1、第第1节节 微生物发酵微生物发酵与食品生产与食品生产从社会中来从社会中来 我们经常食用的食品中有哪些我们经常食用的食品中有哪些是由微生物发酵生产而来的？是由微生物发酵生产而来的？思考与练习第一题思考与练习第一题举例说出利用微生物发酵举例说出利用微生物发酵生产的生产的5种食品种食品 酒类酒类：包括果酒、啤酒、白酒及其他酒均是利用包括果酒、啤酒、白酒及其他酒均是利用酿酒酵母，在酿酒酵母，在厌氧厌氧条件下进行发酵，将葡萄糖转条件下进行发酵，将葡萄糖转化为酒精生产的。化为酒精生产的。 醋：醋：除了白醋是由化学合成的食品级醋酸勾兑的除了白醋是由化学合成的食品级醋酸勾兑的外，其他的则是由外，其他的则是由醋
2、酸菌醋酸菌在在好氧好氧条件下发酵，将条件下发酵，将固体发酵产生的酒精转化为醋酸生产的。固体发酵产生的酒精转化为醋酸生产的。 酱油：酱油：以大豆为主要原料，其他有麦麸、小麦、以大豆为主要原料，其他有麦麸、小麦、玉米等，将原料经粉碎制成固体培养基，在玉米等，将原料经粉碎制成固体培养基，在好好氧氧条件下，利用产生蛋白酶的霉菌，如条件下，利用产生蛋白酶的霉菌，如黑曲霉黑曲霉进行发酵。进行发酵。一、发酵一、发酵生产的历史生产的历史阅读教材中有关阅读教材中有关“发酵生产的历史发酵生产的历史”的内容，并思考：的内容，并思考：1.1.发酵工程历经了哪些阶段？发酵工程历经了哪些阶段？ 酸奶：酸奶：牛奶在厌氧条件
3、下，由牛奶在厌氧条件下，由乳酸菌乳酸菌发酵，将发酵，将乳糖分解，并进一步发酵产生乳酸和其他有机乳糖分解，并进一步发酵产生乳酸和其他有机酸，以及一些芳香物质和维生素等；同时蛋白酸，以及一些芳香物质和维生素等；同时蛋白质也部分水解。质也部分水解。 面包：面包：现在的面包均是利用现在的面包均是利用活性干酵母活性干酵母（面包（面包酵母）经活化后，与面粉混合发酵，再加入各酵母）经活化后，与面粉混合发酵，再加入各种添加剂，经烤制生产的。种添加剂，经烤制生产的。 泡菜：（泡菜：（乳酸菌乳酸菌） 腐乳：（腐乳：（毛霉毛霉、青霉、酵母、曲霉等）、青霉、酵母、曲霉等）发酵工业经历了哪几个阶段？特点？发酵工业经历了
4、哪几个阶段？特点？原始发展阶段原始发展阶段传统发酵工业阶段传统发酵工业阶段现代发酵工业阶段现代发酵工业阶段生物技术产业阶段生物技术产业阶段发酵发酵技术原始，顶多是家庭小制技术原始，顶多是家庭小制 作，技术进步缓慢，作，技术进步缓慢，完全是经验式的，并不知道其中完全是经验式的，并不知道其中的原理的原理人们人们开始了解发酵现象的本质开始了解发酵现象的本质 ，采用开放式的发酵方，采用开放式的发酵方式，生产过程较为简单，对生产设备要求不高，规模式，生产过程较为简单，对生产设备要求不高，规模一一般不大般不大生产生产技术要求高；生产规模大；技术发展速度快；菌技术要求高；生产规模大；技术发展速度快；菌种的生
5、产能力大幅度提高，新产品、新技术、新设备种的生产能力大幅度提高，新产品、新技术、新设备的应用达到前所未有的应用达到前所未有的程度的程度利用利用构建的具有特殊生产能力的基因工程菌来构建的具有特殊生产能力的基因工程菌来进行生产进行生产2.从中你可以得到什么启示？从中你可以得到什么启示？ 微生物发酵不仅仅使食物发霉、变质，微生物发酵不仅仅使食物发霉、变质，还可以把原料转变成人们所需产品，生产还可以把原料转变成人们所需产品，生产出营养丰富，口味独特食物。我国发酵历出营养丰富，口味独特食物。我国发酵历史悠久史悠久, ,随着生物工程技术发展，微生物随着生物工程技术发展，微生物发酵将为人类提供更多、更新的现
6、代发酵发酵将为人类提供更多、更新的现代发酵食品。食品。二、发酵二、发酵与发酵食品与发酵食品发酵概念发酵概念: : 发酵是指发酵是指在一定在一定条件下条件下利用微生物的生命活利用微生物的生命活动大量生成和积累特定代谢产物或动大量生成和积累特定代谢产物或菌体菌体的过程。的过程。那么，微生物发酵需要什么条件呢？那么，微生物发酵需要什么条件呢？ 而把农副产品原料利用发酵方法生产而把农副产品原料利用发酵方法生产和加工制作的食品统称为发酵食品和加工制作的食品统称为发酵食品。发酵食品慨念发酵食品慨念二、微生物发酵需要条件的探究 微生物的发酵需要糖类，当有糖类存在时酵微生物的发酵需要糖类，当有糖类存在时酵母菌
7、能进行发酵。母菌能进行发酵。实验内容：实验内容： 探究酵母菌发酵所需要的条件探究酵母菌发酵所需要的条件假设假设号瓶内容物结果1温水、酵母2温水、酵母和5mL盐水3温水、酵母和5mL糖水4温水、酵母和30mL糖水5温水、5mL糖水实验记录表实验记录表无气体产生无气体产生无气体产生无气体产生有气体产生有气体产生有大量气体产生有大量气体产生无气体产生无气体产生思考：思考：1、为什么要加入温水？、为什么要加入温水？2、设置、设置3号和号和4号瓶的目的是什么？为什么要设置号瓶的目的是什么？为什么要设置5号瓶？号瓶？3、如果在瓶中加入牛奶则结果有何不同？、如果在瓶中加入牛奶则结果有何不同？面包的制作过程1
8、、传统发酵技术的作用、传统发酵技术的作用防止食物腐败防止食物腐败口感更好口感更好营养更好营养更好更易消化更易消化2、现代发酵技术的作用、现代发酵技术的作用生产效率高生产效率高质量易控制质量易控制确保安全确保安全三三、发酵生产过程探密、发酵生产过程探密以味精生产为例以味精生产为例 味精是日常生活中不可缺少的味精是日常生活中不可缺少的调味剂，它的化学成分是什么？调味剂，它的化学成分是什么？谷氨酸钠谷氨酸钠(谷氨酸和谷氨酸和Na2CO3中和中和而成而成)三三、发酵生产过程探密、发酵生产过程探密1 1、菌种的选育、菌种的选育菌种：菌种：如何获得：如何获得：谷氨酸棒状杆菌谷氨酸棒状杆菌、黄色短杆菌黄色短
9、杆菌先从自然界中分离出来，先从自然界中分离出来，然后用诱变育种、细胞工然后用诱变育种、细胞工程和基因工程等现代生物程和基因工程等现代生物技术处理，得到高产菌种技术处理，得到高产菌种注意：还必须做好菌种的保藏工作注意：还必须做好菌种的保藏工作2 2、扩大培养、扩大培养为何要进行扩大培养？目的？为何要进行扩大培养？目的？ 因为发酵罐的体积很大，需因为发酵罐的体积很大，需要接入的菌种量很多要接入的菌种量很多( (总体积：几立总体积：几立方米几十立方米方米几十立方米) )。所以要经过。所以要经过“种子培养罐种子培养罐”培养培养，达到一定数达到一定数量后，再接入到发酵罐中，即先经量后，再接入到发酵罐中，
10、即先经过扩大培养再接种过扩大培养再接种。目的是为了提目的是为了提高发酵效率，缩短生产时间。高发酵效率，缩短生产时间。生长生长因子因子无机盐无机盐水水氮源氮源碳源碳源酸碱酸碱度度成成 分分是细是细胞内胞内各种各种化学化学反应反应的进的进行场行场所所合成自合成自身物质身物质提供能提供能量，最量，最常用的常用的是糖类是糖类是微生物细是微生物细胞生长繁殖胞生长繁殖和生物合成和生物合成不可缺的物不可缺的物质。分为无质。分为无机氮和有机机氮和有机氮两种氮两种提供不提供不可缺少可缺少的矿质的矿质元素元素如：如：酵母酵母膏、膏、动物动物肝脏肝脏浸出浸出液、液、麦芽麦芽汁汁根根据据不不同同的的微微生生物物进进行
11、行调调节节菌种不同，培养基的配方也不同菌种不同，培养基的配方也不同4 4、灭菌、灭菌和接种和接种配制好培养液后，是否可以立即加入菌种？配制好培养液后，是否可以立即加入菌种？为什么要灭菌？如何灭菌才算彻底？为什么要灭菌？如何灭菌才算彻底？ 防止杂菌污染，对发酵过程造成防止杂菌污染，对发酵过程造成不良影响；杀死所有杂菌的细胞体、不良影响；杀死所有杂菌的细胞体、芽孢和孢子。芽孢和孢子。 注意：接种的操作也必须在无菌条件下进行注意：接种的操作也必须在无菌条件下进行5 5. .发酵罐内发酵发酵罐内发酵加料口加料口放料放料 口口无菌空气入口无菌空气入口排气口排气口冷却水进口冷却水进口冷却水出口冷却水出口P
12、HPH检测及控制装置检测及控制装置搅拌器搅拌器5 5、发酵罐内、发酵罐内发酵条件发酵条件谷氨酸棒状杆菌发酵的基本条件谷氨酸棒状杆菌发酵的基本条件温度温度3037pH78时间时间2832h6 6、分离、提纯产物、分离、提纯产物 根据产品的不同，分离提纯产根据产品的不同，分离提纯产物的方法一样吗？味精生产中所需物的方法一样吗？味精生产中所需的产物又属于哪种情况呢？的产物又属于哪种情况呢？产物若为微生物细胞本身：产物若为微生物细胞本身：过滤、沉淀等方法将菌体分离过滤、沉淀等方法将菌体分离产物若为微生物的代谢产物：产物若为微生物的代谢产物：提取、分离和纯化等方法提取、分离和纯化等方法味精生产中产品的形
13、成：味精生产中产品的形成： 将谷氨酸从培养液中分离出来，将谷氨酸从培养液中分离出来，通常每升培养液中能得到谷氨酸通常每升培养液中能得到谷氨酸50100g，提取出来的谷氨酸用，提取出来的谷氨酸用适量的适量的NaCO3溶液中和，形成溶液中和，形成谷谷氨酸纳结晶氨酸纳结晶，在经过过滤、浓缩，在经过过滤、浓缩、离心等步骤，便成了味精。离心等步骤，便成了味精。课后答案课后答案： 1、面包、酸奶、啤酒、乳酪、面酱、腐乳、面包、酸奶、啤酒、乳酪、面酱、腐乳、豆豉、霉干菜、酸菜、泡菜、葡萄酒、酱豆豉、霉干菜、酸菜、泡菜、葡萄酒、酱油、食醋、酸味剂、甜味剂等。油、食醋、酸味剂、甜味剂等。 2、传统发酵技术的一个
14、重要作用是防止食、传统发酵技术的一个重要作用是防止食物腐败，另一个重要作用是使口感平淡的物腐败，另一个重要作用是使口感平淡的原料发生感官的、物理的和营养方面的变原料发生感官的、物理的和营养方面的变化，使口感更好、营养更好、更易消化。化，使口感更好、营养更好、更易消化。 3、通常，微生物所需的主要营养物质有水、通常，微生物所需的主要营养物质有水、碳源、生长因子和无机盐等。碳源、生长因子和无机盐等。练习 4 4、下列属于发酵工程的过程依次是（）、下列属于发酵工程的过程依次是（） 提取目的基因提取目的基因 发酵过程发酵过程 动物动物细胞融合细胞融合 菌种的选育固定化菌种的选育固定化 灭菌灭菌 扩大培养扩大培养 植物组织培养植物组织培养 培养基配制培养基配制 分离提纯分离提纯 A A、B B、 C C、D D、D 5 5、在用微生物发酵法生产味精的过程中，、在用微生物发酵法生产味精的过程中，要对发酵罐要对发酵罐( )( ) A A、严格密封、严格密封 B B、不断通人二氧化碳、不断通人二氧化碳 C C、先通风后密封、先通风后密封 D D、不断通人无菌空气、不断通人无菌空气D 6 6、用大肠杆菌生产胰岛素应用的生物工程、用大肠杆菌生产胰岛素应用的生物工程的组合是的组合是( )( ) 基因工程基因工程 细胞工程细胞工程 发酵工程发酵工程 酶工程酶工程 A A、 B B、 C C、 D D、C
