發(fā)酵工程傳統(tǒng)發(fā)酵技術(shù)發(fā)酵、傳統(tǒng)發(fā)酵技術(shù)、相關(guān)反應(yīng)式乳酸發(fā)酵和泡菜制作酒精發(fā)酵、醋酸發(fā)酵和果酒、果醋制作微生物培養(yǎng)技術(shù)培養(yǎng)基的配制無菌技術(shù)微生物的純培養(yǎng)選擇培養(yǎng)基微生物的選擇培養(yǎng)微生物的數(shù)量測定發(fā)酵工程基本過程優(yōu)點應(yīng)用知識框架：第1章發(fā)酵工程第1節(jié)傳統(tǒng)發(fā)酵技術(shù)的應(yīng)用一、發(fā)酵與傳統(tǒng)發(fā)酵技術(shù)指人們利用微生物，在適宜條件下將原料通過微生物的代謝轉(zhuǎn)化為人類所需要的產(chǎn)物的過程。（3）類型：（1）概念：需氧發(fā)酵（醋酸發(fā)酵、谷氨酸發(fā)酵)厭氧發(fā)酵（酒精發(fā)酵、乳酸發(fā)酵)

1、發(fā)酵

（2）原理：不同的微生物具有產(chǎn)生不同代謝產(chǎn)物的能力直接利用原材料中天然存在的微生物，或利用前一次發(fā)酵保留下來的面團、鹵汁等發(fā)酵物中微生物進行發(fā)酵、制作食品的技術(shù)。（1）概念：（2）類型：固體發(fā)酵（泡菜、糧食白酒、腐乳等）半固體發(fā)酵（豆豉、醬、醬油等）2、傳統(tǒng)發(fā)酵技術(shù)

一、發(fā)酵與傳統(tǒng)發(fā)酵技術(shù)（3）實例——腐乳①參與發(fā)酵的微生物：毛霉、曲霉和酵母等，其中起主要

作用的是毛霉。②發(fā)酵原理：經(jīng)過微生物的發(fā)酵，豆腐中的蛋白質(zhì)被分解成小分子肽和氨基酸（4）優(yōu)點：

操作簡單，適用于家庭式或作坊式生產(chǎn)。（5）缺點：生產(chǎn)條件不易控制，產(chǎn)品容易受雜菌污染，生產(chǎn)效率較低等。2、傳統(tǒng)發(fā)酵技術(shù)一、發(fā)酵與傳統(tǒng)發(fā)酵技術(shù)(一）乳酸發(fā)酵①代謝類型：②分類：④種類：③分布：⑤應(yīng)用：1.乳酸菌二、嘗試制作傳統(tǒng)發(fā)酵食品異養(yǎng)厭氧型空氣、土壤、植物體表面、人或動物腸道乳酸鏈球菌、乳酸桿菌乳制品的發(fā)酵、泡菜的腌制原核生物（1）原理：

菌種來源：植物體表面天然的乳酸菌2.制作泡菜反應(yīng)式：

C6H12O62C3H6O3（乳酸）+能量酶乳酸質(zhì)量百分比為0.4%~0.8%時，泡菜的口味、品質(zhì)最佳。

5%-20%，煮沸，冷卻

裝至八成滿鹽的作用：調(diào)味；抑制其他微生物生長鹽水濃度要適宜的原因：過高：乳酸發(fā)酵受抑制，泡菜風(fēng)味差。過低：雜菌易繁殖，導(dǎo)致泡菜變質(zhì)。鹽水煮沸的作用：殺滅微生物；去除水中的溶解氧原料處理、蔬菜裝壇（2）制作流程配制鹽水加鹽水將冷卻好的鹽水緩緩倒入壇中，使鹽水沒過菜料，蓋好壇蓋封壇發(fā)酵向壇蓋邊緣的水槽中注滿水

為了不影響乳酸菌的生命活動防止發(fā)酵產(chǎn)生CO2導(dǎo)致發(fā)酵液溢出壇外；防止因菜料裝太滿使鹽水未完全淹沒菜料而導(dǎo)致菜料變質(zhì)腐爛給乳酸發(fā)酵創(chuàng)造無氧環(huán)境加入“陳泡菜水”相當(dāng)于接種純度較高的乳酸菌。

泡菜在腌制過程中會有亞硝酸鹽產(chǎn)生；膳食中的亞硝酸鹽一般不會危害人體健康，但如果人體攝入過量，會發(fā)生中毒，甚至死亡；3.制作泡菜

腌制方法、腌制時間長短、溫度高低影響亞硝酸鹽含量（3）亞硝酸鹽發(fā)酵時期乳酸菌乳酸亞硝酸鹽發(fā)酵前期少

少增加發(fā)酵中期最多增多達(dá)到最多后開始下降發(fā)酵后期減少

繼續(xù)增多，最后保持穩(wěn)定下降至保持相對穩(wěn)定(4)腌制中乳酸菌數(shù)量、乳酸和亞硝酸鹽含量的變化3.制作泡菜(二）酒精發(fā)酵2.反應(yīng)式：1.酵母菌異養(yǎng)兼性厭氧型含糖量較高的蔬菜、水果表面真核生物①代謝類型：②生殖方式：主要是出芽生殖③分布：④分類：⑥應(yīng)用：釀酒、制作饅頭和面包二、嘗試制作傳統(tǒng)發(fā)酵食品⑤最適生長溫度約為:

28℃C6H12O62C2H5OH+2CO2+能量酶C6H12O6+6O2+6H2O→6CO2+12H2O+能量酶(三）醋酸發(fā)酵①代謝類型：④應(yīng)用：2.反應(yīng)式1.醋酸菌異養(yǎng)需氧型釀醋二、嘗試制作傳統(tǒng)發(fā)酵食品②最適生長溫度約為30℃～35℃屬于細(xì)菌③分類：C6H12O6＋2O2→2CH3COOH（乙酸）＋2H2O＋2CO2＋能量酶C2H5OH＋O2→CH3COOH（乙酸）＋H2O＋能量酶器具消毒

清洗、體積分?jǐn)?shù)為70%的酒精消毒沖洗葡萄清水沖洗1-2次，再去除枝梗榨汁裝瓶要留有大約1/3的空間酒精發(fā)酵

18-30℃擰松瓶蓋10-12d防止野生菌種數(shù)量減少，影響發(fā)酵防止葡萄皮破損導(dǎo)致雜菌污染a.發(fā)酵初期提供O2讓酵母菌進行有氧呼吸，快速繁殖b.防止發(fā)酵過程中產(chǎn)生的大量CO2造成發(fā)酵液溢出排出發(fā)酵過程中產(chǎn)生的CO2,且防止雜菌污染3.果酒和果醋制作流程附著在新鮮水果果皮表面的多種野生酵母菌前期需氧，后期不需氧果醋發(fā)酵

打開瓶蓋，蓋上一層紗布30-35℃7-8d

果醋檢測果酒檢測a.聞b.品嘗c.用酸性條件下的重鉻酸鉀溶液檢測:橙色→灰綠色a.聞；b.品嘗；c.使用pH試紙檢測檢測和比較發(fā)酵前后的pH值；d.觀察醋酸菌膜是否形成；打開瓶蓋后，空氣中的醋酸菌會進入果酒發(fā)酵液中大量繁殖，其他菌因不適應(yīng)環(huán)境條件（不能利用乙醇）而不能繁殖始終需氧3.果酒和果醋制作流程果酒發(fā)酵液中除了酵母菌，還有乳酸菌、醋酸菌等微生物。乳酸菌可能分解果酒中的糖、甘油、酒石酸等，從而使果酒變質(zhì)?？梢酝ㄟ^調(diào)節(jié)發(fā)酵的溫度、果酒的pH等來控制乳酸菌的含量。在制作果酒的過程中盡量減少O2含量、調(diào)節(jié)發(fā)酵溫度、果酒的pH等，可以抑制醋酸菌的生長繁殖。隨著醋酸發(fā)酵的進行，發(fā)酵液的pH、發(fā)酵溫度等均不利于酵母菌的生長繁殖，因此酵母菌活性很低。（第一課時）第2節(jié)微生物的培養(yǎng)技術(shù)及應(yīng)用實驗室培養(yǎng)微生物所需條件:1）提供微生物生長繁殖所需營養(yǎng)和環(huán)境條件2）確保其它微生物無法混入一、微生物的基本培養(yǎng)技術(shù)2.基本成分：（一）培養(yǎng)基1.概念：人們按照微生物對營養(yǎng)物質(zhì)的不同需求，配制出的供其生長繁殖的營養(yǎng)基質(zhì)。水、碳源、氮源、無機鹽,還需要滿足微生物對氧氣、PH以及特殊營養(yǎng)物質(zhì)的需求乳酸菌：維生素霉菌：酸性細(xì)菌：中性或弱堿性培養(yǎng)基成分提供的主要營養(yǎng)牛肉膏5g碳源、氮源、磷酸鹽和維生素蛋白胨10g碳源、氮源和維生素NaCl

5g無機鹽H2O定容至1000mL氫元素、氧元素牛肉膏蛋白胨培養(yǎng)基劃分標(biāo)準(zhǔn)培養(yǎng)基種類用途物理性質(zhì)化學(xué)成分目的用途工業(yè)生產(chǎn)微生物分離、鑒定、活菌計數(shù)、保藏菌種工業(yè)生產(chǎn)分類、鑒定分離特定種類的微生物鑒別不同種類微生物選擇培養(yǎng)基液體培養(yǎng)基固體培養(yǎng)基天然培養(yǎng)基合成培養(yǎng)基鑒別培養(yǎng)基培養(yǎng)基的類型及用途1902（二）無菌技術(shù)1.消毒：是指使用較為溫和的物理、化學(xué)或生物等方法殺死物體表面或內(nèi)部一部分微生物。2.滅菌：是指使用強烈的理化方法殺死物體內(nèi)外所有的微生物，包括芽孢和孢子。操作的空間、操作者的衣著和手用于培養(yǎng)微生物的器皿、接種用具和培養(yǎng)基芽孢是某些細(xì)菌在營養(yǎng)條件缺乏時，在菌體內(nèi)形成的含水量低、抗逆性強的休眠體；孢子是脫離親本后能直接或間接發(fā)育成新個體的生殖細(xì)胞。2002類型適用范圍操作方法消毒滅菌煮沸消毒家庭餐具等生活用品100℃煮沸5～6min巴氏消毒牛奶等不耐高溫的液體62～65℃煮30min或80-90℃煮30s-1min化學(xué)藥劑生物活體、水源等用酒精擦拭雙手、用氯氣消毒水源紫外線紫外線照射30min灼燒滅菌接種的金屬工具、接種時用的試管口或瓶口等直接在酒精燈火焰的充分燃燒層灼燒干熱滅菌耐高溫、需要保持干燥的物品,如玻璃器皿和金屬用具等干熱滅菌箱160～170℃加熱2～3h濕熱滅菌培養(yǎng)基及多種器材和物品高壓蒸汽滅菌鍋內(nèi),100kPa,溫121℃,15～30min接種室、接種箱，超凈工作臺（二）無菌技術(shù)2102注意：避免已經(jīng)滅菌的材料用具與周圍物品接觸；

為了避免周圍環(huán)境微生物的污染，操作一般應(yīng)在超凈工作臺并在酒精燈火焰旁進行。超凈工作臺（二）無菌技術(shù)（三）微生物的純培養(yǎng)22031.概念：

純培養(yǎng)：

純培養(yǎng)物：培養(yǎng)物：在微生物學(xué)中，將接種于培養(yǎng)基內(nèi)，在合適條件下

形成的含特定種類微生物的群體。由單一個體繁殖所獲得的微生物群體。純培養(yǎng)：獲得純培養(yǎng)物的過程

鑒定菌種的重要依據(jù)：菌落特征（形狀、大小、光澤度、顏色、透明度等。菌落：分散的微生物細(xì)胞在適宜的固體培養(yǎng)基表面或內(nèi)部

繁殖形成的肉眼可見的、有一定形態(tài)結(jié)構(gòu)的子細(xì)胞

群體。03（1）實驗原理：2.酵母菌的純培養(yǎng)采用平板劃線法或稀釋涂布平板法，將單個微生物分散在固體培養(yǎng)基上后，經(jīng)培養(yǎng)得到的單菌落一般是由單個微生物繁殖而形成的純培養(yǎng)物。03滅菌倒平板配制培養(yǎng)基馬鈴薯瓊脂培養(yǎng)基培養(yǎng)基高壓蒸汽滅菌

培養(yǎng)皿干熱滅菌①50℃左右②在酒精燈火焰附近③平板倒置培養(yǎng)基濺在皿蓋與皿底之間的平板不能培養(yǎng)微生物，因為空氣中的微生物可能在皿蓋與皿底之間的培養(yǎng)基上滋生，導(dǎo)致培養(yǎng)物被雜菌污染（防止皿蓋上的冷凝水珠落入培養(yǎng)基，造成污染）2.酵母菌的純培養(yǎng)（2）步驟：123451.接種環(huán)只蘸一次菌液，但要在培養(yǎng)基不同位置連續(xù)劃線多次；2.每次劃線前灼燒接種環(huán)進行滅菌；4.劃線首尾不能相接；3.劃線操作結(jié)束后，仍需灼燒接種環(huán)。接種和分離酵母菌平板劃線法：通過接種環(huán)在固體培養(yǎng)基表面連續(xù)劃線的操作，將聚集的菌種逐步稀釋分散到培養(yǎng)基的表面。在數(shù)次劃線后培養(yǎng)，可以分離到單菌落。取菌種前灼燒：殺死接種環(huán)上原有微生物每次劃線前灼燒：殺死上次劃線時殘留菌種，使下一次劃線

的菌種直接來源上次劃線的末端，從而使

每次劃線時菌種數(shù)目逐漸減少，直至得到

單個細(xì)胞接種結(jié)束后灼燒：殺死接種環(huán)上殘留的菌種，避免污染環(huán)境和感染操作者培養(yǎng)酵母菌

接種后的平板和一個未接種的平板倒置，放入28℃左右的恒溫培養(yǎng)箱中培養(yǎng)24-48h。作對照，檢驗培養(yǎng)基是否被雜菌污染.

在實驗室中，切不可吃東西、喝水，離開實驗室時一定要洗手，以防止被微生物感染。

使用后的培養(yǎng)基在丟棄前一定要進行滅菌處理，以免污染環(huán)境。微生物的純培養(yǎng)包括：配制培養(yǎng)基、滅菌、倒平板、接種和分離、培養(yǎng)二、微生物的選擇培養(yǎng)和計數(shù)一、微生物的選擇培養(yǎng)1.原理:人為提供有利于目的菌株生長的條件(包括營養(yǎng)、溫度、pH等)，同時抑制或阻止其他微生物生長2.選擇培養(yǎng)基：在微生物學(xué)中，將允許特定種類的微生物生長，

同時抑制或阻止其他種類微生物生長的培養(yǎng)基。加高濃度的食鹽可篩選金黃色葡萄球菌。加青霉素的培養(yǎng)基可篩選抗青霉素的微生物。缺乏氮源的培養(yǎng)基可以分離固氮微生物。不加碳源的培養(yǎng)基可篩選自養(yǎng)微生物1、顯微鏡直接計數(shù)：血細(xì)胞計數(shù)板或細(xì)菌計數(shù)板二、微生物的數(shù)量測定個體小而動的細(xì)菌難以計數(shù)且無法區(qū)分死與活例1在用血球計數(shù)板對某一稀釋50倍樣品進行計數(shù)時，發(fā)現(xiàn)在一個計數(shù)室內(nèi)(2mm*2mm方格)（蓋玻片下的培養(yǎng)液厚度為0.1mm）酵母菌平均數(shù)為16，據(jù)此估算10mL培養(yǎng)液中有酵母

個。例2酵母菌的計數(shù)通常用血球計數(shù)板進行，血球計數(shù)板每個大方格容積為0.1mm3，由400個小方格組成?，F(xiàn)對某一樣液進行檢測，如果一個小方格內(nèi)酵母菌過多，難以計數(shù)，應(yīng)先

后再計數(shù)。若多次重復(fù)計數(shù)后，算得每個小方格中平均有5個酵母菌，則10mL該培養(yǎng)液中酵母菌總數(shù)有

個。（1）原理：2.稀釋涂布平板法（活菌計數(shù)法）在稀釋度足夠高時培養(yǎng)基表面形成的一個菌落來源于樣品稀釋液中的一個活菌（2）公式：當(dāng)兩個或多個細(xì)胞連在一起時，平板上觀察到的是一個菌落誤差分析：一般比實際值偏小三、土壤中分解尿素的細(xì)菌的分離與計數(shù)1.原理

絕大多數(shù)微生物都能利用葡萄糖，但是只有能合成脲酶的微生物才能分解尿素，利用以尿素作為唯一氮源的選擇培養(yǎng)基，可以從土壤中分離出分解尿素的細(xì)菌。中性，潮濕、富含有機質(zhì)距地表3-8cm取土樣用的小鐵鏟和盛土樣的信封需滅菌3.實驗步驟樣品稀釋微生物的培養(yǎng)與觀察菌落計數(shù)土壤取樣制備培養(yǎng)基涂布平板以尿素為唯一氮源的培養(yǎng)基牛肉膏蛋白胨培養(yǎng)基

樣品稀釋微生物的培養(yǎng)與觀察菌落計數(shù)土壤取樣制備培養(yǎng)基涂布平板作為對照，用來判斷選擇培養(yǎng)基是否起到了選擇作用。保證獲得菌落數(shù)在30～300之間、適于計數(shù)的平板選用一定稀釋范圍的樣品液進行涂布。同一稀釋倍數(shù)的樣品液至少涂布三個平板樣品稀釋微生物的培養(yǎng)與觀察菌落計數(shù)土壤取樣制備培養(yǎng)基涂布平板每隔24h統(tǒng)計一次菌落數(shù)目。選取菌落數(shù)目穩(wěn)定時的記錄作為結(jié)果，以防止因培養(yǎng)時間不足而導(dǎo)致遺漏菌落的數(shù)目。

細(xì)菌：30～37℃培養(yǎng)1～2d

樣品稀釋微生物的培養(yǎng)與觀察菌落計數(shù)土壤取樣制備培養(yǎng)基涂布平板A同學(xué)平板上菌落數(shù)與其他同學(xué)明顯不同，原因：⑴土樣不同⑵培養(yǎng)基污染或操作失誤(3)培養(yǎng)基中混入了其他的含氮物質(zhì)

選取菌落數(shù)在30～300的平板進行計數(shù)例：統(tǒng)計某土壤樣品中的微生物數(shù)目，選取1g土壤進行一系列的梯度稀釋，每一稀釋度下吸取0.1ml菌液進行涂布，分別涂布三個平板。最終結(jié)果如下：請計算每克土壤中的菌種數(shù):方法：在以尿素為唯一氮源的培養(yǎng)基中加入酚紅指示劑。培養(yǎng)某種細(xì)菌后，指示劑將變紅說明該細(xì)菌能夠分解尿素。尿素分解菌的鑒定——酚紅培養(yǎng)基鑒定法原理：脲酶催化尿素分解成氨→培養(yǎng)基堿性增強→酚紅變紅

第3節(jié)發(fā)酵工程及其應(yīng)用第1章發(fā)酵工程發(fā)酵工程：是指利用微生物的特定功能，通過現(xiàn)代工程技術(shù)，規(guī)?；a(chǎn)對人類有用的產(chǎn)品。選育高產(chǎn)菌種擴大培養(yǎng)配制培養(yǎng)基滅菌接種發(fā)酵罐內(nèi)發(fā)酵分離、提純產(chǎn)物獲得產(chǎn)品一、發(fā)酵工程的基本環(huán)節(jié)一、發(fā)酵工程的基本環(huán)節(jié)1.選育菌種（1）目的：獲得性狀優(yōu)良的菌種①配制所需培養(yǎng)基成本低；②生產(chǎn)所需代謝物的產(chǎn)量高；③發(fā)酵條件易控制；④菌種不易變異、退化等。（2）選擇菌種時，需要考慮的因素：（3）菌種來源：從自然界中篩選、誘變育種或基因工程育種

產(chǎn)酸量高的黑曲霉青霉素高產(chǎn)菌株基因工程改造的啤酒酵母育種類型原理方法優(yōu)、缺點誘變育種基因突變物理、化學(xué)等因素誘變能大幅度改良某些性狀;操作簡便。具有很大的盲目性基因工程DNA重組將目的基因?qū)胧荏w細(xì)胞，構(gòu)建工程菌能定向改變微生物的遺傳性狀。操作過程復(fù)雜。2.擴大培養(yǎng)一、發(fā)酵工程的基本環(huán)節(jié)工業(yè)發(fā)酵要在短時間內(nèi)得到大量的發(fā)酵產(chǎn)物，就需要大量的菌種3.配制培養(yǎng)基：4.滅菌：發(fā)酵工程中所用的菌種大多數(shù)是單一菌種，一旦有雜菌污染，可能導(dǎo)致產(chǎn)量大大下降。例如：在青霉素生產(chǎn)過程中如果有雜菌污染，某些雜菌會分泌青霉素酶，將青霉素分解掉。5.接種：2023/3/86.發(fā)酵罐內(nèi)發(fā)酵（發(fā)酵工程的中心環(huán)節(jié)）了解發(fā)酵進程：隨時檢測培養(yǎng)液中微生物的數(shù)量、產(chǎn)物的濃度等，以了解發(fā)酵進程。嚴(yán)格控制溫度、pH和溶解氧等發(fā)酵條件。環(huán)境條件不僅會影響微生物的生長繁殖，而且影響微生物代謝物的形成

一、發(fā)酵工程的基本環(huán)節(jié)及時添加必需的營養(yǎng)組分溫度升高的原因：

①微生物分解有機物釋放的能量，會引起發(fā)酵溫度升高；

②機械攪拌也會產(chǎn)生一部分熱量引起溫度升高。PH變化的主要原因：

培養(yǎng)基中營養(yǎng)成分的消耗和代謝產(chǎn)物的積累谷氨酸發(fā)酵中性、弱堿性谷氨酸酸性谷氨酰胺和N-乙酰谷胺酰胺2023/3/87.分離、提純產(chǎn)物8.獲得產(chǎn)品一、發(fā)酵工程的基本環(huán)節(jié)微生物細(xì)胞本身:過濾、沉淀等方法代謝物:根據(jù)產(chǎn)物的性質(zhì)采取適當(dāng)?shù)奶崛?、分離和純化措施46啤酒的工業(yè)化生產(chǎn)流程發(fā)芽焙烤碾磨糖化蒸煮發(fā)酵主發(fā)酵冷卻大麥種子發(fā)芽，釋放淀粉酶。加熱殺死種子胚但不使淀粉酶失活。將干燥的麥芽碾磨成麥芽粉。淀粉分解，形成糖漿。產(chǎn)生風(fēng)味組分，終止酶的進一步作用，并對糖漿滅菌。酵母菌將糖轉(zhuǎn)化為酒精和CO2。殺死啤酒中的大多數(shù)微生物，延長啤酒保存期。消毒終止后發(fā)酵過濾過濾、調(diào)節(jié)、分裝啤酒進行出售。