第一章 绪论02(发酵工艺学 夏焕章 第三版)

第一章绪论一、什么是发酵？1675年制成显微镜——微生物的存在。

1857年巴斯德证明了酒精是由活的酵母发酵引起的，发酵(fermentation)最初来自拉丁语“发泡”（fervere)一词，它是指酵母作用于果汁或发芽谷物时产生CO2的现象。

1897年毕希纳发现磨碎的酵母仍使糖发酵形成酒精——酶。

生物化学家的定义：发酵指微生物在无氧条件下，分解各种有机物质产生能量的一种方式，或者发酵是以有机物作为电子受体的氧化还原产能反应。

微生物学家的定义：发酵则是泛指利用微生物制造或生产某些产品的过程，二、什么是发酵工程？简述发酵工程的发展史。

利用微生物生长速度快、生长条件简单以及代谢过程特殊等特点，在合适的条件下，通过现代工程技术手段，由微生物的某种特定功能生产出人类所需要的产品的过程称为发酵工程。

发酵工程的发展史：发酵现象→酿造食品工业→非食品工业→青霉素→抗菌素发酵工业→氨基酸,核酸发酵（代谢控制发酵）→基因工程菌第一个转折点：非食品工业；第二个转折点：青霉素→抗菌素发酵工业；第三个转折点：代谢调控，包括酶的活力调控,酶的合成调控,解除菌体自身的反馈调节, 突变株的应用,前体、终产物、副产物等；近代转折点：基因、动物、海洋。

1、发酵工程的早期阶段人们的对发酵技术的认识起始于19世纪末，主要来自于厌氧发酵，如利用酵母菌、乳酸菌生产酒精、乳酸和各种发酵食品。

20世纪初期，1916年英国采用梭状芽孢杆菌生产丙酮丁醇，德国采用亚硫酸盐发酵法生产甘油──由食品工业向非食品工业发展。

好氧发酵技术：速酿法从乙醇生产醋酸，通气法大量繁殖酵母，用米曲霉的麸曲代替麦芽糖作糖化剂生产酒精，用微小毛霉生产干酪。

1933年发明了摇瓶培养法代替了传统的静置培养法。

生长均匀，增殖时间短。

2、发酵工程的重大转折点20世纪40年代初，第二次世界大战爆发，青霉素的发现，迅速形成工业大规摸生产。

1928年由 Fleming发现青霉素；1941年美国和英国合作对青霉素进行生产研究表面培养：1升扁瓶或锥形瓶，内装200ml麦麸培养基─── 40u/ml；1943年沉浸培养：5m3 ─── 200u/ml；当前：100m3─200m3 ─── 5-7万u/ml。

发酵工艺学课程教学大纲（适用于：制药工程专业）一、课程基本情况二、课程教学目的通过本课程的教学，要求学生系统掌握发酵的基本理论、基本知识和基本技能，建立较深刻的微生物学观点，形成科学的思维方式，同时要求学生能了解发酵行业主流产品的新工艺、新技术，突出实用性及先进性。

通过理论教学和实验实训相结合，可巩固学生课堂所学理论知识，从而提高学生分析问题、解决问题以及实际动手能力。

进而使学生比较全面了解我国发酵行业现状及发展前景，掌握必备的发酵基本技术，为从事发酵产品的生产、科研工作奠定坚实的基础。

三、教学方法与手段本门课程采用灵活多样的授课方式。

讲课；讨论；互动式教学；实验教学；作业；问答式和书面解答并用。

通过各种渠道随时了解学生对教学的意见和要求，不断改进教学方法和教学手段以提高教学质量。

四、课程的重点、难点重点：发酵代谢调控的基本原理与方法、发酵工程中的灭菌操作。

难点：发酵过程优化和工艺控制、发酵产物的常用提取分离方法、工业微生物的育种与种子制备、工业生产用培养基。

五、课程教学内容及教学环节安排课程教学环节学时分配表（五号宋体，加黑）第一章绪论【知识点提示】了解微生物发酵基本概念、现在、发展趋势，掌握微生物发酵特征。

【教学要求】了解：微生物发酵的基本概念、微生物发酵技术的发展历史、微生物发酵的产品种类、我国微生物发酵工业的现状和今后发展趋向。

理解：微生物发酵的特征与发酵方式。

掌握：微生物发酵的特征、微生物发酵方式。

【重、难点提示】重点：微生物工业发酵的基本过程及产物类型。

难点：微生物发酵方式。

第一节微生物发酵的基本概念一、微生物发酵的含义二、微生物工业发酵的基本过程及产物类型第二节微生物发酵技术的发展历史一、对发酵本质的认识过程二、微生物发酵技术发展的不同阶段第三节微生物发酵的产品种类第四节微生物发酵的特征与发酵方式一、微生物发酵的特征二、微生物发酵方式第五节我国微生物发酵工业的现状和今后发展趋向一、我国微生物发酵工业的现状二、我国微生物发酵工业的发展趋势第二章发酵代谢调控的基本原理与方法【知识点提示】理解和掌握微生物初级代谢产物调节机制、微生物发酵代谢控制的基本方法、微生物发酵动力学等。

发酵工艺学原理讲义及考虑题烟台大学林剑主讲课程第一章绪论§1-1发酵工艺学的差不多概念一、发酵工业的差不多概念微生物学中的发酵的定义：微生物发酵工业的概念：1.发酵工业生产的差不多模式讲述生物工业的差不多生产模式，引出生物技术、生物工程的概念，讲述两者之间的区不与联系2.发酵工业的分类酿酒业（啤酒、葡萄酒、白酒……）。

厌氧发酵调味品（酱油、醋）。

酵母工业——自然发酵。

氨基酸发酵——典型的代谢操纵发酵。

抗菌素发酵——次级代谢操纵发酵。

酶制剂工业——具有重要的意义，是工业进展的基础、科学研究的基础有机酸工业—柠檬酸、葡萄酸、乳酸、琥珀酸等。

石油发酵——降低石油熔点（石油脱腊）有机溶剂工业——乙醇、丙醇等好氧发酵维生素发酵——VC、VB2生理活性物质——白介——2环境工业——废水的生物处理，废弃物的生物降解二、微生物发酵的差不多特征1.微生物发酵过程是一个典型的化工过程由于微生物生理特性决定了微生物在发酵过程中需要稳定的环境、专门的条件以及以氧作为底物的供给，这些多涉及到化工生产的一下领域：（1）质量的传递——氧的供给、代谢物的排泄等（2）热量的传递——微生物呼吸产热，微生物生长于代谢需要稳定的而严格的温度条件。

（3）动量的传递——涉及到搅拌轴功率的计算，他与溶氧、气液混合的关系（4）微生物的反应工程——涉及到微生物的生长动力学模型的建立，产物生成动力学模型的建立。

2.微生物发酵过程是一个典型的代谢操纵发酵从微生物发酵的历史角度看，最早的微生物发酵是一个自然发酵过程，现代微生物工业通常是指微生物的代谢操纵发酵？定义：是指利用生物的、物里的、化学的方法，人为的改变了微生物的生长代谢途径，使之合成、积存、分泌我们所需要的产品的过程。

以GA发酵为例，建树微生物代谢操纵发酵的意义。

3.微生物发酵工业又是一个有不于化工过程的一个工业有以下几个特征：（1）反应条件和气通常由于微生物的生理特性，要求温度为30℃-40℃ pH值中性偏酸性——酵母、霉菌、放线菌等，pH值中性偏碱性——细菌的发酵（2）无菌发酵整个反应过程要求无菌：培养基无菌、空气无菌、补料和取样要求无菌操作、某些工程菌，其尾气也要求进行无菌处理。

（工艺技术）发酵工艺学原理及培训教材发酵工艺学原理开课背景（1）何为工艺学？原来的工艺学的特性：（2）现在：强化工艺学的基本理论背景，减小课时数，以单元操作为主线条的工艺学原理第一章绪论§1-1发酵工艺学的基本概念一、发酵工业的基本概念微生物学中的发酵的定义：1.发酵工业生产的基本模式讲述生物工业的基本生产模式，引出生物技术、生物工程的概念，讲述两者之间的区别与联系2.发酵工业的分类酿酒业（啤酒、葡萄酒、白酒……）。

厌氧发酵调味品（酱油、醋）。

酵母工业——自然发酵。

氨基酸发酵——典型的代谢控制发酵。

抗菌素发酵——次级代谢控制发酵。

酶制剂工业——具有重要的意义，是工业发展的基础、科学研究的基础有机酸工业—柠檬酸、葡萄酸、乳酸、琥珀酸等。

石油发酵——降低石油熔点（石油脱腊）有机溶剂工业——乙醇、丙醇等好氧发酵维生素发酵——VC、VB2生理活性物质——白介——2环境工业——废水的生物处理，废弃物的生物降解二、微生物发酵的基本特征1.微生物发酵过程是一个典型的化工过程由于微生物生理特性决定了微生物在发酵过程中需要稳定的环境、特殊的条件以及以氧作为底物的供给，这些多涉及到化工生产的一下领域：（1）质量的传递——氧的供给、代谢物的排泄等（2）热量的传递——微生物呼吸产热，微生物生长于代谢需要稳定的而严格的温度条件。

（3）动量的传递——涉及到搅拌轴功率的计算，他与溶氧、气液混合的关系（4）微生物的反应工程——涉及到微生物的生长动力学模型的建立，产物生成动力学模型的建立。

2.微生物发酵过程是一个典型的代谢控制发酵从微生物发酵的历史角度看，最早的微生物发酵是一个自然发酵过程，现代微生物工业通常是指微生物的代谢控制发酵？定义：是指利用生物的、物里的、化学的方法，人为的改变了微生物的生长代谢途径，使之合成、积累、分泌我们所需要的产品的过程。

以GA发酵为例，建树微生物代谢控制发酵的意义。

3.微生物发酵工业又是一个有别于化工过程的一个工业有以下几个特征：（1）反应条件温和通常由于微生物的生理特性，要求温度为30℃-40℃pH值中性偏酸性——酵母、霉菌、放线菌等pH值中性偏碱性——细菌的发酵（2）无菌发酵整个反应过程要求无菌：培养基无菌、空气无菌、补料和取样要求无菌操作、某些工程菌，其尾气也要求进行无菌处理。

发酵工艺学复习资料第一章绪论1、现代发酵的定义：通过微生物的生长多和代谢活动，产生和积累人们所需代谢产物的一切微生物培养过程。

2、厌氧发酵：是微生物体内产生能量的氧化还原反应，同时也是形成多种代谢产物的生物化学过程。

3、巴斯徳：用实验证明发酵是微生物活动的结果，为后来的微生物纯粹培养奠定了理论基础（必考）4、koch：建立了微生物纯培养技术5、初级代谢产物：有机酸、氨基酸、蛋白质、酶、核苜酸、核酸、脂类、糖及醇类6、次级代谢产物：抗生素、色素、生物碱、植物生长素等7、我国发明生产VC的方法：我国发明了用醋酸杆菌将山梨醇转化为山梨糖，再用氧化葡萄糖酸杆菌与巨大芽砲杆菌的自然组合进行笫二步转化，将山梨糖转化成VC的前体2■酮基古龙酸的这种二步发酵法产生VC的方法。

8、智能食吊：多稀不饱和脂肪酸9、厌氧发酵：像乳酸菌发酵产生乳酸和梭状芽泡杆菌发酵产生丙酮丁醇，在整个发酵过程中无需供给空气，属于厌氧发酵。

10、需氧发酵：如棒状杆菌进行的谷氨酸发酵，黑曲霉进行的柠檬酸发酵以及放线菌进行抗生素的发酵等都属于需氧发酵。

11、兼性厌氧发酵：如酵母菌就属于兼性厌氧微生物，当有氧供给的情况下，进行好氧呼吸，积累酵母菌体，而在缺氧的情况下，进行厌氧发酵，积累代谢产物一酒精。

第二章发酵工业菌种选育1、用于大规模发酵产生的菌种，不论是野生菌株，还是突变菌株，或是基因工程菌株，符合以下要求：1）有利用广泛来源原料的能力，所需培养基易得，价格低廉；2）培养和发酵条件温和；3）繁殖能力强，生长速度和反应速度快，发酵周期短；4）单产高，且保持相对稳定；5）发酵后，非目标代谢产物少，产物容易分离提纯；6）具有自身保护机制，抵抗杂菌污染能力强；7）遗传特性稳定，不易变异退化；8）不是病原菌，不产生任何有害的生物活性物质和毒素，保证安全。

2、发酵工业屮常用微生物主要包括：细菌、放线菌、酵母菌和霉菌四大类。

3、棒状杆菌属：该属屮的谷氨酸棒状杆菌、北京棒状杆菌可用于生产多种氨基酸，如谷氨酸、鸟氨酸、高丝氨酸、丙氨酸、色氨酸、醋氨酸、苯丙氨酸、赖氨酸等4、乳酸杆菌属：乳酸杆菌多分布在乳制品和发酵植物如泡菜、酸菜等发酵食品中，在青贮饲料和人的肠道中也比较常见。

《发酵工艺学》复习大纲一、基本要求：《发酵工艺学》是发酵工程专业的一门主干课程，是支撑现代食品工业的重要技术，同时也是生物技术产业化的重要手段。

这门课程的考试，主要测试考生对本课程的基础理论、基本知识、及实际操作技能掌握的程度，以及运用所学理论解决问题的能力，为考生在工作岗位上发挥自己的能力或继续从事相关研究工作奠定基础。

二、主要内容第一章绪论发酵工业的历史；微生物发酵的特点及研究对象；发酵工艺学的发展趋势。

第二章微生物代谢调控理论及其在微生物发酵中的应用初级代谢和次级代谢；代谢调节有关的酶；反馈调节；代谢调节控制的应用。

第三章发酵工艺学基础及主要设备一、微生物发酵的工艺过程：菌种活化与扩大培养；发酵原料前处理及培养基制备；发酵；产物分离、提取与后加工二、微生物发酵的动力学：分批发酵三、发酵工艺控制：温度对发酵的影响及其控制；溶解氧浓度对发酵的影响及其监控；pH值对发酵过程的影响及其控制；二氧化碳和呼吸熵；基质浓度对发酵的影响及补料控制；泡沫控制；发酵终点判断。

四、发酵的主要设备：原料处理设备；固体发酵设备；机械搅拌通风发酵罐（生物反应器）；空气净化系统；培养基灭菌系统；产物分离与提取设备。

第四章酒精发酵与酿酒一、酒精发酵：酒精发酵原料；与酒精发酵有关的微生物；酒精发酵生化机制；酒精发酵工艺；酒精蒸馏与精制。

二、啤酒酿造：啤酒种类与质量标准；啤酒酿造原料；麦芽制造；麦芽汁制备；啤酒发酵；过滤与灌装。

第五章氨基酸发酵谷氨酸生产：谷氨酸生产原料及其处理；谷氨酸产生菌；谷氨酸合成途径；谷氨酸发酵工艺；谷氨酸提取。

第六章有机酸发酵一、乳酸发酵：乳酸发酵类型及其微生物；乳酸制造；发酵乳制品；其它乳酸发酵食品。

二、醋酸发酵：醋酸发酵原料；醋酸发酵有关的微生物；醋酸发酵生化机制。

第七章酶制剂生产酶制剂的工业化生产：工业化酶制剂生产的优点；酶制剂生产的基本工艺流程；淀粉酶生产；酶应用新技术。

第八章发酵豆制品酱类与酱油酿造原料；制酱与酱油酿造的微生物；制酱与酱酒酿造的生物化学。

发酵食品工艺学期末复习资料work Information Technology Company.2020YEAR第一章绪论1. 名词解释：发酵、酿造、发酵工业、酿造工业（1）、传统发酵：描述酵母菌作用于果汁或麦芽汁产生气泡的现象，或者是指酒的生产过程。

（2）、生化和生理学意义的发酵：是以有机物作为电子受体的氧化还原产能反应。

（3）、工业上的发酵：利用微生物在无氧或有氧条件下的生命活动来制备微生物菌体或其代谢产物酿造(brewing)：我国人们对对一些特定产品发酵生产的特殊称法，是未知的混合微生物区系参与的一种自然发酵。

酿造工业：经自然培养、不需提炼精制、产品由复杂成分构成并对风味有特殊要求的食品或调味品的生产过程。

如黄酒、白酒、清酒、葡萄酒、酱油、醋、腐乳、豆豉、面酱等。

发酵工业：经纯种培养和提炼精制获得的成分单纯、无风味要求的产品的生产过程。

如酒精、抗生素、柠檬酸、氨基酸、酶、维生素、某些色素等。

2.发酵食品历史上的几个阶段和重要的转折点天然发酵阶段（古代--）→纯培养技术的建立（1905年--）→通气搅拌发酵技术（1940年--青霉素→抗菌素）→代谢控制发酵（1950年--氨基酸,核酸）→开拓发酵原料时期（1960年--）→基因工程阶段第一个转折点：纯培养技术第二个转折点：深层培养技术第三个转折点：人工诱变育种和代谢控制发酵工程技术第四个转折点：发酵动力学、发酵的连续化自动化工程技术第五个转折点：DNA重组技术，动、植物细胞发酵，海洋生物资源的利用3.请画出工业发酵的流程示意图。

空气保藏菌种碳源、氮源、无机盐等营养物空气净化处理斜面活化扩大培养种子罐灭菌主发酵产物分离纯化成品4.影响发酵产物生产的因素有哪些主要有哪几个因素5.营养物质的浓度、种类、比例溶解氧浓度氧化还原电位CO2发酵液黏度温度pH值泡沫酶和代谢产物此外，还包括菌体浓度、生长速率、死亡速率、细胞状态等生物学因素。

5.食品发酵的一般流程是怎么样的？各种发酵食品生产工艺上都存在着某些共同点，比如原料的选择、加工、制曲、发酵、后处理等方面都有相似之处，其过程图如下：原料大分子物质降解第一阶段醇类、脂类、有机酸、芳香族化合物等的形成第二阶段产物再平衡第三阶段第二章白酒名词解释：白酒酿造酒蒸馏酒配制酒大曲酒小曲酒麸曲酒高温曲中温曲续渣发酵清渣发酵清蒸混蒸老五甑操作法淀粉糖化滴窖降水滴窖降酸白酒陈酿固态发酵液态发酵堆积发酵双边发酵出酒率勾兑调味白酒是以曲类、酒母为糖化发酵剂，利用淀粉质（糖质）原料，经蒸煮、糖化、发酵、蒸馏、陈酿和勾兑而酿制而成的各类酒。

2537 发酵工艺学湖北省高等教育自学考试大纲课程名称：发酵工艺学课程代码：2537第一部分课程性质与目标一、课程性质与特点本课程是一门以传统生产工艺为主，把酿造学的基本理论与现代科学技术相结合，在弘扬祖国古代文化瑰宝的基础上，结合现代微生物工程、发酵工程、酶工程等相关课程的手段和方法，使学生能更深刻地体会到我国传统工艺技术的博大精深，从而能利用所学相关基础知识、专业基础知识和专业知识融会贯通到酿造学中去，达到不断提高我国酿造工艺技术水平的目的。

二、课程的目标与基本要求使学生掌握了生物化学、微生物学、发酵设备、酶工程等课程基础上，对食品酿造的基本原理、生产工艺及其特点有一个系统的了解对扩大知识面及为以现代科学新成就建立中国传统酿造食品新道路培养人才。

运用微生态体系的原理对酿造环境、酿造工艺不断地进行改造和保护。

通过学习要求学生对食品酿造的原料、菌种培养、生产设备及产品质量标准等生产原理、生产工艺及其特点有一个系统了解。

并能在酿酒行业、风味食品和调味品行业以及相关的食品发酵、酶制剂行业从事技术、工艺和产品开发等研究工作。

三、与本专业其他课程的关系本课程是本专业及相关专业学生的一门专业性较强的课程。

先修课程：生物化学、微生物学；相关课程：发酵工程与设备、酶工程、微生物遗传与育种；后续课程：生物工程综合大实验、生物工程下游技术。

先修课程是学习的基础，相关课程可增进学生对现代生物技术应用的理解，后续课程则是巩固、拓宽本课程的学习内容。

第二部分考核内容与考核目标第一章绪论（总学时：2）一、学习目的与要求1、使学生了解酿造微生物的概念、食品酿造法与微生物学的发展、酿造微生物的作用特点、酿造微生物生态系统的几个概念、中国食品酿造工业现状。

2、要求学生能运用所学相关知识融会贯通到酿造学课程的学习中去。

二、考核知识点与考核目标（一）酿造学与酿造微生物的概念（次重点）（0.2学时）（理解）（二）食品酿造法与微生物学的发展（一般）（0.3学时）1 我国古代劳动人民对食品酿造的贡献（识记）2 纯培养技术（理解）3 传统工艺与纯培养技术（应用）（三）酿造微生物的作用特点（重点）（0.5学时）（应用）（四）中国食品酿造工业现状（一般）（0.5学时）（识记）（五）酿造技术特点总论（0.5学时）（识记）本章主要参考书：1、阎淳泰编著.酿造学.武汉:华中农业大学，19882、张水华，刘耘主编.调味品生产工艺学.广州:华南理工大学出版社，20003、陈洪章，徐建编著.现代固态发酵原理及应用.北京:化学工业出版社，20044、李阜棣，俞子牛，何绍江主编.农业微生物实验技术.北京:中国农业出版社，1996第二章食品酿造历程的微生物生化机制（总学时：6）一、学习目的与要求1、使学生了解食品酿造要经历的三个阶段、微生物对酿造变化的适应性、食品酿造三个阶段的主要生化机制及参与的主要微生物，为本课程第二篇、第三篇章节学习奠定基础。