食品发酵与酿造工艺学重点.doc

食品发酵工艺学 第一章 绪论 一、食品发酵与酿造的历史 1.列文虎克 Leeuwenhoek Antoni Van ( 1632-1723 )： 成功制造了世界上第一台显微镜， 并在人 列文虎克 类历史上第一次通过显微镜发现了单细胞生命体-微生物。 2.巴斯德 巴斯德（Louis Pasteur,18221895）巴斯德的主要贡献 巴斯德的主要贡献：发明了巴斯德灭菌法。1861 年， 巴斯德的主要贡献 巴斯德实验，结束了绵延 100 多年的争论，把自然发生论赶出了科学界。1865 年，巴斯德 受农业部长的重托， 解决了法国南部蚕业上遇到的疾病使蚕大量死亡的难题。 发明了狂犬病 疫苗，他还指出这种病原物是某种可以通过细菌滤器的“过滤性的超微生物” 。 3.科赫 科赫（Koch, Robert 18431910）科赫的主要贡献：1881 年后，创用了固体培养基划线分 科赫 离纯种法。建立了单种微生物的分离和纯培养技术。1882 年 3 月 24 日科赫在德国柏林生理 学会上宣布了结核菌是结核病的病原菌。单种微生物分离和纯培养技术的建立，是食品发 单种微生物分离和纯培养技术的建立， 单种微生物分离和纯培养技术的建立 酵与酿造技术的第一个转折点 第一个转折点。 酵与酿造技术的第一个转折点。 4.20 世纪 40 年代，好气性发酵工程技术成为发酵与酿造技术发展的第二个转折点。 年代，好气性发酵工程技术成为发酵与酿造技术发展的第二个转折点。 5.人工诱变育种技术和代谢调控发酵工程技术成为发酵与酿造技术发展的第三个转折点。 人工诱变育种技术和代谢调控发酵工程技术成为发酵与酿造技术发展的第三个转折点。 620 世纪 70 年代发展起来的 DNA 重组技术，又大大推动了发酵与酿造技术的发展。 重组技术，又大大推动了发酵与酿造技术的发展。二、食品发酵与酿造的特点以及与现代生物技术的关系 （一）食品发酵与酿造的特点 发酵： 泛指利用微生物制造工业原料和工业产品的过程。 通常所说的发酵指生物或离体的酶， 发酵： 不彻底地分解代谢有机物，并释放出能量的过程。 酿造： 酿造：是我国劳动人民对一些特定产品进行发酵生产的一种称谓，通常把成分复杂、风味要 求较高，诸如黄酒、白酒、啤酒、葡萄酒等酒类以及酱油、酱、食醋、腐乳、豆豉、酱腌菜 等食佐餐调味品的生产称谓酿造。 酿造与发酵的区别： 酿造与发酵的区别：利用生物体或生物体长生的酶进行的化学反应。与化学工业相比，发酵 与酿造工业的特点：安全、简单；原料广泛；反应专一；代谢多样；易受污染；菌种选育 发酵技术的两个核心：生物催化剂、生物反应系统 发酵技术的两个核心：生物催化剂 生物反应系统 菌种选育、 第二章 菌种选育、保藏与复壮 菌种选育的方法有 自然选育、诱变育种、杂交育种、原生质体融合、基因工程。 的方法有： 菌种选育的方法有：自然选育、诱变育种、杂交育种、原生质体融合、基因工程。 一、微生物菌种选育的理论基础 微生物的遗传性和变异性的特点：a、微生物由于繁殖速度快、生活周期短；b、微生物由于 个体微小，比表面积大，大多以单细胞或极少分化的多细胞存在；c、微生物大多以无性生 殖为主，且营养体多数为单倍体。 诱变育种： 诱变育种：人为地将对象生物置于诱变因子中，使该生物体发生突变，从这些突变体中筛选 具有优良性状的突变株的过程。 （一）突变：微生物的遗传物质存在于变动着得的环境中，染色体上的遗传信息以及染色体 组受到环境的作用而改变， 这种改变或多或少是永久性的， 从生物表型上说是突然发生可遗 传的变换，这种变化就称为突变。自发突变：在自然状况下发生的突变，也称自然突变。诱 发突变：人为地利用物理或化学因素诱发的突变。 （二）诱变的基本原理 1.诱变剂 诱变剂：用来处理微生物并能提高生物体突变频率的这些物理或化学因素成为诱变因素， 诱变剂 又称诱变剂。诱变剂有物理诱变因子（紫外线、射线） 、化学诱变因子（亚硝基胍、亚硝 酸、亚硝基甲基胍）生物诱变因子（噬菌体） 2.诱变剂作用机理 物理诱变因子诱变机理：快中子、射线、射线产生电离辐射，而紫外线是不形成离子的 非电离辐射。 以紫外线为例， 紫外线照射后引起的结构改变， 强烈吸收紫外线， 特别是碱基对，而嘧啶比嘌呤对紫外线更为敏感。紫外线引起结构变化，是胞嘧啶和 尿嘧啶的水合作用以及二聚体形成。 菌种保藏的目的是在一定时间内使菌种不死、不乱，以供研究、生产、交换使用。基本 原则：挑选优良纯种、典型菌种；尽量使用分生孢子，芽孢等休眠体；创造有利于休眠 分子的保藏环境；尽可能多的采用不同的手段保藏一些比较重要的微生物菌株。 菌种保藏的方法有： （一） 低温保藏法： 冰箱保藏法 （斜面） 低温， ： 适用于各大类， 菌种保藏的方法有： 保藏个月，简单。冰箱保藏法（半固体） ：低温，避氧，适用于细菌酵母菌， 保藏时间为个月， 简便 （二） 甘油悬液保藏法： 低温， 需要保护剂 （ 甘油） ，适用于细菌、酵母菌约年，较简便（三）石蜡油低温保藏法： 低温，阻氧，适用于各大类，保藏时间约年，简便（四）干燥保藏 沙土管 法：干燥无营养产孢子的微生物保藏时间约为年，简便有效。 （五）甘油管保藏法 （六）真空冷冻干燥法：干燥低温，无氧有保护剂，适用于各大类，保藏时间大于 年，但繁而高效。 （七）液氮超低温保存：超低温，有保护剂，适用于 各大类，保藏时间大于年，繁而有效。 第三章 微生物的代谢调控理论及其在食品发酵与酿造中的应用 代谢调节:是生物在长期进化过程中，为适应外界条件而形成的一种复杂的生理机能。通过 代谢调节 调节作用细胞内的各种物质及能量代谢得到协调和统一， 使生物体能更好地利用环境条件来 完成复杂的生命活动。 二、代谢调控的方式 通道调节； （1）调节营养物质透过细胞膜而进入细胞的能力 通道调节； ）调节营养物质透过细胞膜而进入细胞的能力-通道调节 通量调节； （2）调节代谢流 通量调节； ）调节代谢流-通量调节 限制其基质有形接近。 （3）通过酶的定位以限制它与相应底物的接近 限制其基质有形接近。 ）通过酶的定位以限制它与相应底物的接近-限制其基质有形接近 三、与代谢调节有关的酶 （一）同工酶 同工酶：又称同功酶，是指催化相同生化反应，但酶蛋白分子结构有差异的一类酶。 同工酶 别构酶： （二）别构酶：具有别构作用（或变构作用）的酶。其分子有活性中心和别构中心，往往是 具有四级结构的多亚基的寡聚酶。 多功能酶： （三）多功能酶：分子组成只有一条多肽链，但具有两种或两种以上催化活力的酶。 一个终产物的过量， 在使共同途径第一步反应受到部分抑制的同时， 分支途径第一步反应也 受到抑制，使代谢沿着其他分支进行。因此，一个产物的过量不致干扰其他产物的生成。 第二节 微生物代谢的协调作用 （1）酶活性的激活：指在分解代谢途径中，后面的反应可被较前面的中间产物所促 ）酶活性的激活： 进。 （2）酶活性的抑制：主要是反馈抑制。 酶活性的抑制：主要是反馈抑制。 反馈抑制： 反馈抑制：某代谢途径的末端产物（即终产物）过量时，这个产物可反过来直接抑 制该途径中第一个酶的活性，促使整个反应过程减慢或停止，从而避免了末端产物 的过多累积。 反馈阻遏： 反馈阻遏：是指抑制酶的形成是由途径终点产物或其衍生物执行的。即当代谢的， 它就会终产物大量存在并达到一定浓度时，它就会同细胞中早已存在的阻遏物结合 起来共同发挥作用 （3）反馈抑制的类型 直线式代谢途径中的反馈抑制 分支代谢途径中的反馈抑制。书上 P63 协同反馈抑制： （1） ） 协同反馈抑制： 指分支代谢途径中的几个末端产物同时过量时才能抑制共同途径中的 第一个酶的一种反馈调节方式。 （2）合作反馈抑制： 指两种末端产物同时存在时，可以起着比一种末端产物大得多的反馈 ）合作反馈抑制： 抑制作用。 累积反馈抑制： （3） ） 累积反馈抑制：每一分支途径的末端产物按一定百分率单独抑制共同途径中前面的酶， 所以当几种末端产物共同存在时，它们的抑制作用是累积的。 （4）顺序反馈抑制：当 E 过多时，可抑制 CD，这时由于 C 的浓度过大而促使反应向 F 顺序反馈抑制： G 方向进行，结果又造成了另一末端产物 G 浓度的增高。由于 G 过多就抑制了 CF，结果 造成 C 的浓度进一步增高。 过多又对 AB 间的酶发生抑制， C 从而达到了反馈抑制的效果。 这种通过逐步有顺序的方式达到的调节，称为顺序反馈抑制。 酶合成的调节是一种通过调节酶的合成量进而调节代谢速率的调节机制， 这是一种在基因水 平上（在原核生物中主要在转录水平上）的代谢调节。 凡能促进酶生物合成的现象，称为诱导。能阻碍酶生物合成的现象，则称为阻遏。 凡能促进酶生物合成的现象，称为诱导。能阻碍酶生物合成的现象，则称为阻遏。 分解代谢物阻遏的典型实例：葡萄糖效应。葡萄糖效应 葡萄糖效应（ ：又称葡萄糖阻遏 分解代谢物阻遏的典型实例：葡萄糖效应 葡萄糖效应（ glucose effect） ） ： 或分解代谢产生阻遏作用。葡萄糖或某些容易利用的碳源,其分解代谢产物阻遏某些诱导酶 体系编码的基因转录的现象。 （二）酶合成调节的机制 1.操纵子是 操纵子是在转录水平上控制基因表达的协调单位，由调节基因（R） 启动子（P） 操纵 、启动子 、操纵 操纵子是 ，由调节基因（ ） 启动子（ ） 、 、 基因（ ）和在功能上相关的几个结构基因(S)组成 调节基因:用于编码调节蛋白的基因。 基因（O）和在功能上相关的几个结构基因 组成 ；调节基因 启动基因:是一种能被依赖于 DNA 的 RNA 聚合酶所识别的碱基顺序，它既是 RNA 多聚酶的 启动基因 结合部位，也是转录的起始点；操纵基因 ；操纵基因是位于启动基因和结构基因之间的一段碱基顺序， 能与阻遏物（一种调节蛋白）相结合，以此来决定结构基因的转录是否能进行；结构基因则 结构基因则 是决定某一多肽的 DNA 模板，可根据其上的碱基顺序转录出对应的 mRNA，然后再可通过 核糖体而转译出相应的酶。一个操纵子的转录，就合成了一个 mRNA 分子。 调节蛋白 蛋白是一类变构蛋白，它有两个特殊位点，其一可与操纵基因结合，另一位点则可与效 调节蛋白 应物相结合。当调节蛋白与效应物结合后，就发生变构作用。有的调节蛋白在其变构后可提 高与操纵基因的结合能力，有的则会降低其结合能力。 调节蛋白可分两种，其一称阻遏物 阻遏物，它能在没有诱导物（效应物的一种）时与操纵基因相结 阻遏物 合；另一则称阻遏物蛋白 阻遏物蛋白，它只能在辅阻遏物（效应物的另一种）存在时才能与操纵基因相 阻遏物蛋白 结合。 三、能荷的调节 能荷的调节（P65） 当细胞中腺苷酸全部是 ATP，能荷为 1；当细胞中腺苷酸全部是 ：当细胞中腺苷酸全部是 能荷的调节 ， ； ADP，能荷为 0.5；当细胞中腺苷酸全部是 AMP，能荷为 0。当细胞或线粒体中三种核苷酸 ， ； ， 当细胞或线粒体中三种核苷酸 同时并存时，能荷大小随三者比例而异，三者的比例随细胞生理状态而变化。 同时并存时，能荷大小随三者比例而异，三者的比例随细胞生理状态而变化。 能荷在细胞不同生长时期的变化另外一个度量细胞能量状态的参数是磷酸化位。磷酸化位 磷酸化位。 磷酸化位 =ATP/ADPPi磷酸化位除了腺苷酸外，还决定于无机磷浓度。磷酸化位与能荷相比，其 磷酸化位除了腺苷酸外， 磷酸化位除了腺苷酸外 还决定于无机磷浓度。磷酸化位与能荷相比， 值变化范围更宽，因此是反映细胞能量状态更加灵敏的指标。 值变化范围更宽，因此是反映细胞能量状态更加灵敏的指标。 4.巴斯德效应：氧的存在可以使酵母菌细胞进行呼吸作用而乙醇的产量显著下降，即单位时 巴斯德效应： 巴斯德效应 氧的存在可以使酵母菌细胞进行呼吸作用而乙醇的产量显著下降， 间内消耗速度减慢。这种呼吸（需氧能量过程）抑制发酵（厌氧能量代谢过程）的现象。 间内消耗速度减慢。这种呼吸（需氧能量过程）抑制发酵（厌氧能量代谢过程）的现象。 营养缺陷性菌株 菌株： 营养缺陷性菌株：野生型菌株经过人工诱变或者自然突变失去合成某种营养（氨基酸，维生 素，核酸等）的能力，只有在基本培养基中补充所缺乏的营养因子才能生长的菌株。 抗反馈调节突变菌株： 就是指一种对反馈抑制不敏感或对反馈阻遏有抗性， 或二者兼而有之 抗反馈调节突变菌株： 的菌株。在这类菌株中，因其反馈抑制或阻遏已解除，或是反馈抑制和阻遏已同时解除，所 以能分泌大量的末端代谢产物。 获得抗反馈调节突变株方法： 从营养缺陷型回复突变株中获得 获得抗反馈调节突变株方法 选育抗代谢类似物的突变株； 对途径中调节酶解除反馈抑制的突变株 谷氨酸发酵过程中， 通过 通过控制生物素、油酸、甘油的亚适量，控制细胞膜的合成；加 谷氨酸发酵过程中，可通过 入青霉素,抑制细胞壁肽聚糖合成中肽链的交联； 加入表面活性剂如吐温 80 或阳离子表 面活性剂(如聚氧化乙酰硬脂酰胺),将脂类从细胞壁中溶解出来,使细胞壁疏松,通透性增加。 2+ 发酵中， 在 IMP 发酵中，控制 Mn （限量）造成细胞膨胀的不规则形态，膜产生异常，非常专一性 的膜透性被破坏，核苷酸生物合成补救途径酶系PRPP 激酶、Hx（次黄嘌呤）焦磷酸化酶 及 Hx 和 R5-P 都分泌于体外，在体外大量生物合成 IMP。 第四章 发酵与酿造工程学基础及主要设备 菌种活化与扩大培养是 在经过扁瓶或摇 菌种活化与扩大培养是指将处于休眠状态的生产菌种接入试管斜面活化后， 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。 2.接种龄：指摇瓶或种子罐中培养的菌种开始移入下一级种子罐或发酵罐时的培养时间。 接种龄： 接种龄 3.接种量：指接入的种子液的体积和接种后培养基的体积比。多以百分数表示，如：接种量 接种量： 接种量 为 1%(v/v)。 培养基的配制原则 1.根据不同微生物的营养需要配制不同的培养基；2.合适的碳氮比；3.合适的 pH；4.合适的渗透压；5.合适的氧化还原电位。 生长因子是一类对微生物正常代谢必不可缺少且不能用简单的碳源或氮源自行合成的有机 生长因子 物。碳氮比：指培养基中碳源所含的碳元素与氮源所含的氮元素的质量比。一般指质量比， 碳氮比： 碳氮比 也有用浓度比或摩尔比表示的，所以，具体使用时应注明：如 C/N (m/m) =40：1。 细胞破碎的方法： 细胞碎片的分离： 细胞破碎的方法：高压匀浆法和研磨法。细胞碎片的分离：常用离心分离法。 细胞碎片的分离 发酵热： 发酵热：习惯上将发酵过程中释放出的净热量成为发酵热，包括生物热、搅拌热、蒸发热和 辐射热。 发酵工艺控制的参数：气体流速，温度，罐压、搅拌速度（好氧） 、泡沫、pH、溶解氧等 发酵工艺控制的参数 发酵过程温度的影响和控制 1.温度的影响：影响微生物的生长速度；影响酶的活力；影响代谢产物的积累。 温度的影响： 温度的影响 。 2.温度监测的意义 温度监测的意义：判断菌体生长情况及发酵进程；及时控温以利于菌体生长及产物合成。 温度监测的意义 谷氨酸发酵过程对温度的控制： 谷氨酸产生菌的最适生长温度为 3034，产生谷氨酸的 温度为 3637。 在谷氨酸发酵的前期菌生长阶段和种子培养阶段应满足菌体生长的最适 温度。若温度过高，菌体容易衰老。 在发酵的中后期菌体生长已经停止，为了大量积累谷 氨酸，需要适当提高温度。 pH 对发酵的影响及其控制 对发酵过程的影响：影响酶的活性、影响微生物细胞膜所带电荷、影响培养基中（一）pH 对发酵过程的影响 某些营养物质和中间代谢产物的离解。 变化的因素： （二）影响发酵过程 pH 变化的因素 下降的因素： 引起发酵液 pH 下降的因素：1、培养基中碳氮比不当，碳源过多 2、消泡油加得过多 3、生 理酸性物质（铵盐）过多，氨被利用。 升高的因素： 引起发酵液 pH 升高的因素：1、培养基中碳氮比不当，氮源过多，氨基酸释放；2、生理碱 性物质（如硝酸盐）过多；3 中间补料时氨水或尿素等碱性物质加入的量过多。 的控制： （三）发酵过程 pH 的控制：1.调节培养基的原始 pH 值，或加入缓冲液制成缓冲能力强的 培养基；2.选用不同代谢速度碳源和氮源种类和比例；3.在发酵过程中加入弱酸或弱碱进行 pH 调节，也可通过调节通风量来调节 pH。 四、二氧化碳和呼吸熵 二氧化碳对发酵的影响： 是某些微生物 如大肠杆菌、环状芽孢杆菌） 是某些微生物（ （一）二氧化碳对发酵的影响：1.是某些微生物（如大肠杆菌、环状芽孢杆菌）生长代谢所 必须的物质； 对氨基酸、 2.对氨基酸 抗生素等的发酵有刺激或抑制作用 3.影响细胞膜的结构和流动性； 影响细胞膜的结构和流动性； 必须的物质； 对氨基酸、 影响细胞膜的结构和流动性 4.改变发酵液的 pH 值。 改变发酵液的 发酵过程中二氧化碳的控制：一般通过通气搅拌的方法来控制二氧化碳浓度 一般通过通气搅拌的方法来控制二氧化碳浓度。 （二）发酵过程中二氧化碳的控制 一般通过通气搅拌的方法来控制二氧化碳浓度。 基质浓度对发酵的影响及补料控制：碳源、氮源 氮源、磷酸盐 五、基质浓度对发酵的影响及补料控制：碳源 氮源 磷酸盐 泡沫的消除：物理消泡法、机械消泡法、化学消泡法：常用的化学消泡剂有四类（天 （二）泡沫的消除 天 然油脂类、聚醚类、醇类、硅酮类） 然油脂类、聚醚类、醇类、硅酮类 发酵终点判断：残糖浓度、氨基氮浓度、产物产量、菌体形态、发酵液外观粘度等指标 七、发酵终点判断 常作为发酵终点判断的依据。 第五章 酒精发酵与酿酒 酒精发酵原料 1.薯类原料 薯类原料包括甘薯、木薯和马铃薯等2.谷物原料(粮食原料) ： 谷物原料包括玉米、小麦、高梁、大米等。3、糖质原料：糖蜜、甘蔗、甜菜、甜高粱4 纤维质原料：农作物下脚料、森林和木材加工的下脚料、工厂纤维素和半纤维素下脚料等。5 其它原料：纸浆废液、马铃薯渣等 与酒清发酵有关的微生物 与酒清发酵有关的微生物 (一)糖化菌 糖化：用淀粉质原料生产酒精时，在进行乙醇发酵之前，一定要先将淀粉全部 一 糖化菌 糖化： 或部分转化成葡萄糖等可发酵性糖， 这种淀粉转化为糖的过程称为糖化， 所用催化剂称为糖 ， 化剂。常用糖化菌 常用糖化菌：曲霉、根霉、毛霉等。另：细菌和毛霉也可发酵产酒精。 常用糖化菌 。 (二)酒精发酵微生物 ：许多微生物都能利用已糖化进行酒精发酵，但在实际生产中用于酒 二 酒精发酵微生物 精发酵的几乎全是酒精酵母，俗称酒母。淀粉质原料：常用啤酒酵母。糖质原料：除啤酒酵 淀粉质原料： 淀粉质原料 。糖质原料： 母外，还有粟酒裂殖酵母、克鲁维酵母等 。 三、酒精发酵生化机制 ： (一） 淀粉质和纤维质原料的水解 淀粉原料糊化液 淀粉质和纤维质原料的水解：淀粉原料 糊化 淀粉原料 （ 水解为葡萄糖(二)酵母菌的乙醇发酵 化水解为葡萄糖 酒精蒸馏与精馏工艺 酒精蒸馏有单塔、两塔、三塔和多塔蒸馏等多种蒸馏工艺。我国 一般采用双塔蒸馏的方式进行酒精的蒸馏和精馏。 白酒定义: 是用谷物、薯类或糖分等为原料，经糖化发酵、蒸馏、 白酒定义 是用谷物、薯类或糖分等为原料，经糖化发酵、蒸馏、陈酿和勾兑制成的酒精浓 度大于 20%（V/v）的一种蒸馏酒。 （ ）的一种蒸馏酒。 白酒的风味物质成分和质量标准 （1）白酒风味物质成分：白酒中的香气成分已鉴定出很多种，这些成分主要包括酯、酸、 酯 羰基化合物（ 、含硫化合物 醇、羰基化合物（酮、醛） 含硫化合物 、含硫化合物等。它们在白酒中含量极微，但在恰当的配比下， 使白酒具有优美的特殊芳香， 各种酒的香气特征是它的香气成分的量的平衡表现。 酯类 ： 构成酒香的主要物质。一般芳香的酒或名酒含酯量均较高，平均在 0.20.6 克100 毫升， 普通白酒的含酯量较低。酒类中酯类主要是 C1-C14 的直链脂肪酸乙酯。乙酸乙酯浓时呈苹 。 香蕉香，稀时呈梨和菠萝香；丁酸乙酯浓时呈不愉快香味，略带臭，稀时呈兰姆酒香； 果、香蕉香，稀时呈梨和菠萝香；丁酸乙酯浓时呈不愉快香味，略带臭，稀时呈兰姆酒香； 己酸乙酯浓时呈辣味和臭味，稀时赋予白酒特殊的窖香；乳酸乙酯具有香不露头， 己酸乙酯浓时呈辣味和臭味，稀时赋予白酒特殊的窖香；乳酸乙酯具有香不露头，增加酒 质醇厚感的特性。其次，还有微量的乙酸丁酯、乙酸戊酯以及辛酸乙酯 醋酸异戊酯、 酸乙酯、 质醇厚感的特性。其次，还有微量的乙酸丁酯、乙酸戊酯以及辛酸乙酯、醋酸异戊酯、醋 酸异丁酯等。 醇类：乙醇、异戊醇、异丁醇、正丙醇、正丁醇（浓香和酱香） 作用： 。作用 酸异丁酯等。醇类：乙醇、异戊醇、异丁醇、正丙醇、正丁醇（浓香和酱香） 作用：少 。 量的高级醇赋予白酒特殊的香气，并起到衬托酯香的作用，使香气更完满。 量的高级醇赋予白酒特殊的香气，并起到衬托酯香的作用，使香气更完满。醇类还可以和 脂肪酸结合成酯，增加酒香。 苯乙醇是构成白酒风格香的必要成分。 脂肪酸结合成酯，增加酒香。醇类中的 -苯乙醇是构成白酒风格香的必要成分。含量：白 苯乙醇是构成白酒风格香的必要成分 含量： 以下。 醛类： 乙醛、 糠醛、 异戊醛、 正己醛、 香草醛等。 酒的高级醇含量应在 0.3g100ml 以下。 醛类： 乙醛、 糠醛、 异戊醛、 正己醛、 香草醛等。 作用：增强酒的放香，能使酒形成优美的风味。如乙醛是酒头香的主要物质， 作用：增强酒的放香，能使酒形成优美的风味。如乙醛是酒头香的主要物质，糠醛是酒香 的重要物质，不少好酒都含有一定量的糠醛， 左右。 的重要物质，不少好酒都含有一定量的糠醛，一般含量为 0.0020.003g100ml 左右。但醛 类含量过多，则酒的辛辣味太重，刺激太大，对人体有毒害。丙烯醛还能催人流泪， 类含量过多，则酒的辛辣味太重，刺激太大，对人体有毒害。丙烯醛还能催人流泪，它和 巴豆醛、甘油醛等都带有臭味。 以脂肪酸为主，通常以乙酸含量最多， 巴豆醛、甘油醛等都带有臭味。酸类 以脂肪酸为主，通常以乙酸含量最多，其次有丙 乳酸、琥珀酸、己酸、柠檬酸、丁酸或异丁酸，还有香草酸、油酸、丙酮酸等等。 酸、乳酸、琥珀酸、己酸、柠檬酸、丁酸或异丁酸，还有香草酸、油酸、丙酮酸等等。呈 作为酯的前体物质及稳定剂。 毫升左右。 味、作为酯的前体物质及稳定剂。白酒总酸含量应在 0.1 克100 毫升左右。酮类 如双 乙酰等。 少量的含硫化合物。 乙酰等。少量的含硫化合物。 感官指标： （2）白酒的质量标准 感官指标：色泽、香气、口味理化指标：酒精度、总酸、 ）白酒的质量标准：感官指标 色泽、香气、口味理化指标：酒精度、总酸、 总酯等。 总酯等。 白酒的度指乙醇的体积与白酒体积的百分比。 啤酒的度指啤酒中原麦芽汁的质量百分比。 白酒的度 。啤酒的度 1.上面发酵啤酒 采用上面酵母。 上面发酵啤酒-采用上面酵母 发酵过程中， 发酵过程中， 浮到发酵面上， 上面发酵啤酒 采用上面酵母。 酵母虽 CO2 浮到发酵面上， 发酵温度 15-20C。 。 啤酒的香味突出。下面发酵啤酒-采用下面酵母 发酵完毕， 采用下面酵母。 啤酒的香味突出。下面发酵啤酒 采用下面酵母。发酵完毕，酵母凝聚沉淀到发酵容器底 部，发酵温度 5-10C。啤酒的香味柔和。 。啤酒的香味柔和。 2.淡色啤酒、浓色啤酒和黑色啤酒 淡色啤酒、 淡色啤酒 3.鲜啤酒（啤酒包装后，不经过巴氏杀菌的） 纯生啤酒（采用高新技术如微孔薄膜过滤技 鲜啤酒（ 鲜啤酒 啤酒包装后，不经过巴氏杀菌的） 纯生啤酒（ 、 实现了啤酒的除菌过滤，然后按无菌要求进行瓶装，不需杀菌）和熟啤酒（ 术，实现了啤酒的除菌过滤，然后按无菌要求进行瓶装，不需杀菌）和熟啤酒（啤酒包装 经过巴氏杀菌者） 后，经过巴氏杀菌者） 4.低、中、高浓度啤酒 低 5.新的啤酒品种：干啤酒、无醇（低醇）啤酒、稀释啤酒 新的啤酒品种： 新的啤酒品种 干啤酒、无醇（低醇）啤酒、 啤酒的质量标准：感官指标和理化指标 感官指标和理化指标： 感官指标：外观、泡沫、 （二）啤酒的质量标准 感官指标和理化指标：GB/T4927-1991 感官指标：外观、泡沫、色 香气和口味；理化指标 酒精含量（） 原麦汁浓度（） 总酸含量、 理化指标： ，原麦汁浓度 、总酸含量 度、香气和口味 理化指标：酒精含量（） 原麦汁浓度（） 总酸含量、二氧化碳含 ， 、 量、双乙酰含量 啤酒发酵工艺：制麦芽麦芽粉碎、糖化及麦汁过滤麦芽汁煮沸，添加酒花添 啤酒发酵工艺 加酵母进行啤酒发酵过滤和灌装 二、啤酒酿造原料 酿造啤酒的主要原料是： 酿造啤酒的主要原料是：大麦、水、酵母、酒花。 。 啤酒花，简称：酒花使用的主要目的是利用其苦味 香味， 使用的主要目的是利用其苦味， 啤酒花，简称：酒花使用的主要目的是利用其苦味，香味，防腐力和澄清麦汁的能 酒花的主要成分有： 酸 酸及酒花油和多酚物质、 力。酒花的主要成分有：-酸、-酸及酒花油和多酚物质、果胶、蛋白质等。 酸及酒花油和多酚物质 果胶、蛋白质等。 麦汁煮沸的目的： 麦汁煮沸的目的：酶的钝化：破坏酶的活力，停止淀粉酶的作用，稳定可发酵糖和 糊精的比例，确保稳定和发酵的一致性。 麦汁灭菌： 麦汁灭菌：杀菌，避免乳酸菌等微生物在发酵时发生败坏，保证产品的质量。蛋白 质的变性和絮凝沉淀：析出某些受热变性以及与单宁物质的结合而絮凝沉淀得蛋白 质，提高啤酒的非生物稳定性。蒸发水分：蒸发麦汁中多余的水分，达到要求的浓 度。酒花成分的浸出：在麦汁的煮沸过程中添加酒花，将其所含的软树脂，单宁物 质和芳香成分等溶出，以赋予麦汁独特的苦味和香味，同时也提高了啤酒的生物和 非生物稳定性。降低麦汁的 pH 值：还原物质的形成，蒸发出不良的挥发性物质。 五、啤酒发酵：冷却后的麦汁添加酵母以后，便是发酵的开始，整个发酵过程可以 冷却后的麦汁添加酵母以后， 冷却后的麦汁添加酵母以后 便是发酵的开始， 分为：酵母恢复阶段，有氧呼吸阶段，无氧呼吸阶段。酵母接种后， 分为：酵母恢复阶段，有氧呼吸阶段，无氧呼吸阶段。酵母接种后，开始在麦汁充 氧的条件下，恢复其生理活性，以麦汁中的氨基酸为主要的氮源， 氧的条件下，恢复其生理活性，以麦汁中的氨基酸为主要的氮源，可发酵糖为主要 的碳源，进行呼吸作用，并从中获取能量而发生繁殖， 的碳源，进行呼吸作用，并从中获取能量而发生繁殖，同时产生一系列的代谢副产 此后便在无氧的条件下进行酒精发酵。 物，此后便在无氧的条件下进行酒精发酵。 成品啤酒：色泽：啤酒主要有淡色啤酒，浓色啤酒和黑色啤酒， 成品啤酒：色泽：啤酒主要有淡色啤酒，浓色啤酒和黑色啤酒，只要是以原料的不 同和酿造工艺的不同来决定的，良好的啤酒，色泽光洁醒目， 同和酿造工艺的不同来决定的，良好的啤酒，色泽光洁醒目，可以用此方法来辨别 啤酒的质量。 透明度： 良好的啤酒应该有着很好的透明度， 不应该带有浑浊的现象。 啤酒的质量。 透明度： 良好的啤酒应该有着很好的透明度， 不应该带有浑浊的现象。 泡沫： 泡沫是啤酒的主要特征之一， 良好的啤酒， 泡沫细腻洁白， 有一定的持久性。 泡沫： 泡沫是啤酒的主要特征之一， 良好的啤酒， 泡沫细腻洁白， 有一定的持久性。 二氧化碳含量： 质量百分比。 二氧化碳含量：一般啤酒的二氧化碳含量应该在 5.2-5.8%质量百分比。 质量百分比 啤酒的风味：由于酒花的作用，使啤酒带有很明显的酒花香味和酒花苦味， 啤酒的风味：由于酒花的作用，使啤酒带有很明显的酒花香味和酒花苦味，但是这 种苦味，苦而不长。 种苦味，苦而不长。 谷氨酸生产原料及其处理（ 糖蜜的预处理：降低生物素含量。 （二 一、谷氨酸生产原料及其处理（一）糖蜜的预处理：降低生物素含量。 二）淀粉 （ 的糖化：酸解法、酶解法、酸酶法和酶酸法。 谷氨酸产生菌：我国使用的多是 的糖化：酸解法、酶解法、酸酶法和酶酸法。二、谷氨酸产生菌 我国使用的多是 野生型菌株通过诱变筛选的谷氨酸棒杆菌 筛选的谷氨酸棒杆菌。 野生型菌株通过诱变筛选的谷氨酸棒杆菌。 1.谷氨酸合成 的方式（1）转氨基作用（2）还原氨基化作用 谷氨酸合成 的方式（ ）转氨基作用（ ） 谷氨酸合成过程中各途径的意义 （1）糖酵解途径： 葡萄糖降解为丙酮酸，丙酮酸进入三羧酸循环。 ）糖酵解途径： 途径： （2）HMP 途径： 生成的 NADH2 是还原氨基化反应必须的供氢体。 ） 。 途径： （3）TCA 途径： 提供谷氨酸的前体物质 -酮戊二酸。 ） CO2 固定反应： 在苹果酸酶和丙酮酸羧化酶作用下分别生成丙酮酸和草酰乙酸， （4） 固定反应： ） 前者氧化为草酰乙酸，使草酰乙酸得到补充。 （5）乙醛酸途径：通过异柠檬酸裂解酶作用补充琥珀酸，维持菌体生长需要。 ）乙醛酸途径： （6）还原氨基化作用：-酮戊二酸经还原氨基化作用生成谷氨酸。 ）还原氨基化作用： 4.谷氨酸生产菌的生化特征（1）有固定 CO2 的二羧酸合成酶存在。 ） -酮戊二 谷氨酸生产菌的生化特征（ ） 的二羧酸合成酶存在。 （2） 酮戊二 谷氨酸生产菌的生化特征 （ 酸脱氢酶活力很弱。 （3） 酸脱氢酶活力很弱。 ）异柠檬酸脱氢酶活力较强，异柠檬酸脱氢酶的活力不能太 （ 异柠檬酸脱氢酶活力较强， （4）谷氨酸脱氢酶活力高。 （5） 的能力要弱， 强。 ）谷氨酸脱氢酶活力高。 ）经呼吸链氧化 NADPH2 的能力要弱，保证有 （ （ NADPH2 作为供氢体参加还原氨基化反应。 6） 作为供氢体参加还原氨基化反应。 ） 菌体进一步分解谷氨酸的能力低下。 （ 菌体进一步分解谷氨酸的能力低下。 谷氨酸发酵工艺 1.发酵培养基（1）碳源：糖类、脂肪、醇类、烃类（2）氮源：尿素或氨水，所需氮源较大 发酵培养基（ 发酵培养基 ）碳源：糖类、脂肪、醇类、烃类（ ）氮源：尿素或氨水， （3）无机盐：提供磷、 铁等。 （4）生长因子： （C:N=100:2030） ）无机盐：提供磷、硫、镁、钾、钙、铁等。 ）生长因子：生物素 ） （ （ 2.发酵条件控制（1）温度控制：菌体生长（0-12h） 温度 30-32 度；谷氨酸合成（12 后） 发酵条件控制（ ）温度控制：菌体生长（ ，温度 谷氨酸合成（ 发酵条件控制 ） ， ， （2） （3）DO 控制（4）种龄及接种量 温度 34-37 度。 ）发酵前期 pH7.5-8.5，中后期 7.0-7.6。 （ ， 。 控制（5）泡沫控制 呈鲜味的是鸟苷酸、肌苷酸、 核苷酸。 呈鲜味的是鸟苷酸、肌苷酸、黄苷酸等 5-核苷酸。呈鲜强度：5 -GMP5-IMP5-XMP 核苷酸 呈鲜强度： 肌苷酸产生菌的选育： 肌苷酸产生菌的选育：1.改善细胞膜对肌苷酸透过性障碍。2.经过诱变筛选腺嘌呤或黄 嘌呤缺陷型变异株。3.对 Mn2+不敏感。 乳酸发酵：在无氧条件下乳酸细菌将己糖转化成乳酸的过程，称为乳酸发酵。乳酸细菌：乳 乳酸发酵 杆菌属、乳球菌属、链球菌属、双歧杆菌属、明串珠菌属、片球菌属、芽孢乳杆菌属、肠球 菌属 乳酸发酵类型：1.同型发酵 2.异型发酵 3.双歧途径 4.乳糖发酵途径 乳酸发酵类型 1.同型乳酸发酵（ homolactic fermentation ）过程是：葡萄糖经 EMP 途径生成丙 同型乳酸发酵（ 过程是： 同型乳酸发酵 酮酸，丙酮酸在乳酸脱氢酶的作用下，丙酮酸作为受氢体被还原为乳酸， 酮酸，丙酮酸在乳酸脱氢酶的作用下，丙酮酸作为受氢体被还原为乳酸，从而再生 NAD + ，因只有 2 分子乳酸为唯一终产物，故称同型乳酸发酵。 乳酸的理论转化 分子乳酸为唯一终产物，故称同型乳酸发酵。 、嗜 率为 100同型乳酸发酵的主要菌种： 德氏乳杆菌（ Lactobacillus delbruckii ） 嗜 同型乳酸发酵的主要菌种： 德氏乳杆菌（ 、 酸乳杆菌 L.acidophilus ） 干酪乳杆菌 L.casei ） 植物乳杆菌 L.plantarum ） （ 、 （ 、 （ 2.异型乳酸发酵 （ heterolactic fermentation ） 以葡萄糖为底物发酵后除乳酸外还 ：以葡萄糖为底物发酵后除乳酸外还 异型乳酸发酵 ： 产生乙醇、 等多种代谢产物的，称为异型乳酸发酵。 产生乙醇、乙酸和 CO 2 等多种代谢产物的，称为异型乳酸发酵。乳酸的理论转化 发酵的乳酸杆菌， 率为 50。 一些行异型 乳酸 发酵的乳酸杆菌，因缺乏 EMP 途径中的若干重要 。 途径为基础， 酶 醛缩酶和异构酶 ， 其葡萄糖的降解完全以 HMP 途径为基础，进而行 异 型 乳 酸 发 酵 。 异 型 乳 酸 发 酵 主 要 菌 种 ： 肠 膜 明 串 珠 菌 （ Leuconostoc mesenteroides ）、 乳脂乳杆菌（ Lactobacillus cremoris ）、 短乳杆菌（ L.brevis ）、 发酵乳杆菌 （ L.fermentum ） 两歧双歧杆菌 （ Bifidobacterium bifidum ） 等 。 3.双歧途径乳酸发酵 双歧途径（bifidum pathway） 分子葡萄糖产生 2 分子乳酸 双歧途径乳酸发酵：双歧途径 ：2 双歧途径乳酸发酵 双歧途径（ ） ： 分子乙酸，乳酸的理论转化率亦为 。 和 3 分子乙酸，乳酸的理论转化率亦为 50。 4.乳酸菌的乳糖发酵：乳酸菌先分解乳糖生成葡萄糖和半乳糖，葡萄糖进入同型或 乳酸菌的乳糖发酵： 乳酸菌的乳糖发酵 乳酸菌先分解乳糖生成葡萄糖和半乳糖， 异型发酵途径进行分解， 半乳糖异构化或转变为葡萄糖后进入各途径发酵， 异型发酵途径进行分解， 半乳糖异构化或转变为葡萄糖后进入各途径发酵， 或经 D-6磷酸塔格糖途径形成乳酸。 磷酸塔格糖途径形成乳酸。 工业发酵对产乳酸菌种的要求：同型发酵菌、营养要求低 产酸迅速，耐高温。 营养要求低、产酸迅速 工业发酵对产乳酸菌种的要求：同型发酵菌 营养要求低 产酸迅速，耐高温。生产中常 用的菌种：德氏乳杆菌和保加利亚乳杆菌。 用的菌种：德氏乳杆菌和保加利亚乳杆菌。 传统乳酸生产工艺： 传统乳酸生产工艺：发酵培养基的制备（1）碳源：葡萄糖、马铃薯淀粉、玉米淀粉、菊芋 等。 （2）氮源和生长因子：麦根。 （3）磷（4）碳酸钙 牛乳标准化， 酸乳的原料来自健康乳牛的鲜乳，不含抗生素类药物及有害微生物。 （酸乳的原料来自健康乳牛的鲜乳 牛乳标准化， 酸乳的原料来自健康乳牛的鲜乳，不含抗生素类药物及有害微生物。要求含 （ 左右。 ） 均质 加热处理（ 脂量在 3.7%非脂乳固形物含量 8.7%左右。 非脂乳固形物含量 左右 ） 均质 加热处理（9095，1530min） ） 接种和发酵（接种量为 2%-2.5%）冷却和后熟 接种和发酵（ 接种和发酵 ） 冷却和后熟 醋酸发酵的生化过程：醋酸发酵：是指乙醇在醋酸菌的作用下氧化成醋酸的过程。 （1） 醋酸发酵的生化过程 ： 醋酸发酵 CH3CH2OHCH3CHO（2）CH3CHOCH3COOH（1）（2）分别在乙醇脱氢酶 乙醛脱氢酶 、 乙醇脱氢酶和乙醛脱氢酶 乙醇脱氢酶 乙醛脱氢酶的 作用下进行的。参与食醋发酵过程的微生物主要有三类：霉菌、酵母菌和醋酸菌。 参与食醋发酵过程的微生物主要有三类： 参与食醋发酵过程的微生物主要有三类 霉菌、酵母菌和醋酸菌。 食醋酿造的原料及处理酿造原料 食醋酿造的原料及处理酿造原料 1.主料：淀粉原料、含糖原料、含酒精原料。2.辅料：细谷 糠、麸皮。3.填充料：谷糠、花生壳、谷壳、玉米芯、高梁壳。4.添加剂：食盐、蔗糖、炒 米色等。淋醋：三套循环法书上 P253 淋醋： 淋醋 三套循环法书上 食醋的质量指标 1.感观指标：色、香、味、体。2.理化指标：总酸、氨基氮、还原糖、相对 密度。3.卫生指标：有害重金属（砷、铅） 、无机酸、微生物（杂菌、大肠杆菌、致病菌） 。 酱和酱油酿造原料： 蛋白质原料：豆粕 豆饼、大豆等（ 豆粕、 淀粉质原料：麸皮 麸皮、 一、酱和酱油酿造原料 （一）蛋白质原料 豆粕、豆饼、大豆等（二）淀粉质原料 麸皮、 小麦等（ 食盐（ 小麦等（三）食盐（四）水 二、酱油酿造和制酱的微生物 种类：米曲霉、酱油曲霉、黑曲霉等，作用 作用： 分泌蛋白酶、淀粉酶、 （一）曲霉 种类：米曲霉、酱油曲霉、黑曲霉等 作用：能 分泌蛋白酶、淀粉酶、果胶 酶纤维素酶和酯酶，分解蛋白质和淀粉，产生氨基酸等鲜味物质。 酶纤维素酶和酯酶，分解蛋白质和淀粉，产生氨基酸等鲜味物质。 种类： 主要是鲁氏酵母、酱油结合酵母。作用 作用： （二）酵母 种类：涉及 7 属 23 种，主要是鲁氏酵母、酱油结合酵母 作用：发酵葡萄糖 生产乙醇和甘油等，再进一步生成酯、糖醇等风味物质。 生产乙醇和甘油等，再进一步生成酯、糖醇等风味物质。 乳酸菌：种类 嗜盐片球菌、酱油片球菌、酱油四联球菌和植物乳干菌，作用 种类： 作用： （三）乳酸菌 种类：嗜盐片球菌、酱油片球菌、酱油四联球菌和植物乳干菌 作用：发 酵糖产生乳酸、和乙醇作用生成香味物质乳酸乙酯。 酵糖产生乳酸、和乙醇作用生成香味物质乳酸乙酯。 酱与酱油酿造的生物化学（ 蛋白质分解作用（ 淀粉糖化作用（ 酸类发酵（ 酱与酱油酿造的生物化学（一）蛋白质分解作用（二）淀粉糖化作用（三）酸类发酵（四） 酒精发酵（ 酱油色素的形成：1.美拉德反应 2.酶促褐变反应 3.非酶促褐变反应（六） 酒精发酵（五）酱油色素的形成 酱油的风味香气成分：酯、醇、羰基化合物、缩醛类及酚类。香味成分：烃类、醇类、酯类、 香气成分： 香气成分 醛