微生物在发酵工业中的应用ppt课件.ppt

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1、第十章第二节微生物在发酵工业中的应用一、微生物发酵与发酵工程发酵：（原始概念）指从液体中向外冒气泡的现象。（广义概念）指发酵工业上应用微生物生产某种产品的过程，包括好氧过程和厌氧过程。（在生物化学中）指有机物脱下的氢直接交给另一内源有机物的过程。发酵工程技术：是大规模工业化应用的技术，最终目标是获得产物或产品，是发酵工艺学和工程学相结合的产物。发酵工程菌种的选育最佳发酵条件的选定和控制生化反应器的设计发酵产品的分离和精制天然发酵：利用自然环境中存在的多种微生物进行发酵，一般为混合发酵。纯培养发酵：指利用已知菌种进行的发酵，现代工业发酵大多数采用纯培养发酵。纯培养发酵提高了产品的稳定性，被认为

2、是发酵工业的第一个转折点。发酵工程的运用医药工业：抗生素、维生素、胰岛素、疫苗、干扰素等食品工业：氨基酸、新糖原、饮料、酒类、食品添加剂等能源工业：生产乙醇、沼气等化学工业：生产化工原料如乙醇、丙酮、生物表面活性剂等冶金工业：黄金开采和铜、铀等金属的浸提农、牧业：生物固氮、生物杀虫剂和微生物饲料的生产等环境保护：对污染物进行降解和转化等发酵固体发酵：指发酵原料、菌体吸附在固体支持物（载体）上，通过微生物的代谢活动将原料转化为发酵产品。液体发酵：微生物的菌体或菌丝均匀分散在液体培养基中，通过向培养液强制通气进行发酵。发酵基本过程示意图：二、发酵罐广义发酵罐指为一个特定生物化学过程的操作提供良好

3、而满意环境的容器，工业发酵中指进行微生物深层培养的设备。发酵（按微生物生长）厌氧发酵罐好氧发酵罐（按发酵罐设备特点）机械搅拌通风发酵罐非机械搅拌通风发酵罐发酵罐一般所具有严密的结构良好的液体混合性能高的传质和传热速率灵敏的检测控制仪表发酵的基本过程菌种培养与扩大（一般需要经过斜面培养、三角摇瓶和小型发酵罐的活化与放大）培养基和发酵设备的灭菌（主要采用蒸汽灭菌，因为蒸汽具有强大的穿透力，破坏菌体蛋白和核酸的化学键，使酶失活，微生物因代谢障碍而死亡。）发酵过程控制（受很多环境条件的影响，如培养基组成、pH、温度、氧气、泡沫、杂菌污染和噬菌体感染等因素）下游加工过程（是从发酵液中分离、精制有关产品

4、的过程。一般包括发酵液预处理和固体分离）培养基的灭菌分批灭菌：培养基和发酵罐一起灭菌连续灭菌：培养基在发酵罐外灭菌后经过冷却后送人发酵罐优点：高温快速灭菌，发酵罐利用率高，热能利用合理，自动化控制缺点：不适合黏度大或固型物含量高的培养基，增加操作环节，增加染菌机会空气除菌主要通过加入灭菌、静电除菌和介质过滤除菌等方式pH影响微生物生长繁殖和代谢积累，还影响酶活性，影响膜的通透性，影响微生物营养吸收及代谢产物分泌，影响营养物质的分解或中间代谢产物解离，影响微生物对这些物质的利用。温度控制要考虑菌体生长和产物形成两个方面。前期控制温度，使其适合微生物菌体的生长繁殖，后期控制温度，使其适合产物的形

5、成。泡沫中的空气有隔热作用，造成培养基灭菌不彻底，有时从排气口溢出，容易污染。杂菌污染可导致发酵产物复杂，有毒物质产生，产物分离、提纯困难，严重时导致发酵失败。要经常检查菌种、设备等。噬菌体是细菌的病毒，噬菌体可侵染发酵菌种，造成发酵菌种的裂解，导致发酵失败。四、微生物发酵的应用乙醇发酵1，白酒酿造⑴原料：①糖质原料——甘蔗、废糖蜜②淀粉原料——高粱、玉米、马铃薯③纤维素原料——木屑、作物秸秆、甘蔗渣⑵基本原理：利用霉菌、细菌等微生物产生的淀粉酶、纤维素酶将原料中的淀粉、纤维素等转化为葡萄糖，在酵母菌作用下通过EMP途径将1分子的葡萄糖转化为2分子的乙醇。2、啤酒发酵⑴原料：以大麦为主⑵原理

6、:利用大麦发芽时产生的淀粉酶将原料中的淀粉转化为葡萄糖，然后利用酵母菌进行乙醇发酵。酒花：增加啤酒的香味和爽口苦味，同时具有澄清和防腐的作用。⑶发酵完成后，还要经过过滤，以去除酵母菌体。⑷分类：①熟啤酒：经过巴斯德消毒后的啤酒；②生啤酒：不经过巴斯德消毒后的啤酒；③纯生啤酒：采用无菌酿造、特殊的过滤技术除菌、无菌灌装技术生产的啤酒生产的工艺过程如下：3、葡萄酒葡萄酒是葡萄发酵而成的一种饮料酒，酒度较低，一般介于8~22度。分类：⑴以颜色分：①红葡萄酒——利用红色或紫色葡萄，果皮、果肉与果汁混在一起进行主发酵，发酵中含有果皮或果肉中的色素；②白葡萄酒——用葡萄汁单独发酵制成黄色的葡萄酒，深金黄

7、至淡灰黄不等。⑵以含糖量分：①干葡萄酒——含糖量不超过1%；②半干葡萄酒——含糖量为1%~4%；③甜葡萄酒——含糖量至少为4%。有机酸发酵有机酸发酵的应用：由微生物发酵法生产的有机酸有多种多接近自然产物，对人体有益。应用于多种领域：⑴在食品和饮料中作为酸味剂，如汽水；⑵在水果罐头、果冻、果酱中具有保护色作用、抑制腐败微生物生长；⑶在医药工业上，柠檬酸是很好的抗凝血剂葡糖酸钙补钙；⑷在化学工业中，用于洗涤剂、电