食品生物发酵工艺学

名词解释 发酵:是生命体进行的生物化学反应或变化,是多种多样的生物化学反应根据生命体所固有的遗传信息,在复杂而精细的调节下进行的一系列动态反应集合。 发酵过程:采用工程技术手段在人工控制下通过微生物的生命活动二获得的代谢物的过程,为人类生产的生物产品的一种技术

生物技术:又称生物工程,指应用自然科学及工程学的原理,依赖生物催化剂的作用,将物料进行加工以提供或为社会服务的技术 菌龄:是指种子罐培养种子开始进入下一级种子罐或发酵罐的培养时间 接种量:移入的种子液体体积和接种后培养液体积之比。

工程菌:通过基因工程技术改造的菌株 基因工程菌:通过基因工程技术将目的基因转入宿主细胞所构成的菌株

促进剂:对发酵起一定促进的作用的物质,

抑制剂:能产生抑制作用的物质。

特殊生长因子:是构成辅酶的组成,促进生命活动的条件

前提物质:某些或何物加引发酵培养基中,能直接被M 再生物合成过程结合引起产物分子中去,而其自身的结构并没有多大变化,但是产物的呈现出较大的提高 维生素:是B 族维生素的一种,辅酶R 促进剂:在发酵培养基加入的某些对发酵起一定促进作用的物质 淀粉的糖化:在工业生产,将淀粉水解为葡萄糖的过程称

DE 值(葡萄糖值):表示对方糖的含糖量,液化液或液化液中的还原糖含量占干物质的百分率 灭酶:利用物理和化学的方法杀灭或出去物料及设备中一切生命物质的过程 消毒:物理和化学的方法杀灭物料,容器,器具内外的病原微生物,一般只能杀死营养细

淀粉的老化:实际上分子间氢键已断裂的糊化淀粉又重新排列形成新的氢键的过程

淀粉的糊化:淀粉受热后,淀粉颗粒膨胀,晶体结构消失,互相接触变成糊状液体 TCA 循环:是大多数动植物和微生物在有氧条件经EMP 途径产生的丙酮酸脱羧生成乙酰CoA ,再一系列的氧化,脱羧,最终生成Co2和水并产生能量的过程菌 ★填空选择判断 . 空气净化的方法:①热灭菌法 ②静电除菌 ③介质过滤除菌法 ④辐射杀菌

工业生产常用的6打微生物:细菌,酵母菌,霉菌,放线菌,担子菌,藻类 菌种的选育包括:自然选育(从自然界分离获得菌株,从自发提遍体中获得)2诱变选育

自然选育的一般步骤:采样,增殖培养,纯种分离,性能测定。 菌种改良的方法:杂交育种,原生质体融合,DN A 重组

原生质体融合步骤:1标记菌株的筛选2原生质体的制备3原生质体的融合4融合子的选择

制定种子筛选方法:营养缺陷性的筛选方法(中锏培养,淘汰野生型,检出检出缺陷性菌)突变株的筛选(随机筛选和理性化筛选)

微生物育种基本方法:自然育种,诱变育种,代谢控制育种,基因重组定向育种 防止育种衰退的措施:自然选育,生产菌株的改变

原生质体融合步骤:1标记菌株的筛选2原生质体的制备(脱壁酶处理)3原生质体的融合4融合子的选择

促使细胞膜结合的助溶剂聚乙二醇(PEG )和C + a PE G 是一种脱水剂。C + a 可提高融合频率 淀粉水解的方法:酸解法(双酶水解法),酶解法酸酶结合法 淀粉水解反应:淀粉—各种糊精—麦芽糖—葡萄糖

淀粉水解过程:淀粉—糊精(吸水膨胀)—液化糊精(无化反应,淀粉酶,)—低聚糖(糖化酶)—麦芽糖—葡萄糖

淀粉水解工艺流程:原料(淀粉水盐酸)—调浆—糖化—冷却—中和脱色—过滤除杂—糖液 细菌:7-16小时 放线菌:16-50 霉菌:24-61

浓香型:乙酸,丁酸,乙酯 清香型:乙酸乙酯 酒花的作用:赋予啤酒香味和苦味;蛋白凝聚,澄清麦汁;防腐杀菌 提高啤酒的稳定性和持泡性

常用的酒花有:酒花树脂 酒花油 多酚物质

大麦发芽的目的:产生酶,产香

杂菌污染危害比较分析:青霉素发酵污染:细短产气杆菌危害大于粗短产气杆菌 链霉素:细短杆菌;假细胞杆菌;产气杆菌大于粗大杆菌 四环素:怕双球菌,芽孢杆菌,荚膜杆菌污染

柠檬酸:怕青霉素污染 谷氨酸:怕噬菌体污染 杂菌污染途径:种子带菌空气带菌,操作失误导致染菌设备渗漏或死角导致染菌 噬菌体污染必须具备的条件:噬菌体,活菌体,噬菌体与活菌体接触的机会以及适宜的环境 噬菌体污染的防治措施:严格活菌体排放,切断噬菌体的根源 做好环境卫生,消灭噬菌体与杂菌,严防噬菌体与杂菌进入种子罐或发酵罐内 抑制罐内噬菌体的生长 简答 技术:1. 纯种培养技术2. 有氧发酵抗生素(以抗生素的生产为标志)3. 氨基酸发酵4. 基因工程阶段(DNA 重组技术、原生质体融合技术) 生物反应过程:1原料的预处理及培养基的制备2生物催化剂的制备3生物反应器及反应条件的选择4产品的分离与纯化 发酵过程的内容,采用过程手段:1菌种的选育2配置培养基和灭菌3扩大培养和接种4发酵过程5发酵产物的分离和提取 微生物工业对菌种的要求:原料廉价生长迅速,目的产物产量高2易于控制培养条件,酶活性高,发酵周期短,3抗杂菌和噬菌体的能力强4菌体遗传性能稳定,不易变异和退化,不产生任何有害的生物活性物质和毒素,保证安全生产 菌种衰退的原因:1菌种保藏不妥,2菌种生长的条件要求没有得到满足或是遇到不利条件,或是失去某些需要的条件;3经诱变获得的新菌株发生回复突变,从而丧失新的特征的情况。 菌种发生退化直接原因:菌种的连续传代。防止衰退的直接措施:1菌种分离2菌种的复壮纯种分离,通过寄生体进行复壮,淘汰一衰退的个体3提供良好的环境条件4有优良的保藏方法5定期纯化菌种 重组D NA 技术:1目标D NA 片段的获得2与载体DNA 分子的链接3重组D NA 分子引入宿主细胞4从中选出含有所需重组DN A 分子的宿主细胞 酵母扩大过程:试管菌株—液体试管—小三角瓶—卡式罐—汉森罐—酒母繁殖槽—发酵罐 放线菌斜面培养温度28度少数为37度培养时间5~14d 霉菌25~28度,4~14d细菌大多数37度少数28度1~2d,产生孢子细菌5~10d 影响孢子质量的因素:1培养基2培养温度3培养时间及冷藏时间4接种量(指移入的种子的体积与接种后培养液的体积比)霉菌接种量为10%多数抗生素7~15%,肌酐酸发酵,接种量1.5%~2%,指霉菌素发酵的接种量为0.1%~1% 影响种子质量的因素:1培养基2培养条件3种龄(种子的培养时间) 细菌的种龄7~25h霉菌种龄16~50h,放线菌菌龄21~64h 4.接种量 酵母细胞中C :N =100:10,一般发酵工业中C :N=100:(0.2~2) 淀粉糖化过程:淀粉—葡萄糖(淀粉水解反应)○1复合二糖(复合反应)复合低聚糖○25’-羟甲基糖醛—有机酸,有色物质《其中,淀粉的水解反应时主要的,而葡萄糖的复合反应和分解反应时次要的》 淀粉水解糖的制备方法:酸酶法、酶解法、酸酶结合法 淀粉水解变化:淀粉吸水膨胀(无化学反应)→糊化α—淀粉酶或酸→液化 聚糖(3~6个葡萄糖)→麦芽糖(2个葡萄糖)→1个葡萄糖 淀粉(淀粉水解反应)葡萄糖①→(分解反应)5’—羟甲基糠醛——→有机酸、有色物质②←→(复合反应)复合二糖←→复合低聚糖 糖酵解EMP 途径:葡萄糖经过1,6—二磷酸果糖生产3—磷酸甘油醛,3—磷酸甘油醛再降解生成酮,酸产生A TP 的代谢途径蒸汽喷射液化工艺流程:调浆—配料—1次喷射液化—液化保温—2次喷射—高温维持—2次液化—冷却—糖化 防止老化方法:液化达到终点后,酶活力渐丧失,为避免液化酶的影响,需对液化进行灭酶处理 空气净化的一般流程: 空气吸口气—粗过滤器—空气压编机—1级空气冷却器—2级客气冷却器—分水器—空气贮罐—旋风分离器—丝网除沫器—空气加热器—总空气—过滤器—分空气过滤器—无菌空气 异型乳酸发酵:磷酸解酮酶途径进行糖代谢的微生物,葡萄糖发酵产物,除了生成乳酸之外,还有比列较高的乙醇和二氧化碳,其合成途径有1(6-磷酸葡萄糖途径)2双途径 双且途径的特点:有两个磷酸解酮酶(PK )参与2在没有氧化作用和脱氢反应参与2分子葡萄糖分解为3分子3-磷酸甘油醛,接着在3-磷酸甘油醛脱氢和乳酸脱氢酶的参与下3-磷酸甘油醛转变为乳酸 甘油发酵机制(亚硫酸盐溶甘油发酵,碱性甘油发酵) 柠檬酸积累的代谢调节:糖酵解及丙酮酸代谢 三羧酸循环的调节 及时补加早酰乙酸 柠檬酸的生物合成途径:被译为是葡萄糖经EMP 途径生成丙酮酸,丙酮酸在有氧的条件下,一方面氧化脱羟生成乙酰COA ,另一方面丙酮酸羧化生成草酰乙酸,又与乙酰CO A 在柠檬酸合成酶的作用下缩合生成柠檬酸 在三磷酸循环中,要使柠檬酸大量累计必须解决两个基本问题:1设法阻断代谢途径2代谢途径被阻断部位之后的产物,必须有适当得补充机制,满足代谢活动的最低要求,维持细胞生长,才能维持发酵持续进行 柠檬酸积累机理:(为什么要加大EM P 途径,如何加大EMP 途径)由锰缺乏抑制Pro 的合成,而导致细胞内的NH4浓度升高和一条呼吸活性强的侧系呼吸链不产生A TP ,这两方面的因素分别解除了对磷酸果糖激酶的代谢调节,促进了EMP 途径畅通2由组成型的丙酮酸羧化酶源源不断提供草酰乙酸3在控制Fe 2+含量的情况下,顺乌头酸菜水合酶活性低,从而使柠檬酸积累4丙酮酸氧化脱羧生成乙酰CoA 和CO2固定两个反应平衡,以及柠檬酸合成酶不被调节,增强了合成柠檬酸能力5柠檬酸积累增多,PH 低,在低PH 时,顺乌头酸水合酶和异柠檬脱氢酶失活,从而进一步促进了柠檬酸自身的积累 氨基酸发酵的代谢控制采取的措施:1控制发酵的环境2控制细胞渗透性3控制旁路代谢4降低反馈作用的浓度5消除终产物的反馈抑制与阻遏6促进A TP 的积累,以利于a a 的生物合成 谷氨酸族氨基酸的生物合成途径有EM P 途径,H MP 途径,T CA 途径乙醛酸循环和Co2固定反应 影响谷氨酸积累的因素:内在(选育菌种、膜通透性,生物素缺失细胞膜、加青霉素细胞壁)外在(溶解氧、氨离子、P H 值、RH 值、磷酸、生物素) 酵母扩大过程:试管菌株→液体试管→小三角瓶→大三角瓶→卡式罐→汉森罐→发酵罐 基因工程菌发酵与传统发酵的区别:微生物:基因工程菌带外源基因 而传统卫生不含外源基因 发酵工艺目的:基因工程菌发酵目的是高效表达外源基因,尽可能减少宿主本身的污染,获得大量外源基因表达产物 外源基因表达涉及因素:宿主,载体,环境,产物纯化 基因工程菌的不稳定性:1. 质粒不稳定 2表达产物不稳定 表现形式 1. 质粒丢失 2. 重组质粒发生DNA 片段脱落,表达产物不稳定 基因工程菌的不稳定性的原因:环境影响和生理遗传 基因工程菌稳定的三大因素:宿主细胞遗传稳定性;重组质粒;工程菌环境 麦芽糖化时淀粉的变化:直链淀粉:不形成糊精,最终分解为麦芽糖 支链淀粉:易膨胀,形成不发酵的低级糊精以及麦芽糖。

9、工业发酵培养基常用能源 ①碳源:供给菌体生命活动所需能量和构成菌体细胞以及代谢产物的基础、糖类(玉米淀粉使用最广)、脂肪、有机酸、石油等②氮源:构成菌体细胞物质和代谢产物(1、有机氮源:玉饼粉、花生饼粉、玉米浆、麸皮等。2、无机氮源:NH 4NO 3、尿素、氨 水等) 10、为什么要分快速利用碳氮源和慢速利用碳氮源?因为快速利用碳氮源和慢速利用碳氮源相互配合,发挥各自优势,避其所短,选用适当的碳 11、氮比淀粉水解糖的制备 淀粉经水解反应生成葡萄糖,同时在整个水解过程,由于受到酸和热的作用,一部分葡萄糖发生复合反应和分解反应 淀粉吸水膨胀→糊化(无化学反应)α-淀粉酶或酸→液化 糊精,糖化酶(由7-12个葡萄糖残基组成) 低聚糖(3-6个)麦芽糖(2个) 葡萄糖(1)副反应→复合反应:复合二糖(龙胆二糖;异麦芽糖)/分解反应:5-羟基甲基糠醛 有机酸 、有色物质 12、双酶法制糖? 淀粉(α-淀粉酶)→液化液(α-淀粉酶在140℃才会失活)→(糖化酶)→糖液 双酶法糖化的关键: 1、高活性的酶制剂2、配制时先调酸至酶活性最高点(PH=5.9-6.1)搅匀,再加入酶,不用金属器皿调配。3、Ca 、M g 、Na 、K 等金属对酶起增加稳定作用,A g 、Hg 、Cu 等对酶抑制或失活。4、酶的底物浓度会影响反应速度、DE 值。浓度高副反应增大。所以淀粉乳为30-40% 5、采用喷射法液化时,采用耐高温酶110℃ 5-10分6、糖化时间 液化1小时,糖化36小时,DE 值达最高95%-99% ;OD=0.003糖化结束。7、流加酶 为减少复合反应,缩短糖化时间可以分批加入。α-淀粉酶加量10-20U/g 干淀粉。无锡耐高温菌(液体)20000U/ml(0.5-0.6L/t)8、两次灭酶 操作 (第一次5-10分;第二次30分9、用Na 2CO3 调PH 10、加CaCI 2,保护酶活性,用量0.15-0.3%干淀粉 为何要控制液化程度?

液化程度不能太低的原因:液化程度低,液化液的黏度就大,难于操作;葡萄糖淀粉酶属于外酶,水解只能由底物分子的非还原性末端开始,底物分子越小,水解的机会就越小;淀粉易老化,不利于糖化。液化程度不能太高的原因:因为葡萄糖淀粉酶是先与底物分子生成络合结构,而后发生水解催化作用。液化超过一定程度,不利于糖化酶与液化淀粉生成络合结构,影响催化效率,使糖化液否认最终DE 值偏低。

13、液化程度控制

(1)液化程度为什么不能太低?

原因:①在液化过程中,液化程度太低,液化液的黏度就大,难于操作②葡萄糖淀粉酶属于外酶,水解只能由底物分子的非还原性末端开始,底物分子小,水解的机会就越小,会影响到糖化速度③液化程度低,淀粉易老化,不利于糖化,特别是会使糖化液的过滤性相对较差(2)为何液化时要控制葡萄糖值在10-20之间较好?在正常液化条件下,控制淀粉水解程度在葡萄糖值为10-20之间为好,因为此时保持较多量的糊精及低聚糖,较少量的葡萄糖,而且液化温度较低时,液化程度可偏高些,这样经糖化后的糖化液的葡萄糖值较高

(3)为何进行两次灭酶?

第一次为液化达到终点时灭液化酶(100℃10mi n ),为避免液化酶影响糖化酶。第二次为糖化后灭糖化酶(90℃30mi n )减少副反应,保持高的DE 值。 14、氨基酸发酵机制: 1. 氨基酸发酵的代谢控制:(6条手段) 答:㈠控制发酵的环境条件:如O 2、温度、生物素、磷酸等,谷氨酸发酵必须严格控制菌体生长的环境条件,否则就几乎不积累谷氨酸。㈡控制细胞渗透性:①化学控制方法:控制磷脂的合成(膜),控制细胞壁;②物理控制方法:突变位置,使用温度敏感株。㈢控制代谢旁路:有些氨基酸发酵依赖于控制旁路代谢来进行。㈣降低反馈作用物的浓度:如结构类似物。㈤消除终产物的反馈抑制与阻遏作于:是通过使用抗氨基酸结构类似物突变株的方法来进行的。㈥促进A TP 的积累,以利于氨基酸的生物合成:氨基酸的生物合成需要能量,APT 的积累可促进氨基酸的生物合成。 2. 谷氨酸发酵机制:㈠谷氨酸生物合成途径有EMP ,HMP ,TCA , 乙醛酸和CO 2固定㈡葡萄糖先生成谷氨酸,再从谷氨酸依次经鸟氨酸、谷氨酸生物合成精氨酸。㈢谷氨酸比天冬氨酸优先合成。(都在T CA 循环外)(1) 谷氨酸前提物质—α-酮戊二酸. (C 5)(2)天冬氨酸 草酰乙酸(C 4) 15、抗生素发酵机制:

为什么先初级代谢产物生成后次级代谢产物生成?答:初级代谢产物是指各级生物产生的,生长和繁殖所必须的物质,而次级代谢产物是指由各级生物产生的,与各级生物生长和繁殖无关的一类物质。㈠次级代谢产物是以初级代谢产物为母体衍生出来的,次级代谢途径并不孤立,而与初级代谢途径有密切关系。㈡由初级代谢产物衍生的次级代谢产物的基本途径有7种,这些次级代谢途径中所涉及的酶有的是初级代谢酶,初级代谢与次级代谢都受菌体的代谢调节,当与抗生素完成有关的初级代谢途径受到控制时,抗生素的合成必然受阻。

㈢次级代谢由质粒和染色体两方控制,因为一部分代谢产物的形成,取决于由质粒产生的酶所控制的代谢途径,这部分代谢产物为质粒产物,而初级代谢只受到核内DNA 的调节控制,并不受核外质粒等遗传物质的影响。

16、厌氧与有氧的区别:

答:㈠设备:有氧发酵有通气搅拌供养装置,厌氧发酵不需供养装置㈡途径:厌氧与有氧都经过EM P 途径,但厌氧不进入TCA 循环,在核外的物质中完成;有氧进入TCA 循环,在细胞线粒体内完成。 一切代谢在有氧条件下进行

17、初级代谢与次级代谢产物的关系:①从代谢方面分析:次级产物是以初级产物为母体衍生出来的,次级代谢途径并不是孤立的②遗传:初级受核内DN A 控制,次级受核内DNA 与质粒同时控制③从代谢途径分析,二者均有共同的分叉中间体 18、生物工艺过程控制:(微生物→种子培养→发酵→产物积累→结束)㈠温度对发酵的影响:①温度会影响各种酶反应的速率;②改变菌体代谢产物的合成方向;③影响微生物的代谢调节机制;④影响发酵液的理化性质;⑤进而影响发酵的动力学特性和产物的生物合成。 ㈡PH 对发酵的影响:①对微生物酶影响;②改变膜透性影响代谢产物和排泄;③影响微生物对营养的吸收;④影响代谢产物质量和比例。㈢O 2对发酵的影响:①培养基影响:培养液丰富,菌体生长快,耗氧量大;发酵浓度高,耗氧②菌龄影响:呼吸旺盛时,耗氧量大,菌体处于衰老状态,耗氧量自然减弱。③发酵条件影响耗氧:在舒适条件下发酵,耗氧量大。

19、F BC (补料分批培养)有什么好处(作用)?(控制条件:O 2、P H 、C O2) 答:①可以控制抑制性底物浓度;②可以解除或减弱分解代谢物的阻遏。③可以使发酵最优化。

12. 培养基与设备,管道灭菌条件

①种子罐,发酵罐,计量罐,补料罐等灭菌及管道灭菌:蒸汽压为0.147Mpa ,45mi n ②空气总过滤器和分过滤器灭菌:0.174M pa 2h ③种子培养基实罐灭菌:谷氨酸发酵培养基实罐灭菌为110摄氏度 10mi n ④发酵培养基实罐灭菌:谷氨酸发酵培养基实罐灭菌为105摄氏度5mi n ⑤发酵培养基连续灭菌:一般培养基为130摄氏度5min, 谷氨酸发酵培养基为115摄氏度6——8mi n ⑥消泡剂灭菌:直接加热至121摄氏度 30mi n ⑦补料实罐灭菌:淀粉料液为121摄氏度 5mi n ⑧尿素溶液灭菌:105摄氏度5mi n 14. 厌氧发酵机制 ㈠酵母菌的酒精发酵

①酒精生成机制:葡萄糖→(EM P )→丙酮酸 丙酮酸→乙醇

酵母菌在无氧条件下:丙酮酸→乙醇+CO2 1分子葡萄糖分解为2分子乙醇2分子CO 2 乙醛→乙醇 2分子A TP 总反应式:C 6H 12O 6+2AD P+2H3PO 4→2CH 3CH 2OH +2CO2+2A TP

②酒精发酵中产物的形成(CO 2 甘油 乙醛 琥珀酸 乙酸 酯 高级醇)

杂醇油的生成:氨基酸氧化膜氨或者由 葡萄糖直接生成(原因:菌种 培养基 发酵条件) 酯类物质:(酒花香,麦芽香,形成的各种酯类的香味)→啤酒香; (果香 发酵香 陈酿香)→果酒香味 (二)乳酸发酵 同型乳酸发酵:是乳酸菌利用葡萄糖经酵解途径生成丙酮酸。由于大多数乳酸菌不具有脱羧酶,因此。丙酮酸不能脱羧成乙醛,而在乳酸脱氢酶的催化下(需要还原性辅酶Ⅰ)丙酮酸为受氢体被还原成乳酸。

异型乳酸发酵:磷酸解酮酶途径进行糖代谢的微生物,葡萄糖发酵产物,除了生成乳酸之外,还有比列较高的乙醇和二氧化碳,其合成途径有1(6-磷酸葡萄糖途径)2双岐途径

双岐途径的特点:有两个磷酸解酮酶(PK )参与2在没有氧化作用和脱氢反应参与2分子葡萄糖分解为3分子3-磷酸甘油醛,接着在3-磷酸甘油醛脱氢和乳酸脱氢酶的参与下3-磷酸甘油醛转变为乳酸

㈡甘油发酵机制

①亚硫酸盐法甘油发酵(不产生A T P ,乙醛不能作为受氢体,磷酸二羟丙酮作为受氢体)②亚硫酸氢钠不能加的太多,否则会使发酵菌因得不到能量而终止发酵 碱性甘油发酵:酒精酵母在PH7.6以上的条件下,发生歧化反应,相互氧化还原,生成乙醇乙酸 甘油,不产生A T P ,能在酵母细胞生长情况下进行发酵 乳酸发酵机制:(异型与同型区别)(1) 同型乳酸发酵:是乳酸菌利用葡萄糖酵解连续生成丙酮酸,在乳酸脱氢酶催化下,丙酮酸为受氢体被还原为乳酸,发酵产物中之有乳酸(2)异型乳酸发酵:依磷酸解酮酶途径进行糖代谢的微生物,葡萄糖发酵产物,除生成乳酸之外还有比例较高的乙醇和CO 2,其生物合成途径有两种:① 6-磷酸葡萄糖酸途径C 6→木酮糖C 5→乙醇、乳酸。②双岐途径:双岐杆菌→乙酸、乳酸。

15. 好氧发酵机制:

一. 柠檬酸发酵机制⑴途径:EMP 、HMP 、TCA ⑵合成反应:乙酰COA+草酰乙酸→柠檬酸 即 丙酮酸→①氧化脱羧(乙酰COA )②羧化(草酰乙酸)→柠檬酸

⑶怎样积累柠檬酸:①积累柠檬酸必须→阻断柠檬继续代谢、补充草酰乙酸→思路 ②柠檬酸生物合成的代谢调节机制:⒈关键酶(提高酶活力)2. 切断支路(顺乌头酸酶失活,TCA 阻断)3. 中间体物供给(草酰乙酸的及时供给)

中心点:阻断支路,回补中间产物: ① 调节手段:关键酶:①磷酸等糖

激酶(PF K )、黑曲霉。②丙酮酸激酶的调节(PK )

③TCA 循环的

调节。④前提物质。⑤回补调节。 控制细胞膜的方法

⑴化学控制方法 控制磷脂的合成(膜) 控制细胞壁(壁)⑵物理控制方法 突变位置 使用温度敏感株 消除终产物的反馈抑制与阻遏作用:是通过使用抗氨基酸结构类似物突变株的方法来进行的。

F BC 的优点:1. 可以解除底物抑制,产物反馈抑制和分解代谢物的阻遏;2. 可以避免在分批发酵中因一次投料过多造成细胞大量生长所引起的一切影响,改善发酵液流变学的性质;3. 可用座位控制细胞质量的手段,以提高发芽孢子的比例;4. 可作为理论研究的手段,为自动控制和最优控制提供实验基础。 F BC 的作用:1可以控制抑制性底物的浓度;2可以解除或减弱分解代谢物的阻遏;3可以使发酵过程最佳化

酒的分类:葡萄酒,黄酒,白酒,啤酒,果酒,配制酒,国外蒸馏酒 葡萄酒的分类:干葡萄酒,半干葡萄酒 半甜葡萄酒,甜葡萄酒葡萄酒:酒度 9-13% 黄酒 15% 白酒 38-65 啤酒 3-4% 麦汁浓度 9-14度 .

啤酒生产的工艺流程:原料清洗 大麦分级 大麦发芽 干燥 麦汁制备 大麦粉碎 糊化 糖化 混合麦汁加酒花煮沸 麦汁澄清 冷却 通氧 啤酒发酵(前酵和后酵)过滤灭菌 灌装出售 啤酒性能指标:色泽、透明度、泡沫(唯一把泡沫作质量指标的酒)、饮用温度(12℃最佳)

工业上常用的碳源分为快速碳源(葡萄糖)和慢速碳源(乳糖、淀粉、蔗糖) 工业上常用的氮源分为无机氮源(氨水、铵盐或硝酸盐)和有机氮源(玉米浆、豆饼粉、花生饼粉、棉籽粉、鱼粉、酵母浸出液)

“老五甑”操作:

小渣和回糟可以互换;小渣加粮20%,大渣加粮80%;小渣(粮20%+麸皮+大曲)大渣(粮80%+麸皮+大曲);小渣蒸酒后进入回糟,回糟蒸酒后扔糟;大渣蒸酒后重新分配,一半加入80%的粮留在大糟,另一部分加20%的粮进入小糟

相关概念:立渣:第一次进窖发酵。大渣:加粮多,只加粮不加曲。小渣:加粮少,不加粮,只加曲

名词解释 发酵:是生命体进行的生物化学反应或变化,是多种多样的生物化学反应根据生命体所固有的遗传信息,在复杂而精细的调节下进行的一系列动态反应集合。 发酵过程:采用工程技术手段在人工控制下通过微生物的生命活动二获得的代谢物的过程,为人类生产的生物产品的一种技术

生物技术:又称生物工程,指应用自然科学及工程学的原理,依赖生物催化剂的作用,将物料进行加工以提供或为社会服务的技术 菌龄:是指种子罐培养种子开始进入下一级种子罐或发酵罐的培养时间 接种量:移入的种子液体体积和接种后培养液体积之比。

工程菌:通过基因工程技术改造的菌株 基因工程菌:通过基因工程技术将目的基因转入宿主细胞所构成的菌株

促进剂:对发酵起一定促进的作用的物质,

抑制剂:能产生抑制作用的物质。

特殊生长因子:是构成辅酶的组成,促进生命活动的条件

前提物质:某些或何物加引发酵培养基中,能直接被M 再生物合成过程结合引起产物分子中去,而其自身的结构并没有多大变化,但是产物的呈现出较大的提高 维生素:是B 族维生素的一种,辅酶R 促进剂:在发酵培养基加入的某些对发酵起一定促进作用的物质 淀粉的糖化:在工业生产,将淀粉水解为葡萄糖的过程称

DE 值(葡萄糖值):表示对方糖的含糖量,液化液或液化液中的还原糖含量占干物质的百分率 灭酶:利用物理和化学的方法杀灭或出去物料及设备中一切生命物质的过程 消毒:物理和化学的方法杀灭物料,容器,器具内外的病原微生物,一般只能杀死营养细

淀粉的老化:实际上分子间氢键已断裂的糊化淀粉又重新排列形成新的氢键的过程

淀粉的糊化:淀粉受热后,淀粉颗粒膨胀,晶体结构消失,互相接触变成糊状液体 TCA 循环:是大多数动植物和微生物在有氧条件经EMP 途径产生的丙酮酸脱羧生成乙酰CoA ,再一系列的氧化,脱羧,最终生成Co2和水并产生能量的过程菌 ★填空选择判断 . 空气净化的方法:①热灭菌法 ②静电除菌 ③介质过滤除菌法 ④辐射杀菌

工业生产常用的6打微生物:细菌,酵母菌,霉菌,放线菌,担子菌,藻类 菌种的选育包括:自然选育(从自然界分离获得菌株,从自发提遍体中获得)2诱变选育

自然选育的一般步骤:采样,增殖培养,纯种分离,性能测定。 菌种改良的方法:杂交育种,原生质体融合,DN A 重组

原生质体融合步骤:1标记菌株的筛选2原生质体的制备3原生质体的融合4融合子的选择

制定种子筛选方法:营养缺陷性的筛选方法(中锏培养,淘汰野生型,检出检出缺陷性菌)突变株的筛选(随机筛选和理性化筛选)

微生物育种基本方法:自然育种,诱变育种,代谢控制育种,基因重组定向育种 防止育种衰退的措施:自然选育,生产菌株的改变

原生质体融合步骤:1标记菌株的筛选2原生质体的制备(脱壁酶处理)3原生质体的融合4融合子的选择

促使细胞膜结合的助溶剂聚乙二醇(PEG )和C + a PE G 是一种脱水剂。C + a 可提高融合频率 淀粉水解的方法:酸解法(双酶水解法),酶解法酸酶结合法 淀粉水解反应:淀粉—各种糊精—麦芽糖—葡萄糖

淀粉水解过程:淀粉—糊精(吸水膨胀)—液化糊精(无化反应,淀粉酶,)—低聚糖(糖化酶)—麦芽糖—葡萄糖

淀粉水解工艺流程:原料(淀粉水盐酸)—调浆—糖化—冷却—中和脱色—过滤除杂—糖液 细菌:7-16小时 放线菌:16-50 霉菌:24-61

浓香型:乙酸,丁酸,乙酯 清香型:乙酸乙酯 酒花的作用:赋予啤酒香味和苦味;蛋白凝聚,澄清麦汁;防腐杀菌 提高啤酒的稳定性和持泡性

常用的酒花有:酒花树脂 酒花油 多酚物质

大麦发芽的目的:产生酶,产香

杂菌污染危害比较分析:青霉素发酵污染:细短产气杆菌危害大于粗短产气杆菌 链霉素:细短杆菌;假细胞杆菌;产气杆菌大于粗大杆菌 四环素:怕双球菌,芽孢杆菌,荚膜杆菌污染

柠檬酸:怕青霉素污染 谷氨酸:怕噬菌体污染 杂菌污染途径:种子带菌空气带菌,操作失误导致染菌设备渗漏或死角导致染菌 噬菌体污染必须具备的条件:噬菌体,活菌体,噬菌体与活菌体接触的机会以及适宜的环境 噬菌体污染的防治措施:严格活菌体排放,切断噬菌体的根源 做好环境卫生,消灭噬菌体与杂菌,严防噬菌体与杂菌进入种子罐或发酵罐内 抑制罐内噬菌体的生长 简答 技术:1. 纯种培养技术2. 有氧发酵抗生素(以抗生素的生产为标志)3. 氨基酸发酵4. 基因工程阶段(DNA 重组技术、原生质体融合技术) 生物反应过程:1原料的预处理及培养基的制备2生物催化剂的制备3生物反应器及反应条件的选择4产品的分离与纯化 发酵过程的内容,采用过程手段:1菌种的选育2配置培养基和灭菌3扩大培养和接种4发酵过程5发酵产物的分离和提取 微生物工业对菌种的要求:原料廉价生长迅速,目的产物产量高2易于控制培养条件,酶活性高,发酵周期短,3抗杂菌和噬菌体的能力强4菌体遗传性能稳定,不易变异和退化,不产生任何有害的生物活性物质和毒素,保证安全生产 菌种衰退的原因:1菌种保藏不妥,2菌种生长的条件要求没有得到满足或是遇到不利条件,或是失去某些需要的条件;3经诱变获得的新菌株发生回复突变,从而丧失新的特征的情况。 菌种发生退化直接原因:菌种的连续传代。防止衰退的直接措施:1菌种分离2菌种的复壮纯种分离,通过寄生体进行复壮,淘汰一衰退的个体3提供良好的环境条件4有优良的保藏方法5定期纯化菌种 重组D NA 技术:1目标D NA 片段的获得2与载体DNA 分子的链接3重组D NA 分子引入宿主细胞4从中选出含有所需重组DN A 分子的宿主细胞 酵母扩大过程:试管菌株—液体试管—小三角瓶—卡式罐—汉森罐—酒母繁殖槽—发酵罐 放线菌斜面培养温度28度少数为37度培养时间5~14d 霉菌25~28度,4~14d细菌大多数37度少数28度1~2d,产生孢子细菌5~10d 影响孢子质量的因素:1培养基2培养温度3培养时间及冷藏时间4接种量(指移入的种子的体积与接种后培养液的体积比)霉菌接种量为10%多数抗生素7~15%,肌酐酸发酵,接种量1.5%~2%,指霉菌素发酵的接种量为0.1%~1% 影响种子质量的因素:1培养基2培养条件3种龄(种子的培养时间) 细菌的种龄7~25h霉菌种龄16~50h,放线菌菌龄21~64h 4.接种量 酵母细胞中C :N =100:10,一般发酵工业中C :N=100:(0.2~2) 淀粉糖化过程:淀粉—葡萄糖(淀粉水解反应)○1复合二糖(复合反应)复合低聚糖○25’-羟甲基糖醛—有机酸,有色物质《其中,淀粉的水解反应时主要的,而葡萄糖的复合反应和分解反应时次要的》 淀粉水解糖的制备方法:酸酶法、酶解法、酸酶结合法 淀粉水解变化:淀粉吸水膨胀(无化学反应)→糊化α—淀粉酶或酸→液化 聚糖(3~6个葡萄糖)→麦芽糖(2个葡萄糖)→1个葡萄糖 淀粉(淀粉水解反应)葡萄糖①→(分解反应)5’—羟甲基糠醛——→有机酸、有色物质②←→(复合反应)复合二糖←→复合低聚糖 糖酵解EMP 途径:葡萄糖经过1,6—二磷酸果糖生产3—磷酸甘油醛,3—磷酸甘油醛再降解生成酮,酸产生A TP 的代谢途径蒸汽喷射液化工艺流程:调浆—配料—1次喷射液化—液化保温—2次喷射—高温维持—2次液化—冷却—糖化 防止老化方法:液化达到终点后,酶活力渐丧失,为避免液化酶的影响,需对液化进行灭酶处理 空气净化的一般流程: 空气吸口气—粗过滤器—空气压编机—1级空气冷却器—2级客气冷却器—分水器—空气贮罐—旋风分离器—丝网除沫器—空气加热器—总空气—过滤器—分空气过滤器—无菌空气 异型乳酸发酵:磷酸解酮酶途径进行糖代谢的微生物,葡萄糖发酵产物,除了生成乳酸之外,还有比列较高的乙醇和二氧化碳,其合成途径有1(6-磷酸葡萄糖途径)2双途径 双且途径的特点:有两个磷酸解酮酶(PK )参与2在没有氧化作用和脱氢反应参与2分子葡萄糖分解为3分子3-磷酸甘油醛,接着在3-磷酸甘油醛脱氢和乳酸脱氢酶的参与下3-磷酸甘油醛转变为乳酸 甘油发酵机制(亚硫酸盐溶甘油发酵,碱性甘油发酵) 柠檬酸积累的代谢调节:糖酵解及丙酮酸代谢 三羧酸循环的调节 及时补加早酰乙酸 柠檬酸的生物合成途径:被译为是葡萄糖经EMP 途径生成丙酮酸,丙酮酸在有氧的条件下,一方面氧化脱羟生成乙酰COA ,另一方面丙酮酸羧化生成草酰乙酸,又与乙酰CO A 在柠檬酸合成酶的作用下缩合生成柠檬酸 在三磷酸循环中,要使柠檬酸大量累计必须解决两个基本问题:1设法阻断代谢途径2代谢途径被阻断部位之后的产物,必须有适当得补充机制,满足代谢活动的最低要求,维持细胞生长,才能维持发酵持续进行 柠檬酸积累机理:(为什么要加大EM P 途径,如何加大EMP 途径)由锰缺乏抑制Pro 的合成,而导致细胞内的NH4浓度升高和一条呼吸活性强的侧系呼吸链不产生A TP ,这两方面的因素分别解除了对磷酸果糖激酶的代谢调节,促进了EMP 途径畅通2由组成型的丙酮酸羧化酶源源不断提供草酰乙酸3在控制Fe 2+含量的情况下,顺乌头酸菜水合酶活性低,从而使柠檬酸积累4丙酮酸氧化脱羧生成乙酰CoA 和CO2固定两个反应平衡,以及柠檬酸合成酶不被调节,增强了合成柠檬酸能力5柠檬酸积累增多,PH 低,在低PH 时,顺乌头酸水合酶和异柠檬脱氢酶失活,从而进一步促进了柠檬酸自身的积累 氨基酸发酵的代谢控制采取的措施:1控制发酵的环境2控制细胞渗透性3控制旁路代谢4降低反馈作用的浓度5消除终产物的反馈抑制与阻遏6促进A TP 的积累,以利于a a 的生物合成 谷氨酸族氨基酸的生物合成途径有EM P 途径,H MP 途径,T CA 途径乙醛酸循环和Co2固定反应 影响谷氨酸积累的因素:内在(选育菌种、膜通透性,生物素缺失细胞膜、加青霉素细胞壁)外在(溶解氧、氨离子、P H 值、RH 值、磷酸、生物素) 酵母扩大过程:试管菌株→液体试管→小三角瓶→大三角瓶→卡式罐→汉森罐→发酵罐 基因工程菌发酵与传统发酵的区别:微生物:基因工程菌带外源基因 而传统卫生不含外源基因 发酵工艺目的:基因工程菌发酵目的是高效表达外源基因,尽可能减少宿主本身的污染,获得大量外源基因表达产物 外源基因表达涉及因素:宿主,载体,环境,产物纯化 基因工程菌的不稳定性:1. 质粒不稳定 2表达产物不稳定 表现形式 1. 质粒丢失 2. 重组质粒发生DNA 片段脱落,表达产物不稳定 基因工程菌的不稳定性的原因:环境影响和生理遗传 基因工程菌稳定的三大因素:宿主细胞遗传稳定性;重组质粒;工程菌环境 麦芽糖化时淀粉的变化:直链淀粉:不形成糊精,最终分解为麦芽糖 支链淀粉:易膨胀,形成不发酵的低级糊精以及麦芽糖。

9、工业发酵培养基常用能源 ①碳源:供给菌体生命活动所需能量和构成菌体细胞以及代谢产物的基础、糖类(玉米淀粉使用最广)、脂肪、有机酸、石油等②氮源:构成菌体细胞物质和代谢产物(1、有机氮源:玉饼粉、花生饼粉、玉米浆、麸皮等。2、无机氮源:NH 4NO 3、尿素、氨 水等) 10、为什么要分快速利用碳氮源和慢速利用碳氮源?因为快速利用碳氮源和慢速利用碳氮源相互配合,发挥各自优势,避其所短,选用适当的碳 11、氮比淀粉水解糖的制备 淀粉经水解反应生成葡萄糖,同时在整个水解过程,由于受到酸和热的作用,一部分葡萄糖发生复合反应和分解反应 淀粉吸水膨胀→糊化(无化学反应)α-淀粉酶或酸→液化 糊精,糖化酶(由7-12个葡萄糖残基组成) 低聚糖(3-6个)麦芽糖(2个) 葡萄糖(1)副反应→复合反应:复合二糖(龙胆二糖;异麦芽糖)/分解反应:5-羟基甲基糠醛 有机酸 、有色物质 12、双酶法制糖? 淀粉(α-淀粉酶)→液化液(α-淀粉酶在140℃才会失活)→(糖化酶)→糖液 双酶法糖化的关键: 1、高活性的酶制剂2、配制时先调酸至酶活性最高点(PH=5.9-6.1)搅匀,再加入酶,不用金属器皿调配。3、Ca 、M g 、Na 、K 等金属对酶起增加稳定作用,A g 、Hg 、Cu 等对酶抑制或失活。4、酶的底物浓度会影响反应速度、DE 值。浓度高副反应增大。所以淀粉乳为30-40% 5、采用喷射法液化时,采用耐高温酶110℃ 5-10分6、糖化时间 液化1小时,糖化36小时,DE 值达最高95%-99% ;OD=0.003糖化结束。7、流加酶 为减少复合反应,缩短糖化时间可以分批加入。α-淀粉酶加量10-20U/g 干淀粉。无锡耐高温菌(液体)20000U/ml(0.5-0.6L/t)8、两次灭酶 操作 (第一次5-10分;第二次30分9、用Na 2CO3 调PH 10、加CaCI 2,保护酶活性,用量0.15-0.3%干淀粉 为何要控制液化程度?

液化程度不能太低的原因:液化程度低,液化液的黏度就大,难于操作;葡萄糖淀粉酶属于外酶,水解只能由底物分子的非还原性末端开始,底物分子越小,水解的机会就越小;淀粉易老化,不利于糖化。液化程度不能太高的原因:因为葡萄糖淀粉酶是先与底物分子生成络合结构,而后发生水解催化作用。液化超过一定程度,不利于糖化酶与液化淀粉生成络合结构,影响催化效率,使糖化液否认最终DE 值偏低。

13、液化程度控制

(1)液化程度为什么不能太低?

原因:①在液化过程中,液化程度太低,液化液的黏度就大,难于操作②葡萄糖淀粉酶属于外酶,水解只能由底物分子的非还原性末端开始,底物分子小,水解的机会就越小,会影响到糖化速度③液化程度低,淀粉易老化,不利于糖化,特别是会使糖化液的过滤性相对较差(2)为何液化时要控制葡萄糖值在10-20之间较好?在正常液化条件下,控制淀粉水解程度在葡萄糖值为10-20之间为好,因为此时保持较多量的糊精及低聚糖,较少量的葡萄糖,而且液化温度较低时,液化程度可偏高些,这样经糖化后的糖化液的葡萄糖值较高

(3)为何进行两次灭酶?

第一次为液化达到终点时灭液化酶(100℃10mi n ),为避免液化酶影响糖化酶。第二次为糖化后灭糖化酶(90℃30mi n )减少副反应,保持高的DE 值。 14、氨基酸发酵机制: 1. 氨基酸发酵的代谢控制:(6条手段) 答:㈠控制发酵的环境条件:如O 2、温度、生物素、磷酸等,谷氨酸发酵必须严格控制菌体生长的环境条件,否则就几乎不积累谷氨酸。㈡控制细胞渗透性:①化学控制方法:控制磷脂的合成(膜),控制细胞壁;②物理控制方法:突变位置,使用温度敏感株。㈢控制代谢旁路:有些氨基酸发酵依赖于控制旁路代谢来进行。㈣降低反馈作用物的浓度:如结构类似物。㈤消除终产物的反馈抑制与阻遏作于:是通过使用抗氨基酸结构类似物突变株的方法来进行的。㈥促进A TP 的积累,以利于氨基酸的生物合成:氨基酸的生物合成需要能量,APT 的积累可促进氨基酸的生物合成。 2. 谷氨酸发酵机制:㈠谷氨酸生物合成途径有EMP ,HMP ,TCA , 乙醛酸和CO 2固定㈡葡萄糖先生成谷氨酸,再从谷氨酸依次经鸟氨酸、谷氨酸生物合成精氨酸。㈢谷氨酸比天冬氨酸优先合成。(都在T CA 循环外)(1) 谷氨酸前提物质—α-酮戊二酸. (C 5)(2)天冬氨酸 草酰乙酸(C 4) 15、抗生素发酵机制:

为什么先初级代谢产物生成后次级代谢产物生成?答:初级代谢产物是指各级生物产生的,生长和繁殖所必须的物质,而次级代谢产物是指由各级生物产生的,与各级生物生长和繁殖无关的一类物质。㈠次级代谢产物是以初级代谢产物为母体衍生出来的,次级代谢途径并不孤立,而与初级代谢途径有密切关系。㈡由初级代谢产物衍生的次级代谢产物的基本途径有7种,这些次级代谢途径中所涉及的酶有的是初级代谢酶,初级代谢与次级代谢都受菌体的代谢调节,当与抗生素完成有关的初级代谢途径受到控制时,抗生素的合成必然受阻。

㈢次级代谢由质粒和染色体两方控制,因为一部分代谢产物的形成,取决于由质粒产生的酶所控制的代谢途径,这部分代谢产物为质粒产物,而初级代谢只受到核内DNA 的调节控制,并不受核外质粒等遗传物质的影响。

16、厌氧与有氧的区别:

答:㈠设备:有氧发酵有通气搅拌供养装置,厌氧发酵不需供养装置㈡途径:厌氧与有氧都经过EM P 途径,但厌氧不进入TCA 循环,在核外的物质中完成;有氧进入TCA 循环,在细胞线粒体内完成。 一切代谢在有氧条件下进行

17、初级代谢与次级代谢产物的关系:①从代谢方面分析:次级产物是以初级产物为母体衍生出来的,次级代谢途径并不是孤立的②遗传:初级受核内DN A 控制,次级受核内DNA 与质粒同时控制③从代谢途径分析,二者均有共同的分叉中间体 18、生物工艺过程控制:(微生物→种子培养→发酵→产物积累→结束)㈠温度对发酵的影响:①温度会影响各种酶反应的速率;②改变菌体代谢产物的合成方向;③影响微生物的代谢调节机制;④影响发酵液的理化性质;⑤进而影响发酵的动力学特性和产物的生物合成。 ㈡PH 对发酵的影响:①对微生物酶影响;②改变膜透性影响代谢产物和排泄;③影响微生物对营养的吸收;④影响代谢产物质量和比例。㈢O 2对发酵的影响:①培养基影响:培养液丰富,菌体生长快,耗氧量大;发酵浓度高,耗氧②菌龄影响:呼吸旺盛时,耗氧量大,菌体处于衰老状态,耗氧量自然减弱。③发酵条件影响耗氧:在舒适条件下发酵,耗氧量大。

19、F BC (补料分批培养)有什么好处(作用)?(控制条件:O 2、P H 、C O2) 答:①可以控制抑制性底物浓度;②可以解除或减弱分解代谢物的阻遏。③可以使发酵最优化。

12. 培养基与设备,管道灭菌条件

①种子罐,发酵罐,计量罐,补料罐等灭菌及管道灭菌:蒸汽压为0.147Mpa ,45mi n ②空气总过滤器和分过滤器灭菌:0.174M pa 2h ③种子培养基实罐灭菌:谷氨酸发酵培养基实罐灭菌为110摄氏度 10mi n ④发酵培养基实罐灭菌:谷氨酸发酵培养基实罐灭菌为105摄氏度5mi n ⑤发酵培养基连续灭菌:一般培养基为130摄氏度5min, 谷氨酸发酵培养基为115摄氏度6——8mi n ⑥消泡剂灭菌:直接加热至121摄氏度 30mi n ⑦补料实罐灭菌:淀粉料液为121摄氏度 5mi n ⑧尿素溶液灭菌:105摄氏度5mi n 14. 厌氧发酵机制 ㈠酵母菌的酒精发酵

①酒精生成机制:葡萄糖→(EM P )→丙酮酸 丙酮酸→乙醇

酵母菌在无氧条件下:丙酮酸→乙醇+CO2 1分子葡萄糖分解为2分子乙醇2分子CO 2 乙醛→乙醇 2分子A TP 总反应式:C 6H 12O 6+2AD P+2H3PO 4→2CH 3CH 2OH +2CO2+2A TP

②酒精发酵中产物的形成(CO 2 甘油 乙醛 琥珀酸 乙酸 酯 高级醇)

杂醇油的生成:氨基酸氧化膜氨或者由 葡萄糖直接生成(原因:菌种 培养基 发酵条件) 酯类物质:(酒花香,麦芽香,形成的各种酯类的香味)→啤酒香; (果香 发酵香 陈酿香)→果酒香味 (二)乳酸发酵 同型乳酸发酵:是乳酸菌利用葡萄糖经酵解途径生成丙酮酸。由于大多数乳酸菌不具有脱羧酶,因此。丙酮酸不能脱羧成乙醛,而在乳酸脱氢酶的催化下(需要还原性辅酶Ⅰ)丙酮酸为受氢体被还原成乳酸。

异型乳酸发酵:磷酸解酮酶途径进行糖代谢的微生物,葡萄糖发酵产物,除了生成乳酸之外,还有比列较高的乙醇和二氧化碳,其合成途径有1(6-磷酸葡萄糖途径)2双岐途径

双岐途径的特点:有两个磷酸解酮酶(PK )参与2在没有氧化作用和脱氢反应参与2分子葡萄糖分解为3分子3-磷酸甘油醛,接着在3-磷酸甘油醛脱氢和乳酸脱氢酶的参与下3-磷酸甘油醛转变为乳酸

㈡甘油发酵机制

①亚硫酸盐法甘油发酵(不产生A T P ,乙醛不能作为受氢体,磷酸二羟丙酮作为受氢体)②亚硫酸氢钠不能加的太多,否则会使发酵菌因得不到能量而终止发酵 碱性甘油发酵:酒精酵母在PH7.6以上的条件下,发生歧化反应,相互氧化还原,生成乙醇乙酸 甘油,不产生A T P ,能在酵母细胞生长情况下进行发酵 乳酸发酵机制:(异型与同型区别)(1) 同型乳酸发酵:是乳酸菌利用葡萄糖酵解连续生成丙酮酸,在乳酸脱氢酶催化下,丙酮酸为受氢体被还原为乳酸,发酵产物中之有乳酸(2)异型乳酸发酵:依磷酸解酮酶途径进行糖代谢的微生物,葡萄糖发酵产物,除生成乳酸之外还有比例较高的乙醇和CO 2,其生物合成途径有两种:① 6-磷酸葡萄糖酸途径C 6→木酮糖C 5→乙醇、乳酸。②双岐途径:双岐杆菌→乙酸、乳酸。

15. 好氧发酵机制:

一. 柠檬酸发酵机制⑴途径:EMP 、HMP 、TCA ⑵合成反应:乙酰COA+草酰乙酸→柠檬酸 即 丙酮酸→①氧化脱羧(乙酰COA )②羧化(草酰乙酸)→柠檬酸

⑶怎样积累柠檬酸:①积累柠檬酸必须→阻断柠檬继续代谢、补充草酰乙酸→思路 ②柠檬酸生物合成的代谢调节机制:⒈关键酶(提高酶活力)2. 切断支路(顺乌头酸酶失活,TCA 阻断)3. 中间体物供给(草酰乙酸的及时供给)

中心点:阻断支路,回补中间产物: ① 调节手段:关键酶:①磷酸等糖

激酶(PF K )、黑曲霉。②丙酮酸激酶的调节(PK )

③TCA 循环的

调节。④前提物质。⑤回补调节。 控制细胞膜的方法

⑴化学控制方法 控制磷脂的合成(膜) 控制细胞壁(壁)⑵物理控制方法 突变位置 使用温度敏感株 消除终产物的反馈抑制与阻遏作用:是通过使用抗氨基酸结构类似物突变株的方法来进行的。

F BC 的优点:1. 可以解除底物抑制,产物反馈抑制和分解代谢物的阻遏;2. 可以避免在分批发酵中因一次投料过多造成细胞大量生长所引起的一切影响,改善发酵液流变学的性质;3. 可用座位控制细胞质量的手段,以提高发芽孢子的比例;4. 可作为理论研究的手段,为自动控制和最优控制提供实验基础。 F BC 的作用:1可以控制抑制性底物的浓度;2可以解除或减弱分解代谢物的阻遏;3可以使发酵过程最佳化

酒的分类:葡萄酒,黄酒,白酒,啤酒,果酒,配制酒,国外蒸馏酒 葡萄酒的分类:干葡萄酒,半干葡萄酒 半甜葡萄酒,甜葡萄酒葡萄酒:酒度 9-13% 黄酒 15% 白酒 38-65 啤酒 3-4% 麦汁浓度 9-14度 .

啤酒生产的工艺流程:原料清洗 大麦分级 大麦发芽 干燥 麦汁制备 大麦粉碎 糊化 糖化 混合麦汁加酒花煮沸 麦汁澄清 冷却 通氧 啤酒发酵(前酵和后酵)过滤灭菌 灌装出售 啤酒性能指标:色泽、透明度、泡沫(唯一把泡沫作质量指标的酒)、饮用温度(12℃最佳)

工业上常用的碳源分为快速碳源(葡萄糖)和慢速碳源(乳糖、淀粉、蔗糖) 工业上常用的氮源分为无机氮源(氨水、铵盐或硝酸盐)和有机氮源(玉米浆、豆饼粉、花生饼粉、棉籽粉、鱼粉、酵母浸出液)

“老五甑”操作:

小渣和回糟可以互换;小渣加粮20%,大渣加粮80%;小渣(粮20%+麸皮+大曲)大渣(粮80%+麸皮+大曲);小渣蒸酒后进入回糟,回糟蒸酒后扔糟;大渣蒸酒后重新分配,一半加入80%的粮留在大糟,另一部分加20%的粮进入小糟

相关概念:立渣:第一次进窖发酵。大渣:加粮多,只加粮不加曲。小渣:加粮少,不加粮,只加曲


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