固态发酵微生物3章.ppt

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1、第3章固态发酵微生物3.1固态发酵多菌种培养及特点3.2固体种曲扩大培养技术3.3固态分批发酵微生物的生长3.4固态发酵菌体量的测定3.1.2传统固态发酵过程的多菌种混合发酵3.1.2.1固态发酵微生物的多样性传统固态发酵的特点是天然接种，多种微生物混合发酵，很难做到纯种发酵。原因是：许多固态发酵是一种开放式或半开放式发酵体系，在发酵过程中从各种途径（最主要是空气）中带入大量的微生物。自然环境、生产原料、水、生产场所、生产用具都会带入微生物，即使以上批的种曲作为种子人工接种，然而这些种曲也不能保证是纯种。例：茅台酒酿造微生物的来源：（1）独特的地理大环境

2、，对微生物种群的分布也起着关键的作用，这包括：茅台酒厂所处的位置及其周边的环境、当地的土壤特征（土壤类型及厚度）、空气环流、气候环境（温度、降雨、湿度）、水环境；（2）局部环境，包括：制曲的场所（顶棚及四周墙壁）、发酵酒窑的窑泥、糟醅、黄水、酒曲和酒醅堆积场所；这些场所常年累月地生产，大量的微生物及其孢子存在于这些场所。（3）酿酒原料：也是微生物载体。3.1.2.2多菌种固态发酵的类型野生菌多菌种混合型人工接种与野生形多菌种混合型人工接种多菌种混合型：野生菌多菌种混合型：不采用人工接种，参与发酵的微生物大多是野生型，它们来自生产原料、环境生产、工具或材料

3、、空气；在同一酒厂的不同局部环境，都存在着种类繁多的不同的微生物菌群。人工接种与野生形多菌种混合型：当人们认识到固态发酵中参与发酵的微生物的种类及其变化规律后，便有意识地分离纯化这些微生物，将有益微生物经过人工培养，接种到培养物中；生产操作过程中，许多环节会带入野生菌，这些微生物对生产没有太大的负面影响，有的甚至对生产有益。故由人工接种微生物和其它野生菌共同发酵还是被人们认可的。由于生长温度、水分含量和选择性原料等因素，人工接种的微生物具有生长优势，故其它野生菌的带入客观上也不会产生太大的负面影响。人工接种多菌种混合型：将纯培养的多种微生物分别扩大培养，

4、先后或同时接种到培养物上，进行发酵。例如，乌衣红曲，人们认识到主要是红曲菌、黑曲霉和酵母菌是发挥作用的三种微生物，现已都分离纯化到相应的菌种，并应用于乌衣红曲的大规模生产。但要准确了解发酵过程中有哪些微生物参与发酵，哪些是有益的，哪些是有害的；哪些菌种在哪个生产阶段发挥作用，参与发酵的微生物之间存在什么关系，通过什么手段来知道微生物的种类和数量，这正是发酵微生物生态学的研究重点。3.2.1.2酒曲的微生物生态从微生物的角度来看，酒曲有两个特点：（1）酒曲，一般是多种微生物共同发酵，故可从酒曲中分离到大量的微生物；（2）酒曲中微生物的种类及数量是随培养过程

5、中不断变化的。微生物种群的演替，除了微生物的相互关系外，还有许多外界因素对产生微生物的影响。如发酵的原料的选用、通风、翻（拌）料、发酵温度、基质的水活度、pH等条件的变化，都对微生物种群及数量的演替产生重要的影响。酒曲中微生物演替的重要因素--培养温度在酒曲生产过程中，温度的变化幅度较大。有些高温曲的培养，培养温度一般是从低到高，再从高到低的过程，从最初的30℃左右升温到最高温度可达到65℃。因而不耐热的微生物则会大量死亡。另外，霉菌在制曲过程中都可检测出，但主要是在制曲的前期。检出的种类包括根霉、青霉、曲霉和红曲菌。霉菌虽然也不耐热，但有的霉菌可产生耐

6、热的孢子，因而可以留存下来。温度是影响微生物演替的重要因素（例）：茅台酒大曲曲坯入曲房前，曲中的微生物主要以革兰氏阴性菌为主，数量达到105个/g，而革兰氏阳性菌，如芽孢杆菌种类及数量较少。进入曲房培养后，细菌开始繁殖，由于微生物的发酵作用，曲温逐渐上升，不耐热的革兰氏阴性菌因高温而死亡，而耐热性好的革兰氏阳性菌大量繁殖。如产芽孢的Bacillus属（B.subtilus、B.licheniformis、B.sterthermophilus、B.thermoglucoseidusuis、B.amyloliquefacieus）以及Coccus属、Ther

7、moactinomyces属。到第一次翻曲时，细菌数量达到107个/g。在制曲的后期，微生物数量减少到105~-106个/g，但仍以耐高温的芽孢杆菌为主。革兰氏阴性菌只占0.5%。在茅台酒的酒曲中酵母菌在前期的含菌数在总菌数中可达到2~5%，但当培养温度达到65℃时，酵母菌几乎全部死亡。这说明制曲培养条件的变化（尤其是培养温度）是影响菌种演替的重要因素。影响微生物演替因素-酒曲培养基中水分含量培养前期的酒曲水分含量较高，水活度较大，适合于对水活度要求较高的细菌的生长，随着培养过程曲料水分的不断散发，曲料中的水活度逐渐下降，因而对水活度要求较高的细菌和酵母

8、菌死亡增加。而对水活度较低的霉菌和放线菌的孢子在低水活度条件下不易死亡，故其数量