1、1固态发酵名词1、界面：是指两个物体相态相接触的分界层，也可称为界面层，它占有一定的厚度和面积。没有两相接触，就没有界面。反之，凡是有两相接触的地方，就会有界面出现。2、网结现象（anastomosis）：在菌落发育后期，菌丝之间互相接触，菌丝接触点的壁局部降解而发生菌丝的网结现象。3、固态发酵反应器内的物料，由气体（气相）和培养物料（固相，包括含结合水的固相）组成。4、拟均质相：即物料颗粒和颗粒间的气相到达到平衡状态时，将物料层视为一个相。相内物质的分布是均匀的，其理化性质是完全相同的。此时，反应器内的物质是顶空层和物料层之间的交换。5、顶空层：是固态发酵反应器（一般指转鼓式反应器）内物料层
2、上方被气体所占据的空间区域称为顶空层。6、物层料的“二相”体系：物料层由含菌体的物料颗粒（固相）和颗粒间隙中的气体（气相）这二相组成；物料层中的固态物料颗粒和气相间发生物质交换和传递；外部进入的空气和颗粒间的气体发生物质和热量的交换。7、物料层的组成是：物料基质、微生物、物料颗粒间隙的空间8、强制通风：即空气主体穿过物料层主体（从物料层的下方通入，上方排出，或方向相反）；强制通风时空气应具有一定的压力。9、非强制通风：即空气主体与物料主体大致分属于两个不同区域。如浅盘式发酵，气体通过自然扩散与固相物料接触；而卧式转鼓式反应器，空气从反应器的一端的顶空层进入，当物料层在转鼓内运动（运动方式有多种
3、）时，一部分物料与顶空层的部分气体接触而发生气体物质的交换。10、广义的发酵：人们把利用微生物生产目的产物的作用或过程(不论分子氧和其他外源电子受体存在与否)统称为发酵。11、狭义的发酵：它包括抗生素发酵、柠檬酸发酵、氨基酸发酵、维生素发酵等有氧发酵；以及酒精发酵、丙酮一丁醇发酵等无氧发酵，即狭义的发酵。12、酿造：一词是由酿和造并列构成的并列(联合) 词组，且由酿扩展而来。微生物学研究表明，酿造实际是一种生物现象，是多种微生物的共同作用。13、白酒：又名烧酒（因其被能点燃） ，它是以曲类、酒母等为糖化发酵剂，利用粮谷或代用料、经蒸煮、糖化发酵、蒸馏、贮存、勾兑而成的蒸馏酒。14、低温双边发酵
4、：采用较低的温度，让糖化作用和发酵作用同时进行，即采用边糖化边发酵工艺（双边） 。15、界面效应：同一微生物在同一相中的生长代谢与在不同界面上的代谢不同。16、大曲：以小麦或大麦和豌豆为主要原料，将其粉碎、加水、压制成砖状的曲胚，在一定温度和湿度下使自然界的微生物进行富集和扩大培养，再经风干而制成的含有多种菌的一种糖化发酵剂。17、续渣法：将渣子(指粉碎后的生原料 )蒸料后，加曲(大曲或麸曲和酒母)，入窖( 即发酵池)发酵，取出酒醅(又称母糟，指已发酵的固态醅)蒸酒，在蒸完酒的醅子中，再加入清蒸后的渣子(这种单独蒸料操作称清蒸 )；亦有采用将渣子和酒醅混合后，在甑桶内同时进行蒸酒和蒸料(这种操
5、作称混烧 )，然后加曲继续发酵，如此反复进行。18、老五甑：就是每次出窖蒸酒时，将每个窖的酒醅按入新投的原料，分成五甑蒸馏后。其中四甑料重新回入窖内发酵，另一甑料作为废糟扔出，这种操作概括为“蒸五下四” 。19、小曲：是生产半固态发酵法白酒的糖化发酵剂，具有糖化与发酵的双重作用。它是用米粉或米糠为原料，添加中草药并接种曲种培养而成。 220、酱油：是利用曲霉等微生物产生的蛋白酶和淀粉酶等酶系，在长时期的发酵过程中，将大豆、小麦等蛋白质原料和淀粉质原料水解生成多种氨基酸和糖类，并经细菌、酵母菌进一步发酵而成的色香味俱佳的调味品。21、生物农药：又称生物源农药，一般是指直接利用自然界有益的生物或从
6、某些生物中获取的具有杀虫、防病等作用的生物活性物质。22、微生物肥料：又称菌肥、接种剂，是一种以微生物生命活动使农作物得到特定肥料效应的微生物制剂。23、单细胞蛋白（SCP）：是通过培养单细胞生物而获得的菌体蛋白质。24、次级代谢产物：25、水活度 w：湿料饱和蒸汽压 (p)跟同样温度下纯水的饱和蒸汽压(p0)的比值。26、静态密闭式固态发酵：主要是指发酵过程中的固体基质保持相对静止状态，通常所说传统的固态发酵即指此种发酵方式。27、动态固态发酵反应器：其中的基质处于间断或连续的运动状态，从而强化了传热和传质，设备结构紧凑，自动化程度相对较高，但由于机械部件多，结构复杂，灭菌消毒比较困难，固态
7、基质的搅拌能耗过大，发酵物料的持续运动有可能会破坏菌丝体，从而影响菌体的生长与代谢。0pw3固态发酵工程原理及应用1、现代固态发酵原理及其应用1.1 固态发酵的定义固态发酵是微生物在没有或基本没有游离水的固态基质上的发酵方式，固态基质中气、液、固三相并存，即多孔性的固态基质中含有水和水不溶性物质。1.2 固态发酵的特点其培养基呈固态，在满足菌体生长代谢的水活度条件下，基质中几乎没有自由流动水。因此，固态发酵是以气相为连续相，以液膜及其覆盖的固相为固定相的三相系统。1.3 固态发酵与液体发酵比较固态发酵 液态发酵培养基中无游离水的流动 始终有游离水流动培养体系存在气、液、固三相，气相是连续相 仅
8、涉及气液两相，液相为连续相接种量较大 接种量较小产物浓度高 产物浓度低不均一性 均一性原料成本较低 原料成本较高1.4 固态发酵的分类（1) 按微生物的情况和形成的产品条件不同分类固态发酵可以以许多不同的形式进行分类，按照使用的微生物的情况和形成的产品条件不同，固态发酵可分为自然富集固态发酵，强化微生物混合固态发酵，限制微生物混合固态发酵和单菌固态纯种发酵。（2) 按固态发酵固相的性质分类根据固态发酵固相的性质，可以把固态发酵分为两种类型。一种是以农作物（如麸皮，豆饼）为底物的固态发酵方式。这些底物即是固态发酵过程中的固相组成部分，又为微生物生长提供营养，在这里可称这种发酵为传统固态发酵方式（
9、或固体底物基质固态发酵） 。另一种固态发酵方式是以惰性固态载体为固态发酵过程的固相，微生物生长的营养是吸附在载体的培养液，称这种发酵方式为惰性载体吸附固态发酵。2、固态发酵微生物生长代谢（了解）2.1、固态发酵微生物特征:适宜于固态发酵的理想微生物应具备下面几个特征：能够利用多糖的混合物；有完整的酶系，可以迅速从对某一种多糖的代谢转为对另一种多糖的代谢；能够深入到料层中，也能穿入基质细胞内；在发酵过程中以菌丝形式生长，而不易孢子化；生长迅速，染菌概率小；可以在含水量低的基质中生长；能够耐受高浓度的营养盐；可以耐受基质预处理过程中产生的苯类等有毒物质。42.2、界面效应：界面是指两个物体相态相接
10、触的分界层，也可称为界面层，它占有一定的厚度和面积。没有两相接触，就没有界面。反之，凡是有两相接触的地方，就会有界面出现。气固、气液、液固、液液、固固，大多数界面呈净的负电荷，因而吸引阳离子和各种大分子。界面对营养物的吸附是由于界面上的原子力场不饱和，具有一定的表面能，因而可以吸附某些生物大分子以降低表面能。另外，在微生物生长代谢过程中产生一些具有很大吸附作用的蛋白质或多糖。这些作用使微生物在界面堆积生长。2.3、菌丝顶端生长的机制：丝状真菌的生长是以其顶端延长的方式进行的，顶端之后的菌丝只能变厚而不能伸长；在生长过程中又靠顶端延伸的方式产生繁茂的分枝而构成真菌的菌落，可见真菌的生长主要表现在
11、菌丝顶端的生长。2.4、关于菌丝顶端分泌复杂的纤维素酶系统分解纤维素机制的假说：某些物理信息由纤维素传送到真菌细胞核中导致酶 El 合成，该酶可切断纤维或微纤维与纤维材料的结晶部分的连接。紧密接触是对 E1，也可能是其他酶组分的产生是非常重要的。第二个酶(E2)合成的启动。E2 由两种组分构成：(i) endo 1，4-p-D-glucan glucanohydrolase lendo-glucanse，它可将高聚葡萄糖长链随机切断为短链，也有许多葡萄单体释放出来； () exo-1,4-D-glucan glutohydrolase，从聚葡萄糖链的非还原端切下寡糖(cellobiose)，可
12、见 E2 的产物是寡糖、二糖和葡萄糖。纤维二糖被细胞吸收，诱导第三种酶即 E3(-glucosidase)合成，将纤维二糖分解为葡萄糖单体。E3 属于胞内酶，但仍有一小部分可以分泌到体外。老细胞或自融的细胞中可释放出大量的 E3，因此纤维二糖在菌体内外均可被分解为葡萄糖。2.5、固态发酵过程中生物量的测定方法：（1） 、利用与菌体生长有关的某些现象估测生物量：模拟培养底物法测定生物量应用惰性载体的方法测定生物量。附着有培养物的载体，通过清洗、干燥、排除营养基质后，可以称取总生物量。例如，将凝固琼脂使用在模拟固态底物孔隙结构的模型中，经过培养后，琼脂通过微波炉熔化并用水清洗、使琼脂与菌体分离，测
13、定其生物量。目前人们没有进行从载体中分离出菌量的尝试，干燥后质量的差异被假设为生、死生物量之和。（2） 、测定出生物体中某些特殊物质的含量推知生物量如果生物体某特定组分含量始终不变或各生长阶段的变化已知，且测量不受底物干扰，找到该组分生物量的线性关系，通过测定该组分的量就可以推测细胞生物量。如，红外辐射分析技术，测定葡萄糖胺、麦角甾醇，ATP、DNA 和蛋白质的含量；该方法首先要获得发酵物料的标准光谱。反射光三色刺激分析测定，固态发酵过程中，由于生物化学的变化以及孢子和生物体的形成，发酵基质的颜色将随之变化。3、影响固态发酵的因素影响固态发酵的因素大致分为生物学因素和理化因素两类。生物学因素：
14、这类因素与生物学有关，如菌体的代谢和繁殖，它以特定的方式决定某些种群的行为。理化因素：这类因素与系统中发生的物理化学现象有关，它们通过动量、能量和物质等热力学因素的转移影响着固态发酵系统的变化过程。53.1 碳源和氮源的关系(C/N 比)任何发酵过程选择合适的能源或碳源都必须考虑两点：(1)所选择的碳源可以被微生物利用并产生某种代谢产物，据此可制订合适的培养基配方。(2)选择适当的微生物去利用特定的培养基组分，如工业废弃物、对环境有害作用的垃圾或者原料，以提高生产的经济效益，这就需要确定适当的培养基组成成分。一般来说，CN 比对于获得特定产物的特定过程是非常重要的，尤其是代谢产物与菌体生长无关
15、或者部分相关时。在代谢与菌体生长相关的情况下，最好从一开始就保持平衡稳定的培养基组分；当所用的菌种是真菌时，还需要考虑 CN 比是如何诱导或延迟孢子的形成。3.2 温度温度对生物体生长的影响：使蛋白质变性，酶抑制，促进或抑制特定代谢途径产物，细胞死亡等3.3 湿度及水活度 w湿度是和固态发酵的定义、生物学材料特性密切相关的因素。微生物能否在基质上生长取决于该基质的水活度 w。(1)水活度 w 定义为：湿料饱和蒸汽压(p) 跟同样温度下纯水的饱和蒸汽压(p0)的比值。(2)不同微生物对水活度的要求一般而言，细菌要求 w 在 0.900.99 之间；大多数酵母菌要求 w 在 0.800.90 之间
16、；真菌及少数酵母菌要求 w 在 0.600.70 之间4、固态发酵物质和热量的传递及平衡（了解）4.1 固态发酵物的特性（1）物料层和顶空层物料的宏观分析（相关概念）物料层: 物料层由培养基质和微生物组成，主要是生物反应的场所。微生物生长于物料层的颗粒表面，分解并利用基质产生酶和代谢产物。拟均质相” （pseudo-homogeneous phase）：即物料颗粒和颗粒间的气相到达到平衡状态时，将物料层视为一个相。相内物质的分布是均匀的，其理化性质是完全相同的。此时，反应器内的物质是顶空层和物料层之间的交换。物层料的“二相”体系：物料层由含菌体的物料颗粒（固相）和颗粒间隙中的气体（气相）这二相
17、组成。物料层中的固态物料颗粒和气相间发生物质交换和传递。外部进入的空气和颗粒间的气体发生物质和热量的交换。“顶空层” （ headspace） ，是固态发酵反应器（一般指转鼓式反应器）内物料层上方被气体所占据的空间区域称为顶空层。 （2）物料层的微观分析从微观上来，物料层的组成是：物料基质，微生物，物料颗粒间隙的空间，物料颗粒间隙或颗粒内的孔隙的空间中含有气体，以空气和水蒸汽为主。064.2 固态发酵过程的物质传递1.气体类得物质传递现象在静止的气相层，氧气和二氧化碳的扩散；气生菌丝消耗氧并释放出二氧化碳；在物料颗粒表面氧气和二氧化碳透过液膜传递；在物料颗粒内氧和二氧化碳的扩散；浸没在液相环境
18、中的菌丝吸收氧气并释放出二氧化碳；氧气通过一系列的过程传递到微生物细胞2.固态类物质的传递现象物质的溶解：固态发酵过程中各类大分子物质在水中不断地溶解。物质的代谢：基质中各种分子物质在微生物酶的作用下，通过复杂的代谢网络和调控机制进行分解代谢和合成代谢，各种物质相互关联和作用，形成复杂的物质传递链。菌体的生长及酶的分泌：微生物摄取小分子的营养物质生长；微生物菌丝体以延伸或分支的方式生长；气相菌丝内的细胞器的移位；微生物分泌水解酶；酶在基质中的扩散。酶对大分子物质的水解作用，产生小分子水解产物。小分子水解产物在物料颗粒内的扩散。营养物在基质内的扩散及被微生物吸收利用。代谢产物的释放及扩散3.液态
19、类物质的传递现象固态发酵过程中的水分发挥着极为特殊的桥梁和介质的作用。固态物质和气态物质都要溶解于水中才能进行传递。水分自身不断地产生和被消耗，并在反应器内的固相和气相之间进行传递水分传递的方式： 微生物的生长或维持等代谢活动释放代谢水分； 新细胞吸收利用水； 在物料颗粒内水的扩散； 在颗粒表面水膜上水的蒸发； 在静态气相层中水汽的扩散； 气相中的水汽凝结成液态水（附着于罐壁或固态基质中） 。74.3.固态发酵过程氧的传递(1) 湿菌体层模型Onstra 等通过实验研究了葡萄糖和淀粉培养基上固态培养根霉时，颗粒内的氧传递及氧气扩散限制问题。提出了固态发酵湿菌体层和基质的模型，见下图(2) 固态
20、发酵氧传递过程1）氧从气相主体中向物料颗粒空隙的传递，即通风时，新鲜的空气穿过固态物料层，和固态物料颗粒间隙的气体置换和交换，传质速度与物料堆积的紧密程度有关，与颗粒的大小及孔隙率有关；2）氧在颗粒间隙空间内的扩散；3）在某些情况下，暴露于空气中的菌丝体可直接从空气中吸收氧气；但大多数情况菌丝体需从液体中吸收氧4）氧从物料颗粒间隙的气相主体向物料表面气膜的转移；5）气体通过颗粒表面的气膜向气-液界面的扩散；固态发酵物料的颗粒小，单位体积的物料的表面积大，气-液界面积大，传氧速率较高；6）氧气穿过气-液界面进入水膜，并在水膜中的扩散，水膜也是菌丝体密集所在地；7）水膜中的溶解氧被微生物利用(3)
21、 固态发酵氧传递的限速步骤一种观点：固态发酵过程中，氧的传递不受限制；另一种观点：氧传递限速步骤在于界面：界面有气-液界面、和固- 菌体界面；也有人将菌体层和水膜视作一层生物膜，生物膜（湿菌体层） ，包括菌体及菌体层内所含有的水。目前较为普遍接受的观点：氧从气-液界面进入到湿菌体层后在湿菌体中（水膜）的扩散步骤是限速步骤；湿菌体层的厚度和气-液界面面积是固态发酵传氧的关键参数(4)影响菌体层中氧浓度的四个因素1）湿菌体层的厚度 L；2）湿菌体层的密度 x；3）湿菌体层中菌丝体的比呼吸活力 qo；4）在湿菌体层的氧气扩散系数 De。84.4 水的传递与物料平衡(1) 固态发酵过程中水的存在形式在
22、固态发酵的过程中，水的存在形式有：气相中的水汽（在顶空层气相中的水汽，颗粒间隙中气相中的水汽）液态自由水（物料颗粒表面的水膜或水滴、毛细管内的水、颗粒间隙中的水分）物料的结合水（bound water）(2) 水活度水分活度反映了物料与水亲和能力的大小，表示物料中所含的水分作为生物化学反应和微生物生长的可利用价值。微生物在固态基质上的生长取决于水活度，固态物料水分的蒸发的驱动力是固态物料的水活度与饱和水活度之差(3) 水分的传递- 以转鼓式反应器为例简述水分传递过程以转鼓式反应器为例，将转鼓式固态发酵反应器分为顶空气相和固相物料层两个亚系统。转鼓式反应器内的水分传递可用图 4-8 表示。外部空
23、气进入顶空层，空气中带入水分（1） ；空气排出，带出水分（2） 。在气相中水分的传递，主要是湿度的差别所导致的水分子的扩散。与外部空气的水分的交换速度取决于进出空气的流量、湿度及温度物料层水分的蒸发，即物料层表面的颗粒的水分蒸发到顶空层（3） ；顶空层空气中湿度很大，水汽可能凝结到物料中（4） ；物料层内颗粒之间也存在水分传递（5） ；外加水的操作给物料层带入水分（6） 。4.5 物料质量传递与物料平衡（了解）(1)固态发酵大部分物料成分是难溶于水的大分子;(2)在微生物酶的作用下可变为小分子的糖类物质或氨基酸或肽类物质；(3)发酵基质表面和微生物细胞外周通常会有一层水膜，便于营养物质溶解，溶
24、解于液相水中的这些糖或氨基酸等营养物质才能被微生物利用;(4)在液体相中，微生物菌体产生的胞外酶，通过扩散也可分布到培养基质中。4.6 固态发酵反应器热量平衡的一般表达式及相关计算进出物料热量的变化+进出干空气显热的变化+进出空气中水汽显热的变化=蒸发潜热+生物反应热-反应器表面散发热量5 固态发酵反应器5.1 固态发酵反应器的分类及常见类型。 （了解）（1）静态固态发酵反应器，模式有：塔柱式、浅盘式和强制通风物料静态反应器等；9（2）动态固态发酵反应器，模式有：转鼓式、旋转圆盘式反应器；（3）固态搅拌反应器（4）流化床反应器（5）塔式反应器5.2 了解固态发酵反应器的进展。 （了解）迄今为止
25、，已有许多类型的固态发酵反应器问世（包括实验室，中试，工业生产规模） 。B.Lonsane 曾经归纳出了 9 种不同形式的工业规模的固态发酵反应器：（1）转鼓式（2）木盒式（3）加盖盘式（4）垂直培养盒式（5）倾斜接种盒式（6）浅盘式（7）传送带式（8）圆柱式（9）混合型式等。K.E.Aidou 也提出了 10 种不同形式的固态发酵反应器。5.3 通风室式、池式和箱式固态反应器转鼓式反应器的结构和工作原理。 （掌握）6 固态发酵产酶6.1 固态发酵产酶微生物：细菌、酵母菌、真菌。6.2 纤维素酶（1）种类。工业上应用较多的酶如蛋白酶、纤维素酶、脂肪酶、木聚糖酶、果胶酶、淀粉酶、糖化酶、植酸酶等
26、。主要酶类有纤维素酶、木聚糖酶、木糖苷酶（2）固态发酵法生产纤维素酶的菌种。木霉属 (Trichoderma)的真菌是目前研究最多的纤维素降解菌，如T.reesei、T.viride、T.koningee、T.seudoconingee 都是比较著名的菌种。（3）固态发酵法生产纤维素酶的优势。发酵条件环境更接近于自然状态下的木霉生长习性，使其产生的酶系更全，有利于降解天然纤维素；固态发酵酶产率高酶产品收率高，后续提取过程较液态发酵好处理；固态发酵粗产品中酶浓度高；利用补料分批固态发酵来生产纤维素酶可以克服初始营养物浓度高的问题，而仍保留了总有效盐浓度较高的优势。消耗能源少，设备投资相对减少；固
27、态发酵成本较低，利用液体深层发酵粗酶生产成本大约是$20/kg，而采用固态发酵则仅为$0.2/kg。6.3 其它酶了解7 有机酸的固态发酵生产（1）柠檬酸发酵机制，控制要点，所用微生物。柠檬酸发酵机理: 关于柠檬酸发酵的机制虽有多种理论，但目前大多数学者认为它与三羧酸循环有密切的关系。糖经糖酵解途径(EMP 途径)，形成丙酮酸，丙酮酸羧化形成 C4 化合物，丙酮酸脱羧形成 C2 化合物，两者缩合形成柠檬酸（见发酵代谢） 。控制要点及方法:EMP 畅通无阻：控制 Mn2+、NH4+ 浓度，解除柠檬酸对 PFK 的抑制；控制溶氧，防止侧系呼吸链失活。 通过 CO2 固定反应生产 C4 二羧酸，强化
28、这一反应的方法：适量的生物素。 控制培养基中的 Fe2+ 的浓度，使顺乌头酸水合酶失活。所用微生物:10目前生产上常用产酸能力强的黑曲霉作为生产菌（2）说明柠檬酸发酵过程中氧的重要性。氧是发酵过程生成的 NADH2 重新氧化的氢受体。 近来的研究发现，黑曲霉中除了具有一条标准呼吸链以外，还有一条侧系呼吸链。 当缺氧时，只要很短时间中断供氧，就会导致此侧系呼吸链的不可逆失活，而导致柠檬酸产酸急剧下降。（3）简述二氧化碳固定反应对于提高柠檬酸产率的意义。无 CO2 固定反应的产率 合成 1 分子柠檬酸需要 3 分子乙酰辅酶 A，也就是需要 1.5 分子的葡萄糖。理论产率为： 192 /( 1801
29、.5) = 71.1% 通过 CO2 固定反应提供 C4 二羧酸 葡萄糖生成柠檬酸的全过程中，在碳平衡方面没有碳原子的损失，在乙酰 COA 和草酰乙酸缩合时还从水中引进一个氧原子，总反应式为：C6H12O6+1.5O2C6H8O7+2H2O 可见柠檬酸发酵对糖的理论转化率为 106.7，以含一个结晶水的柠檬酸计为 116.7 （4）柠檬酸固态发酵的典型工艺。固态发酵是以薯干粉、淀粉粕以及含淀粉的农副产品为原料，配好培养基后，在常压下蒸煮，冷却至接种温度，接入种曲，装入曲盘，在一定温度和湿度条件下发酵。采用固态发酵生产柠檬酸，设备简单，操作容易。（5）乳酸发酵所用微生物。乳酸菌（6）简述乳酸发酵
30、工艺过程。乳酸发酵的常用工艺 1.分批发酵工艺 是目前或相当一段时间内发酵乳酸的最主要工艺.在欧洲一直使用分批发酵工艺生产乳酸;在美国已使用了 60 年之久 ;在国内一直采用这一工艺。 细菌发酵工艺 国内均采用德氏乳杆菌生产 DL-乳酸,其优点是能大规模降低能耗。 玉米淀粉高压喷射液化与糖化,糖化液板框过滤,清糖液发酵罐调糖 10%,添 10%米糠,冷至 50 接种,接种量为 10% 4h 后,用石灰粉调 pH4.8 加碳酸钙,继续发酵整过程控温 50 ,pH4.-5.5, 每 2h 搅拌一次,每次 5-10min发酵周期 55-75h,转化率不低于90%。 混合菌种工艺 大麦粉浓度 180g
31、/L,大麦芽 0.8%接种食淀粉乳杆菌和不产生淀粉酶的干酪乳杆菌混合发酵37 48h 乳酸浓度达 36g/L,比单独提高 20%.若发酵的同时加入糖化酶,转化率可提高 1 倍左右。米根霉工艺 米根霉能把葡萄糖转化为乳酸,亦能把淀粉转化为乳酸。 乳酸发酵的效率受菌丝体形状的影响很大,近来,采用菌丝菌球体进行生产,菌球体可反复使用;采用气升式发酵罐。 一个发酵周期结束,停止通气,菌球体即沉淀,放掉发酵液,并加入新鲜培养基,即可进行第二轮发酵.可连续进行 9 个周期。8 固态酿造食品118.1 酿造的一般历程，催化剂，微生物食品酿造一般要经历 3 个阶段：水解阶段、代谢产物形成阶段和陈酿阶段。催化剂
32、：能改变化学反应速率，而本身的质量、组成和化学性质在参加化学反应前后保持不变的物质。固态酿造生产的生物催化剂有大曲、小曲、红曲、麸曲以及生料中的植物酶和微生物酶制剂如淀粉酶、蛋白酶、纤维素酶、果胶酶等。微生物大曲中的主要微生物中温曲中的主要微生物：酵母菌 （ 酵母属菌主要起酒精发酵作用； 汉逊酵母菌属的多数种产生香味）细菌 （ 作用: 分解蛋白质和产酸，有利于酯的形成）霉菌 （作用：主要起分解蛋白质和糖化的作用）高温大曲中的主要微生物：细菌，霉菌，酵母属 8.2 白酒的固态酿造（1）固态法白酒生产特点1）低温双边发酵：采用较低的温度，让糖化作用和发酵作用同时进行，即采用边糖化边发酵工艺（双边）
33、 。 2）配醅蓄浆发酵：减少一部分酒糟，增加一部分新料，配醅蓄浆继续发酵，反复多次。一般新料与醅的比例为 134.5。3）多菌种混合发酵：敞口操作把多种多样的微生物带入到醅中，它们将与曲中的有益微生物协同作用，产生出丰富的香味物质。4）固态蒸馏：是将发酵后的固态酒醅装入传统的蒸馏设备甑，进行蒸馏。5）界面效应：同一微生物在同一相中的生长代谢与在不同界面上的代谢不同。(2）什么是大曲？大曲有哪些种类？几种大曲有什么主要区别？1）定义：以小麦或大麦和豌豆为主要原料，将其粉碎、加水、压制成砖状的曲胚，在一定温度和湿度下使自然界的微生物进行富集和扩大培养，再经风干而制成的含有多种菌的一种糖化发酵剂。
34、2）按培养过程中曲的最高温度分：高温曲制曲最高温度达 60以上中温曲制曲最高温度不超过 50偏高温曲50603）高、中高、中温曲优缺点高温曲：因培菌温度高达 65，酵母菌已经基本死亡，曲中主要是细菌（枯草杆菌）和少量霉菌，因而无发酵力（或发酵力很低） ，糖化力低，但液化力高，蛋白质分解力也较强，产酒较香。中温曲：培菌温度低，微生物种类和数量都较多，因而发酵力和糖化力都比高温、中高温曲高，但液化力和蛋白质分解力较弱。中高温曲：则介于两者之间。 (3）大曲有什么特点?大曲中有哪些主要微生物和酶系？1）大曲的特点：大曲是酿制大曲酒用的糖化发酵剂。在制曲过程中依靠自然界各种微生物富集到用淀粉质原料制成
35、曲坯上，经过扩大培养，形成各种有益的酿酒微生物菌系和酶系，再经过风干、贮藏，即成为成品大曲2）大曲中的主要微生物中温曲中的主要微生物：12酵母菌 （ 酵母属菌主要起酒精发酵作用； 汉逊酵母菌属的多数种产生香味）细菌 （ 作用: 分解蛋白质和产酸，有利于酯的形成）霉菌 （作用：主要起分解蛋白质和糖化的作用）高温大曲中的主要微生物：细菌 霉菌 酵母属 （4）混蒸续渣法有哪些优点？续渣发酵法具备以下的优点：1)原料经过多次发酵，淀粉利用率可大大提高，一般续渣法比清渣法淀粉利用率高，酒糟残余淀粉也低。2)原料经过多次发酵，有利于积累酒香味的前体物质，特别容易形成以己酸乙酯为主体的窖底香，有利于生产浓香
36、型大曲酒。3)如采用混烧操作，新料和发酵酒醅一起蒸馏、蒸煮，生产中不配入大量酒糟，所以热能利用比较经济，劳动生产率也相对比较高。（5）老五甑操作法所谓老五甑，就是每次出窖蒸酒时，将每个窖的酒醅按入新投的原料，分成五甑蒸馏后。其中四甑料重新回入窖内发酵，另一甑料作为废糟扔出，这种操作概括为“蒸五下四” 。（6）白酒味什么要进行贮存和勾兑？1） 新蒸馏出的白酒有刺激味和辛辣味，口感不醇和，必须经过半年以上时间的贮存，才能饮用。2） 不同季节、不同班组生产出的酒质量有所差异（7）什么是小曲？小曲有哪些种类？小曲的特点是什么？1)小曲是生产半固态发酵法白酒的糖化发酵剂，具有糖化与发酵的双重作用。它是用
37、米粉或米糠为原料，添加中草药并接种曲种培养而成。2)按用途分：甜酒曲和白酒曲；按添加中草药与否分：药曲和无药白曲；按形状分：酒曲丸，酒饼曲及散曲；按主要原料分：粮曲（全部大米粉） 、糠曲（全部米糠或多量米糠少量米粉） 、观音土曲。3)特点：采用自然培菌或纯种培养；用米粉、米糠或少量中草药为原料；制曲周期短，一般 715d；制曲温度较低，一般为 2530；块曲外形尺寸比大曲小，有圆球形、圆饼形、方形等；小曲的种类多。原料、产地、用途等分类。(8)简述小曲中的微生物及酶系特征1)微生物霉菌：根霉、毛霉、黄曲霉和黑曲霉等，其中主要是根霉，常见的有河内根霉、米根霉、爪哇根霉、白曲根霉、中国根霉和黑根霉
38、等。酵母：酒精酵母、假丝酵母、产香酵母和耐高温酵母。他们和霉菌、细菌一起共同作用，赋予传统小曲白酒特殊的风味。细菌：醋酸菌，丁酸菌和乳酸菌等2)酶系特征根霉中既有丰富的淀粉酶，又含有酒化酶，具有糖化和发酵的双重作用。能将原料中淀粉结构的 -1,4 糖苷键和 -1,6 糖苷键切断，最终较完全地转化为可发酵性糖，这是其他霉菌无法相比的。13根霉均有一定的酒化酶，能边糖化边发酵，发酵作用较彻底，淀粉出酒率进一步得到提高。这一特性也是其他霉菌所没有的。有些根霉如河内根霉和中国根霉还具有产生乳酸等有机酸的酶系，这与构成小曲酒主体香味物质的乳酸乙酯有重要关系。 (9)小曲酒的生产方法1)半固态法小曲白酒的
39、生产半固态法小曲白酒的生产分为先培菌糖化后发酵和边糖化边发酵两种典型的传统工艺。 2)先培菌糖化后发酵工艺先培菌糖化后发酵工艺是半固态发酵法生产小曲白酒的典型工艺，特点前期固态培菌糖化，后期为半固态发酵，再经蒸馏而得到产品。8.3 固态酿造酱油（1）什么是酱油酱油是利用曲霉等微生物产生的蛋白酶和淀粉酶等酶系，在长时期的发酵过程中，将大豆、小麦等蛋白质原料和淀粉质原料水解生成多种氨基酸和糖类，并经细菌、酵母菌进一步发酵而成的色香味俱佳的调味品。（2）简述酱油生产的原铺料和微生物种类？蛋白质原料 大豆是生产酱油的主要原料。大豆包括黄豆、青豆和黑豆。 豆粕和豆饼：豆粕是大豆先经适当加热处理(一般低于
40、 100) ，再经轧坯机压扁，然后加入有机溶剂，以轻汽油喷淋，提取油脂后的产物，一般呈片状颗粒。豆粕中脂肪含量极少，蛋白质含量较高，水分少，易于粉碎，价格低廉，是做酱油较理想的原料。豆饼是大豆用压榨法提取油脂后的产物。根据压榨设备和工艺条件不同，豆饼可分为方车饼、圆车饼和红车饼。根据加热程度不同，可分为冷榨豆饼和热榨豆饼 其它蛋白质原料：豌豆，也称毕豆、小寒豆、淮豆或麦豆，属豆科，1-2 年生草本植物，我国各地均有栽培。淀粉质原料小麦：其碳水化合物良好碳源，能增加酱油的甜味和固形物，是酱油生香物质的前体。小麦含 10%14%的蛋白质，麸蛋白中的氨基酸以谷氨酸最多，它是产生酱油鲜味的主要因素之一
41、。 麸皮：能促进米曲霉生长麸皮中的多聚戊糖与蛋白质的水解物氨基酸相结合，产生酱油色素。麸皮本身含有 -淀粉酶和 - 淀粉酶。食盐和水食盐增咸味、鲜味、杀菌防腐作用。酱油生产需用大量的水，水中不可含有过多的铁，否则会影响酱油的香气和风味。微生物种类参与酱油酿造的微生物主要有曲霉、酵母菌和乳酸菌，经过他们的一系列生化作用，共同完成酱油的发酵过程微生物;包括 1 制曲阶段的微生物是霉菌主要是米曲霉、酱油曲霉、黑曲霉、2 是发酵阶段主要微生物酵母菌酵母菌与酱油的香味和气味形成有直接关系。 一般有鲁氏酵母，假丝酵母，易变球拟酵母，汉逊酵母.乳酸菌（3）简述米曲霉在制曲过程中的变化情况1、孢子发芽期：接种
42、后最初 45h，水分和温度适宜下，孢子即吸水膨胀，细胞内物质被水溶解。2、菌丝生长期;接种后 8-12h 左右,肉眼稍见曲料发白菌丝体形成143、菌丝繁殖期:通过两次的翻曲肉眼见到曲料全部发白，菌丝繁殖。4、孢子着生期：曲霉菌丝大量繁殖后，开始着生孢子，孢子逐渐成熟，使曲料呈现淡黄色直至嫩黄绿色。:5、成曲;手感曲料疏松柔软，具有弹性。外观菌丝丰满，密生嫩黄绿色孢子，无杂色，无夹心。(4)简述酱油的粮造原理.1 蛋白质的水解：酱油原料中蛋白质经过米曲霉所分泌的蛋白酶作用，分解成多肽、氨基酸2. 淀粉的水解：淀粉经过米曲霉分泌的淀粉酶的糖化作用，水解成糊精和葡萄糖。3. 有机酸生成：酱油中含有多
43、种有机酸，其中以乳酸、琥珀酸、醋酸居多。适量的有机酸生成对酱油呈香、增香均有中重要作用4. 酒精发酵：酵母菌分解糖生成究竟和二氧化碳，酒精的主要去向有：氧化生成有机酸、挥发散失，与氨基酸及有机酸等化合生成酯或酒精会有微量残存在酱醅中，产生酱油香气。(5)写出低盐固态发生产酱油的工艺流程并分析关键操作和过程控制.关键操作：食盐水的配制食盐加水溶解后，用波美计测定其浓度，并根据当时温度调整到规定浓度 (一般情况是每100kg 水加盐 1.5kg 左右即为 1 波美度)。制醅入池成曲用制醅机粉碎成 2mm 左右的均匀颗粒，并与盐水按比例拌和。酱醅起始发酵温度为 4244(蛋白酶最适作用温度) 。铺在
44、池底 10cm 厚的酱醅应略干、疏松、不粘，当铺到 10 cm 以上后，逐渐增加盐水用量，让成曲充分吸收盐水。发酵管理 前期主要是曲料中的蛋白质和淀粉在酶的作用下被水解。品温的最适温度为 4245，约需 10 天完成水解。后期主要是通过耐盐乳酸菌和酵母菌的发酵作用形成酱油的风味。当进入后发酵阶段时，应补加适量的浓盐水，使酱醅含盐量达到 15左右，并使醅温下降至 3032。工艺过程控制：食盐水的浓度：要求盐水的浓度为 13 波美食盐水的温度：要根据发酵池本身的热与冷成曲的温度，气候的冷暖等具体条件的决定，一般要求温度在 55 度左右，使拌曲后的酱醅开始温度达到 4245 为宜拌水量：拌水量必须恰
45、当，一般为曲料的 120150%一般要求酱醅的含水量为 5055%。发酵温度：入池酱醅的品温必须掌握在 4245 度，因为酱醅自身会产生分解热，待 3 日后15逐渐开始提高温度，最终至 50 度。8.4 固态食醋酿造（1）食醋的概念、分类食醋是以粮食、果实、酒类等含有淀粉、糖类、酒精的物质为原料，经微生物发酵酿制而成的一种酸性调味品。著名品种：山西陈醋、镇江香醋、四川麸醋、江浙玫瑰米醋、东北白醋、福建红曲醋。食醋分类：食醋分酿造醋、合成醋、再制醋三大类酿造醋：它是用粮食等淀粉质为原料，经微生物制曲、糖化、酒精发酵、醋酸发酵等阶段酿制而成，主要成分除醋酸(3%5%)外，还含有各种氨基酸、有机酸、
46、糖类、维生素、醇和酯等营养成分及风味成分，具有独特的色、香、味，不仅是调味佳品，经常食用对健康也有益。合成醋也称醋精：用化学方法合成的可食用的冰醋酸稀释而成，其醋味很大，但无香味。这种醋不含食醋中的各种营养素，因此不容易发霉变质，缺乏发酵调味风味，质量不佳。再制醋：是在酿造醋为基料中添加各种辅料配制而成的食醋系列花色品种。添加料并未参与醋酸发酵过程，所以称再制醋。例如，海鲜醋、五香醋、姜汁醋、甜醋等。（2）食醋生产原料1）主料主料是指能被微生物发酵而生成醋酸的主要原料，它包括含淀粉、含糖或含酒精的物质，如谷物（玉米、大米等，粮食加工下脚料碎米、麸皮、谷糠等） 、薯类（甘薯、马铃薯等） 、果蔬（
47、黑醋栗、葡萄、胡萝卜等） 、糖蜜、酒类（酸果酒、酸啤酒）及野生植物（橡子、菊芋等）等。一般选用淀粉含量高的原料。长江以南糯米和大米；长江以北高粱、甘薯、小米及玉米；东北地区酒精、白酒。2）辅料作用：提供微生物活动所需要的营养物质；增加食醋中糖分和氨基酸的含量；有助于形成食醋的色、香、味；辅料还起着吸收水分、疏松醋醅及贮藏空气的作用。常用的辅料：细谷糠(也叫统糠 )、麸皮或豆粕。3）填充料疏松材料，使发酵料通透性好，好氧微生物能良好生长。作用：疏松醋醅，使空气流通，利于醋酸菌进行好氧发酵。要求：接触面积大，其纤维质具有适当的硬度和惰性。常用的填充料：谷壳、稻壳(砻糠) 、高粱壳、玉米秸、玉米芯、
48、高粱秸、刨花、浮石以及多空玻璃纤维等。4）添加剂食盐：以抑制醋酸菌活动，防止其对醋酸的进一步分解；食盐还能起调和食醋风味的作用。砂糖：增加甜味。芝麻、茴香、生姜等：赋予食醋特殊的风味。炒米色：增加色泽和香气。（3）食醋的酿造原理16淀粉水解：经糊化液化和曲霉菌淀粉酶水解，产生麦芽糖和葡萄糖。酒精发酵：还原糖经酵母发酵产生酒精。醋酸发酵：酒精经醋酸菌发酵产生醋酸。风味成分的产生：包括色、香、味的产生，多在后熟过程中产生。色素产生是通过美拉德反应，香气主要是些酯类，而综合味道包括各种酸醇氨基酸。（4）写出食醋酿造微生物及其特征主要微生物：霉菌、酵母菌和醋酸菌。1）淀粉液化、糖化微生物 适合于酿醋的
49、淀粉液化、糖化的微生物主要是曲霉菌。常用的曲霉菌种有：甘薯曲霉：该菌生长适应性好、易培养、有强单宁酶活力，适合于甘薯及野生植物等酿醋；东酒一号：培养时要求较高的湿度和较低的温度，上海地区应用此菌制醋较多；黑曲霉：该菌糖化能力强、酶系纯，最适培养温度为 32。制曲时，前期菌丝生长缓慢，当出现分生孢子时，菌丝迅速蔓延；宇佐美曲霉：是日本在数千种黑曲霉中选育出来的其糖化力极强、耐酸性较高的糖化型淀粉酶菌种。菌丝黑色至黑褐色。孢子成熟时呈黑褐色。能同化硝酸盐，其生酸能力很强。对制曲原料适宜性也比较强。此外还有米曲霉菌株 酒精发酵微生物拉斯 2 号酵母 可发酵葡萄糖、蔗糖、麦芽糖，不发酵乳糖。2527下液体培养 3 天，稍浑浊，有白色沉淀。拉斯 12 号酵母 南洋混合酵母（1308）可发酵葡萄糖、蔗糖、麦芽糖，不发酵乳糖、菊糖和蜜二糖。南洋 5 号酵母（1300）可发酵葡萄糖、蔗糖、麦芽
