第十一章 微生物在食品制造中的应用微生物与人类生活有着.ppt

第十一章 微生物在食品制造中的应用 微生物与人类生活有着极其密切的联系，它们可以造福人类，也会给人类带来巨大的灾难。现在，微生物工业已发展成为整个工业的一个重要组成部分，被广泛地用于制造食品、饲料、肥料、医药化工、冶金、纺织、污水处理等方面。 微生物用于食品制造是人类利用微生物最早，重要的方面，在我国已有数千年的历史。人们在长期的实践中积累了丰富的经验，利用微生物制造了种类繁多、营养丰富、风味独特的食品。随着科学技术的进步，微生物在食品工业中的应用前景将更加广阔。 总而言之，微生物在工业上的应用主要包括如下三个方面: ;一、利用微生物的菌体和内容物 例如：酵母菌的应用，菌体蛋白、维生素、核酸等. 二、利用微生物产生的酶 例如：淀粉酶、脂肪酶、蛋白酶等二十多种酶制剂 三、利用微生物的某些代谢产物 例如：酒精、乳酸、柠檬酸、氨基酸、抗生素等。;第一节 微生物发酵 一、发酵 （一）概念 1、指电子供体和电子受体都是有机化合物的生物氧化作用。是微生物在嫌氧条件下分解有机物质的过程。 2、在应用微生物学中，是指利用微生物生产人类所需要的代谢产物的过程称为发酵。例如：酒精发酵、醋酸发酵、谷氨酸发酵、青霉素发酵等，是指利用微生物生产酒精、醋酸、谷氨酸和青霉素的过程，不管这种过程是在厌氧条件下，还是在好氧条件下发生的统称为发酵。 ;（二）发酵的基础：微生物、基因工程、固相菌（酶）、连续发酵（生化反应器的应用）。 （三）发酵产品：传统产品有啤酒、白酒、醋、酸奶等；单细胞蛋白、有机酸、多糖、酶制剂、激素等；利用微生物产生的生物活性物质有细菌素、双歧因子、抗生素等。 二、微生物发酵和生物工程学 当今许多生物工程的生产方法都是起源于古老而传统的发酵工业，例如：啤酒发酵、乳酸发酵、酒精发酵、醋酸发酵等。 ;1929年抗生素（青霉素）的发现及继之在40年代大规模的生产应用，使发酵工艺有了非常大的进步。从那时起，发酵工业的发展不仅限于抗生素的生产，还发展到许多有用的化工???品，如有机酸，多糖，酶制剂，激素等。现在，发酵工业已在各国发展形成了巨大的工业门类。在发酵生产的同时，也增强了生物化学、微生物学和化学工程之间的联系。因此，今天发展起来的生物工程学并非是一种突然的发现，也不是全新的学科，而是早在几十年前就已经开始的，开始了一个新的技术时代。它的基础仍是微生物发酵，只是融合了基因工程，固相菌（酶）和连续发酵等新技术，从而推动了这个领域的向前发展。而且与国民经济的发展有着密切的关系。;如图所示： 微 生 物 工 程 学 近二十年来，由于微生物工程发生了革命性的变革，不仅吸收了基因工程、细胞工程、固定化、连续化等新技术，而且扩大领域到环保、可更新能源等方面。因此，微生物工程学（发酵工程学）是一门研究微生物的工业应用和微生物发酵工艺的原理的科学。 ;三、微生物发酵工程的特点 发酵工程的内容是随着科学发展而不断扩大的。目前公认的定义是：利用微生物的某种特性，通过现代化工程技术手段进行工业规模生产的技术。他的主要内容包括： ① 工业生产菌种的选育； ② 最佳发酵条件的选择和控制； ③ 生化反应器（发酵罐）的设计； ④ 产品的分离、提取和精制等过程； ;发酵工程的特点（与化学工程相比较）： 1、一步生产； 2、采用的条件较温和； 3、设备投资少； 4、原料便宜； 5、有害的副产物极少； 6、不足之处：发酵产物浓度低，混有较多的异物，提取、纯化、精制工艺繁琐，从而提高了成本。另外，发酵的废液、废渣等富含有机物质，需要处理，否则会污染环境。;四、微生物发酵的发展概况： （一）微生物发酵大事记 1680年：显微镜的发明和微生物的发现； 1857年：证明了发酵是由于微生物的作用； 1897年：证明发酵是酶的作用； 1905年：利用固体培养基分离培养微生物； 1929年：青霉素的发现，化学工程的进步，酶化学的进步； 进入二十世纪后： 50年代：生物化学和微生物遗传学的进步； 60年代：石油微生物的研究； 70年代：分子生物学、细胞工程、酶工程、分子育种等的发展。;（二）生物工程（新的生物技术）的内容 基因工程，细胞工程，酶工程，发酵工程，生物反应器。 （三）微生物发酵的类型 固态发酵——好气、厌气； 液态发酵——好气、厌气； 五、微生物发酵的工艺过程 （一）工艺过程 1、菌种阶段：做好菌种的保藏，防止优良性状的衰退，防止杂菌的污染。菌种使用前的活化，种子扩大培养等。 ;2、种子扩大培养阶段: 一级种子：在原种活化的基础上进行扩大培养； 二级种子：一级种子与发酵罐之间加入的繁殖罐，种子液量为发酵液总量的5—10%。这里要求种子能够产生大量的菌体，而不是需要大