1、一、培养基的配制原则一、培养基的配制原则二、主要微生物的培养基组成二、主要微生物的培养基组成三、配制培养基的基本过程三、配制培养基的基本过程四、固体曲料的配制四、固体曲料的配制五、淀粉质原料的处理五、淀粉质原料的处理(补充补充)六、糖蜜原料的前处理六、糖蜜原料的前处理(补充补充)一、培养基的配制原则1.1.满足微生物的营养需求满足微生物的营养需求（针对性）（针对性）2.2.注重营养成分的配比注重营养成分的配比（CNCN）3.3.适宜的渗透压、适宜的渗透压、pHpH值、氧还电位值、氧还电位4.4.合理的配制添加顺序合理的配制添加顺序（避免沉淀或（避免沉淀或pHpH波动）波动）5.5.对应不同的培
2、养阶段对应不同的培养阶段（示例）（示例）例：采用三级种子的谷氨酸发酵工艺的例：采用三级种子的谷氨酸发酵工艺的 培养基配方培养基配方斜面斜面一级种子（一级种子（1200ml/5000ml1200ml/5000ml三角瓶）三角瓶）二级种子（二级种子（2m2m3 3）三级种子（三级种子（20m20m3 3)发酵（发酵（240m240m3 3)用途用途成分（成分（%）保藏保藏牛肉膏牛肉膏1，蛋白胨，蛋白胨1，琼脂粉，琼脂粉1.8，无机盐，无机盐斜面斜面添加添加0.1的口服葡萄糖，其余同上的口服葡萄糖，其余同上一级一级口服葡萄糖口服葡萄糖3，玉米浆，玉米浆2.4，尿素，尿素0.65，无机盐等，无机盐等二
3、级二级玉米淀粉双酶糖玉米淀粉双酶糖2.0，玉米浆，玉米浆2.0，甘蔗糖蜜，甘蔗糖蜜1.0，尿素，尿素0.35，无机盐等无机盐等三级三级玉米淀粉双酶糖玉米淀粉双酶糖4.0，玉米浆，玉米浆1.5，甘蔗糖蜜，甘蔗糖蜜1.0，液氨，复，液氨，复合维生素合维生素0.1mg/L，无机盐等，无机盐等发酵发酵玉米淀粉双酶糖玉米淀粉双酶糖13-14，玉米浆，玉米浆0.06-0.08，甘蔗糖蜜，甘蔗糖蜜1.0，液氨，维生素液氨，维生素50g，无机盐等，无机盐等二、主要微生物的培养基组成三、配制培养基的基本过程1.原料称量和溶解2.酸碱度(pH)的调整3.培养基的过滤和澄清4.培养基的分装5.塞棉塞和包扎6.培养基
4、灭菌7.培养基的贮存四、固体曲料的配制曲料：直接用固体原料加水制成的固体培养基。适用于生产孢子。u曲料的组成原料（营养成分+疏松物质；粉碎过筛）u曲料的加水量（一般111.5）u曲料pH的调整（用润液检测，注意拌匀）五、淀粉质原料的处理（一）预处理：（一）预处理：1.1.除杂除杂 2.2.粉碎粉碎1231.1.除杂除杂除杂目的：除杂目的：u将原料中混杂的小铁钉、杂草、泥快和石头等杂质除去；u杂物特别是铁片、石子等，容易使粉碎机的筛板磨损，使醪泵、研磨机等设备的内部机械零件遭到损坏，机械设备的运转部位由于磨损而坏掉；u有些杂质会在蒸馏塔中沉积下来，使塔板的溢流管发生堵塞现象；u纤维杂物会堵塞阀门
5、、管路和泵。除去皮壳的作用（以酒精生产为例）除去皮壳的作用（以酒精生产为例）u皮壳本身无营养价值，对生产菌没有好处，皮壳在醪液中会引起阻碍液体的流动。u皮壳在生产过程中不发生变化，而大量皮壳汇集起来会占据一定的容积，无形中降低了设备的生产能力。u醪液糖化后进行发酵时，皮壳会聚集在液面上，引起较厚的醪盖，醪盖会妨碍热量的逸散和CO2的放出，致使液体温度升高，细菌容易繁殖，特别是醋酸菌，出现这些现象，都会对发酵带来不利。u皮壳会使蒸馏塔及冷却器等设备发生阻塞。皮壳渐多后，需要停机清理，会给生产带来损失。常用除杂方法常用除杂方法u 筛选筛选u 风选（风选（气流气流-筛式分离机筛式分离机）u 磁力除铁
6、磁力除铁 （磁力除铁器磁力除铁器）气流气流筛式分离机筛式分离机磁力除铁器磁力除铁器2.2.原料粉碎原料粉碎 目的：为蒸煮创造良好的条件目的：为蒸煮创造良好的条件 谷物或薯类原料的淀粉，既不能溶于水，也不谷物或薯类原料的淀粉，既不能溶于水，也不易和淀粉水解酶接触。为了使植物组织破坏，要求易和淀粉水解酶接触。为了使植物组织破坏，要求淀粉释放，采用机械加工，称之为粉碎。淀粉释放，采用机械加工，称之为粉碎。其其目的目的是要增加原料受热面积，有利于原料细是要增加原料受热面积，有利于原料细胞中的淀粉颗粒从细胞中游离出来，吸水膨涨、糊胞中的淀粉颗粒从细胞中游离出来，吸水膨涨、糊化，提高热处理效率，缩短热处理
7、时间。另外，粉化，提高热处理效率，缩短热处理时间。另外，粉末状原料加水混合后容易流动输送。末状原料加水混合后容易流动输送。糊化前充分粉碎的好处：糊化前充分粉碎的好处：u整粒原料吸水膨胀需几十分钟乃至更长时间才能完成，粉碎至1-1.8mm的原料由于易于吸水膨胀和较彻底的糊化，几分钟就可以完成膨胀，所以蒸煮压力低，时间短，节能节汽。u原料糊化彻底，可发酵性原料损失少，利用率高。u连续发酵一定要求粉碎，以满足机械化，连续化。原料粉碎的方法原料粉碎的方法干干 式式粉粉 碎碎湿湿 式式粉粉 碎碎干式粉碎：干式粉碎：采用粗碎与细碎相结合的方法（二级粉碎）采用粗碎与细碎相结合的方法（二级粉碎）常用粉碎机：常
8、用粉碎机：u锤式粉碎机锤式粉碎机 依靠高速旋转的锤刀片的打击力依靠高速旋转的锤刀片的打击力量击碎原料，处理薯干，玉米等。量击碎原料，处理薯干，玉米等。u辊式粉碎机辊式粉碎机 对辊相互间旋转，挤压，剪切作对辊相互间旋转，挤压，剪切作用粉碎原料用粉碎原料 ，处理高粱等谷粮。，处理高粱等谷粮。锤碎机锤碎机湿式粉碎：湿式粉碎：u 将蒸煮所需的全部水量，和原料一起加入粉碎将蒸煮所需的全部水量，和原料一起加入粉碎机中，这种方法可以加工水分较多的原料，原机中，这种方法可以加工水分较多的原料，原料粉末不会飞扬，减少原料的损失，省去处尘料粉末不会飞扬，减少原料的损失，省去处尘通风设备，改善了劳动条件。通风设备，
9、改善了劳动条件。缺点：缺点：不易于贮藏，且耗电量较干粉碎多不易于贮藏，且耗电量较干粉碎多8-10%8-10%，同时粉碎时容易产生堵塞现象。同时粉碎时容易产生堵塞现象。u 采用干粉与湿粉还应与采用干粉与湿粉还应与输送流程输送流程结合考虑。结合考虑。湿法破碎工艺流程湿法破碎工艺流程湿法破碎工艺的主要设备及要求湿法破碎工艺的主要设备及要求A.加料器加料器B.旋风分离器旋风分离器C.破碎机破碎机 采用锤式破碎机，其刀片为固定式。为了防止破碎时物料泄漏，应加强破碎机的密封装置措施。D.加热器加热器 采用柱式连续蒸煮设备中的套管旋流式加热器。此种加热器，可使物料和二次蒸汽充分混合，以提高预热效果。湿法粉碎
10、与干式粉碎相比的优越性湿法粉碎与干式粉碎相比的优越性A.彻底消除了粉尘的危害，改善了劳动条件，降低了原料的损耗。B.原料在粉碎的过程中，淀粉已开始膨化，这不仅提高了原料的粉碎细度，也提高了原料蒸煮的效果，因而为提高得率创造了良好的条件。C.由于粉碎后的物料经过两次预热，温度可达70度左右，相当增加了一段预热，大大节省了蒸煮时所消耗的蒸气。D.由于粉碎机是在有水的情况下运转，因而其部件（特别是刀片）的磨损减少。E.设备简单，对厂房要求不高。同时，原来干式二级破碎需要三层楼的厂房，而湿法破碎仅需普通的的平房即可，按装检修方便，也降低了建筑投资。提高粉碎机效率的方法提高粉碎机效率的方法A.采用密闭循
11、环法。为了减少磨损，能较快的地把大少不同的物料颗粒分开，将没有达到规定的颗粒，与已达到要求的细粉，一起通过筛面，再在粉碎机外部用单独的筛子，把不合要求的物料分离开来，重新回到粉碎机中进行粉碎。如此密闭循环，可提高生产能力达45-70%。B.增加吸风装置。增加吸风机后，可以加速粉料离开筛孔，把粉碎机内已经粉碎好的细粉抽出来，提高了粉碎机的工作效率。据某厂采用后的经验，安装了旋风分离器，可以提高粉碎机的生产能力大约30%左右，而电耗也大为降低。C.采用鳞状筛代替平筛。3.3.水热处理水热处理u以前指高温高压条件下将淀粉质原料与水一起处理的过程，称为蒸煮。现在已有所改变。目的：目的：u由于原料细胞中
12、的淀粉颗粒受着组织与细胞壁的保护，既不能溶于水，也不易和淀粉水解酶接触。所以必须对原料进行水热处理，使淀粉从细胞中游离出来，转化为溶解状态，以便淀粉酶的作用。淀粉在水热处理中变化过程的几个概念淀粉在水热处理中变化过程的几个概念原料处理新技术原料处理新技术A.焙炒法 浸水后焙炒，290，45秒，可达到糊化目的。优点：淀粉的-化较好，避免了-化，易保存。B.膨化法 高温短时间处理，0.25-0.6MPa，190-230，3-7秒，突然降压。水分瞬间蒸发产生巨大的膨胀力（体积膨胀2000倍），使内部组织破坏。优点：-化较彻底，避免了-化，省去了浸渍，蒸煮，冷却等操作；能耗低，对难糊化原料尤其适合。C
13、.低温蒸煮法 -淀粉酶+水+原料，80-90保温。u淀粉受热吸水膨胀，从细胞壁中释放，晶体结构破坏，并形成凝胶的过程。u此时的温度称为糊化温度（是一个范围）。u淀粉颗粒的晶体结构从有规则的层状结构变成网状结构。u结晶构造的破坏成为-化，此时称为淀粉。u糊化后的淀粉与淀粉酶作用快。u不同原料的淀粉性质（淀粉颗粒的大小，排列紧密程度，氢键数量等）不同，糊化温度也不相同。糊化：淀粉的膨胀糊化：淀粉的膨胀液化：淀粉的溶解液化：淀粉的溶解u淀粉糊化后温度继续上升，或受到淀粉酶的作用，网状结构彻底破坏，淀粉链断裂成短链，胶体状态破坏，淀粉变成粘度较低的流动性料液的过程。u其本质：淀粉彻底溶解与断裂，产生糊
14、精。u糊化和液化过程最显著的特征是粘度的变化。淀粉的老化：淀粉的老化：u糊化或初步液化后的淀粉醪液在温度降低时，粘度逐渐增加，直至变为冻胶，称为“老化”或“反生”，也叫-化。实质：淀粉分子重新排列，链间的氢键重新结合u老化引起输送困难，分解困难。加入-淀粉酶充分液化可以克服。4.4.糖化处理糖化处理糖化：糖化：以无机酸或酶为催化剂，在一定温度下使淀粉水解，转变为葡萄糖的过程。大部分的霉菌可以直接使用淀粉为原料，他们本身具有淀粉的水解能力。但多数微生物由于其本身的生理生化特性而决定了无法直接利用淀粉。淀粉的水解反应过程淀粉的水解反应过程u淀粉分子内-1,4和-1,6糖苷键的断裂，相对分子质量逐渐
15、变小，依次变为糊精，低聚糖，麦芽糖和葡萄糖。u糊精是若干种分子大于低聚糖的碳水化合物，一般含2-10葡萄糖单位的为低聚糖。糊精具有旋光性，还原性，能溶于水，不溶于酒精。u与碘作用，聚合度不同颜色不同。葡萄糖聚合度与碘液的呈色表葡萄糖聚合度与碘液的呈色表葡萄糖聚合度葡萄糖聚合度与碘液呈色与碘液呈色最高吸收波长（最高吸收波长（nm)nm)7-87-8无色无色1616淡红色淡红色4804802121红色红色5105102828红紫色红紫色5405403434紫色紫色5605604141兰紫色兰紫色5805806161兰色兰色600600120120兰色兰色620620330330兰色兰色630630
16、淀粉水解方法淀粉水解方法淀粉 水调浆(17.8-21.8%)加0.5-0.8%的HCl pH1.0-1.5 水解罐升温糖化开始蒸汽压力0.3-0.5kg/cm2，进料完毕后升压至2.8-3.0kg/cm2 保持15-30分钟酸解法酸解法 酸水解速度快，常用于氨基酸、核苷酸发酵，工艺过程如下：水解糖液冷却至70加NaOH中和至pH4.0-4.5加0.1%活性炭脱色（60）过滤水解糖液淀粉 水调浆（35-40%）加-淀粉酶pH 6.0 加热保温液化 pH5.5-6.0,80-90 30-60分钟升温灭酶110，30-60分钟冷却至110，调pH4.5-5.0 加热灭酶 120，15分钟 添加糖化酶
17、60，48-72小时糖化糖液（DE=98-99%）酶解法酶解法-淀粉酶：u又称为淀粉液化酶，只作用于淀粉-1,4葡萄糖苷键，其作用特点是可以快速将长链的淀粉水解成短链糊精，其水解速度随着淀粉链长度的降低而变得越来越慢。u换言之，该酶不可能将淀粉完全水解成葡萄糖（从水解糖苷键的种类，水解速度到最后已无工业意义三个方面），因此该酶的淀粉水解产物中以短链的糊精为主，含有少量的葡萄糖。淀粉-1,6葡萄糖苷酶：u又称为糖化酶，只能从非还原端开始水解。水解淀粉分子的-1,6葡萄糖苷键，其作用特点是，淀粉的分子链越短水解速度越快，水解产物为葡萄糖。还原末端还原末端非还原末端非还原末端-1,4糖苷键糖苷键-1
18、,6糖苷键糖苷键酸 法酶 法葡萄糖值（DE）89-91含非发酵性糖、NaCl等杂质，精制较难糖化液具苦味，色深高温、高压淀粉浆浓度低收率较低，成本较高长时间多次结晶，才能制得纯葡萄糖废液利用率低酸用量少，糖化时间短葡萄糖值（DE）98以上糖化液纯度高，易于精制糖化液不具苦味，色浅常温、常压淀粉浆浓度高收率比酸法提高10，成本降低10可一次结晶制得纯葡萄糖废液利用率低酶用量大，糖化时间长酸法糖化与酶法糖化的比较酸法糖化与酶法糖化的比较六、糖蜜原料的前处理六、糖蜜原料的前处理 糖蜜干物质浓度很大，糖分高，产酸细菌多，灰分与胶体物质很多，如果不预先进行处理，是无法直接进行发酵的。因此必须进行预处理，
19、糖蜜的处理程序包括稀释、酸化、灭菌、澄清和添加营养盐等过程。糖蜜用途：糖蜜用途：u发酵工业用原料，国内发酵生产的有：味精、酵母u目前，国内酵母工业使用进口糖蜜为原料，带来了较大的工业污染，u使用糖蜜生产酒精u使用糖蜜生产蒸馏酒郞姆酒，世界名酒，在西方国家主要用于鸡尾酒的勾兑上u作为添加剂使用，柠檬酸发酵，作为添加剂使用u使用糖蜜发酵生产黄源胶，已有研究报道糖蜜原料糖蜜原料u是一种棕黄色至黑褐色的浓稠液体。是甘蔗或甜菜糖厂制糖过程中的一种副产品。u组成：糖，胶体，含氮化合物(胺态N,蛋白质N,硝基,铵态N,氨基酸)，维生素糖蜜特点糖蜜特点 含糖在50%左右，主要是蔗糖，转化糖 甘蔗糖蜜与甜菜糖蜜
20、的区别：甜菜糖蜜甜菜糖蜜甘蔗糖蜜甘蔗糖蜜酸碱性酸碱性呈微碱性呈微碱性微酸性微酸性总总N N多多少少甜菜碱无法同化甜菜碱无法同化 糖蜜中一般含有大量杂菌，主要为产酸细菌 糖蜜中含有 4-12%的胶体，包括果胶质，焦糖，黑色素u 果胶质：半乳糖醛酸或半乳糖醛酸甲酯聚合物u 焦糖：糖与氨基酸的化合物u 黑色素：葡萄糖脱水生成羟甲基糠醛，与氨基酸反应生成深褐色的黑色素 灰分含量很大，5-10%重金属离子，主要是钙，铅等离子，对酵母会有抑制 糖蜜成分不同，对微生物要求不同 糖蜜中除了糖之外，还含有含N化合物，氨基酸，维生素糖蜜前处理的目的糖蜜前处理的目的u除去胶体性物质，降低糖蜜的粘度，提高发酵液的流动
21、性，有利于改善发酵过程中氧的传递。u脱色，除去有色物质，否则对产品的质量有影响，对微生物的生长和代谢有影响。u中和过量的酸碱性物质，除去部分对pH值有影响的缓冲性物质。糖蜜前处理的方法：糖蜜前处理的方法：a.a.加酸通风沉淀法加酸通风沉淀法 加酸后通风，使之沉淀。糖蜜经酸化后主要是除去糖蜜加酸后通风，使之沉淀。糖蜜经酸化后主要是除去糖蜜中胶体性物质，通风的目的是除去一些挥发性物质。中胶体性物质，通风的目的是除去一些挥发性物质。b.b.加絮凝剂加絮凝剂 聚丙烯酰胺聚丙烯酰胺(PAM)(PAM)作为絮凝剂，作为絮凝剂，可以促进大分子物质的可以促进大分子物质的沉降，有利于糖蜜的澄清。沉降，有利于糖蜜
22、的澄清。工艺过程：工艺过程：原溶液原溶液(稀释稀释)40Bx40Bx调调pHpH值值(3-3.8)(3-3.8)絮凝絮凝静置静置 絮凝剂的用量：絮凝剂的用量：8mg/L8mg/L，静置时间：，静置时间：1 1小时小时,加热到加热到9090c.c.活性炭吸附法活性炭吸附法 可以除去糖蜜中的有色物质，明显的降低糖蜜的色泽，可以除去糖蜜中的有色物质，明显的降低糖蜜的色泽，对发酵的产品的提出和产品质量有益。对发酵的产品的提出和产品质量有益。缺点：活性炭的使用量较大，处理成本较高。缺点：活性炭的使用量较大，处理成本较高。举例：谷氨酸发酵的糖蜜预处理举例：谷氨酸发酵的糖蜜预处理 （一）糖蜜的来源与种类（一
23、）糖蜜的来源与种类1甘蔗糖蜜 甘蔗糖蜜为棕黄色至黑褐色的均匀浓稠液体，要求无杂物，无异臭味，无发酵迹象 2甜菜糖蜜 甜菜糖蜜与甘蔗糖蜜的主要区别是甜菜糖蜜中转化糖含量极少，而蔗糖含量较多，占绝大部分，甘蔗糖蜜呈微酸性，PH6.2，而甜菜糖蜜则呈微碱性，pH7.4（二）糖蜜发酵前处理（二）糖蜜发酵前处理 处理程序包括稀释、酸化、灭菌、澄清和添加营养盐等过程。糖蜜的稀释 糖蜜的酸化糖蜜的酸化 糖蜜加酸酸化的目的是防止杂菌的繁殖，加速糖蜜中灰分与胶体物质沉淀，同时调整稀糖液的酸度，使适于发酵。由于甘蔗糖蜜为微酸性，甜菜糖蜜为微碱性，而发酵最适pH 4.0-4.5，所以工艺上要求糖蜜稀释时要加酸。对甜
24、菜糖蜜来说，加酸可以使其中的Ca+生成硫酸钙沉淀，因而加速糖蜜中胶体物质与灰分一道沉淀而除去。糖蜜的灭菌糖蜜的灭菌 糖蜜中常污染大量的微生物，大致包括野生酵母，白念球菌以及乳酸菌一类的产酸菌。为了防止糖液染菌，保证发酵的正常进行，除了加酸提高糖液的酸度外，最好还要进行灭菌，灭菌方法有两种：u加热灭菌加热灭菌 通蒸汽加热到8090，维持1小时。u药物防腐药物防腐 我国发酵工厂常用防腐剂为：漂白粉，甲醛，氟化钠，五氯代苯酚钠。糖蜜澄清糖蜜澄清 糖蜜中含有很多的胶体物质、灰分和其它悬浮物质，应当尽可能除去，糖蜜的澄清方法有：u加酸通风沉淀法u热酸处理法u机械分离法（压滤法，离心机分离法）营养盐的添加营养盐的添加u 必须对糖蜜进行分析，检查是否缺乏营养成分，了解缺乏的程度，然后适当添加必须的营养分。u 甘蔗糖蜜往往需要添加氮源、磷源、镁盐和生长素。u 甜菜糖蜜需要添加的营养盐。在甜菜糖蜜中往往氮源足够，只缺乏磷酸盐作业：作业：1.概述配制培养基的主要步骤。2.名词解释：淀粉的糊化、液化、老化、糖化3.简述糖蜜前处理的常用方法。
