发酵工程(1)

发酵工程，是指采用现代工程技术手段，利用微生物的某些特定功能，为人类生产有用的产品，或直接把微生物应用于工业生产过程的一种新技术。发酵工程的内容包括菌种的选育、培养基的配制、灭菌、扩大培养和接种、发酵过程和产品的分离提纯等方面。

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，将原料通过微生物的代谢转化为人类所需要的产物
  • 传统发酵食品
    • i. 腐乳
      • 微生物酵母 曲霉 毛霉
    • ii. 泡菜
      • 微生物：乳酸菌（厌氧菌）
      • 原理：C₆H₁₂O₆→（酶）2C₃H₆O₃+能量
      • 注意⚠️
        • 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
    • iii. 果酒
      • 微生物：酵母菌（兼性厌氧）28℃
      • 原理：(前期需氧 后期不需氧）C₆H₁₂O₆→(酶）2C₂H₅OH+2CO₂+能量
      • 注意⚠️
        • 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）
    • iv. 果醋
      • 微生物：醋酸菌（需氧）
      • 原理
        • 氧气糖源充足：将糖分解成乙酸
        • 缺少糖源：将乙醇变为乙醛 再变为乙酸
      • 注意⚠️
        • i. 30-35℃
        • ii. 制作方法：果酒制作完成后 盖上一层纱布 并升高温度
        • iii. 菌种来源：空气
• 微生物的培养技术及应用
  • 微生物的基本培养技术
    • 培养基的配制
      • 成分：水 碳源 氮源 无机盐等营养物质
      • 分类
        • 组成
          • 固体培养基
          • 液体培养基
          • 有无琼脂
        • 功能
          • 选择培养基
          • 鉴别培养基
            • 纤维素：刚果红
            • 大肠杆菌：伊红甲美蓝
            • 尿素：酚红
          • 合成培养基
      • 特殊需求
        • 乳酸杆菌：维生素
        • 霉菌：酸性
        • 细菌：中性或弱碱性
        • 厌氧微生物：提供无氧环境
    • 无菌技术
      • 消毒
        • 使用较为温和的物理化学生物等方法杀死物体表面或内部一部分微生物
        • 分类
          • 煮沸消毒
          • 巴氏消毒：不破坏营养物质
          • 紫外线消毒
      • 灭菌
        • 使用强烈的理化方法杀死物体内外所有微生物包括芽孢和孢子
        • 分类
          • 湿热灭绝
          • 干热灭菌
          • 灼烧灭菌
    • 微生物的纯培养
      • i. 配制培养基
      • ii. 灭菌
      • iii. 倒平板
        • 温度：50度左右
        • 酒精灯火焰附近
        • 不完全打开培养皿 略大于瓶口即可
      • iv. 接种和分离：平板划线法
        • 先灼烧 再接种
        • 最后一次划线不与第一次相连
      • v. 培养
  • 微生物的选择培养和计数
    • 选择培养基
      • 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
      • 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
        • 选取菌落数为30～300
        • 至少对3个平板重复计数取平均值
        • 统计菌落数比实际偏小
          • 多个菌落相连
          • 未等接种环冷却就涂布
        • 统计活菌数
      • 显微镜直接计数
        • 细菌计数板
        • 血细胞计数板
        • 统计活菌和死菌和
• 发酵工程及其应用
  • 发酵工程的基本环节
    • i. 选育菌种：自然界 诱变育种 基因工程
    • ii. 扩大培养
    • iii. 灭菌：培养基 发酵设备
    • iv. 配制培养基
    • v. 接种
    • vi. 发酵罐内发酵（核心）
      • 检测微生物数量产物浓度
      • 及时添加营养成分 控制温度pH溶解氧等发酵条件
        • 谷氨酸棒状杆菌中性弱碱性积累谷氨酸
    • vii. 分离提纯产物
      • 产品：过滤沉淀
      • 代谢物：提取分离纯化
    • viii. 获得产品
  • 发酵工程的应用
    • 食品工业
      • 传统发酵食品
        • 酱油
        • 酒
          • 主发酵：酵母菌的繁殖 大部分糖的分解和代谢 代谢物的生成
          • 后发酵
      • 食品添加剂
        • 柠檬酸：黑曲霉制得
        • 味精：谷氨酸
      • 酶制剂
    • 医药工业
    • 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 环境污染