第六章发酵过程中的通气和搅拌
葡萄糖在生物体内的有氧氧化
C6H12O6＋6O2→6H2O＋6CO2＋能量，1mol（180克）葡萄糖完全水解需要6mol（192克）氧，微生物只能利用溶解在水中的葡萄糖和氧，葡萄糖的溶解度70％（W/V）。而一个大气压25度下，氧的溶解度6.4mgO2/L，如生产中的需氧量按20－50mmolO2/L.H计算的话，培养液中的溶解氧只能维持微生物正常的生命活动20－50秒。
第一节发酵过程中氧的需求
一微生物对氧的需求
氧－细胞组成。产物组成。代谢所需元素。好气微生物的最终电子受体。通过氧化磷酸化为生物体提供能量
摄氧率：单位体积培养液每小时消耗的氧mmol（O2）/L.h
呼吸强度：单位干菌体每小时消耗氧量mmol（O2）/g(干菌)。
在溶氧浓度低的情况下，呼吸强度随溶解氧的浓度的增加而增加，当溶解氧达到一定的值以后，呼吸强度就不再变化。此时的溶解氧浓度称之为呼吸临界氧浓度。C临界，在抗生素的发酵过程中，微生物生长阶段和产物代谢阶段的C是不同的。多数品种的C长临>C合临
二氧在液体中的溶解特性
三影响微生物需氧量的因素
（一）微生物的种类和生长阶段菌体处于对数生长阶段的呼吸强度较高，生长阶段的摄氧率大于产物合成的摄氧率。
（二）培养基的组成一般来说，碳源浓度在一定范围内，需氧量随
碳源浓度的增加而增加。
（三）培养液中溶解氧浓度C L的影响当培养液中的溶解氧浓度C L 高于菌体的C长临时，菌体的呼吸就不受影响，如果C L低于C长临时，则代谢产生了变化。
（四）培养条件一般说来，温度越高，营养成分越丰富，其呼吸强度的临界值也增加
（五）二氧化碳的影响已知在相同条件下，二氧化碳在水中的溶解度是氧溶解度的30倍，所以要及时把二氧化碳排除罐内。
第二节氧在溶液中的传递
一氧传递的阻力在需氧发酵中，气态氧必须先溶解于培养液中，然后才能传递至细胞表面，再经过简单的扩散作用进入细胞内，参与菌体内的氧化等生化反应。
二氧的传递方程式
第三节发酵液的流变学
微生物的发酵液是由三相体系组成，液相固相气相，在液相中有可溶性营养物质、盐类、代谢产物。固相中包含菌丝体或菌丝团，不溶性的营养物质。气相中包含无菌空气、二氧化碳。
一液流类型
二发酵液的流变学
第四节影响供氧的因素
一影响氧传递推动力的因素
1 提高饱和溶氧浓度的方法：降低培养温度、降低培养基的营养物质
的含量、提高发酵罐内的氧分压。空气通过装有吸附氮气的介质，减少氮含量，相对提高氧分压。
2 降低发酵液中的氧溶解浓度。
二影响液相体积氧传递系数的因素
1 搅拌效率的影响搅拌的作用：使发酵罐中的温度和营养物质均一，三相均衡。把空气分割成小气泡，增加气液接触面积，强化发酵液的湍流程度，减少菌丝结团，尽快排除废气。
2 空气流速气泛现象：特定条件下，通入发酵罐内的空气流速达到一定的值时，使搅拌功率下降，当空气流速再增加时，搅拌功率不再增加，此时的空气流速称为气泛点。
3发酵液理化性质的影响
第七章发酵过程的控制
第一节微生物的发酵类型
投料方式：分批、补料、连续发酵
是否需氧：需氧、厌氧发酵
菌体生长与碳源消耗及产物合成之间的关系:生长、部分、非偶联
生长偶联型发酵：产物是直接源于产能的初级代谢，菌体生长、糖的分解代谢和产物形成几乎是平行的，因而菌体生长和产物形成期并不是分开的。
部分生长偶联：两个阶段（生长、合成）比较明显
非生长偶联：第一阶段菌体生长占主体，菌体生长速率和基质消耗速率基本同步，第二阶段以产物合成为主，只有少量的菌体产生和少量
基质的消耗。
第二节发酵过程的工艺控制
一物理参数
1温度：全程不同阶段的温度
2压力：正压保持无菌，同时与氧、二氧化碳的溶解度有关。
0.02-0.05MPa
3 搅拌转速
4 搅拌功率kW/m3
5 空气流量指每分钟内每单位体积发酵液通入空气的体积。一般控制在0.5-1.5v/v.min
6 粘度
二化学参数
1 PH
2 基质浓度（糖、氮、磷）
3 溶解氧浓度（mmol/l mg/l）
4 氧化还原电位
5 产物浓度
6 废气中氧二氧化碳的含量
三生物参数
1 菌体浓度
2 菌丝形态
第三节发酵过程中的代谢变化
一初级代谢产物发酵的代谢变化
初级代谢：生物细胞在生命活动中进行的与菌体的生长、繁殖相关的一类代谢活动。基本特征：菌体进入发酵罐后经过生长、繁殖，并达到一定的浓度，出项延迟期、对数生长期、静止期、死亡期。用静止期的菌种接种，既是能生长也会出现延迟期。
二次级代谢产物发酵的代谢变化
次级代谢：菌体生长与产物合成不是同步的，非偶联的发酵类型。（一）菌体生长的阶段菌浓不断增加，摄氧率提高、溶氧浓度不断下降，PH变化：1 开始下降，然后上升，这是糖代谢先产生酮酸等有机酸而后被利用的结果。2开始上升而后下降，这是由于菌体先利用培养基中氨基酸的碳骨架作为碳源而释放出氨，使PH上升，而后氨又被利用使PH下降的结果。当营养物质消耗到一定阶段，菌体量达到一定足够量，菌体生长有关的酶活力下降，与次级代谢有关的酶活力开始出现。
（二）产物合成阶段主要代谢变化是以碳源、氮源的代谢和产物的合成代谢为主。
（三）菌体自溶阶段菌体衰老、细胞开始自溶、氨氮含量增加、PH上升，产物合成能力下降，生产速率下降。
第四节菌体浓度的影响及其控制
一影响菌体生长的因素
细胞结构的复杂性、生长机制、营养物质、分裂时间、温度、PH、渗透压。高浓度的营养基质形成高的渗透压，引起细胞脱水而抑制
生长。
二菌浓对初级代谢的影响
一般发酵产物的产率和菌浓成正比，但是浓度过高，导致营养物质消耗过快，有毒物质积累，代谢途径发生变化，摄氧率增加、粘度增加、氧传递速率减少。抗生素发酵要维持临界浓度，维持合适的生长速率，培养基要有合适的配比，然后在发酵中通过中间补料来控制。当菌体生长缓慢、菌浓太低时，可以补加一部分氮源或磷酸盐以促进菌体生长，提高菌浓。
第五节营养基质的影响及其控制
一碳源的影响和控制
迅速利用的碳源：迅速参与代谢、合成菌体、产生能量，但是对次级代谢产生阻遏作用。
缓慢利用的碳源：被菌体缓慢利用，有利于延长代谢产物的合成，特别有利于抗生素分泌期的延长。
工业上，发酵培养基常采用含迅速和缓慢利用的混合碳源。
二氮源的影响和控制
氮源也有迅速利用的氮源和缓慢利用的氮源，前者指氨基态的氮（氨基酸、硫酸铵、玉米浆。后者指一些需要经过微生物胞外酶的消化才能释放出氨基酸或NH4＋的营养物质如：黄豆饼粉、花生饼粉、棉子饼粉等。速效氮源容易被菌体利用，但是对一些抗生素的合成有阻遏作用。发酵培养基一般选用混合氮源。生产上补加氮源：有机氮源－酵母粉、玉米浆、尿素无机氮源－氨水硫酸铵
三磷酸盐的影响和控制
菌体生长所需磷浓度比次级代谢所需磷浓度高的多。磷酸盐浓度的控制主要是通过在基础培养基中采用适当的磷酸盐浓度。抗生素一般采用生长亚适量（对菌体生长不是最合适但又不影响菌体生长的量）的磷浓度。
第六节温度的影响和控制
一温度对发酵的影响
温度的变化对发酵的影响：1 影响各种酶的反应速率和蛋白质的性质2 影响发酵液的物理性质
二影响发酵温度变化的因素
产热：生物热搅拌热
散热：蒸发热辐射热显热
1 生物热营养基质被菌体分解代谢产生大量的热能，部分用于合成高能化合物，供给合成代谢所需要的能量，多余的热量则以热能的形式释放出来，形成生物热。当菌体处于孢子发芽阶段和延迟期，产生的生物热有限，对数期，释放出大量的热能，并与细胞合成量成正比，对数期后开始下降。
2 搅拌热
3 蒸发热
4 辐射热
三温度的控制
1 最低温度的控制
在较低的通气条件下，由于氧的溶解度是随温度下降而升高的，因此降低发酵温度对发酵是有利的，因为低温可以提高氧的溶解度、降低菌体生长速率、减少氧的消耗，弥补通气效果差的不足。四环素发酵在最后24小时，可以提高2－3度，提高发酵单位。
2 温度的控制循环冷冻盐水
第七节PH的影响及其控制
一PH对发酵的影响
适宜微生物生长的PH2.5-8.5，但是菌体里面的PH一般为中性。一般认为细胞内的H＋和OH－离子能够影响酶蛋白的离解度和电荷状况，改变酶的结构和功能，引起酶活性的改变。但是H＋和OH－离子不是直接作用在胞内酶蛋白上，而是首先作用在胞外的弱酸（或者弱碱）上，使之成为易于透过细胞膜的分子状态的弱酸（或弱碱），它们进入细胞后，再解离，产生H＋和OH－离子，改变胞内的状态，而影响酶的结构和活性。PH还影响菌体对基质的利用速度和细胞的结构，以至影响菌体的生长和产物的合成。
二发酵PH的变化
PH变化的主要因素：菌种的遗传特性、培养基、培养条件。
三发酵PH的确定和控制
1 发酵的PH的确定
菌体生长的最适PH和产物合成的最适PH可能不一样。将发酵培养基调节乘不同的出发PH进行发酵，在发酵过程中，定时测定和调节PH。以分别维持出发PH，，以菌体生长最大PH为菌体最适PH。以
同样的方法测定最合适合PH。
2PH的控制
A：合理培养基的配方培养基中代谢产酸（葡萄糖产生酮酸、硫酸氨释放H＋）产碱（NaNO3尿素）以及缓冲剂（CaCO3）
B：补加生理酸性物质如硫酸氨或氨水。发酵液PH和氨氮含量都低时，补加氨水，就可以达到调节PH和补充氨氮的目的。反之PH较高，氨氮含量又低的时候，就补加硫酸氨。补加消泡油的个别情况下，可以提高空气流量来加速脂肪酸的氧化，以纠正由于油脂分解产生大量脂肪酸引起的PH降低。工业氨水20％，采用流加。
C：采用补料的方法实现补充营养、延长发酵周期、调节PH和改变培养液的性质。
第八节溶氧的影响及其控制
一溶氧对发酵的影响
维生素B12由薛氏丙酸菌发酵产生，Vb12组成部分咕啉醇酰胺（B 因子）生物合成前期的两种主要酶受到养的阻遏，限制养的供给，才能积累B因子，B因子在供氧的情况下，才能转变成VB12。
特别：金霉素的发酵，在菌体生长期短时间停止通气，就影响菌体的糖代谢途径，由HMP途径转向EMP途径，使金霉素合成的产量减少。金霉素C6上的氧直接来源于溶解氧。
二发酵过程的溶氧变化
发酵前期菌丝体大量繁殖，需氧量大于供氧，溶氧出现一个低峰。在生长阶段，产物合成期，需氧量减少，溶氧稳定，但受补料、加油等
条件大影响。补糖后，摄氧率就会增加，引起溶氧浓度的下降，经过一段时间以后又逐步回升并接近原来的溶解氧浓度。如继续补糖，又会继续下降，甚至引起生产受到限制。发酵后期，由于菌体衰老，呼吸减弱，溶氧浓度上升，一旦菌体自溶，溶氧浓度会明显上升。
发酵中溶氧异常下降的原因：1 污染好气性杂菌，大量溶氧被消耗掉2 菌体异常代谢3 设备或者工艺控制发生故障，搅拌速度明显下降、加消泡剂过多，引起溶氧下降。
发酵中溶氧异常上升的原因：菌体异常代谢，污染烈性噬菌体，菌体破裂后完全失去呼吸能力，溶氧就直接上升。
三溶氧浓度的控制
氧饱和度受温度、罐压、发酵液性质的影响。发酵过程的需氧受到菌体浓度、营养基质的种类浓度、培养条件等因素的影响。保持最佳的菌体浓度，最适菌体浓度的控制可以通过营养基质浓度来控制。还可以控制补料速度、调节发酵温度、液化培养基、中间补水、添加表面活性剂。
第九节二氧化碳的影响及其控制
一：CO2对发酵的影响
发酵产生的CO2浓度对微生物生长和代谢具有次级或者抑制作用。如芽孢杆菌等的发芽孢子开始生长时就需要CO2，但是对抗生素的发酵CO2一般是抑制作用，即使溶解氧在临界氧浓度上面，高浓度的CO2也是抑制作用。
二：CO2浓度的控制
CO2在发酵液中的影响因素：菌体的呼吸强度、发酵流变学特性、通气搅拌程度、外界压力。逃液时入采用增加罐压的方法来消泡。会增加CO2的溶解度，对菌体生长不利。降低通气量和搅拌速率，有利于CO2在发酵液中的浓度，反之就会减少CO2的浓度。补糖会增加排气中CO2浓度和降低PH
第十节补料分批发酵
一补料分批发酵的作用
FBC：分批培养过程中，间歇或者连续补加一种或者多种成分的新鲜料液的培养方法。
特点：1 解除了底物抑制、产物反馈抑制、分解产物阻遏。
2 可避免在分批发酵中，因一次投料过多引起的不良影响，降低发酵液粘度。
3 可以控制细胞质量，提高发芽孢子的比例
4 菌种退化变异的问题解决了
（一）可以控制抑制性底物的浓度
高浓度的基质可能发生抑制作用，使延滞期延长，比生长速率减小、菌浓下降等。原因：1基质浓度高，渗透压高，细胞脱水而死亡2 高浓度基质能使微生物细胞热致死。3 某些基质成分对关键的酶或细胞产生抑制作用4高浓度基质还会改变菌体的生化代谢而影响生长等。（二）可以解除或减弱分解产物阻遏
微生物合成初级或次级代谢产物中，有些合成酶受到易利用的碳源或者氮源的阻遏。如葡萄糖分解代谢产物能阻遏赤霉素、青霉素的多种
酶或产物的合成。通过补料来限制基质的浓度。可以解除易利用基质对酶及其产物合成的阻遏作用。
（三）可以使发酵过程最佳化
二补料的方式和控制（反馈控制和无反馈抑制）
第十一节泡沫的影响及其控制
由于培养基中蛋白类表面活性剂的存在，通气情况下，培养液中出现泡沫，泡沫是气体分散在液体中的胶体体系，气液被液膜隔开。发酵液表面的泡沫－机械性泡沫、发酵液中均匀分布的泡沫－流态泡沫。起泡沫的方式：
1整个过程泡沫恒定
2发酵早期起泡后稳定的下降、以后保持恒定
3发酵前期泡沫稍微降低后又回升
4发酵开始起泡能力低、以后上升
5综合以上
发酵中泡沫的影响：装料系数下降、氧传递系数减小、逃液、染菌、呼吸受阻、代谢异常、菌体自溶。
消泡的方法：
1 调整培养基的成分和改变发酵的条件
2 消除已有的泡沫
1．1机械消泡
1．2消沫剂消泡表面活性剂，具有较低的表面张力。如聚氧乙烯氧丙稀甘油（GPE泡敌），理想的消泡剂：亲水性、低浓度消泡、持
久消泡、不影响氧传递和产物提取、对微生物和人动物无毒、成本低。GPE和矿物油、植物油混用、以及消泡剂之间的混用、加乳化剂都可以GPE增效。
第十二节发酵终点的确定
单位时间单位罐体积所积累的产物量g/L.h
1经济因素最大限度降低成本、最大产量、最短时间。
2产品质量
3特殊因素产量、过滤速度、氨基氮含量、菌丝形态、PH、发酵液外观、粘度
第一章味精 1.谷氨酸发酵机制： 谷氨酸的生物合成途径大致是：葡萄糖经EMP途径或HMP途经生成丙酮酸，再氧化成乙酰辅酶A，然后进入TCA，再通过乙醛酸循环、CO2固定作用，生成a-酮戊二酸，a-酮戊二酸在谷氨酸脱氢酶的催化及有NH4+存在的条件下生成谷氨酸。 在微生物的代谢中，谷氨酸比天冬氨酸优先合成。谷氨酸合成过量时，谷氨酸抑制谷氨酸脱氢酶的合成，使代谢转向合成天冬氨酸；天冬氨酸合成过量后，反馈抑制磷酸烯醇丙酮酸羧化酶的活力，停止草酰乙酸的合成。所以，在正常情况下，谷氨酸并不积累。 2.谷氨酸的大量积累： 代谢调节控制；细胞膜通透性的特异调节；发酵条件的适合 3.GA生物合成的内在因素 ①产生菌必须具备以下条件：α—KGA脱氢酶酶活性微弱或丧失（为什么α—KGA是谷氨酸发酵的限制性关键酶？这是菌体生成并积累α—KGA的关键，从上图可以看出，α—KGA是菌体进行TCA循环的中间性产物，很快在α—KGA脱氢酶的作用下氧化脱羧生成琥珀酸辅酶A，在正常的微生物体内他的浓度很低，也就是说，由α—KGA进行还原氨基化生成GA的可能性很少。只有当体内α—KGA脱氢酶活性很低时，TCA循环才能够停止，α—KGA才得以积累。）； ②GA产生菌体内的NADPH的再氧化能力欠缺或丧失（1、NADPH是α—KGA还原氨基化生成GA必须物质，而且该还原氨基化所需要的NADPH是与柠檬酸氧化脱羧相偶联的。2、由于NADPH的再氧化能力欠缺或丧失，使得体内的NADPH有一定的积累，NADPH对于抑制α—KGA的脱羧氧化有一定的意义。）； ③产生菌体内必须有乙醛酸循环（DCA）的关键酶——异柠檬酸裂解酶（该酶是一种调节酶，或称为别构酶，其活性可以通过某种方式进行调节，通过该酶酶活性的调节来实现DCA循环的封闭，DCA 循环的封闭是实现GA 发酵的首要条件） ④菌体有强烈的L—谷氨酸脱氢酶活性（L—谷氨酸脱氢酶，实质上GA产生菌体内该酶的酶活性都很强，该反应的关键是与异柠檬酸脱羧氧化相偶联） 4.GA发酵的外在因素
实验一、酿酒葡萄成熟度的控制以及入罐发酵 一、目的与要求 成熟度是决定葡萄酒质量的重要因素。通过测定浆果的成熟度，来了解原料的成熟质量，确定各品种的最佳工艺成熟度，并以此决定葡萄酒类型和相应的工艺条件。同时简单了解葡萄酒酿制的工艺原理。 二、试剂与仪器 1.pH计、手持糖量计、托盘天平、量筒、水浴锅、电炉、移液管、锥形瓶、容量瓶、5L玻璃瓶。 2.斐林试剂A、B液，1%次甲基兰，0.1mol/L氢氧化钠溶液、1%酚酞指示剂、邻苯二甲酸氢钾，95%酒精，盐酸等。 三、方法与步骤 1.采样：从转色期开始每隔5-7天采样一次，对于大面积园，采用250株取样法：每株随机取1-2粒果实，并取300—400粒；面积较小的品种。可随机取5 - l0穗果实，装入塑料袋于冰壶中，迅速带回实验室分析。简单的成熟度的测定可用手持糖量计测定，如果是精确的测定可在实验室中采用斐林试剂测定。 2.百粒重与百粒体积，随机取100粒果实，称重，然后将其放入250ml(或500ml)量筒中，加入一定体积的水，至完全淹没果实．读取量筒水面的读数，减去加入时的水量，即为百粒体积。 3.出汁率的测定；取100g分选较好的葡萄果粒，用纱布挤汁，放入小烧杯中，立即称量；出汁率=葡萄汁重量/葡萄果实重量。
干红葡萄酒的发酵工艺过程图
计算：在发酵结束后还需要再进行出汁率的测定。 自流汁率(％)=W1/W2 x 100 总出汁率(％)=(W1+W2)/ Ws x 100 式中W1——葡萄浆自流汁的重量，(g)； Ws——试样重量，(g)； W2——经压榨流出的葡萄汁重量，(g)。 4.可溶性固形物与pH值；用手持糖量计测定葡萄汁的可溶性固形物(％)，取20ml汁测pH值。 5.还原糖与总酸：用斐林试剂法测定还原糖，用碱滴定法测定总酸。 6.果皮色价测定：取20粒果实，洗净擦干，撕下果皮并用吸水纸擦净皮上所带果肉及果汁，然后剪碎，称取0.2克果皮用盐酸乙醇溶液(1 mol/L盐酸: 95％乙醇= 15：85)50ml浸泡，浸泡20小时左右，然后测定540nm下的吸光度，计算果皮色价(X A x 10)/W (X A——吸光度，W——果皮重量g)。 7.入罐：分选葡萄果实，剔除病虫、生青、腐烂的果实。除梗，破碎30%，入罐。 四、结果及分析 评价浆果的成熟质量。
华南理工大学20XX年攻读硕士学位研究生入学考试试题科目名称：发酵工艺学 适用专业：发酵工程 一、选择题（每小题１分，21题共21分）daaba,abbbb,caaac,aaadb,c 1、细菌对革兰氏染色的不同反应主要是由于革兰氏阳性和阴性细菌在（）的结构和化学组成上的差别所引起的。 A细胞核B细胞质C细胞膜D细胞壁E鞭毛 2、霉菌的有性孢子是（） A.孢囊孢子 B.卵孢子C节孢子D厚垣孢子 E.分生孢子 3、干热法常用于（）灭菌。 A.盐溶液 B.细菌培养基 C.油料物质 D.医院的毛毯 4、与细菌耐药性有关的遗传物质是（）。 A鞭毛B质粒C细菌染色体D毒性噬菌体E异染颗粒 5、要制备原生质体，可采用（）来破壁。 A溶菌酶 B.纤维素酶 C.蜗牛酶 D.甘露聚糖酶 E.果胶酶 6、BOD有助于确定（）。 A.废水的污染程度 B.土壤的过滤能力 C. 100ml水样中的细菌数 D.生态系统中的生物群类型 7、下列脂肪酸中，属必需脂肪酸的是： A、油酸 B、亚油酸 C、软脂酸 D、棕榈酸 8、醛缩酶作用的底物是下列哪种物质？ A、6-磷酸葡萄糖 B、6-磷酸果糖 C、1，6-二磷酸果糖 D、1，3-二磷酸甘油酸 9、一分子葡萄糖经EMP途径与TCA循环进行彻底氧化可产生几分子ATP？ A、18分子ATP B、38分子ATP C、35分子ATP D、15分子A TP 10、果糖激酶所催化的反应生成下列哪种中间产物？ A、1-磷酸果糖 B、6-磷酸果糖 C、1，6-二磷酸果糖 D、3-磷酸甘油醛和磷酸二羟丙酮 11、下列哪个酶是调控柠檬酸循环运转速度的变构酶？ A、顺乌头酸梅 B、异柠檬酸脱氢酶 C、苹果酸脱氢酶 D、柠檬酸脱氢酶 12、利用PRPP作为合成前体的氨基酸有： A、Phe和Try B、Try和His C、Try和Tyr D、Tyr和His 13、tRNA分子具有下列何种功能： A、识别密码子 B、识别反密码子 C、识别氨基酸 D、将mRNA接到核糖体上 14、脂肪酸全合成过程中，延伸的二碳单位的直接供体是： A、乙酰CoA B、丙二酰CoA C、丙二酰ACP D、胆碱-CDP 15、酵解途径中各步反应是以下列哪种条件进行？ A、需要氧气 B、需要二氧化碳 C、不需要氧气 D、需要氮气 16、甘油生物合成主要是下列哪种物质引起的？ A、氢氧化钠 B、硫酸铵 C、酶 D、亚硫酸盐 17、强酸型阳离子交换树脂中含有以下哪种成分？ A、磺酸基 B、磷酸基 C、羧基 D、酚羟基 18、使用化学消泡剂时应选用以下哪种类型？
酒精发酵工艺学复习题 一、填空题（请把答案填写到空格处） 1．酒精生产常用的淀粉质原料有玉米、甘薯、木薯等。 2. 酒精生产常用的谷物原料有玉米、高粱、大麦等。 3. 酒精生产常用的薯类原料有甘薯、木薯、马铃薯等。 4．木质纤维素的主要组成成分是纤维素、半纤维素、木质素。 5．常用的原料粉碎方法有湿式粉碎、干式粉碎两种。 6．常用的原料除杂方法有筛选、风选、磁力除铁三种。 7．常用的原料输送方式有机械输送、气流输送、混合输送三种。 8. 酒精厂常用的粉碎设备是滚筒式粉碎机、锤式粉碎机。 9．酒精厂常用的输送机械有皮带输送机、螺旋输送器、斗式提升机三种。 10．玉米淀粉和甘薯淀粉的糊化温度分别是（65~75）℃、（53~64）℃。 11．双酶法糖化工艺中使用的两种酶制剂是耐高温α-淀粉酶、葡萄糖淀粉酶。 12．淀粉质原料连续糖化工艺分成混合前冷却糖化工艺、真空冷却糖化工艺、二级真空冷却糖化工艺三种。 13. 酒精发酵过程中产生的副产物主要有甘油、杂醇油、琥珀酸等。 14．酒精发酵常污染的细菌有醋酸菌、乳酸菌、丁酸菌。 15．酒精蒸馏塔按作用原理可分为鼓泡塔、膜式塔。 16．从精馏塔提取杂醇油的方式可以是液相取油，也可以是气相取油。 17．酒精蒸馏塔按其塔板结构可分为泡罩塔、浮阀塔、筛板塔。 18．酒精的化学处理是提高酒精质量的一种辅助措施，常用的化学试剂是高锰酸钾、氢氧化钠。19．无水酒精的制备方法有氧化钙吸水法、离子交换树脂法、共沸法、分子筛法等。 20. 共沸法制备无水酒精常用的共沸剂是苯、环己烷。 21. 连续发酵可分为_全混（均相）连续发酵、梯级连续发酵两大类。 二、判断题（正确打√，错误打×） 1．酒母培养罐和酒精发酵罐的构造是一样的。× 2. 酒化酶是参与淀粉水解和酒精发酵的各种酶和辅酶的总称。（×） 3. 薯干的果胶质含量较多，使发酵醪中甲醇含量较高。（√） 4. 减少发酵过程中二氧化碳的产生量就能提高酒精生成量。（×） 5．采用高细胞密度酒精发酵时，必须定期向发酵罐中供应氧气。（√） 6．异戊醇在酒精中的挥发系数随着酒精浓度的增大而减小，但始终大于1。（×） 7．只要酒精发酵正常，发酵醪中就不会有甘油生成。（×） 8. 玉米中蛋白质含量较多，使发酵醪中杂醇油含量较高。（×） 9. 甲醇不是由酵母菌代谢活动产生的，而是由原料中的果胶质分解而来。（√） 10. 甲醇是由酵母菌代谢活动产生的。（×）
1.根据所掌握的知识和信息，分析中国啤酒工业发展的趋势。 ①企业集团化规模化加大②从价格大战到品牌大战③降低整体运作成本④产品竞争层次结构分明：普通酒打市场，中档酒创利润，高档酒树形象⑤新行业标准认证与实施⑥现代科技的应用⑦人才资格认证的规范化⑧包装生产技术装备发展⑨加强新产品开发：无糖、无醇和功能性保健啤酒2.啤酒生产的四大工序是什么？并简要说明作用。 ①粉碎（制麦）：原料清选分级、浸麦、发芽、干燥、除根②糖化：利用麦芽中含有的及辅助添加的各种水解酶类，在水和热力的作用下，将麦芽和辅料中的高分子物质及其分解产物（淀粉、蛋白质、半纤维素、植酸盐等及其中间分解产物），逐步分解并溶解于水的过程③发酵④灌装 3.啤酒的分类 ①根据生产工艺（杀菌方法）分类: 鲜啤酒、纯生啤酒、熟啤酒②根据原麦汁浓度分类：低浓度啤酒、中浓度啤酒、高浓度啤酒③根据啤酒色泽分类：淡色啤酒、浓色啤酒、黑色啤酒④根据啤酒酵母性质分类：上面发酵啤酒、下面发酵啤酒4.啤酒: 以优质大麦为主要原料，大米、啤酒花为辅料，经过制麦芽、糖化、啤酒酵母发酵等工序制成的富含营养物质和二氧化碳的低度酒精饮料。5.啤酒生产为什么要选用大麦为原料，其他原料可行吗？ ①大麦便于发芽，且发芽后可产生大量的水解酶类；②大麦种植遍及全球，原料易得；③大麦的化学成分适合酿造啤酒；④大麦不是人类食用的主粮，故啤酒酿造者一直沿席使用大麦酿造啤酒。 6.二棱大麦与六棱大麦的特点差异 ①六棱大麦的原始形态麦穗断面呈六角形，六行麦粒围绕一根麦轴而生，其中只有中间对称两行麦粒发育正常，因此六行大麦的籽粒不够整齐。麦粒基座弯曲。多用以制麦曲。其麦皮比二棱大麦厚。淀粉含量相对较低，蛋白质含量相对较高。②二棱大麦是六棱大麦的变种，麦穗扁形，沿穗轴只有成对的两行麦粒。其籽粒均匀整齐，比较大，籽粒饱满，内容物较多，表皮较少。淀粉含量较高，蛋白质含量较低。多酚物质和苦味物质较少，大麦浸出物含量较高。③二棱大麦的麦穗上只有两行籽粒，籽粒皮薄、大小均匀、饱满整齐，淀粉含量较高，蛋白质含量适当，是啤酒生产的最好原料。7.大麦蛋白质的种类、含量及与啤酒酿造关系：①种类：麦白蛋白、球蛋白、醇溶蛋白、谷蛋白②蛋白质含量高与啤酒的酿造关系：▲淀粉含量相对低，浸出率也低。大麦中蛋白质含量每增加1.0%，麦芽浸出物含量约减少0.6%。▲制得麦芽的溶解度较差，啤酒易混浊。▲形成的类黑素（Melanoidins）多，适合生产浓色啤酒，不宜做淡色啤酒（蛋白质含量＜11.5-12%。▲可制造低浓度啤酒，以增强泡沫性能和酒体。▲制麦损失增高，生产费用如通风、冷却相应增加。麦胶物质含量高，制麦条件如浸麦、发芽、干燥要加强。蛋白质含量每高1%，制麦损失提高0.3%。▲制得啤酒口味粗重，风味稳定性较差。③蛋白质含量低与啤酒的酿造关系：蛋白质含量＜9%，会影响啤酒的泡沫和适口性及酵母的营养等。8.大麦半纤维素和麦胶物质对啤酒影响：①含量：占麦粒干物质的10％～11％，是胚乳细胞壁的构成物，也存在于谷皮中。②半纤维素不溶于水而溶于稀碱溶液。谷皮中的半纤维素主要是戊聚糖及少量的β-葡聚糖和糖醛酸；胚乳中的半纤维素主要含β-葡聚糖及少量戊聚糖。③麦胶物质(Barley gum)在成分组成上与胚乳中的半纤维素无甚差别，只是相对分子质量较半纤维低，多糖混合物，易溶于热水。④半纤维素和麦胶物质中的β-葡聚糖的水溶液粘度极高。发芽过程中，溶解良好的麦芽，β-葡聚糖已大部分分解；溶解不良的麦芽，β-葡聚糖分解不完全，由此制出的麦汁粘度高，不利于麦汁过滤，还会造成啤酒口味不爽的感觉。β-葡聚糖也是引起啤酒混浊的成分之一。9.发芽率、发芽力及指标糖化辅料的作用：大米、玉米①发芽力：发芽力是指3天内发芽的百分数，要求不低于90％②发芽率：发芽率是指5天内发芽的百分数，要求不低于96％③指标糖化辅料的作用：▲大米:①优点：色泽浅、口味清爽、泡沫细腻、酒花香味突出、非生物性好。大米淀粉含量高，蛋白质、多酚类物质、脂肪含量较麦芽低。②缺点：大米用量过大时，会造成麦汁α-氨基氮含量过低，影响酵母的繁殖和发酵。▲玉米:玉米脂肪含量高，脂肪主要集中在胚中，所以一般先去胚，再用于啤酒生产。脂肪进入啤酒会影响啤酒的泡沫性能，同时脂肪容易氧化，会引起啤酒风味变坏。所以生产中要使用新鲜的玉米。 10.啤酒花化学成份及啤酒花的作用：①酒花在啤酒中的作用：▲赋予啤酒香味和爽口苦味▲提高啤酒泡沫的持久性▲促进蛋白质沉淀，有利啤酒澄清▲酒花有抑菌作用，加入麦芽汁中能增强麦芽汁和啤酒的防腐能力②酒花的主要有效成分：▲酒花油：10％~20 ％▲酒花树脂（或酒花苦味物质）：0.5％~2 ％▲多酚类物质：2％~5 ％▲其他：单糖、蛋白质、果胶、脂和蜡等11.酿造用水的卫生指标及处理方法—简单了解（重金属离子、硝酸根、亚硝酸根离子、游离氯） 卫生指标：①应无色透明，无异味、异臭。②碳酸盐含量，即碳酸根含量低一些好。③pH应为6.8~7.2，但pH在6.5~7.5之间一般尚可使用。④几种主要离子的含量:▲不允许存在有毒离子，如砷、汞、镉、铝和氰化物等，或以不超过生活饮用水的卫生标准为限。▲重金属离子以只含痕量为好，如铜、铁、锌、锡等，其中铁离子含量应低于0.3mg/L。▲硝酸根、亚硝酸根离子最好都不要超过0.1mg/g⑤游离氯的含量也
《氨基酸发酵工艺学》试卷A答案 一、名词解释（每小题3分，共18分） 1、代谢控制发酵：就是用遗传学或其它生物化学的方法，人为的改变、控制微生物的代谢，使有用产物大量生成、积累的发酵。 2、DE值：即葡萄糖值，表示淀粉水解程度及糖化程度。DE值=还原糖/干物质×100％ 3、噬菌体效价：每毫升试样中所含有具有侵染性的噬菌体的粒子数 4、发酵转换：当发酵条件发生改变时，必然会影响到生物代谢途径分支的关键酶的酶量和酶活性的改变，从而导致发酵方向发生转换，从而产生不同的代谢产物 5.淀粉液化：利用α－淀粉酶将淀粉液化，转化为糊精及低聚糖，使淀粉的可溶性增加。 6.临界溶氧浓度：指不影响菌的呼吸所允许的最低氧浓度。 二、单项选择题（每小题2分，共20分） 1.B 2.B 3.C 4.A 5.B 6.B 7.D 8.C 9.D 10.A 三、填空题（每空1分，共20分） 1.蛋白质水解液抽提法，化学合成法，酶法，微生物发酵法 2.控制磷脂的合成添加表面活性剂油酸缺陷型甘油缺陷型温度敏感型（能写出任意三条即可） 3.长菌型细胞转移期细胞产酸型细胞 4.α-型结晶β-型结晶自然起晶加晶种起晶 5.等电点法离子交换法锌盐法
6.离子交换法菌体钙离子 四、简答题（每小题6分，共30分) 1、淀粉水解糖制备中，酸解法的工艺流程？ 答：淀粉、水、盐酸→调浆→进料→水解→冷却、中和→脱色→过滤→糖化液 2、酸法制备淀粉水解糖的质量要求有哪些？ 答：（1）糖液透光率＞90％（420nm） （2）不含糊精、蛋白质（起泡物质）。 （3）转化率＞90％。 (4) 还原糖浓度＞16％ （5）糖液不能变质 3、氨基酸发酵菌种为什么要定期分离纯化？有什么意义？ 定期分离纯化的原因：因为工业生产菌种酵母自身发生了退化，退化的原因：（1）菌种的自发突变在10-8左右 （2）由于菌种大多为诱变菌种，容易受外界环境的影响，发生回复突变。 菌种纯化的意义：（1）保证产品的稳产、高产 （2）进行生产育种。 4、氨基酸生产中，泡沫对发酵的影响？ ①发酵液逃逸 ②感染 ③降低装填系数，设备利用率降低
1、菌种扩大培养： 种子扩大培养是指将保存在砂土管、冷冻干燥管中处于休眠状态的生产菌种接入试管斜面活化后，再经过扁瓶或摇瓶及种子罐逐级扩大培养而获得一定数量和质量的纯种过程，称为种子扩大培养。这些纯种培养物称为种子。 2、双酶法糖化工艺： 包括淀粉的液化和糖化两个步骤，液化是利用液化酶使淀粉糊化。粘度降低，并水解到糊精和低聚糖的程度，然后利用糖化酶将液化产物进一步水解成葡萄糖的过程。 3、淀粉老化： 分子间氢键已断裂的糊化淀粉又重新排列形成新的氢键的过程，也就是复结晶 4、淀粉水解糖： 在工业生产上将淀粉水解为葡萄糖的过得称为淀粉的“糖化”，所制得的糖液你为淀粉水解糖。 5、双边发酵工艺： 边糖化边发酵，其持点是采用较低温度使淀粉糖化和酒精发酵同时进行。 发酵周期较长，淀粉利用率低，但产品香气足、风味好，当前一部分厂仍在采用。, 6、二高三低现象： pH高、残糖高、OD值低、温度低、谷氨酸低。 7、发酵转换： 培养条件不适宜，几乎不产生谷氨酸，而得到大量菌体或者谷氨酸发酵转换为累积乳酸，琥珀酸，缬氨酸，谷氨酰胺等。 8、过度氧化作用： 过度氧化作用是指发酵过程中当乙醇即将耗尽而有氧存在时，代谢途径发生改变，醋酸进一步氧化成CO2和水的作用。 9、淀粉糊化： 淀粉乳受热，淀粉颗粒膨胀，当温度上升到一定程度时，淀粉颗粒的偏光十字消失，颗粒急骤膨胀，体积增大几百倍，粘度迅速增高，变成粘稠的糊状物（淀粉糊） 10、双边发酵： 在酿造过程中，在糖化的同时，酒精发酵也同时进行。 11、DE值：
糖化液中的还原糖含量（以葡萄糖计算）占干物质的百分率 %100?=干物质含量 还原糖含量值DE 12、谷氨酸的生物合成途径包括哪些途径？ 以葡萄糖为原料的代谢途径，以醋酸和正石蜡为原料的代谢途径 13、在食醋酿造过程中,工厂最常用的醋酸杆菌是什么？ 醋酸杆菌(AS1.41 沪酿1.01) 14、现有的谷氨酸生产菌主要是有哪些种属？ 短杆菌属 棒杆菌属 小杆菌属 节杆菌属 15、在味精工业谷氨酸发酵中常用的碳源和氮源有什么？ 在谷氨酸发酵中，国内常用的碳源为淀粉水解糖，国外常用的为糖蜜。 氮源为尿素，液氨和氨水。 16、谷氨酸发酵的代谢控制育种有哪些？ 1.日常菌种工作：定期分纯 小剂量诱变刺激 高产菌制作安瓿管 2.选育耐高渗压菌株：耐高糖，耐高谷氨酸，耐高糖、高谷氨酸 17、谷氨酸发酵过程中污染的原因分析。
氨基酸发酵工艺学要点 1味精厂的主要生产车间：糖化车间、发酵车间、提取车间、精制车间 2淀粉生产的流程 原料→清理→浸泡→粗碎→胚的分离→磨碎→分离纤维→分离蛋白质→清洗→离心分离→干燥→淀粉3淀粉的液化及糖化定义。 在工业生产上，将淀粉水解为葡萄糖的过程称为淀粉的“糖化”所制的的糖液称为淀粉水解糖 液化是利用液化酶使淀粉糊化，黏度降低，并水解到糊精和低聚糖的程度 4淀粉液化过程使用淀粉酶，水解位置1，4糖苷键，糖化过程使用糖化酶，水解位置1，4糖苷键和1，6糖苷键。 5液化结束后，为何要进行灭酶处理，如何操作？ 液化结束后反应快速升温灭酶，高温处理时，通过喷射器快速升温至120~145°，快速升温比逐步升温产生的“不溶性淀粉颗粒”少，所得的液化液既透明又易过滤。淀粉出糖率高，同时由于采取快速升温法，缩短了生产周期 6葡萄糖的复合反应。 7淀粉的糊化、老化定义及影响老化的因素。 （1）糊化 若将淀粉乳加热到一定温度，淀粉颗粒开始膨胀，偏光十字消失。温度继续上升，淀粉颗粒继续膨胀，可达原体积几倍到几十倍。由于颗粒的膨胀，晶体结构消失，体积膨胀大，互相接触，变成糊状液体，虽然停止搅拌淀粉也不会再沉淀，这种现象称为糊化。 （2）老化 分子间氢键已断裂的糊化淀粉又重新排列成为新氢键的过程。 （3）影响老化的因素①淀粉的成分（直链易老化，支链淀粉难老化）②液化程度③酸碱度④温度⑤淀粉糊浓度 8 DE值与DX值的概念. DE值表示淀粉水解程度或糖化程度。也称葡萄糖值 DE=还原糖浓度/（干物质浓度*糖液相对密度）*100％ DX值指糖液中葡萄糖含量占干物质的百分率。 DX=葡萄糖浓度/（干物质浓度*糖液相对密度）*100％ 9淀粉水解糖的质量要求有哪些？ 1糖液透光率＞90%（420nm）。2不含糊精、蛋白质（起泡物质）。3转化率＞90%。DE值（Dextrose equivalent，葡萄糖当量值）4还原糖浓度：18%左右。5糖液不能变质。6pH4.6-4.8 10 说说酸水解法、酸酶法和酶水解法三种不同水解工艺的优劣？ 酸水解法是利用无机酸为催化剂，在高温高压下，将淀粉转化为葡萄糖的方法。该法具有工艺简单，水解时间短，生产效率高，设备周转快的优点。该水解法要求耐腐蚀，耐高温，耐压的设备。 酸酶法是先将淀粉用酸水解成糊精或低聚糖，然后再用糖化酶将其水解为葡糖糖的工艺。采用酸酶法水解淀粉制糖，酸用量少，产品颜色浅，糖液质量高 酶水解法主要是将淀粉乳先用α-淀粉酶液化，过滤除去杂质后，然后用酸水解成葡萄糖的工艺。该工艺适用于大米或粗淀粉原料 11 固定化酶的定义及制备方法有哪几种？ 固定化酶（immobilized enzyme）：由于水溶性酶的缺点,所以将它与固相载体相连,由固相状态催化反应,称酶的固定化. ①吸附法②偶联法③交联法④包埋法 12生物素对谷氨酸生物合成途径影响。 1.生物素对糖代谢的速率的影响（主要影响糖降解速率）
SHANDONGＵＮＩＶＥＲＳＩＴＹＯＦＴＥＣＨＮＯＬＯＧＹ 发酵工艺学实验报告 糖化酶发酵、提取及活力测定实验 学院：生命科学学院 专业班级：生物工程1602 项目组成员：刘松良、张金中、蔡超、何建雨、周钻钻 指导教师：王丽娟 2018年6月
糖化酶发酵、提取及活力测定实验 何健雨王丽娟 生命科学学院生工1602班 1. 实验目的 (1)了解黑曲霉生长特性,学习糖化酶发酵工艺； (2)了解黑曲霉生长特性,学习糖化酶发酵工艺。 (3)学习并掌握糖化酶活力测定方法 2. 实验原理 葡萄糖淀粉酶( glucoamylase,EC.3.3.13)系统名为淀粉a-1,4-葡聚糖葡萄糖水解酶,俗称糖化酶,是国内酶制剂中产量最大的品种。糖化酶对淀粉分子的作用是从非还原性末端切开a-1,4键,也能切开a-1,3键和a-1,6键,生成葡萄糖。 生产糖化酶常用的菌种是黑曲霉,将活化好的黑曲霉制成孢子悬浮液,转接接到三角瓶直接进行发酵,或转接到三角瓶作为种子,进行一次扩大培养后,再转接到发酵罐进行糖化酶发酵。 黑曲霉糖化酶是一种胞外酶。首先采用过滤法将菌体等杂质除去,继而对滤液进行浓缩,最后用有机溶剂如乙醇将酶沉淀出来,对沉淀物进行干燥,加工成成品。 糖化酶有催化淀粉水解的作用,能从淀粉分子非还原性末端开始,分解a-1,4键,生成葡萄糖。葡萄糖分子中含有的醛基能被次碘酸钠氧化,过量的次碘酸钠钠,酸化后析出碘,再用硫代硫酸钠标准溶液标定,计算酶活力。 酶活力定义:1g固体酶粉(或1mL液体酶),于559CpH4.6的条件下,1h分解可溶性淀粉产生1mg葡萄糖,即为一个酶活力单位,以U/mL(U/g)表示。 3. 实验材料 优质大麦芽粉、大米粉、酒花；耐高温-α淀粉酶、糖化酶；乳酸（磷酸）； 0.025 mol/L碘液；温度计（100℃）、恒温水浴锅、糖度计、布氏漏斗、分析天平、纱布、玻璃仪器。 4. 方法步骤
试卷一 一、名词解释 铁混浊：由于葡萄酒中的氧化亚铁被氧化成氧化铁，氧化铁与单宁结合，则生成青色的鞣酸铁沉淀，即所谓的铁沉淀。 煮沸强度：又称蒸发强度，是指单位时间内所蒸发的水分占混合麦芽汁的百分比例，要求为8%—10%。 上霉：指在曲坯表面，因霉菌生长繁殖而长出霉点。 生啤：生啤酒：又叫鲜啤酒，这种啤酒不经过杀菌，具有独特的啤酒风味。 熟啤：普通啤酒都是要杀菌(巴氏杀菌)，杀了菌之后叫熟啤酒。 扎啤：扎啤就是经过微孔膜过滤的啤酒。 二、填空 1．葡萄酒按酒液的颜色，可分为红葡萄酒和白葡萄酒两大类，根据酒液含糖分多少，分为干葡萄酒和甜葡萄酒两种。2．根据酵母在啤酒发酵液中的性状，可将它们分为：上面啤酒酵母，下面啤酒酵母。 3．大曲中的微生物以霉菌占绝大多数，小曲中的微生物主要是霉菌和酵母。 4．白酒酿造分为清渣和续渣两种方法。 三、选择 1．葡萄酒受污的酒液中，常见的乳酸菌不包括（D）。
A．明串珠菌 B．乳酸杆菌 C．足球菌D．枯草杆菌 2．酿造酱油的生产，主要以（ A ）为主要原料。 A．大豆或豆粕等植物蛋白质 B．面粉等淀粉质 C．大米或高粱D．优质大麦芽 3．微生物生长繁殖减慢，曲坯品温逐渐下降的阶段称为（ A ）。A．后火 B．大火 C．起潮火 D．凉霉 4传统法酿醋工艺中，老陈醋的配制以（ A ）为发酵剂。 A．大曲 B．小曲 C．麸曲 D．麦曲 四、简答 1．列举我国八大名白酒。 答：贵州茅台酒，山西汾酒，四川泸州老窖特曲酒，陕西西凤酒，四川五粮液，四川全兴大曲酒，安徽古井贡酒，贵州遵义董酒。2．说明酱油中风味物质的来源。 答：蛋白质的水解，淀粉的分解，脂肪的分解，纤维素的分解。 六、论述 1．试述啤酒发酵过程中对绿麦芽的质量要求及其质量控制措施？
传统大豆发酵食品的研究进展 学生姓名：钟宇航 学号：20090412310035 学院：材料与化工学院 年级专业：09生物与工程 2012年 6 月 10 日
传统大豆发酵食品的研究进展 摘要：豆豉、豆酱、酱油和腐乳并列为我国四大传统大豆发酵食品，生产历史悠久，分布广泛，具有丰富的营养价值和强大的保健功能。但是在其生产工艺、微生物分布、营养生理功能等方面存在着安隐患及需要解决的实际问题。 关键词：传统发酵食品、营养价值、保健功能、安全隐患 中国是大豆的故乡，几千年来，大豆为中华民族的繁衍生息做出了不可磨灭的贡献，而大豆发酵食品也成为中国传统食品中的一朵奇葩。大豆发酵食品不仅含有大豆中原有的丰富营养素，而且通过微生物发酵作用又产生很多种对人体有极高保健作用的功能性物质，因此，在许多国家都掀起了对大豆发酵食品的研究热潮。 豆豉、豆酱、酱油和腐乳并列为我国四大传统大豆发酵食品，它们均具有营养丰富、易于消化吸收等优点，在我国有悠久的生产历史，已成为我国饮食文化的重要组成部分，具有较好的消费基础。过去我国生产大豆发酵食品是以家庭作坊式为主，全靠自然发酵。这样不仅发酵周期长，而且存在食品安全隐患。因此，为了满足广大消费者的需求，必须寻求工业化的道路。而要想实现发酵豆制品生产的工业化，首先就要先了解自然发酵产品中的主要发酵微生物，然后才能从中筛选出适合工业发酵的菌株进行纯种发酵。 一、传统大豆发酵食品及其中微生物的分布 1、豆豉中微生物的分布 豆豉的起源可以追溯到汉朝以前，自古以来深受人民喜爱。现代研究表明豆豉中含有大量能溶解血栓的尿激酶，还富含一些能产生大量B 族维生素和抗菌素的人体益生菌[1]。根据发酵微生物不同豆豉可分为四大类：细菌型( 如四川水豆豉、日本纳豆) 、毛霉型( 如四川永川豆豉、潼川豆豉)、根霉型(如印尼天培)和曲霉型(如广东阳江豆豉、湖南浏阳豆豉) 。 自然发酵的豆豉中主要的微生物菌群为细菌和霉菌，而酵母菌较少，为非主要作用微生物，这与未经过酸浸工序的天培相似。其中芽孢菌的数量仅为4.5～4.6 ×105CFU/g，说明豆豉制曲过程是一个混合发酵过程。但由于细菌中除了芽孢菌外，其余菌株产蛋白酶和淀粉酶能力不高，所以制曲过程中的主要菌系应为霉菌而非细菌[2]。 曲霉型豆豉中的曲霉菌可以占霉菌总数的9 0 % 以上。天培和纳豆是由我国豆豉传到国外后，为适应当地气候和文化而改造的产品。自然发酵的天培中主要发酵微生物为米根霉、少孢根霉[3]等。而纳豆生产则主要是的纳豆杆菌[4]。
氨基酸发酵工艺学要点 味精厂的主要生产车间：糖化车间、发酵车间、提取车间、精制车间 淀粉生产的流程。 淀粉的液化及糖化定义。 淀粉液化过程使用淀粉酶，水解位置1，4糖苷键，糖化过程使用糖化酶，水解位置1，4糖苷键和1，6糖苷键。 液化结束后，为何要进行灭酶处理，如何操作？ 葡萄糖的复合反应。 淀粉的糊化、老化定义及影响老化的因素。 DE值与DX值的概念 淀粉水解糖的质量要求有哪些？ 说说酸水解法、酸酶法和酶水解法三种不同水解工艺的优劣？ 固定化酶的定义及制备方法有哪几种？ 生物素对谷氨酸生物合成途径影响。 在谷氨酸发酵中如何控制细胞膜渗透性。 诱变育种概念。 谷氨酸生产菌的育种思路 现有谷氨酸生产菌主要有哪四个菌属。 谷氨酸发酵生产菌的主要生化特点。 日常菌种工作。 菌种扩大培养的概念和任务 谷氨酸发酵一级种子和二级种子的质量要求 影响种子质量的主要因素 氨基酸生产菌菌种的来源有哪些。 工业微生物菌种保藏技术是哪几种？ 冷冻保藏的分类 菌种衰退和复壮的概念 代谢控制发酵的定义 谷氨酸发酵培养基包括哪些主要营养成分。 生长因子的概念 影响发酵产率的因素有哪些。 谷氨酸发酵过程调节pH值的方法 谷氨酸发酵不同阶段对PH的要求：前期pH7.3、中期pH7.2 、后期pH7.0 放罐pH6.8 谷氨酸发酵时,出现泡沫过多,一般是什么原因,该怎样处理? 谷氨酸发酵过程，菌体生长缓慢或不长的原因及解决方法？ 谷氨酸发酵过程，耗糖快,pH偏低, 产酸低原因及解决方法 谷氨酸生产菌最适生长温度为？，发酵谷氨酸最适发酵温度？，最适合生长pH为？。 发酵过程中CO 2迅速下降，说明污染噬菌体， CO 2 连续上升，说明污染杂菌 消泡方法有哪几种？一次高糖发酵工艺 噬菌体侵染的异常现象染菌的分析
发酵工程发展史包括:传统发酵技术: 自然发酵、纯培养技术的建立、深层培养技术的建立、人工诱变育种、基因工程菌、发酵动力学、发酵的连续化自动化工程技术的建立 反馈调节包括：反馈抑制和反馈阻遏 在通气不充足时，糖和脂肪的氧化不完全，产生有机酸类的中间产物,这些都使培养基的pH 值下降。 如果无机氮源被同化，则培养基pH值会发生不同变化:生理酸性盐(被微生物利用后生酸的盐)的铵盐利用后，与其结合的酸游离，使pH值下降;生理碱性盐的硝酸盐(或有机酸盐)被利用后，则释放碱使其pH值上升。 啤酒按灭菌方式分 ◆熟啤酒：经过巴斯德灭菌不含活体酵母（瓶，3-6个月；易拉罐，1年） ◆鲜啤酒：不经过巴斯德灭菌含活体酵母（存不大于7天） ◆纯生啤酒：特殊过滤以除去活体酵母（可长达1年） 啤酒发酵的原料包括: 麦芽、辅料（德、挪不加）、酒花、水 麦芽粉碎方法 1 干法粉碎 2 回潮干法湿法 4 连续浸渍湿法粉碎(70年代) 发芽力：发芽三天发芽麦粒百分率, 96% 活性物质产生菌的筛选的步骤： 筛选步骤： 样品采集样品预处理增殖培养菌种初筛菌种复筛性能鉴定传代稳定性实验菌株终选 代谢控制发酵： 利用遗传学或其他生化方法，人为的在DNA水平上来改变和控制微生物的代谢，使得有用的产物大量积累的发酵称为代谢控制发酵。 诱导作用 定义：生物与一种化学物质--诱导物接触的结果大大地增加了酶合成的速度。 分解代谢物阻遏 1、定义：培养基中某种基质的存在会减少（阻遏）细胞中相应酶的合成速率。如葡萄糖、精氨酸等受分解代谢物阻遏的酶. 反馈抑制：是一生物合成途径的最终代谢物抑制那一途径的前面第一或第二个酶的活性。反馈阻遏：终产物或其结构类似物阻止了催化途径中一个或几个酶的合成。 能荷 能荷= {[ATP]+ [ADP]}/ {[ATP]+ [ADP] + [AMP]} 能荷不仅调节形成ATP的分解代谢酶类的活性，而且调节利用ATP的生物合成酶类的活性。异柠檬酸脱氢酶和磷酸果糖激酶受高能荷的抑制，而丙酮酸羧化酶、乙酰CoA羧化酶等在同一高能荷下被激活。 巴士德效应：啤酒酵母对各种可发酵性糖类的发酵均是通过EMP途径代谢生成丙酮酸后，进入无氧酵解或有氧循环，酵母在有氧TCA循环可获得更多生物能（38ATP），此时无氧发酵代谢就会抑制，这种抑制厌氧发酵代谢称为“巴士德效应”。 临界氧浓度：一般指不影响菌的呼吸所允许的最低氧浓度。 浸麦度（%） 浸麦后大麦的含水率即浸麦度(%) 浸后大麦总含水量 = ———————×100% 浸后大麦质量
名词解释：1.发酵：通过微生物的生长和代谢活动，产生和积累人们所需代谢产物的一切微生物培养过程。 2.发酵工艺：指工业生产上通过“工业发酵”来加工或制作产品，其对应的加工或制作工艺。 3.前体：在微生物代谢产物的生物合成过程中，有些化合物能直接被微生物利用构成产物分子结构的一部分，而化合物本身的结构没有大的变化，这些物质称为前体。 4.热阻：指微生物在某一特定条件下的致死时间。 5.对数残留定律：指在一定温度下，微生物受热后，活菌数不断减少，其减少速度随残留活菌数的减少而降低，且在任何瞬间，菌的死亡速率与残存的活菌数成正比。 6.实消：将配制好的培养基放入发酵罐或其他装置中，通入蒸汽将培养基和所有设备一起进行加热灭菌的操作过程称为实罐灭菌。 7.连消：培养基在发酵罐外经过一套灭菌设备连续加热灭菌，冷却后送入已灭菌的发酵罐内，这种工艺过程称为连消灭菌。 8.空消：无论是种子罐、发酵罐还是液氨罐、消泡罐，当培养基尚未进罐前对罐进行预先灭菌，为空罐灭菌。 9.液化：用ɑ-淀粉酶将淀粉转化为糊精和低聚糖。 10.糖化：用糖化酶将糊精和低聚糖转化葡萄糖。 11.种子制备：将固体培养基上培养出的孢子或菌体转入到液体培养基中培养，使其繁殖成大量菌丝或菌体的过程。 12.菌种保藏：根据菌种的生理、生化特性，人工创造条件使菌体的代谢活动处于休眠状态。 13.呼吸临界氧浓度：在溶解浓度低时，呼吸强度随溶氧浓度的增加而增加，当溶氧浓度达到某一值后，呼吸强度不再随溶解氧浓度的增加而变化，把此时的溶解氧浓度称为呼吸临界氧浓度。 14.溶解氧饱和度：在一定温度和压力下，空气中的氧在水中的溶解度。 15.氧传递系数：比表面积与以浓度差为推动力的氧传质系数的乘积。 16.分批发酵：指一次性投入料液，发酵过程中不补料，一直到放罐。 17.补料分批发酵：指在发酵过程中一次或多次补入含有一种或多种营养成分的新鲜料液，以达到延长发酵周期，提高产量的目的。 18.连续发酵：指在特定的发酵设备中进行的，一边连续不断地输入新鲜无菌料液，同时一边连续不断地放出发酵料液。 简答题：1发酵过程有哪些特征谈谈你对发酵工程技术应用前景的想法 特征：1.原料广 2.反应条件温和，易控制 3.产物单一，纯度高 4.投资少，效益好想法：随着生物技术的发展，发酵工程的应用领域也在不断扩大，基因工程及细胞杂交技术在微生物育种上的应用，将使发酵用菌种量达到前所未有的水平；生物反应器技术及分离技术的相应进步将发酵工业的某些神秘特征；由于物理微生物数据库、发酵动力学、发酵传递学的发展，将使人们能够清楚的描述与使用微生物。（个人的，你也可以自已） 2.发酵工业对菌种的要求 答：1.菌种不能是病源菌 2.发酵周期短，生产能力强 3.发酵过程中不产生或少产生与目标产物性质相似的副产物 4.原料来源广泛价格低廉，菌种能高效地将原料转化为产品5.对需添加剂的前体有耐受能力，且不能将前体作为一般碳源利用 6.遗传性状稳定，菌种不易变异退化 7培养条件易于控制 3.菌种选育有哪些方法 答：1.自然选育 2、诱变选育 3.原生质体技术育种 4.基因工程技术育种 4.自然选育、诱变选育的概念，一般步骤，影响诱变的主要因素。
氨基酸生产工艺 主讲人：韩北忠 刘萍 氨基酸是构成蛋白成分 目前世界上可用发酵法生产氨基酸有20多种。 氨基酸 α 碳原子分别以共价键连接氢原子、羧基和氨基及侧链。侧链不同，氨基酸的性质不同。 氨基酸的用途 1. 食品工业： 强化食品(赖氨酸，苏氨酸，色氨酸于小麦中) 增鲜剂：谷氨酸单钠和天冬氨酸 苯丙氨酸与天冬氨酸可用于制造低热量二肽甜味剂(α-天冬酰苯丙氨酸甲酯),此产品1981年获FDA批准,现在每年产量已达数万吨。 2. 饲料工业： 甲硫氨酸等必需氨基酸可用于制造动物饲料 3. 医药工业： 多种复合氨基酸制剂可通过输液治疗营养或代谢失调 苯丙氨酸与氮芥子气合成的苯丙氨酸氮芥子气对骨髓肿瘤治疗有效,且副作用低。 4. 化学工业：谷氨基钠作洗涤剂,丙氨酸制造丙氨酸纤维。 氨基酸的生产方法 发酵法： 直接发酵法：野生菌株发酵、营养缺陷型突变发酵、抗氨基酸结构类似物突变株发酵、抗氨基酸结构类似物突变株的营养缺陷型菌株发酵和营养缺陷型回复突变株发酵。 添加前体法 酶法：利用微生物细胞或微生物产生的酶来制造氨基酸。 提取法：蛋白质水解，从水解液中提取。胱氨酸、半胱氨酸和酪氨酸 合成法：DL-蛋氨酸、丙氨酸、甘氨酸、苯丙氨酸。 传统的提取法、酶法和化学合成法由于前体物的成本高,工艺复杂,难以达到工业化生产的目的。 生产氨基酸的大国为日本和德国。 日本的味之素、协和发酵及德国的德固沙是世界氨基酸生产的三巨头。它们能生产高品质的氨基酸,可直接用于输液制剂的生产。 日本在美国、法国等建立了合资的氨基酸生产厂家,生产氨基酸和天冬甜精等衍生物。 国内生产氨基酸的厂家主要是天津氨基酸公司,湖北八峰氨基酸公司,但目前无论生产规模及产品质量还难于与国外抗衡。 在80年代中后期,我国从日本的味之素、协和发酵以技贸合作的方式引进输液制剂的制造技术和仿造产品, 1991年销售量为二千万瓶,1996年达六千万瓶,主要厂家有无锡华瑞,北京费森尤斯,昆明康普莱特,但生产原
2006～2007学年第二学期期末考试 生物工程专业《有机酸工艺学》课程试卷 注意事项：1. 考生务必将自己姓名、学号、专业名称写在指定位置； 密封线和装订线内不准答题。 一、单选题（从四个答案中选一个正确答案，将代号添入括号，每题2分，共10分） 1. 深层发酵法生产柠檬酸时,若泡沫过多,可以加入下列那种物质（ ）。 A ．植物油 B 碳酸钙 C. 氢氧化钠 D.黑曲霉孢子 2. 定性， 定量测定柠檬酸的反应中，柠檬酸经氧化后生成的3-酮戊二酸与溴作用能生成（ ）沉淀。 A ．五溴丙酮 B.碳酸钙 C.硫酸钡 D. 以上都不对 3. 某些（ ）能利用以烷烃为主要成分的石油原料产生柠檬酸。 A ．放线菌 B ．黑曲霉 C ．青霉 D ． 酵母 4. 筛选产柠檬酸菌株时，判断产酸能力大小的依据是 ( )。 A.透明圈直径 B.菌落直径 C.变色圈与菌落直径比值 D.其它 5. 糖蜜预处理过程中的EDTA 处理法是为了除去( )。 A ．淀粉 B 葡萄糖 C. 氯化钠 D.金属离子 二、多项选择题（本大题共10小题，每小题2分，共20分） 1. 在积累柠檬酸的情况下，必须要有另外的途径提供草酰乙酸。现在已公认草酰乙酸是由（ ）羧化形成的。 A ．丙酮酸 B ．磷酸烯醇丙酮酸 C. 丁酮 D. 丁酸 2. 验收糖蜜时考察的指标有那些（ ）。 A ．微生物数量 B ．含糖量 C.蛋白质 D .以上都不对 3. 在柠檬酸发酵工业生产上有价值的微生物有（ ）。
A．黑曲霉B. 大肠杆菌C. 解脂假丝酵母D.啤酒酵母 4. 柠檬酸的发酵工艺包括（）。 A．表面发酵B 深层发酵C.固体发酵D.钙盐提取工艺 5.柠檬酸发酵时通常可用作产酸促进剂的有( )。 A．低级醇B.络合剂C.有机酸D.多元醇 6．柠檬酸的提取工艺有（） A．钙盐法B. 萃取法C. 离子交换法D. 电渗析法 7．柠檬酸生产的原料包括下列那几种（）。 A．淀粉质原料B. 制糖工业副产品C. 粗制糖类D. 二氧化碳 8．糖蜜原料的预处理方法有（）。 A．钙盐法B. 黄血盐处理法C. 离子交换法D. EDTA法 9．柠檬酸发酵中的无菌空气过滤系统包括（）。 A．除油过滤B. 除菌过滤C. 加热D. 以上都不对 10．影响深层发酵的因素包括（）。 A．温度B. pH值C. 酸解时加酸量D. 通风 三、填空题（每空1分，共20分） 1.柠檬酸又名( )，英文名( )，学名为( )。 2. 1952年，美国Miles实验室首先采用( )法大规模生产柠檬酸。 3. 我国柠檬酸工业在解放前是个空白。但目前我国柠檬酸产量是世界( )。 4. 一水柠檬酸是从低于( )度的水溶液中结晶析出。 5. 柠檬酸钙盐有3种类型：( )、( ) 、( )。在工业生产中的柠檬酸钙指的是( )。 6. 柠檬酸是一种较强的有机酸，完全电离时可以电离出( )个H+。 7. 利用发酵法可以生产的有机酸有( )、( ) 、( )、( )、( ) 、( )。 8．现在普遍认为柠檬酸是经过( )途径、( )羧化和( )循环而合成的。
1.大麦的组成 大麦的组织结构及生理作用:大麦主要由胚、胚乳和谷皮三部分组成。 大麦的化学组成: 1.水分:11~20%,储存大麦的水分应在13%以下。 2.碳水化合物 ①淀粉含量:58~65%.直链淀粉:占大麦淀粉的17~24%,支链淀粉:占大麦淀粉 的76~83%. ②纤维素:占大麦干物质重量的3.5~7.0%③半纤维素与麦胶物质:占麦粒干物 质的 10~11%,④低分子碳水化合物:大麦含2%的糖类,主要是蔗糖少量棉子糖、麦 芽糖、葡萄糖和果糖。 3.蛋白质:包括ⅰ麦白蛋白,ⅱ球蛋白,ⅲ醇溶蛋白,ⅳ谷蛋白 4.脂肪:约占大麦干物质的2~3%,95%以上属于甘油三酸脂, 5.磷酸盐:大部分为植酸钙镁,占干重的0.9% 6.无机盐:其含量为干物质的2.5~3.5%,主要成分是钾、磷、硅,其次是钠、 钙、镁、铁、硫等。 7.酚类物质:大麦中的酚类物质只占干物质的0.1~0.3%,如花色苷、儿茶酸等, 2.什么是浸出率
每100公斤原料糖化后的麦汁中,获得浸出物的百分数,即为糖化浸出物收得率,表示为: (麦汁中浸出物数量/投料量)*100% 3.酒花的主要成分有哪些?各部分在啤酒酿造中的作用是什么? ①酒花树脂:成分非常复杂,已经定性的有α-酸、β-酸。α-酸具有苦味力和防腐力,极易异构化成异α-酸,异α-酸具有极强烈的苦味力,啤酒的苦味主要来自于异α-酸。β-酸的氧化物则具有细致而强烈的苦味力,这一部分苦味可以补偿α-酸因氧化而失去的苦味度。②酒花油:是啤酒酒花香味的主要来源.③多酚物质:它是引起啤酒浑浊的主要成分,酒花中的单宁物质易氧化,单宁及其氧化物均易与蛋白质缩合,形成不溶性的复合物而沉淀,因此对麦汁澄清起一定的作用,这是它有利的一面。单宁能减低就得泡持性,增加啤酒色泽,并有苦涩味,这是对啤酒质量不利的一面。 6.麦芽粉碎的目的与要求? 麦芽的粉碎分为干粉碎和湿粉碎二种方式.谷皮主要由纤维素组成,它不溶于水,糖化时酶对它不起作用。谷皮有弹性,是构成麦汁过滤的自然过滤层。麦芽粉碎有利于麦汁过滤,又可增加麦芽浸出率。 对麦芽粉碎度的要求应该是:谷皮破而不碎;胚乳部分则愈细愈好,对溶解不好的麦芽更应如此 9.糖化温度控制分为几个阶段?如何规定的? ⑴35~40 ℃浸渍阶段:有利于酶的浸出和酸的形成,并有利于β-葡聚糖的分解。 ⑵45~55 ℃蛋白分解阶段:此时的温度称为蛋白分解温度,其控制方法如下