发酵复习资料

发酵工程复习资料

概论

一．发酵工业的特点;

1. 发酵过程一般都是在常温常压下进行的生物化学反应，反应条件比较温和。 2. 可采用较廉价的原料生产较高价值的产品

3. 发酵过程是通过生物体的自适应调节完成的，反应的专一性强，可以得到较为单一

的代谢产物。

4. 由于生物体本身所具有的反应机制，能专一性的和高度选择性的对某些较为复杂的化合物进行特定部位的生物转化修饰，也可产生比较复杂的高分子化合物。 5. 发酵生产不受自然条件的，可根据生产订单来生产多种多样的发酵产品。 二．工业发酵的分类方法：（重点）

按微生物对养的不同需求可以分为：需氧发酵，厌氧发酵，兼性厌氧发酵 按培养基的物理性状可分为：液体发酵和固体发酵

按发酵工艺流程可分为：分批发酵，连续发酵，补料分批发酵 三．典型的发酵工艺过程大致可分为六个步骤：（重点）

1． 用作种子扩大培养及发酵生产的各种培养基的配制

2． 培养基，发酵罐及其附属设备的灭菌

3． 扩大培养有活性的适量纯种，以一定的比例将菌种接入发酵罐中 4． 控制最适的发酵条件使微生物生长并形成大量的代谢产物 5． 将产物提取并精制，以得到合格的产品 6． 回收或处理发酵过程中所产生的三废物质

第二章 发酵工业菌种

一．未培养微生物研究方法：模拟自然培养法、宏基因组分析法

二．发酵工业上使用的微生物菌种，最初都是从自然界中分离筛选出来的。 1 分离与筛选菌种的具体做法一般步骤：样品采集——样品的预处理——目的菌富集培养—— 菌种初筛——菌种复筛——菌种发酵性能鉴定——菌种保藏 三．发酵工业菌种选育的方法：

⒈自然选育.2．诱变育种.3。杂交育种 (有性、准性).4。转导和转化.5。原生质体融合育种.6。基因工程育种

四．自然选育

在生产过程中，不经过人工处理，利用菌种的自发突变而进行菌种筛选的过程叫自然选育。 效应和互变异一般认为引起自然突变有两个原因：即多因素低剂量的诱变构效应。 自然选育的一般步骤：

1制备单孢子（单细胞）悬液 .2 适当稀释 .3在固体平板上分离

.4挑取部分单菌落进行生产能力测定.5经反复筛选以确定生产能力更高的菌株替代原来的菌株

自然选育简单易行，可以达到纯化菌种、防止菌种衰退、稳定生产、提高产量等目的。 自然选育的最大缺点是效率低、进展慢，很难使生产水平大幅度提高。

五．诱变育种：诱变育种就是人为地利用物理或化学等因素，使诱变对象细胞内的遗传物质

发生变化，引起突变，并通过筛选获得符合要求的变异菌株的一种育种方法

诱变育种的一般步骤：

1．原始菌株（出发菌株）.2。细胞或孢子悬液制备3．诱变剂处理(诱变预备处理)4．中间培养5．突变株分离6．初筛7。复筛8。生产性能实验

六．菌种保藏原理：主要是根据菌种的生理生化特点，人工创造条件，使孢子或菌体的生长代谢活动尽量降低，以减少其变异。

一般可通过保持培养基营养成分在最低水平、缺氧状态、干燥和低温，使菌种处于“休眠” 状态，抑制其繁殖能力。

保藏方法：1、斜面冰箱保藏法 2、沙土管保藏法 3、菌丝速冻法 4、石蜡油封 存

法 5、真空冷冻干燥保藏法 6、液氮超低温保藏法

七．菌种退化的原因： 1。菌种保藏不妥 .2。生长要求没有满足 .3。发生回复突变 八．防止菌种衰退的措施 ：1．从菌种选育方面考 .2。控制传代次数 .3。创造良好的培养

条件 .4。利用不易衰退的细胞传代 .5。采用有效的菌种保藏方法

第三章，发酵工业培养基设计

一．培养基的各要素的功能和特点

1、碳源主要功能：

1）为菌体的生长繁殖提供能源和合成菌体所必需的成分；

2）为合成目的产物提供所需的碳素成分

2．氮源主要功能：用于构成菌体细胞物质和合成含氮代谢物

3．无机盐及微量元素的主要功能：作为微生物生理活性物质的组成或生理活性作用的调节物

4．生长调节物质的主要功能：调节产物的形成 5．水的主要功能：

1）是微生物机体的重要组成部分 2）进行代谢反应的介质

3）营养物、代谢物、氧气等必须溶解于水后才能通过细胞表面进行正常的活动； 4）水的比热高，能有效吸收代谢过程中放出的热，使细胞内温度不致骤然上升；同时水又是热的良导体，有利于散热，可调节细胞温度。

二 ．培养基依据生产流程和作用分为斜面培养基，种子培养基，发酵培养基。 三 ．培养基设计与优化的大致步骤：

1）根据前人的经验和培养基配制的基本理论，初步确定可能的成分； 2）通过单因子实验确定最为适宜的培养基成分；

3）通过多因子实验确定各成分的最适浓度

四．发酵培养基的设计原理：一般来讲，培养基的设计首先是确定培养基的组成成分，然后

再决定各组分的最佳配比：（1）菌体的同化能力（2）培养基对菌体代谢的阻遏与诱导的影响（3）合适的碳氮比（4）合适的PH

第四章 发酵工业的无菌技术

一．灭菌(sterilization):用化学或物理方法杀死物料或设备中所有有生命物质的过程。 消毒(disinfection):用物理或化学方法杀死空气、地表以及容器和器具表面的微生物。 消毒与灭菌的区别在于，消毒仅仅杀灭生物体或非生物体表面的微生物，而灭菌是杀死所有的生命体。因此灭菌特别适合培养基等物料的无菌处理，消毒一般只能杀死营养细

胞，而不能杀死细菌芽孢和真菌孢子，特别适合发酵车间的环境和发酵设备，器具的无菌处理。

二．加热灭菌原理：

每一种微生物都有一定的生长温度范围，当微生物处在最低生长温度以下，代谢作用几乎停止，而处于休眠状态；当温度超过最高限度时，细胞中原生质体和酶的基本成分就发生不可逆的变性，使微生物死亡。 三．发酵工业的灭菌方法：

干热灭菌法 湿热灭菌法 射线灭菌法 化学药剂灭菌法 过滤除菌法 火焰灭菌法 四．培养基灭菌温度的选择

培养基灭菌过程中，除微生物被杀死外，还伴随着培养基成分被破坏，在加热下氨基酸、维生素等受破坏。

培养基灭菌时，必须选择既能达到灭菌目的，又能使培养基成分破坏减至最少的条件 五．培养基灭菌时间的计算

t = 2.303 lgN0/Nt/k

可见灭菌时间取决于污染程度(N0)、灭菌程度（残留菌数N）和值

相同温度下，值越小，则此微生物越耐热。

六．空气除菌的介质有棉花，活性炭，玻璃纤维，有机合成纤维，有机或无机烧结材料等

两级冷却、加热除菌流程图

1 ---粗过滤器 2 ---压缩机 3 ----贮罐 4，6 ---冷却器 5 ---旋风分离器 7--- 丝网分离器 8---加热器 9 ---总过滤器

粗过滤器作用：主要是捕集较大的灰尘颗粒型式：

空气贮罐作用：消除空压机排出空气量的脉动，维持稳定的压力，分离部分油水 冷却器类型： 立式列管式热交换器 沉浸式热交换器 喷淋式热交换器

第五章

一．优良种子应具备的条件:1.生长活力强，延迟期短；2.生理状态稳定；3.浓度及总量能满

足发酵罐接种量的要求；4.无杂菌污染，保证纯种发酵；5.适应性强，生产能力稳定 二．种子制备的步骤：1。斜面培养基中活化；2。扁瓶固体培养基或摇瓶培养基中扩大培养，完成实验室种子制备 3。一级种子罐，制备生产用种子；4。视情况确定扩大级数，完成生产车间种子制备；5。种子转种至发酵罐

三．影响种子质量的因素：1。原材料质量 2。培养温度 3。湿度 4。通气与搅拌

第六章 发酵动力学

一．分批发酵过程中，微生物生长通常要经历延滞期、对数生长期、衰减期、稳定期（静

止期）和衰亡期五个时期。

XtX0e

t或

xx0eNtN0ent

X—细胞浓度（g/L）；N—细胞个数； t—生长时间；X0、Xt—初始微生物浓度和t时细胞浓度；N0、Nt—初始细胞个数和t时细胞个数； 二．若不存在抑制物时

Kss

Ks—底物亲和常数(也称半饱和速度常数），表示微生物对底物的亲和力 , mol/m3 ； Ks越大，亲和力越小， µ越小。

三．根据发酵时间过程分析，微生物生长与产物合成存在以下三种关系：

与生长相关→生长偶联型 （乙醇发酵）（A）

菌体生长、基质消耗和产物合成大体上呈正比关系

与生长部分相关→生长部分偶联型（柠檬酸、氨基酸发酵） 与生长不相关→无关联 抗生素、维生素等的生产属此类型 （土霉素、氯霉素、杆菌肽例外）

Monod 模型: mst第八章 发酵过程控制

一．影响发酵温度的因素：

1）菌种特性 2）培养基 （成分及配比） 3）发酵阶段 4）搅拌类型及搅拌速度 5）通气速度 （影响Q蒸发和Q显） 6）罐内外的温差 温度的控制的方法： 罐壁调温 夹层调温 罐内调温 二．温度对发酵的影响

1） 温度影响产物合成的速率及产量 2） 温度可能会影响终产物的质量 3） 温度还可能影响生物合成的方向

三．pH的控制的方法：1.在基础培养基配方中考虑到维持pH的需要（ 例如加入CaCO3，使用缓冲液等）2.通过补加酸、碱来调节控制3.通过中间补料来控制 引起发酵液中pH变化的因素：

① 发酵过程中pH的变化取决于微生物的种类、培养基的组成和发酵条件。

②在菌体代谢过程中，菌体本身有建成其生长最适pH的能力，但外界条件发生较大变化时，pH将会不断波动。

引起pH下降的因素（凡是导致酸性物质生成或释放及碱性物质消耗的发酵其pH都会下降） ① 培养基中碳氮比例不当，碳源过多，特别是葡萄糖过量，或者中间补糖过多加之溶解②

氧不足，致使有机酸大量积累而pH下降。

消泡油加得过多

③ 生理酸性物质的存在，氨被利用，pH下降 引起pH上升的因素：（凡是导致碱性物质生成或释放及酸性物质消耗的发酵其pH都会下降） ① 培养基中碳氮比例不当，氮源过多，氨基氮释放，使pH上升。

② 生理碱性物质存在

③ 中间补料中氨水或尿素等碱性物质的加入过多使pH上升。

发酵过程中pH的变化

1）生长阶段 pH有上升或下降趋势（相对于接种后起始pH而言

2）生产阶段 在生产阶段，pH趋于稳定，维持在最适 产物合成的范围

3）自溶阶段 菌丝自溶阶段，随着基质的耗尽，菌体蛋白酶的活跃，培养液中氨基氮增加，致使pH上升，此时菌丝趋于自溶而代谢活动终止。 四．泡沫对发酵的影响

1）降低了发酵罐的装液系数 2）增加了菌群的非均一性 3）增加了污染杂菌的机会 4）导致产物的损失

起泡机理

当气体通入起泡剂液体，因这些物质具有某些亲水基团和疏水基团，分子带极性的一端向着水溶液，而非极性一端向着空气，并力图在表面作定向排列，增加了泡沫的机械强度 五．影响泡沫的因素：

1）与通气量、通气速度和搅拌速度等有关 2）与所用培养基的成分有关

3）与培养基的灭菌方法、灭菌温度和时间有关

4）菌种（种子的质量，接种量）

六．泡沫的控制方法分为机械消泡和化学消泡剂消泡两类 七．发酵液中溶解氧的控制

供氧方面（OTR = KL a ( C* －CL )

1）增加空气中氧的含量，使氧分压增加，进行富氧通气 2）提高罐压 3）改变通气速率 4）增加搅拌速度 需氧方面（rO2=QO2·X） 1）调整养料的浓度

2）调节控制温度

在发酵过程中，当溶氧浓度不变时，氧溶于液相的速率等于微生物对溶氧的需求速率，则： KLa (C* - CL) = QO2 · X = r

若供氧速率大于需氧速率，即KLa (C* - CL) ＞r，此时发酵液中溶解氧浓度CL会不断增趋近于C* 。反之亦反。

九．影响微生物需氧量的因素：a. 微生物种类 b.培养基的组成与浓度 c.菌龄 d.培养条件 e.有毒产物的形成及积累

影响供氧的主要因素是推动力(C* - CL) 和体积氧传递系数KLa。 十．发酵过程控制参数的类型 代谢参数按性质可分为三类：

物理参数：温度、搅拌转速、罐压、空气流量、溶解氧、表观粘度、排气氧（二氧化碳）浓度等

化学参数：基质浓度（包括糖、氮、磷）、 pH、产物浓度、核酸量等

生物参数：菌丝形态、菌体浓度、菌体比生长速率、呼吸强度、摄氧率、关键酶活力等 参数按获取方式可分为两类

直接参数：物理参数（温度、压力、搅拌速度、通气流量、泡沫水平、加料速率、生物热、黏度等）；化学参数(pH、溶氧浓度、溶解CO2浓度、碳源含量、氮源含量、代谢物浓度）

间接参数：（摄氧率OUR、CO2释放率CER、呼吸商RQ、细胞浓度、比生长速率） 影响生物热的因素：菌株特性 培养基成分和浓度 发酵时期

第九章 一．发酵罐

好氧发酵罐 （通风发酵罐）

二．通风发酵罐分为机械搅拌式发酵罐、自吸式发酵罐、气升式发酵罐 、伍式发酵罐，文氏管发酵罐 （ 用于味精、柠檬酸、抗生素、酵母，酶制剂、氨基酸、SCP等的发酵） 三．机械搅拌通风发酵罐的基本要求

1．适宜的径高比。 [高：直径约为1.7～4]

2．能承受一定的压力。[水压试验（1.5倍）]

3．搅拌通风装置要能使气泡分散细碎、气液充分混合，保证发酵液必须的溶解氧，提高 O2的利用率 。

.4.应具有足够的冷却面积.

5.发酵罐内应抛光，尽量减少死角。[避免积污、染菌] .6.轴封应严密，尽量减少泄漏。 H / D = 1.7 ～ 4 d / D = 1/2 ～ 1/3 W / D = 1/8 ～ 1/12 B / d = 0.8 ～1.0 (s/d)2 = 1.5 ～2.5 (s/d)3 = 1 ～2 H----柱体高(m) HL---液位高度（m） D----罐内径(m) d----搅拌器直径 s----两搅拌器的间距 B----最下一组搅拌器距罐底的 距离 发酵罐

厌氧发酵罐 （嫌气发酵罐）

W----挡板宽度 有效容积 = 总容积 × 装液系数 装液系数 ： 0.65～0.75 公称容积（V0）—— 指筒身容积 Vc和底封头容积Vb之和 。V0 = Vc + Vb = ·H·D2/4 + 0.15D2 结构 作用 罐身 装液 轴封 使罐顶（或底）与搅拌轴间的缝隙密封； 防止泄漏和染菌 消泡器 将泡沫打破 搅拌器 打碎气泡 联轴器 是上下搅拌轴成牢固的刚性连接 中间轴承 减少震动 挡板 改变液体的方向，由径向流改为轴向流，使液体激烈翻动，增加溶 解氧。 空气分布管 通入无菌空气并使分散均匀 换热装置 改变发酵液的温度

第十章 酒

1．我国的酒分为白酒，啤酒，黄酒，葡萄酒。 2．酒和酒度：

将含酒精含量达0.5％以上的饮料规定为酒精饮料。 酒饮料中酒精的百分含量称做酒度。 3．标准酒度是指在20℃时，每100毫升酒液中含有酒精的毫升数,通常用百分比表示,或用编写GL表示。

5. 啤酒的分类：

 生啤酒( Pure Draft Beer ) 不经巴氏灭菌或瞬时高温灭菌，而用物理过滤除菌，达到

一定生物稳定性的啤酒。

 鲜啤酒(Draught Beer) 不经巴氏灭菌或瞬时高温杀菌，成品中允许含一定量活酵母

菌，达到一定生物稳定性的啤酒。  熟啤酒(Pasteurimd Beer) 经过巴氏灭菌或瞬时高温灭菌的啤酒 6. 啤酒生产原辅料的来源及作用：大米、玉米等谷类，糖类或糖浆等。

a. 提高啤酒非生物稳定性，降低色度；b.可提高麦汁收得率，降低生产成本 c.若使用糖类或糖浆，可提高设备利用率。

7. 辅料用法：欧洲和美国用玉米，东方各国多用大米，非洲一些国家使用木薯淀粉。 8. 啤酒花的主要成分： ①α-酸：异构物是苦味主要来源；② β-酸：氧化物具有苦味；③ 酒花油：香味的主要来源；④ 多酚物质：沉淀蛋白/造成酒混浊

9. 酒花的作用：赋予啤酒香味和爽口苦味；提高啤酒泡沫的持久性；有利蛋白沉

10. 糖化方法:

① 煮出糖化法 将糖化醪液的一部分分批加热至沸点，然后与其余未煮沸的醪液混合，

分阶段升高到不同酶分解所要求的温度，最后达到糖化终了温度。

② 浸出糖化法 将全部醪液从一定的温度开始，缓慢分阶段升温到糖化终了温度。浸出

糖化法的醪液没有煮沸阶段。 ③ 双醪糖化法 将麦芽和辅料分别在糖化锅和糊化锅中进行处理，然后兑醪，兑醪后按

煮出法操作进行，又称为复式糖化法。 11. “三锅两槽”的主要作用及变化

①糊化锅 淀粉吸水膨胀，颗粒破裂溶于水中形成胶凝状，此后在复合酶的作用下粘度下降，生成麦芽糖、葡萄糖等可发酵性糖及低分子糊精。

②糖化锅 各酶作用于大分子，淀粉分解为可发酵性糖，蛋白质分解为多肽及氨基酸，形成糖化浸出物。

③ 过滤槽 水溶性物质（麦汁）和非水溶性物质（麦糟）的过滤。

④ 煮沸锅蒸发水分，浓缩麦汁；钝化全部酶和麦汁灭菌；絮凝多酚物质与蛋白质；酒花有效成分浸出。

⑤ 沉淀槽分离酒花糟和凝固物，薄板热交换器降温，充氧，送至发酵罐。

12. 麦汁煮沸的目的: a. 蒸发水分，浓缩麦汁；b. 钝化全部酶和麦汁灭菌；c. 蛋白质变性和

絮凝；d. 酒花有效成分浸出（色度、苦味形成）。 13. 酒花添加方法: 先次后好，先陈后新，先苦后香，先少后多。 14. 啤酒发酵（主发酵和后发酵）

主发酵的几个阶段增殖期 起泡期，高泡期落泡期泡盖形成期

温度：10.0±0.5℃；自然升温至12℃后控温 ② 罐压：≤0.015Mpa

后发酵的作用: 完成残糖的最后发酵，增加啤酒的稳定性； 饱充CO2，充分沉淀蛋白质，澄清酒液；消除双乙酰、醛类及H2S等嫩酒味，促进成熟；尽可能处于还原状态，降低氧含量。

15. 中国白酒的分类： ① 按酿造原料分：a.粮食酒：即以大米、高梁、玉米等粮食为主要原料酿制的饮用酒； b.薯干酒：即以鲜薯、薯干为原料酿制饮料酒； C.代用品酒：即以野生淀粉原料或含糖原料酿制的饮料酒，如青杠子、糖蜜、玉米糠、粉渣等。

② 按照试验的酒曲种类分类

a.大曲酒 利用以小麦、大麦、豌豆等原料制成的砖形大曲为糖化、发酵剂，采用边糖化边发酵开放式自然发酵工艺酿酒。

b.小曲酒 以大米或小麦、麸皮等为原料，以纯种或母曲制小曲，再以小曲为糖化、发酵剂，先经培菌糖化（或直接双边发酵），然后发酵酿酒。

c.麸曲酒 以麸皮等为原料，纯菌种制成麸曲，并辅以酵母菌做为糖化、发酵剂，经发酵酿成的酒。

③ 按照生产工艺分类: 固态法发酵白酒 半固态法发酵白酒 液态法白酒 ④ 按照香型分类:

a. 酱香型白酒 茅台 、郎酒 b.浓香型白酒 泸州老窖、五粮液、古井贡酒

b. 清香型白酒 汾酒 、宝丰酒 、黄鹤楼 c米香型白酒 桂林三花酒、长乐烧酒 d其他香型白酒: 兼香型白酒(白云边) 凤香型白酒(西凤酒) 药香型白酒(董酒) 香型白酒(豉味玉冰烧酒) 芝麻香型白酒(景芝白干) 特型白酒(四特酒)

⑤ 按酒中酒精含量分类:高度酒(50°以上) 中度酒(40°～49°) 降度(39°以下) 按照酿酒设备分类: 手工生产白酒 半机械化白酒 机械化白酒 17. 大曲的微生物：

曲 霉 霉 根 霉 菌 毛 霉 青 霉 米曲霉、黑曲霉、红曲霉 糖化菌 糖化菌 制麸曲和大曲时常见的杂菌

酒精酵母 酵母菌 产酯酵母 乳酸菌 细 菌 醋酸菌 芽孢杆菌 18.大曲中的微生物酶系

酒精酵母、产膜酵母、汉逊酵母、假丝酵母等 有产酯或产酸能力，独特香气，也称“生香酵母” 存在于大曲和酒醅中，酯化产生乳酸乙酯（香味） 醋酸主要来源 ，主要香味成份来源之一 主要微生物酶系 液化酶、糖化酶、蛋白酶、酒化酶、酯化酶等。

培曲中期，各部分酶活性达到最高，酯化酶在温度高时比较多，且皮比心酯化酶活性高，但酒化酶则曲心部分比曲皮部分高。 19. 大曲的分类

 高温大曲：>60℃;酱香型白酒。

 中高温大曲：50～59℃ ;浓香型白酒。  中温大曲：45～50℃;清香型白酒。 20. 小曲中的微生物及酶系 ① 小曲中的微生物：

小曲中的主要微生物是根霉和酵母。

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 小曲酶系特征

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。根霉中的淀粉酶一般包括液化型淀粉酶和糖化型淀粉酶，两者的比例为1:3.3，而米曲霉中约为1:1，黑曲霉中约为1:2.8。

根霉菌有一定的酒化酶，能边糖化边发酵，这一特性也是其他霉菌所没有的。可使小曲生产中的整个发酵过程自始至终地边糖化边发酵，所以发酵作用较彻底，淀粉出酒率进一步得到提高。

22.勾兑:是将酒中各种微量成分以不同的比例兑加在一起，使分子间重新排布和结合，通过相互补充、平衡，烘托出主体香气和形成独自的风格特点。

通过勾兑，使酒中的微量成分重新组合，达到恰当的比例，以符合出厂的质量标准。

第11章 酱油的酿造

1．酱油生产原料

蛋白质原料：大豆、豆粕、豆饼等 淀粉原料：小麦、麸皮、米糠和米糠饼等 食盐（调咸、增鲜，杀菌防腐）

酿造用水（符合饮用水卫生标准，一吨酱油需用水6～7吨）

2． 酱油生产用主要菌种米曲霉 黑曲霉

3．对种曲的要求：

① 外观：菌丝整齐健壮、孢子旺盛、米曲霉呈新鲜黄绿色，黑曲霉呈新鲜黑褐色。无

夹心，无杂菌、无异色。

② 香气：具有种曲固有的曲香、无霉味、酸味、氨味等不良的气味。

③ 手感：用手指触及种曲，松软而光滑，孢子飞扬。 ④ 孢子数：60亿／g(以干基计)以上。 ⑤ 孢子发芽率：90％以上。

⑥ 细菌数：不超过107个／g。

4．厚层通风制曲工艺流程

. 种曲

↓

豆粕:麸皮（8:2）→熟料→冷却→接种→入池 培养→第一次翻曲→第二次翻曲→成曲 操作要点;

1）冷却、接种及入池接种温度：夏天38℃，冬天42℃左右。入池料层：25～30cm （2）培养（ 曲料入池 温度管理 ） （3） 翻曲

翻曲的作用：a.疏松曲料便于降温。b.调节品温：各部位品温和水分均得到调节，成曲质量趋于一致。c.供给米曲霉旺盛繁殖所需的氧气，经翻曲后，曲料疏松，氧气得到补充，同时排出二氧化碳，促使米曲霉的旺盛繁殖 。

5．发酵的理论基础

酱醪：将成曲拌入多量盐水，成为浓稠的半流动状态的混合物。 酱醅：将成曲拌入少量盐水，成为不流动状态的混合物。

发酵：将酱醪或酱醅装入发酵容器内，采用保温或者不保温方式，利用曲中的酶和微生物的发酵作用，将酱醅中物料分解、转化，形成酱油独有的色、香、味、体成分，这一过程就是酱油的发酵。

6．发酵过程中的微生物变化

曲霉的变化提供分解蛋白质和淀粉的酶类，入池受温度、pH、环境影响，很快失去作用，发生自溶，生成核酸自溶物、氨基酸和糖分。

酵母菌的变化产生酱油的香气，鲁氏酵母在主发酵期产生酒精，并与细菌中的嗜盐足球菌联合作用，形成酱油的特殊气味；易变球拟酵母和埃契氏球拟酵母在酱醅的后期形成香气成分。

细菌的变化前期嗜盐足球菌多，产乳酸；后期四联球菌多，产乳酸，促进鲁氏酵母的繁殖，并除去酱油醅中的氨基酸分解的臭味。

8． 酱油发酵工艺： 日晒夜露发酵工艺 高盐稀态发酵工艺 固态低盐发酵工艺 固态低盐发酵工艺

前期水解阶段： 42～45℃； 10天

后期发酵阶段：补加适量浓食盐水；酱醪迅速降温至30～35℃；20天左右； 整个发酵周期为1个月

9． 酱油的加热

① 加热的目的： 灭菌； 调和香气和风味； 增加色泽和粘度； 清除热凝固性沉淀物； 破坏酱油中的多种酶系，使质量稳定。

② 加热的温度：65～70℃，维持30分钟。

采用连续式加热交换器以出口温度控制在80℃为宜。 采用间接式加热到80℃，时间不应超过10分钟。

第12章 谷氨酸发酵

1．谷氨酸生产菌

主要菌株 ： 棒状杆菌属 短杆菌属 小杆菌属 节杆菌属 .2 谷氨酸发酵机制

① 生成谷氨酸的主要反应 1) 谷氨酸脱氢酶(GHD)催化的还原氨基化反应 2) 转氨酶催化的转氨反应 3) 谷氨酸合成酶(GS)催化的反应

② 谷氨酸生物合成途径 酵解途径 (EMP) 己糖一磷酸途径 (HMP) 三羧酸循环 (TCA) 乙醛酸循环 二氧化碳固定反应 ③ 控制细胞膜的通透性

谷氨酸发酵的关键在于发酵培养期间谷氨酸生产菌细胞膜结构与功能上的特异性变化，使细胞膜转变成有利于谷氨酸向膜外渗透的样式，即完成谷氨酸非积累型细胞向谷氨酸积累型细胞的转变。这样，由于终产物谷氨酸不断地排出细胞外，使细胞内的谷氨酸不能积累到引起反馈调节的浓度，谷氨酸就会在细胞内继续不断地被优先合成。

谷氨酸积累机理： 1）谷氨酸产生菌丧失或仅有微弱的-酮戊二酸脱氢酶活力，使-酮戊二酸不能继续氧化；但谷氨酸脱氢酶活力很强，同时NADPH2再氧化能力弱，这样就使-酮戊二酸到琥珀酸的过程受阻；在有过量铵离子存在时，  -酮戊二酸经氧化还原共轭的氨基化反应而生成谷氨酸。

2）谷氨酸产生菌大多为生物素缺陷型，谷氨酸发酵时通过控制生物素亚适量，引起代谢失调，使谷氨酸得以积累。

3）生成的谷氨酸不形成蛋白质，而分泌泄漏于菌体外。

4）谷氨酸产生菌不利用菌体外的谷氨酸，而使谷氨酸成为最终产物。 3． 控制细胞膜渗透性的方法：

①化学控制法

1） 生物素缺陷型 作用机制：

生物素作为催化脂肪酸生物合成最初反应的关键酶乙酰CoA羧化酶的辅酶，参与了脂肪酸的合成，进而影响磷脂的合成。当磷脂合成减少到正常量的一半左右时，细胞变形，谷氨酸向膜外漏出，积累于发酵液中 控制的关键：亚适量控制生物素。 2）添加表面活性剂或饱和脂肪酸 作用机制：

在不饱和脂肪酸合成过程中作为抗代谢物对生物素有拮抗作用，通过拮抗脂肪酸的生物合成，导致磷脂合成不足，结果形成磷脂不足的细胞膜，提高细胞膜对谷氨酸的渗透性。 关键：必须控制好添加表面活性剂、饱和脂肪酸的时间与浓度 3）油酸缺陷型 作用机制：

油酸缺陷型菌株丧失了自身合成油酸的能力，也即丧失脂肪酸合成能力，必须由外界供给油酸才能生长；油酸含量的多少直接影响到磷脂合成量的多少和细胞膜的渗透性；通过控制油酸，使磷脂合成量减少到正常量的一半左右时，细胞变形，谷氨酸分泌积累于发酵液。 控制的关键：必须控制油酸的亚适量（细胞内生物素含量的多少影响甚微） 4）甘油缺陷型

作用机制：

甘油缺陷型不能合成-磷酸甘油和磷脂，必须由外界供给甘油才能生长；在甘油限量供应下，由于控制了细胞膜中与渗透性有直接关系的磷脂含量，使谷氨酸得以积累。 控制的关键： 必须控制添加亚适量的甘油或甘油衍生物

以上都是通过控制磷脂的合成，导致形成磷脂合成不足的不完全的细胞膜 5）添加青霉素法

作用机制：

在发酵对数生长期的早期添加青霉素抑制细胞壁的合成，使细胞膜处于无保护状态，又由于膜内外的渗透压差，进而导致细胞膜的物理损伤，增大了谷氨酸向胞外漏出的渗透性。 关键：在生长的什么阶段添加青霉素是影响产酸的关键。必须在增殖过程的适当时期添加，且必须在添加后再进行一定的增殖。 ② 物理控制法

如利用温度敏感突变型 （Ts）

突变发生在决定与谷氨酸分泌有密切关系的细胞膜结构基因上 关键：在生长的什么阶段转换温度是影响产酸的关键