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1、食品发酵培育基的制备食品发酵培育基的制备背景资料 培育基是供微生物、植物和动物组织生长和维持用配养料。培育基是供微生物、植物和动物组织生长和维持用配养料。培育基的共性：培育基的共性：1单位数量的培育基应能以最高产率消费出所需产物；单位数量的培育基应能以最高产率消费出所需产物；2能最高速率地、稳定地合成出所需产物；能最高速率地、稳定地合成出所需产物；3培育基的成分应价钱廉价，且易于就近取材；培育基的成分应价钱廉价，且易于就近取材；4培育基应便于通风、搅拌、提取、纯化和进展废物处置等。培育基应便于通风、搅拌、提取、纯化和进展废物处置等。食品发酵培育基的成分及来源1、碳源主要有糖类、油脂、有机酸、正
2、烷烃等2、氮源：:(1)有机氮源主要有铵盐、硝酸盐和氨水； 2无机氮源主要来自一些廉价的原料比如花生饼粉等3、无机盐与微量元素：C、H、O、N、P、S、K、Mn等4、生长因子、前体和产物促进剂1生长因子：从广义上讲凡是微生物生长不可短少 的微量的有机物质，氨基酸、嘌呤嘧啶等；2前体：能直接被微生物合成到产物分子中去，本身构造并没有发生多大变化，但产量却有大的提高的化合物3产物促进剂：非生长因子也非前体但加如后能提高产量的添加剂5、水，对于发酵工厂来说恒定的水源很重要需思索它的PH值、溶解氧等培育基的类型微生物培育基的种类据统计常用的在1700种以上1、根据营养物质的来源1用营养丰富的天然有机物
3、质配制而成的天然培育基2用知其化学成分的各类营养物质定量配制而成的合成培育基3在天然培育基中添加一些知成分的营养物质的半合成培育基2、根据营养机质的物理性状分类l液体培育基：将食用菌生长发育所需的营养物质按一定比列配制的营养液l固体培育基：一类是在液体培育基中参与凝固剂，一类是利用天然纤维物质或固形物制成的培育基l半固体培育基3、根据培育基的用途分类 选择培育基、增值培育基、鉴别培育基4、根据外表外形分类 斜面培育基、平面培育基、高层培育基培育基的配置原那么总体原那么：既能满足微生物的营养能获得优质高产的产总体原那么：既能满足微生物的营养能获得优质高产的产 品，同时也符合增产节约、因地制宜的原
4、那么。品，同时也符合增产节约、因地制宜的原那么。 发酵培育基的主要作用是为了获得预期的产物发酵培育基的主要作用是为了获得预期的产物一、根据不同微生物的营养需求配制不同的培育一、根据不同微生物的营养需求配制不同的培育基目的明确基目的明确l培育不同的微生物必需采用不同的培育条件；培育目的不同，原料的选择和配比不同；例如枯草芽孢杆菌：ll普通培育：肉汤培育基或LB培育基；l自然转化：根底培育基；察看芽孢：生孢子培育基；产蛋白酶：以玉米粉、黄豆饼粉为主的产酶培育基；l根据不同的任务目的，微生物不同的营养需求，运用本人的微生物学知识来配制最正确的培育基。l二、营养成分恰当配比营养协调二、营养成分恰当配比
5、营养协调微生物细胞组成元素的调查或分析，是设计培育基时的重要参据。微生物细胞内各种成分间有一较稳定的比例。在大多数化能异养菌的培育基中，各营养要素间在量上的比例大体符合以下十倍序列的递减规律：要素：H2OC源+能源N源P、SK、Mg生长因子含量：(10-1)(10-2)(10-3)(10-4)(10-5)(10-6)营养配比应留意：营养配比应留意：1、选择适宜的营养物质实验室的常用培育基例如：细菌：牛肉膏蛋白胨培育基或简称普通肉汤培育基；放线菌：高氏1号合成培育基培育；酵母菌：麦芽汁培育基；实验室普通培育：普通常用培育基；遗传研讨：成分清楚的合成培育基；生理、代谢研讨：选用相应的培育基配方；2
6、、营养物质浓度及配比适宜 营养物质的浓度适宜, 营养物质之间的配比适宜；高浓度糖类物质、无机盐、重金属离子等不仅不能维持和促进微生物的生长，反而起 到抑制或杀菌作用。 培育基中各营养物质之间的浓度配比也直接影响微生物的生长繁衍和或代谢产物的构成和积累，其中碳氮比CN的影响较大。 它不仅会影响微生物菌体的生长，也会影响发酵的代谢途径。 三、理化适宜三、理化适宜l指培育基的pH值、浸透压、水活度和氧化复原电势等物理化学条件较为适宜。 l1、浸透压l 浸透压osmotic pressure是某水溶液中一个可用压力来量度的一个物化目的。 它表示两种浓度不同的溶液间被一个半透性薄膜隔开时，稀溶液中的水分
7、子会因水势water potentiality的推进而透过隔膜流向浓溶液，直到浓溶液产生的机械压力足以使两边水分子的进出到达平衡为止，这时由浓溶液中的溶质所产生的机械压力，即为它的浸透压值。 与微生物细胞浸透压相等的等渗溶液最适宜微生物的生长； 高渗溶液会使细胞发生质壁分别； 低渗溶液那么会使细胞吸水膨胀，构成很高的膨压，这对细胞壁脆弱或丧失的各种缺壁细胞，例如原生质体、球状体或支原体来说，那么是致命的。 2、pH值各大类微生物都有其生长适宜的pH范围，培育基的pH必需控制在一定的范围内，以满足不同类型微生物的生长繁衍或产生代谢产物。 通常培育条件：初始pH 细菌： pH 7.08.0 放线菌
8、：pH 7.58.5 酵母菌： pH 3.86.0 霉菌：pH 4.05.8 藻类： pH 6.07.0 原生动物： pH 6.08.0 嗜极菌extremophiles 在微生物的生长、代谢过程中会产生引起培育基pH改动的代谢产物，为了维持培育基pH的相对恒定，通常要进展pH的调理。 3、氧化复原电位 又称氧化复原电位，是度量某氧化复原系统中复原剂释放电子或氧化剂接受电子趋势的一种目的。 不同类型微生物生长对氧化复原电位的要求不同: 好氧性微生物：+0.1伏以上时可正常生长，以+0.3+0.4伏为宜； 厌氧性微生物：低于+0.1伏条件下生长； 兼性厌氧微生物：+0.1伏以上时进展好氧呼吸，+
9、0.1伏以下时进展发酵。 四、配制顺序及其他四、配制顺序及其他l缓冲化合物主要元素微量元素维生素、氨基酸等生长素类的物质二、固体培育基的配制过程l称量、溶解配制固体培育基调理pH值分装加棉塞制造斜面培育基和平板培育基l称量、溶解l根据培育基的配方，计算各种营养成分的用量，进展准确称量;l将称好的药品置于一烧杯中，先参与少量水(根据实验需求可用自来水或蒸馏水)，用玻棒搅动，加热溶解。l配制固体培育基配制固体培育基时，应将已配好的液体培育基加热煮沸，再将称好的琼脂参与，并用玻棒不断搅拌，以免糊底烧焦。继续加热至琼脂全部融化，最后补足因蒸发而失去水分。l调理pH值待溶化的培育基稍冷却后，按配方要求调
10、整pH。取培育基(10ml)用NaOH调至所需pH值l分装分装l根据不同需求，可将己配好培育基根据不同需求，可将己配好培育基分装入分装入试管或管或锥形瓶内斜面培育形瓶内斜面培育基装于基装于试管中，平板、液体、半固管中，平板、液体、半固体培育基装于体培育基装于锥形瓶内形瓶内),分装分装时留意留意不要使培育基沾不要使培育基沾污管口或瓶口，呵管口或瓶口，呵斥斥污染。如操作不小心，培育基沾染。如操作不小心，培育基沾污管口或瓶口管口或瓶口时，可用，可用镊子子夹一小一小块脱脂棉，擦去管口或瓶口的培育脱脂棉，擦去管口或瓶口的培育基，并将脱脂棉弃去。分装基，并将脱脂棉弃去。分装时，一，一只手只手轻放放弹簧簧夹
11、，使培育基流出，使培育基流出，另一只手握住几只另一只手握住几只试管或管或锥形瓶，形瓶，依次接取培育基。依次接取培育基。l 分装量l斜面：装量为管长的1/4到1/3;l液体培育基、高层培育基、半固体培育基：装载量不超越管长的1/3;l三角瓶：装载量不超越容积的1/2.加棉塞1试管棉塞的制造制棉塞时，应选用大小、厚薄适中的普通棉花一块，铺展于左手拇指和食指扣成的圆孔上，用右手食指将棉花从中央压入团孔中制成棉塞，然后直接压入试管或锥形瓶口。也可借用玻璃棒塞入，也可用折叠卷塞法制造棉塞(图513).l制造的棉塞应紧贴管壁，不留缝隙，以防外界微生物沿缝隙侵入。棉塞不宜过紧或过松，塞好后以手提棉塞，试管不
12、下落为准。棉塞的23在试管内，13在试管外(图514)。最后，用牛皮纸或报纸包住棉塞，在瓶颈或试管上方用绳扎紧，以免灭菌时水蒸汽沾湿棉塞或使棉塞零落。l制造斜面培育基和平板培育基培育基灭菌后，液体培育基冷却后可直接根据需求接入菌种。如制造斜面培育基和平板培育基，须趁培育基未凝固时进展。1斜面的制造将已灭菌装有琼脂培育基的试管，趁热置于木棒上，使成适当斜度，凝固后即成斜面(图515)。斜面长度不超越试管长度12为宜。如制造半固体或固体深层培育基时，灭菌后那么应垂直放置至冷凝。2平板的制造将装在锥形瓶或试管中已灭菌的琼脂培育基融化后，待冷至50左右倾入无菌培育皿中。温度过高时，皿盖上的冷凝水太多，
13、温度低于50，培育基易于凝固而无法制造平板。平板的制造应采用无菌操作，左手拿培育皿，右手拿锥形瓶的底部或试管，左于同时用小指和手掌将棉塞翻开，灼烧瓶口，月左手大拇指将培育皿盖翻开一缝，至瓶口正好伸入，倾入10-12m1的培育基，迅速盖好皿盖，置于桌上，悄然旋转平皿、使培育基均匀分布于整个平皿中、冷凝后即成平板(图516)。三、固体曲料的配置l曲料直接用固体原料加水拌成的固体培育基l曲料的原料选用l曲料的加水量l曲料pH值的调整淀粉水解糖的制备方法l酸解法l酶解法l酸酶结合水解法l水解糖：在工业消费中，将淀粉水解为葡萄糖的水解糖：在工业消费中，将淀粉水解为葡萄糖的过程为淀粉的糖化，制得的溶液叫淀
14、粉水解糖。过程为淀粉的糖化，制得的溶液叫淀粉水解糖。l淀粉水解制糖的意义淀粉水解制糖的意义:大多数微生物不能直接利用大多数微生物不能直接利用淀粉，如一切的氨基酸消费菌都不能直接利用淀粉，如一切的氨基酸消费菌都不能直接利用淀粉；有些微生物可以直接利用淀粉作原料，淀粉；有些微生物可以直接利用淀粉作原料，但必需在微生物产生淀粉酶后才干进展过程缓慢，但必需在微生物产生淀粉酶后才干进展过程缓慢，发酵周期延伸；假设直接利用淀粉作原料，灭菌发酵周期延伸；假设直接利用淀粉作原料，灭菌过程的高温会导致淀粉结块，发酵液粘度剧增。过程的高温会导致淀粉结块，发酵液粘度剧增。因此将淀粉水解为葡萄糖更便于微生物直接利用。
15、因此将淀粉水解为葡萄糖更便于微生物直接利用。l酸解法l酸解法又称算糖化法。它是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。l酸水解法的优点:消费方便、设备要求简单、水解时间短、设备消费才干大。l对设备的要求：由于是在高温、高压及一定酸度条件下进展，所以设备要求耐腐蚀、耐高温、耐高压。l缺陷：除水解反响外，有副反响发生，呵斥葡萄糖的损失而使淀粉转化率降低。对原料要求严厉，淀粉颗粒不宜过大，大小要均匀。颗粒大，易呵斥水解不透彻；淀粉乳浓度也不宜过高，浓度高，淀粉转化率低。 酶酶解法解法酶酶解法是用解法是用专专注性很注性很强强的淀粉的淀粉酶酶及糖化及糖化酶酶将淀粉水解将淀
16、粉水解为为葡萄糖的工葡萄糖的工艺艺。酶酶解法分解法分为为两步：两步：液化：利用液化：利用-淀粉淀粉酶酶将淀粉液化，将淀粉液化，转转化化为为糊精或低聚糖，使淀粉的可溶性添糊精或低聚糖，使淀粉的可溶性添加，加，这这个个过过程称程称为为液化。液化。糖化：利用糖化糖化：利用糖化酶酶 又称葡萄糖淀粉又称葡萄糖淀粉酶酶 将糊精及低聚糖将糊精及低聚糖进进一步水解，一步水解，转转化化为为葡葡萄糖，萄糖，这这个个过过程在消程在消费费中称中称为为糖化。糖化。酶酶解法的解法的优优点：点： 酶酶解反响条件温暖，因此，不解反响条件温暖，因此，不许许耐高温、耐高耐高温、耐高压压、耐酸的、耐酸的设备设备，便于就地，便于就地
17、取材，容易运作。取材，容易运作。 微生物微生物酶酶作用的作用的专专注性注性强强，淀粉水解的副反响少，因此水解糖液的，淀粉水解的副反响少，因此水解糖液的纯纯度高，度高，淀粉淀粉转转化率高。化率高。 可在可在较较高淀粉乳高淀粉乳浓浓度下水解，而且可采用粗原料。度下水解，而且可采用粗原料。 制得的糖液制得的糖液颜颜色浅，色浅，较纯较纯真，无异味，真，无异味，质质量高，有利于糖液的充分利用。量高，有利于糖液的充分利用。 酸酶结合水解法酸酶结合水解法l酸酶结合水解法是集中酸解法和酶解法制糖的优点而采用的结合的消费工艺。酸酶结合水解法又分为酸酶水解法和酶酸水解法酸酶水解法：是先将淀粉酸水解成糊精或低聚糖，
18、然后再用糖化酶将其水解成葡萄糖的工艺。其优点是：酸液化速度快，糖化时可采用较高的淀粉乳浓度，提高消费效率；酸用量少，产品颜色浅，糖液质量高。酶酸水解法：是将淀粉乳先用-淀粉酶液化到一定的程度，然后用酸水解成葡萄糖的工艺。其优点是：可采用粗原料淀粉，淀粉浓度较酸解法要高，消费易控制，时间短，糖液色浅。注：酶酸水解法酸水解时pH值可稍高些，以减轻淀粉水解副反响的发生。液化：普通采用耐高温淀粉8590，使液化速度加快淀粉的糊化：指淀粉受热后，淀粉颗粒膨胀，晶体构造消逝，相互接触变成糊状液体，即使停顿搅拌，淀粉也不会再沉淀的景象。淀粉老化：指分子间氢键已断裂的糊化淀粉又重新陈列构成新的氢键的过程，也就
19、是复结晶的过程l 酸酶结合水解法酸酶结合水解法l酸酶结合水解法是集中酸解法和酶解法制糖的优点而采酸酶结合水解法是集中酸解法和酶解法制糖的优点而采用的结合的消费工艺。酸酶结合水解法又分为酸酶水解用的结合的消费工艺。酸酶结合水解法又分为酸酶水解法和酶酸水解法法和酶酸水解法l酸酶水解法：是先将淀粉酸水解成糊精或低聚糖，然后酸酶水解法：是先将淀粉酸水解成糊精或低聚糖，然后再用糖化酶将其水解成葡萄糖的工艺。再用糖化酶将其水解成葡萄糖的工艺。l其优点是：酸液化速度快，糖化时可采用较高的淀粉乳其优点是：酸液化速度快，糖化时可采用较高的淀粉乳浓度，提高消费效率；酸用量少，产品颜色浅，糖液质浓度，提高消费效率；
20、酸用量少，产品颜色浅，糖液质量高。量高。l酶酸水解法：是将淀粉乳先用酶酸水解法：是将淀粉乳先用-淀粉酶液化到一定的程淀粉酶液化到一定的程度，然后用酸水解成葡萄糖的工艺。度，然后用酸水解成葡萄糖的工艺。l其优点是：可采用粗原料淀粉，淀粉浓度较酸解法要高，其优点是：可采用粗原料淀粉，淀粉浓度较酸解法要高，消费易控制，时间短，糖液色浅。消费易控制，时间短，糖液色浅。l注：酶酸水解法酸水解时注：酶酸水解法酸水解时pH值可稍高些，以减轻淀粉值可稍高些，以减轻淀粉水解副反响的发生。水解副反响的发生。淀粉糖水解过程中涉及的术语淀粉糖水解过程中涉及的术语lDE值：及葡萄糖当量值，指复原糖以葡萄糖计占糖浆干物质
21、的百分比，或淀粉的含量。l计算式：lDE=复原糖的含量干物质的含量100lDE值越高葡萄糖浆级别越高l工业也表示淀粉水解程度跟糖化程度三、淀粉水解糖的制备原理一酸解法制备原理1、水解过程总反响式：C6H10O5n+nH2onC6H10O6过程：C6H10O5nC6H10O5xC12H22O11C6H10O6淀粉糊精麦芽糖葡萄糖H+对作用点无选择性，-1，4糖苷键和-1，6糖苷键均被切断。2、葡萄糖的复合反响和分解反响影响：降低了葡萄糖的收率；使产物的提取和糖化液的精制变得困难。二酶解法制备原理1、液化程度的控制思索：-淀粉酶将淀粉液化，转化为糊精及低聚糖，可以继续液化得到最终产物葡萄糖和麦芽糖
22、而不进展糖化？答：不可以，假设让液化继续继续下去，虽然最终产物也是葡萄糖和麦芽糖，但能够出现：由于-淀粉酶不能水解-1，6糖苷键，从而使糖液的DE值较低；液化在较高温度下进展，液化时间加长，一部分已液化的淀粉又会重新结合成硬束形状，产生老化，使糖化酶难以作用。液化的目的：为了给糖化酶的作用发明条件，糖化酶水解糊精及低聚糖等分子时，需先与底物分子生成络合构造，然后发生水解，这就要求被作用的底物分子有一定的大小范围，才有利于糖化酶生成络合构造，底物分子过大或过小都会妨碍酶的结合和水解速度。DE值：20%30%液化终点：碘液判别，呈棕色。灭酶处置：升温到100，坚持10min，然后降温，供糖化运用。
23、2、糖化l糖化酶从非复原性末端水解-1，4糖苷键和-1，6糖苷键。l终点：由DE值确定，当DE值达最高时即DE值不再上升时，停顿酶反响。l糖化的温度5060和pH值4.05.0取决于所用糖化剂的性质。三酸酶结合水解法制备原理1、酸酶水解法酸水解糖化酶水解C6H10O5nC6H10O5xC6H10O6淀粉糊精或低聚糖葡萄糖适用于淀粉颗粒巩固如玉米、小麦的原料。2、酶酸水解法l先用-淀粉酶液化，再用酸水解。l适用于颗粒大小不一如碎米淀粉的淀粉原料四、淀粉水解糖的制备工艺l酸法工艺l酸酶法工艺l双酶法工艺一酸法工艺该工艺是以酸作为水解淀粉的催化剂，使得淀粉在酸的作用下逐渐生成葡萄糖、麦芽糖和各种相对
24、分子质量较低的葡萄糖多聚物。1、酸法工艺流程淀粉调浆糖化中和第一次脱色过滤离子交换第一次浓缩第二次脱色过滤第二次浓缩废品2、操作要点淀粉原料要求常用纯度较高的玉米淀粉，次之为马铃薯淀粉和甘薯淀粉。调浆在调浆罐中，先加部分的水，在搅拌的条件下，参与粉碎的干淀粉或湿淀粉，投料终了，继续参与80左右的水，使淀粉乳的浓度到达2224B,然后参与盐酸或硫酸调Phz值为1.8。调浆需用软水，以免产生较多的磷酸盐使糖液混浊。糖化将曾经配好的调浆液经泵送入耐酸加压糖化罐。边加料边开蒸汽，进料终了后升压至2.72.8Pa(温度142144).在升压过程中每升压0.98Pa，开排气阀约0.5min,排除冷空气，待
25、排除白烟时封锁，并借此使糖化醪翻腾，受热均匀。待升压至要求压力时坚持35min后，及时取样测定其DE值，到达38%40%时糖化终止。l中和在中和桶中进展，用10%碳酸钠中和。分别以盐酸、硫酸水解者，所生成的氯化钙溶于糖液，硫酸钙可以过滤除去。调理pH值到蛋白质的凝固点，使蛋白质凝固过滤除去，坚持糖液明晰。l第一次脱色过滤待中和糖液冷却到7075，调理pH值至4.5，参与0.25%干物质量的粉末活性炭，搅拌约5min，压入板框压滤机或卧式密闭圆桶形过滤机过滤。l离子交换经过阳阴阳阴四个离子交换柱进展脱盐提纯。l第一次浓缩将曾经提纯的糖液的pH值调至3.84.2，用泵送入蒸发罐，坚持真空度在66.
26、661Pa以上，加热，蒸汽压不超越0.98Pa，浓缩到2831B，出料。l第二次脱色过滤与第一次一样，但第二次脱色必需反复回流过滤至无活性炭为止，再调pH值调至3.84.2。l第二次浓缩在浓缩前参与，使得糖液中的含量为0.0015%0.004%，以起护色及漂白作用。蒸发至3638B，出料，即废品。二酸酶法工艺l在酸法液化时，控制水解反响，使得DE值在20%25%时即停顿水解，迅速进展中和。调理pH值在4.5左右，温度为5560后参与葡萄糖淀粉酶进展糖化，直至所需的DE值，然后升温、灭酶、脱色、离子交换、浓缩。三双酶法工艺l工艺流程l淀粉调浆液化糖化脱色离子交换真空浓缩l缺陷：l设备腐蚀严重l反
27、响生成的副产物较多l运用原料局限在淀粉五、淀粉水解糖的质量要求五、淀粉水解糖的质量要求水解糖液的质量目的水解糖液的质量目的色泽：浅黄、杏黄色、透明液色泽：浅黄、杏黄色、透明液糊精反响：无糊精反响：无复原糖含量：复原糖含量：1818左右左右DEDE值：值：9090 透光率：透光率：6060以上以上PHPH：4.64.6至至4.84.8淀粉水解糖质量对发酵的影响1、假设淀粉水解不完全，有糊精存在，不仅呵斥浪费，而且会产生大量气泡，影响发酵正常进展；2、淀粉水解过度，葡萄糖会发生复合反响，生成的龙胆二糖等物质非发酵性糖；葡萄糖还会发生反响生成羟甲基糠醛，并与氨基酸进一步反响生成类黑素。这些都会呵斥浪
28、费，而且还会抑制菌体生长。3、假设原料中蛋白质含量多，当糖液中和、过滤时去除蛋白质不彻底，培育基中含有蛋白质及其水解产物时，会使发酵液产生大量气泡，呵斥逃液和染菌。拓展拓展中文称号：龙胆二糖英文称号：gentiobiose定义：两个D-吡喃葡萄糖经过-1,6-糖苷键相连而构成的二糖。龙胆三糖经转化酶水解切去果糖，即成为龙胆二糖。构造式：中文称号：异麦芽糖英文称号：Isomaltose定义：两个葡萄糖分子以-1，6糖苷键衔接起来的双糖。构造式：麦芽糖和异麦芽糖的不同：麦芽糖是两个葡萄糖分子以-1，4糖苷键衔接起来的双糖，异麦芽糖Isomaltose那么是两个葡萄糖分子以-1，6糖苷键衔接起来的双糖。由于分子构象不同，所以，为区别于麦芽糖而称为异麦芽糖。通常，麦芽糖容易被酵母所发酵，异麦芽糖不被酵母所发酵，异麦芽糖系非发酵性低聚糖。羟甲基糠醛：羟甲基糠醛由葡萄糖或果糖经脱水反响生成，是一种能有效防治神经退行性疾病，认知损害和抗心肌缺血的心血管病药物。
