食品发酵工程实验指导书模板

《食品发酵工程原理》实验指导书实验一甜酒酿的制作一、 实验目的通过甜酒酿的制作了解酿酒的基本原理。掌握甜酒酿的制作技术。二、 实验要求三、实验原理以糯米（或大米）经甜酒药发酵制成的甜酒酿，是我国的传统发酵食品。我国酿酒工业中的小曲酒和黄酒生产中的淋饭酒在某种程度上就是由甜酒酿发展而来的。甜酒酿是将糯米经过蒸煮糊化，利用酒药中的根霉和米曲霉等微生物将原料中糊化后的的淀粉糖化，将蛋白质水解成氨基酸，然后酒药中的酵母菌利用糖化产物生长繁殖，并通过酵解途径将糖转化成酒精，从而赋予甜酒酿特有的香气、风味和丰富的营养。随着发酵时间延长，甜酒酿中的糖分逐渐转化成酒精，因而糖度下降，酒度提高，故适时结束发酵是保持甜酒酿口味的关键。四、实验所用仪器及材料手提高压灭菌锅，不锈钢丝碗，滤布，烧杯，不锈钢锅。糯米、酒药。五、实验步骤和方法1洗米蒸饭将糯米淘洗干净，用水浸泡4h,捞起放于置有滤布的钢丝碗中，于高压锅内蒸熟（约0.1Mpa,9min），使饭“熟而不糊”。2淋水降温用清洁冷水淋洗蒸熟的糯米饭，使其降温至35r左右，同时使饭粒松散。3落缸搭窝 将酒药均匀拌入饭内，并在洗干净的烧杯内洒少许酒药，然后将饭松散放入烧杯内，搭成凹形圆窝，面上洒少许酒药粉。上培养皿盖。4保温发酵于30°C进行发酵，待发酵2天后，当窝内甜液达饭堆2/3高度时，进行搅拌，再发酵1天左右即可。六、实验注意事项1蒸好的饭应凉至35度以下，以防烫死酒曲中是微生物。2装熟糯米的用具应做好消毒，以防杂菌污染。七、 实验预习要求提前预习霉菌和酵母菌的发酵原理。八、 实验报告要求1发酵期间每天观察、记录发酵现象。2对产品进彳丁感官评定，写出品尝体会。实验二活性干酵母的酒精发酵一、 实验日的酒精发酵是典型的糖的无氧酵解途径。通过实验让学生理解糖的无氧酵解途径并了解厌氧发酵的工艺过程。二、 实验原理在无氧的培养条件下，酵母菌利用糖发酵为酒精和二氧化碳的作用即为酒精发酵，反应式为：C6H12O62C2H5OH+2CO2通过对表观发酵度的测定，可以判断酒精发酵的进程。表观发酵度公式为：发酵度=(D-d)/Dx100%D表示未发酵时的糖度，d表示发酵后摇动去除二氧化碳后的糖度。三、 实验材料及仪器手持糖度计，蔗糖，活性干酵母，250mL三角瓶；100mL烧杯，8层纱布，线绳，玻棒，10%HCl，pH试纸，10mL吸管，试管。四、 实验方法活性干酵母活化：称取2g活性干酵母，用10mL的2%蔗糖溶液，38°C保温活化30分钟。培养基制备：将pH为5.5的10%蔗糖溶液的装在250mL三角瓶中，装液量为200mL。121C灭菌10分钟。接种发酵：将活化好的酵母，以5%的接种量，接入到蔗糖溶液中，35C静止发酵48小时。每间隔12小时测定1次表观发酵度，观察发酵现象。五、作业：发酵前，为什么要对活性干酵母进行活化？酒精发酵时，为什么培养基不需要彻底灭菌，也能保证正常发酵？通过对表观发酵度的测定，记录酒精发酵的进程。实验三细菌生长曲线的测定一实验目的了解细菌生长曲线特点及测定原理学习用比浊法测定细菌的生长曲线二原理将少量细菌接种到一定体积的、适合的新鲜培养基中，在适宜的条件下进行培养，定时测定培养液中的菌量，以菌量的对数作纵坐标，生长时间作横坐标，绘制的曲线叫生长曲线。它反映了单细胞微生物在一定环境条件下于液体培养时所表现出的群体生长规律。依据其生长速率的不同，一般可把生长曲线分为延缓期、对数期、稳定期和衰亡期。这四个时期的长短因菌种的遗传性、接种量和培养条件的不同而有所改变。因此通过测定微生物的生长曲线，可了解各菌的生长规律，对于科研和生产都具有重要的指导意义。测定微生物的数量有多种不同的方法，可根据要求和实验室条件选用。本实验采用比浊法测定，由于细菌悬液的浓度与光密度（OD值）成正比，因此可利用分光光度计测定菌悬液的光密度来推知菌液的浓度，并将所测的OD值与其对应的培养时间作图，即可绘出该菌在一定条件下的生长曲线，此法快捷、简便。三材料1、 菌种大肠杆菌2、培养基 肉膏蛋白胨培养基3、 仪器和器具721分光光度计，比色杯，恒温摇床，无菌吸管，试管，三角瓶。4、 流程种子液—标记—接种—培养—测定5、 方法（1） 种子液制备取大肠杆菌斜面菌种1支，以无菌操作挑取1环菌苔，接入肉膏蛋白胨培养液中，静止培养18h作种子培养液。（2） 标记编号取盛有50mL无菌肉膏蛋白胨培养液的250mL三角瓶11个，分别编号为0、1.5、3、4、6、8、10、12、14、16、20h。（3） 接种培养用2mL无菌吸管分别准确吸取2mL种子液加入已编号的11个三角瓶中，于37°C下振荡培养。然后分别按对应时间将三角瓶取出，立即放冰箱中贮存，待培养结束时一同测定OD值。生长量测定将未接种的肉膏蛋白胨培养基倾倒入比色杯中，选用600nm波长分光光度计上调节零点，作为空白对照，并对不同时间培养液从0h起依次进行测定，对浓度大的菌悬液用未接种的牛肉膏蛋白胨液体培养基适当稀释后测定，使其OD值在0.10.〜0.65以内，经稀释后测得的OD值要乘以稀释倍数，才是培养液实际的OD值。六、结果与分析1、 将测定的OD值填入下表：时间(h)对照01.5346 8101214 1620光密度值(od600)2、 以上述表格中的时间为横坐标，OD600值为纵坐标，绘制大肠杆菌的生长曲线。实验四酸奶的制作一、 目的与要求：通过酸奶的制作，了解乳酸发酵的基本原理。掌握酸奶的制作技术二、 实验原理：酸奶是鲜奶经过乳酸菌发酵而制成的乳制品，具备鲜奶的全部营养成分。酸奶含有人体必需的蛋白质、脂肪、维生素、矿物质、乳糖酶和活性乳酸菌等。：酸奶是采用优质纯鲜牛奶加入白糖均质，经超高温灭菌后接入乳酸菌发酵后制成的一种发酵型乳制品。在发酵过程中,鲜牛奶中的酪蛋白遇酸凝固，成为有弹性的凝块，颜色乳白、气味清香、酸甜可口，别具一番风味。乳酸菌具有把奶类中的乳糖，分解成乳酸的功能，称为乳酸发酵。在形成乳酸的同时也产生其他一些酸类物质，从而导致了？日值的下降，当达到乳类蛋白质的等电点时（如牛奶蛋白质的等电点约在PH4.5左右），引起蛋白质的沉淀，使原来流动性较大的乳类，因凝固作用而变成类似果冻的胶状物，称之为“凝乳”。三、 实验内容材料（1） 菌种：嗜热乳酸链球菌（Streptococcusthermophilus）、保加利亚乳酸杆菌（Lactobacillusbulgaricus），乳酸菌种也可以从市场销售的各种新鲜酸乳或酸乳饮料中分离；（2） 培养基：BCG牛乳培养基、乳酸菌培养基、脱脂乳试管（见注）、脱脂乳粉或全脂乳粉、鲜牛奶、蔗糖、碳酸钙；（3） 恒温水溶锅、酸度计、高压蒸汽灭菌锅、超净工作台、培养箱、酸乳瓶（200〜280mL,）、培养皿、试管、300mL三角瓶。酸奶的制作将脱脂乳于80〜85°C灭菌10〜5min，同时加入5%--6%蔗糖，充分混合，然后冷却至35〜40C，作为制作饮料的培养基质。将纯种嗜热乳酸链球菌、保加利亚乳酸杆菌及两种菌的等量混合菌液作为发酵剂，均以2%〜5%的接种量分别接入以上培养基质中即为饮料发酵液，亦可以市售鲜酸乳为发酵剂。接种后摇匀，分装到已灭菌的酸乳瓶中，随后将瓶盖拧紧密封。把接种后的酸乳瓶置于40--42C恒温箱中培养3〜4h。培养时注意观察，在出现凝乳后停止培养。然后转入4〜5C的低温下冷藏24h以上。经此后熟阶段，达到酸乳酸度适中（pH4〜4.5），凝块均匀致密，无乳清析出，无气泡，获得较好的口感和特有风味。乳酸菌饮料的制作3.1将脱脂乳和水以1:7〜10(WW)的比例，同时加入5%--6%蔗糖，充分混合，于80〜85°C灭菌10〜5min，然后冷却至35〜40°C，作为制作饮料的培养基质。3.2将纯种嗜热乳酸链球菌、保加利亚乳酸杆菌及两种菌的等量混合菌液作为发酵剂，均以2%〜5%的接种量分别接入以上培养基质中即为饮料发酵液，亦可以市售鲜酸乳为发酵剂。接种后摇匀，分装到已灭菌的酸乳瓶中，每一种菌的饮料发酵液重复分装3〜5瓶，随后将瓶盖拧紧密封。3.3把接种后的酸乳瓶置于40--42C恒温箱中培养3〜4h。培养时注意观察，在出现凝乳后停止培养。然后转入4〜5C的低温下冷藏24h以上。经此后熟阶段，达到酸乳酸度适中(pH4〜4.5)，凝块均匀致密，无乳清析出，无气泡，获得较好的口感和特有风味。3.4.以品尝为标准评定酸乳质量采用乳酸球菌和乳酸杆菌等量混合发酵的酸乳与单菌株发酵的酸乳相比较，前者的香味和口感更佳。品尝时若出现异味，表明酸乳污染了杂菌。注意事项4.1.采用BCG牛乳培养基琼脂平板筛选乳酸菌时，注意挑取典型特征的黄色菌落，结合镜检观察，有利高效分离筛选乳酸菌。4.2.制作乳酸菌饮料，应选用优良的乳酸菌，采用乳酸球菌与乳酸杆菌等量混合发酵，使其具有独特风味和良好口感。.牛乳的消毒应掌握适宜温度和时间，防止长时间采用过高温度消毒而破坏酸乳风味。.作为卫生合格标准还应按卫生部规定进行检测，如大肠菌群检测等。经品尝和检验，合格的酸乳应在4C条件下冷藏，可保存6〜7d。五实验报告：乳酸发酵过程、检测结果及结果分析。将发酵的酸乳品评结果记录于表1中。表1乳酸菌单菌及混合菌发酵的酸乳品评结果品评项目凝乳情况口感香味异味pH值球菌杆菌球菌杆菌混合(1:1)6.问题和思考1、 发酵酸乳为什么能引起凝乳？为什么采用乳酸菌混合发酵的酸乳比单菌发酵的酸乳口感和风味更佳?实验五淀粉酶生产菌的筛选一、 实验目的学习淀粉酶产生菌的筛选方法。二、 实验原理淀粉酶在酿造、纺织、食品加工、医药等领域有广泛用途。淀粉酶是一类淀粉水解酶的统称，它能将淀粉水解成糊精等小分子物质并进一步水解成麦芽糖或葡萄糖，淀粉被水解后，遇碘不再变蓝色，因此可根据淀粉培养基上透明圈的大小来判断所选菌株的淀粉酶活力。三、 实验用品样品淀粉含量丰富的土样。培养基肉汤培养基：牛肉膏3g，蛋白胨10g，NaCl5g，加水至1000ml，pH7.0。121°C灭菌20min。初筛平板培养基：牛肉膏3g，蛋白胨10g，NaCl5g，可溶性淀粉2g，琼脂18g，加水至1000ml，pH7.4。121C灭菌20min。Lugol碘液：碘1g，碘化钾2g，蒸馏水300ml。先将碘化钾溶解在少量水中，再将碘溶解于碘化钾溶液中，待碘全溶后，加足水即可。器材高压蒸汽灭菌锅，超净工作台，电子天平，电炉，恒温振荡器，恒温培养箱；烧杯，量筒，三角瓶，培养皿，移液管，洗耳球，试管，试管架，接种针，涂布棒。四、 实验方法培养基制备：配制肉汤培养基45ml，分装于250ml三角瓶中，纱布封口，灭菌。配制初筛平板培养基350ml，分装于500ml三角瓶中，封口膜封口，灭菌。倒平板：将融化的初筛平板培养基冷却至50〜60C，以无菌操作法倒全已灭菌的培养皿中，至盖满底部。冷却凝固待用。样品预处理：取5g土样接入45ml肉汤培养基中，30C摇床振荡15min制成土壤悬液，此时的稀释度为10-1。另取4支试管，分别记作10-2、10-3、10-4、10-5共5个梯度，每支试管内加入9mL无菌水。用无菌移液管从三角瓶中吸取1mL土壤悬液，加入到10-2试管中混匀，再从此试管中吸取1mL加入到10-3试管中，依此类推直至10-5试管。平板涂布分离：分别从不同稀释度的试管中吸取0.1ml悬液，均匀涂布于初筛培养基平板上，于30C培养24〜48h。菌株检测：待初筛平板长出菌落后，根据菌落不同挑取菌落进行保存并编号。同时，将检测试剂（Lugol碘液）加入到平板中，涂布均匀，菌落周围形成水解圈的菌株即是产淀粉酶的菌株，记住其编号，以便进行下一步实验。6.保存菌种：将得到的菌株转接至斜面培养基上，30°C培养48〜72h,待菌苔长好后，4°C保存。五、思考题微生物菌种的分离筛选通常包括哪几个部分？实验六淀粉酶酶活测定一、实验目的1.掌握分光光度法测定液化型淀粉酶活力的基本原理和方法2.从初筛所获得的菌株中筛选出淀粉酶活力高的菌株二、实验原理淀粉酶是指能催化分解淀粉分子中糖苷键的一类酶，包括a-淀粉酶、淀粉1,4-麦芽糖苷酶（6-淀粉酶）、淀粉1,4-葡萄糖苷酶（糖化酶）和淀粉1,6-葡萄糖苷酶（异淀粉酶）。a-淀粉酶可以从淀粉分子内部切断淀粉的a-1,4糖苷键，形成麦芽糖、含6个葡萄糖单位的寡糖和带有支链的寡糖，使淀粉的粘度下降，因此又称为液化型淀粉酶。淀粉遇碘呈蓝色。这种淀粉-碘复合物在660nm处有较大的吸收峰，可以用分光光度计测定。随着酶的不断作用，淀粉长链被切断，生成小分子糊精，使其对碘的蓝色反应逐渐消失，因此可以根据一定时间内蓝色消失的程度为指标来测定a-淀粉酶的活力。三、实验用品粗酶液实验一保存的菌种进行摇瓶发酵，发酵液离心后可作为粗酶液。2.试剂碘原液：称取碘化钾22g，加少量蒸馏水溶解，加入碘11g，溶解后定容至500ml，贮于棕色瓶中；比色用稀释碘液：取碘原液2ml，加碘化钾20g，用蒸馏水定容至500ml，贮于棕色瓶中；2%可溶性淀粉：称取可溶性淀粉（干燥至恒重）2g，用少量蒸馏水混合调匀，徐徐倾入煮沸的蒸馏水中，边加边搅拌，煮沸2min后冷却，加水定容至100ml，需当天配制；pH6.0的磷酸氢二钠一柠檬酸缓冲液：称取磷酸氢二钠（Na2HPO4・12H2O）4.523g，柠檬酸0.807g，用水溶解并定容至100ml；0.5mol/L乙酸溶液。器材离心机，分光光度计，恒温水浴锅，试管架，秒表；试管，移液管，烧杯，离心管。四、实验方法标准曲线的绘制:表2-1标准曲线的制作试剂 -管号123456淀粉稀释液浓度/%00.20.51.01.52.0淀粉稀释液/ml222222缓冲液/ml11111140C水浴中保温5min蒸馏水/ml11111140°C水浴中保温30min，加入0.5mol/L乙酸10ml，混匀后吸取反应液1ml稀碘液/ml10 10 10 10 10 10 A660 将可溶性淀粉稀释成0.2%,0.5%,1%,1.5%,2%的稀释液；吸取淀粉稀释液2.0ml加至试管中，加入磷酸氢二钠-柠檬酸缓冲液1.0ml,40°C水浴保温15min；加蒸馏水1ml,40C保温30min后加入0.5mol/L乙酸10ml；吸取反应液1ml,加入稀碘液10ml，混匀，在660nm下测吸光值A；以淀粉浓度为横坐标，吸光度为纵坐标，作标准曲线。酶液的制备将发酵液离心（5000r/min,10min）,取上清液作为粗酶液，以pH6.0缓冲液稀释至适当浓度，作为待测酶液。淀粉酶活力测定按下列程序操作：试管A（空白）试管B（酶试样，需作三个平行试样）!!加淀粉稀释液2.00ml加淀粉稀释液2.00ml!!加缓冲液1.00ml（摇匀）加缓冲液1.00ml（摇匀）|40±0.2C,5min|40±0.2C,5min加蒸馏水1.00ml（摇匀）加粗酶液1.00ml（摇匀）|40±0.2C,30min|40±0.2C,30min加乙酸10.0ml加乙酸10.0ml1混匀1混匀取反应液1.00ml取反应液1.00ml!!加稀碘液10.00ml加稀碘液10.00ml1混匀1混匀测定A660五、注意事项测定A660淀粉一定要用少量冷水调匀，再倒入热水中溶解，若直接加到热水中，会溶解不均匀，甚至结块。淀粉液应当天配制，配好的淀粉液应是透明澄清的，不能有颗粒状物质存在。酶液应该进行适当稀释。六、 作业绘制标准曲线。记录各样品的A,并计算其酶活力，计算方法参见附录。660七、 思考题测定酶活力时，在具体操作上应注意哪些问题？为什么测定酶活力的试剂要在40C水浴锅中预热？附：酶活力单位的定义：1ml酶液在40C、pH6.0的条件下，每小时分解的淀粉的毫克数。表示为u/ml。实验七淀粉酶生产菌发酵条件的优化一、 实验目的掌握发酵培养基的配制原则，熟悉用正交试验优化发酵培养基的方法。二、 实验原理发酵条件对产物的形成有着非常重要的影响，其中培养基pH、培养温度和通气状况是三类最主要的发酵条件。培养基pH一般指灭菌前的pH，可以酸碱溶液调节控制，因发酵过程中pH会不断改变，所以最好用缓冲溶液来调节；通气状况可用培养基装量和摇床转速来衡量，封口纱布的厚度也会影响氧气的传递，一般以6〜8层为好。发酵培养基是指大生产时所用的培养基，一般碳源含量较高。工业发酵培养基与菌种筛选时所用培养基不同，以经济节约为主，一般选用廉价的农副产品为原料。由于天然原料的组分复杂，不同批次的原料成分各不相同，因此发酵前必须进行培养基的优化试验。本实验将对菌株的培养基配方进行优化。三、 实验用品菌种:实验一筛选得到的淀粉酶生产菌。器材:摇床，高压灭菌锅；三角瓶，烧杯，移液管，试管。四、 实验方法培养基制备：以黄豆粉、玉米粉、可溶性淀粉、酵母膏作为培养基的主要影响因素，每一因素设定3个水平，按表3-1配制培养基(W/V)，另加入Na2HPO40.8%，(NH4)2SO40.4%，NH4Cl0.15%，分装于250ml三角瓶，每瓶50ml，6层纱布封口，灭菌。取5ml蒸馏水加入试管中，灭菌。接种：挑取斜面菌苔5环接入5ml无菌水中，摇匀后用无菌移液管吸取0.5ml菌悬液，接到每一组培养基中。30°C，150r/min摇床培养36h左右。3.结果测定：参照实验三方法测定菌株在各培养基中培养的淀粉酶活力。表3-1发酵培养基优化正交试验表组别因素A黄豆粉因素B玉米粉因素C淀粉因素D酵母膏酶活力/(U/ml)113%11%13%10.4%213%22%25%20.6%313%33%37%30.8%425%11%25%30.8%525%22%37%10.4%625%33%13%20.6%737%11%37%20.6%837%22%13%30.8%937%33%25%1