發(fā)酵學(xué)總結(jié)(發(fā)酵)

名詞解釋1.發(fā)酵：原料中的有效成份經(jīng)微生物和微生物酶的作用轉(zhuǎn)變?yōu)榫凭�、酒�?lèi)產(chǎn)品、有機(jī)酸、氨基酸、抑制劑、抗菌素等物質(zhì)的過(guò)程。2.啤酒：以?xún)?yōu)質(zhì)大麥有主要原料，大米和啤酒花為輔料，經(jīng)過(guò)制麥、糖化、啤酒酵母發(fā)酵等工序制成的富含營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)和二氧化碳的低度酒精飲料。3.葡糖酒：以新鮮葡萄或葡萄汁為原料，經(jīng)全部或部分發(fā)酵釀制而成的，酒精度等于或大于7.0%（Vol）的發(fā)酵酒。干葡萄酒：葡萄酒釀造后，葡萄汁中的糖完全轉(zhuǎn)化為酒精，殘?zhí)橇啃∮诨虻扔?.0g|L的紅葡萄酒。4.白酒：又名燒酒，它是以曲類(lèi)、酒母等為糖化發(fā)酵劑，利用糧谷或代用料，經(jīng)蒸煮、糖化發(fā)酵、蒸餾、貯存、勾兌而成的蒸餾酒。麩曲白酒：以高粱、玉米、薯干及高粱糠等含淀粉的物質(zhì)為原料，采用純種培養(yǎng)的麩曲為糖化劑，純種培養(yǎng)的酵母為發(fā)酵劑所生產(chǎn)的蒸餾酒。5.發(fā)芽力：三天內(nèi)發(fā)芽的百分?jǐn)?shù)，要求不低于90%。發(fā)芽率：五天內(nèi)發(fā)芽的百分?jǐn)?shù)，要求不低于96%。6.浸麥度：大麥浸漬后所含水分的百分?jǐn)?shù)。7.露點(diǎn)率：露出根芽的麥粒所含的百分比。8.水敏性：大麥吸收水分到一定程度后，抑制發(fā)芽的現(xiàn)象。9.庫(kù)爾巴哈值：用標(biāo)準(zhǔn)協(xié)定糖化法制得協(xié)定麥汁后制定的總可溶性氮與麥汁總氮之比。10.糖化：利用麥芽中所含的各種水解酶在適宜的條件下將麥芽和輔料中的不溶性大分子物質(zhì)逐步分解為可溶性的低分子物質(zhì)的分解過(guò)程。11.料水比：100kg原料中用水的升數(shù)。12.糊化：在一定溫度下，淀粉顆粒吸水膨脹，細(xì)胞壁破裂，淀粉分子溶出，呈膠體狀態(tài)分布于水中，形成糊狀物的過(guò)程。13.大麥整齊度：分級(jí)大麥中，同一腹徑或厚度麥粒所占的質(zhì)量百分?jǐn)?shù)。14.食醋：以糧食、果實(shí)、酒精等含有淀粉、糖類(lèi)、酒精的中物質(zhì)為原料，經(jīng)微生物發(fā)酵釀制而成的一種酸性調(diào)味品。15.醬醪：將成曲拌入多量鹽水，成為濃稠的半流動(dòng)狀態(tài)的混合物。16.啤酒的生物穩(wěn)定性：由于微生物的原因而造成啤酒穩(wěn)定性變化的現(xiàn)象。啤酒的非生物性穩(wěn)定性：指啤酒在生產(chǎn)、運(yùn)輸、貯存的過(guò)程中，有外界非生物原因引起的渾濁沉淀。17.煮沸強(qiáng)度：每小時(shí)內(nèi)蒸發(fā)出水分的百分?jǐn)?shù)。18.生抽：是以?xún)?yōu)質(zhì)的黃豆和面粉為原料，經(jīng)發(fā)酵成熟后提取而成，并按提取次數(shù)的多少分為一級(jí)、二和三級(jí)。老抽：是在生抽中加入焦糖，經(jīng)特別工藝制成的濃色醬油，適合肉類(lèi)增色用。19.AF（酒精發(fā)酵）：酵母菌將葡萄漿果中的糖分解為酒精、二氧化碳、其他副產(chǎn)物的過(guò)程。20.巴斯德效應(yīng)：酵母細(xì)胞先通過(guò)無(wú)氧的EMP酵解途徑產(chǎn)生丙酮酸，因?yàn)檠醯拇嬖冢�丙酮酸進(jìn)入TCA循環(huán)，進(jìn)行有氧分解產(chǎn)生更多的生物能，從而使無(wú)氧分解途徑受到抑制的現(xiàn)象。反巴斯德效應(yīng)：在發(fā)酵基質(zhì)（麥芽汁）中含有較高的葡萄糖（包括果糖）濃度（0.4%1.0%以上）時(shí)，分子氧存在不能抑制發(fā)酵，有氧呼吸反而受到抑制。21.葡萄糖阻遏效應(yīng)：麥汁中的葡萄糖濃度高于0.2%0.5%時(shí)，葡萄糖會(huì)抑制酵母分泌麥芽糖滲透酶，從而抑制麥芽糖的發(fā)酵，當(dāng)葡萄糖濃度低于0.2%時(shí)，抑制才會(huì)解除，麥芽糖才能被利用的現(xiàn)象。

簡(jiǎn)答：1.SO2作用：①殺菌作用②增酸作用③溶解作用④澄清作用⑤抗氧化作用。2.葡萄酒的保健作用：3.啤酒花的成分及其作用：①酒花油②酒花樹(shù)脂③多酚類(lèi)物質(zhì)。作用：①賦予啤酒香味和爽口苦味②提高啤酒泡沫的持久性③促進(jìn)蛋白質(zhì)沉淀，有利于啤酒澄清④酒花有抑菌作用。4.啤酒生產(chǎn)為什么要選用大麥為原料：①大麥便于發(fā)芽，且發(fā)芽后產(chǎn)生大量的水解酶類(lèi)②大麥種植遍及全球，原料易得③大麥的化學(xué)成分適合釀造啤酒④大麥不是人類(lèi)食用的主糧，故啤酒釀造者一直沿襲使用大麥釀造啤酒。5.二棱大麥與六棱大麥的特點(diǎn)差異：二是六的變種，麥穗扁形，延髓軸只有成對(duì)的兩行籽粒，籽粒均勻整齊，比較大。供職麥芽，釀造啤酒。二顆粒飽滿(mǎn)，內(nèi)容物較多，表皮較少。則淀粉含量相對(duì)較高，蛋白質(zhì)含量相對(duì)較低。多酚物質(zhì)和苦味物質(zhì)較少，大麥的浸出物含量相對(duì)高。六大麥的原始形態(tài)，麥穗斷面呈六角形，六行麥粒圍繞一根穗軸而生，其中只有中間對(duì)稱(chēng)兩行籽粒發(fā)育正常，其左右四行籽粒發(fā)育遲緩，粒行不正。因此六籽粒不夠整齊，麥粒基座彎曲，多用以制麥曲。麥皮比二厚，淀粉含量相對(duì)較低，蛋白質(zhì)含量相對(duì)高。6.糖化輔料的作用：①降低生產(chǎn)成本②降低麥汁總氮③調(diào)整啤酒發(fā)酵度④改善啤酒的泡沫性⑤調(diào)整原料和輔料的比例。7.發(fā)芽的目的：①形成各種酶類(lèi)，并使原來(lái)存在于大麥中的非活化酶得到活化和增長(zhǎng)②使麥粒中的高分子物質(zhì)得到

部分溶解，以利于糖化。8.浸麥的作用：①提高大麥的含水量，達(dá)到發(fā)芽的水分要求②通過(guò)洗滌，出去麥粒表面的灰塵、雜質(zhì)和微生物③加速表皮中有害物質(zhì)的浸出。9.干燥的目的：①除去綠麥芽多余的水分，防止腐敗變質(zhì)，便于貯藏②終止綠麥芽的生長(zhǎng)和酶的分解作用③除去綠麥芽的生腥味，使麥芽產(chǎn)生特有的色、香、味④便于干燥后除去麥根。10.糖化的方法及其特點(diǎn)：①浸出糖化法：糖化醪液至始至終不經(jīng)過(guò)煮沸，單純依靠酶的作用浸出各種物質(zhì)，原料只使用麥芽不用輔料，全部醪液從一定的溫度開(kāi)始緩慢分階段升溫到糖化終了溫度②煮出糖化法：兼用生化作用和物理作用進(jìn)行糖化的方法。將糖化醪液的一部分取出，放到糖化鍋里，逐步升溫加熱至沸騰，維持一段時(shí)間，然后與其余未煮沸的醪液混合，使溫度升到不同酶分解所需要的溫度，最終達(dá)到糖化終了溫度。11.冷卻的目的：①回潮②沉淀有害物質(zhì)③增加麥汁的溶解氧，利于酵母的生長(zhǎng)繁殖。12.優(yōu)良酵母的主要生理特性要求：①凝聚性②發(fā)酵度③酵母死滅溫度④產(chǎn)孢能力⑤雙乙酰峰值和還原速度⑥耐壓性⑦酵母的風(fēng)味和泡沫的穩(wěn)定性。13.主發(fā)酵與后發(fā)酵的作用：溫度較低，發(fā)酵緩慢，酒味醇厚，泡沫細(xì)膩，酒澄清完全，對(duì)縮短成熟期有利，還能延長(zhǎng)酵母使用代數(shù)，減慢酵母的衰老。后發(fā)酵的目的：殘?zhí)抢^續(xù)發(fā)酵，促進(jìn)啤酒風(fēng)味成熟，增加CO2的溶解量，促進(jìn)啤酒的澄清。14.影響啤酒非生物穩(wěn)定性的因素及其控制方法：⑴影響因素：①高分子蛋白質(zhì)、多酚物質(zhì)渾濁；②重金屬的影響；③氧化作用的影響。⑵控制方法：①啤酒原輔料的控制②糖化控制③麥汁過(guò)濾④麥汁煮沸⑤沉淀冷卻⑥發(fā)酵⑦過(guò)濾⑧灌裝⑨儲(chǔ)存與銷(xiāo)售。15.影響啤酒生物穩(wěn)定性的因素及其方法：⑴影響因素：①酵母渾濁②細(xì)菌渾濁③醋酸菌④足球菌。⑵解決方法：巴氏殺菌法或無(wú)菌過(guò)濾法。16.雙乙酰的消除與控制：①菌種②麥汁成分有足夠的α氨基氮③釀造用水：殘余堿度

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1．發(fā)酵工程的定義

發(fā)酵工程是利用微生物的生長(zhǎng)和代謝活動(dòng)來(lái)生產(chǎn)人們所需產(chǎn)品的工程技術(shù)，它將微生物學(xué)、生物化學(xué)和化學(xué)工程學(xué)的基本原理有機(jī)地結(jié)合起來(lái)，是生物技術(shù)的重要組成部分，是生物技術(shù)產(chǎn)業(yè)化的重要環(huán)節(jié)。2．發(fā)酵工程的應(yīng)用

醫(yī)藥工業(yè)食品工業(yè)能源工業(yè)化學(xué)工業(yè)冶金工業(yè)農(nóng)業(yè)環(huán)境保護(hù)3。發(fā)酵的一般工藝過(guò)程

（1）培養(yǎng)基的選擇，制備（2）培養(yǎng)基，發(fā)酵罐以及附屬設(shè)備滅菌(3)菌種擴(kuò)大培養(yǎng)(4)控制最適發(fā)酵的條件，使微生物生長(zhǎng)并產(chǎn)生大量的代謝產(chǎn)物（5）產(chǎn)品提取和精制4．培養(yǎng)基配制要求

A.培養(yǎng)基應(yīng)滿(mǎn)足微生物的需要；B.適宜的濃度、配比、pH值；

C.培養(yǎng)基原料發(fā)酵率高，發(fā)酵后所形成的副產(chǎn)物盡可能的少；D.培養(yǎng)基原料質(zhì)量高，價(jià)格低廉；且性能穩(wěn)定，資源豐富，便于采購(gòu)運(yùn)輸，適合大規(guī)模儲(chǔ)藏，能保證生產(chǎn)上的供應(yīng)；

E.所選用的培養(yǎng)基應(yīng)能滿(mǎn)足總體工藝的要求，如不應(yīng)該影響通氣、提取、純化及廢物處理等。5．培養(yǎng)基的成分

碳源、氮源、無(wú)機(jī)鹽、微量元素、水、前體6。種子的擴(kuò)大培養(yǎng)

種子擴(kuò)大培養(yǎng)是指將保存在砂土管、冷凍干燥管中處休眠狀態(tài)的生產(chǎn)菌種接入試管斜面活化后，再經(jīng)過(guò)扁瓶或搖瓶及種子罐逐級(jí)擴(kuò)大培養(yǎng),最終獲得一定數(shù)量和質(zhì)量的純種過(guò)程。這些純種培養(yǎng)物稱(chēng)為種子。7．發(fā)酵動(dòng)力學(xué)：

它以化學(xué)熱力學(xué)(研究反應(yīng)的方向)和化學(xué)動(dòng)力學(xué)(研究反應(yīng)的速度)為基礎(chǔ)，研究發(fā)酵過(guò)程中變量在活細(xì)胞作用下變化的規(guī)律，以及各種發(fā)酵條件對(duì)這些變量變化速度的影響。8．發(fā)酵動(dòng)力學(xué)研究目的：

有助于我們更加深入地認(rèn)識(shí)和掌握發(fā)酵過(guò)程，為工業(yè)發(fā)酵的模擬、優(yōu)化和控制訂下良好的理論基礎(chǔ)。

9．發(fā)酵動(dòng)力學(xué)研究?jī)?nèi)容

細(xì)胞生長(zhǎng)和死亡動(dòng)力學(xué)基質(zhì)消耗動(dòng)力學(xué)氧消耗動(dòng)力學(xué)

二氧化碳生成動(dòng)力學(xué)產(chǎn)物合成和降解動(dòng)力學(xué)代謝熱生成動(dòng)力學(xué)10．分批發(fā)酵動(dòng)力學(xué)生物反應(yīng)模式1）.停滯期

停滯期是微生物細(xì)胞適應(yīng)新環(huán)境的過(guò)程。2）.對(duì)數(shù)生長(zhǎng)期

處于對(duì)數(shù)生長(zhǎng)期的微生物細(xì)胞的生長(zhǎng)速率大大加快單位時(shí)間內(nèi)細(xì)胞的數(shù)目或質(zhì)量的增加維持穩(wěn)定，并達(dá)到最大值。3）.穩(wěn)定期

在細(xì)胞生長(zhǎng)代謝過(guò)程中，培養(yǎng)基中的底物不斷被消耗，一些對(duì)微生物生長(zhǎng)代謝有害的物質(zhì)在不斷積累。受此影響，微生物的生長(zhǎng)速率和比生長(zhǎng)速率就會(huì)逐漸下降，直至完全停止，這時(shí)就進(jìn)入穩(wěn)定期。4）.死亡期

在死亡期，細(xì)胞的營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)和能源儲(chǔ)備已消耗殆盡，不能再維持細(xì)胞的生長(zhǎng)和代謝，因而細(xì)胞開(kāi)始死亡。

11．連續(xù)發(fā)酵動(dòng)力學(xué)

所謂連續(xù)培養(yǎng)，就是在發(fā)酵過(guò)程中一邊補(bǔ)入新鮮料液，一邊以相近的流速放料，維持發(fā)酵液原來(lái)的體積。

分批補(bǔ)料發(fā)酵動(dòng)力學(xué)

所謂分批補(bǔ)料培養(yǎng)技術(shù)，是指在分批培養(yǎng)過(guò)程中，間歇或連續(xù)的添加新鮮培養(yǎng)基的方法。

補(bǔ)料分批培養(yǎng)的優(yōu)點(diǎn)及應(yīng)用

12．發(fā)酵控制

收集能反映發(fā)酵過(guò)程變化的各種理化參數(shù)

將各種參數(shù)變化和發(fā)酵代謝規(guī)律聯(lián)系起來(lái)各種參數(shù)生物學(xué)意義建立各種數(shù)學(xué)模型以描述各參數(shù)之間隨時(shí)間變化的關(guān)系發(fā)酵控制

13．種齡：是指種子罐中培養(yǎng)的菌體開(kāi)始移入下一級(jí)種子罐或發(fā)酵罐時(shí)的培養(yǎng)時(shí)間。

接種量：是指移入的種子液體積和接種后培養(yǎng)液體積的比例。接種量的確定

移入種子的體積接種量＝接種后培養(yǎng)液的體積

在抗生素工業(yè)生產(chǎn)中，大多數(shù)抗生素發(fā)酵的最適接種量為7％一15％，有時(shí)可增加到20％一28％。接種量的大小決定于生產(chǎn)菌種在發(fā)酵罐中生長(zhǎng)繁殖的速度。采用較大的接種量可以縮短發(fā)酵罐中菌絲繁殖到達(dá)高峰的時(shí)間，使產(chǎn)物的形成提前到來(lái)。14．在線檢測(cè)參數(shù)和離線檢測(cè)參數(shù)

在線檢測(cè)參數(shù)指不經(jīng)取樣直接從發(fā)酵罐上安裝的儀表上得到的參數(shù)，如溫度、pH、攪拌轉(zhuǎn)速；

離線檢測(cè)參數(shù)指取出樣后測(cè)定得到的參數(shù)，如殘?zhí)恰�NH2-N、菌體濃度。

15．重要參數(shù)

溫度溶解氧濃度pHCO2碳源氮源前體濃度補(bǔ)料控制泡沫16．種子質(zhì)量的判斷

由于菌種在種子罐中的培養(yǎng)時(shí)間較短，可供分析的參數(shù)較少，使種子的內(nèi)在質(zhì)量難以控制，為了保證各級(jí)種子移種前的質(zhì)量，除了保證規(guī)定的培養(yǎng)條件外，在過(guò)程中還要定期取樣測(cè)定一些參數(shù)以觀察基質(zhì)的代謝變化及菌絲形態(tài)是否正常。在生產(chǎn)中通常測(cè)定的參數(shù)為1）pH；

2）培養(yǎng)基滅菌后磷、糖、氨基氮的含量；

3）菌絲形態(tài)、菌絲濃度和培養(yǎng)液外觀（色素、顆粒等）；4）其他參數(shù)，如接前抗生素含量、某種酶活力等17。菌種改良目的

提高產(chǎn)量、提高產(chǎn)物的純度，減少副產(chǎn)物;提高有效組分,減少色素等雜質(zhì)、改變菌種性狀，改善發(fā)酵過(guò)程、菌種的遺傳性狀，特別是生產(chǎn)性狀穩(wěn)定、開(kāi)發(fā)新品種18．發(fā)酵工業(yè)菌種的要求

培養(yǎng)基原料廉價(jià)，生成的目的產(chǎn)物產(chǎn)量高、易于回收、生長(zhǎng)較快，發(fā)酵周期短、培養(yǎng)條件易于控制、抗噬菌體及雜菌污染能力強(qiáng)、菌種不易變異退化、對(duì)放大設(shè)備的適應(yīng)性強(qiáng)、菌種不是病原菌。

19．菌種保藏方法

斜面低溫保藏法砂土管保藏法冰凍真空干燥法液氮超低溫保藏20．發(fā)酵熱

所謂發(fā)酵熱就是發(fā)酵過(guò)程中釋放出來(lái)的凈熱量。Q發(fā)酵＝Q生物＋Q攪拌+Q通氣－Q蒸發(fā)－Q顯－Q輻射21．參數(shù)分類(lèi)

代謝參數(shù)按性質(zhì)分可分三類(lèi)：

物理參數(shù)：溫度、攪拌轉(zhuǎn)速、空氣壓力、空氣流量、溶解氧、表觀粘度、排氣氧（二氧化碳）濃度等

化學(xué)參數(shù)：基質(zhì)濃度（包括糖、氮、磷）、pH、產(chǎn)物濃度、、核酸量等

生物參數(shù)：菌絲形態(tài)、菌濃度、菌體比生長(zhǎng)速率、呼吸強(qiáng)度、基質(zhì)消耗速率、關(guān)鍵酶活力等從檢測(cè)手段分可分為：直接參數(shù)、間接參數(shù)

直接參數(shù)：通過(guò)儀器或其它分析手段可以測(cè)得的參數(shù)，如溫度、pH、殘?zhí)堑乳g接參數(shù)：將直接參數(shù)經(jīng)過(guò)計(jì)算得到的參數(shù)，如攝氧率等22,生物熱：

在發(fā)酵過(guò)程中，菌體不斷利用培養(yǎng)基中的營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)，將其分解氧化而產(chǎn)生的能量，其中一部分用于合成高能化合物（如ATP）提供細(xì)胞合成和代謝產(chǎn)物合成需要的能量，其余一部分以熱的形式散發(fā)出來(lái)，這散發(fā)出來(lái)的熱就叫生物熱。23溫度對(duì)發(fā)酵的影響：

（1）酶學(xué)方面：在一定溫度范圍內(nèi)，溫度升高，反應(yīng)速率加大，有利于菌體生長(zhǎng)和產(chǎn)物

積累，但菌體的衰退也加快，菌體對(duì)氧的消耗相應(yīng)加快，而溫度升高時(shí)，氧的溶解度下降，所以應(yīng)綜合考慮

（2）產(chǎn)物方面：溫度能影響菌體分泌的產(chǎn)物種類(lèi)及酶系

（3）菌體特性方面：同種菌體在生長(zhǎng)和產(chǎn)物積累階段所要求的溫度往往有差別，多數(shù)情況下是最適生長(zhǎng)溫度比產(chǎn)物積累的最適溫度要略高些。

24溶解氧的控制方法：氣體的成分、攪拌的速度、擋板、通氣速率、罐壓、基質(zhì)濃度、表面活性劑、溫度

25．發(fā)酵過(guò)程pH變化的原因：

1、基質(zhì)代謝：（1）糖代謝（2）氮代謝（3）生理酸堿性物質(zhì)利用后pH會(huì)上升或下降2、產(chǎn)物形成

3、菌體自溶，pH上升，發(fā)酵后期，pH上升。26．pH對(duì)發(fā)酵的影響（1）pH影響酶的活性。

（2）pH值影響微生物細(xì)胞膜所帶電荷的改變，從而改變細(xì)胞膜的透性，影響微生物對(duì)營(yíng)養(yǎng)

物質(zhì)的吸收及代謝物的排泄，因此影響新陳代謝的進(jìn)行

（3）pH值影響培養(yǎng)基某些成分和中間代謝物的解離，從而影響微生物對(duì)這些物質(zhì)的利用（4）pH影響代謝方向27．pH的控制：1、調(diào)節(jié)好基礎(chǔ)料的pH

2、在基礎(chǔ)料中加入維持pH的物質(zhì)3、通過(guò)補(bǔ)料調(diào)節(jié)pH

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