《第一节 发酵工程与食品加工》课件.ppt

第一节发酵工程与食品加工 教学目标 知识与能力方面 1 说出微生物发酵生产的基本过程 2 举例说出微生物发酵与食品生产的关系 3 参与有关微生物发酵的调查活动 4 通过发酵工程发展的历史 体验科学 技术 社会三者间的紧密联系和互动 情感态度 价值观方面 培养学生关爱社会 关爱身体健康 热爱生活的情感 培养他们社会责任感 形成关心现代发酵业的发展 什么是发酵 利用微生物 在适宜的条件下 将原料经过特定的代谢途径转化为人类所需要的产物的过程 密闭式发酵罐 一 发酵工程史话 传统酿造具有悠久的历史 文化 独特的风味传统的工艺例 酱油酿造 我国首创传入日本和南洋群岛 后传入欧美各国原料 大豆 蛋白质原料 20 左右脂肪脱脂大豆 50 粗蛋白 20 碳水化合物面粉 小麦 麸皮 玉米 甘薯等淀粉原料食盐和水 微生物学的奠基人 伟大的巴斯德 我国的传统发酵产品酱油 醋 腐乳等享誉世界我国的酿酒已经有4000多年的历史我国的酱油距今已有3000年的历史1857年巴斯德证明发酵是由于微生物的作用 一 发酵工程史话 传统酿造例 豆腐乳发酵民族特色发酵食品 味道鲜美 风味独特1 主要原料大豆或冷榨豆片 盐卤与石膏 食盐水2 辅助原料黄酒 烧酒 红曲 面曲 糟米砂糖 花椒 玫瑰等其它香料 发酵工业经历了哪几个阶段 原始发展阶段 发酵技术原始 顶多是家庭小制作 技术进步缓慢 完全是经验式的 并不知道其中的原理 传统发酵工业阶段 人们才开始了解发酵现象的本质 采用开放式的发酵方式 生产过程较为简单 对生产设备要求不高 规模一般不大 现代发酵工业阶段 生产技术要求高 生产规模大 技术发展速度快 菌种的生产能力大幅度提高 新产品 新技术 新设备的应用达到前所未有的程度 生物技术产业阶段 利用构建的基因工程菌生产 发酵工程 谷氨酸是味精的主要成分 二 发酵生产过程探秘 二 发酵生产过程探秘 菌种的选育 如谷氨酸棒状杆菌 黄色短杆菌等培养基的配制 水 无机盐 碳源 氮源 生长因子等灭菌 去掉杂菌扩大培养和接种 先大量培养谷氨酸棒状杆菌或黄色短杆菌的菌种 再将菌种接入发酵罐发酵罐内发酵 由计算机控制系统控制条件分离 提纯产物 以味精生产为例 只有选择细胞膜通透较强 在细胞内不积累谷氨酸的谷氨酸棒状杆菌做菌种才有可能获得大量的谷氨酸 1 菌种的选育 谷氨酸发酵最重要的无疑就是选择菌种了 应该选育什么样的谷氨酸棒状杆菌作为菌种呢 1 菌种的选育 选育的方法 从自然界中先分离出相应的菌种 利用诱变筛选出符合生产要求的优良菌种 利用基因工程 细胞工程的方法构建工程细胞或工程菌 2 培养基的配置 1 培养基配置的原则 根据不同的菌种 选择不同的材料配制培养基 配制的培养基应满足微生物在碳源 氮源长因子 水 无机盐等方面的营养要求 并为微生物提供适宜的PH 培养基的营养要协调 以利于产物的合成 培养基在满足微生物的营养需求的基础上应尽量降低生产成本 以得到更高的经济效益 2 举例 发酵生产常采用天然成分的液体培养基 而且 经常用野生的植物淀粉 甘蔗渣 秸秆 以及乙醇 醋酸等石化产品代替粮食来配制培养基 二 发酵生产过程探秘 3 培养基的选择 4 灭菌 灭菌的原因 在发酵过程中如混入其他微生物 将与菌种形成竞争关系 对发酵过程造成不良影响 举例 如果在谷氨酸发酵过程中混人放线菌 则放线菌分泌的抗生素就会使大量的谷氨酸棒状杆菌死亡 如果在青霉素生产过程中污染了杂菌 这些杂菌则会分泌青霉素酶 将合成的青霉素分解掉 5 扩大培养和接种 扩大培养 扩大培养是将培养到对数期的菌体分开 分头进行培养 以促使菌体数量快速增加 能在短时间里得到大量的菌体接种 有了用于生产的充足的菌体 在接种时要注意什么事项呢 接种过程中要注意防止杂菌污染 6 发酵罐内发酵 由计算机控制系统控制条件 发酵产物 发酵产物主要在菌体生长的稳定期产生 发酵进程在发酵过程中随时取样检测培养液中细菌数目 产物浓度以了解发酵进程 及时添加必需的培养基成分来延长菌体生长稳定期的时间 以得到更多的发酵产物 发酵条件发酵生产中温度 pH 溶氧量等对发酵过程有重大影响 二 发酵生产过程探秘 发酵罐示意图 7 分离提纯 发酵产物不同 分离提纯的方法会有所不同 产物分离 提纯的一般方法是 代谢产物 蒸馏 萃取 离子交换等方法 菌体本身 过滤 沉淀 发酵工程 从自然界分离的菌种 复杂的生物化学变化过程 动态过程影响因素 培养基组成 pH 温度 氧气 泡沫 杂菌污染 噬菌体感染等 三 发酵条件及过程控制 1 pH每种微生物的最适pH不同超过最适pH范围以后 多数细菌 6 5 7 5 真菌 5 0 6 0 放线菌 7 5 8 5 影响酶的活性 细胞膜的稳定性等 影响微生物对营养物质的吸收等 三 发酵条件及过程控制 2 温度微生物生长最旺盛时的温度叫最适生长温度在最适生长温度范围内超过最适生长温度以后 微生物的生长速率随温度的上升而加快 细胞内的蛋白质和核酸等发生了不可逆的破坏 微生物的生长速率会急剧下降 三 发酵条件及过程控制 3 氧好氧型微生物厌氧型微生物严格厌氧兼性厌氧微生物 多种细菌和大多数真菌 某些链球菌等 某些产甲烷杆菌 酵母菌 三 发酵条件及过程控制 一 在医药工业上的应用1 生产出了种类繁多的药品2 发酵工程对医药工业的一个重大贡献应用发酵工程大量生产的基因工程药品 有人生长激素 重组乙肝疫苗 某些种类的单克隆抗体 白细胞