《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 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)生物技術的追溯傳統(tǒng)生物技術的追溯 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)的生物技術產(chǎn)品初期出現(xiàn)的生物技術產(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.近代生物技術產(chǎn)品近代生物技術產(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 主要技術主要技術-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、生物反應的過程二、生物反應的過程 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.原料預處理及培養(yǎng)基的制備原料預處理及培養(yǎng)基的制備3.3.生物反應器及反應條件的選擇生物反應器及反應條件的選擇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.目前應用的酶大多來自微生物發(fā)酵。目前應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系，是在菌體生與菌體生長繁殖無明顯關系，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)相關的更有價值的一種化合物轉(zhuǎn)變成結(jié)構(gòu)相關的更有價值的產(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)酵工程的應用發(fā)酵工程的應用 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）