食品发酵原理

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1、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

2、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

3、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、分泌教学内容方法过程：附记我们所需要的产品的过程。以 GA发酵为例，建树微生物代谢控制发酵的意义。3. 微生物发酵工业又是一个有别于化工过程的一个工业有以下几个特征：（1） 反应条件温和通 常 由 于 微 生 物 的 生 理 特 性 ， 要 求 温 度 为30-40pH值中性偏酸性酵母、霉菌、放线菌等pH值中性偏碱性细菌的发酵（2） 无菌发酵

4、整个反应过程要求无菌：培养基无菌、空气无菌、补料和取样要求无菌操作、某些工程菌，其尾气也要求进行无菌处理。（3） 非连续性生产微生物的生理特性决定了发酵过程的非连续性大部分的工业发酵是以间歇操作为基础进行的，目前可以实现连续化生产的是：啤酒的连续化生三、本课程的内容和任务本课程是生物工程专业本科生的专业基础必修课程，是一门以微生物、生物化学、化工原理等课程为基础，以微生物发酵过程中各种单元操作为主线条，对微生物发酵过程中的基本原理进行阐述的课程。其基本内容如下：1. 发酵生产用菌种及其有关知识菌种选育包括菌种保藏生产过程中菌种的扩大培养教学内容方法过程：附记2. 培养基的制备及灭菌包括：工业发

5、酵用原料的选择与处理培养基的灭菌原理和方法工业灭菌的工程计算3. 发酵机制包括：乙醇、甘油、谷氨酸、柠檬酸、赖氨酸、抗生素等4. 发酵过程及控制包括：温度的变化及控制pH值的变化及控制氧传递动力学泡沫的消长规律及控制三、小结：本章主要讲授发酵工业的基本概念、 微生物发酵的基本特征、本课程的重点内容和任务重点了解微生物发酵特征。板书设计：食品发酵原理一、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后记教案课题：食品发酵原理 -微生物发酵用菌种及其扩大培养审批签字班级授课日期学时2 学时教学目标知识目标：1 、本课程的主要内容2、学习方法3、拓展阅读技能目标：拓展阅读 -

6、 多吃发酵食品可抗衰老教学重点难点重点：学习方法难点：学习方法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 ：微生物发酵工业用菌种因不同的发酵对其要求各异，就是同一教学内容方法过程：附记种产品的发酵生产，其菌种的特点和要求因不同的原料和生产设备的不同也有很大差异 讲授新课 ：2-1 微生物发酵工业用菌种一、微生物发酵工业用菌种的特点及要求1. 具有稳定的遗传学特性2. 微生物生长和产物的合成对于基质没有严格的要求3.生长条件易于满足4. 对于细菌，希望具有抗Phage的能力。5. 具有较高的各种酶活力，可以在一定的范围内提高生长

7、速率和反应速度， 进而可以缩短发酵周期， 降低生产成本。6. 对于胞外产品，细胞膜具有良好的渗透性，或者细胞膜的渗透性可以调节，细胞不易发生菌体自溶。二微生物发酵工业用菌种的种类野生型从菌种的遗传学特征上可以把菌种分为：培养：营养缺陷型,从微生物分类学的角度，分为1. 细菌类：短杆菌： GA,Gln,lys ,枯草芽孢杆菌： 淀粉酶（BF7658 ） 、碱性蛋白酶等地 衣 芽 孢 杆 菌 ： HASS(耐 高 温- 淀 粉 酶 ) -Amylase 苏云金芽孢杆菌： BT生物农药 ,梭状芽孢杆菌：丙酮、丁酸等的发酵教学内容方法过程：附记2. 酵母菌啤酒酵母：酿酒酵母、辅酶类物质的发酵酒精酵母：

8、汉逊酵母：食品工业，用于乙酸乙酯的发酵假丝酵母： scp 生产，石油发酵3. 霉菌黑曲霉：柠檬酸工业、酿酒业（UV-11,UV-48） 、酶制剂工业（糖化酶）黄曲霉：酱油生产 (3042) ，面酱青霉菌：青霉素的生产红曲霉：红曲制造，用于南方红曲酒（女儿红）的生产；使用红色色素的生产；豆腐乳的生产等赤霉菌：赤霉素的生产，是一种植物生长激素4. 放线菌：各种抗生素，链、土、庆大等2-2 微生物用菌种的扩大培养一、菌种扩大培养的目的1. 提供大量而新鲜的、具有较高活力的菌种。目的就是： a、缩短发酵周期降低能耗、减少染菌的机会（空气过滤设备有效时间 是有限的）b、为了使培养菌在数量上取得绝对的优势

9、，抑制杂菌的生长。从对数残留定律上看，任何灭菌过程都不能够做到绝对无教学内容方法过程：附记菌，抑制杂菌生长除了严格环境以外，在数量上让培养菌占绝对优势也是一种方法，往往是一种行之有效的方法。例如：啤酒的发酵 ,2. 让菌种从固试管、液体试管, ，逐步适应，例如：啤酒发酵3. 菌种经过扩大培养， 可以提高生产的成功率， 减少“倒罐”现象。许多生产菌种往往都是 “溶原性 ”的？通过连续的扩大培养， 每一级都要进行严格的检查， 对于不合格的严禁使用，无疑增加了生产的可靠性。二、扩大培养的方法通常有两种方法：固体法：用于酿造业（酱油、白酒等），也是源于酿造业， 有霉菌的纯培养， 也有混合培养如：大曲液

10、体法：液体深层培养，适合于众多发酵行业三、菌种扩大培养的条件：菌种扩大培养条件因不同的菌种差异是非常大的，通常是与菌种的性质有关的， 也与后续的发酵工艺有关。 但是，与发酵工艺却有着很大的差别。1. 培养基：种子培养基因不同的微生物种类差别是很大的，同一种微生物因不同的扩大培养过程（一级、二级）其培养基往往也有较大差异。通常，对于种子用的培养基， 摇瓶与种子罐用的培养基也不相同，摇瓶要求培养基用的原材料精细，碳源浓度较低而且是用微生物较易利用的碳源；对于种子罐用培养基， 要求使用接近大生产用的原材料， 氮源浓度较高， 有利于菌体教学内容方法过程：附记的增殖。2. 温度种子扩大培养的温度，从试管

11、到三角瓶到种子罐，其温度也应逐步调整，最后接近大生产的温度，目的在于使菌种逐渐适应。3. 氧的供给菌种扩大培养的目的就是提供大量的强壮的菌体，因此在扩培过程要求菌体增殖速度越快越好，增殖期消耗的底物葡萄糖越少越好， 从这个意义上讲， 扩培过程中应提供足够的氧气，无论是厌氧发酵还是好氧发酵。足够的溶氧取决于：搅拌转速、通气量、搅拌轴功率等，后述。4.pH 值菌种扩大培养的 pH值很重要，直接影响到菌体的正常生长，需要注意以下两点：（1）扩培选择的 pH值是菌体的最适生长pH值，往往与发酵最适 pH值不同。（2）培养基灭菌后，通常其pH值要下降 0.5 1.0个单位，因此， ,（三角瓶灭菌后， 不

12、能够调整 pH值，不宜无菌操作）思考题：1. 比较固体培养与液体培养的优缺点。2. 说明菌种扩大培养的条件。3. 菌种扩大培养的目的和意义是什么？4. 工业生产用菌种的基本要求有什么？小结：菌种扩大培养条件因不同的菌种差异是非常大的，通常是与菌种的性质有关的， 也与后续的发酵工艺有关。 但是，与发酵工艺却有着很大的差别教学内容方法过程：附记板书设计：微生物发酵用菌种及其扩大培养一、微生物发酵工业用菌种的特点及要求二微生物发酵工业用菌种的种类三菌种扩大培养的目的四、菌种扩大培养的条件五、扩大培养的方法后记：教案课题：食品发酵原理 -微生物用培养基及灭菌审批签字班级授课日期学时2 学时教学目标知识

13、目标：一、培养基用原材料及要求二、培养基的种类三、培养基的制备四、培养基处理五、培养基的灭菌技能目标：掌握培养基的材料及处理教学重点难点重点：培养基用原材料及要求难点：培养基处理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 ：教学内容方法过程：附记微生物发酵领域其本质，也可以理解为物质形式的转化过程，就是利用微生物生长所需的底物转化成特定的产物，在这个过程中，有两个问题是工业化需要解决 讲授新课 ：3-1 培养基的制备及要求一、培养基用原材料及要求（1）产物的社会效益，（2）物质转变过程中产生的经济效益，即：低价值的原材料、低能

14、耗等1、培养基原材料的要求（1）价格低廉，易得到（价格低，但不一定易得到， 例如：地瓜干）（2）对微生物的生长繁殖和代谢无抑制作用的物质（3）微生物的代谢产物无有害物质。2 、培养基用原材料的种类碳源 starch 及其水解糖液含有 starch 及其水解产物的废弃物：味精废水、粉丝生产废水等化工石油产品：醋酸、甲醇、乙醇、甲烷等二、培养基的种类教学内容方法过程：附记三、培养基的制备1. 培养基配制的原则培养基制备是发酵成功与否的第一个要点，制备一个完整而科学的培养基是很重要的，也是非常艰巨的任务。通常制备培养基需要考虑以下几个方面的问题：（1）合适的 C/N，不同的微生物、同一种微生物不同的

15、菌株，其对培养基中的 C/N要求是不一样的， 同一菌株在不同的发酵阶段， 其对 C/N的要求也不一样。（2）在确定了 C/N的前提下， 需要研究的是不同的氮源， 对发酵的影响。（3）大多数的工业培养基都使用玉米浆。（4）生长因子：2. 培养基的优化方法一种合成培养基的设计， 需要考虑的因素是很多的， 需要研究的成分也是很复杂的，其中包括碳源、氮源、玉米浆等，即便是碳源还可以是几种碳源的混合体，再加上述几种因素之间的相互影响，要确定一个科学的培养基配方是需要做大量的工作的，采用一个合理的数学方法，就可以在减少工作量的前提下，得到科学的结果。3-2 培养基用材料及处理发酵培养基用原料是非常广泛的，

16、许多原材料需要经过处理后方能够使用，特别是以淀粉质为原料的发酵工业，大多数的情况下需要将淀粉进行水解处理。教学内容方法过程：附记一、淀粉的水解1. 淀粉的水解方法（1）淀粉的酸法水解淀粉是由葡萄糖通过-1，4 或 -1，6 葡萄糖苷健连接而成的含有多个葡萄糖的大分子长链物质，根据其葡萄糖连接的糖苷健的不同，可分为枝链淀粉和直练淀粉，可以使用重合度 来表示淀粉分子的大小， 所含有的葡萄糖苷健的数量， 称之为淀粉的重合度， 用 DP来表示。淀粉内部的葡萄糖苷健在一定的温度和酸性的条件下可以水解，而使淀粉分子链断裂，高温可加速葡萄糖苷健的水解速度。2. 酸酶法3. 酶酸法4. 双酶法2. 淀粉的双酶法水解工艺淀粉调浆液化糖化过滤糖液液化：耐高温 - 淀粉酶，酶的使用量： 58 单位/g 淀粉温度： 105；时间， 2030 分钟降温：采用喷射冷却方法：糖化：使用淀粉 -1，4；1，6 葡萄糖苷酶；终点判断：时间， 23 小时。二、糖蜜的处理1. 糖蜜的主要成分教