发酵工程
发酵工程
  传统发酵技术
    特点
      1.利用天然微生物
      2. 没有统一标准
      3.品质不一，风味不同
      4.菌落差异大
    应用
      泡菜
        所用菌种：乳酸菌（厌氧细菌）
      醋
        所用菌种:醋酸菌
      酒
        所用菌种：酵母菌（异养兼性厌氧）
      酸奶
        所用菌种：乳酸菌（厌氧细菌）
      腐乳
        所用菌种：毛霉（主要）、曲霉、酵母
    实践
      制作果酒果醋
        原料：葡萄
        处理
          1.将葡萄连这梗一起清洗（防止表皮破损以至杂菌入侵）
          2.清洗器具，使用75%的酒精进行消毒
          3.葡萄去梗，发酵罐消毒，将葡萄汁挤入瓶内，并将葡萄皮一起投入（葡萄皮上有发酵所需的酵母菌），预留1/3的空间
          4.通气一段时间后将进气口（关闭止气阀）和排气口（使用 U 形管液封）封住，静置发酵
          5.果酒酿成后接种醋酸菌
          6.开启进气口和排气口，继续发酵成果醋
          果醋（有氧）
          果酒（无氧）
        原理
          果醋
            原理 1:醋酸菌分泌的酶直接将水果中的葡萄糖转化为乙酸
            原理 2:醋酸菌分泌的酶将果酒中的乙醇转化为乙酸
          果酒
            原理：葡萄皮上的酵母菌分泌的酶将葡萄中的葡萄糖转化为乙醇
        检测
          果醋
            乙酸
              酸碱试纸
          果酒
            二氧化碳
              溴麝香草酚蓝
            乙醇
              酸性重铬酸钾（橙色变灰绿）
        注意
          果酒
            温度：18-30℃
            前期需要氧气进行繁殖，后期需要无氧环境
          果醋
            温度：30-35℃
            全程需要氧气
      制作泡菜
        原料：土豆，白萝卜，白菜，黄瓜，老卤汁
        原理：葡萄糖被乳酸菌分泌的酶转化为乳酸加能量
        其他
          装八成满
          盐适量
            否则咸而不酸
            原因：盐含量过高，会抑制乳酸菌的活性
          亚硝酸盐含量
            变化：先升高，后降低
            形成原因：硝酸盐还原菌促硝酸盐还原形成
          原因：防止产生的CO2式发酵液溢出
      制作酸奶
        原料：纯牛奶（非脱脂），酸奶（非灭菌）
        原理：牛奶中的乳糖被酸奶中乳酸菌分泌的酶转化为乳酸
    什么是发酵
      发酵，是指人们利用微生物，在适宜条件下，利用原料通过微生物代谢转化为人们所需产物的过程
  微生物培养技术
    无菌技术
      消毒
        概念
          是指使用较为温和的物理、化学或生物等方法杀死物体表面或内部一部分微生物（无法杀死孢子和芽孢）
        方法
          煮沸消毒法
          巴氏消毒法
            牛奶
          紫外线照射
          化学药剂消毒法
            酒精、含氯消毒液
      灭菌
        概念
          指使用强烈的理化方法杀死物体内外所有的微生物，包括芽孢和孢子
        方法
          灼烧灭菌法
            工具
              酒精灯
            用途
              接种环或涂布器灭菌，可以使用灼烧灭菌法，将二者放在酒精灯上方灼烧达到灭菌效果
          湿热灭菌法
            工具
              高压蒸汽灭菌锅
                121℃、100kpa、15－30 分钟
            用途
              对培养基，培养皿，移液枪枪头、试管等物品进行灭菌
          干热灭菌法
            工具
              干热灭菌箱
                160－170℃、2－3 小时
            用途
              对耐高温的物品进行灭菌，如玻璃培养皿、金属用具等
    微生物的纯培养技术
      配置培养基
        培养基
          概念：人们按照微生物对营养物质的不同要求，配置出供其生长繁殖的营养基质
          分类
            按成分分类
              天然培养基
                含有化学成分还不清楚或化学成分不恒定的天然有机物
              合成培养基
                精确设计并由已知成分的纯化学药品人工配制而成
            按形态分来
              液体培养基
                不含有琼脂
                用于单种微生物培养和鉴定
              半固体培养基
                含有0.2%～0.5%琼脂
                常用于观察细菌的运动、厌氧菌的分离和菌种鉴定等
              固体培养基
                含有1.5%~2.0%左右的琼脂
                用于微生物的分离、鉴定、保藏、计数及 菌落 特征的观察等
            按用途分来
              基础培养基
                例如牛肉膏蛋白胨培养基
              选择培养基
                原则
                  纤维素为唯一碳源的纤维素分解菌培养基
                  尿素为唯一氮源的尿素分解菌培养基
                概念
                  具有只允许特定的微生物生长，而同时抑制或阻止其他微生物生长的功能。
              鉴别培养基
                用于鉴别不同类型微生物的培养基
          营养构成
            水，碳源，氮源，无机盐
            其他：维生素，pH环境
      微生物的纯培养
        步骤
          1.制备培养基
            MRS培养基
              类别
                合成培养基
                选择培养基
                固体培养基
            配置培养基
              54gMRS、15g琼脂、1000mL水
            灭菌
              使用高压蒸汽灭菌锅
                121℃、100kpa、30 分钟
            倒平板
              注意：接种时仅打开一条缝
          2.接种和分离乳酸菌
            使用稀释涂布平板法
              进行4-5次梯度稀释
          3.培养乳酸菌
        分离，纯化方法
          平板划线法
          稀释涂布平板法
      微生物计数
        选择30-300CFU的平板计数
        至少对三个平板重复计数
  发酵工程及其应用
    现代发酵技术
      基本环节
        选育菌种
          从自然界中筛选，诱变育种，基因工程育种
        扩大培养
        灭菌
          培养基、发酵设备
        接种
        发酵
          随时检测培养液中微生物数量和产品浓度，及时添加营养组分，严格控制温度、 pH、溶氧量等发酵条件
        分离、提纯产物
          微生物细胞（过滤沉淀）、代谢产物（根据产物性质提取、分离、纯化）
      比较
        菌种来源可靠
        有统一标准
        严密的无菌环境
        产能大，且稳定
      应用
        食品工业
          传统发酵食品
            酱油
            酒
            醋
        医药工业
          抗生素
            青霉素
          激素
            生长激素
          疫苗
            乙肝疫苗
        农牧业
          微生物肥料
          微生物农药
          微生物饲料
        其他
          生产能源物质
          洗涤剂
      反应装置
发酵过程中会产生二氧化碳
以乳酸菌的纯培养为例