发酵工艺PPT课件
的活力提高15～25％，并导致甘油产量提高
.
14
实验：甘油发酵是在髙渗透压环境中进行的，因此可望通过热冲 击来提高发酵甘油的产量
正交条件A 冲击温度 （℃ ） 40，45，50
B 开始时机（h） 8，16，30
Hale Waihona Puke C 冲击时间（分） 15，30，60
结果发酵16小时，45℃冲击30分钟最佳，发酵96小时后甘油浓度 提高32.6％，
.
22
例： 配制不同初始pH的培养基，摇瓶考察发酵情况
pH对产海藻酸裂解酶的影响
.
23
例子：不同调pH方法的影响
分别在4种缓冲介质中，于pH 6．50一9．50测定天冬酰胺酶 酶活力．
1 甘氨酸介质pH 8.00时酶活力 最高；
2 硼酸在pH 8.50，酶反应最快 3 磷酸在pH 8.50，酶反应最快 4 Tris在pH 8.50，酶反应最快 酶活1＞2＞4＞3
第七章 发酵过程的控制
.
1
主要的控制参数
1、pH值（酸碱度） 2、温度 3、溶解氧浓度 4、基质含量 5、空气流量 6、压力 7、搅拌转速 8、搅拌功率
9、黏度 10、浊度 11、料液流量 12、产物的浓度 13、氧化还原电位 14、废气中的氧含量 15、废气中的CO 2含量 16、菌丝形态 17、菌体浓度
Q发酵 = （M1C1 + M2C2）V； M1：发酵液质量 kg M2：发酵罐质量kg
C1 发酵液的比热容，kJ/kg ℃
V为温度上升速率℃/h
C2 发酵罐的比热容， kJ/kg ℃
③热力学方法：
H 0 H 0 f产 物 H 0 f反应物
.
6
三、温度对微生物生长的影响
不同微生物的生长对温度的要求不同，根据它们对温度的要求大 致可分为四类：
.
4
二、发酵热的测量及计算
发酵热的测定可采用以下几种方法：
①利用热交换原理，测量一定时间内冷却水的流量和冷 却水进出口温度，根据
Q发酵 = qvC（t2 – t1）/V；
qv为冷却水体积流量，L/h；C为水的比热容，kJ/kg ℃； V为发酵液体积，m3
.
5
②利用温度变化率：先使罐温恒定，再关闭自控装置，测量温度 随时间上升的速率，根据
（A）16h,45℃,30min
（B）12h,45℃,30min
.
15
.
16
.
17
第二节 pH 值 的 控制
一、pH值对菌体生长和代谢产物合成的影响 菌种不同，对pH要求不同 菌种相同，pH不同，形成的产物不同 菌种生成和发酵的最适pH不同，形成的产物
不同
.
18
pH对微生物生长繁殖和代谢产物形成影响的主要原因： 1、影响原生质膜的性质 2、影响酶的活性 3、影响营养物质和中间代谢产物的解离
.
8
四、温度对发酵的影响
1、影响反应速度 2、温度影响酶系的组成及酶的特性
酶比活力（u/g）
6500 6000 5500 5000 4500 4000 3500 3000
30
60
90
120
150
时间（min）
.
9
3、温度影响发酵的方向 四环素产生菌金色链霉菌同时产生金霉素和四环素，
当温度低于30 ℃时，这种菌合成金霉素能力较强；温 度提高，合成四环素的比例也提高，温度达到 35 ℃时， 金霉素的合成几乎停止，只产生四环素。 4、温度还影响基质溶解度
（3）生理酸碱性物质利用后pH会上升或下降
.
20
2、产物形成 某些产物本身呈酸性或碱性，使发酵液pH变化。如有
机酸类产生使pH下降，红霉素、洁霉素、螺旋霉素等抗 生素呈碱性，使pH上升。
3、菌体自溶，pH上升，发酵后期，pH上升。
.
21
三、发酵过程pH值的调节及控制 1、调整培养基的组分 2、在发酵过程中进行控制 ①添加CaCO3： ②氨水流加法 ③尿素流加法 3、通过补料调pH 4、当补料与调pH发生矛盾时，加酸碱调pH
.
11
2、根据培养条件选择
温度选择还要根据培养条件综合考虑，灵活选择。 通气条件差时可适当降低温度，使菌呼吸速率降低些，
溶氧浓度也可髙些。 培养基稀薄时，温度也该低些。因为温度高营养利用快，
会使菌过早自溶。
.
12
3、根据菌生长情况
菌生长快，维持在较高温度时间要短些；菌生长慢， 维持较高温度时间可长些。培养条件适宜，如营养丰富， 通气能满足，那么前期温度可髙些，以利于菌的生长。
.
19
二、影响pH值变化的因素
1、基质代谢
（1）糖代谢 特别是快速利用的糖，分解成小分子酸、醇，使 pH下降。糖缺乏，pH上升，是补料的标志之一
（2）氮代谢 当氨基酸中的-NH2被利用后pH会下降；尿素被分 解成NH3，pH上升，NH3利用后pH下降，当碳源不足时氮源当碳 源利用pH上升。
总的来说，温度的选择根据菌种生长阶段及培养条 件综合考虑。要通过反复实践来定出最适温度
.
13
例子：利用热冲击处理技术来提高甘油的产量 背景： （1）酵母在比常规发酵温度髙10～20℃的温度下经受
一段时间刺激后，胞内海藻糖的含量显著增加。 （2）Lewis发现热冲击能提高细胞对盐渗透压的耐受力 （3）Toshiro发现热冲击可使胞内3－磷酸甘油脱氢酶
.
2
第一节 温 度 控 制
一、发酵热 伴随发酵的进行而产生的热量叫发酵热
1、生物热 微生物在生长繁殖过程中，本身产生的热
2、搅拌热 Q搅拌=P × 3061（kJ/h）
.
3
3、蒸发热 Q蒸发=qm（H出-H进）， qm ：空气流量；I：气体热焓； 4、辐射热
Q发酵 = Q生物 + Q搅拌 - Q蒸发 - Q辐射
在发酵液中的溶解度也影响菌对某些基质的分解吸 收。因此对发酵过程中的温度要严格控制。
.
10
五、最适温度的控制
1、根据菌种及生长阶段来选择 微生物种类不同，所具有的酶系及其性质不同，所要求
的温度范围也不同。 如黑曲霉生长温度为37℃， 谷氨酸产生菌棒状杆菌的生长温度为30～32 ℃ ， 青霉菌生长温度为30 ℃ 。
嗜冷菌适应于0～26℃生长，嗜温菌适应于15～43 ℃生长，嗜热 菌适应于37～65 ℃生长，嗜高温菌适应于65 ℃ 以上生长
.
7
影响酶的活性、影响细胞内各种反应速度 最低生长温度、最高生长温度、最适生长温度 在最适范围内生长速度随温度升高而增加，生长
周期缩短 不同生长阶段的微生物对温度的反应不同
.
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实验：甘油发酵是在髙渗透压环境中进行的，因此可望通过热冲 击来提高发酵甘油的产量
正交条件A 冲击温度 （℃ ） 40，45，50
B 开始时机（h） 8，16，30
Hale Waihona Puke C 冲击时间（分） 15，30，60
结果发酵16小时，45℃冲击30分钟最佳，发酵96小时后甘油浓度 提高32.6％，
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例： 配制不同初始pH的培养基，摇瓶考察发酵情况
pH对产海藻酸裂解酶的影响
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例子：不同调pH方法的影响
分别在4种缓冲介质中，于pH 6．50一9．50测定天冬酰胺酶 酶活力．
1 甘氨酸介质pH 8.00时酶活力 最高；
2 硼酸在pH 8.50，酶反应最快 3 磷酸在pH 8.50，酶反应最快 4 Tris在pH 8.50，酶反应最快 酶活1＞2＞4＞3
第七章 发酵过程的控制
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1
主要的控制参数
1、pH值（酸碱度） 2、温度 3、溶解氧浓度 4、基质含量 5、空气流量 6、压力 7、搅拌转速 8、搅拌功率
9、黏度 10、浊度 11、料液流量 12、产物的浓度 13、氧化还原电位 14、废气中的氧含量 15、废气中的CO 2含量 16、菌丝形态 17、菌体浓度
Q发酵 = （M1C1 + M2C2）V； M1：发酵液质量 kg M2：发酵罐质量kg
C1 发酵液的比热容，kJ/kg ℃
V为温度上升速率℃/h
C2 发酵罐的比热容， kJ/kg ℃
③热力学方法：
H 0 H 0 f产 物 H 0 f反应物
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三、温度对微生物生长的影响
不同微生物的生长对温度的要求不同，根据它们对温度的要求大 致可分为四类：
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二、发酵热的测量及计算
发酵热的测定可采用以下几种方法：
①利用热交换原理，测量一定时间内冷却水的流量和冷 却水进出口温度，根据
Q发酵 = qvC（t2 – t1）/V；
qv为冷却水体积流量，L/h；C为水的比热容，kJ/kg ℃； V为发酵液体积，m3
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②利用温度变化率：先使罐温恒定，再关闭自控装置，测量温度 随时间上升的速率，根据
（A）16h,45℃,30min
（B）12h,45℃,30min
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第二节 pH 值 的 控制
一、pH值对菌体生长和代谢产物合成的影响 菌种不同，对pH要求不同 菌种相同，pH不同，形成的产物不同 菌种生成和发酵的最适pH不同，形成的产物
不同
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pH对微生物生长繁殖和代谢产物形成影响的主要原因： 1、影响原生质膜的性质 2、影响酶的活性 3、影响营养物质和中间代谢产物的解离
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四、温度对发酵的影响
1、影响反应速度 2、温度影响酶系的组成及酶的特性
酶比活力（u/g）
6500 6000 5500 5000 4500 4000 3500 3000
30
60
90
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时间（min）
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3、温度影响发酵的方向 四环素产生菌金色链霉菌同时产生金霉素和四环素，
当温度低于30 ℃时，这种菌合成金霉素能力较强；温 度提高，合成四环素的比例也提高，温度达到 35 ℃时， 金霉素的合成几乎停止，只产生四环素。 4、温度还影响基质溶解度
（3）生理酸碱性物质利用后pH会上升或下降
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2、产物形成 某些产物本身呈酸性或碱性，使发酵液pH变化。如有
机酸类产生使pH下降，红霉素、洁霉素、螺旋霉素等抗 生素呈碱性，使pH上升。
3、菌体自溶，pH上升，发酵后期，pH上升。
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三、发酵过程pH值的调节及控制 1、调整培养基的组分 2、在发酵过程中进行控制 ①添加CaCO3： ②氨水流加法 ③尿素流加法 3、通过补料调pH 4、当补料与调pH发生矛盾时，加酸碱调pH
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2、根据培养条件选择
温度选择还要根据培养条件综合考虑，灵活选择。 通气条件差时可适当降低温度，使菌呼吸速率降低些，
溶氧浓度也可髙些。 培养基稀薄时，温度也该低些。因为温度高营养利用快，
会使菌过早自溶。
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3、根据菌生长情况
菌生长快，维持在较高温度时间要短些；菌生长慢， 维持较高温度时间可长些。培养条件适宜，如营养丰富， 通气能满足，那么前期温度可髙些，以利于菌的生长。
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二、影响pH值变化的因素
1、基质代谢
（1）糖代谢 特别是快速利用的糖，分解成小分子酸、醇，使 pH下降。糖缺乏，pH上升，是补料的标志之一
（2）氮代谢 当氨基酸中的-NH2被利用后pH会下降；尿素被分 解成NH3，pH上升，NH3利用后pH下降，当碳源不足时氮源当碳 源利用pH上升。
总的来说，温度的选择根据菌种生长阶段及培养条 件综合考虑。要通过反复实践来定出最适温度
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13
例子：利用热冲击处理技术来提高甘油的产量 背景： （1）酵母在比常规发酵温度髙10～20℃的温度下经受
一段时间刺激后，胞内海藻糖的含量显著增加。 （2）Lewis发现热冲击能提高细胞对盐渗透压的耐受力 （3）Toshiro发现热冲击可使胞内3－磷酸甘油脱氢酶
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第一节 温 度 控 制
一、发酵热 伴随发酵的进行而产生的热量叫发酵热
1、生物热 微生物在生长繁殖过程中，本身产生的热
2、搅拌热 Q搅拌=P × 3061（kJ/h）
.
3
3、蒸发热 Q蒸发=qm（H出-H进）， qm ：空气流量；I：气体热焓； 4、辐射热
Q发酵 = Q生物 + Q搅拌 - Q蒸发 - Q辐射
在发酵液中的溶解度也影响菌对某些基质的分解吸 收。因此对发酵过程中的温度要严格控制。
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五、最适温度的控制
1、根据菌种及生长阶段来选择 微生物种类不同，所具有的酶系及其性质不同，所要求
的温度范围也不同。 如黑曲霉生长温度为37℃， 谷氨酸产生菌棒状杆菌的生长温度为30～32 ℃ ， 青霉菌生长温度为30 ℃ 。
嗜冷菌适应于0～26℃生长，嗜温菌适应于15～43 ℃生长，嗜热 菌适应于37～65 ℃生长，嗜高温菌适应于65 ℃ 以上生长
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影响酶的活性、影响细胞内各种反应速度 最低生长温度、最高生长温度、最适生长温度 在最适范围内生长速度随温度升高而增加，生长
周期缩短 不同生长阶段的微生物对温度的反应不同
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发酵工艺学课件
烯等，能源物质) 14.微生物冶金工业(利用微生物探矿、冶金、石油脱硫等)
按产品类型分
1、以微生物细胞为产品的发酵工业 2、以微生物代谢产物为产品的发酵工业 3、以微生物酶为产品的发酵工业 4、生物转化或修饰化合物的发酵工业 5、微生物废水处理和其他
六、发酵工业特征
发酵过程中离不开微生物的作用 1、发酵原料的选择及预处理
4.易受污染：由于发酵培养基营养丰富，各种来源的微生物 都很容易生长，发酵过程中对杂菌污染的防治至关重要。
5.代谢多样：由于各种各样生物体代谢方式、代谢过程的多样 化，以及生物体化学反应的高度选择性，能够专一性地和 高度选择性地对复杂的化合物进行特定部位的氧化、还原 等反应；也能容易地产生比较复杂的高分子化合物（如酶 等）。
➢ 利用微生物消除环境污染 ➢ 利用微生物发酵保持生态平衡，如生物固氮肥料，生物杀
虫剂等。 ➢ 微生物湿法冶金，如细菌浸矿，即利用细菌对矿物或矿石
中有用的金属浸出回收的过程。细菌浸出的金属有Cu、U 、Co、Ni、Mn、Zn、Pb等10余种，但大规模生产的只有 铜和铀。 ➢ 利用基因工程菌株开拓发酵工程新领域。
Protein engineering) 基因工程 ( Genetic engineering) 细胞工程 ( Cell engineering ) 2. 生物工程中其他技术产业化表达的重要手段 基因工程菌 动植物细胞培养 3. 生命科学研究的对象或载体
自相 成互 体渗 系透
➢ 基因工程 ➢ 细胞工程 ➢ 酶工程 ➢ 发酵工程
在化学工业和环境保护等方面，发酵工程能发挥独持的作用
如：利用微生物来处理工业废水或含毒废液，乃至构建超级细菌，处理大 面积的海面石油污染等。
喷洒工程菌清除石油污染
按产品类型分
1、以微生物细胞为产品的发酵工业 2、以微生物代谢产物为产品的发酵工业 3、以微生物酶为产品的发酵工业 4、生物转化或修饰化合物的发酵工业 5、微生物废水处理和其他
六、发酵工业特征
发酵过程中离不开微生物的作用 1、发酵原料的选择及预处理
4.易受污染：由于发酵培养基营养丰富，各种来源的微生物 都很容易生长，发酵过程中对杂菌污染的防治至关重要。
5.代谢多样：由于各种各样生物体代谢方式、代谢过程的多样 化，以及生物体化学反应的高度选择性，能够专一性地和 高度选择性地对复杂的化合物进行特定部位的氧化、还原 等反应；也能容易地产生比较复杂的高分子化合物（如酶 等）。
➢ 利用微生物消除环境污染 ➢ 利用微生物发酵保持生态平衡，如生物固氮肥料，生物杀
虫剂等。 ➢ 微生物湿法冶金，如细菌浸矿，即利用细菌对矿物或矿石
中有用的金属浸出回收的过程。细菌浸出的金属有Cu、U 、Co、Ni、Mn、Zn、Pb等10余种，但大规模生产的只有 铜和铀。 ➢ 利用基因工程菌株开拓发酵工程新领域。
Protein engineering) 基因工程 ( Genetic engineering) 细胞工程 ( Cell engineering ) 2. 生物工程中其他技术产业化表达的重要手段 基因工程菌 动植物细胞培养 3. 生命科学研究的对象或载体
自相 成互 体渗 系透
➢ 基因工程 ➢ 细胞工程 ➢ 酶工程 ➢ 发酵工程
在化学工业和环境保护等方面，发酵工程能发挥独持的作用
如：利用微生物来处理工业废水或含毒废液，乃至构建超级细菌，处理大 面积的海面石油污染等。
喷洒工程菌清除石油污染
25.1 发酵技术（课件ppt）
发酵用到的酵母菌、霉菌、乳酸菌等微生物的繁殖需要有 机物、水分和适宜的温度等外界条件
乳酸菌
酵母菌
霉菌
常见发酵食品的原料和微生物
产品
原料
发酵微生物
米酒
米
曲霉、毛霉、酵母菌
面酱
面粉
米曲霉
黄酱 面粉、黄豆
米曲霉
豆豉
黄豆
米曲霉、毛霉、黑根霉
二、沼气的生产也是发酵过程
沼气发酵又叫厌氧消化，是指利用人畜粪便、秸秆、污水 等各种有机物在密闭的沼气池内，在厌氧（没有氧气）条 件下，被种类繁多的沼气发酵微生物分解转化，最终产生 沼气的过程。
沼气是一种混合气体，可以燃烧，因为这种气体最先是在 沼泽中发现的，所以称为沼气，它的主要成分是甲烷占55 ％～70％左右，二氧化碳占25％～40％左右，此外还有 少量氢气、硫化氢、一氧化碳、氮和氨等。甲烷细菌
产生甲烷
甲烷燃烧可用于照明、发电。
沼渣是沼气发酵后残留在沼气 池底部的半固体物质,含有丰富 的机质、腐殖酸、粗蛋白、氮 、磷、钾和多种微量元素等， 是一种缓速兼备的优质有机肥 和养殖饵料。
三、工业化的发酵技术构成了生物技术的产业
工业化的发酵产品
抗生素 氨基酸 甜味剂 食用有机酸 酶制剂
总结
一、发酵食品 1. 认识发酵食品
25.1发酵技术
2. 品尝一杯自制的酸奶
乳酸菌在适宜的温度和无氧条件下将牛奶中的乳糖等分解或转化为乳酸
3. 酿一瓶醇香浓郁的米酒。
曲霉、毛霉
酵母菌
淀粉——————葡萄糖———酒精
讨论：
1.酒药对酿制米酒起什么作用？
酒药就是酒曲， 酒曲中所含的酶 制剂将谷物原料糖化发酵成酒。
2.米饭表面的绒毛是什么？
乳酸菌
酵母菌
霉菌
常见发酵食品的原料和微生物
产品
原料
发酵微生物
米酒
米
曲霉、毛霉、酵母菌
面酱
面粉
米曲霉
黄酱 面粉、黄豆
米曲霉
豆豉
黄豆
米曲霉、毛霉、黑根霉
二、沼气的生产也是发酵过程
沼气发酵又叫厌氧消化，是指利用人畜粪便、秸秆、污水 等各种有机物在密闭的沼气池内，在厌氧（没有氧气）条 件下，被种类繁多的沼气发酵微生物分解转化，最终产生 沼气的过程。
沼气是一种混合气体，可以燃烧，因为这种气体最先是在 沼泽中发现的，所以称为沼气，它的主要成分是甲烷占55 ％～70％左右，二氧化碳占25％～40％左右，此外还有 少量氢气、硫化氢、一氧化碳、氮和氨等。甲烷细菌
产生甲烷
甲烷燃烧可用于照明、发电。
沼渣是沼气发酵后残留在沼气 池底部的半固体物质,含有丰富 的机质、腐殖酸、粗蛋白、氮 、磷、钾和多种微量元素等， 是一种缓速兼备的优质有机肥 和养殖饵料。
三、工业化的发酵技术构成了生物技术的产业
工业化的发酵产品
抗生素 氨基酸 甜味剂 食用有机酸 酶制剂
总结
一、发酵食品 1. 认识发酵食品
25.1发酵技术
2. 品尝一杯自制的酸奶
乳酸菌在适宜的温度和无氧条件下将牛奶中的乳糖等分解或转化为乳酸
3. 酿一瓶醇香浓郁的米酒。
曲霉、毛霉
酵母菌
淀粉——————葡萄糖———酒精
讨论：
1.酒药对酿制米酒起什么作用？
酒药就是酒曲， 酒曲中所含的酶 制剂将谷物原料糖化发酵成酒。
2.米饭表面的绒毛是什么？
发酵工艺控制课件
方法：采用较低浓度的基础培养基， 待菌体长到一定阶段，补入适当的营 养物质，延长发酵产物合成期。
意义：控制菌的生长速率、培养中期 的代谢活动，延长合成期，推迟菌体 自溶；加入前体增加合成产物的中间 体，从而使产量大幅度提高。
发酵工艺控制课件
中间补料内容 1、碳源
3、前体
2、氮源 4、无机盐和水
控制和引导产生菌在培养过 程中，特别ห้องสมุดไป่ตู้中期的生化代谢 活动向着有利于产物合成和分 泌的方向发展。发酵工艺控制课件
• 有些金属离子特别是二价阳离子是酶的 激活剂，适当时间补入无机盐可以提高 酶活，从而提高产量。
发酵工艺控制课件
中间补料的优缺点
优点：推迟菌的自溶期，延长产物分泌期， 维持较高的生产速率，增加发酵液总体 积，使产量大幅度上升。现在大多数抗 生素都采取补糖措施。
缺点：补糖使工艺复杂化，而且增加了 染菌机会。因此工厂管理十分重要，一 定要严格消毒，包括料液消毒和管道消 毒。
发酵工艺控制课件
并非添加速率越大越好，据研究表明，加 入苯乙酸浓度越高，苯乙酸的利用率越低。 苯乙酸可被菌氧化，先氧化成邻羟苯乙酸， 然后苯环被破坏形成α－酮戊二酸，再经 TCA循环氧化为CO2和H2O，苯乙酸作为碳 源被消耗掉。
苯乙酸具有毒性，青霉素是借苯乙酸与 氨基酸结合形成青霉素而解毒，因此加入 前体能形成青霉素，但必须适量而不能过 量。
分批培养中微生物的生长
迟滞期
对数生长期
稳 定期
发酵工艺控制课件
死亡期
第三节 发酵控制与中间补料
中后期营养不足，菌体过早衰老
补
料 初始培养基营养过于丰富造成菌浓过大
的
理 由
初始培养基中葡萄糖过多引起抑制
意义：控制菌的生长速率、培养中期 的代谢活动，延长合成期，推迟菌体 自溶；加入前体增加合成产物的中间 体，从而使产量大幅度提高。
发酵工艺控制课件
中间补料内容 1、碳源
3、前体
2、氮源 4、无机盐和水
控制和引导产生菌在培养过 程中，特别ห้องสมุดไป่ตู้中期的生化代谢 活动向着有利于产物合成和分 泌的方向发展。发酵工艺控制课件
• 有些金属离子特别是二价阳离子是酶的 激活剂，适当时间补入无机盐可以提高 酶活，从而提高产量。
发酵工艺控制课件
中间补料的优缺点
优点：推迟菌的自溶期，延长产物分泌期， 维持较高的生产速率，增加发酵液总体 积，使产量大幅度上升。现在大多数抗 生素都采取补糖措施。
缺点：补糖使工艺复杂化，而且增加了 染菌机会。因此工厂管理十分重要，一 定要严格消毒，包括料液消毒和管道消 毒。
发酵工艺控制课件
并非添加速率越大越好，据研究表明，加 入苯乙酸浓度越高，苯乙酸的利用率越低。 苯乙酸可被菌氧化，先氧化成邻羟苯乙酸， 然后苯环被破坏形成α－酮戊二酸，再经 TCA循环氧化为CO2和H2O，苯乙酸作为碳 源被消耗掉。
苯乙酸具有毒性，青霉素是借苯乙酸与 氨基酸结合形成青霉素而解毒，因此加入 前体能形成青霉素，但必须适量而不能过 量。
分批培养中微生物的生长
迟滞期
对数生长期
稳 定期
发酵工艺控制课件
死亡期
第三节 发酵控制与中间补料
中后期营养不足，菌体过早衰老
补
料 初始培养基营养过于丰富造成菌浓过大
的
理 由
初始培养基中葡萄糖过多引起抑制
《发酵技术》PPT课件
3.营养丰富
缺 1.工艺不稳定 点 2.有副产品产生
沼气生产也是发酵过程
在无氧条件下，利用微生物将有机物制成沼气的过程， 叫做沼气发酵。
发
现
酵
象
瓶
收集瓶
瓶
工业化的发酵产品
康安田十梅
抗生素
青霉菌分泌青霉素， 可抑制细菌生长，是 一种有效的抗生素， 抗生素挽救了无数人 的生命。
氨基酸
微生物发酵法生产氨 基酸。
发酵技术
生 物 技 术
现代生物技术
微生物的特性
代谢类型多 代谢速度快 繁殖速度快 个体微小
酸奶制作步骤
米酒的制作步骤
洗
米洗净 冷却
净
浸泡12h，
与酒药充
用 具
弄碎， 蒸煮30
分混合 摊开
分钟
3伤！
发酵食品的优缺点
优 1.容易吸收 点 2.更易储存
甜味剂
阿斯巴甜为糖尿病病 人带来了福音，它由 两种氨基酸组成。
食用有机酸
微生物发酵生产有机 酸。
酶制剂
酶制剂的主要来源是 微生物发酵。
发酵技术是利用微生物特性，通过一定的操作过程生产出各种相应的产品。
代谢类型多 代谢速度多 繁殖速度快 个体微小
消毒 微生物接种 发酵
食品饮料 能源 工业制剂
赢在考场 新课程实践与探究丛书61-62页
缺 1.工艺不稳定 点 2.有副产品产生
沼气生产也是发酵过程
在无氧条件下，利用微生物将有机物制成沼气的过程， 叫做沼气发酵。
发
现
酵
象
瓶
收集瓶
瓶
工业化的发酵产品
康安田十梅
抗生素
青霉菌分泌青霉素， 可抑制细菌生长，是 一种有效的抗生素， 抗生素挽救了无数人 的生命。
氨基酸
微生物发酵法生产氨 基酸。
发酵技术
生 物 技 术
现代生物技术
微生物的特性
代谢类型多 代谢速度快 繁殖速度快 个体微小
酸奶制作步骤
米酒的制作步骤
洗
米洗净 冷却
净
浸泡12h，
与酒药充
用 具
弄碎， 蒸煮30
分混合 摊开
分钟
3伤！
发酵食品的优缺点
优 1.容易吸收 点 2.更易储存
甜味剂
阿斯巴甜为糖尿病病 人带来了福音，它由 两种氨基酸组成。
食用有机酸
微生物发酵生产有机 酸。
酶制剂
酶制剂的主要来源是 微生物发酵。
发酵技术是利用微生物特性，通过一定的操作过程生产出各种相应的产品。
代谢类型多 代谢速度多 繁殖速度快 个体微小
消毒 微生物接种 发酵
食品饮料 能源 工业制剂
赢在考场 新课程实践与探究丛书61-62页
青霉素发酵生产工艺流程2012ppt课件.ppt
青霉素的应用
• 溶血性链球菌感染。 • 肺炎链球菌感染。 • 不产青霉素酶葡萄球菌感染。 • 炭疽。 • 破伤风、气性球疽等梭状芽孢杆菌感 • 钩端螺旋体病。 • 流行性脑脊髓膜炎。 • 放线菌病。 • 淋病。 • 除脆弱拟杆菌以外的许多厌氧菌感染。 • 青霉素与氨基糖苷灯药物联合用于治疗草绿色链球菌心内
➢青霉素简介
发现
化学结构 理化性质 抗菌作用和临床应用
➢青霉素发酵生产工艺
菌种 发酵工艺流程 培养基 发酵培养控制 提取精制
1
青霉素的发现
1928年，英国细菌学家 Fleming发现污染在培养葡萄 球菌的双蝶上的一株霉菌能 杀死周围的葡萄球菌。他将 此霉菌分离纯化后得到的菌 株鉴定为青霉，并将这菌产 生的抗生物质命名为青霉素。
28
发酵工艺控制
• C.无机盐：
碳酸钙用来中和发酵过程中产生的杂酸，并控制发酵 液的pH值
为菌体提供营养的无机磷源一般采用磷酸二氢钾。 另外加入硫代硫酸钠或硫酸钠以提供青霉素分子中所 需的硫。 铁离子对青霉素有毒害作用，应严格控制发酵液中铁 含量在30ug/mL以下。现在还有一些工厂采用铁罐发酵， 在发酵过程中铁离子便逐渐进入发酵液；发酵时间愈长， 则铁离子愈多。铁离子在50µg/ml以上便会影响青霉素的 合成。所以青霉素的发酵罐采用不锈钢制造为宜。
• 菌体生长阶段：发酵培养基接种后生产菌在合 适的环境中经过短时间的适应，即开始发育、 生长和繁殖，直至达到菌体的临界浓度。
• 青霉素合成阶段：这个阶段主要合成青霉素， 青霉素的生产速率达到最大，并一直维持到青 霉素合成能力衰退。在这个阶段，菌体重量有 所增加，但产生菌的呼吸强度一般无显著变化。
• 菌体自溶阶段：这个阶段菌体衰老，细胞开始 自溶，合成青霉素能力衰退，青霉素生产速率 下降，氨基氮增加，PH上升。
酒精发酵工艺过程ppt课件
↓
•
发酵
大酒母
•
↓
•
蒸馏
•
↓
•
•
酒糟废液 酒精 杂醇油
米曲汁
15
淀粉颗粒→淀粉分子→可发酵性糖→酒精→95％乙醇 (C6H10O5)n+nH2O→nC6H12O6→2nC2H6O+2nCO2+2nATP
主要步骤： 1. 原料粉碎 2. 蒸煮糊化 3. 曲霉糖化 4. 酵母发酵 5. 蒸馏提纯
16
1. 原料预处理
（1）除杂——筛选、风选、磁力除铁 （2）粉碎——干法、湿法
17
2. 蒸煮
作用： ➢打破植物细胞壁的保护作用，使淀粉颗粒从细 胞中游离出来，并转化为溶解状态，便于糖化； ➢对原料灭菌。 方法：连续蒸煮
18
水洗
粉尘 二次蒸汽
分离 器
拌料罐
蒸煮罐
蒸煮罐
蒸煮罐
汽液分 离器
2
3
1
原料
粉碎机
泵
风机 蒸汽
糖
化
19
3.糖化曲的制备
（1）菌种 木霉（Trichoderma spp.）、曲霉（Aspergillus spp.） 根霉（Rhizopus spp.）、芽孢杆菌（Bacillus spp.）
（2）方法 固体曲 液体曲
20
4.糖化
（1）纤维素的水解 （2）淀粉的水解
21
-淀粉酶（液化型淀粉酶） 特点：
9
10
纤维素生产酒精工艺
11
12
三、酒精发酵微生物
1. 糖化菌（将淀粉、纤维素转化为糖）
曲霉（Aspergillus spp.）
根霉（Rhizopus spp.）
发酵工程 ppt课件
同时，也可以把发酵的微生物分离出来，通过人工培 养，根据不同的要求去诱发各种类型的发酵，获得所需的 发酵产品。
Louis Pasteur 1822-1895
• Paster最终使科学界信服在发酵过程中酵母所遵循的规律
• 其后不久，科赫(Koch)建立了单种微生物分离和纯培养技 术，利用这些技术研究炭疽病时，发现动物的传染病是由 特定的细菌引起的。从而得知，微生物也和高等植物一样， 可以根据它们的种属关系明确地加以区分，从此以后，各 种微生物纯培养技术获得成功。单种微生物分离和纯培养 技术的建立，是食品发酵与酿造技术发展的一个转折点。
• 18世纪后期，Ha nsen在Calsberg 酿造厂建立了酵 母纯种培养技术
发酵工程 ppt课件
科赫 (Koch)
科赫的主要贡献
➢ 发明了固体培养基并用其纯化微生物等一系列研究方法的创立。
➢ 创造了细菌染色方法。 ➢ 发现了许多病原菌，为以后研究药物和寻找治疗方法提供了依据。
证实炭疽病因 — 炭疽杆菌 发现结核病原菌—结核杆菌
spirillum (螺旋菌 )
spirochaeta 发酵工程 ppt课件 (螺旋体 )
Some particular bacteria morphology
亮发菌的形态 示丝状特殊形态
发酵工程 ppt课件
细菌分裂方式是裂殖，根据其核的分 裂方式不同分无丝分裂核有丝分裂等。
❖生存环境：温暖潮湿、富含有机物的地方，都有大量细菌活
它描述酵母作用于果汁 或麦芽浸出液时产生气泡 的现象。产生气泡的现象 是由浸出液中的糖在缺氧 条件下降解而产生的二氧 化碳所引起的。
发酵工程 ppt课件
发酵工程
发酵工程(fermentation engineering):研究发酵工业生产过程 中，各个单元操作的工艺和设备的一门科学。具体包括菌种选 育、菌体生产、代谢产物的发酵以及微生物机能的利用等。
Louis Pasteur 1822-1895
• Paster最终使科学界信服在发酵过程中酵母所遵循的规律
• 其后不久，科赫(Koch)建立了单种微生物分离和纯培养技 术，利用这些技术研究炭疽病时，发现动物的传染病是由 特定的细菌引起的。从而得知，微生物也和高等植物一样， 可以根据它们的种属关系明确地加以区分，从此以后，各 种微生物纯培养技术获得成功。单种微生物分离和纯培养 技术的建立，是食品发酵与酿造技术发展的一个转折点。
• 18世纪后期，Ha nsen在Calsberg 酿造厂建立了酵 母纯种培养技术
发酵工程 ppt课件
科赫 (Koch)
科赫的主要贡献
➢ 发明了固体培养基并用其纯化微生物等一系列研究方法的创立。
➢ 创造了细菌染色方法。 ➢ 发现了许多病原菌，为以后研究药物和寻找治疗方法提供了依据。
证实炭疽病因 — 炭疽杆菌 发现结核病原菌—结核杆菌
spirillum (螺旋菌 )
spirochaeta 发酵工程 ppt课件 (螺旋体 )
Some particular bacteria morphology
亮发菌的形态 示丝状特殊形态
发酵工程 ppt课件
细菌分裂方式是裂殖，根据其核的分 裂方式不同分无丝分裂核有丝分裂等。
❖生存环境：温暖潮湿、富含有机物的地方，都有大量细菌活
它描述酵母作用于果汁 或麦芽浸出液时产生气泡 的现象。产生气泡的现象 是由浸出液中的糖在缺氧 条件下降解而产生的二氧 化碳所引起的。
发酵工程 ppt课件
发酵工程
发酵工程(fermentation engineering):研究发酵工业生产过程 中，各个单元操作的工艺和设备的一门科学。具体包括菌种选 育、菌体生产、代谢产物的发酵以及微生物机能的利用等。
《果蔬发酵技术》课件
生物柴油
果蔬发酵技术可以生产生物柴油，作 为可再生能源，用于交通运输领域。
05
果蔬发酵技术前景与挑战
技术发展前景
多样化产品开发
利用果蔬发酵技术，可以开发出 更多种类的产品，如果蔬饮料、 果蔬发酵酒、果蔬调味品等，满
足消费者多样化的需求。
营养价值提升
果蔬发酵过程中，有益菌群可将 果蔬中的营养成分分解为更易被 人体吸收的形式，提高产品的营
作。
发酵设备与操作
设备选择与配置
根据发酵工艺需求，介绍所需 设备的种类、规格及数量，如
发酵罐、搅拌器、泵等。
设备操作规程
详细说明各种设备的操作步骤 、注意事项及维护保养要求。
设备清洗与消毒
强调设备清洗和消毒的重要性 ，介绍有效的清洗和消毒方法 。
设备故障排除与维修
提供设备常见故障的排除方法 及维修保养建议。
发酵过程中的质量控制
质量标准制定
根据果蔬发酵产品的特点和市场需求 ，制定相应的质量标准，如理化指标 、微生物指标等。
质量检测方法
介绍用于检测和控制发酵过程质量的 实验方法和仪器设备。
质量管理体系建设
阐述如何建立和完善果蔬发酵过程的 质量管理体系，以确保产品质量稳定 可靠。
质量风险评估与控制
分析发酵过程中可能存在的质量风险 ，并提出相应的预防和控制措施。
未来发展方向与展望
1 2
技术创新与突破
未来应加强果蔬发酵技术的研发和创新，突破技 术瓶颈，提高生产效率和产品质量。
降低生产成本
通过优化工艺流程、提高设备利用率等方式，降 低果蔬发酵产品牌建设
加强市场推广和品牌建设，提高消费者对果蔬发 酵产品的认知度和接受度，拓展市场份额。
养价值。
果蔬发酵技术可以生产生物柴油，作 为可再生能源，用于交通运输领域。
05
果蔬发酵技术前景与挑战
技术发展前景
多样化产品开发
利用果蔬发酵技术，可以开发出 更多种类的产品，如果蔬饮料、 果蔬发酵酒、果蔬调味品等，满
足消费者多样化的需求。
营养价值提升
果蔬发酵过程中，有益菌群可将 果蔬中的营养成分分解为更易被 人体吸收的形式，提高产品的营
作。
发酵设备与操作
设备选择与配置
根据发酵工艺需求，介绍所需 设备的种类、规格及数量，如
发酵罐、搅拌器、泵等。
设备操作规程
详细说明各种设备的操作步骤 、注意事项及维护保养要求。
设备清洗与消毒
强调设备清洗和消毒的重要性 ，介绍有效的清洗和消毒方法 。
设备故障排除与维修
提供设备常见故障的排除方法 及维修保养建议。
发酵过程中的质量控制
质量标准制定
根据果蔬发酵产品的特点和市场需求 ，制定相应的质量标准，如理化指标 、微生物指标等。
质量检测方法
介绍用于检测和控制发酵过程质量的 实验方法和仪器设备。
质量管理体系建设
阐述如何建立和完善果蔬发酵过程的 质量管理体系，以确保产品质量稳定 可靠。
质量风险评估与控制
分析发酵过程中可能存在的质量风险 ，并提出相应的预防和控制措施。
未来发展方向与展望
1 2
技术创新与突破
未来应加强果蔬发酵技术的研发和创新，突破技 术瓶颈，提高生产效率和产品质量。
降低生产成本
通过优化工艺流程、提高设备利用率等方式，降 低果蔬发酵产品牌建设
加强市场推广和品牌建设，提高消费者对果蔬发 酵产品的认知度和接受度，拓展市场份额。
养价值。
《发酵工艺原理》课件
详细描述
发酵是通过微生物或酶的代谢活动，将有机物质转化为更简单的化合物或能量的生物化学过程。在发酵过程中， 微生物或酶可以将底物转化为有用的产品，如酒精、乳酸、醋酸等。根据产物的不同，发酵可以分为多种类型， 如酒精发酵、乳酸发酵、醋酸发酵等。
发酵技术的发展历程
总结词
发酵技术的发展经历了漫长的历程，从古代酿酒到现代工业发酵，技术的不断改进和创 新推动了发酵工业的快速发展。
04 发酵工艺流程与设的基本流程，包括原料准备、菌种制备、发酵过
程、产物提取等阶段。
发酵工艺分类
02
根据发酵原料、菌种和产物不同，对发酵工艺进行分类，如酒
精发酵、乳酸发酵等。
发酵工艺应用
03
介绍发酵工艺在食品、医药、化工等领域的应用，以及其发展
前景。
详细描述
发酵技术的发展历程可以追溯到古代酿酒技术，人们通过控制微生物的生长和代谢，将 粮食转化为酒精。随着科技的不断进步，现代工业发酵技术得到了迅速发展，人们开始 利用微生物或酶进行大规模的工业化生产，如氨基酸、抗生素、酶制剂等。技术的不断
改进和创新使得发酵工业的生产效率和质量得到了显著提高。
发酵工业的应用领域
要点一
总结词
发酵工业的应用领域非常广泛，涉及到食品、医药、农业 、环保等多个领域。
要点二
详细描述
发酵工业的应用领域非常广泛，其中最常见的是食品工业 中的应用，如面包、啤酒、酸奶等产品的生产。此外，发 酵技术还在医药领域中发挥着重要作用，如抗生素、疫苗 、生长因子等的生产。在农业领域中，发酵技术可以用于 生产植物生长调节剂、杀虫剂等。此外，在环保领域中， 发酵技术可以用于废水的处理和有机废物的资源化利用。
提取方法
发酵产物可以通过不同的提取方法进 行分离，如沉淀法、离心法、萃取法 等。这些方法的选择取决于产物的性 质和所需的纯度。
发酵是通过微生物或酶的代谢活动，将有机物质转化为更简单的化合物或能量的生物化学过程。在发酵过程中， 微生物或酶可以将底物转化为有用的产品，如酒精、乳酸、醋酸等。根据产物的不同，发酵可以分为多种类型， 如酒精发酵、乳酸发酵、醋酸发酵等。
发酵技术的发展历程
总结词
发酵技术的发展经历了漫长的历程，从古代酿酒到现代工业发酵，技术的不断改进和创 新推动了发酵工业的快速发展。
04 发酵工艺流程与设的基本流程，包括原料准备、菌种制备、发酵过
程、产物提取等阶段。
发酵工艺分类
02
根据发酵原料、菌种和产物不同，对发酵工艺进行分类，如酒
精发酵、乳酸发酵等。
发酵工艺应用
03
介绍发酵工艺在食品、医药、化工等领域的应用，以及其发展
前景。
详细描述
发酵技术的发展历程可以追溯到古代酿酒技术，人们通过控制微生物的生长和代谢，将 粮食转化为酒精。随着科技的不断进步，现代工业发酵技术得到了迅速发展，人们开始 利用微生物或酶进行大规模的工业化生产，如氨基酸、抗生素、酶制剂等。技术的不断
改进和创新使得发酵工业的生产效率和质量得到了显著提高。
发酵工业的应用领域
要点一
总结词
发酵工业的应用领域非常广泛，涉及到食品、医药、农业 、环保等多个领域。
要点二
详细描述
发酵工业的应用领域非常广泛，其中最常见的是食品工业 中的应用，如面包、啤酒、酸奶等产品的生产。此外，发 酵技术还在医药领域中发挥着重要作用，如抗生素、疫苗 、生长因子等的生产。在农业领域中，发酵技术可以用于 生产植物生长调节剂、杀虫剂等。此外，在环保领域中， 发酵技术可以用于废水的处理和有机废物的资源化利用。
提取方法
发酵产物可以通过不同的提取方法进 行分离，如沉淀法、离心法、萃取法 等。这些方法的选择取决于产物的性 质和所需的纯度。
发酵工艺过程及控制介绍课件(129页)
1、影响发酵温度的因素
产热因素：生物热 搅拌热 散热因素：蒸发热 辐射热
27
发酵热
发酵热就是发酵过程中释放出来的净热量。 Q发酵=Q生物+Q搅拌-Q蒸发-Q辐射
28
✓ 生物热：生物热是生产菌在生长繁殖时产 生的大量热量。培养基中碳水化合物，脂 肪，蛋白质等物质被分解为CO2,NH3时释放 出的大量能量。
• 蒸发热的计算： Q蒸发=G（I2-I1） G：空气流量，按干重计算，kg/h I1 、 I2 ：进出发酵罐的空气的热焓量，J/kg （干空气）
33
• 辐射热：由于发酵罐内外温度差，通过罐体 向外辐射的热量。
• 辐射热可通过罐内外的温差求得，一般不超 过发酵热的5%。
34
发酵热的测定
（1）通过测定一定时间内冷却水的流量和冷 却水进出口温度，由下式求得这段时间内的 发酵热。
22
2、连续发酵的优缺点
• 优点
– 能维持低基质浓度； – 可以提高设备利用率和单位时间的产量； – 便于自动控制。
• 缺点
– 菌种发生变异的可能性较大； – 要求严格的无菌条件。
23
3、连续发酵的类型
• 恒化培养
– 使培养基中限制性基质的浓度保持恒定
• 恒浊培养
– 使培养基中菌体的浓度保持恒定
43
1、pH值对微生物的生长繁殖和产物合成的影响
• pH影响酶的活性 • pH影响微生物细胞膜所带电荷的状态 • pH影响培养基某些组分和中间代谢产物的离
解 • pH不同，往往引起菌体代谢过程的不同，使
代谢产物的质量和比例发生改变
44
2、发酵过程中pH的变化
❖生长阶段 ❖生成阶段 ❖自溶阶段
45
这节介绍分批发酵、补料分批发酵及连续发酵三种
产热因素：生物热 搅拌热 散热因素：蒸发热 辐射热
27
发酵热
发酵热就是发酵过程中释放出来的净热量。 Q发酵=Q生物+Q搅拌-Q蒸发-Q辐射
28
✓ 生物热：生物热是生产菌在生长繁殖时产 生的大量热量。培养基中碳水化合物，脂 肪，蛋白质等物质被分解为CO2,NH3时释放 出的大量能量。
• 蒸发热的计算： Q蒸发=G（I2-I1） G：空气流量，按干重计算，kg/h I1 、 I2 ：进出发酵罐的空气的热焓量，J/kg （干空气）
33
• 辐射热：由于发酵罐内外温度差，通过罐体 向外辐射的热量。
• 辐射热可通过罐内外的温差求得，一般不超 过发酵热的5%。
34
发酵热的测定
（1）通过测定一定时间内冷却水的流量和冷 却水进出口温度，由下式求得这段时间内的 发酵热。
22
2、连续发酵的优缺点
• 优点
– 能维持低基质浓度； – 可以提高设备利用率和单位时间的产量； – 便于自动控制。
• 缺点
– 菌种发生变异的可能性较大； – 要求严格的无菌条件。
23
3、连续发酵的类型
• 恒化培养
– 使培养基中限制性基质的浓度保持恒定
• 恒浊培养
– 使培养基中菌体的浓度保持恒定
43
1、pH值对微生物的生长繁殖和产物合成的影响
• pH影响酶的活性 • pH影响微生物细胞膜所带电荷的状态 • pH影响培养基某些组分和中间代谢产物的离
解 • pH不同，往往引起菌体代谢过程的不同，使
代谢产物的质量和比例发生改变
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2、发酵过程中pH的变化
❖生长阶段 ❖生成阶段 ❖自溶阶段
45
这节介绍分批发酵、补料分批发酵及连续发酵三种