《食品发酵工程概论》PPT课件
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《食品生物技术概论》3发酵工程
三、 发酵工程的内容
菌种的选育 发酵条件的优化与控制 反应器的设计 产物的分离、提取与精制
四、 发酵类型
➢微生物菌体发酵 ➢微生物酶发酵 ➢微生物代谢产物发酵 ➢微生物的转化发酵 ➢生物工程细胞的发酵
微生物菌体发酵
• 以获得某种用途的菌体为目的的发酵。 • 酵母，药用真菌，微生物杀虫剂等
微生物酶发酵
微生物代谢产物类型
产业 医药 食品
农业 轻工
其他
微生物代谢产物
抗生素，药理活性物质，维生素，抗肿瘤剂、基因工 程药物、疫苗等
氨基酸，鲜味增强剂，脂肪酸，蛋白质，糖与多糖类， 发酵剂，脂类，核酸，核苷酸，核苷、维生素、饮料 等
动物生长促进剂，除草剂，植物生长促进剂，灭害剂， 驱虫剂，杀虫剂等
酸味剂，生物碱，酶抑制剂，酶，溶媒，辅酶，表面 活性剂，转化甾醇和甾体，有机酸，乳化剂，色素， 抗氧化剂，石油等
（2）自吸式发酵罐
构造： 带中央吸气口的搅拌器,由罐底向上伸入的主 轴带动
优点： 提高氧的溶解速率、总的动力消耗减少
缺点： 进罐处负压，增加染菌机会，切断菌丝，影 响菌的正常生长
2.通风搅拌式发酵罐
在通风搅拌式发酵罐中， 通风的目的不仅是供给微 生物所需要的氧，同时还 利用通入发酵罐的空气， 代替搅拌器使发酵液均匀 混合。 常用的有循环式通风发酵 罐和高位塔式发酵罐
营养成分丰富完整，氮源和维生素的含量略高
（3）发酵培养基：提供菌体生长和合成代谢产物
组成丰富完整，营养成份浓度和粘度适中
2.培养基的基本成分
（1）碳源：
是构成菌体和产物的碳架及能量来源。
主要利用的碳源：
单糖（葡萄糖、果糖）、双糖（蔗糖、麦芽 糖）、多糖（淀粉、纤维素）等。
《发酵工程总论》ppt课件
一、发酵的定义
1、传统发酵 2、生化和生理学意义的发酵 3、工业上的发酵
1、传统发酵
• 最初发酵是用来描画酵母菌作用于果汁 或麦芽汁产生气泡的景象，或者是指酒 的消费过程。
2、生化和生理学意义的发酵
• 指微生物在无氧条件下，分解各种有机物质产 生能量的一种方式，或者更严厉地说，发酵是 以有机物作为电子受体的氧化复原产能反响。
History of applied microbiology
• 1973 rec DNA technology (Boyer & Cohen) • 1982 rec human insulin〔胰岛素〕 • post recombinant DNA area • since 1982 rec therapeutic agents〔治疗剂〕 • 1990 rec bakers yeast • 1992 rec chymosine 〔凝乳酶〕(from yeast)
定义：是指利用生物的生命活动产生的酶，无机 或有机原料进展酶加工，获得产品的工业。
2.获得发酵产品的条件
• 适宜的微生物 • 保证或控制微生物进展代谢的各种条件 • 进展微生物发酵的设备 • 精制成产品的方法的设备
三、发酵工业的开展历史
• 天然发酵阶段
• 纯培育技术的建立：巴斯德，科赫等。人为地 控制微生物的发酵进程。
(8) 除利用微生物外，还可以用动植物细胞 和酶，也可以用人工构建的遗传工程菌进 展反响。
六、发酵方法的类别与流程
• 1、类别： • 根据对氧的需求区分： • 厌氧和有氧发酵 • 根据培育基物理性状区分： • 液体和固体发酵 • 根据从微生物生长特性区分： • 分零售酵和延续发酵
2、发酵的流程
《发酵工程总论》课件
基因工程广泛应用于医药、农业、工业等领域，如胰岛素 、干扰素、生长激素等的生产。
基因工程具有高效率、低能耗、低污染等优点，是现代生 物技术的核心技术之一。
04 发酵工程的应用实例
酒精发酵
酒精发酵简介
酒精发酵是一种通过酵母菌将糖 类物质转化为乙醇和二氧化碳的 过程，广泛应用于酒精饮料、燃
料等领域。
微生物的遗传与改造
微生物的遗传物质
阐述微生物基因组的结构和功能特点。
基因突变与诱变育种
介绍基因突变原理和诱变育种方法，如化学 诱变和物理诱变等。
基因克隆与表达
讲解如何通过基因克隆和表达技术，在微生 物中表达外源基因。
基因编辑与合成生物学
讲解基因编辑技术和合成生物学在微生物改 造中的应用。
03 发酵工程的主要技术
。
化学工业
如生物塑料、生物农药 、生物燃料等产品的生
产。
环境治理
如废水处理、废气处理 和土壤修复等环保领域
的应用。
02 发酵工程的基本原理
微生物的代谢与调控
微生物的能量代谢
主要介绍微生物如何通过氧化还 原反应产生能量，如呼吸作用和 光合作用等。
微生物的合成代谢
阐述微生物如何利用简单小分子 合成复杂大分子，如蛋白质、核 酸和多糖等。
酵母菌的工业化生产流程
主要包括菌种选育、种子制备、发酵、提取和精制等步骤，需要严格控制温度、湿度、 pH值等环境因素。
酵母菌的应用
酵母菌主要用于面包、酒类等食品的发酵制作，还可用于饲料、制药等领域，具有广阔的 市场前景。
生物农药的制备
生物农药简介
生物农药是一种利用微生物代谢产物制成的 农药，具有高效、低毒、环保等特点。
01
基因工程具有高效率、低能耗、低污染等优点，是现代生 物技术的核心技术之一。
04 发酵工程的应用实例
酒精发酵
酒精发酵简介
酒精发酵是一种通过酵母菌将糖 类物质转化为乙醇和二氧化碳的 过程，广泛应用于酒精饮料、燃
料等领域。
微生物的遗传与改造
微生物的遗传物质
阐述微生物基因组的结构和功能特点。
基因突变与诱变育种
介绍基因突变原理和诱变育种方法，如化学 诱变和物理诱变等。
基因克隆与表达
讲解如何通过基因克隆和表达技术，在微生 物中表达外源基因。
基因编辑与合成生物学
讲解基因编辑技术和合成生物学在微生物改 造中的应用。
03 发酵工程的主要技术
。
化学工业
如生物塑料、生物农药 、生物燃料等产品的生
产。
环境治理
如废水处理、废气处理 和土壤修复等环保领域
的应用。
02 发酵工程的基本原理
微生物的代谢与调控
微生物的能量代谢
主要介绍微生物如何通过氧化还 原反应产生能量，如呼吸作用和 光合作用等。
微生物的合成代谢
阐述微生物如何利用简单小分子 合成复杂大分子，如蛋白质、核 酸和多糖等。
酵母菌的工业化生产流程
主要包括菌种选育、种子制备、发酵、提取和精制等步骤，需要严格控制温度、湿度、 pH值等环境因素。
酵母菌的应用
酵母菌主要用于面包、酒类等食品的发酵制作，还可用于饲料、制药等领域，具有广阔的 市场前景。
生物农药的制备
生物农药简介
生物农药是一种利用微生物代谢产物制成的 农药，具有高效、低毒、环保等特点。
01
食品发酵工程概论PPT课件
菌种的分离、筛选和鉴定； 菌种的选育（物理、化学 和基因工程等方法）；生 长条件的确定。
营养条件（碳源、氮源、 无机盐、微量元素等）； 环境条件（温度、pH、溶 解氧、泡沫、杂菌等）。
菌体与发酵液的分离；产 物的纯化与精制（不同产 品要求不同）；废物、废 水的回收处理。
第一大核心内容
第二大核心内容
第4页/共12页
第一章 绪
论
第一节 发 酵 与 发 酵 工 程
第二节 发 酵 工 程 发 展 简 史
第1页/共12页
发酵的含义
传统意义上
“沸腾”（fervere）它描述酵母菌作用于果汁或麦芽汁产生气泡的现象。
生理生化意义上
酵母菌的厌氧呼吸，其中受氢体和供氢体都是有机物。
工业意义上
通过对微生物的培养，使某种特定产物（菌体或代谢产物）大量积累的过程。
第10页/共12页
发酵工业的范 围
以微生物菌体为产品的发酵工业。 以微生物代谢产物为产品的发酵工业。 以微生物酶为产品的发酵工业。 生物转化和修饰化合物的发酵工业。 微生物废水处理和其他。
第11页/共12页
若以发酵产品和行业分， 发酵工业涉及14个领域。
谢谢您的观看！
第12页/共12页
实现经济效益的关键
发酵生产的流程
第5页/共12页
发酵工业的特点
发酵过程以生物体的自动调节方式进行。 容易生产复杂的高分子化合物。 通常是纯种发酵。 通常是在常温常压下进行，条件温和，设备简单，能耗少。 发酵原料（农副产品、工业废水、可再生资源等）价格低廉。
第6页/共12页
白酒的酿造
公元前4000多年前，生 产实践的结果。
天
ห้องสมุดไป่ตู้
《发酵工程》课件3
菌种选育
根据生产需要选择具有优良性状的菌 株，通过诱变、基因工程等手段进行 改良。
菌种保藏
采用低温、干燥、缺氧等方法，保持 菌种活力和纯度，延长菌种使用寿命 。
种子扩大培养
种子制备
将保藏的菌种进行活化，并进行一定时间的培养，其恢复 活力。
种子扩大培养
将活化后的菌种进行扩大培养，使菌体数量增加，满足发酵 需求。
03
描述产物生成速率的数学模型，包括产物浓度和产物生成速率
之间的关系。
发酵过程中的物质变化
底物消耗
在发酵过程中，底物被微生物消耗转化为代谢产物。
产物生成
在发酵过程中，微生物通过代谢过程生成目的产物。
副产物生成
在发酵过程中，除了目的产物外，还可能生成其他副 产物。
03
发酵工艺流程
菌种的选育与保藏
现代
基因工程、蛋白质工程和代谢工 程等新兴技术的引入，推动发酵
工程不断创新和发展。
发酵工程的应用领域
抗生素生产
利用微生物发酵生产抗生素，用于治疗各种疾 病。
食品工业
生产面包、啤酒、酸奶等食品，改善食品品质 和口感。
生物能源
利用微生物发酵生产乙醇、丁醇等生物燃料， 替代化石能源。
02
发酵工程的基本原理
连续发酵与高密度发酵技术的挑 战
需要解决发酵过程中的菌种退化、产物抑 制等问题，以及设备设计和操作难度。
代谢工程与合成生物学在发酵工程中的应用
代谢工程
通过调节微生物代谢途径，提高产物的合成效率和产量。
合成生物学
利用基因编辑技术构建人工生物系统，实现新产品的设计和生产。
代谢工程与合成生物学在发酵工程中的应用案例
产物精制
对提取出的产物进行纯化 ，去除杂质，提高产品质 量。
根据生产需要选择具有优良性状的菌 株，通过诱变、基因工程等手段进行 改良。
菌种保藏
采用低温、干燥、缺氧等方法，保持 菌种活力和纯度，延长菌种使用寿命 。
种子扩大培养
种子制备
将保藏的菌种进行活化，并进行一定时间的培养，其恢复 活力。
种子扩大培养
将活化后的菌种进行扩大培养，使菌体数量增加，满足发酵 需求。
03
描述产物生成速率的数学模型，包括产物浓度和产物生成速率
之间的关系。
发酵过程中的物质变化
底物消耗
在发酵过程中，底物被微生物消耗转化为代谢产物。
产物生成
在发酵过程中，微生物通过代谢过程生成目的产物。
副产物生成
在发酵过程中，除了目的产物外，还可能生成其他副 产物。
03
发酵工艺流程
菌种的选育与保藏
现代
基因工程、蛋白质工程和代谢工 程等新兴技术的引入，推动发酵
工程不断创新和发展。
发酵工程的应用领域
抗生素生产
利用微生物发酵生产抗生素，用于治疗各种疾 病。
食品工业
生产面包、啤酒、酸奶等食品，改善食品品质 和口感。
生物能源
利用微生物发酵生产乙醇、丁醇等生物燃料， 替代化石能源。
02
发酵工程的基本原理
连续发酵与高密度发酵技术的挑 战
需要解决发酵过程中的菌种退化、产物抑 制等问题，以及设备设计和操作难度。
代谢工程与合成生物学在发酵工程中的应用
代谢工程
通过调节微生物代谢途径，提高产物的合成效率和产量。
合成生物学
利用基因编辑技术构建人工生物系统，实现新产品的设计和生产。
代谢工程与合成生物学在发酵工程中的应用案例
产物精制
对提取出的产物进行纯化 ，去除杂质，提高产品质 量。
《食品发酵工程概论》课件
食品发酵工程的步骤
1
发酵前的准备工作
包括原料筛选、发酵剂的选用和培养基的调配等。
2
发酵工艺
根据不同的食品类型和需求，设计合适的温度、pH值和发酵时间等工艺参数。
3
发酵后的处理工作
包括发酵液的离心、过滤和脱臭等，以获得最终的发酵食品。
食品发酵工程中的关键技术
发酵剂的筛选与改良
通过筛选和改良发酵剂， 提高发酵效率和产物品 质。
发酵条件的优化
调控温度、湿度和氧气 供应等发酵条件，以保 证微生物的生长和产物 的生成。
检测方法的研发
开发高灵敏度和高准确 性的检测方法，用于评 估发酵过程和产物质量。
食品发酵工程的应用领域
食品加工
发酵工程在食品加工领域中 广泛应用，如酸奶、啤酒、 酱油等。
饮料制造
医药制造
多种发酵工艺用于制造饮料， 如红酒、果酒和发酵茶等。
食品发酵工程在食品领域中扮演着重要角色，为我们带来了各种美味和营养。
2 发酵工程的未来前景
随着科技的不断发展，食品发酵工程将继续创新和进步，满足人们对食品的需求。
3 谢谢!
《食品发酵工程概论》 PPT课件
食品发酵工程概论
什么是食品发酵工程？
发酵工程是利用微生物在特定条件下对食品原料进行代谢转化的过程，以获 得特定的品质、口感和营养价值。食品发酵工程则是针对食品的发酵过程进 行研究和应用。
食品发酵工程中的微生物
在食品发酵工程中，常见的发酵微生物包括乳酸菌、酵母菌、大肠杆菌等。这些微生物在发酵过 程中起到了重要的作用，参与了产酸、产气和产香等环节。
发酵工程被应用于一些药品 的制造，如抗生素和乳酸菌 制剂。
食品发酵工程的发展趋势
食品工艺学食品发酵PPT
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食品工艺学食品发酵PPT
以麸皮为原料制醋
以麸皮为主料，用糯米加酒或蓼汁制成醋母 进行醋酸发酵，醋醅陈酿一年，制得风味 独特的麸醋。著名的有四川保宁（今阆中 县）麸醋及四川渠县三汇特醋。
麸 皮
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食品工艺学食品发酵PPT
固态法制醋的改进
• 固态发醋法酿醋，由于是利用自然界野生的微生物，所以 发酵周期长，醋酸发酵中又需要翻醅，劳动强度大。目前 已采用纯种培养麸曲作糖化剂，添加纯种培养酵母菌制成 的酒母，进行酒精发酵，再用纯种培养醋酸菌制成的醋母 ，进行醋酸发酵而制得食醋。也有采用酶法液化通风回流 法，将原料加水浸泡磨浆后，先添加细菌α-淀粉酶加热液 化,再加麸曲糖化,糖化醪冷却,加入酒母进行酒精发酵,待酒 精发酵结束,将酒醪、麸皮、砻糠与醋母充分混合后，送 入设有假底的醋酸发酵池中，假底下有通风洞，可让空气 自然进入，利用自然通风及醋回流代替翻醅，并使醋醅发 酵温度均匀，直至成熟。酶法液化通风回流法的产量，出 醋率和劳动生产率均比传统法高。
• 根霉属 用途广泛，能产生淀粉酶，使淀粉转化为
糖，是酿酒工业常用的糖化菌，也引起食品及其制
品霉变。
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食品工艺学食品发酵PPT
• 红曲霉属 能合成多 种酶类，如淀粉酶、 麦芽糖酶、蛋白酶， 天然色素，。及其他 生理活性物质，如柠 檬酸、琥珀酸、乙醇 ，常用以酿酒、制醋 、酱油、味精、肉制 品和豆腐乳着色剂。
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食品工艺学食品发酵PPT
三、生物变化
பைடு நூலகம்
1、乳酸发酵 同型乳酸发酵：发酵产物只有乳酸。同型乳酸发酵菌有双
球菌属、链球菌属（保加利亚乳杆菌），基质主要是己 糖，通过EMP途径产生乳酸。葡萄糖经EMP途径降解为 丙酮酸后不经脱羧而是在乳酸脱氢酶的作用下直接被还 原成乳酸。
发酵工程 ppt课件
100%
酵母菌
单细胞真菌，具有真核细胞结构 ，有产孢子繁殖和水生、好气性 生长及醇发酵和糖发酵等类型。
80%
霉菌
丝状真菌的俗称，意即多细胞的 真菌，在自然界中广泛存在。
微生物的营养需求
水
微生物细胞的主要组成部分， 是良好的溶剂，能维持酶活性 ，参与代谢反应。
无机盐
参与细胞构成和代谢反应，对 细胞的渗透压平衡和酸碱平衡 起着重要作用。
利用发酵技术生产面包、啤酒 、酸奶等食品。
医药工业
生产抗生素、疫苗、干扰素等 生物药物。
化学工业
生产燃料、化学品、塑料等物 质。
环境治理
利用微生物处理废水、废气， 实现环境保护和治理。
02
发酵工程的基本原理
微生物的种类与特性
80%
细菌
根据形态可分为球菌、杆菌、螺 旋菌等，根据对人类的关系可分 为致病菌、条件致病菌和益生菌 。
细胞分离
通过离心、过滤等技术将菌体从发酵液中分离出 来。
产物纯化
通过一系列的分离纯化技术，如蒸馏、结晶、色 谱等，将产物纯化至所需的规格和纯度。
04
发酵工程的应用实例
酒精发酵Βιβλιοθήκη 010203
酒精发酵简介
酒精发酵是一种通过酵母 菌将糖类物质转化为乙醇 的过程，广泛应用于酒精 饮料、化工等领域。
酒精发酵工艺流程
提高产物的产量与质量
代谢工程
通过代谢工程手段，对微生物的代谢途径进行优化，提高目标产 物的产量和纯度。
过程控制
采用先进的传感器和在线监测技术，实时监测发酵过程，实现精 准控制，提高产物质量。
降低生产成本与环境污染
节能减排技术
采用新型发酵设备，提高设备利用率和能源利用效率，降低能耗和碳排放。
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第一大核心内容
第二大核心内容
医学PPT
实现经济效益的关键
5
发酵生产的流程
医学PPT
6
发酵工业的特点
发酵过程以生物体的自动调节方式进行。 容易生产复杂的高分子化合物。 通常是纯种发酵。 通常是在常温常压下进行，条件温和，设备简单，能耗少。 发酵原料（农副产品、工业废水、可再生资源等）价格低廉。
医学PPT
工业意义上
通过对微生物的培养，使某种特定产物（菌体或代谢产物）大量积累的过程。
医学PPT
3
发酵工程的含义
给微生物提供适宜的生长条件，利用微生物的某种特定功能，通过现代 化的技术手段生产出人类所需要的产品的工程-。----微生物工程
微生物--是主体 现代化的技术手段--是技术支撑 菌体或菌体代谢产物
医学PPT
4
发酵工程的内容
菌种的选育
发酵条件的工艺控制
产物的分离和精制
菌种的分离、筛选和鉴定； 菌种的选育（物理、化学 和基因工程等方法）；生 长条件的确定。
营养条件（碳源、氮源、 无机盐、微量元素等）； 环境条件（温度、pH、溶 解氧、泡沫、杂菌等）。
菌体与发酵液的分离；产 物的纯化与精制（不同产 品要求不同）；废物、废 水的回收处理。
医学PPT
11
发酵工业的范围
以微生物菌体为产品的发酵工业。 以微生物代谢产物为产品的发酵工业。 以微生物酶为产品的发酵工业。 生物转化和修饰化合物的发酵工业。 微生物废水处理和其他。
医学PPT
若以发酵产品和行业分， 发酵工业涉及14个领域。
12
食品发酵工程概论
主讲教师 ：郑艳
医学PPT
1
第一章 绪 论
第一节 发 酵 与 发 酵 工 程 第二节 发 酵 工 程 发 展 简 史
医学PPT
2
发酵的含义
传统意义上
“沸腾”（fervere）它描述酵母菌作用于果汁或麦芽汁产生气泡的现象。
生理生化意义上
酵母菌的厌氧呼吸，其中受氢体和供氢体都是有机物。
7
白酒的酿造
公元前4000多年前，生 产实践的结果。
农家酱的酿造
时天 期然
发 酵
医学PPT
酸菜的酿造
8
纯培养时期
吕文·胡克
பைடு நூலகம்巴斯德
科赫
医学PPT
9
工程化时期
医学PPT
10
发酵工业的发展趋势
利用遗传工程等先进技术，人工选育和改良菌种。 采用发酵技术进行高等动植物细胞培养。 通过代谢网络对发酵进行控制。 发酵工业朝着模拟化、自动化、最优化方向前进。 将生物技术理论广泛地用于环境工程。