第8章乳酸发酵工艺

教案首页授课顺序学时 6 日期20 年月日班级一、概念发酵乳：指以牛乳或含有同等无脂乳固体的其他乳（羊乳、马乳等）为原料，经乳酸菌（乳酵母）发酵而形成的具有特殊风味的糊状或液状产品。

世界乳品协会（IDF）明确规定，乳固体含量8%以上，乳酸菌或乳酵母活菌数在1000万个/ml 以上，大肠菌群属阴性。

二、发酵乳的种类1 按产品的形状、风味及制法不同分为5类（1）天然酸奶（淡酸奶）（2）调味酸奶（3）果浆酸奶：圣诞酸奶和搅拌型酸奶2 根据产品的化学成分即根据脂肪和非脂乳固体含量，FAO和WHO标明可以根据脂肪含量分为3种（1）全脂酸奶 3.0%以上（2）半脱脂酸奶 1.5%~3.0%（3）脱脂酸奶0.5%以下3 根据发酵后再加工（1）冷冻酸奶（2）疗效酸奶（3）浓缩或干燥酸奶：浓缩酸奶总固形物约在24%（乐口托福）；干燥酸奶含水量约为6%左右（酸乳粉）。

4 根据所用微生物种类和发酵作用（1）酸性发酵乳：酸奶（保加利亚）；发酵酪乳（美国）；嗜酸菌乳（德国）；双歧杆菌乳（德国）；保加利亚乳（保加利亚）；冰岛酸乳（冰岛）。

（2）醇性发酵乳：牛乳酒（Kefir）—高加索；马乳酒（Koumiss）—中亚；蒙古乳酒—蒙古（3）酸性奶油：格拉德菲尔—斯堪的纳维亚半岛；（4）浓缩发酵乳：乐口托福—斯堪的纳维亚半岛。

三、发酵乳对人体的健康作用1 酸奶的营养价值（1）糖类（2）蛋白质（3）脂肪2 对疾病的效果（1）对癌症的效果（2）对胃病的效果（3）对慢性便秘的治疗作用（4）对糖尿病的作用（5）对肝病的效果一、菌种1 基本菌种：嗜热链球菌和保加利亚杆菌，以及乳酸链球菌等。

2 追加菌种：根据目的不同可以追加不同的其他乳酸菌（1）提高酸奶的保健作用，追加嗜酸乳杆菌和双歧杆菌等功能菌，增加这些菌在肠道的定殖能力。

（2）为了增加产品的营养和生理价值，可以添加能合成维生素的特殊菌，特别是合成B族的乳酸菌，如能合成VB12的谢氏丙酸杆菌，能合成B12和B2的明串珠菌，能合成烟酸、Vc、VB12的嗜酸乳杆菌等。

第八章发酵饮料发酵饮料，是指通过微生物发酵配制而成，酒精含量在1%（体积分数）以下的饮料。

第一节牛乳发酵饮料酸奶的分类：从形态上区分，可分为凝固型、搅拌型和饮料型三种。

还包括活菌型、杀菌型、果汁型酸奶、双歧乳杆菌奶酸奶的保健作用：（1）营养作用乳糖→葡萄糖＋半乳糖↓↓乳酸、有机酸幼儿脑苷脂和神经物质的合成酸奶还富含钙、磷、铁、脂肪、B族维生素、烟酸和叶酸（2）可缓解乳糖不耐症（3）整肠作用（4）抑菌作用细胞代谢产生的有机酸使肠道的pH值降低，从而抑制肠道中对酸敏感的有害菌和致病菌的生长。

双歧杆菌还可抑制黄色微球菌和金黄色葡萄球菌、大肠杆菌、沙门氏菌、粪链球菌。

双歧杆菌产生的胞外糖苷酶可以降解肠黏膜上皮细胞的杂多糖，可以阻止潜在致病菌及其毒素在肠黏膜上皮细胞的黏附，对宿主起到保护作用。

（5）改善便秘作用产生大量的短链脂肪酸（主要是醋酸和乳酸），能刺激肠道蠕动，还能增加粪便的湿度并保持一定的渗透压，有益于便秘的缓解。

（6）降低胆固醇人体肠道内12株固有的嗜酸乳杆菌可吸收胆固醇。

嗜酸乳杆菌2056菌株能抑制小肠壁对胆固醇的吸收。

双歧杆菌代谢产生烟酸的能力与血清胆固醇水平的降低也有一定的关系。

双歧杆菌通过影响β一羟基－β-甲基戊二酸单酰辅酶A还原酶的活性，进一步来控制胆固醇的合成，从而降低了总血清胆固醇的含量。

（7）抗癌作用肠道腐生菌分解食物、胆汁等，会产生许多有害代谢产物如芳香族氨基酸，酪氨酸的降解会产生酚和对一甲酚，色氨酸则生吲哚和甲基吲哚，还产生胺、氨、H2S等，这些物质是潜在致癌物。

腐生菌还能将一些致癌前体物转化为致癌物，如还原偶氮和芳香环氮化合物形成致癌作用较强的N，N-二苯亚硝基合物。

双歧杆菌能通过抑制腐生菌的生长和上述致癌物在体内形成以及分解致癌物起到抗癌作用。

一、发酵剂菌种包括：母发酵剂、中间发酵剂、作发酵剂。

乳酸细菌是革兰氏阳性、不能游动、不产芽孢的一类微生物，产生乳酸作为主要的或惟一的产物。

---------------------------------------------------------------最新资料推荐------------------------------------------------------ 生物化学第八章糖代谢习题含答案第八章糖代谢习题一、是非题 1．判断下列关于戊糖磷酸途径的论述对或错：① 在这一代谢途径中可生成 5-磷酸核糖。

② 转醛酶的辅酶是 TPP，催化 -酮糖上的二碳单位转移到另一个醛糖上去。

③ 葡萄糖通过这一代谢途径可直接生成 ATP。

④ 这一代谢途径的中间物 4-磷酸赤藓糖，是合成芳香族氨基酸的起始物之一。

2．判断下列关于柠檬酸循环的论述对或错：① 此循环的第一个反应是乙酰 CoA 和草酰乙酸缩合生成柠檬酸② 此循环在细胞质中进行。

③ 琥珀酸脱氢酶的辅酶是 NAD+。

④ 该循环中有 GTP 生成。

3．判断下列关于光合作用的叙述对或错：① 光反应为暗反应提供 NADPH 和 ATP。

② 暗反应只能在无光的条件下进行。

③ 循环式光合磷酸化需要两个光反应系统参加。

④ 在三碳（Calvin）循环过程中， CO2 最初受体是 5-磷酸核酮糖。

4．判断下列关于己糖激酶和葡萄糖激酶的叙述对或错：1 / 16① 己糖激酶对葡萄糖的亲和力比葡萄糖激酶高 100 倍。

② 己糖激酶对底物的专一性比葡萄糖激酶差。

③ 6-磷酸葡萄糖对己糖激酶和葡萄糖激酶都有抑制作用。

④ 在肝和脑组织中既有己糖激酶也有葡萄糖激酶。

5．判断下列关于糖异生的叙述对或错：① 糖异生是酵解的逆转。

② 糖异生只在动物组织中发生。

③ 丙酮酸羧化酶激酶是糖异生的关键酶之一。

④ 凡能转变为丙酮酸的物质都是糖异生的前体。

6．判断下列关于乙醛酸循环的叙述对或错：① 异柠檬酸裂解酶和苹果酸合成酶是乙醛酸循环中的两个关键酶。

② 许多植物和微生物能在乙酸环境中生活是因为它们细胞中有乙醛酸循环。

生物化学第三版习题答案第八章第八章糖代谢自养生物分解代谢糖代谢包括异养生物自养生物合成代谢能量转换（能源）糖代谢的生物学功能物质转换（碳源）可转化成多种中间产物，这些中间产物可进一步转化成氨基酸、脂肪酸、核苷酸。

糖的磷酸衍生物可以构成多种重要的生物活性物质：NAD、F AD、DNA、RNA、A TP。

分解代谢：酵解（共同途径）、三羧酸循环（最终氧化途径）、磷酸戊糖途径、糖醛酸途径等。

合成代谢：糖异生、糖原合成、结构多糖合成以及光合作用。

分解代谢和合成代谢，受神经、激素、别构物调整掌握。

第一节糖酵解glycolysis一、酵解与发酵1、酵解glycolysis （在细胞质中进行）酵解酶系统将Glc降解成丙酮酸，并生成A TP的过程。

它是动物、植物、微生物细胞中Glc分解产生能量的共同代谢途径。

在好氧有机体中，丙酮酸进入线粒体，经三羧酸循环被彻底氧化成CO2和H2O，产生的NADH经呼吸链氧化而产生A TP 和水，所以酵解是三羧酸循环和氧化磷酸化的前奏。

若供氧不足，NADH把丙酮酸还原成乳酸（乳酸发酵）。

2、发酵fermentation厌氧有机体（酵母和其它微生物）把酵解产生的NADH上的氢，传递给丙酮酸，生成乳酸，则称乳酸发酵。

若NAPH中的氢传递给丙酮酸脱羧生成的乙醛，生成乙醇，此过程是酒精发酵。

、视网膜。

二、糖酵解过程（EMP）Embden-Meyerhof Pathway ，1940在细胞质中进行1、反应步骤P79 图13-1 酵解途径，三个不行逆步骤是调整位点。

（1）、葡萄糖磷酸化形成G-6-P反应式此反应基本不行逆，调整位点。

△G0= - 4.0Kcal/mol使Glc活化，并以G-6-P形式将Glc限制在细胞内。

催化此反应的激酶有，已糖激酶和葡萄糖激酶。

激酶：催化A TP分子的磷酸基（r-磷酰基）转移究竟物上的酶称激酶，一般需要Mg2+或Mn2+作为辅因子，底物诱导的裂缝关闭现象好像是激酶的共同特征。

⽣物化学总结下⽣科第⼋章糖代谢⼀名词⽣物化学总结下————By ⽣科2005 狐狸Z第⼋章糖代谢⼀、名词解释：糖酵解途径：是指糖原或葡萄糖分⼦分解⾄⽣成丙酮酸的阶段。

是体内糖代谢的最主要的途径。

糖酵解：是指糖原或葡萄糖分⼦在⼈体组织中，经⽆氧分解为乳酸和少量ATP的过程，和酵母菌使葡萄⽣醇发酵的过程基本相同，故称为糖酵解作⽤。

糖的有氧氧化：指糖原或葡萄糖分⼦在有氧条件下彻底氧化成⽔和⼆氧化碳的过程。

巴斯德效应：指有氧氧化抑制⽣醇发酵的作⽤糖原储积症：是⼀类以组织中⼤量糖原堆积为特征的遗传性代谢病。

引起糖原堆积的原因是患者先天性缺乏与糖代谢有关的酶类。

底物循环：是指两种代谢物分别由不同的酶催化的单项互变过程。

催化这种单项不平衡反应的酶多为代谢途径中的限速酶。

乳酸循环：指肌⾁收缩时（尤其缺氧）产⽣⼤量乳酸，部分乳酸随尿排出，⼤部分经⾎液运到肝脏，通过糖异⽣作⽤和成肝糖原或葡萄糖补充⾎糖，⾎糖可在被肌⾁利⽤，这样形成的循环（肌⾁-肝-肌⾁）称为乳酸循环。

磷酸戊糖途径：指机体某些组织（如肝，脂肪组织等）以6－磷酸葡萄糖为起始物在6－磷酸葡萄糖脱氢酶催化下形成6－磷酸葡萄糖酸进⽽代谢⽣成磷酸戊糖为中间代谢物的过程，⼜称为⼰糖磷酸⽀路。

糖蛋⽩：由糖链以共价键与肽链连接形成的结合蛋⽩质。

蛋⽩聚糖：由糖氨聚糖和蛋⽩质共价结合形成的复合物。

别构调节：指某些调节物能与酶的调节部位以次级键结合，使酶分⼦的构想发⽣改变，从⽽改变酶的活性，称为酶的别构调节。

共价修饰：指⼀种酶在另⼀种酶的催化下，通过共价键结合或⼀曲某种集团，从⽽改变酶的活性，由此实现对代谢的快速调节。

底物⽔平磷酸化：底物⽔平磷酸化指底物在脱氢或脱⽔时分⼦内能量重新分布形成的⾼能磷酸根直接转移ADP给⽣成ATP的⽅式。

激酶：使底物磷酸化，但必须由ATP提供磷酸基团催化，这样反应的酶称为激酶。

三羧酸循环：⼄辅酶A的⼄酰基部分是通过三羧酸循环，在有氧条件下彻底氧化为⼆氧化碳和⽔的。

发酵⼯艺原理知识点归纳所学内容：1、菌种：选育、培养、保藏；2、发酵的概念、原理、参数控制；3、介绍⼀些产品的发酵过程第⼀章绪论⼀、发酵1、发酵的定义：培养⽣物细胞（包括动物细胞、植物细胞和微⽣物）来制得产物的过程。

2、发酵⼯业：根据有⽆风味要求分为酿造⼯业和发酵⼯业。

3、实现发酵需具备的条件：①适宜的微⽣物；②保证微⽣物进⾏代谢的条件（pH、营养、温度等）；③进⾏发酵的设备；④有提取精制产品的⽅法和设备⼆、发酵⼯业的沿⾰①天然发酵阶段：嫌⽓发酵、⾮纯种培养（靠的是经验），质量不稳定。

②纯种培养技术的建⽴：巴斯德认识到发酵是由微⽣物所进⾏的化学反应；柯赫建⽴了单种微⽣物的分离和纯培养技术。

——表⾯培养、产量少③通⽓搅拌发酵技术的建⽴：青霉素④代谢控制发酵技术：运⽤动态⽣物化学、遗传学知识，控制⽣物合理代谢。

⑤开拓发酵原料时期；⑥基因⼯程阶段三、发酵⼯业的范围1、微⽣物菌体发酵：酵母、微⽣物菌体蛋⽩（scp单细胞蛋⽩）、藻类、活性乳酸菌制剂、真菌、⽣物杀⾍剂。

2、微⽣物酶发酵：⼯业应⽤的酶⼤都来⾃微⽣物发酵。

3、微⽣物代谢产物发酵初级代谢产物：对数⽣长期所产⽣的产物，是菌体⽣长繁殖所必需的，如氨基酸、核苷酸、蛋⽩质、核酸、类脂、糖类等次级代谢产物：菌体⽣长静⽌期中，某些菌体能合成在⽣长期中不能合成的、具有⼀些特性的产物，如抗⽣素、⽣物碱、细菌毒素、植物⽣长因⼦等4、微⽣物转化发酵：利⽤微⽣物细胞的⼀种或多种酶把⼀种化合物转变成结构相关的更有经济价值的产物的⽣化反应，特点是特异性强，包括反应特异性、结构位置特异性和⽴体特异性。

最古⽼的⽣物转化就是利⽤菌体将⼄醇转化成⼄酸的醋酸发酵。

5、利⽤⽣物技术所得的⽣物细胞发酵①消除环境污染；②保持⽣态平衡；③湿法冶⾦；④利⽤⽣物技术所得的⽣物细胞发酵四、发酵⼯业的特征1、发酵原料的选择和预处理2、微⽣物菌种的选育及扩⼤培养3、发酵设备选择及⼯艺条件控制4、发酵产物的分离纯化5、发酵废弃物的回收利⽤五、发展趋势第⼆章⼯业微⽣物的⽣长与产物的⽣物合成微⽣物的特点：体积⼩、繁殖快、吸收转化快、适应性强、容易变异、分布⼴、种类多、代谢类型多。

1、发酵工程的基本定义？发酵工程：是利用微生物的生长繁殖和代谢活动来大量生产人们所需产品过程的理论和工程技术体系，是生物工程与生物技术学科的重要组成部分。

发酵工程也称作微生物工程，该技术体系主要包括菌株选育与保藏、菌种的扩大生产、微生物代谢产物的发酵生产和分离纯化制备，同时也包括微生物生理功能的工业化利用。

2、提出研发一个发酵新产品的可能路线发酵生产工艺流程除某些转化过程外，典型的发酵工艺过程大致可以划分为以下6个基本过程①用作种子扩大培养及发酵生产的各种培养基的配制；②培养基、发酵罐及其附属设备的灭菌；③扩大培养有活性的适量纯种，以一定比例将菌种接入发酵罐中；④控制最适的发酵条件使微生物生长并形成大量的代谢产物；⑤将产物提取并精制，以得到合格的产品；⑥ 回收或处理发酵过程中所产生的三废物质。

3、发酵工业的特点①常温常压下进行的生物化学反应，条件较温和②较廉价的原料生产较高价值的产品③通过生物体的自适应调节来完成，反应专一性强，可以得到较为单一的代谢产物④可以产生比较复杂的高分子化合物⑤不受地理、气候、季节等自然条件的限制，可以根据订单安排通用发酵设备来生产多种多样的发酵产品1、为什么需要进行微生物菌种改良？①提高目标产物的产量生产效率和效益！②提高目标产物的纯度，减少副产物可有效降低产物分离成本。

③改良菌种性状，改善发酵过程改变和扩大菌种所利用的原料范围、提高菌种生长速率、保持菌株生产性状稳定、提高斜面孢子产量、改善对氧的摄取条件并降低需氧量及能耗、增强耐不良环境的能力（如耐高温、耐酸碱、耐自身所积累的过量代谢产物）、改善细胞透性以提高产物的分泌能力等。

④改变生物合成途径，以获得高产的新产品2、你认为菌种筛选过程中最关键的环节是什么？筛选方法（1）平皿快速检测法肉眼可观察的变化。

显色法、变色圈法、透明圈法、生长圈法和抑制圈法…（2）形态变异的利用（3）高通量筛选(high throughput screening)3、如果尽量保持菌种不发生退化？（1）控制传代次数基因的变化往往发生在复制和繁殖过程中，繁殖越颇繁，复制的次数越多，基因发生变化的机会也就越多。

乳酸发酵原理乳酸发酵是一种常见的生物发酵过程，它在食品加工、饮料制作和生物制药等领域有着重要的应用。

乳酸发酵的原理是微生物利用碳水化合物进行代谢，产生乳酸和其他代谢产物。

在这个过程中，微生物起着至关重要的作用，而发酵条件和底物的选择也对发酵过程起着决定性的影响。

乳酸发酵的微生物主要包括乳酸菌和酵母菌。

乳酸菌是最常见的乳酸发酵微生物，它们能够利用多种碳水化合物，如葡萄糖、果糖和乳糖等，进行发酵代谢，产生乳酸。

而在一些特定的条件下，酵母菌也能够进行乳酸发酵，但产酸效率通常比乳酸菌低。

在乳酸发酵过程中，碳水化合物被微生物代谢成乳酸的过程可以分为三个主要阶段，底物的分解、乳酸的生成和代谢产物的形成。

首先，底物被微生物内的酶分解成代谢物，如葡萄糖被分解成丙酮酸，然后丙酮酸再被还原成乳酸。

这个过程中，NADH在还原反应中起着重要的作用，将丙酮酸还原成乳酸，同时氧化成NAD+，使得代谢过程得以进行。

乳酸发酵的条件对发酵过程也有着重要的影响。

温度、pH值、氧气和底物浓度等因素都会影响微生物的生长和发酵代谢。

一般来说，乳酸发酵的最适温度在30-40摄氏度之间，pH值在6.0-7.0之间，氧气对乳酸发酵微生物的生长和代谢影响较小。

此外，底物的浓度和种类也会影响乳酸的生成速率和产量。

乳酸发酵在食品工业中有着广泛的应用。

例如，酸奶、酸奶饮料、奶酪等乳制品都是通过乳酸发酵制成的。

此外，蔬菜、水果和肉制品的酸奶发酵也是利用乳酸发酵的原理。

乳酸发酵不仅能够改善食品的口感和香味，还能够延长食品的保质期，增加食品的营养价值。

总的来说，乳酸发酵是一种重要的生物发酵过程，它利用微生物将碳水化合物转化成乳酸，产生丰富的乳酸制品。

通过控制发酵条件和微生物的选择，可以实现乳酸发酵的高效生产，满足人们对食品的需求，同时也为生物制药等领域提供了重要的技术支持。

发酵工艺过程，不同于化学反应过程，它既涉及生物细胞的生长、生理和繁殖等生命过程，又涉及生物细胞分泌的各种酶所催化的生化反应过程。

发酵工程是生物应用工程学科，是微生物学在工业生产领域的大规模应用，是化学工程在生物技术领域的延伸，是生物、化学和工程等学科的综合利用。

8.1发酵过程的主要控制参数1. 物理参数（1）温度（℃）直接影响发酵过程的酶反应速率，氧的溶解度和传递速率，菌体生长速率和合成速率。

（2）压力（Pa）影响发酵过程氧和CO2的溶解度，正压防止外界杂菌污染。

罐压一般控制在0.2×105～0.5×105 Pa。

（3）搅拌速度（r/min）搅拌器在发酵过程中的转动速度。

其大小影响发酵过程氧的传递速率，受醪液的流变学性质影响，还受发酵罐的容积限制（见下表）（4）搅拌功率（kW）搅拌器搅拌时所消耗的功率（kW/m3），在发酵过程中的转动速度。

其大小与液相体积氧传递系数有关。

（5）空气流量（m3空气/（m3发酵液·min））单位时间内单位体积发酵液里通入空气的体积，一般控制在0.5～1.0（m3空气/（m3发酵液·min））（6）粘度（Pa·s）细胞生长或细胞形态的一种标志，反映发酵罐中的菌丝分裂情况，表示菌体的浓度。

（7）浊度（％）反映应单细胞生长情况（8）料液流量（L/min）进料参数（6）粘度（Pa·s）细胞生长或细Array胞形态的一种标志，反映发酵罐中的菌丝分裂情况，表示菌体的浓度。

（7）浊度（％）反映应单细胞生长情况（8）料液流量（L/min）进料参数（3）溶解氧浓度（ppm或饱和度，％）溶解氧是好氧发酵的必备条件，是生化产能反应的最终电子受体，也是细胞及产物重要的组分。

通常用饱和百分度表示。

（4）氧化还原电位（mV）培养基的氧化还原电位是影响微生物生长及生化活性的因素之一。

在某些限氧发酵（如氨基酸），氧电极以不能精确使用，氧化还原电位参数控制较为理想。