1、发酵与酿造学,李晓英 13527391676 QQ:623370927,成 绩 评 定,第一章 绪论,一、发酵与酿造技术的历史 二、发酵与酿造技术特点以及与现代生物技术的关系 三、发酵与酿造技术的研究对象 四、发酵与酿造技术的发展趋势,发酵的英文Fermentation是从拉丁语ferver即“翻腾”、“沸涌”、“发泡”而来；因为发酵有鼓泡和类似翻腾、沸涌的现象。如中国的黄酒、欧洲的beer就以起泡现象作为判断发酵进程的标志。 根据以往的观念，人们通常把食品发酵作为整个发酵工业的分支。,一、发酵与酿造技术的历史,广义通过微生物的培养使某种特定代谢产物或菌体本身大量积累的过程。 狭义厌氧微生物或
2、兼性厌氧微生物在无氧条件下进行能量代谢并获得能量的一种方式。 发酵工业：（巴斯德）经纯种培养和提炼精制获得的成分单纯、无风味要求的产品的生产过程叫发酵工业。如酒精、抗生素、柠檬酸、氨基酸、酶、维生素、某些色素等。,2、酿造(brewing)和酿造工业,酿造(brewing)：我国人们对对一些特定产品发酵生产的特殊称法，是未知的混合微生物区系参与的一种自然发酵。 酿造工业：经自然培养、不需提炼精制、产品由复杂成分构成并有较高风味要求的发酵食品或调味品，如黄酒、白酒、清酒、葡萄酒、酱油、醋、腐乳、豆豉、面酱等的生产过程。,1676年列文虎克（Leewenhoch） 18361837年Larkutz
3、ing 18561857年Pasteur 1870年Pasteur 1880年科赫（Robert Koch） 1897年，Buchner（布赫纳） 1928年，Fleming 1940年，Florery和Chain 1945年，抗生素工业,（二）、发酵工业的微生物技术发展史,1836-1837年Larkutzing发现在啤酒的发酵中存在活的生物体，但并未发现发酵与微生物的关系。,不同时期观察到的酵母菌细胞结构,发酵是由微生物进行的一种化学变化，不同类型的发酵是由形态可以区别的各种特殊的微生物所引起的。 1870年，Pasteur发现了微生物之间有相互抑制的作用。即拮抗作用。 其间1804年，法
4、国厨师阿培尔（Appert）发明了瓶装罐头,1897年，Buchner（布赫纳）阐明了发酵的化学本质。即发酵是由酶引起的一类化学反应。 实验：酵母菌细胞用石英砂磨碎制成酵母汁 （应用于医学）+ 白砂糖（防腐） 意外发现发酵 这是无生物细胞体系发酵的最初例子。,1928年，Fleming发现了青霉素，开创了好气性发酵工程，建立了通风搅拌技术。,1928年，Fleming将其命名为：青霉素,霉菌菌落周围出现抑制萄 葡球菌生长的抑制现象,产黄青霉菌落,细菌生长 抑制区域,正常细菌 生长区域,-抗生素的发现,氨基酸生产菌种,1956年，日本的士下祝郎利用发酵法制造出了Glu。 至今22种氨基酸用发酵法
5、生产,第一个转折点微生物纯种分离培养技术建立 自然发酵时期：知其然而不知其所以然，如厌气性酒类，好气性醋。 微生物纯种分离培养技术，开创了人为控制微生物时代，减少了腐败现象，实现了无菌操作；发明了简便的密封式发酵罐；人工控制条件，提高发酵效率，稳定产品质量。,20世纪40年代，由于二战暴发，刺激了抗生素发酵工业的兴起，成功建立起深层通气培养法及整套工艺，包括向发酵罐内通入大量无菌空气、通过搅拌使空气分布均匀、培养基的灭菌和无菌接种 、通氧量、pH、培养物供给等均已解决，刺激了有机酸、酶制剂、维生素、激素等的大规模生产。,以动态生物化学和遗传学为基础，将微生物进行人工诱变，选育高产菌株，实现有选
6、择地大量生产目的产物。该技术先在氨基酸生产上获得成功，而后在核苷酸、有机酸、抗生素等其它产品中得到应用。,发酵罐的大型化、多样化、连续化和自动化方面有了极大发展。发酵过程的基本参数包括T、pH、罐压、DO 、空气流量、泡沫、CO2含量等均可自动记录和控制的在线测试探头等,针对单纯发酵法的缺陷，利用发酵法生产前体，用化学合成法得到终产品或反之。如Amyno法生产酱油。,基因工程技术，可以在体外重组生物细胞的基因，并克隆到微生物细胞中去构成工程菌，利用工程菌生产原来微生物不能生产的产物，如胰岛素、干扰素等，使微生物的发酵产品大大增加。 细胞融合技术：基因体外重组与克隆的工程菌株构建 酶工程很多产品
7、还采用一步酶法转化法，即仅仅利用微生物生产的酶进行单一的化学反应。例如，果葡糖桨的生产，就是利用葡萄糖异构酶将葡萄糖转化为果糖的。 生物反应器：反应罐等设备、昆虫躯体、动物细胞乳腺、植物细胞的根茎果实。,现代生物技术手段的应用大大推动了发酵与酿造技术的发展,细胞融合技术、基因工程技术、酶工程、发酵设备（生物反应器）的完善，使发酵和酿造技术已经不再是单纯的微生物发酵，已扩展到植物和动物细胞领域，包括天然微生物、人工重组工程菌、动植物细胞等生物细胞的培养。随着转基因动植物的问世，因此传统的发酵与酿造工业已经被赋予崭新内容，现代发酵与酿造已开辟了一片崭新领域。,1、采用多种原料，且多以淀粉质原料为主
8、。 植物性原料： 麦 ：beer、bread、格瓦斯(Kowas) 豆： 酱油、豆豉、腐乳（ToFo）、Temph、纳豆 水果：酒、果醋 菜：Kimichi（朝鲜） 茶叶：红茶、茶菌（海宝，醋酸菌、酵母、乳酸菌+红茶水+糖） 动物性原料： 乳：酸奶、Cheese 肉：香肠、沙拉米(Salami) 等,2、多菌种混合发酵，且多以霉菌为主的微生物群。（国外多以细菌、乳酸菌） 3、工艺复杂、多用曲：董酒生产制的曲用72味中药。曲（Koji） 4、多为固态发酵：醅、醪,1.按产品性质来分：,代谢产物发酵：产品包括初级代谢产物、中间代谢产物、次级代谢产物。初级代谢产物：微生物生长不同阶段产生不同的代谢产
9、物，对数生长期形成的产物往往是细胞自身生长所必需的，如氨基酸、核苷酸、蛋白质、脂类、糖类等。次级代谢产物：微生物细胞生长进入稳定期，有些微生物合成的在对数生长期不能合成的、对细胞代谢没有明显意义但具有明显优势的化合物。,酶制剂发酵：1894年，日本高峰(Takanin)利用霉菌高峰淀粉E （胞内或胞外） E分离提取E制剂 固定化酶 （中国的曲酒可以看成是复合酶制剂的生产）。 生物转化发酵： 生物转化是指利用生物细胞中的一种或多种酶，作用于一些化合物的特定部位（基团），使它转变成结构相类似但具有更大经济价值化合物的生化反应。其特点是：反应特异性强。如：LA CLA SCP、藻类、食用菌类（冬虫夏草、蜜环菌、灵芝、茯苓、香菇、云芝）,思考题,简述食品酿造生产中选择菌种应遵循的的原则,
