽中加入焦糖，经特别工艺制成浓色酱油，适合肉类增色之用。

酱油酿造的原料包括：蛋白质原料、淀粉质原料、食盐、水、其他辅助原料（重点）酿造酱油的主要微生物：酱油酿造主要由两个过程组成，第一个阶段是制曲，主要微生物是霉菌；第二个阶段是发酵，主要微生物是酵母菌和乳酸菌。 用于酱油酿造的霉菌应满足的基本条件：1）不生产真菌毒素、2）有较高的产蛋白酶和淀粉酶的能力；3）生长快、培养条件粗放、抗杂菌能力强；4）不产生异味。 一、曲霉 1、米曲霉 ?是生产酱油的主发酵菌。 ?碳源：单糖、双糖、有机酸、醇类、淀粉。 ?氮源：如铵盐、硝酸盐、尿素、蛋白质、酰胺等都可以利用。 ?基本生长条件：最适生长温度32-35℃，曲含水48%-50%，pH约6.5-6.8，好氧。 ?主要酶系：蛋白酶、淀粉酶、谷氨酰胺酶、果胶酶、纤维素酶、半纤维素酶等。 ?蛋白酶分为3类： ——酸性蛋白酶（最适pH3.0） ——中性蛋白酶（最适pH7.0） ——碱性蛋白酶（最适pH9.0-10.0 2、酱油曲霉 ?酱油曲霉分生孢子表面有突起，多聚半乳糖羧酸酶活性较高。

发酵技术在食品生产中的应用与控制

发酵技术在食品生产中的应用与控制 人们在几千年前就懂得利用发酵技术来生产食品，时至今日，发酵技术在食品生产中的应用更加广泛，生产出来的食品品种更加丰富多样。想要生产出符合产品标准要求的发酵食品，应掌握好食品的发酵技术。 发酵技术在食品生产中的控制要先做好发酵食品原料采购质量控制，然后根据产品品种、工艺流程合理布局好企业厂房与设施设备，加强影响发酵过程各因素的质量监控，是控制好发酵技术的关键所在。 1、发酵技术的发展 中国早在几千年前，人们就开始利用发酵技术从事酿酒、酱、醋等食品的生产，并积累了丰富的发酵经验。发酵食品最初发源于家庭和作坊式的手工制作，大多凭借祖先流传下来的技术和经验进行生产。后来，随着工业的发展，人们用机械或管道代替了繁重的体力劳动，对发酵生产工艺进行了规范，实现了工业化的规模生产。 2、发酵技术的定义 发酵技术是指人们利用微生物的发酵作用，运用一些技术手段控制发酵过程，大规模生产发酵产品的技术，称为发酵技术。发酵的概念来源于酿酒的过程。“发酵”最初来原于拉丁语“发泡”。 3、发酵技术在食品生产中的应用 通过发酵技术不仅能改善食品的风味、色泽和组织结构，还能提高食品的营养价值。因此，发酵技术在食品生产中的应用十分广泛。我们日常生产接触到的啤酒、酱油、腐乳、面包、酸奶和泡菜等都是利用发酵技术生产出来的传统发酵食品。 4、发酵技术在食品生产中的控制 要想生产出符合产品标准要求的发酵食品，应掌握好食品的发酵技术。虽然发酵食品种类繁多，不同的发酵食品对发酵技术有不同的要求，但由于工艺上存在一些相似之处，发酵食品的发酵技术也存在着某些共性。我国自从1980年以来陆续颁布了多种发酵食品的生产许可证审查细则，这些都可以作为发酵食品生产技术控制的参考，发酵技术在食品生产中的控制主要有以下几点。 1）发酵原料采购质量要严格控制 选择符合要求的原料对发酵食品来说非常重要。食品发酵使用的原料常以糖质或淀粉等碳水化合物为主，发酵用微生物菌种绝大多数来源于已有的优良菌种，或自行选育新菌种。发酵食品使用的原料必须符合《食品安全法》第五十条规定：“食品生产者采购食品原料、食品添加剂、食品相关产晶，应当查验供货者的许可证和产品合格证明；对无法提供合格证明的食品原料，应当按照食品安全标准进行检验；不得采购或者使用不符合食品安全标准的食品原料、食品添加剂、食品相关产品。” 如酱油和啤酒等发酵食品都会用到豆料、谷物等作为发酵原料，这些原料中常见的危害有重金属超标、农药残留及放射性污染等，因此购迸这些原料时应加强药物残留和重金属的测定。2）厂房工艺布局要合理、发酵设施设备要齐全并符合要求 合理的厂房布局和必备的发酵设备是生产发酵食品的前提条件。企业必须具备符合规定的相适应的生产场所，厂区周围应无有害气体、烟尘等扩散性污染源。生产工艺布局应合理，各工序应减少迂回往返，避免交叉污染。企业必须应具有与生产的食品品种、数量相适应的且具备审查细则中规定的必备的生产设备；设备性能与精度应能满足食品生产加工的要求。例如，食醋的生产，生产用的厂房能满足原料处理、种曲(外协的除外)和制曲、液化及糖化、酒精发酵、醋酸发酵、淋醋、调配、灭菌处理和灌装(包装)的设备。 凡与发酵食品生产接触的设备、管道、涂料、工器具和容器等必须用无毒、无异味、抗腐蚀、

食品发酵与酿造工艺学

食品发酵与酿造工艺学 第一章绪论 1、什么是发酵和酿造，发酵与酿造有何特点？ 发酵是指微生物在有氧或无氧条件下的生命活动来制备生物菌体或其代谢产物的过程；酿造是指把成分复杂、风味要求较高的辅食佐餐调味品的生产。 发酵与酿造的特点：安全简单、原料广泛、反应专一、代谢多样、易受污染和菌种选育2、发酵与酿造发展的历程（三代五个转折） 第一代微生物发酵技术——纯种发酵的建立为发酵工业的第一个转折点；第二代微生物发酵技术——深层培养技术中的通气搅拌技术为发酵技术进步的第二个转折点，代谢控制发酵技术则为发酵技术发展的第三个转折点，期间还实现了微生物对化合物的转化，发酵原料的转变成了发酵技术的第四个转折期；第三代微生物发酵技术——基因工程菌的构建发展成了发酵工程的第五个转折点。 第二章菌种选育、保藏与复壮 1、生产菌为什么会发生退化，如何防止？ 生产菌发生退化的原因有：有关基因的自发突变，育种后未经很好的分离纯化，培养条件的 改变和污染杂菌的影响 防止退化的措施： （1）控制传代次数，降低自发突变的几率 （2）创造良好的培养条件 （3）利用不易衰退的细胞传代 （4）采用有效的保藏方法 （5）经常进行分离纯化 2、常用的菌种保藏方法、原理及其适合的对象。 菌种保藏的要求：不死、不衰、不污染，不降低生产性能 菌种保藏的基本原理：根据微生物的生理、生化特点，选用优良菌株，最好是它们的休眠体，人工地创造适合于休眠的环境条件，即干燥、低温、缺乏氧气和养料等，使微生物的代谢活动处于最低的状态但又不至于死亡，从而达到保藏的目的。 常用的菌种保藏方法： 斜面冰箱保藏法，此法一般可保藏3个月左右，适合于各种菌进行保藏

#090234现代食品发酵技术

《现代食品发酵技术》课程（090234）教学大纲 一、课程基本信息 课程中文名称：现代食品发酵技术 课程代码：090234 学分和学时：3学分72学时（其中理论课3学分、54学时；实验课0.5学分、18学时）课程性质：专业选修课 授课对象：生物技术及使用专业 二、课程教学目标和任务 现代食品发酵技术是一门综合性及实践性很强的课程，是以微生物生理及其发酵的生化机制、微生物遗传育种、代谢调节等理论为基础，以化工原理、发酵动力学、发酵技术及设备等工科内容为支撑，要求学生通过本课程的学习，了解发酵食品的起源及发展状况，以适应食品研究开发、生产经营管理、质量控制等各行业对人才知识结构的需求。 该课程的基本任务是：理解掌握各种发酵食品如啤酒、葡萄酒、蒸馏酒、味精、酱油、食醋、酸奶、干酪等生产工艺原理、种类及其卫生和安全等方面的基本知识，掌握所授发酵食品生产的工艺控制措施，要求学生了解发酵食品的最新研究进展，为今后从事相关工作奠定基础。 三、学时分配 课程内容和学时分配表 章节内容学时分配绪论 2 一发酵食品生产及控制 4 二啤酒的生产工艺20 三葡萄酒的生产工艺12 四蒸馏酒生产工艺 5 五酿造调味品生产工艺 4 六发酵畜产品生产工艺 4 合计54 四、课程教学内容和基本要求 绪论 教学目的：系统地介绍和讲解发酵食品的种类及发酵工业现状；立足于本课程的特点，在对实际问题进行分析的过程中讲解本课程的基本内容和核心内容。 基本要求：熟悉发酵、发酵工业的含义；了解当前发酵食品的种类；了解发酵食品的发展概况。 重点和难点：发酵工业现状。 教学方法：讲授、多媒体。

主要内容： 一、国内外发酵食品发展概况。 二、发酵食品及工艺概述。 第一章发酵食品生产及控制 教学目的：介绍发酵食品原料处理及菌种的选育和扩培、发酵机制、产物的提取和精制，基本要求：了解发酵食品的生产及控制要点。 重点和难点：食品发酵机制及产物的提取、精制原理。 教学方法：讲授、多媒体。 主要内容： 一、原料处理。 二、常用发酵微生物及培养。 三、发酵机制。 四、产物的提取和精制过程。 第二章啤酒的生产工艺 教学目的：介绍啤酒分类和啤酒工业现状，重点讲授麦芽的生产及麦芽汁的制备技术、啤酒发酵机制及成品啤酒稳定性。 基本要求：了解啤酒工业发展现状及啤酒的后处理工艺；掌握啤酒工业的历史、地位，酒度的表示方法，啤酒原料的种类和性质；重点掌握制麦工艺，麦芽汁制备工艺，啤酒酵母的扩大培养、传统发酵工艺和啤酒的大型圆柱锥底发酵罐发酵法、高浓度酿造法及啤酒的生物、非生物、风味稳定性和防治方法。 重点和难点：麦芽及麦汁制备工艺要点，啤酒的发酵技术，成品啤酒的稳定性。 教学方法：讲授、多媒体。 主要内容： 第一节啤酒和啤酒工业 世界啤酒工业的历史；我国啤酒工业的历史；我国啤酒工业的现状和未来；酒度的表示方法；啤酒的定义、分类及酒度的表示方法 第二节原料和麦芽制备 一、原料 大麦的外形、基本结构、化学组成、生理特征和储藏；啤酒大麦的质量标准；麦芽辅助原料种类；酒花的化学成分及其作用；酒花的加工制品；啤酒酿造用水的质量要求和处理。 二、麦芽制备 大麦清选、分级的方法和设备；浸麦理论、方法和设备；发芽的方法、条件、设备和物质的变化；判断发芽优劣的根据；麦芽干燥的操作、技术条件和干麦芽的质量标准

发酵食品的制作

8.1.1发酵食品的制作 教材分析： 本节主要介绍了与发酵有关的知识。课本首先以学生常见的食品入手吸引学生的注意力，激发学生学习的兴趣。接着，课本介绍了“酸奶的简易制作方法”将学生的学习兴趣进一步推向高潮。通过大家谈的内容，学生对以前的知识加以回忆，以解决问题的形式认识酵母菌和乳酸杆菌等的代谢特点。再通过“知识链”的步骤介绍了发酵食品制作的原理。而“实际用”则对发酵食品制作的历史和进展作了简单的概述。 对于发酵食品的概念，学生应该比较熟悉，如日常生活中的馒头、啤酒、面酱、酸奶、泡菜等等。但是，具体到发酵食品的制作方面，学生的认识不会那么深刻，也许学生知道蒸馒头的方法，但是，对于发酵的原理还有一定的欠缺。另外，对于美味的酸奶、泡菜等的制作技术，学生更是非常感兴趣。因此，本节课的内容学生既熟悉又知之有限、充满兴趣，比较容易调动学生的学习积极性。 教学目标 知识目标 1.举例说出日常生活中的生物技术。 2.说出发酵的原理。 3.说出酸奶的制作步骤。 4.准确说出酸奶制作的注意事项及原理。 5.举例说明发酵技术在食品制作中的应用。 能力目标 1.通过实验的过程，提高逻辑思维能力。 2.尝试制作牛奶。 情感价值观目标 体验制作酸奶的过程 教学重点难点 重点：发酵食品的制作原理和步骤。 难点：发酵食品的制作过程。 重难点突破 1.在课堂上由挂图和实物演示由鲜奶制作酸奶的过程。 2.每一步操作设计一个相应注意事项的问题，让大家思考。 3.同学们自己体验制作过程及注意事项。 4.即学即练，涉及相应的练习题。 教学准备 白酒、牛奶、酸奶、面包、酱油、醋、小麦模型、三脚架、烧杯、烧瓶、三角架、酒精灯、水槽、冷水、白糖、温度计、塑料薄膜、皮筋。 课时准备 一课时

食品发酵工程技术现状与趋势

酒精阳性乳是指用68%或70%酒精与牛乳混合而产生细微颗粒或絮状凝块的牛乳。 食品发酵工程技术现状与趋势（仅供参考） 发酵工程就是通过研究改造发酵所用的菌种，以及相应的生物技术手段控制发酵过程，来大规模地工业化生产发酵产品。生物技术以基因工程为核心内容，包括细胞工程、酶工程和发酵工程等技术领域，可依据发酵目标产品定向开发菌株。应用现代生物技术分离、选育、改良发酵菌株，人为控制菌种比例和添加量，进行纯种发酵，既可以提高发酵效率, 又能稳定产品质量。 我国是食品发酵与酿造基础较好的国家，传统酿酒和传统酿造在我国历史悠久，现代发酵技术在酿酒工业、酶制剂工业等的带领下，在我国已形成一个完整的工业体系，规模和产量在世界上都占有相当的比重。发展食品发酵与酿造工业在我国已有相当的产业基础、较好的技术力量及广阔的市场和需求。但是，我国传统发酵食品总体工业化程度不高，目前只有酱油、醋等少数产品实现了高度工业化，还有很大一部分传统发酵食品的加工手段比较原始或工业化程度很低，如腐乳、豆豉、酱菜等。 食品发酵工程技术是随着工业技术的进步而不断发展的，随着生物技术的高速发展，发酵工程也得到了迅速发展。发酵工程是生物技术的必由之路，许许多多通过生物技术发展起来的新产品都必须用发酵方法来生产。因此可以说，发酵工程的潜力几乎是无穷的，随着科学技术的进步，发酵工程也必将取得长足的进步。现代食品发酵工程技术的发展主要集中在以下几方面。 （一）利用基因工程技术，人工选育和改良菌种 基因工程是一种将目的基因从DNA上切割下来(或人工合成)，在体外将该基因连接到载体上，通过转化或转导等手段将重组的基因组导人受体细胞，使后者获得复制该基因的能力，从而达到定向改变茵种遗传特性或创造新菌种的目的。这种带有目的基因的受体细胞，具有我们所希望的新的遗传性能和生产性能，这是常规育种方法无法做到的。基因工程已迅速在动植物细胞、微生物中得到应用，我们已能使微生物获得只有动植物细胞才有的生产特性，就是说采用微生物发酵技术就能获得价格昂贵的动物性蛋白质，如胰岛素、干扰素等。可以说，基因工程为发酵与酿造技术提供无限的潜力，掌握了基因工程技术，就可以根据人们的意愿来创造新的物种，利用这些物种为人类做出不可估量的贡献。 （二）结合细胞工程技术，用发酵技术进行动植物细胞培养 细胞原生质体融合技术使动植物细胞的人工培养技术进入了一个新的阶段。借助于微生物细胞培养的先进技术，大量培养动植物细胞的技术日臻完善，有很多已经进行大规模生产。 动植物细胞能产生很多微生物细胞所不具备的特有的代谢产物，进行动植物细胞的培养，就能生产这些特有物质。如动物细胞可生产生长激素、疫苗、免疫球蛋白等；植物细胞可生产生物碱类、色素、类黄酮、花色苦、苯酚、固醇类、菇烯类、植物生长激素类、调味品、香料等。植物细胞培养还可以用于种苗生产，名贵的植物、花卉种苗可在实验室得以培育。 （三）应用酶工程技术，将固定化酶或细胞广泛应用于发酵与酿造工业 将酶固定在不溶性膜状或颗粒状聚合物上，以聚合物作为载体的固定化酶在连续催化反应过程中不再流失，从而可以回收并反复利用，这样就改善了反应的经济性；酶也不会混杂在反应产物中，可大大简化提取纯化工艺；另外，有些酶在游离状况下容易失活，固定后稳定性得以提高。固定化细胞则是将具有一

发酵食品工艺学2.0完全版

发酵食品工艺学 1.发酵工业：经纯种培养和提炼精制获得的成分单纯、无风味要求的产品的生产过程叫发酵工业。 2.酿造工业：经自然培养、不需提炼精制、产品由复杂成分构成并对风味有特殊要求的食品或调味品 的生产过程。 3.发酵食品：是指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。 4.食品发酵：指人们借助微生物在有氧或无氧条件下的生命活动来制备发酵食品的过程。 5.混蒸续渣法：将发酵成熟的酒醅与粉碎的新料按比例混合，然后在甑桶内同时进行蒸粮蒸酒，这又 叫混蒸混烧。 6.清蒸续渣法：即原料的蒸煮和酒醅的蒸馏分别单独进行。 7.啤酒：是以大麦和水为主要原料，大米或谷物、酒花等为辅料，经制成麦芽、糖化、发酵等工艺 而制成的一种含有二氧化碳、低酒精度和营养丰富的饮料。 8.纳豆：由大豆经发酵而成的，表面布满黏液，加起来有很长细丝的一种食品。 9.泡菜：泡菜是以生鲜蔬菜或蔬菜咸坯为原料，添加或不添加辅料，经中低浓度食盐水泡渍发酵， 调味，包装，灭菌等加工而成的蔬菜制品。 10.开菲尔酸奶酒：是由数10种的乳酸菌及酵母菌所形成的复合型发酵酸奶酒。 11.酸奶油：用杀菌后的稀奶油为原料，添加乳酸菌，经发酵而制成淡的或咸的奶油。 12.奶酪：是以全脂乳或脱脂乳为原料,经乳酸发酵和凝乳酶的凝固作用,然后排除乳清,制成新鲜的或发 酵成熟的乳制品。 小题 1、发酵的食品中哪些属于发酵工业所得食品，哪些属于酿造工业所得食品？ 发酵工业：酒精、抗生素、柠檬酸、氨基酸、酶、维生素、某些色素等。 酿造工业：黄酒、白酒、清酒、葡萄酒、酱油、醋、腐乳、豆豉、面酱等。 2、简述淀粉酶的种类？ 主要有液化型淀粉酶（即α—淀粉酶）和糖化型淀粉酶。 3、按糖化发酵剂、香型白酒（要举例）是如何分类的？ 按糖化发酵剂可分为大曲、小曲、麸曲白酒。 按洒的香型分为清香型、浓香型、酱香型、米香型、兼香型或其他香型。 酱香型：茅台酒、郎酒；浓香型：五粮液、泸州老窖酒；清香型：汾酒。 4、按原麦汁浓度、杀菌方式啤酒是如何分类的。按颜色、最终含糖量葡萄酒如何分类？ 啤酒： 按麦汁浓度：1.高浓度啤酒生产啤酒的原麦汁浓度为16%以上。2.中浓度啤酒生产啤酒的原麦汁浓度为8%～16%。3.低浓度啤酒生产啤酒的原麦汁浓度低于8%。 按杀菌方式：1.鲜啤酒不经巴氏杀菌的啤酒称为鲜啤酒，也称为生啤酒。2.熟啤酒经巴氏杀菌的啤酒称为熟啤酒，也称杀菌啤酒。这类啤酒可瓶装或罐装。3、纯生啤酒

现代食品生物技术(陆兆新)重点

◆生物技术的确切定义: 人们运用现代生物科学，工程学和其他基础学科的知识，按照预先的设计，对生物进行控制和改造或模拟生物及其功能，用来发展商业性加工，产品生产和社会服务的新技术领域。 ◆生物技术的构成 ◆生物技术各构成成分之间的关系 现代生物技术的核心是基因工程，而现代生物技术的基础和归宿则是发酵工程和酶工程，否则就不能获得产品和经济效益，也就体现不了基因工程和细胞工程的优越性。 基因工程的定义： ▼是指按照人们的意愿和设计方案， ▼以分子生物学，分子遗传学，生物化学和微生物学为理论基础， ▼通过将一种生物细胞的基因分离出来或人工合成新的基因， 在体外进行酶切和连接并插入载体分子构成遗传物质的新组合， ▼导入到自身细胞或另一种细胞中进行复制和表达等实验手段， ▼有目的的实现动物，植物和微生物等物种之间的DNA重组和转移，使现有物种在短时间内趋于完善或创造出新的生物特性。 发酵工程的定义 : 利用微生物的某种特性，通过现代化工程技术手段进行工业规模生产的技术. 包括: ①传统发酵（有时称酿造）， ②近代的发酵工业如酒精，如乳酸，丙酮-丁醇等 ③目前新兴的如抗生素，有机酸，氨基酸，酶制剂， 核苷酸，生理活性物质，单细胞蛋白等的发酵生产 酶工程的定义 : 酶工程是利用酶所特有的生物催化性能，将酶学理论与化工技术结合而成的一门生物技术。也就是利用离体酶或者直接利用微生物细胞，动植物细胞，细胞器的特定功能，借助于工程学手段来生产酶制剂并应用于相关行业的一门科学。 细胞工程的定义 : 是利用细胞生物学和分子生物学技术，通过类似于工程学的步骤，在细胞整体水平或细胞器水平上，按照人们的意愿改变细胞内的遗传物质已获得新型生物或特定细胞产品的一门综合性科学技术。 蛋白质工程的定义 :

食品发酵论文食品发酵 论文

发酵食品生产技术实验教学及其改革 发酵食品生产技术是我院食品加工专业、食品生物技术专业的一门实践性极强、与生产实际联系非常紧密的专业核心课程。该课程培养学生对食品发酵的科学原理理解、实验技能操作、科研研究思路及实际动手能力有着非常重要的作用。目前,国内有食品科学专业的很多高校都开设发酵食品生产技术这门课程,尽管所开设实验的种类和项目有所不同,但是其共同特点是每个实验都分班级按照独立的小实验进行,实验缺少综合性、整体性。同时在实验结束后,缺少对“实验产品”食品品质鉴定相关的实验内容。因此,本文主要论述自己在发酵食品生产技术实际实验教学过程中的经验及改革建议。 一、发酵食品生产技术实验课存在的问题 1.教学方法传统老套,学生学习的积极性不高 传统的实验教学大多采用注入式教学,过分强调教师的讲解,从而忽视学生的探索,即由教师给出实验目的、实验仪器、实验材料以及实验方法,然后由学生进行实验。这种教学方法的缺点是忽略了对学生探索能力和应用能力的培养,大大降低了对学生学习主动性的培养。因此大多数情况下,往往是一个实验项目完成后,很多学生还不能够系统地阐述该实验的原理与步骤,学生的学习效果无法得到保证。 2.学生缺少到相关食品企业进行参观实践,理论与实践脱节 目前大多数实验课时,学生对整个实验过程的认识仅仅是老师的讲解和实验指导书的文字,缺少到相关食品企业进行参观实践,对实验过程缺少一个感性的认识。这一点,国外相关食品专业的实验教学做的相对较好,他们强调学生的动手能力和实验设计能力,注重学生到工厂企业的参观与实习。 3. 考核方式不科学 过去的学生实验成绩评定,主要是根据实验报告的撰写进行评分,但在实际操作过程中,出现了相当一部分学生不认真操作,基本技能掌握不好,但实验报告却写得非常好的不良现象。 二、对发酵食品生产技术实验课程教学改革的探索 1. 认真做好预实验,进行启发式教学 课前认真备课、做好预实验,确定新材料、新仪器使用的最佳条件。在授课中,指导老师通过提问检查学生的预习情况,讲解实验原理与操作主要事项,并就实验内容提出问题,让学生带着问题到实验中去寻求答案。这样既能提高学生学习兴趣,又能加深对知识的了解。此外,教师要及时在每天实验结束时对当天的实验做出总结,评析学生讨论实验结果,并鼓励学生大胆提出疑问,查阅文献,解决实验过程中遇到的问题。 2. 建立以学生为中心的实验教学模式 形成以自主式、合作式、研究式为主的学习方式。在开设发酵食品生产技术这门课程之前,学生已学过了食品微生物实验、食品化学、仪器分析等课程,此时的学生已经具备了相关的微生物操作和相关仪器操作的基本技能和理论知识。上课前,学生自由组合,5~7人一组,形成一个团队。开始上课后,老师对每个小组进行提问,对每个小组的实验设计进行检查,纠正错误,然后在实验小组内讨论修订实验设计,最后共同商定一个可行的实验方案。例如,在做发酵酸奶实验时,很多学生结合日常生活,以草莓、葡萄、西红柿等不同的果蔬原料做出不同口味的酸奶;在做酒酿实验时,有的小组采用不同品质的糯米为原料,来考察糯米品种因素对酒酿口味的影响。通过这种实验设计,一方面大大提高了学生实验的积极性,另一方面大大提高了学生对知识的掌握。 学生为了设计好自己的实验,主动查阅相关资料,预习实验内容,能够积极与同学进行讨论,在老师提问时能够踊跃发言,甚至在实验过程中发现实验的不足之处,并加以改进。这种互动也督促老师要积极备课,在课前查阅大量的资料,以应对学生提出各种问题。这种教学相长的良性循环有力地促进学生学习的飞跃。让学生自主设计实验的教学方式,不仅能培养学生的

食品工艺流程

广西农业职业技术学院《食品工艺》（第五章）课程教案 第 1 次课教案（授课时数：2节） 授课章节第五章酿造食品工艺第一节啤酒的生产 教学目的了解啤酒的现状、啤酒的种类及特点；掌握啤酒生产的原料，各原料的作用、麦芽汁的制备方法及操作要点 教学重点啤酒的分类、原料、麦芽汁的制备方法。 教学难点麦芽汁的制备。 教学方法讲授、提问并解凝 第五章酿造食品工艺 第一节啤酒的生产 一、啤酒的概况： 1．啤酒是以优质大麦为主要原料，啤酒花为香料，经过制麦芽、糖化、啤酒酵母发酵等工序制成的富含营养物质和二氧化碳的低度酒精饮料。 2．啤酒素有“液体面包”和“人造牛奶”之称。啤酒的历史悠久，大约起源于9000年前的中东和古埃及地区，后跨越地中海，传入欧洲，19世纪 末，传入亚洲。目前我国已成为世界第一大啤酒生产国。2005年啤酒产 量已超3000万吨。 二、啤酒的种类： 1．上面发酵啤酒与下面发酵啤酒 (按酵母性质不同而划分) 2．淡色啤酒、浓色啤酒和黑色啤酒 (根据啤酒色泽而划分) 3．鲜啤酒和熟啤酒 (根据啤酒是否经过灭菌而划分) 4．低浓度啤酒、中浓度啤酒和高浓度啤酒 (按原麦汁浓度不同而划分的) 5．新的啤酒品种(1)干啤酒(drybeer) (2)无醇(低醇)啤酒（3）稀释啤酒

三、啤酒酿造的原料 1．大麦：大麦是酿造啤酒的主要原料，之所以适于酿造啤酒是由于： ①大麦便于发芽，并产生大量的水解酶类。 ②大麦种植遍及全球。 ③大麦的化学成分适合酿造啤酒，其谷皮是很好的麦汁过滤介质。 ④大麦是非人类食用主粮。 ⑤大麦制成麦芽比小麦、黑麦、燕麦快化。 2．酒花： ①赋予啤酒香味和爽口苦味。 ②提高啤酒泡沫的持久性。 ③促进蛋白质沉淀，有利啤酒澄清。 ④酒花有抑菌作用，加入麦芽汁中能增强麦芽汁和啤酒的防腐能力。酒花的 化学成分非常复杂，对啤酒酿造有特殊意义的三大部分为：苦味物质、酒花精油、多酚物质。 3．辅助原料 在酿造啤酒中通常多采用未发芽的谷类或糖类作为辅助原料，国内较常用的是大米（用量为25％～45％）、玉米（除去胚芽）、大麦、糖或糖浆等。 4．酿造用水 5．酵母 四、啤酒酿造的基本工艺过程 (一)麦芽汁制造 1．制麦的目的： （1）通过大麦发芽，使其产生多种水解酶，以便通过后续糖化使淀粉和蛋白质得以分解。

发酵食品工艺学

发酵食品工艺学教案讲义 （二合一） 二级学院（部、中心）食品科学学院 学科（专业）食品科学与工程 课程课时 48学时 授课对象 08食品本 授课教师马长中 职称职务讲师 教材名称发酵产品工艺学 2011年 8月 13日 发酵食品工艺学 第一章酒与酒精 第一节啤酒 1教学目标：使学生掌握啤酒、下面啤酒酵母和上面啤酒酵母的概念、啤酒酿造原料、啤酒花的酿酒功能、麦汁煮沸与添加酒花的目的、主发酵的物质变化，了解啤酒及其种类、麦芽制备、麦芽汁的制备、啤酒酵母的种类、啤酒酵母的扩大培养、啤酒主发酵。 2教学内容：主要讲啤酒概述、啤酒酿造原料、麦芽制备、麦芽汁的制备、啤酒主发酵。 3重点和难点：啤酒、下面啤酒酵母和上面啤酒酵母的概念；啤酒酿造原料；主发酵的物质变化。 4教学方法：采用讲授式、启发式、问答式相结合的教学方法。 5教学手段：传统讲解。 6学时分配：理论2学时。 7教学进程： 一、概述

（一）啤酒及其种类 1.定义 由大麦和酒花制成的含有CO2的酒精饮料。 2.种类 下面发酵啤酒 （1）按生产方法和酵母种类分 下面发酵啤酒 营养啤酒(麦汁浓度2.5~5％) （2）按啤酒的原麦汁浓度分佐餐啤酒(麦汁浓度4~9％) 贮藏啤酒(麦汁浓度10~14％) 高浓度啤酒(麦汁浓度13~22％) 浅色啤酒 （3）按啤酒的色泽分浓色啤酒 黑色啤酒 鲜啤酒 （3）按啤酒是否杀菌分熟啤酒 纯生啤酒 （二）啤酒生产工艺过程 1.制麦 大麦→粗选→精选→浸麦→发芽→绿麦芽→烘干、除根 ↓ 成品麦芽 2.糖化 麦芽及辅料→粉碎→糊化、糖化→过滤→煮沸→冷却→冷麦汁 ↑↑ 水酒花 3.发酵 冷麦汁→主发酵→后发酵 4.后处理及包装 后发酵完的酒液需进行过滤，才能包装出售 二、啤酒酿造原料