《食品發(fā)酵工藝》中文課件PPT,食品發(fā)酵工藝,食品,發(fā)酵,工藝,中文,課件,PPT 第四章第四章 發(fā)酵工藝過程控制發(fā)酵工藝過程控制 第一節(jié)第一節(jié) 發(fā)酵的操作方式發(fā)酵的操作方式分批培養(yǎng)分批培養(yǎng)補料分批培養(yǎng)（半連續(xù)培養(yǎng)）補料分批培養(yǎng)（半連續(xù)培養(yǎng)）連續(xù)培養(yǎng)連續(xù)培養(yǎng)一、一、分批培養(yǎng)分批培養(yǎng) （batch culture or fermentationbatch culture or fermentation）1.1.概念：概念：在一個密閉系統(tǒng)內(nèi)投入有限數(shù)量的營在一個密閉系統(tǒng)內(nèi)投入有限數(shù)量的營養(yǎng)物質(zhì)后，接入少量的微生物菌種進行培養(yǎng)，養(yǎng)物質(zhì)后，接入少量的微生物菌種進行培養(yǎng)，在特定的條件下只完成一個生長周期的微生物在特定的條件下只完成一個生長周期的微生物培養(yǎng)方法培養(yǎng)方法。分批培養(yǎng)中微生物的生長分批培養(yǎng)中微生物的生長遲滯期遲滯期對數(shù)生長期對數(shù)生長期穩(wěn)定期穩(wěn)定期死亡期死亡期2.2.特點：特點：(1)(1)整個培養(yǎng)系統(tǒng)與外界沒有其它物質(zhì)交換（整個培養(yǎng)系統(tǒng)與外界沒有其它物質(zhì)交換（O O2 2、COCO2 2、消泡劑、酸堿除外）消泡劑、酸堿除外）(2)(2)整個過程中菌的濃度、營養(yǎng)成分的濃度和產(chǎn)整個過程中菌的濃度、營養(yǎng)成分的濃度和產(chǎn)物濃度不斷變化，是一種非穩(wěn)態(tài)的培養(yǎng)方法。物濃度不斷變化，是一種非穩(wěn)態(tài)的培養(yǎng)方法。3.分批培養(yǎng)的優(yōu)缺點分批培養(yǎng)的優(yōu)缺點優(yōu)點優(yōu)點:操作簡單，周期短，染菌機會少，操作簡單，周期短，染菌機會少，生產(chǎn)過程和產(chǎn)品質(zhì)量容易掌握。生產(chǎn)過程和產(chǎn)品質(zhì)量容易掌握。缺點缺點:產(chǎn)率低，不適于測定動力學數(shù)據(jù)。產(chǎn)率低，不適于測定動力學數(shù)據(jù)。二、二、連續(xù)培養(yǎng)（連續(xù)培養(yǎng)（continuous culturecontinuous culture）1.概念：概念：微生物培養(yǎng)到對數(shù)生長期時，在發(fā)酵罐微生物培養(yǎng)到對數(shù)生長期時，在發(fā)酵罐中不斷添加新鮮的培養(yǎng)基，同時不斷放出代中不斷添加新鮮的培養(yǎng)基，同時不斷放出代謝物，使微生物細胞在近似恒定狀態(tài)下生長謝物，使微生物細胞在近似恒定狀態(tài)下生長的培養(yǎng)方式。的培養(yǎng)方式。2.特點：特點：菌的濃度，產(chǎn)物濃度，限制性基質(zhì)濃度菌的濃度，產(chǎn)物濃度，限制性基質(zhì)濃度均處于恒定狀態(tài)。均處于恒定狀態(tài)。3.連續(xù)培養(yǎng)的優(yōu)缺點連續(xù)培養(yǎng)的優(yōu)缺點優(yōu)點優(yōu)點:控制稀釋速率可以使發(fā)酵過程最優(yōu)化?？刂葡♂屗俾士梢允拱l(fā)酵過程最優(yōu)化。發(fā)酵周期長，產(chǎn)量高。發(fā)酵周期長，產(chǎn)量高。缺點缺點:長期連續(xù)培養(yǎng)會引起菌種退化，降低長期連續(xù)培養(yǎng)會引起菌種退化，降低 產(chǎn)量。染菌機會增加。產(chǎn)量。染菌機會增加。應(yīng)用：廢水處理、葡萄糖酸發(fā)酵、酒精發(fā)酵等工業(yè)中。應(yīng)用：廢水處理、葡萄糖酸發(fā)酵、酒精發(fā)酵等工業(yè)中。三、補料分批培養(yǎng)（三、補料分批培養(yǎng)（fed-batch fed-batch cultureculture）介于分批培養(yǎng)和連續(xù)培養(yǎng)之間的操作方法。介于分批培養(yǎng)和連續(xù)培養(yǎng)之間的操作方法。1.1.概念：概念：根據(jù)菌體生長和初始培養(yǎng)基的特點，根據(jù)菌體生長和初始培養(yǎng)基的特點，在分批培養(yǎng)的某些階段適當補加培養(yǎng)基，使菌在分批培養(yǎng)的某些階段適當補加培養(yǎng)基，使菌體或其代謝產(chǎn)物的生產(chǎn)時間延長。體或其代謝產(chǎn)物的生產(chǎn)時間延長。2.2.補料分批培養(yǎng)的優(yōu)缺點補料分批培養(yǎng)的優(yōu)缺點 優(yōu)點：優(yōu)點：與分批培養(yǎng)相比與分批培養(yǎng)相比(1)(1)解除底物抑制、產(chǎn)物的反饋抑制和葡萄糖的解除底物抑制、產(chǎn)物的反饋抑制和葡萄糖的 分解阻遏效應(yīng)。分解阻遏效應(yīng)。(2)(2)延長次級代謝產(chǎn)物的生產(chǎn)時間。延長次級代謝產(chǎn)物的生產(chǎn)時間。與連續(xù)培養(yǎng)相比與連續(xù)培養(yǎng)相比(1)(1)降低了染菌，避免了遺傳不穩(wěn)定性。降低了染菌，避免了遺傳不穩(wěn)定性。(2)(2)最終產(chǎn)物濃度較高，有利于產(chǎn)物的分離。最終產(chǎn)物濃度較高，有利于產(chǎn)物的分離。(3)(3)使用范圍廣。使用范圍廣。缺點：缺點：(1)(1)由于沒有物料取出，產(chǎn)物的積累最終導(dǎo)致由于沒有物料取出，產(chǎn)物的積累最終導(dǎo)致 比生產(chǎn)速率的下降。比生產(chǎn)速率的下降。(2)(2)由于物料的加入增加了染菌機會。由于物料的加入增加了染菌機會。應(yīng)用：面包酵母、氨基酸、抗生素等工業(yè)。應(yīng)用：面包酵母、氨基酸、抗生素等工業(yè)。3.幾個實例：幾個實例：產(chǎn)物產(chǎn)物補料物補料物酵母菌酵母菌麥芽汁、氮、磷、鎂麥芽汁、氮、磷、鎂谷氨酸谷氨酸氨水或尿素氨水或尿素檸檬酸檸檬酸銨鹽、糖銨鹽、糖蘋果酸蘋果酸葡萄糖葡萄糖淀粉酶淀粉酶葡萄糖葡萄糖青霉素青霉素葡萄糖、氨水、苯乙酸葡萄糖、氨水、苯乙酸 第二節(jié)第二節(jié) 溫度變化及其控制溫度變化及其控制一、溫度對發(fā)酵的影響一、溫度對發(fā)酵的影響 1.1.影響反應(yīng)速率影響反應(yīng)速率 2.2.影響發(fā)酵方向影響發(fā)酵方向另外，還影響發(fā)酵液的粘度、溶氧和傳遞速率。另外，還影響發(fā)酵液的粘度、溶氧和傳遞速率。二、最適溫度的選擇二、最適溫度的選擇 最適發(fā)酵溫度是既適合菌體的生長又適最適發(fā)酵溫度是既適合菌體的生長又適合代謝產(chǎn)物合成的溫度。合代謝產(chǎn)物合成的溫度。隨菌種、培養(yǎng)基成分、培養(yǎng)條件和菌體隨菌種、培養(yǎng)基成分、培養(yǎng)條件和菌體生長階段不同而改變。生長階段不同而改變。三、發(fā)酵過程引起溫度變化的因素三、發(fā)酵過程引起溫度變化的因素發(fā)酵熱發(fā)酵熱Q Q發(fā)酵發(fā)酵Q Q生物生物Q Q攪拌攪拌Q Q蒸發(fā)蒸發(fā)Q Q輻射輻射四、溫度的控制四、溫度的控制 一般不需加熱，因一般不需加熱，因釋放了大量的發(fā)酵熱，釋放了大量的發(fā)酵熱，需要冷卻的情況多。需要冷卻的情況多。用夾套或蛇形管，用夾套或蛇形管，通冷卻水。通冷卻水。第三節(jié)第三節(jié) pHpH變化及其控制變化及其控制一、一、pHpH變化的原因變化的原因 1.1.基質(zhì)代謝基質(zhì)代謝 （1 1）糖代謝）糖代謝 糖分解成小分子酸、醇，使糖分解成小分子酸、醇，使pHpH下降。下降。糖缺乏，糖缺乏，pHpH上升，是補料的標志之一。上升，是補料的標志之一。（2 2）氮代謝）氮代謝 氨基酸中的氨基酸中的-NHNH2 2被利用，被利用，pHpH下降；下降；尿素被分解成尿素被分解成NHNH3 3，pHpH上升。上升。（3 3）生理酸堿性物質(zhì)利用后，）生理酸堿性物質(zhì)利用后，pHpH上升或下降。上升或下降。2.2.產(chǎn)物形成產(chǎn)物形成 3.3.菌體自溶菌體自溶 pHpH上升上升二、二、pHpH對發(fā)酵的影響對發(fā)酵的影響 1.1.影響酶的活性。影響酶的活性。2.2.影響微生物細胞的結(jié)構(gòu)。影響微生物細胞的結(jié)構(gòu)。3.3.影響微生物對基質(zhì)的利用速率。影響微生物對基質(zhì)的利用速率。4.4.影響代謝方向影響代謝方向三、三、pHpH值的確定和控制值的確定和控制 1.1.pHpH的確定的確定 微生物發(fā)酵的最適微生物發(fā)酵的最適pHpH范圍一般在范圍一般在5 5 8 8之間，之間，根據(jù)實驗確定，即配制不同初始根據(jù)實驗確定，即配制不同初始pHpH的培養(yǎng)基，的培養(yǎng)基，搖瓶考察發(fā)酵情況。搖瓶考察發(fā)酵情況。2.pH2.pH的控制的控制 (1)1)調(diào)節(jié)好基礎(chǔ)培養(yǎng)基的調(diào)節(jié)好基礎(chǔ)培養(yǎng)基的pHpH。若控制消后若控制消后pHpH在在6.06.0，消前，消前pHpH往往要調(diào)到往往要調(diào)到6.56.5 6.86.8。(2)(2)通過加酸堿和中間補料來控制。通過加酸堿和中間補料來控制。a.a.過去直接加酸（過去直接加酸（H H2 2SOSO4 4）或堿（或堿（NaOHNaOH），），現(xiàn)常用：現(xiàn)常用：生理酸性物質(zhì)：生理酸性物質(zhì)：(NHNH4 4)2 2SOSO4 4 生理堿性物質(zhì)：氨水生理堿性物質(zhì)：氨水b.b.補料既調(diào)節(jié)了補料既調(diào)節(jié)了pHpH值，又補充了營養(yǎng)，還可減少阻值，又補充了營養(yǎng)，還可減少阻 遏作用。遏作用。如：味精廠普遍采用流加尿素，有兩個作用如：味精廠普遍采用流加尿素，有兩個作用:調(diào)節(jié)調(diào)節(jié)pHpH值值 補充氮源補充氮源 第四節(jié)第四節(jié) 溶解氧及其控制溶解氧及其控制一、溶解氧（一、溶解氧（dissolved oxygen,DOdissolved oxygen,DO）對發(fā)酵的影響對發(fā)酵的影響 溶氧要適量，大小與產(chǎn)物的生物合成途徑有關(guān)。溶氧要適量，大小與產(chǎn)物的生物合成途徑有關(guān)。（1 1）最適氧濃度（）最適氧濃度（optimal oxygen concentrationoptimal oxygen concentration）：）：菌體生長或產(chǎn)物合成最適濃度范圍。菌體生長或產(chǎn)物合成最適濃度范圍。（2 2）臨界氧濃度（）臨界氧濃度（critical value of dissolved critical value of dissolved oxygen concentration oxygen concentration）：）：滿足微生物呼吸的最低氧濃度。滿足微生物呼吸的最低氧濃度。二、溶氧濃度的控制二、溶氧濃度的控制 溶氧濃度決定因素：供氧和需氧兩方面。溶氧濃度決定因素：供氧和需氧兩方面。（一）供氧方面：（一）供氧方面：1.1.調(diào)節(jié)攪拌轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)攪拌轉(zhuǎn)速 2.2.調(diào)節(jié)通氣速率調(diào)節(jié)通氣速率（二）需氧方面：（二）需氧方面：1.1.菌體濃度和菌齡菌體濃度和菌齡 2.2.基質(zhì)種類和濃度基質(zhì)種類和濃度 以菌濃影響最明顯。以菌濃影響最明顯。3.3.培養(yǎng)條件培養(yǎng)條件 控制方法：通過控制基質(zhì)濃度?？刂品椒ǎ和ㄟ^控制基質(zhì)濃度。大型發(fā)酵罐大型發(fā)酵罐攪拌裝置攪拌裝置溫度傳感器、耐高溫溫度傳感器、耐高溫pHpH和溶氧（和溶氧（DODO）傳感器傳感器 第五節(jié)第五節(jié) 泡沫的形成與控制泡沫的形成與控制一、泡沫產(chǎn)生的原因一、泡沫產(chǎn)生的原因 1.1.通風攪拌程度及菌體新陳代謝產(chǎn)生的通風攪拌程度及菌體新陳代謝產(chǎn)生的COCO2 2。2.2.培養(yǎng)基性質(zhì)培養(yǎng)基性質(zhì)二、泡沫的危害二、泡沫的危害 1.1.降低生產(chǎn)能力（裝料系數(shù)減少）降低生產(chǎn)能力（裝料系數(shù)減少）引起原料浪費引起原料浪費 2.2.造成大量逃液造成大量逃液 引起染菌引起染菌 3.3.影響菌的呼吸影響菌的呼吸三、泡沫的控制三、泡沫的控制調(diào)整培養(yǎng)基成分（如少加或緩加易起泡的原材料）調(diào)整培養(yǎng)基成分（如少加或緩加易起泡的原材料）改變某些物理化學參數(shù)（如改變某些物理化學參數(shù)（如pHpH值、溫度、通氣和攪拌）值、溫度、通氣和攪拌）改變發(fā)酵工藝（采用分批投料）改變發(fā)酵工藝（采用分批投料）1.1.機械消泡：（物理方法）機械消泡：（物理方法）利用機械振動或壓力變化使泡沫破裂。利用機械振動或壓力變化使泡沫破裂。罐內(nèi)消泡罐內(nèi)消泡:靠罐內(nèi)消泡漿打碎泡沫?？抗迌?nèi)消泡漿打碎泡沫。罐外消泡：靠噴嘴的加速作用消除泡沫。罐外消泡：靠噴嘴的加速作用消除泡沫。2.2.消泡劑消泡消泡劑消泡機理機理:降低液膜的機械強度降低液膜的機械強度 降低液膜的表面粘度降低液膜的表面粘度（1 1）天然油脂類：豆油、玉米油、棉子油、菜籽）天然油脂類：豆油、玉米油、棉子油、菜籽油（還可作為碳源），用量大，油（還可作為碳源），用量大，0.1%0.1%0.2%0.2%。（2 2）聚醚類：又稱泡敵，消泡能力為豆油的）聚醚類：又稱泡敵，消泡能力為豆油的1010 2020倍，用量少，倍，用量少，0.02%-0.03%0.02%-0.03%。第六節(jié)第六節(jié) 發(fā)酵染菌及其防治發(fā)酵染菌及其防治一、染菌的檢查、判斷一、染菌的檢查、判斷 （一）觀察法（一）觀察法 1.1.菌體濃度（菌體濃度（ODOD值）異常（值）異常（OD:optical densityOD:optical density）2.2.溶解氧（溶解氧（DODO）異常異常 3.3.pHpH值異常值異常 4.4.排氣中排氣中COCO2 2異常異常 5.5.泡沫過多泡沫過多（二）（二）鏡檢法鏡檢法（三）（三）平板劃線培養(yǎng)法平板劃線培養(yǎng)法（四）（四）酚紅肉湯培養(yǎng)法酚紅肉湯培養(yǎng)法二、發(fā)酵染菌的原因二、發(fā)酵染菌的原因 1.1.種子帶菌種子帶菌 2.2.空氣帶菌空氣帶菌 3.3.設(shè)備滲漏設(shè)備滲漏 4.4.培養(yǎng)基滅菌不徹底培養(yǎng)基滅菌不徹底 5.5.技術(shù)管理不善技術(shù)管理不善三、染菌情況分析三、染菌情況分析1.1.單罐染菌單罐染菌罐本身而非系統(tǒng)問題。如種子帶菌、培養(yǎng)基滅菌不徹罐本身而非系統(tǒng)問題。如種子帶菌、培養(yǎng)基滅菌不徹底、罐有滲漏、分過濾器失效。底、罐有滲漏、分過濾器失效。2.2.多罐染菌多罐染菌系統(tǒng)問題，如空氣過濾系統(tǒng)有問題，特別是總過濾器系統(tǒng)問題，如空氣過濾系統(tǒng)有問題，特別是總過濾器長期沒有檢查，可能受潮失效；移種或補料的分配站長期沒有檢查，可能受潮失效；移種或補料的分配站有滲漏或滅菌不徹底。有滲漏或滅菌不徹底。3.3.前期染菌前期染菌 種子帶菌、培養(yǎng)基滅菌不徹底。種子帶菌、培養(yǎng)基滅菌不徹底。4.4.中后期染菌中后期染菌 補料的料液滅菌不徹底或補料管道、閥門滲補料的料液滅菌不徹底或補料管道、閥門滲漏，一般不會是種子問題。漏，一般不會是種子問題。四、噬菌體（四、噬菌體（phagephage）染菌及其防治染菌及其防治（一）一）phagephage的檢查的檢查 1.1.單層瓊脂法單層瓊脂法 2.2.雙層瓊脂法雙層瓊脂法 3.3.平板交叉劃線法平板交叉劃線法 4.4.液體培養(yǎng)檢查法液體培養(yǎng)檢查法（二）（二）phagephage的防治的防治 工藝角度工藝角度1.1.消滅環(huán)境中的消滅環(huán)境中的phagephage2.2.藥物防治藥物防治 菌種選育菌種選育1.1.輪換菌種輪換菌種2.2.選育抗選育抗phagephage的菌株的菌株 緒論緒論發(fā)酵工程（發(fā)酵工程（fermentation engineeringfermentation engineering）直接利用微生物的機能將物料加工以直接利用微生物的機能將物料加工以提供產(chǎn)品的過程，又稱微生物工程。提供產(chǎn)品的過程，又稱微生物工程。是研究利用微生物的工業(yè)，即微生物是研究利用微生物的工業(yè)，即微生物參與的工藝過程。參與的工藝過程。一、生物工藝發(fā)展簡史一、生物工藝發(fā)展簡史 1.1.傳統(tǒng)生物技術(shù)的追溯傳統(tǒng)生物技術(shù)的追溯 SauceSauce Pickled vegetables Pickled vegetables Cheese Cheese Dough fermentation Dough fermentationFermentationFermentation最初來自拉丁語最初來自拉丁語“發(fā)泡發(fā)泡”（ferverefervere）發(fā)酵現(xiàn)象的早期認識發(fā)酵現(xiàn)象的早期認識16801680年荷蘭年荷蘭leenvenhoekleenvenhoek制成顯微鏡制成顯微鏡 微生物微生物(microbe)microbe)的存在。的存在。18571857年法國巴斯德年法國巴斯德(Pasteur)Pasteur)證明了酒精是由證明了酒精是由酵母菌發(fā)酵引起的。酵母菌發(fā)酵引起的。18971897年德國畢西納（年德國畢西納（BuchnerBuchner）發(fā)現(xiàn)磨碎的酵發(fā)現(xiàn)磨碎的酵母仍使糖發(fā)酵形成酒精母仍使糖發(fā)酵形成酒精 酶。酶。2.2.初期出現(xiàn)的生物技術(shù)產(chǎn)品初期出現(xiàn)的生物技術(shù)產(chǎn)品 acetone-acetone-butanolbutanol latic latic acid acid alcohol alcohol bread yeast bread yeast citric acid citric acid amylase and protease amylase and protease3.3.近代生物技術(shù)產(chǎn)品近代生物技術(shù)產(chǎn)品 20 20世紀世紀4040年代，以抗生素的生產(chǎn)為標志年代，以抗生素的生產(chǎn)為標志Surface culturesSurface cultures Submerged fermentation Submerged fermentation antibiotic antibiotic amino acid amino acid enzyme preparation enzyme preparation organic acid organic acid發(fā)酵現(xiàn)象發(fā)酵現(xiàn)象釀造食品工業(yè)釀造食品工業(yè)非食品工業(yè)非食品工業(yè)青霉素青霉素抗菌素發(fā)酵工業(yè)抗菌素發(fā)酵工業(yè)氨基酸氨基酸,核酸發(fā)酵（代謝控制核酸發(fā)酵（代謝控制發(fā)酵）發(fā)酵）基因工程菌基因工程菌動物細胞大規(guī)模培養(yǎng)動物細胞大規(guī)模培養(yǎng)植植物細胞大規(guī)模培養(yǎng)物細胞大規(guī)模培養(yǎng)藻類細胞大規(guī)模培養(yǎng)藻類細胞大規(guī)模培養(yǎng)發(fā)酵工程的發(fā)展歷史發(fā)酵工程的發(fā)展歷史 工業(yè)發(fā)酵發(fā)展簡史工業(yè)發(fā)酵發(fā)展簡史時間時間 發(fā)酵階段發(fā)酵階段 主要產(chǎn)品主要產(chǎn)品 主要技術(shù)主要技術(shù)-1900 -1900 天然發(fā)酵天然發(fā)酵 酒酒 醋醋 干酪干酪 酵母酵母 天然分批天然分批1905-1905-純培養(yǎng)純培養(yǎng) 酒精酒精 丙酮丁醇丙酮丁醇 密閉純培養(yǎng)密閉純培養(yǎng)1940-1940-通氣攪拌通氣攪拌 抗生素抗生素 有機酸有機酸 通氣攪拌通氣攪拌 酶酶 維生素維生素 分批或連續(xù)分批或連續(xù)1957-1957-代謝控制代謝控制 氨基酸氨基酸 核苷酸核苷酸 選育缺陷菌株選育缺陷菌株1960-1960-開拓原料開拓原料 單細胞蛋白單細胞蛋白 連續(xù)發(fā)酵連續(xù)發(fā)酵1979-1979-基因工程菌基因工程菌 胰島素胰島素 干擾素干擾素 DNA DNA 重組重組純培養(yǎng)純培養(yǎng):第一個轉(zhuǎn)折點第一個轉(zhuǎn)折點 通氣攪拌通氣攪拌:第二個轉(zhuǎn)折點第二個轉(zhuǎn)折點 代謝控制：第三個轉(zhuǎn)折點代謝控制：第三個轉(zhuǎn)折點 基因工程菌：第四個轉(zhuǎn)折點基因工程菌：第四個轉(zhuǎn)折點 二、生物反應(yīng)的過程二、生物反應(yīng)的過程 cell enzyme biocatalyst monitor sterlized air product bioreactor by product residue sterilizing mediumextract 發(fā)酵工程的概念和內(nèi)容 菌種選育自然界篩選、誘變育種、自然界篩選、誘變育種、基因工程、細胞工程基因工程、細胞工程培養(yǎng)基配制根據(jù)培養(yǎng)基的配制原則制備，根據(jù)培養(yǎng)基的配制原則制備，實踐中需多次試驗配方實踐中需多次試驗配方滅菌殺滅雜菌殺滅雜菌擴大培養(yǎng)和接種發(fā)酵過程（中心階段）檢測進程，滿足營養(yǎng)需要；嚴格檢測進程，滿足營養(yǎng)需要；嚴格控制溫度、控制溫度、pHpH、溶氧、轉(zhuǎn)速等溶氧、轉(zhuǎn)速等分離純化菌體：過濾、沉淀菌體：過濾、沉淀代謝產(chǎn)物：蒸餾、萃取、離子交換代謝產(chǎn)物：蒸餾、萃取、離子交換 四部分組成四部分組成1.1.生物催化劑的制備生物催化劑的制備2.2.原料預(yù)處理及培養(yǎng)基的制備原料預(yù)處理及培養(yǎng)基的制備3.3.生物反應(yīng)器及反應(yīng)條件的選擇生物反應(yīng)器及反應(yīng)條件的選擇4.4.厭氧：厭氧：alcohol,beer,alcohol,beer,acetone,acetone,5.5.發(fā)酵方式發(fā)酵方式 butanolbutanol,lactic acid,lactic acid6.6.好氧：好氧：amino acid,antibioticamino acid,antibiotic7.7.4.4.產(chǎn)品的分離與純化產(chǎn)品的分離與純化三、三、微生物工業(yè)產(chǎn)品的類型微生物工業(yè)產(chǎn)品的類型1.1.微生物菌體的發(fā)酵微生物菌體的發(fā)酵2.2.以獲得具有某種用途的菌體為目的以獲得具有某種用途的菌體為目的的發(fā)酵工業(yè)。的發(fā)酵工業(yè)。3.3.2.2.微生物酶發(fā)酵微生物酶發(fā)酵4.4.目前應(yīng)用的酶大多來自微生物發(fā)酵。目前應(yīng)用的酶大多來自微生物發(fā)酵。3.3.微生物代謝產(chǎn)物發(fā)酵微生物代謝產(chǎn)物發(fā)酵(1)(1)初級代謝產(chǎn)物初級代謝產(chǎn)物(primary metabolite)primary metabolite)菌體生長繁殖所必需的，在對數(shù)生長期產(chǎn)菌體生長繁殖所必需的，在對數(shù)生長期產(chǎn)生的物質(zhì)，如氨基酸、核苷酸、蛋白質(zhì)等。生的物質(zhì)，如氨基酸、核苷酸、蛋白質(zhì)等。(2)(2)次級代謝產(chǎn)物次級代謝產(chǎn)物(secondary metabolite)secondary metabolite)與菌體生長繁殖無明顯關(guān)系，是在菌體生與菌體生長繁殖無明顯關(guān)系，是在菌體生長的穩(wěn)定期（靜止期）合成的具有特定功能的長的穩(wěn)定期（靜止期）合成的具有特定功能的產(chǎn)物。如抗生素、生物堿、細菌毒素、植物生產(chǎn)物。如抗生素、生物堿、細菌毒素、植物生長因子、色素等。長因子、色素等。初級代謝產(chǎn)物和次級代謝產(chǎn)物的異同初級代謝產(chǎn)物和次級代謝產(chǎn)物的異同4.4.微生物的生物轉(zhuǎn)化微生物的生物轉(zhuǎn)化 利用微生物細胞的一種或多種酶，把利用微生物細胞的一種或多種酶，把一種化合物轉(zhuǎn)變成結(jié)構(gòu)相關(guān)的更有價值的一種化合物轉(zhuǎn)變成結(jié)構(gòu)相關(guān)的更有價值的產(chǎn)物。產(chǎn)物。最顯著的特點是特異性強。最顯著的特點是特異性強。5.5.微生物特殊機能的利用微生物特殊機能的利用 利用微生物消除環(huán)境污染、保持生態(tài)利用微生物消除環(huán)境污染、保持生態(tài)平衡等。平衡等。發(fā)酵工程的應(yīng)用發(fā)酵工程的應(yīng)用 由于微生物許多獨特的優(yōu)點，使發(fā)酵工由于微生物許多獨特的優(yōu)點，使發(fā)酵工程在當前能源、資源緊張，人口、糧食以及程在當前能源、資源緊張，人口、糧食以及污染問題日益嚴重的情況下，發(fā)揮著重要的污染問題日益嚴重的情況下，發(fā)揮著重要的作用。作用。1.1.醫(yī)藥工業(yè)：抗生素、維生素、人胰島素、醫(yī)藥工業(yè)：抗生素、維生素、人胰島素、2.2.乙肝疫苗、干擾素、透明質(zhì)酸等。乙肝疫苗、干擾素、透明質(zhì)酸等。2.2.食品工業(yè)：微生物蛋白、氨基酸、新糖原、食品工業(yè)：微生物蛋白、氨基酸、新糖原、飲料、酒類和一些食品添加劑等。飲料、酒類和一些食品添加劑等。3.3.能源工業(yè)：纖維素、半纖維素的轉(zhuǎn)化，利能源工業(yè)：纖維素、半纖維素的轉(zhuǎn)化，利 用微生物采油、產(chǎn)氫及微生物新能源等。用微生物采油、產(chǎn)氫及微生物新能源等。4.4.化學工業(yè)：生產(chǎn)可降解的生物塑料、化工化學工業(yè)：生產(chǎn)可降解的生物塑料、化工 原料如乙醇、丙酮等、生物表面活性劑原料如乙醇、丙酮等、生物表面活性劑及及 生物凝集劑等。生物凝集劑等。5.5.冶金工業(yè)：黃金開采和銅、鈾等金屬的浸冶金工業(yè)：黃金開采和銅、鈾等金屬的浸 提等。提等。6.6.農(nóng)業(yè)、牧業(yè)：生物固氮、生物殺蟲劑、微農(nóng)業(yè)、牧業(yè)：生物固氮、生物殺蟲劑、微 生物農(nóng)藥、微生物飼料等。生物農(nóng)藥、微生物飼料等。7.7.環(huán)境保護：微生物降解。環(huán)境保護：微生物降解。（1 1）釀酒工業(yè)（啤酒、葡萄酒、白酒等）釀酒工業(yè)（啤酒、葡萄酒、白酒等）（2 2）食品工業(yè)（醬、醬油、食醋、面包、酸乳等）食品工業(yè)（醬、醬油、食醋、面包、酸乳等）（3 3）有機溶劑發(fā)酵工業(yè)（酒精、丙酮、丁醇等）有機溶劑發(fā)酵工業(yè)（酒精、丙酮、丁醇等）（4 4）抗生素發(fā)酵工業(yè)（青霉素、鏈霉素、土霉素等）抗生素發(fā)酵工業(yè)（青霉素、鏈霉素、土霉素等）（5 5）酸制劑發(fā)酵工業(yè)（檸檬酸、葡萄糖酸等）酸制劑發(fā)酵工業(yè)（檸檬酸、葡萄糖酸等）（6 6）酶制劑發(fā)酵工業(yè)（淀粉酶、蛋白酶等）酶制劑發(fā)酵工業(yè)（淀粉酶、蛋白酶等）（7 7）氨基酸發(fā)酵工業(yè)（谷氨酸、賴氨酸等）氨基酸發(fā)酵工業(yè)（谷氨酸、賴氨酸等）（8 8）核苷酸類物質(zhì)發(fā)酵工業(yè)（肌苷酸、肌苷等）核苷酸類物質(zhì)發(fā)酵工業(yè)（肌苷酸、肌苷等）（9 9）維生素發(fā)酵工業(yè)（維生素維生素發(fā)酵工業(yè)（維生素B2B2、維生素維生素B12B12等）等）（1010）生物活性物質(zhì)發(fā)酵工業(yè)（激素、赤霉素等）生物活性物質(zhì)發(fā)酵工業(yè)（激素、赤霉素等）（1111）微生物菌體蛋白發(fā)酵工業(yè)（酵母、單細胞蛋白等）微生物菌體蛋白發(fā)酵工業(yè)（酵母、單細胞蛋白等）（1212）微生物環(huán)境凈化工業(yè)（利用微生物處理廢水、污水等）微生物環(huán)境凈化工業(yè)（利用微生物處理廢水、污水等）（1313）生物能源工業(yè)（沼氣、纖維素等天然原料發(fā)酵生產(chǎn)酒精、）生物能源工業(yè)（沼氣、纖維素等天然原料發(fā)酵生產(chǎn)酒精、乙烯等能源物質(zhì)）乙烯等能源物質(zhì)）（1414）微生物冶金工業(yè)（利用微生物探礦、冶金、石油脫硫等）微生物冶金工業(yè)（利用微生物探礦、冶金、石油脫硫等）第二節(jié)第二節(jié) 檸檬酸檸檬酸使用最廣的酸味劑。使用最廣的酸味劑。廣泛存在于植物果實中（廣泛存在于植物果實中（柑桔類及漿果類水果，大都柑桔類及漿果類水果，大都與蘋果酸共存）。與蘋果酸共存）。對人體有益，對人體有益，廣泛用于清涼飲料，水果罐頭、糖果等。廣泛用于清涼飲料，水果罐頭、糖果等。提取不能滿足需要。提取不能滿足需要。合成法不被人們所接受。合成法不被人們所接受。發(fā)酵法生產(chǎn)的有機酸接近自然產(chǎn)物。發(fā)酵法生產(chǎn)的有機酸接近自然產(chǎn)物。檸檬酸（檸檬酸（citric acidcitric acid）學名：學名：2-2-羥基羥基-丙烷三羧酸或丙烷三羧酸或 -羥基丙三酸羥基丙三酸 分子式分子式C C6 6H H8 8O O7 7 ，分子量分子量192.13192.13 商品檸檬酸有：商品檸檬酸有：AnhydousAnhydous citric acid 36.6 citric acid 36.6 結(jié)晶析出結(jié)晶析出 Monohydrate citric acid Monohydrate citric acid 36.6 36.6 結(jié)晶析出結(jié)晶析出 一、歷史一、歷史 1893 1893年前，主要從柑橘、菠蘿和檸檬等提取。年前，主要從柑橘、菠蘿和檸檬等提取。1893 1893年后發(fā)現(xiàn)微生物（青霉）可產(chǎn)生檸檬酸。年后發(fā)現(xiàn)微生物（青霉）可產(chǎn)生檸檬酸。1913 1913年，利用黑曲霉生產(chǎn)檸檬酸年，利用黑曲霉生產(chǎn)檸檬酸。1917 1917年，美國采用表面培養(yǎng)法生產(chǎn)檸檬酸年，美國采用表面培養(yǎng)法生產(chǎn)檸檬酸。19231923年，美國建立第一家固體發(fā)酵生產(chǎn)廠家。年，美國建立第一家固體發(fā)酵生產(chǎn)廠家。1951 1951年，美國率先用深層發(fā)酵法生產(chǎn)檸檬酸年，美國率先用深層發(fā)酵法生產(chǎn)檸檬酸。我國我國6060年代末開始淺盤發(fā)酵生產(chǎn)檸檬酸。年代末開始淺盤發(fā)酵生產(chǎn)檸檬酸。1968 1968年，上海酵母廠深層發(fā)酵生產(chǎn)檸檬酸投產(chǎn)。年，上海酵母廠深層發(fā)酵生產(chǎn)檸檬酸投產(chǎn)。二、檸檬酸生產(chǎn)菌二、檸檬酸生產(chǎn)菌 青霉（青霉（PenicilliumPenicillium）、）、毛霉（毛霉（MucorMucor）、）、曲霉曲霉（AspergillusAspergillus）等。等。國內(nèi)外學者一致認為：國內(nèi)外學者一致認為：黑曲霉（黑曲霉（Aspergillus nigerAspergillus niger）是生產(chǎn)檸檬酸的是生產(chǎn)檸檬酸的最佳菌種最佳菌種。因為：因為：黑曲霉具有多種較強的酶系，邊長菌、邊糖化、黑曲霉具有多種較強的酶系，邊長菌、邊糖化、邊發(fā)酵產(chǎn)酸。邊發(fā)酵產(chǎn)酸。三、檸檬酸發(fā)酵機制及代謝調(diào)控三、檸檬酸發(fā)酵機制及代謝調(diào)控 1.1.檸檬酸生物合成途徑檸檬酸生物合成途徑 EMP EMP 乙酰乙酰CoA CoA 葡萄糖葡萄糖 丙酮酸丙酮酸 檸檬酸檸檬酸 HMPHMP 草酰乙酸草酰乙酸 氧化脫羧氧化脫羧COCO2 2固定反應(yīng)固定反應(yīng)縮合縮合 TCATCA循環(huán)與檸檬酸的形成循環(huán)與檸檬酸的形成2.2.黑曲霉檸檬酸發(fā)酵的代謝調(diào)控黑曲霉檸檬酸發(fā)酵的代謝調(diào)控（1 1）磷酸果糖激酶磷酸果糖激酶是是EMPEMP途徑第一個調(diào)節(jié)酶，也是途徑第一個調(diào)節(jié)酶，也是 決定決定EMPEMP途徑代謝流量最重要的關(guān)鍵酶。途徑代謝流量最重要的關(guān)鍵酶。檸檬酸檸檬酸 NHNH4 4+且：且：NHNH4 4+能有效解能有效解受受 抑制，受抑制，受 激活，激活，除前兩者的抑制。除前兩者的抑制。ATP AMPATP AMP 高葡萄糖高葡萄糖（2 2）-酮戊二酸脫氫酶受酮戊二酸脫氫酶受 的阻遏。的阻遏。NHNH4 4+（3 3）低低pHpH下，烏頭酸酶、異檸檬酸脫氫酶受抑制。下，烏頭酸酶、異檸檬酸脫氫酶受抑制。三三高三低高三低:高底物濃度：高底物濃度：激活磷酸果糖激酶激活磷酸果糖激酶 高銨離子濃度高銨離子濃度:阻遏阻遏-酮戊二酸脫氫酶酮戊二酸脫氫酶 高通氧強度：高通氧強度：存在一條側(cè)系呼吸鏈存在一條側(cè)系呼吸鏈,正常情況下，不產(chǎn)生正常情況下，不產(chǎn)生ATPATP。缺氧導(dǎo)致不可逆失活缺氧導(dǎo)致不可逆失活,NADPHNADPH2 2改走標準呼吸鏈，產(chǎn)生改走標準呼吸鏈，產(chǎn)生ATPATP。低磷酸鹽濃度：低磷酸鹽濃度：否則否則ATPATP多。多。低低MnMn2+2+濃度：濃度：降低菌體中糖代謝轉(zhuǎn)向合成蛋白質(zhì)、核酸的降低菌體中糖代謝轉(zhuǎn)向合成蛋白質(zhì)、核酸的能力，造成能力，造成NHNH4 4+濃度升高。濃度升高。低低pHpH值：值：有利于檸檬酸積累。有利于檸檬酸積累。四、檸檬酸的生產(chǎn)工藝四、檸檬酸的生產(chǎn)工藝 黑曲霉黑曲霉（Aspergillus nigerAspergillus niger）利用淀粉利用淀粉質(zhì)原料大量積累檸檬酸。質(zhì)原料大量積累檸檬酸。工藝工藝:固體或液體深層發(fā)酵固體或液體深層發(fā)酵原料原料:薯干粉、廢糖蜜、甘蔗渣等薯干粉、廢糖蜜、甘蔗渣等 檸檬酸發(fā)酵工藝檸檬酸發(fā)酵工藝1.1.原料預(yù)處理原料預(yù)處理 淀粉的液化、糖蜜的除雜淀粉的液化、糖蜜的除雜 我國采用薯干粉發(fā)酵工藝只用液化工我國采用薯干粉發(fā)酵工藝只用液化工藝，利用黑曲霉自身能產(chǎn)生糖化酶，完成藝，利用黑曲霉自身能產(chǎn)生糖化酶，完成后續(xù)的糖化工藝。后續(xù)的糖化工藝。液化法是我國檸檬酸工藝的特色方法。液化法是我國檸檬酸工藝的特色方法。深層發(fā)酵的幾種方法深層發(fā)酵的幾種方法利用薯干粉醪液利用薯干粉醪液利用糖蜜利用糖蜜利用淀粉水解糖利用淀粉水解糖2.2.培養(yǎng)基與發(fā)酵條件培養(yǎng)基與發(fā)酵條件 提供高濃度的葡萄糖和充足的氧，提供高濃度的葡萄糖和充足的氧，而磷、錳、鐵、鋅等無機鹽處于低水平。而磷、錳、鐵、鋅等無機鹽處于低水平。接種方式：二級種子，麩曲孢子接種方式：二級種子，麩曲孢子（1 1）碳源：高糖是檸檬酸發(fā)酵的一大特征。）碳源：高糖是檸檬酸發(fā)酵的一大特征。（2 2）氮源：偏好無機氮。添加銨鹽。）氮源：偏好無機氮。添加銨鹽。（3 3）溫度：）溫度：28 28 3030C C 初期溫度稍高，有利于菌體繁殖初期溫度稍高，有利于菌體繁殖 產(chǎn)酸期后溫度稍低，有利于產(chǎn)酸產(chǎn)酸期后溫度稍低，有利于產(chǎn)酸（4 4）pH:pH:低低 pHpH（2.0 2.0 3.03.0）條件下產(chǎn)生檸檬酸條件下產(chǎn)生檸檬酸 中性中性 pH pH 條件下形成草酸條件下形成草酸 菌體生長發(fā)育菌體生長發(fā)育pH 3.0 pH 3.0 7.0 7.0（5 5）溶解氧的控制：嚴格好氧微生物，提高發(fā)酵罐溶解氧的控制：嚴格好氧微生物，提高發(fā)酵罐 內(nèi)溶氧水平可提高檸檬酸產(chǎn)量。內(nèi)溶氧水平可提高檸檬酸產(chǎn)量。五、檸檬酸的提取五、檸檬酸的提取 國內(nèi)常用的方法：鈣鹽法國內(nèi)常用的方法：鈣鹽法 1.1.發(fā)酵醪預(yù)處理：發(fā)酵醪預(yù)處理：直接加熱直接加熱 作用：作用：（1 1）殺死微生物）殺死微生物（2 2）使蛋白質(zhì)變性凝固，粘度降低，利于過濾。）使蛋白質(zhì)變性凝固，粘度降低，利于過濾。（3 3）使菌體內(nèi)檸檬酸釋放出來，提高產(chǎn)率。）使菌體內(nèi)檸檬酸釋放出來，提高產(chǎn)率。2.2.過濾：過濾：板框壓濾機板框壓濾機3.3.中和中和：檸檬酸鈣鹽：檸檬酸鈣鹽 檸檬酸鈣沉淀檸檬酸鈣沉淀4.4.酸解：酸解：檸檬酸鈣檸檬酸鈣H H2 2SOSO4 4 檸檬酸檸檬酸CaSOCaSO4 45.5.濃縮：濃縮：減壓蒸發(fā)減壓蒸發(fā)6.6.結(jié)晶：結(jié)晶：介穩(wěn)區(qū)投晶種介穩(wěn)區(qū)投晶種7.7.干燥：干燥：熱空氣干燥法熱空氣干燥法 其它幾種提取方法其它幾種提取方法離子交換離子交換電滲析電滲析萃取法萃取法第三節(jié)第三節(jié)蘋果酸蘋果酸 一、概況：一、概況：又名羥基琥鉑酸，羥基丁二酸，幾又名羥基琥鉑酸，羥基丁二酸，幾乎一切果實中都含有，以仁果類中最多。乎一切果實中都含有，以仁果類中最多。酸味較檸檬酸強酸味較檸檬酸強1.21.2 1.31.3倍倍，呈味時間也長。呈味時間也長。DL-DL-蘋果酸：蘋果酸：白色或結(jié)晶狀粉末，國外采用化學法生產(chǎn)。白色或結(jié)晶狀粉末，國外采用化學法生產(chǎn)。L-L-蘋果酸：蘋果酸：無色結(jié)晶，存在于植物或其果實中，發(fā)酵法生產(chǎn)。無色結(jié)晶，存在于植物或其果實中，發(fā)酵法生產(chǎn)。二、歷史二、歷史2020世紀世紀2020年代，發(fā)現(xiàn)某些霉菌和酵母可積累年代，發(fā)現(xiàn)某些霉菌和酵母可積累L-L-蘋果酸。蘋果酸。6060年代，英美用化學合成法生產(chǎn)年代，英美用化學合成法生產(chǎn)L-L-蘋果酸，成本高。蘋果酸，成本高。19591959年，日本利用短乳桿菌（年，日本利用短乳桿菌（lactabacilluslactabacillus brevisbrevis）產(chǎn)生的富馬酸酶催化富馬酸轉(zhuǎn)化為產(chǎn)生的富馬酸酶催化富馬酸轉(zhuǎn)化為L-L-蘋果酸成功。蘋果酸成功。6060年代以來，各國爭相研制一步法從淀粉等糖質(zhì)原料年代以來，各國爭相研制一步法從淀粉等糖質(zhì)原料 生產(chǎn)蘋果酸。生產(chǎn)蘋果酸。目前，世界上蘋果酸的主要產(chǎn)地是日本。目前，世界上蘋果酸的主要產(chǎn)地是日本。三、生產(chǎn)方法三、生產(chǎn)方法 1.1.從果汁中直接抽提法從果汁中直接抽提法：經(jīng)濟上不合理經(jīng)濟上不合理 2.2.化學合成法化學合成法：產(chǎn)物是產(chǎn)物是DL-DL-蘋果酸蘋果酸 3.3.發(fā)酵法發(fā)酵法：（1 1）一步法）一步法 糖類糖類 蘋果酸蘋果酸 （2 2）二步法）二步法 根霉根霉 酵母菌、細菌酵母菌、細菌 糖類糖類 富馬酸富馬酸 蘋果酸蘋果酸 4.4.酶轉(zhuǎn)化法酶轉(zhuǎn)化法:固定化細胞固定化細胞 富馬酸鹽（化學合成）富馬酸鹽（化學合成）蘋果酸鹽蘋果酸鹽曲霉曲霉富馬酸酶富馬酸酶四、蘋果酸合成途徑四、蘋果酸合成途徑 EMPEMP 固定固定COCO2 2 淀粉淀粉 葡萄糖葡萄糖 丙酮酸丙酮酸 草酰乙酸草酰乙酸 蘋果酸脫氫酶蘋果酸脫氫酶 蘋果酸蘋果酸 證據(jù)證據(jù)（1 1）發(fā)酵依賴于）發(fā)酵依賴于CaCOCaCO3 3或其它碳酸鹽?；蚱渌妓猁}。（2 2）蘋果酸對糖的最高轉(zhuǎn)化率可達）蘋果酸對糖的最高轉(zhuǎn)化率可達128128，說明部，說明部分碳源是外源性的（不是從葡萄糖來的）。分碳源是外源性的（不是從葡萄糖來的）。CaCOCaCO3 3的的雙重作用雙重作用:（1 1）提供外源的羧基碳源）提供外源的羧基碳源（2 2）調(diào)節(jié)）調(diào)節(jié)pHpH 五、蘋果酸的提取五、蘋果酸的提取 反應(yīng)液中有殘余的富馬酸鹽和多量的蘋果酸鹽。反應(yīng)液中有殘余的富馬酸鹽和多量的蘋果酸鹽。提取原理：利用富馬酸難溶于水的性質(zhì)，在反應(yīng)提取原理：利用富馬酸難溶于水的性質(zhì)，在反應(yīng) 液中加酸使富馬酸沉淀析出。液中加酸使富馬酸沉淀析出。H H2 2SOSO4 4 過濾過濾 CaCOCaCO3 3流程：發(fā)酵液流程：發(fā)酵液 富馬酸富馬酸 濾液濾液 蘋果酸鈣蘋果酸鈣 過濾過濾 離子交換離子交換 濃縮濃縮 結(jié)晶結(jié)晶 干燥干燥 蘋果酸蘋果酸 H H2 2SOSO4 4 第四節(jié)第四節(jié) 黃原膠黃原膠 一、多糖一、多糖 1.1.概況：概況：多糖是由多個單糖或其衍生物聚合而成多糖是由多個單糖或其衍生物聚合而成的大分子化合物。的大分子化合物。高等植物高等植物 傳統(tǒng)使用的多糖來自傳統(tǒng)使用的多糖來自 藻類藻類2.2.多糖的分類多糖的分類 植物多糖植物多糖（1 1）根據(jù)多糖的來源不同）根據(jù)多糖的來源不同 動物多糖動物多糖 微生物多糖微生物多糖 （2 2）根據(jù)多糖在微生物體內(nèi)的分泌部位）根據(jù)多糖在微生物體內(nèi)的分泌部位 胞內(nèi)多糖胞內(nèi)多糖 細胞壁多糖細胞壁多糖 胞外多糖胞外多糖二、黃單胞菌多糖二、黃單胞菌多糖 又稱黃原膠，漢生膠，是微生物多糖又稱黃原膠，漢生膠，是微生物多糖中產(chǎn)量最大的一種。中產(chǎn)量最大的一種。最早由美國依利諾斯州的皮奧里爾實最早由美國依利諾斯州的皮奧里爾實驗室于驗室于19621962年發(fā)現(xiàn)，年發(fā)現(xiàn)，19641964年實現(xiàn)工業(yè)化生年實現(xiàn)工業(yè)化生產(chǎn)，在美國的生產(chǎn)規(guī)模僅次于抗生素和溶產(chǎn)，在美國的生產(chǎn)規(guī)模僅次于抗生素和溶劑，列第三位。劑，列第三位。1.1.黃原膠的結(jié)構(gòu)特征黃原膠的結(jié)構(gòu)特征2.2.1975 1975年闡明，由年闡明，由5 5分子糖為一單元，分子糖為一單元，并由相同的單元聚合而成的高分子多糖物并由相同的單元聚合而成的高分子多糖物質(zhì)，即質(zhì)，即“五糖重復(fù)單元五糖重復(fù)單元”聚合而成。聚合而成。3.3.D-D-葡萄糖：葡萄糖：D-D-甘露糖：甘露糖：D-D-葡萄糖醛酸葡萄糖醛酸4.4.2 2 ：2 2 ：1 12.2.黃原膠的性質(zhì)黃原膠的性質(zhì)（1 1）典型的流變特性）典型的流變特性（2 2）低濃度時的高粘性）低濃度時的高粘性（3 3）耐熱、耐酸堿性）耐熱、耐酸堿性（4 4）相容性及溶解性）相容性及溶解性（5 5）分散性及保水性）分散性及保水性3.3.黃原膠的用途黃原膠的用途（1 1）能源開發(fā)）能源開發(fā)（2 2）食品工業(yè)）食品工業(yè)（3 3）其它工業(yè)）其它工業(yè)三、黃原膠的生產(chǎn)三、黃原膠的生產(chǎn) 1.1.菌種菌種 引起甘藍黑腐病的病原細菌引起甘藍黑腐病的病原細菌野油菜野油菜黃單胞菌（黃單胞菌（Xanthomonas campestrisXanthomonas campestris）。）。桿狀，桿狀，G G，產(chǎn)莢膜。產(chǎn)莢膜。平板：黃色粘稠菌落，液體培養(yǎng)形成粘稠狀膠狀物。平板：黃色粘稠菌落，液體培養(yǎng)形成粘稠狀膠狀物。2.2.培養(yǎng)基培養(yǎng)基（1 1）碳源：葡萄糖）碳源：葡萄糖(國外國外),),淀粉淀粉(國內(nèi)國內(nèi))。（2 2）氮源：易利用有機氮（魚粉和豆粉），）氮源：易利用有機氮（魚粉和豆粉），不易利用無機氮。不易利用無機氮。（3 3）無機鹽：）無機鹽：K K2 2HPOHPO4 4、MgSOMgSO4 4.7H.7H2 2O O、輕質(zhì)輕質(zhì) CaCOCaCO3 3對發(fā)酵有明顯的促進作用。對發(fā)酵有明顯的促進作用。3.3.培養(yǎng)條件培養(yǎng)條件 溫度：溫度：2525 2828 pH:6.5pH:6.5 7.07.0 周期：周期：7272 9696h h 高粘度發(fā)酵液影響供氧，解決方法：高粘度發(fā)酵液影響供氧，解決方法：提高攪拌轉(zhuǎn)速提高攪拌轉(zhuǎn)速a.a.改進發(fā)酵設(shè)備，提高供氧能力改進發(fā)酵設(shè)備，提高供氧能力 提高通氣速率提高通氣速率b.b.限制細胞濃度，控制氧的需求量限制細胞濃度，控制氧的需求量補料分批補料分批 培養(yǎng)（后期流加糖）。培養(yǎng)（后期流加糖）。四、黃原膠的提取四、黃原膠的提取 主要方法：沉淀法主要方法：沉淀法 1.1.有機溶劑沉淀法有機溶劑沉淀法發(fā)酵液乙醇發(fā)酵液乙醇 黃原膠沉淀（工業(yè)級黃原膠）黃原膠沉淀（工業(yè)級黃原膠）離心除菌體，多次用酒精沉淀、洗滌，得食品離心除菌體，多次用酒精沉淀、洗滌，得食品級黃原膠。級黃原膠。2.2.鈣鹽工業(yè)酒精沉淀法鈣鹽工業(yè)酒精沉淀法 酸性乙醇酸性乙醇黃原膠黃原膠CaClCaCl2 2 黃原膠鈣沉淀黃原膠鈣沉淀 黃原膠黃原膠CaCa2+2+特點：特點：有機溶劑用量減少一半，但在成品中帶入了鈣離子。有機溶劑用量減少一半，但在成品中帶入了鈣離子。五、工藝流程五、工藝流程斜面種子斜面種子 一級種子一級種子 二級種子二級種子 罐發(fā)酵罐發(fā)酵 提取提取 離心離心 烘干烘干 磨碎磨碎 過篩過篩 產(chǎn)品產(chǎn)品