发酵工程培养基.ppt

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第三章 发酵工业培养基 及原料处理 发酵工业培养基是工业发酵微生物生长和分泌发酵产物的营养物质。 发酵培养基营养基质一般含五大方面要素:碳源、氮源、无机盐及微量元素、水,以及生长因子、前体、产物促进剂和抑制剂等。 淀粉质原料是发酵工业的重要原料,必须水解成葡萄糖等可发酵性糖,才能被生产菌利用;糖蜜原料也需要进行处理,发酵才能顺利进行。 发酵工程的流程 第一节 培养基的成分及来源 一、碳源营养 常用碳源:糖类、油脂、有机酸和低碳醇。 各种菌种对不同碳源的利用速率和效率不一样。 EMP途径 乙醇发酵 第二节 培养基的类型及选择 一、培养基的类型 1.按纯度 1)合成培养基 各种成分明确、稳定的化学试剂配制。 适合于研究菌种基本代谢和过程的物质变化规律。 培养基营养单一,价格较高,不适合用于大规模工业生产。 注意事项 培养基设计与优化的任务 培养基中影响菌体生长和产物形成的因素 第三节 淀粉水解糖的制备 一、淀粉水解制糖的意义 二、淀粉水解糖的制备方法及原理 第三节 淀粉水解糖的制备 二、淀粉水解糖的制备方法及原理 酸解法 酶解法 酸酶结合法 1.酸解法 工艺流程: 原料(淀粉、水、盐酸) → 调浆→通蒸汽糖化 →冷却 →中和(Na2CO3) 、脱色(活性碳)→ 过滤除杂→糖液 DE值 2.酶解法 淀粉的老化实际上是分子间已断裂的氢键、糊化淀粉又重新排列形成新的氢键的过程,也就是复结晶的过程。 在酶法糖化时, ?-淀粉酶很难进入老化淀粉的结晶区起作用,使淀粉很难液化,因此,必须采取相应的措施控制糊化淀粉的老化。 低压蒸汽喷射液化工艺及条件 液化条件: 30%~40%的淀粉乳浓度、pH值5~7、温度95 ?C~97 ?C。 淀粉酶的加入量,随着酶活力的高低而定,但一般控制在5~8u/g淀粉。 液化程度的控制 液化程度的控制 3.酸酶结合法 酸酶法: 酶酸法: 第四节 糖蜜原料及预处理 一、糖蜜的来源与特点 制糖工业,甘蔗或甜菜糖厂的末次母液即糖蜜,俗称废蜜。其中含有相当数量的可发酵性糖,是发酵工业的良好原料。 淀粉水解的过程: 淀粉吸水膨胀 糊化 (无化学反应)α-淀粉酶或酸 液化 糊精 糖化酶或酸 低聚糖 麦芽糖 葡萄糖 (由7-12个葡萄糖残基组成) 3-6个 2个 1 原料: 薯类、玉米、小麦、大米等 原料淀粉的性质和水解使用的催化剂的不同 定义:以酸为催化剂,在高温高压下使淀粉水解生成葡萄糖的方法。 水解过程: 总反应式: (C6H10O5)n+nH2O nC6H12O6 过程:(C6H10O5)n (C6H10O5)x C12H22O11 C6H12O6 淀粉 糊精 麦芽糖 葡萄糖 H+对作用点无选择性,α-1,4-糖苷键和α-1,6-糖苷键均被切断。 淀粉 葡萄糖 复合二糖 5‘-羟甲基糠醛 复合低聚糖 有机酸、有色物质 在淀粉的酸水解过程中,三种反应同时发生 复合反应 分解反应 盐酸 副反应: 不利影响: 复合反应:生成的多数复合糖不能被微生 物利用,使发酵结束时残糖高。 分解反应:生成的5‘-羟甲基糠醛是产生 色素的根源,增加了糖化液精制脱色的困 难。 总之: 降低了葡萄糖的收率。 给产物的提取和糖化液的精制带来困难。 如何控制分解反应和复合反应的发生? 淀粉乳浓度 酸浓度 不能过高 温度 评价 优点: 工艺简单,水解时间短,生产效率高,设备周转快。 缺点: 副产物多,影响糖液纯度,一般DE值只有90%左右。 对淀粉原料要求严格,不能用粗淀粉,只能用纯度较高的精制淀粉。 DE值:dextrose equivalent value (葡萄糖当量值) 表

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