食品发酵与酿造工艺学复习

绪论1、 发酵工程涉及的内容：（1）菌种选育及扩大培养；（2）原料预处理和培养基的制备；（3）发酵设备及反应条件的选择；（4）产品的分离与纯化2、 发酵：指微生物在无氧条件下，分解各种有机物质产生能量的一种方式3、 发酵工程：直接利用微生物的机能将物料加工以提供产品的过程，又称微生物工程第三章1、 初级代谢：是指微生物的生长、分化和繁殖所必需的代谢活动；初级代谢产物如氨基酸、核苷酸和维生素等；2、 次级代谢：是指非微生物生命活动所必需的生命活动；次级代谢产物如抗生素、色素和毒素等；第四章1、 优质种子必备的条件：（1）菌种细胞的生长活力强，移种到发酵罐后能迅速生长，以缩短迟滞期；（2)生理性状稳定，以便得到稳定的菌体生长过程；（3）具有适宜的菌体总量及浓度，以满足大容量发酵的要求；（4）无杂菌污染，以确保整个发酵过程正常进行；（5）保持稳定的生产能力，使最终产物的生物合成量持续稳定高产；2、 怎么获得优质种子：（1）有一种能使保存的菌种转移到存活力能达到最大的复活培养基上的方法；（2)有一个不引起种子染菌的接种场所；（3）具有定量判断种子质量标准的方法；（4）具有定量测定菌种一系列生理状态变化的方法，以能正确地反映生物物质的连续变化；（5）选择能满足种子扩大培养的容器和其他环境条件；3、 种子扩大培养的过程：实验室制备阶段和生产车间种子制备阶段；4、 种子罐级数：指制备种子需逐渐扩大培养的级数；5、 接种龄：是指种子罐中培养的菌丝开始移入下一级种子罐或发酵罐时的培养时间；6、 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；7、 微生物的生长和培养方式：分批培养、连续培养、补料分批培养；8、 莫诺方程：，式中，S限制性营养物浓度；max最大比生长速率；Ks常数，在数值上为=1/2max是限制性营养物质的浓度；莫诺方程只有当微生物生长受一种限制性营养物质制约时才适用9、 发酵热：指发酵过程释放的净热量，包括生物热、搅拌热、蒸发热、辐射热10、 发酵过程中温度的影响和控制1） 由于微生物生长和产物的形成都是一系列酶促反应的结果，因此，从酶动力学角度来看，酶促反应导致温度升高，反应速率加大，生长代谢加快，生长期提前。但因酶本身很易因热而失去活性，温度越高，酶的失活也越快，表现在菌体易于衰老，发酵周期缩短，影响产物的最终产量。此外温度还通过影响发酵热性质来间接影响发酵。例如温度影响基质和氧的溶解从而影响发酵。温度影响细胞中酶的活性，从而影响代谢调节途径，造成产物的变化。2） 一般来说，接种后应适当提高些培养温度，以利于孢子的萌发或加快微生物的生长、繁殖，而且此时发酵的温度大多是下降的；待发酵液的温度表现为上升时，发酵液的温度应控制在微生物的最适生长温度；到主发酵旺盛阶段，温度的控制课比最适生长温度低些，即控制在微生物代谢合成的最适温度；到发酵的后期，温度出现下降的趋势，直至发酵成熟即可放罐。11、泡沫的危害：（1）泡沫过多会引起发酵液溢出而造成浪费和污染；（2）泡沫上升到灌顶，可能从轴封渗漏，造成杂菌污染；（3）泡沫过多就必需减少发酵罐的填充系数，降低了设备使用率；（4）泡沫影响氧传递，影响通气搅拌效果；（5）当泡沫稳定，难以消除时，代谢产生是气体不能及时排出，影响菌体正常呼吸作用，甚至造成菌体自溶；（6）为将泡沫控制在一定范围内，就需加入消泡剂，将对发酵工艺及后期分离提取工作造成不便；12、消泡的方法：1）物理法；2）机械法；3）化学法：（1）化学消泡剂的选择：a、消泡剂必需是表面活性剂，具有较低的表面张力；b、具有一定的亲水性，对气液界面的铺展系数足够大，能迅速发挥消泡活性；c、在水中的溶解度必需较小，以保持长久的消泡能力；d无毒，不影响菌体的生长和代谢；e不影响氧在培养液中的溶解和传递；f、具有良好的热稳定性；g来源方便、广泛，价格便宜；（2）常用的消泡剂种类：天然油脂类、聚醚类、醇类、硅酮类；第五章1、 酒精发酵原料：（1）淀粉质原料；（2）糖质原料；（3）纤维质原料；（4）其他原料；2、 与发酵有关的微生物：糖化菌和发酵菌；3、 淀粉质原料酒精发酵工艺：原料预处理、原料蒸煮、糖化剂制备、糖化、酒母制备、乙醇发酵、蒸馏；4、 白酒的分类：（1）按所用糖化发酵剂分：大曲白酒、小曲白酒、麸曲白酒；（2）按香型不同分：浓香型白酒（泸州老窖）、酱香型白酒（茅台酒）、清香型白酒（汾酒）、米香型白酒（广西桂林三花酒）；5、 白酒风味物质成分：白酒有乙醇、水和微量成分组成，主要成分是乙醇和水，微量成分总量不超过2%；白酒中微量成分有130多种，主要有高级醇（3个以上的醇类）、酯类、有机酸类、醛类、酮类及极少量的含硫有机化合物等；1） 浓香型白酒主要香味成分是己酸乙酯和适量的丁酸乙酯及其他酯类、有机酸、高级醇及醛类；2）酱香型白酒的主要呈味物质是高沸点羰基化合物；3）清香型白酒主要香味成分是乙酸乙酯和乳酸乙酯；4）米香型白酒主要香味成分是苯乙醇和己酸乙酯；6、高温大曲的制备： 7、 大曲白酒的生产方法：续渣法和清渣法；1） 续渣法：是将粉碎后的生原料（称为渣子）与酒醅（或称母糟）混合后在甑桶内同时进行盖料和蒸酒（称为混烧），凉冷后加入大曲继续发酵，如此不断反复；浓香型白酒和酱香型白酒生产均采用此法；2） 清渣法：是将原辅料单独清蒸后不配酒醅进行清渣发酵，成熟的酒醅单独蒸酒；清香型白酒的生产主要采用次工艺；8、 啤酒：1）素有液体面包之称；2）种类：（1）按酵母性质不同课分为上面发酵啤酒和下面发酵啤酒；（2）按色泽可分为淡色啤酒、浓色啤酒和黑色啤酒；（3）按是否经过灭菌可分为鲜啤酒和熟啤酒；（4）按原麦汁浓度不同可分为低浓度啤酒、中浓度啤酒和高浓度啤酒；9、 啤酒酿造原料：1）大麦；2）啤酒花：（1）啤酒花成分有酒花树脂、酒花油、多酚物质、单糖、果胶、蛋白质、酯和蜡等，前三者是对酿酒有用的成分，它们赋予啤酒特有的苦味和香味，酒花树脂还有防腐作用，多酚物质则具有澄清麦汁和赋予啤酒以醇厚酒体的作用；（2）酒花树脂是啤酒苦味的主要来源，它包括酸、酸等成分，其中酸较为重要，它可以异构化为异酸，啤酒苦味主要来自异酸，国际上倾向于用酸含量来衡量酒花的酿造价值；3）辅助原料：多数用大米；4）水；5）酵母10、 浸麦的目的：1）充分洗去大麦表面的尘埃、泥土和微生物；2）加速酚类等有害物质的浸出，促进发芽，有利于提高麦芽质量；11、 发芽的目的：发芽是一生理生化变化过程，通过发芽，可使大麦中的酶系得到活化，使酶的种类和活力都明显增加，随着酶系统的增加，麦粒部分淀粉、蛋白质和半纤维等大分子物质得到分解，使麦粒达到一定的溶解量，以满足糖化时的需要；12、 糖化方法：（1）煮出糖化法；（2）浸出糖化法；第六章1、淀粉水解的方法：酸解法；酶解法；酸酶结合法2、谷氨酸的生物合成途径谷氨酸生产菌的生化特征：1）有催化固定二氧化碳的二羧酸合成酶苹果酸酶和丙酮酸羧化酶的存在，使三羧酸循环的中间代谢产物能得到补充。同时，丙酮酸脱羧酶的活力不能过强，以免丙酮酸被大量耗用而使草酰乙酸的生成受到影响；2）-酮戊二酸脱氢酶的活性很弱，这样有利于-酮戊二酸的蓄积；3）异柠檬酸脱氢酶活力强，而异柠檬酸裂解酶活力弱，这就有利于谷氨酸前提物-酮戊二酸的生成，满足合成谷氨酸的需要；4）谷氨酸脱氢酶活力高，有利于谷氨酸生成；5）谷氨酸脱氢酶催化-酮戊二酸还原氨基化反应时，需要NADPH2作为氢供体，所以，谷氨酸生产菌经呼吸链氧化NADPH2的能力要求弱；6）菌体进一步分解转化和利用谷氨酸的能力低下，也有利于谷氨酸的蓄积；3、pH对发酵的控制：谷氨酸发酵前期，由于菌体大量利用氮源进行自我繁殖，所以前期pH变化活跃，pH较高（7.5-8.5），这种pH暂时较高对菌体生长繁殖影响不大，同时有利于抑制杂菌的生长；发酵中后期主要是谷氨酸大量合成时期，在菌体内催化谷氨酸形成的谷氨酸脱氢酶和转氨酶在中性或弱碱性环境中催化活性最高，为此在中后期控制发酵pH是极为重要的，通常通过流加尿素等措施保持pH7.0-7.6，这样可提高谷氨酸的产量；4、谷氨酸的提取方法：等电点结晶法（PI=3.22）谷氨酸结晶有-型结晶和-型结晶，其中-型结晶是等电点提取的一种理想结晶，5、赖氨酸发酵6、核酸和核苷酸发酵7、肌苷酸生产菌的选育：首先，从土壤或实验室保存菌种中选择可能产生核苷酸的产氨短杆菌或谷氨酸产生菌作为出发菌株，将它们诱变成腺嘌呤缺陷型变异株，该菌株可在Mn2+存在的限制培养基中积累肌苷酸；然后，将上述变异株诱变成对锰粒子浓度不敏感性突变株，即膜通透性变异株，再经诱变，加上鸟嘌呤或黄嘌呤缺陷型标记，使细胞膜通透性进一步改善。第七章1、乳酸菌：是一群能利用碳水化合物（主要指葡萄糖）发酵产生乳酸的细菌的通称；2、乳酸发酵的类型1）同型乳酸发酵：乳酸为唯一产物的发酵途径（葡萄糖经EMP途径产生的丙酮酸还原产生乳酸）；2）异型乳酸发酵：产物除了乳酸外，还有乙醇等（异型乳酸发酵途径缺少EMP途径的若干重要酶醛缩酶，所以进行的是HMP途径）3、发酵培养基中的碳酸钙：用于中和发酵中产生的乳酸，添加量一般比理论值要高，约10%；4、发酵终点的判断：1）残糖：约1g/ml；2）形成乳酸钙；5、乳酸的提取：钙盐法6、柠檬酸生产菌：黑曲霉7、柠檬酸的发酵生产：静置浅盘发酵和液体通风发酵（深层通气发酵）8、柠檬酸的生物合成途径