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1、第四章第四章 发酵工程及其在食品工业中的应用发酵工程及其在食品工业中的应用第一节第一节发酵工程概述发酵工程概述第二节第二节发酵工程在食品工业中的应用发酵工程在食品工业中的应用发酵法生产单细胞蛋白发酵法生产单细胞蛋白螺旋藻的培养生产及其应用螺旋藻的培养生产及其应用发酵法培养新型食品胶发酵法培养新型食品胶发酵法生产食用色素发酵法生产食用色素其它产品的发酵生产其它产品的发酵生产教教 学学 内内 容容第一节第一节 发酵工程概述发酵工程概述 1 1、Fermentation engineeringFermentation engineering： 指指利利用用微微生生物物的的生生长长繁繁殖殖和和代代谢谢
2、活活动动来来大大量量生生产产人人们们所所需需要要的的产产品品的的技技术术，也也称称微微生生物物工程。工程。 它它主主要要包包括括菌菌种种选选育育、微微生生物物代代谢谢产产物物的的发发酵酵和和别别离离纯纯化化等等环环节节，同同时时也也包包括括微微生生物物生生理功能的工业化利用等。理功能的工业化利用等。2 2、发酵工程的历史开展、发酵工程的历史开展u 天然发酵阶段天然发酵阶段 u 微生物微生物纯种培养纯种培养技术技术u 微生物微生物液体深层发酵液体深层发酵技术技术u微生物工程时期微生物工程时期3、发酵工程的研究内容、发酵工程的研究内容现现代代的的发发酵酵工工程程包包括括菌菌体体生生产产和和代代谢谢
3、产产物物的的发发酵酵生生产产，还还包包括括微微生生物物机能的利用。机能的利用。主主要要内内容容：包包括括生生产产菌菌种种的的选选育育，培培养养基基的的配配制制、种种子子扩扩大大培培养养、发发酵酵过过程程中中发发酵酵条条件件的的控控制制、产产品品的的别别离离提提纯等。纯等。4、发酵工程有关设备与技术n生物反响器：提供并可控制微生物在培养及产生代谢产物的过程中温度、水分、溶氧量、pH、适宜的营养物质的浓度、细胞与营养物适宜的混合强度等条件的一类装置。n微生物发酵技术：各种微生物技术在发酵工程中的应用，其特点有： 反响耗能少，条件温和； 能有效利用工业废水、生产辅料等作为发酵原料，有利于生产的综合利
4、用； 产物专一，副反响少，污染小； 对于复杂化合物的发酵生产具有高度选择性。n发酵工程控制技术：将计算机、传感器等现代监测手段运用于发酵工程之中，实现对发酵工程中实时数据的监控。n下游处理技术：发酵液的预处理、过滤、提取、精制、成品加工等步骤。n膜别离技术是以选择性透过膜为别离介质在膜两侧压力差的作用下，使原料中某种组分选择性地透过，从而使混合物得以别离以到达提纯浓缩的目的。4、发酵工程有关设备与技术4、发酵工程有关设备与技术 发酵工程在食品工业中应用广泛，主要有以下几个方面：n生产传统的发酵产品：啤酒、果酒、食醋等n生产各种各样的食品添加剂：改善食品品质及色香味n生产可食用的蛋白质：单细胞蛋
5、白第二节第二节发酵工程在食品中的应用发酵工程在食品中的应用1、发酵法生产单细胞蛋白、发酵法生产单细胞蛋白1SCP生产菌种和原料生产菌种和原料2SCP的发酵生产的发酵生产3SCP的别离和纯化的别离和纯化4高活性干酵母的生产和应用高活性干酵母的生产和应用单细胞蛋白单细胞蛋白singlecellprotein，简称，简称SCP：是指通过大规模培养酵母或细菌等微生物而生产是指通过大规模培养酵母或细菌等微生物而生产的用作食品或饲料的微生物蛋白。的用作食品或饲料的微生物蛋白。富含蛋白质的微生物：酵母菌、细菌、霉菌、食用菌富含蛋白质的微生物：酵母菌、细菌、霉菌、食用菌和藻类等。和藻类等。蛋白含量：蛋白含量：
6、霉菌：霉菌：31%50%酵母菌：酵母菌：47%56%细菌：细菌：72%83%螺旋藻：螺旋藻：50%70%微生物的菌体蛋白营养价值：微生物的菌体蛋白营养价值：蛋白质含量高达蛋白质含量高达40%80%，比大豆、肉、鱼等，比大豆、肉、鱼等食品中蛋白含量高。食品中蛋白含量高。氨基酸的组成较为齐全，含有人体必需的氨基酸的组成较为齐全，含有人体必需的8种氨基种氨基酸。酸。含有多种维生素、碳水化合物、脂类、矿物质，以含有多种维生素、碳水化合物、脂类、矿物质，以及丰富的酶类和生物活性物质。及丰富的酶类和生物活性物质。目前，人们已公认目前，人们已公认SCP是非常具有应用前景的是非常具有应用前景的蛋白质资源。蛋白
7、质资源。、直接食用：蛋白粉、直接食用：蛋白粉、“人造肉人造肉等。等。、作为食品添加剂，如：、作为食品添加剂，如：食品的增鲜剂：已广泛应用于调味料中。食品的增鲜剂：已广泛应用于调味料中。营养增强剂：补充蛋白质或维生素、矿物质等。营养增强剂：补充蛋白质或维生素、矿物质等。抗氧化剂：常用于婴儿粉及汤料等中。抗氧化剂：常用于婴儿粉及汤料等中。减肥食品的添加剂：干酵母热量低。减肥食品的添加剂：干酵母热量低。3、其他应用：如意大利烘饼中参加活性酵母，可、其他应用：如意大利烘饼中参加活性酵母，可提高饼的延薄性能。提高饼的延薄性能。单细胞蛋白在食品工业中的应用：单细胞蛋白在食品工业中的应用：生产生产SCP的菌
8、种：的菌种：酵母菌、细菌、霉菌和藻类等，用的较多的是酵母酵母菌、细菌、霉菌和藻类等，用的较多的是酵母菌。菌。如：酿酒酵母、产朊假丝酵母或称圆酵母、脆如：酿酒酵母、产朊假丝酵母或称圆酵母、脆壁克鲁维酵母或称乳清酵母。壁克鲁维酵母或称乳清酵母。优良的优良的SCP生产菌株应具有的性状：无生理毒性、生产菌株应具有的性状：无生理毒性、菌体蛋白含量高、生长速度快、对培养条件要求简菌体蛋白含量高、生长速度快、对培养条件要求简单和产品味道好易于吸收等。单和产品味道好易于吸收等。1SCP生产菌种和原料生产菌种和原料生产原料：生产原料：1、烷烃类和石油化工产品、烷烃类和石油化工产品如甲烷、甲醇、乙醇、石蜡烃等。如
9、甲烷、甲醇、乙醇、石蜡烃等。2、各种有机废料和一些糖类物质、各种有机废料和一些糖类物质有机废料：如食品厂、酿造厂、造纸厂等废弃物有机废料：如食品厂、酿造厂、造纸厂等废弃物以及农作物秸杆等。以及农作物秸杆等。糖类物质：如糖蜜、淀粉类物质等。糖类物质：如糖蜜、淀粉类物质等。1SCP生产菌种和原料生产菌种和原料2SCP的发酵生产工艺的发酵生产工艺一般一般SCP生产的概略流程图生产的概略流程图3SCP的别离和纯化的别离和纯化SCP的的发发酵酵产产品品为为菌菌体体本本身身，别别离离工工艺艺较较简简单单，过过滤滤得得到到的的菌菌体体再再用用冷冷水水洗洗涤涤，再再过过滤滤得得到到酵酵母母浓浓缩缩物物，以以3
10、0的的热热风风枯枯燥燥，并并制制成成块状或粒状。块状或粒状。(4)高活性干酵母的生产和应用高活性干酵母的生产和应用高高活活性性干干酵酵母母：highactivedryyeast，简简称称HADY，颗颗粒粒状状的的含含水水量量为为46的的具具有有高高发发酵酵活活力力的的酵酵母母成成品品一一般般活活细细胞胞数数200亿亿cfu/g。根根本本特特征征：常常温温下下长长期期贮贮存存而而不不失失活活性性；复复水水后后可可恢恢复复成成自自然然状状态态并并具具有有正常酵母活性。正常酵母活性。HADY的制作技术的制作技术发酵培养液预处理：发酵培养液预处理：菌种的扩大培养：菌种的扩大培养：接种发酵：接种发酵：别
11、离洗涤：别离洗涤：枯燥：枯燥：n优质的生物膨松剂和发酵剂：作用时间短、使用方便、发酵力强、发酵后不需要用碱中和n用于酒精和白酒的生产：提高发酵的平安性和稳定性，节约了能耗，提高出酒率HADY的应用的应用2、螺旋藻的培养生产及其应用、螺旋藻的培养生产及其应用藻类含有较高的蛋白质，一般含可消化蛋白藻类含有较高的蛋白质，一般含可消化蛋白4570，其氨基酸种类含量与单细胞微生物相同。，其氨基酸种类含量与单细胞微生物相同。而且藻类的生长速度比高等植物快而且藻类的生长速度比高等植物快 。螺旋藻被认为是最重要的蛋白质资源之一。螺旋螺旋藻被认为是最重要的蛋白质资源之一。螺旋藻在地球上出现已有藻在地球上出现已有
12、30亿年之久，是一种利用光亿年之久，是一种利用光合作用的水生低等植物，在分类学上属于蓝藻门，合作用的水生低等植物，在分类学上属于蓝藻门，颤藻科，已发现有颤藻科，已发现有30多种，因其藻体呈丝状螺旋多种，因其藻体呈丝状螺旋形而得名。至目前为止，有利用价值的藻种主要形而得名。至目前为止，有利用价值的藻种主要有两种：钝顶螺旋藻和极大螺旋藻。有两种：钝顶螺旋藻和极大螺旋藻。螺旋藻研究开发的进展及其药理评价螺旋藻研究开发的进展及其药理评价 人类食用螺旋藻的历史已有几百年。人类食用螺旋藻的历史已有几百年。最初发现螺旋藻是在非洲中部乍得湖畔及墨西哥迪最初发现螺旋藻是在非洲中部乍得湖畔及墨西哥迪斯科克湖，当地
13、人用来食用或制成饼食，有益于健康斯科克湖，当地人用来食用或制成饼食，有益于健康 。本世纪本世纪50年代以后，乍得把螺旋藻制成食品其商品年代以后，乍得把螺旋藻制成食品其商品名为名为“Dihe； 1964年，比利时植物学家年，比利时植物学家Jean Lenoard从食用螺旋从食用螺旋藻和出售的藻和出售的“Dihe中，别离出螺旋藻，在实验室进中，别离出螺旋藻，在实验室进行培养试验，行培养试验，1967年年3月首次发表了实验结果，为螺月首次发表了实验结果，为螺旋藻的人工养殖开创了先例旋藻的人工养殖开创了先例 1968年，法国石油研究所与墨西哥一家公司合作，年，法国石油研究所与墨西哥一家公司合作，利用墨
14、西哥迪斯科克湖的螺旋藻资源，建成了利用墨西哥迪斯科克湖的螺旋藻资源，建成了700m2的培养池，年产量为的培养池，年产量为300t左右，成为世界上第一间螺左右，成为世界上第一间螺旋藻生产工厂旋藻生产工厂 螺旋藻除了营养成分完全、疗效作用大以外，还由于螺旋藻除了营养成分完全、疗效作用大以外，还由于其细胞壁薄，纤维素含量低，很易消化吸收，消化率其细胞壁薄，纤维素含量低，很易消化吸收，消化率达达95 。美国美国Earthrise公司生产的螺旋藻片剂、粒剂和粉剂，公司生产的螺旋藻片剂、粒剂和粉剂，零售价格为零售价格为129美元美元kg 美国美国“Better Nutrition杂志列举了螺旋藻杂志列举了
15、螺旋藻所含生理活性物质和医疗特性，认为螺旋藻对所含生理活性物质和医疗特性，认为螺旋藻对糖尿病、贫血症、肝脏疾病、溃疡病、胰腺炎、糖尿病、贫血症、肝脏疾病、溃疡病、胰腺炎、视力障碍、白血症、过敏症、癌症等均有治疗视力障碍、白血症、过敏症、癌症等均有治疗和预防成效。和预防成效。日本的医药专家出版了日本的医药专家出版了?神秘的螺旋藻神秘的螺旋藻?一书，一书，介绍螺旋藻的药效功能。介绍螺旋藻的药效功能。美国报道从螺旋藻中提取的一种糖脂甚至具美国报道从螺旋藻中提取的一种糖脂甚至具有阻止有阻止AIDS(爱滋爱滋)病毒的成效。病毒的成效。藻蓝蛋白可作荧光探针，此外，螺旋藻还应藻蓝蛋白可作荧光探针，此外，螺旋
16、藻还应用于珍稀动物饲料和美容化装品等的制造。用于珍稀动物饲料和美容化装品等的制造。 我国对螺旋藻的开发研究始于70年代初，我国农业部和国家科委把螺旋藻列入国家“七五、“八五攻关和推广工程；中国科学院武汉水生所，青岛海洋所、北京大学、南京大学、华南师范大学、华南理工大学、江西农科院等对螺旋藻生物特性、养殖条件及藻粉的生理活性物质进行了大量根底研究；1987年，海南省盐业总公司螺旋藻养殖成功；1992年深圳蓝藻生物公司成立；广东省茂源进口总公司与广州光华药业股份公司合作研制出奇珍螺旋藻片，已大量投入市场，并正式成立广州营养与健康研究会；广东梅雁企业(集团)股份也建立大规模的养殖生产基地，所生产的梅
17、雁牌螺旋藻片、螺旋藻胶囊已批准为保健食品产品。 螺旋藻的化学组成和营养螺旋藻的化学组成和营养 螺旋藻的化学组成螺旋藻的化学组成 蛋白质 干藻粉蛋白质含量干藻粉蛋白质含量达达50507070，是，是大豆的大豆的2 2倍，比牛肉、倍，比牛肉、鸡蛋白高鸡蛋白高倍，更加倍，更加重要的是其蛋白质重要的是其蛋白质中中8 8种必需氨基酸配种必需氨基酸配比合理且全面。比合理且全面。 碳水化合物 螺旋藻干粉中含碳水化合物螺旋藻干粉中含碳水化合物15152020，其中含，其中含有有7 7一一8 8为螺旋藻活性多糖为螺旋藻活性多糖(SP-1)(SP-1)，其相对分子，其相对分子质量为质量为12 59012 590，
18、其组分含，其组分含D-D-甘露糖甘露糖、D-D-葡萄糖葡萄糖、D-D-半乳糖半乳糖、葡萄糖醛酸、葡萄糖醛酸，经现代医学和药理学，经现代医学和药理学评价，具有消除各种炎症、抑癌等功能。评价，具有消除各种炎症、抑癌等功能。脂肪 螺旋藻具有低脂肪、低胆固醇的特点，其脂螺旋藻具有低脂肪、低胆固醇的特点，其脂类含量仅为类含量仅为4 4左右，其中左右，其中-亚麻酸占亚麻酸占1 1，这种高度不饱和脂肪酸对降低胆固醇和作为这种高度不饱和脂肪酸对降低胆固醇和作为前列腺素合成的前体，并对降压、止痛、消前列腺素合成的前体，并对降压、止痛、消炎等具有重要的药理作用。炎等具有重要的药理作用。 维生素螺旋藻中含有多种维生
19、素，其中维生素螺旋藻中含有多种维生素，其中维生素B12B12含量丰富，维生素含量丰富，维生素E E的含量也比麦芽的含量的含量也比麦芽的含量高。高。 植物色素螺旋藻的植物色素含量丰富，其类胡萝卜素在干粉中的含量为，为其它植物的10倍以上，主要由叶黄素和-胡萝卜素组成。其中-胡萝卜素在所有的食品中含量最高，是一类很有应用价值的色素源。它可在某些欣赏动物或虾、鱼类体内合成虾青素及斑螯黄质，能有效地起到着色效果，从而使对虾、珍贵海产鱼类、欣赏鱼、宠物、鸡及鸡蛋等具有美丽的色彩。 矿物质lOOglOOg螺旋藻干粉中含钾高达螺旋藻干粉中含钾高达1 500-2000mg1 500-2000mg，含，含镁镁2
20、00200300mg300mg，含铁，含铁50-100mg50-100mg，而钠的含量甚，而钠的含量甚微。钾能促进人体内钠的排泄，可预防高血压；微。钾能促进人体内钠的排泄，可预防高血压；镁具有保护人体循环器官、预防心脏病等功能；镁具有保护人体循环器官、预防心脏病等功能；铁具有造血功能。另外，螺旋藻还含有微量元铁具有造血功能。另外，螺旋藻还含有微量元素硒、锌、锰等素硒、锌、锰等 螺旋藻的营养类型螺旋藻的营养类型 1、光合自养型： 在光照下生长，CO2作为惟一的碳源同化为细胞结构，生长所需能量仅仅来自光能。 2、营养缺陷型：由于发生代谢障碍，生长时至少需参加一种较低浓度的有机物，但这有机物不是作为
21、碳源和能源。 3、混合营养型：在光照和CO2存在下生长，还必须参加至少一种有机底物，这种底物能进行光合代谢。4、异养型：能利用一种或多种有机物作为能源和碳源，能在黑暗中生长。螺旋藻的形态、分类及生态螺旋藻的形态、分类及生态 螺螺旋旋藻藻的的形形态态 螺旋藻有两种类型：螺旋藻有两种类型：钝顶螺旋藻：主要特征是藻丝末端细胞钝圆，藻丝宽约68m，螺旋直径为2836 m，螺距约为43-57m；极大螺旋藻：其特征为藻丝末端细胞略粗，藻丝约为15m，螺旋直径约为40-67m，螺距为3376m。 l螺旋藻的生态l 螺旋藻可以在土壤、沼泽、淡水、盐水、海水及温泉中生长，甚至可在一些不适宜其它生物生长的环境下生
22、长，如在含碱量很高的湖泊中它也能良好地生长。目前，工业化生产的螺旋藻大局部利用淡水养殖，但也有利用海水养殖。 螺旋藻的生产：螺旋藻的生产： 培养螺旋藻的影响因素条件培养螺旋藻的影响因素条件 (1)pH ： 光合自养生长时，螺旋藻的最正确光合自养生长时，螺旋藻的最正确生长生长pH范围为，最适范围为，最适pH为。当为。当pH大于大于11时，时，不利于生长。不利于生长。 (2)温度：螺旋藻的最适生长温度为温度：螺旋藻的最适生长温度为3537。 (3)氮源：螺旋藻除能利用无机氮外，还能利用氮源：螺旋藻除能利用无机氮外，还能利用尿素。尿素。 (4)光照：当营养和温度正常的情况下，光照就光照：当营养和温度
23、正常的情况下，光照就成为影响螺旋藻生长的一个重要因素。成为影响螺旋藻生长的一个重要因素。 螺旋藻的采收和枯燥工艺螺旋藻的采收和枯燥工艺螺旋藻产品螺旋藻产品螺旋藻食品螺旋藻食品 课堂作业：阅读教材自课堂作业：阅读教材自学发酵法生产新型食品胶、生产学发酵法生产新型食品胶、生产食用色素、生产有机酸及生产多食用色素、生产有机酸及生产多元糖醇元糖醇 课后作业：表达或画出课后作业：表达或画出发酵工程在食品工业中某一种应发酵工程在食品工业中某一种应用过程图用过程图一、黄原胶一、黄原胶Xanthangum的发酵生产的发酵生产黄黄原原胶胶是是国国际际上上20世世纪纪70年年代代开开展展起起来来的的新新型型食品胶
24、。食品胶。黄黄 原原 胶胶 是是 由由 黄黄 单单 孢孢 细细 菌菌 Xanthomonascampestris以以碳碳水水化化合合物物为为主主要要原原料料经经过过通通气气发发酵酵、别别离离提提纯纯后后得得到到的的细细胞胞外外杂杂多多糖糖，产产品品为为淡淡黄黄色粉末。色粉末。是目前世界上生产规模最大的微生物多糖。是目前世界上生产规模最大的微生物多糖。3、发酵法生产新型食品胶发酵法生产新型食品胶一、黄原胶的结构与性能一、黄原胶的结构与性能1结构结构黄黄原原胶胶是是由由葡葡萄萄糖糖、甘甘露露糖糖、葡葡萄萄糖糖醛醛酸酸、鼠鼠李李糖糖、乙乙酸酸和和丙丙酮酮酸酸等等组组成成的的杂杂多多糖。糖。根根本本骨
25、骨架架为为葡葡萄萄糖糖连连接接而而成成的的直直链链纤纤维维素素分分子子，每每隔隔一一个个葡葡萄萄糖糖单单位位都都连连接接一一个个三三糖糖侧侧链链，侧侧链链由由葡葡萄萄糖糖醛醛酸酸、甘甘露露糖糖、鼠鼠李李糖糖等等组组成成。侧侧链链末末端端含含有有丙丙酮酮酸酸基基团团的的多多少少，对对黄黄原原胶胶分分子子性性能能有有很大影响。很大影响。黄原胶在水溶液中形成双螺旋体结构，很多的双螺旋结构间靠微弱的黄原胶在水溶液中形成双螺旋体结构，很多的双螺旋结构间靠微弱的非共价键维系，形成规那么的螺旋聚合体，使得黄原胶具有强亲水性、增非共价键维系，形成规那么的螺旋聚合体，使得黄原胶具有强亲水性、增稠性、稳定性、悬浮
26、性、乳化性等。稠性、稳定性、悬浮性、乳化性等。2性能性能作为增稠稳定剂：用于果汁、饮料、调味料等食品中。作为增稠稳定剂：用于果汁、饮料、调味料等食品中。作为乳化剂：用于蛋白饮料、乳饮料等食品中。作为乳化剂：用于蛋白饮料、乳饮料等食品中。作为高粘度填充剂：用于点心、面包、糖果等食品中。作为高粘度填充剂：用于点心、面包、糖果等食品中。作为乳化稳定剂：用于冷饮食品中。作为乳化稳定剂：用于冷饮食品中。肉制品加工：提高制品的嫩度、持水性、出品率。肉制品加工：提高制品的嫩度、持水性、出品率。果蔬保鲜加工：防止果蔬失水、褐变，延长产品保质期。果蔬保鲜加工：防止果蔬失水、褐变，延长产品保质期。罐头、饮料等加工
27、：作为悬浮剂和稳定剂，利于保持产罐头、饮料等加工：作为悬浮剂和稳定剂，利于保持产品外观，改进口感和增强风味等。品外观，改进口感和增强风味等。二、黄原胶在食品工业中的应用二、黄原胶在食品工业中的应用常用的生产菌种：黄单孢杆菌及其变异株。常用的生产菌种：黄单孢杆菌及其变异株。美国：多数为甘蓝黑腐病黄单孢杆菌及其变美国：多数为甘蓝黑腐病黄单孢杆菌及其变异株异株我国：多数为野油菜黄单孢杆菌我国：多数为野油菜黄单孢杆菌XanthomonasCampestris及及其其变异株变异株如如南南开开大大学学筛筛选选出出的的NK01菌菌株株等。等。三、生产菌种三、生产菌种四、发酵工艺流程四、发酵工艺流程1、种子培
28、养、种子培养斜面斜面三角瓶三角瓶10L罐罐100L罐罐1M3罐罐10M3发酵罐发酵罐n碳源：葡萄糖、蔗糖或淀粉。碳源：葡萄糖、蔗糖或淀粉。n氮源：蛋白胨、酵母精粉、玉米浆、水解乳清粉、豆饼粉和无机氮源等。氮源：蛋白胨、酵母精粉、玉米浆、水解乳清粉、豆饼粉和无机氮源等。n氮源含量高会导致黄原胶产量下降，宜采用高氮源含量高会导致黄原胶产量下降，宜采用高C/N。n无机离子和微量元素：无机离子和微量元素：P、S、Mg2+、Ca2+、k+等对菌体和胶的合成等对菌体和胶的合成起促进作用，可提高黄原胶产量或质量。起促进作用，可提高黄原胶产量或质量。n外表活性剂：乳化发酵可提高黄原胶产量。外表活性剂：乳化发酵
29、可提高黄原胶产量。2、发酵培养基、发酵培养基培养温度：前期培养温度：前期2427利于菌体生长利于菌体生长后期后期3033利于产胶利于产胶培养时间：天天培养时间：天天pH:发酵方式：连续发酵或间歇发酵，发酵过程中需通气搅拌。发酵方式：连续发酵或间歇发酵，发酵过程中需通气搅拌。供供氧氧充充足足时时，黄黄原原胶胶合合成成速速度度快快、黄黄原原胶胶相相对对分分子子量量大大，其其中丙酮酸含量高，粘度高，供氧缺乏时，那么相反。中丙酮酸含量高，粘度高，供氧缺乏时，那么相反。3、发酵条件及其控制、发酵条件及其控制五、黄原胶的提取工艺五、黄原胶的提取工艺1、发酵液预处理：如过滤、絮凝等。、发酵液预处理：如过滤、
30、絮凝等。2、别离提取：食用级黄原胶常用醇沉淀，醇能降低多糖分子与水的亲和、别离提取：食用级黄原胶常用醇沉淀，醇能降低多糖分子与水的亲和力，使多糖分子脱水而相互聚集形成沉淀。力，使多糖分子脱水而相互聚集形成沉淀。3、脱水、脱水:压榨或离心脱水。压榨或离心脱水。4、枯燥、枯燥:气流枯燥或真空枯燥。枯燥温度气流枯燥或真空枯燥。枯燥温度60左右，终产品水分在左右，终产品水分在10左右。左右。5、粉碎、过筛与包装：、粉碎、过筛与包装：mmmm。成品：乳白色或浅米黄色粉末。成品：乳白色或浅米黄色粉末。食用级黄原胶产品食用级黄原胶产品结结冷冷胶胶Gellangum是是一一种种新新型型微微生生物物多多糖糖，上
31、上世世纪纪80年年代代初初开开发发成成功功，1992年年美美国国FDA批批准准作作为为食食品品添添加加剂剂，我我国国1996年年批批准准。美美国国是是主主要要供供给给商商，目目前前我国已开始有小规模生产。我国已开始有小规模生产。生产菌种：生产菌种：少动鞘脂单胞菌少动鞘脂单胞菌Spningomonascampestris二、结冷胶的发酵生产二、结冷胶的发酵生产二结冷胶的发酵生产二结冷胶的发酵生产结冷胶分子结构的重复单元结冷胶分子结构的重复单元分子结构：都是由四个单糖连接成分子结构：都是由四个单糖连接成的重复糖单元构成的高分子糖类化的重复糖单元构成的高分子糖类化合物。合物。天然结冷胶特性：主链上连
32、接有酰天然结冷胶特性：主链上连接有酰基，形成的凝胶柔软，有弹性。基，形成的凝胶柔软，有弹性。低酰基结冷胶特性：分子结构中的低酰基结冷胶特性：分子结构中的酰基全部或局部被去除，凝胶力增酰基全部或局部被去除，凝胶力增强，但易脆裂，在食品工业上普遍强，但易脆裂，在食品工业上普遍使用。使用。两种产品形式：天然的结冷胶高酰基结冷胶两种产品形式：天然的结冷胶高酰基结冷胶低酰基结冷胶脱酰基结冷胶。低酰基结冷胶脱酰基结冷胶。D葡萄糖葡萄糖D葡萄糖醛酸葡萄糖醛酸D葡萄糖葡萄糖L鼠李糖鼠李糖1、结冷胶的生产工艺流程、结冷胶的生产工艺流程n发酵培养基发酵培养基一一般般采采用用葡葡萄萄糖糖或或蔗蔗糖糖为为碳碳源源，氮
33、氮源源为为有有机机氮氮和和无无机机氮氮配配合合，高高碳碳氮氮比利于产胶。比利于产胶。n发酵温度发酵温度：前期：前期2728，产胶期产胶期30左右左右npH：n发酵方式：发酵方式：一步发酵法或中间补料发酵法，需通气搅一步发酵法或中间补料发酵法，需通气搅拌。拌。2、发酵培养基及其工艺控制发酵培养基及其工艺控制1、预处理：加热灭酶及絮凝除菌等。、预处理：加热灭酶及絮凝除菌等。2、脱酰基结冷胶的提取、脱酰基结冷胶的提取经经预预处处理理的的发发酵酵液液在在80下下，参参加加NaOH或或KOH调调pH至至10.0以以上上，搅搅拌拌处处理理10min，然然后后用用稀稀酸酸中中和和至至中中性性，精精滤滤除除去
34、去不不溶溶性性杂杂质质，再再用用异异丙丙醇醇或或乙乙醇醇沉沉淀淀别别离离出出结结冷冷胶胶，然然后后经经压压榨榨或或离离心心除除去去溶溶剂剂，经经枯枯燥燥、粉粉碎包装等工序后得脱酰基结冷胶。碎包装等工序后得脱酰基结冷胶。三结冷胶的别离提取三结冷胶的别离提取作为胶凝剂，可溶于冷水或稍微加热的溶液中，凝胶稳定性高，耐酸、耐作为胶凝剂，可溶于冷水或稍微加热的溶液中，凝胶稳定性高，耐酸、耐碱性强，使用量低，可与多种食品胶配合使用。碱性强，使用量低，可与多种食品胶配合使用。糖果加工：在淀粉软糖中添加糖果加工：在淀粉软糖中添加0.075%结冷胶，可使凝胶时间由结冷胶，可使凝胶时间由2448小时缩小时缩短到短
35、到12小时。小时。果冻和果酱加工：可用结冷胶代替果胶或海藻胶，使用量仅为果冻和果酱加工：可用结冷胶代替果胶或海藻胶，使用量仅为0.2%,且可形成且可形成更佳的结构和口感。更佳的结构和口感。人造食品：人造水果块，使用量人造食品：人造水果块，使用量0.7%,在杀菌过程中不溶化并保持其外形特征。在杀菌过程中不溶化并保持其外形特征。融化温度在融化温度在65120四结冷胶在食品工业中的应用四结冷胶在食品工业中的应用三、茁霉多糖的发酵生产三、茁霉多糖的发酵生产又又称称普普鲁鲁兰兰糖糖，日日本本于于1978年年开开始始工工业业化化生生产产。该该多多糖糖是是一一种种粘粘性性多多糖糖，主主要要是是以以麦麦芽芽三
36、三糖糖和和少少量量的的麦麦芽芽四四糖糖构构成成的的线线状状多多糖糖，是是一一种种无无色色、无无臭、无味、无毒的无定形白色粉末。臭、无味、无毒的无定形白色粉末。1、生产菌种、生产菌种主要是出芽短梗霉菌。主要是出芽短梗霉菌。生产菌株在普通条件下培养能大量分泌多种色素，有些色素难以除生产菌株在普通条件下培养能大量分泌多种色素，有些色素难以除去，工业生产应选用产色素少，发酵周期短，产量高的菌种作为生产菌去，工业生产应选用产色素少，发酵周期短，产量高的菌种作为生产菌株。株。2、生产流程、生产流程培养基培养基灭菌灭菌接种接种发酵一加热发酵一加热灭酶灭酶絮凝除菌絮凝除菌过滤精制过滤精制超滤超滤浓缩浓缩枯燥枯
37、燥粉碎粉碎包装包装产品产品一一茁霉多糖的发酵生产茁霉多糖的发酵生产发酵培养基：高发酵培养基：高C/N比，利于产胶比，利于产胶发酵温度：发酵温度：30左右左右pH：通气培养通气培养培养时间：一般培养时间：一般57天，在茁霉多糖产量到达最顶峰前几小时终止发酵。天，在茁霉多糖产量到达最顶峰前几小时终止发酵。因为产量到达顶峰值后，茁霉多糖会被其分解酶迅速分解，得率下降，粘因为产量到达顶峰值后，茁霉多糖会被其分解酶迅速分解，得率下降，粘度也会降低。度也会降低。3发酵培养基及发酵控制发酵培养基及发酵控制粘结性强：对木材、纸张、纤维、玻璃、金属等材料都有很强的粘结性粘结性强：对木材、纸张、纤维、玻璃、金属等
38、材料都有很强的粘结性。可可塑塑性性强强：可可制制膜膜、纺纺丝丝、任任意意造造型型。加加工工成成的的包包装装材材料料能能被被微微生生物物分分解解，不造成环境污染。不造成环境污染。用用作作食食品品包包装装材材料料：茁茁霉霉多多糖糖膜膜具具有有很很强强的的隔隔气气性性能能，能能阻阻止止氧氧气气对对食食品品作用，防止食品变质。作用，防止食品变质。用用作作食食品品品品质质改改进进剂剂：如如在在肉肉制制品品中中添添加加0.1的的茁茁霉霉多多糖糖，可可使使肉肉制制品品的的弹性、口感和持水性明显提高。弹性、口感和持水性明显提高。二茁霉多糖的理化性质二茁霉多糖的理化性质第四节第四节发酵法生产食用色素发酵法生产食
39、用色素微生物发酵法生产的食用色素，目前仅有红曲红色素和微生物发酵法生产的食用色素，目前仅有红曲红色素和-胡萝卜素两种。胡萝卜素两种。一、发酵法生产一、发酵法生产-胡萝卜素胡萝卜素-胡萝卜素是一种具有营养强化作胡萝卜素是一种具有营养强化作用的重要着色剂。在食品中添加用的重要着色剂。在食品中添加-胡萝胡萝卜素能使食品色泽金灿诱人，同时具有卜素能使食品色泽金灿诱人，同时具有刺激免疫、降血脂、预防心血管疾病等刺激免疫、降血脂、预防心血管疾病等功能。功能。生生产产菌菌种种：布布拉拉克克须须霉霉菌菌phycomyocesblakeskeamis、三三孢孢布拉霉菌布拉霉菌Blakesleatrispora等
40、。等。三三孢孢布布拉拉霉霉属属毛毛霉霉目目，三三孢孢霉霉属属，是是目目前前发发酵酵生生产产-胡胡萝萝卜卜素素最最好的菌种。好的菌种。培培养养56d总总胡胡萝萝卜卜素素产产量量在在1gL以以上上，其其中中8090是是-胡萝卜素。胡萝卜素。目目前前，国国际际上上实实验验室室水水平平生生产产-胡胡萝萝卜卜素素到到达达3gL以以上上。由由于于三三孢孢布布拉拉霉霉生生长长不不需需光光照照，非非常常具具有有工工业业化化开开展展前前途途。俄俄罗罗斯斯等等东东欧欧国国家家已实现了工业化生产。已实现了工业化生产。第五节第五节其它产品的发酵生产其它产品的发酵生产 一、有机酸的发酵生产一、有机酸的发酵生产柠檬酸、苹
41、果酸、葡萄糖酸、一些氨基酸谷柠檬酸、苹果酸、葡萄糖酸、一些氨基酸谷氨酸、赖氨酸等、一些脂肪酸氨酸、赖氨酸等、一些脂肪酸-亚麻酸、亚麻酸、二十碳五烯酸和二十二碳六烯酸等。二十碳五烯酸和二十二碳六烯酸等。上述有机酸都可利用微生物进行发酵生产，上述有机酸都可利用微生物进行发酵生产，经发酵培养后提取这些成分。经发酵培养后提取这些成分。二、真菌多糖的发酵生产二、真菌多糖的发酵生产真菌多糖是从真菌中别离出的由十个以上真菌多糖是从真菌中别离出的由十个以上的单糖以糖甙键连接而成的高分子多聚物。如灵的单糖以糖甙键连接而成的高分子多聚物。如灵芝多糖、香菇多糖、冬虫夏草多糖、银耳多糖、芝多糖、香菇多糖、冬虫夏草多糖
42、、银耳多糖、黑木耳多糖等等。黑木耳多糖等等。真菌多糖具有调节机体的免疫功能，抑制真菌多糖具有调节机体的免疫功能，抑制和消灭肿瘤细胞等成效。因此，真菌多糖可作为和消灭肿瘤细胞等成效。因此，真菌多糖可作为功能性食品基料，用于保健食品或医药领域。功能性食品基料，用于保健食品或医药领域。灵芝多糖可从子实体或菌丝体中提取。灵芝多糖可从子实体或菌丝体中提取。液体深层发酵生产灵芝多糖工艺流程：液体深层发酵生产灵芝多糖工艺流程：一、种子培养一、种子培养斜面菌种培养斜面菌种培养摇瓶种子培养摇瓶种子培养种子罐培养种子罐培养二、发酵罐培养二、发酵罐培养菌丝体生产菌丝体生产三、灵芝多糖胞内和胞外多糖的别离提取三、灵芝
43、多糖胞内和胞外多糖的别离提取例：灵芝多糖的生产例：灵芝多糖的生产灵芝多糖在食品中的应用实例灵芝多糖在食品中的应用实例：1、灵芝乳酸浓缩汁的生产、灵芝乳酸浓缩汁的生产将灵芝菌种深层发酵培养获得菌丝和滤液，从菌丝中提取多糖，并将灵芝菌种深层发酵培养获得菌丝和滤液，从菌丝中提取多糖，并将提取液与滤液混合后添加适量的碳源和调味剂等，然后接入乳酸菌进行将提取液与滤液混合后添加适量的碳源和调味剂等，然后接入乳酸菌进行乳酸发酵，发酵后经别离、配料、冷贮去杂、包装和巴氏杀菌后即得成品。乳酸发酵，发酵后经别离、配料、冷贮去杂、包装和巴氏杀菌后即得成品。2、灵芝发酵饮料的生产、灵芝发酵饮料的生产将灵芝粉、白砂糖、蜜糖等作为发酵原料，接入酵母菌进行发酵，将灵芝粉、白砂糖、蜜糖等作为发酵原料，接入酵母菌进行发酵，将发酵离心液参加糖、柠檬酸和香料等配制而成。将发酵离心液参加糖、柠檬酸和香料等配制而成。3、灵芝菌丝体发酵酒的生产、灵芝菌丝体发酵酒的生产将灵芝菌丝体粉碎，再经发酵而成的营养保健酒。将灵芝菌丝体粉碎，再经发酵而成的营养保健酒。
