各工艺条件对发酵的影响(一)

发酵条件及工艺控制1. 引言发酵是一种常见的食品加工方法，通过微生物对食材中的碳水化合物进行分解和转化，产生有益的化学物质。

在食品加工中，发酵被广泛应用于面包、酸奶、啤酒等产品的制造过程中。

而发酵条件及工艺的控制对于确保食品质量和口感具有重要作用。

2. 发酵条件2.1 温度发酵过程中的温度是一个非常关键的因素，它会直接影响微生物的生长和代谢速率。

不同的食品发酵过程对温度的要求不同。

例如，面包制作中酵母需要在28°C至32°C的温度下才能发酵，而制作酸奶则需要在45°C至50°C的温度下发酵。

2.2 pH值pH值是另外一个重要的发酵条件。

微生物对于不同的pH值有不同的适应性，因此在食品发酵过程中需要控制pH值以促进好菌的生长和抑制有害菌的繁殖。

例如，酸奶发酵时，需要在4.0至4.5的酸性环境下进行，以促进益生菌的生长。

2.3 湿度湿度会影响发酵过程中的水分蒸发和微生物的生长繁殖。

过高的湿度会导致食品中水分过多，影响发酵的效果；而过低的湿度则会导致水分过少，微生物生长受到抑制。

因此，在发酵过程中需要根据不同食品的要求来控制湿度。

2.4 氧气含量有些发酵过程需要氧气的存在，而有些则需要无氧条件。

例如，啤酒发酵需要较高的氧气含量，因此需要通风设备进行氧气的供应；而乳酸菌发酵需要无氧条件，因此需要密封容器来避免氧气的进入。

3. 工艺控制3.1 菌种选择与活化发酵过程中的菌种选择是非常关键的，不同的菌种有不同的发酵效果和产物。

在选择菌种时需要考虑其耐受性、耐高温能力和产物品质等因素。

此外，菌种的活化也是一项重要的工艺控制措施，通过适当的温度和培养基，可以让菌种尽快进入活跃状态。

3.2 发酵时间控制发酵时间是控制发酵过程的重要参数之一。

不同的食品发酵过程需要不同的时间，过短或过长的发酵时间都会影响食品的质量和口感。

因此，在工艺控制中需要根据食品的特性和要求来准确控制发酵时间。

发酵工艺控制——温度对发酵的影响及控制微生物发酵生产的水平最基本的是取决于生产菌种的性能，但有了优良的菌种还需要有最佳的环境条件即发酵工艺加以配合，才能使其生产能力充分。

因此必须研究生产菌种的最佳发酵工艺条件，如营养要求、培养温度、对氧的需求等，据此设计合理的发酵工艺，使生产菌种处于最佳成长条件下，才能取得优质高产的效果。

温度对发酵的影响及控制温度对发酵的影响及其调节控制是影响有机体生长繁殖最重要的因素之一，因为任何生物化学的酶促反应与温度变化有关的。

温度对发酵的影响是多方面且错综复杂的，主要表现在对细胞生长、产物合成、发酵液的物理性质和生物合成方向等方面。

一、温度对发酵的影响（一）、温度影响微生物细胞生长随着温度的上升，细胞的生长繁殖加快。

这是由于生长代谢以及繁殖都是酶参加的。

根据酶促反应的动力学来看，温度升高，反应速度加快，呼吸强度增加，最终导致细胞生长繁殖加快。

但随着温度的上升，酶失活的速度也越大，使衰老提前，发酵周期缩短，这对发酵生产是极为不利的。

（二）、温度影响产物的生成量。

（三）、温度影响生物合成的方向。

例如，在四环类抗生素发酵中，金色链丝菌能同时产生四环素和金霉素，在30℃时，它合成金霉素的能力较强。

随着温度的提高，合成四环素的比例提高。

当温度超过35℃时，金霉素的合成几乎停止，只产生四环素。

（四）、温度影响发酵液的物理性质温度除了影响发酵过程中各种反应速率外，还可以通过改变发酵液的物理性质间接影响微生物的生物合成。

例如，温度对氧在发酵液中的溶解度就有很大响，随着温度的升高，气体在溶液中的溶解度减小，氧的传递速率也会改变。

另外温度还影响基质的分解速率，例如，菌体对硫酸盐的吸收在25℃时最小。

二、影响发酵温度变化的因素：发酵热就是发酵过程中释放出来的净热量。

Q发酵=Q生物+Q搅拌-Q蒸发-Q辐射1、生物热是生产菌在生长繁殖时产生的大量热量。

生物热主要是培养基中碳水化合物、脂肪、蛋白质等物质被分解为CO2、NH3时释放出的大量能量。

第七章发酵工艺过程控制11. 发酵工艺过程控制2. 温度对发酵的影响及其控制3. pH值对发酵的影响及其控制4. 溶解氧对发酵的影响及其控制5. 泡沫对发酵的影响及其控制6. 补料（基质浓度）控制7. 发酵过程中的参数检测8. 高密度发酵21.发酵工艺过程控制3发酵过程控制的重要性•过程控制的内容：最佳工艺条件的优选（即最佳工艺参数的确定）以及在发酵过程中通过过程调节达到最适水平的控制。

•过程控制的目的：就是要为生产菌创造一个最适的环境，使所需要的代谢活动得以最充分的表达，以最经济、最大限度地获得发酵产物。

决定发酵水平的因素外部环境因素生物因素：菌株特性(营养要求、生长速率、产物合成速率)设备性能: 传递性能工艺条件物理：T 、Ws化学：pH 、DO 、基质浓度4工业微生物发酵过程52.温度对发酵的影响及其控制影响发酵温度变化的因素温度对微生物生长的影响温度对基质消耗的影响温度对产物合成的影响最适温度的选择与控制62.1 影响发酵温度的因素发酵热就是发酵过程中所产生的净热量Q发酵=Q生物+Q搅拌-Q蒸发-Q辐射产热因素：生物热机械搅拌热散热因素：蒸发热辐射热7（1）生物热Q生物生物热是生产菌在生长繁殖过程中产生的热能。

在发酵过程中，菌体不断利用培养基中的营养物质，将其分解氧化产生能量，一部分用于合成ATP提供细胞代谢产物合成需的能量，另一部分以热的形式散发，这散发出来的热就叫生物热。

影响生物热的因素：菌株发酵类型、培养基、发酵时期8生物热与发酵类型有关微生物进行有氧呼吸产生的热比厌氧发酵产生的热多。

和水一摩尔葡萄糖彻底氧化成CO2好氧：产生287.2千焦耳热量，–183千焦耳转变为高能化合物–104.2千焦以热的形式释放厌氧：产生22.6千焦耳热量，–9.6千焦耳转变为高能化合物–13千焦以热的形式释放9培养过程中生物热的产生具有强烈的时间性细胞呼吸量强弱与生物热的大小有关：1.在培养初期，菌体处于适应期，菌数少，呼吸作用缓慢，产生热量较少。

发酵工艺控制概述一. 发酵体系的主要特征1. 细胞内部结构和代谢反应的复杂性2. 细胞所处环境的复杂性3. 过程系统状态的时变性及参数的多样性和复杂性影响因素多，有的因素未知，主要影响因素变化。

发酵水平主要取决于：生产菌种的特性；对工艺条件的控制（适合程度）必须了解：菌体的生理代谢规律工艺条件对发酵过程的影响及其控制发酵过程的有关变化规律常规发酵的工艺控制参数：温度、pH、搅拌转速与功率、空气流量、罐压、液位、补料速率及补料量等。

二. 发酵过程的参数检测1.直接状态参数指能直接反映发酵过程中微生物生理代谢状况的参数包括：pH、DO、溶解CO2、尾气O2、尾气CO2 、黏度、基质和产物浓度、菌体浓度（OD、DCW、湿重）等参数的检测在线检测各种传感器：pH电极、DO电极、温度电极、液位电极、泡沫电极尾气分析仪：测尾气O2和CO2含量离线检测分光光度计、pH 计、温度计、气相色谱（GC)、液相色谱（HPLC)、色质连用（GC-MS)等2.间接状态参数指利用直接状态参数计算求得的参数包括：比生长速率μ、摄氧率OUR、CO2释放率CER、呼吸商RQ、氧的得率系数YX/O 、氧体积传质系数KLa、基质比消耗速率QS、产物比生成速率Qp等综合各种状态参数，获得代谢过程的各种信息，从而对发酵过程做出相应的调整和控制，以获得最经济的发酵生产。

三. 发酵过程的代谢调控和优化1. 代谢调控以代谢（流）的调节最重要调节酶的合成量，称为“粗调”调节酶的催化活性，称为“细调”工艺控制和过程优化的实质，就是利用各种方法和手段，使细胞的外部和内部环境最适合基质和能量流向产物合成的生物途径，以获得最大的产量。

2. 发酵过程优化的一般步骤确定反映发酵过程的各种理化参数及其检测方法研究这些参数的变化对发酵过程的影响及其机制，获得最佳的范围和最适的水平建立数学模型定量描述个参数间随时间的变化关系，为过程优化控制提供依据通过计算机实施在线自动检测和控制，验证各种控制模型的可行性及其适用范围，实现发酵过程的最优控制基质浓度对发酵的影响及其控制先进的培养基组成是充分支持高产、稳产和经济的发酵过程的关键因素之一。

发酵工艺控制—— pH对发酵的影响及控制发酵过程中培养液的pH值是微生物在一定环境条件下代谢活动的综合指标，是一项重要的发酵参数。

它对菌体的生长和产品的积累有很大的影响。

因此，必须掌握发酵过程中pH的变化规律，及时监测并加以控制，使它处于最佳的状态。

尽管多数微生物能在3～4个pH单位的pH范围内生长，但是在发酵工艺中，为了达到高生长速率和最佳产物形成，必须使pH在很窄的范围内保持恒定。

一、PH对发酵的影响微生物生长和生物合成都有其最适和能够耐受的pH范围，大多数细菌生长的最适pH 范围在6.3～7.5，霉菌和酵母生长的最适pH范围在3～6，放线菌生长的最适pH范围在7～8。

有的微生物生长繁殖阶段的最适pH范围与产物形成阶段的最适pH范围是一致的，但也有许多是不一致的。

表7-1列举了几种生长最适pH范围与产物形成最适pH范围不一致的例子。

pH还会影响菌体的形态。

例如，产黄青霉细胞壁的厚度随pH的增加而减小；当pH低于6时，菌丝的长度缩短，直径为2～3μm，当pH=7或>7时，直径为2～18μm，酵母状膨胀菌丝的数目增加。

pH下降后，菌丝形态又恢复正常。

pH还影响细胞膜的电荷状态，引起膜的渗透性发生改变，进而影响菌体对营养物质的吸收和代谢产物的形成。

对产物的稳定性同样有影响。

除此之外，pH对某些生物合成途径有显著影响。

例如，丙酮丁醇发酵中，细菌增殖的pH范围是5.5～7.0为好，发酵后期pH=4.3～5.3时积累丙酮丁醇，pH升高则丙酮丁醇产量减少，而丁酸、乙酸含量增加。

又如，黑曲霉在pH=2～3时产生柠檬酸，pH近中性时，积累草酸和葡萄糖酸。

谷氨酸发酵中，pH=7或微碱时形成谷氨酸，pH酸性时产生N—乙酰谷酰胺。

从以上看出，为要更有效地控制生产过程，必须充分了解微生物生长和产物形成的最适pH范围。

二、影响发酵pH的因素发酵过程中，pH的变化是微生物在发酵过程中代谢活动的综合反映，其变化的根源取决于培养基的成分和微生物的代谢特性。

发酵培训之马矢奏春创作发酵生产的影响因素发酵生产中存在着诸多影响因素，而四大主要影响因素，使之困扰着发酵能否正常运作；能否发酵指标持续坚持较好水平；能否达到降成本增效益的方向目标。

另外还有一大辅助因素，是包管生产是否顺利运行和稳定提高的基本条件。

四大主要影响因素包含：1.适合大生产的优质菌种；2.匹配的设备条件；3.符合质量尺度的原资料；4.完善的配方和严谨的工艺控制。

一大辅助影响因素包含：蒸汽——设备和培养基灭菌动力——压缩空气的制备电网——搅拌的驱动冷却水——循环水制冷为了减少这些因素给我的生产造成的影响，需要各个部分的基础工作，扎实认真、有效配合、严格把关、共同维护，尽量减少生产动摇。

防止生产异常，并将损失降到最低，达到满意抗生素生产指标的高效完成。

一.生产菌种它是理想的发酵生产水平的内因因素。

菌种工作做好了，发酵生产就取得了一半的成功，这是因为，好的菌种在外因强有力的推动下，能发挥出他应有的能力和水平，使发酵生产指标达到一个较高的水平。

1）.满足大生产需求的斜面瓶数，并按时制备成孢子悬浮液。

靠压差法接入一级种子罐进行培养，达到孢子发芽、繁殖菌丝的目的，一级种子长好后移入二级种子罐，达到继续扩大菌丝的目的，之后，二级种子移入发酵罐，进行前期菌丝繁殖扩大的初级代谢，之后进入次级代谢，初级代谢与次级代谢交替进行，最后得到具有产品生成的抗生素；2）.优质菌种必须是纯种，只有抗生素生产菌的一个菌体，不带有其它杂菌；3）.种子生产必须旺盛，迅速，发生所需的产品时间短，在规定的时间里，菌种必须产出预期数量的产品，并坚持相对稳定；4）.在遗传上必须稳定，比较容易分离提纯；根据微生物的生理生化特性，人工创造适宜的条件（低温、干燥、缺氧、营养缺乏）使微生物的代谢活动处于不活泼和生长繁殖受抑制的休眠状态。

（砂土收藏法、真空冷冻干燥收藏法）菌种收藏的目的：1）.坚持菌种的存活，不退化、不死亡；2）.坚持菌种的纯粹，减少种子污染；3）.坚持菌种遗传性状稳定，包管较高的抗生素生产能力4）.防止菌种的退化和变异，退化和变异会使抗生素产量下降，孢子形成的能力减少，以及孢子存活率的降低。

试论影响面团发酵工艺的因素作者：吴雷阮雁春来源：《大学教育》2012年第12期[摘要]通过对膨松发酵面团的了解和分析，介绍了发酵面团的形成原理和影响面团发酵的因素，即面粉质量、酵母、温度、掺水量、发酵时间五个因素的影响。

[关键词]面粉质量酵母温度掺水量发酵时间[中图分类号] R154 [文献标识码] A [文章编号] 2095-3437（2012）12-0054-02膨松面团，是指在面团的调制过程中，在面粉里加一定量的膨松剂或用其他特殊的膨胀方法，使面团发生生化反应、化学反应或物理反应，改变面团性质，产生蜂窝状组织，从而使面团体积变得膨大。

根据其膨松方法的不同，大致可分为发酵面团、化学膨松面团、物理膨松面团三类。

下面就关于影响面团发酵的因素做以下探讨。

一、发酵常识（一）发酵含义广义上来讲，发酵是指微生物在一定条件下，对有机物中的成分进行分解，产生二氧化物，并释放少量能量的过程。

具体地讲是利用酵母菌体内含有的酶，在一定条件下发生生化变化，产生二氧化碳。

（二）发酵原理餐饮行业及教学中活性干酵母用得较多。

在面团调制过程中加入一定量的酵母，酵母菌即可得到面团中淀粉在淀粉酶作用下分解而成的葡萄糖作为养分，在温度适宜的条件下迅速繁殖增生，他们体内分泌出有机化合物——酶。

糖分子在酶的作用下发生一系列的变化，产生乙醇和二氧化碳气体及部分热量。

酵母菌不断繁殖并分泌酶，二氧化碳随之大量生成，并被面团中面筋网络包住不能逸出，面团出现蜂窝状组织，变得膨大、松软，产生酒香味和酸味。

这就是酵母发酵的原理和全过程。

二、影响面团发酵的因素利用干酵母发酵是餐饮行业中最普遍的一种膨松方法。

为了使发酵面团制作达到一定效果，必须确保酵母发酵的所需条件。

面团发酵主要取决于面团内部产生二氧化碳气体的能力以及面团内部保持这种气体的能力。

其中面粉质量、酵母影响、温度影响、掺水量影响、发酵时间的影响等对面团发酵效果起着重要的作用。

（一）面粉质量面粉对面团发酵的影响，主要取决于面粉中糖与淀粉酶的含量及面筋中蛋白质的数量与质量。

第一章绪论名词解释1、发酵：利用微生物在无氧或者有氧条件下的生命活动来制备菌体本身，或其代谢产物的过程。

2、发酵工程：将微生物学、生物化学和化学工程结合起来，利用微生物的某种特性，生产人们所需的产品，或者直接将微生物用于工业生产的技术。

3、初级代谢产物：微生物自身代谢产生的，是微生物生长和繁殖所必需的物质，具有保守性。

如氨基酸、核苷酸、维生素和脂类。

4、次级代谢产物：是微生物生长发育稳定期产生的物质，来源于初级代谢产物，具有特异性。

如抗生素、色素、生物碱、细胞毒素。

5、生物转化：利用微生物的一种或多种酶，作用于一些化合物的特定部位，使之转化为化学结构相似，但具有更大经济价值的化合物的生化反应。

反应最显著的特点是特异性强。

最终产物不是微生物利用营养物质经过代谢产生的，而是微生物的酶作用于底物的特定部位，催化特定部位化学反应产生的。

填空问答1、发酵生产的条件：合适的微生物、保证或者控制微生物进行代谢生产的合适条件(适当的培养基、温度、pH、溶解氧)、用于进行微生物发酵的设备、用于分离纯化精制产品的设备2、重要发酵技术的建立：纯培养技术、通气搅拌发酵技术、代谢调控发酵技术、发酵放大技术、基因工程等多种技术引入发酵3、发酵工程的三大部分：上游工程、发酵工程、下游工程4、发酵工程的特点：1）安全简单，发酵条件简单温和，在常温常压下进行2）原料广泛，以淀粉质、糖蜜和其他农副产品为主，也可以用废水、石油、矿产资源进行发酵3）容易染菌，由于发酵培养基营养丰富，适合于许多微生物生长4）投资小，见效快、效益高5、发酵的分类：1）发酵原料分：糖类发酵、废水发酵、石油发酵 2）发酵液形态：固体发酵（浅层发酵、深层发酵）、液体发酵（表面培养法、深层培养法）3）发酵产物分类 4）发酵工艺流程：连续发酵、分批发酵、半连续发酵 5）发酵需氧：好氧发酵、厌氧发酵6、发酵工程四部分：菌种的选育与扩大培养，原料的预处理与培养基的配制，发酵设备及发酵条件的选择，产物的分离与纯化第二章微生物的代谢调控名词解释1、酶活性调节：通过改变代谢途径中一个或者几个关键酶的活性来调节代谢反应速率的调节方式，调节迅速、及时、有效和经济，是蛋白质水平上的调节。

发酵的工艺条件发酵是一种利用微生物（如细菌、酵母菌）对有机物进行代谢产生能量和产物的过程。

要使发酵能够顺利进行，需要具备适宜的工艺条件。

以下是发酵的一些重要工艺条件：1. 温度：发酵过程中的温度是十分重要的因素，其可影响微生物代谢和生长速率。

不同的微生物需要不同的温度条件。

一般而言，大多数细菌适宜的温度范围为25-45摄氏度，而酵母菌则适宜的温度范围为20-35摄氏度。

2. pH值：pH值是描述溶液酸碱性的指标，也对微生物的生长和代谢有较大的影响。

不同的微生物对pH值的要求有所不同。

一般而言，细菌适宜的pH范围为6-8，而酵母菌适宜的pH范围为4-6。

3. 可溶性氧含量：微生物在发酵过程中对氧的需求量也是不同的。

有些微生物需要较高的氧浓度（好氧发酵），有些则需要较低的氧浓度（厌氧发酵）。

因此，在发酵的过程中需要控制氧气供应来满足微生物的需求。

4. 酸碱度：酸碱度对于发酵过程中的微生物代谢和产物生成也有很大的影响。

适宜的酸碱度可以提供合适的环境给微生物的生长和代谢活性，有利于产物的生成与积累。

5. 营养物质：微生物在发酵过程中需要吸收和利用各种营养物质来生长和代谢。

这些营养物质包括碳源（如葡萄糖）、氮源（如氨基酸或氨）、无机盐和微量元素等。

不同的微生物对于营养物质的需求有所不同，因此，需要根据具体的微生物选取适宜的营养物质。

6. 搅拌和通气：在发酵过程中，搅拌和通气可以促进微生物与营养物质的接触，提供充足的氧气供应，并将产生的可溶性产物均匀分布于发酵液中，有利于发酵过程的进行。

7. 时间：发酵需要一定的时间来实现微生物对底物的代谢和产物的生成。

不同的发酵过程持续的时间有所不同，可以根据微生物的生长速率和代谢特性确定适宜的发酵时间。

总结起来，发酵的工艺条件包括适宜的温度、pH值、可溶性氧含量、酸碱度、营养物质、搅拌、通气和时间等。

对这些条件的科学控制和调节，在发酵产业中是非常重要的，能够提高发酵效率和产物质量。