发酵工程

高中生物之发酵工程知识总结，包括传统发酵技术的应用、微生物的基本培养技术、微生物的培养技术及应用、发酵工程及其应用等。

发酵工程

• 传统发酵技术的应用
• 发酵
  • 人们利用微生物在适宜的条件下将原料通过微生物代谢转化为人类所需产物的过程
• 传统发酵食品
• 腐乳
  • 微生物：曲霉 毛霉 酵母
  • 原理：豆腐中的蛋白质被分解成小分子氨基酸
• 泡菜
  • 微生物：酵母菌（厌氧菌）
  • 原理：C₆H₁₂O₆→（酶）2C₃H₆O₃+能量
  • 注意事项：
    • i. 盐水煮沸：除去氧气 杀菌
    • ii. 菜料装至八成满：防止产生二氧化碳炸裂瓶子
    • iii. 影响亚硝酸盐含量的因素：腌制方法 时间长短 温度高低
    • iv. 亚硝酸盐含量：先增加 再降低
• 果酒和果醋
  • 果酒
    • 微生物：酵母菌（兼性厌氧）28℃
    • 反应式（前期需氧 后期不需氧）C₆H₁₂O₆→(酶）2C₂H₅OH+2CO₂+能量
    • 注意事项
      • i. 70％ 酒精消毒
      • ii. 先清洗葡萄 再去除枝梗
      • iii. 留有1/3空间
      • iv. 每隔12小时将瓶盖拧松一次（不是拧开）
  • 果醋
    • 微生物：醋酸菌（需氧）
    • 反应式
      • 氧气 糖原充足
      • 氧气充足 缺少糖原
    • 温度：30-35℃
    • 制作方达：果酒制作完成后 盖上一层纱布 并升高温度
    • 菌种来源：空气
• 微生物的培养技术及应用
• 发酵工程及其应用
• 微生物的基本培养技术
• 微生物的选择培养和计数
• 培养基的配制
  • 作用：培养 分离 鉴定 保存微生物或积累其代谢产物
  • 分类
    • 固体培养基
    • 液体培养基
    • 有无琼脂
  • 配方：水 碳源 氮源 无机盐等
  • 特殊需求
    • 乳酸杆菌：卫生区
    • 霉菌：酸性
    • 细菌：中性或弱碱性
    • 厌氧微生物：无氧条件
• 无菌技术
  • 消毒
    • 定义
    • 常见方法：煮沸消毒 巴氏消毒 紫外线消毒
  • 灭菌
    • 定义
    • 常见方法：湿热灭菌 干热灭菌 灼烧灭菌
  • 在超净工作台和酒精灯火焰附近进行
• 微生物的纯培养
  • i. 配制培养基
  • ii. 灭菌
  • iii. 倒平板 50℃左右 培养基不完全打开 略大于瓶口即可 待培养基冷却凝固后将培养基倒置
  • iv. 接种和分离酵母菌：平板划线法
    • i. 先灼烧再接种
    • ii. 酒精灯附近进行
    • iii. 最后一次与第一次不相连
  • v. 培养酵母菌：倒置放入28℃左右的培养箱中培养
• 选择培养基
  • 定义：允许特定种类微生物生长 同时抑制或阻止其他种类微生物生长的培养基
  • 对照组：正常培养基 自变量：菌落数
  • 例：分离土壤中能分解尿素的细菌：以尿素为唯一氮源
• 微生物的选择培养
  • 稀释涂布平板法：先稀释再涂布
• 微生物的数量测定
  • 稀释涂布平板法
    • 培养基表面的一个单菌落 来源于样品稀释中的一个活菌
    • 菌落数为30-300 对3个平板重复计数 取平均值
    • 统计菌落数往往比活菌实际数目少
    • 统计活菌数目
  • 显微镜直接计数
    • 细菌计数板：较小
    • 血细胞计数板：较大
    • 统计活菌数和死菌数总和
• 发酵工程的基本环节
  • 选育菌种：自然界筛选 诱变育种 基因工程育种
  • 扩大培养
  • 灭菌
  • 配制培养基
  • 接种
    • 发酵罐内发酵
      • 检测微生物数量 产物浓度
      • 添加营养成分 控制温度pH溶解氧等条件
      • 谷氨酸：酸性或弱碱性
    • 分离提纯产物
      • 产品：过滤沉淀
      • 代谢产物：提取 分离 纯化
    • 获得产品
• 发酵工程的应用
• 食品工业
  • 生产传统发酵产品
    • 啤酒
      • 主发酵：完成酵母菌的繁殖 大部分糖的代谢 代谢物的生成
      • 后发酵
  • 生产食品添加剂
    • 柠檬酸：通过黑曲霉制得
    • 味精：谷氨酸（谷氨酸棒状杆菌在中性和弱碱性条件）
  • 生产酶制剂
• 医药工业
  • 基因工程
  • 蛋白质工程
• 农牧业
  • 微生物肥料
  • 微生物农药
  • 微生物饲料
• 其他方面
  • 解决资源短缺与环境污染
  • 嗜热菌 嗜盐菌：生产洗涤剂
• 202006房婉仪