微生物发酵碳源和氮源
简述发酵过程的组成部分

简述发酵过程的组成部分发酵是指微生物在特定条件下利用有机物质进行代谢和生长的过程。
发酵过程的组成部分包括以下几个方面:一、微生物微生物是发酵过程中最重要的组成部分,它们是发酵过程中产生代谢产物的主要来源。
常见的微生物包括细菌、酵母菌、霉菌等。
在发酵过程中,这些微生物会利用有机物质进行代谢,并产生出各种有用的化合物。
二、底物底物是指被微生物利用进行代谢反应的有机化合物。
不同的底物会导致不同类型的发酵,例如葡萄糖可以引起乳酸菌的乳酸发酵,乙烯可以引起丙烯醛细菌的丙烯醛发酵等。
三、营养元素营养元素是微生物进行代谢反应所必需的元素,包括碳源、氮源、磷源等。
这些元素会影响微生物在发酵过程中产生代谢产物和细胞增殖速率等方面。
四、pH值pH值是指发酵液中的氢离子浓度,它对微生物的生长和代谢过程起到重要作用。
不同的微生物对pH值的适应范围不同,例如酸奶菌适宜在pH值为4.5左右的环境下进行乳酸发酵。
五、温度温度是影响微生物代谢和增殖速率的重要因素。
不同微生物对温度的适应范围也不同,例如酵母菌在20-30℃左右进行发酵,而厌氧细菌则适宜在30-40℃左右进行发酵。
六、氧气氧气是一些微生物进行代谢反应所必需的元素,但是对于大多数厌氧微生物来说却是有害的。
因此,在一些厌氧性发酵过程中需要采取措施去除或限制氧气。
七、时间时间是影响发酵过程产出量和质量的重要因素。
不同类型的发酵需要不同时间才能达到最佳效果。
综上所述,以上七个方面是组成发酵过程最重要的部分。
在实际应用中需要根据具体情况对这些因素进行调整和控制,以达到最佳的发酵效果。
微生物发酵过程

微生物发酵过程微生物发酵是一种利用微生物代谢产生的酶来转化有机物质的过程。
这种过程广泛应用于食品加工、酿酒、乳制品和酸奶制造等领域。
微生物发酵的核心是微生物的代谢活动,通过合适的培养条件和底物,微生物可以分解有机物质并产生有用的代谢产物。
微生物发酵过程中,微生物菌种是关键。
常见的微生物菌种包括酵母菌、乳酸菌和醋酸菌等。
这些菌种具有特定的代谢途径和产物生成能力。
在发酵过程中,微生物菌种首先需要合适的培养基来提供养分和生长条件。
培养基通常由碳源、氮源、无机盐和生长因子等组成。
微生物菌种在培养基中生长繁殖的同时,会通过代谢活动将底物转化为产物。
这个过程需要合适的温度、pH值和氧气供应等条件。
温度和pH值的控制是非常重要的,因为微生物菌种对温度和pH值的敏感性很高。
通常,不同的微生物菌种对温度和pH值有不同的要求。
在微生物发酵过程中,底物的选择也非常重要。
底物的种类和浓度会直接影响微生物菌种的生长和代谢活动。
一般来说,底物可以分为碳源和氮源两类。
碳源提供能量和碳骨架,氮源提供氮元素用于合成蛋白质和其他生物分子。
不同的微生物菌种对碳源和氮源的要求有所不同。
在微生物发酵过程中,酶的作用至关重要。
酶是微生物代谢活动的催化剂,可以加速化学反应的速率。
微生物菌种通过产生和分泌特定的酶来将底物转化为产物。
这些酶可以在适当的温度和pH值下发挥最佳催化作用。
通过控制酶的产生和分泌,可以提高微生物发酵过程的效率和产物的质量。
微生物发酵过程中的产物可以是多种多样的。
在食品加工中,酵母菌可以将面团中的淀粉分解为酒精和二氧化碳,使面团发酵膨胀。
在酿酒过程中,酵母菌可以将葡萄糖转化为酒精和二氧化碳,产生葡萄酒。
在乳制品和酸奶制造中,乳酸菌可以将乳糖转化为乳酸,使牛奶发酵成酸奶。
在醋制造中,醋酸菌可以将酒精氧化为醋酸,产生醋。
这些产物都是通过微生物发酵过程中的代谢活动生成的。
微生物发酵是一种高效且环境友好的生物技术。
通过合理选择微生物菌种、优化培养条件和底物,可以实现高产和高质量的产物。
现代发酵工程名词解释

现代发酵工程名词解释
现代发酵工程是一门研究利用微生物进行生物化学反应和生物质转化的工程学科。
它涉及到对微生物的生长、代谢和产物生成等过程进行控制和优化,以实现高效的生物制品生产。
以下是一些与现代发酵工程相关的常见名词解释:
1. 微生物发酵:利用微生物(如细菌、酵母菌和真菌)在适宜的环境条件下进行代谢反应,产生有用的化合物。
这些化合物可以包括酸、醇、酶、抗生素等。
2. 发酵剂:在发酵过程中用于促进微生物生长和代谢的物质。
常见的发酵剂包括碳源、氮源、无机盐和辅助因子等。
3. 发酵培养基:为微生物生长和代谢提供必需的营养物质和适宜的物理和化学环境的培养基。
它通常包含碳源、氮源、无机盐、辅助因子和水等。
4. 发酵过程控制:通过监测和调节发酵过程中的关键参数,如温度、pH值、溶氧量和营养物质浓度等,以实现高产、高效和稳定的发酵过程。
5. 代谢工程:通过改造微生物的代谢途径和调节代谢产物的分布,以实现特定产物的高产和优质。
常见的代谢工程策略包括基因工程、酶工程和发酵条件优化等。
6. 生物反应器:用于进行发酵反应的设备。
生物反应器通常包括控制温度、pH 值和溶氧量的系统,以及提供适宜环境的培养基供应系统。
现代发酵工程的应用范围广泛,涉及食品工业、制药工业、环境工程等领域。
通过合理设计和优化发酵过程,可以提高生产效率、降低成本、减少能源消耗,并实现可持续发展。
同时,现代发酵工程也为新型发酵产品的开发和生产提供了技术支持,推动了生物制造业的发展。
碳源和氮源

碳源物质凡是可以被微生物利用,构成细胞代谢产物碳素来源的物质,统称为碳源物质,碳源物质通过细胞内的一系列化学变化,被微生物用于合成各种代谢产物。
微生物对碳素化合物的需求是极为广泛的,根据碳素的来源不通,可将碳源物质氛围无机碳源物质和有机碳源物质。
糖类是较好的碳源,尤其是单糖(葡萄糖、果糖),双糖(蔗糖、麦芽糖、乳糖),绝大多数微生物都能利用。
此外,简单的有机酸,氨基酸,醇类,醛,酚等含碳化合物也能被许多微生物利用。
所以我们在制作培养基时常加入葡萄糖,蔗糖作为碳源。
淀粉、果胶、纤维素等,这些有机物质在细胞内分解代谢提供小分子碳架外,还产生能量供合成代谢需要的能量,所以部分碳源物质既是碳源物质,同时又是能源物质。
在微生物发酵工业中,常常根据不通微生物的需求,利用各种农副产品如:玉米粉、米糠、麦麸、马铃薯、甘薯以及各种野生植物的淀粉,作为微生物生产廉价的碳源。
这类碳源往往包含了几种营养要素。
氮源物质微生物细胞中大约含氮5%~13%,它是微生物细胞蛋白质和核酸的主要成分。
氮素对微生物的生长发育有着重要的意义,微生物利用它在细胞内合成氨基酸和碱基,进而合成蛋白质,核酸等细胞成分,以及含氮的代谢产物。
无机的氮源物质一般不提供能量,只有极少数的化能自养型细菌如:硝化细菌可以利用铵态氮和硝态氮在提供氮源的同时,通过氧化生产代谢能。
微生物营养上要求的氮素物质可以氛围三个类型:1、空气中分子态氮只用少量具有固氮能力的微生物(如自生固氮菌、根瘤菌)能利用。
2、无机氮化合物如铵态氮(NH4+),硝态氮(NO3—)和简单的有机氮化物(如尿素),绝大多数微生物可以利用。
3、有机氮化合物大多数寄生性微生物和一部分腐生性微生物需以有机氮化合物(蛋白质、氨基酸)为必需的氮素营养。
在实验室和发酵工业生产中,我们常常以铵盐、硝酸盐、牛肉膏、蛋白胨、酵母膏、鱼粉、血粉、蝉蛹粉、豆饼粉、花生饼粉作为微生物的氮源。
碳氮比对于微生物生长产生影响的原理

碳氮比对于微生物生长产生影响的原理碳氮比是指在有机物中碳元素与氮元素的比值,对于微生物的生长和代谢过程具有重要影响。
微生物的生长和代谢需要碳源和氮源,碳氮比的不同会影响微生物对碳源和氮源的利用效率,从而影响微生物的生长速率和产物合成。
碳氮比对微生物生长产生影响的原理之一是碳源与氮源之间的协同作用。
微生物在生长过程中需要能够提供能量的碳源和提供生物合成所需的氮源。
在不同的碳氮比条件下,微生物对碳源和氮源的利用效率会有所差异。
当碳氮比较低时,碳源相对较少,微生物在有限的碳源条件下会更加高效地利用氮源,从而促进生长。
而当碳氮比较高时,碳源相对较多,微生物对氮源的利用效率会降低,从而抑制生长。
碳氮比还会影响微生物的代谢途径选择。
微生物对于能量的获取和有机物的合成有多种代谢途径选择,如厌氧呼吸、好氧呼吸、发酵等。
不同代谢途径的选择会受到碳氮比的影响。
当碳氮比较低时,微生物更倾向于选择厌氧代谢途径,因为厌氧代谢途径能够更高效地利用有限的碳源和氮源。
而当碳氮比较高时,微生物更倾向于选择好氧代谢途径,因为好氧代谢途径能够更充分地利用丰富的碳源和氮源。
碳氮比还与微生物产物合成的选择性有关。
微生物在生长过程中会合成各种有机物,如酶、激素、抗生素等。
碳氮比的不同会影响微生物合成产物的种类和含量。
当碳氮比较低时,微生物更倾向于合成氮源较多的产物,因为氮源相对较少,微生物需要通过合成氮源较多的产物来维持生长。
而当碳氮比较高时,微生物更倾向于合成碳源较多的产物,因为碳源相对较多,微生物可以通过合成碳源较多的产物来利用多余的碳源。
碳氮比对于微生物的生长和产物合成具有重要影响。
不同的碳氮比条件下,微生物对碳源和氮源的利用效率、代谢途径选择和产物合成选择都会有所差异。
因此,在微生物培养和工业发酵等领域中,合理调控碳氮比是促进微生物生长和产物合成的重要策略之一。
碳源、氮源是什么

什么是碳源、氮源?碳源碳源是微生物生长一类营养物,是含碳化合物。
常用的碳源有糖类、油脂、有机酸及有机酸酯和小分子醇。
根据微生物所能产生的酶系不同,不同的微生物可利用不同的碳源。
碳源对微生物生长代谢的作用主要为提供细胞的碳架,提供细胞生命活动所需的能量,提供合成产物的碳架。
氮源作为构成生物体的蛋白质、核酸及其他氮素化合物的材料。
把从外界吸入的氮素化合物或氮气,称为该生物的氮源。
能把氮气作为氮源的只限于固氮菌、某些放线菌和藻类等。
高等植物和霉菌以及一部分细菌,仅能以无机氮素化合物为氮源。
动物和一部分细菌,不用有机氮化合物作为氮源就不能生长。
作为植物的氮源最重要的是无机化合物的硝酸盐和氨盐。
硝酸盐一般需还原成氨盐后才能进入有机体中,但由于生物的性质和环境条件的不同,作为氮源来说,有时氨盐适宜,有时硝酸盐适宜。
如浓度适宜,亚硝酸盐、羟胺等也可作为氮源。
作为氮源的有机化合物有氨基酸、酰胺和胺等。
特殊的细菌,也有时需要以极其特殊的氮素化合物作为唯一的氮源来进行培养。
碳源和氮源的合理性合理的碳源和氮源,直接影响作物的生长,碳源含量高,作物生长受到抑制,根系生长比较快,茎叶收到缓慢,可能直接降低作物的茎秆高度等。
氮源含量,作物发生旺长,叶片茎秆生长有劲,可能提高作物之身的高。
碳源和氮源合理,作物生长平稳,根系和果实、叶片都处在健康状态。
碳氮比一般在25:1比较合理,因此,合理补充土壤中的碳源、氮源比较关键,部分碳源由作物腐烂的茎叶和根系来补充,氮源由植物吸收空气的中的氮作物补充。
但是,碳源来源不稳定,根据作物的收货的目的,碳源一般比较缺乏,补充碳源可以选择标美力克肥业有限公司“碳神奇”作为碳源补充剂,提高土壤中碳源的含量,增加土壤团粒结构。
第四章微生物的营养和培养基学习要点4.1微生物的六类营养要素一、碳源

第四章 微生物的营养和培养基学习要点4.1 微生物的六类营养要素一、碳源凡是被用来构成细胞物质或代谢产物中碳素来源的营养物质均可作碳源。
其主要功能是;构成细胞及代谢产物的骨架;是大多数微生物代谢所需的能量来源。
碳源的种类包括:无机含碳化合物,如CO2和碳酸盐等;有机含碳化合物:糖类、脂类、有机酸以及各种含氮的化合物。
二、氮源氮源是用来构成菌体物质或代谢产物中氮素来源的营养物质。
其主要功能有:提供合成细胞中含氮物,如蛋白质、核酸以及含氮代谢物等的原料;少数细菌可以铵盐、硝酸盐等氮源作为能源。
如,硝化细菌。
氮源的种类包括:分子态氮,只有固氮微生物以分子态氮作为唯一氮源;无机态氮,包括硝酸盐、铵盐等,几乎所有的微生物都能利用;有机态氮,主要是蛋白质及其降解产物。
三、能源能源为微生物生命活动提供最初的能量来源的物质。
微生物的能源种类包括化学能和光能,如,化能异养微生物利用有机物,化能自养微生物利用无机物,光能营养微生物利用光能作为能源。
四、生长因子生长因子是一类调节微生物正常代谢必不可少,但又不能自行合成的极微量的有机物。
主要包括维生素、AA、碱基等。
其主要功能是参与合成核酸和辅酶,如嘌呤和嘧啶。
提供生长因子的物质包括酵母膏、玉米浆、麦芽汁、复合维生素等营养物质。
五、无机盐为微生物细胞的生长提供碳、氮源以外的多种重要的元素物质,多以无机盐的形式供给。
其主要功能有:构成微生物细胞的组分;调节微生物细胞的渗透压,pH值和氧化还原电位;有些无机盐,如S、Fe还可作为自养微生物的能源;构成酶活性基的组分,维持酶活性。
无机盐的种类有大量元素 S、P、K 、Na、Ca、Mg、Fe(以无机盐阳离子形式被吸收,配培养基时要加磷酸盐、硫酸盐)和微量元素 Zn、Cu、Mn、Co、Mo等(在微生物培养中的浓度很低,自来水中的就够用,不需另加)。
六、水微生物细胞的含水量约占细胞鲜重的70-90%,水以游离态或结合态存在。
其作用包括:是细胞生化反应的良好介质;营养物质和代谢产物都必须溶解在水里,才能被吸收或排出细胞外;水的比热高,能有效的吸收代谢过程中放出的热量,不致使细胞的温度骤然上升;维持细胞的膨压(控制细胞形态)。
微生物发酵培养基的优化方法

微生物发酵培养基的优化方法微生物发酵培养基是指为微生物提供合适的生长环境、碳源、氮源以及其他必需营养物质的复杂液体或固体介质。
优化培养基是通过调整培养基成分来提高微生物的生长速度和产物产量,保证产物质量和生产效率。
本文将介绍一些优化微生物发酵培养基的方法。
1.确定微生物的需求不同的微生物对培养基的成分有着不同的要求,包括碳源、氮源、矿物质以及其他生长因子等。
因此,首先需要明确所需微生物对营养物质的需求,有助于指导后续优化工作。
2.碳源优化3.氮源优化氮源对微生物生长和代谢至关重要,可以通过改变氮源种类和浓度来优化培养基。
常用的氮源包括氨基酸、尿素、硝酸盐等。
可以试验不同的氮源和浓度,根据微生物生长状况和产物产量来确定最佳氮源。
4.矿物质优化5.添加生长因子一些微生物需要特定的生长因子才能生长和产生产物,如一些维生素、辅酶等。
了解微生物所需的生长因子并添加到培养基中,可以提高微生物的生长速度和产物产量。
6.调整pH值和温度微生物对pH值和温度的要求较为敏感,因此需要优化培养基的pH值和温度来提供最适宜的生长条件。
通过试验不同pH值和温度对微生物的影响,选择最佳的pH值和温度来优化培养基。
7.添加表面活性剂表面活性剂可以增强微生物与培养基之间的接触,促进培养基中的气液传质。
添加适量的表面活性剂,可以提高微生物的生长速率和产物产量。
8.优化培养条件除了调整培养基的成分外,优化微生物发酵培养基还需要考虑一些培养条件,如培养基的搅拌速度、培养温度、空气进气率等。
通过优化这些培养条件,可以提高微生物的生长速度和产物产量。
综上所述,优化微生物发酵培养基是一个复杂而繁琐的过程,需要根据具体微生物的要求和反应机制来选择合适的调整方法。
通过调整培养基成分、添加生长因子、调整pH值和温度、添加表面活性剂以及优化培养条件等方法,可以提高微生物的生长速率和产物产量,保证产品质量和生产效率。
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微生物营养要求看,所有微生物都需要碳源,氮源,无机元素,水及生长物质。
如果是好氧微生物还需要氧气。
在实验室规模上配制含有纯化合物的培养基非常简单,但在大规模生产上是不合适的。
第一节工业发酵培养基发酵培养基的作用:-满足菌体的生长-促进产物的形成一、工业上常用的碳源(carbon source)1. 应用最广的是谷物淀粉(玉米、马铃薯、木薯淀粉),淀粉水解后得葡萄糖。
使用条件:微生物必须能分泌水解淀粉、糊精的酶类。
缺点:a.难利用、发酵液比较稠、一般>2.0%时加入一定的α-淀粉酶。
b.成分较复杂,有直链淀粉和支链淀粉等。
优点:来源广泛、价格低,可解除葡萄糖效应。
2. 葡萄糖-所有的微生物都能利用葡萄糖,但会引起葡萄糖效应。
-工业上常用淀粉水解糖,但是糖液必须达到一定的质量指标。
3.糖蜜制糖工业上的废糖蜜waste molasses或结晶母液包括:甘蔗糖蜜(cane molasses)——糖高,氮少甜菜糖蜜(beet molasses)两者成分见P226糖蜜使用的注意点:除糖份外,含有较多的杂质,对发酵产生不利的影响,需要进行预处理。
二、工业上常用的氮源(nitrogen source)1.无机氮(迅速利用的氮源)种类:氨水、铵盐或硝酸盐、尿素特点:吸收快,但会引起pH值的变化选择合适的无机氮源有两层意义:-满足菌体生长-稳定和调节发酵过程中的pH无机氮源的影响:硫酸铵>硝酸铵>硝酸钠>尿素2.有机氮:来源:一些廉价的原料,如玉米浆、豆饼粉、花生饼粉、鱼粉、酵母浸出膏等。
其中玉米浆(玉米提取淀粉后的副产品)和豆饼粉既能做氮源又能做碳源。
成分复杂:除提供氮源外,还提供大量的无机盐及生长因子。
微生物早期容易利用无机氮,中期菌体的代谢酶系已形成——有机氮源。
有机氮源来源不稳定,成份复杂,所以利用有机氮源时要考虑到原料波动对发酵的影响。
三、无机盐(inorganic mineral)硫酸盐、磷酸盐、氯化物及一些微量元素。
无机盐含量对菌体生长和产物的生成影响很大。
四、生长因子(growth factor)微生物生长不可缺少的微量有机物质。
如氨基酸、嘌呤、嘧啶、维生素。
生长因子不是所有微生物都必需的。
只是对于某些自己不能合成这些成分的微生物才是必不可少的营养物。
如以糖质原料为碳源的谷氨酸生产菌均为生物素缺陷型(biotin auxotroph),以生物素为生长因子。
1.生物素作用: (1)主要影响细胞膜通透性。
P263(2)影响菌体的代谢途径。
生物素浓度对菌体生长和谷氨酸积累均有影响。
大量合成谷氨酸所需要的生物素浓度比菌体生长的需要量低,即为菌体生长需要的“亚适量”。
原因:P263,P260(OD值)生物素过量:菌体大量繁殖,不产或少产谷氨酸。
生物素不足:菌体生长不好,谷氨酸产量也低。
-谷氨酸产生菌为生物素缺陷型。
-要达到菌体生长需要的“亚适量”。
生物素存在于动植物组织中,多与蛋白质呈结合状态存在。
用酸水解可以分开。
那么,生产上有哪些原料可以作为生物素来源呢?2.提供生长因子的农副产品原料(1)玉米浆:(corn steep liquor, CSL)最具代表性。
虽然主要用作氮源,但含有乳酸,少量还原糖和多糖,含有丰富的氨基酸,核酸,维生素,无机盐等。
常作为提供生长因子的物质。
所以,从某种意义上说,玉米浆液用于配制发酵培养基是发酵工业中的一个重大发现。
(2)麸皮水解液:可代替玉米浆,但蛋白质,氨基酸等营养成分比玉米浆少。
(3)糖蜜:两种糖蜜(cane molasses,beet molasses)均可代替玉米浆。
但氨基酸等有机氮含量较低。
(4)酵母:可用酵母膏,酵母浸出液或直接用酵母粉。
第二节淀粉水解糖的制备在工业生产中,将淀粉水解为葡萄糖(glucose)的过程称淀粉的糖化,制得的溶液叫淀粉水解糖。
其主要糖分是葡萄糖。
根据水解条件不同,尚有数量不等的少量麦芽糖及其它一些二糖,低聚糖等复合糖。
一、淀粉水解制糖的意义1.大多数微生物不能直接利用淀粉(所有的氨基酸生产菌不能直接利用)2.有些微生物能够直接利用淀粉作原料,但必须在微生物产生淀粉酶后才能进行,过程缓慢,发酵周期延长。
3.若直接利用淀粉作原料,灭菌过程的高温会导致淀粉结块,发酵液粘度剧增。
二、淀粉水解糖的制备方法及原理(一)酸解法(acid hydrolysis method)以酸为催化剂,在高温高压下使淀粉水解生成葡萄糖的方法。
1.水解过程:总反应式:(C6H10O5)n+nH2O →nC6H12O6过程:(C6H10O5)n →(C6H10O5)x →C12H22O11 →C6H12O6 淀粉糊精麦芽糖葡萄糖H+对作用点无选择性,A-1,4-糖苷键和A -1,6-糖苷键均被切断。
2.葡萄糖的复合反应和分解反应在水解过程中,由于受到酸和热的作用,一部分葡萄糖会发生复合反应和分解反应。
淀粉↓盐酸复合反应葡萄糖分解反应↙↗↘复合二糖5‘-羟甲基糠醛↓ ↑↓复合低聚糖有机酸、有色物质损失葡萄糖量7%<1%不利影响:(1)降低了葡萄糖的收率。
(2)给产物的提取和糖化液的精制带来困难。
复合反应:葡萄糖分子间经1,6糖苷键结合成龙胆二糖(有苦味),异麦芽糖和其它低聚糖(复合低聚糖)。
生成的多数复合糖不能被微生物利用,使发酵结束时残糖高。
分解反应:生成的5‘-羟甲基糠醛是产生色素的根源,增加了糖化液精制脱色的困难。
如何控制分解反应和复合反应的发生?(1)淀粉乳浓度(2)酸浓度都不能过高原因P229-230(3)温度3.评价优点:工艺简单,水解时间短,生产效率高,设备周转快。
缺点:(1)副产物多,影响糖液纯度,一般DE值(葡萄糖值)只有90%左右。
(2)对淀粉原料要求严格,不能用粗淀粉,只能用纯度较高的精制淀粉。
DE值:dextrose equivalent value(葡萄糖当量值)表示淀粉糖的含糖量。
还原糖含量(%)DE值=---------- х 100%干物质含量(%)P231(中间)图最高点下降的原因?(二)酶解法(enzyme hydrolysis method)用专一性很强的淀粉酶及糖化酶将淀粉水解为葡萄糖的工艺。
分两步:(1)液化:用A-淀粉酶将淀粉转化为糊精和低聚糖(2)糖化:用糖化酶(又称葡萄糖淀粉酶)将糊精和低聚糖转化为葡萄糖。
所以,淀粉的液化和糖化均在酶作用下进行,又称双酶法(double enzyme hydrolysis method)。
液化(liquification)α-淀粉酶水解底物内部的α-1,4糖苷键,不能水解α-1,6糖苷键,一般采用耐高温淀粉酶,使液化速度加快。
85-90℃。
淀粉的糊化与老化:由于淀粉颗粒的结晶性结构对酶作用的抵抗力非常强,需要先加热淀粉乳,使淀粉颗粒吸水膨胀,糊化,破坏结晶性结构。
糊化:淀粉受热后,淀粉颗粒膨胀,晶体结构消失,互相接触变成糊状液体,即使停止搅拌,淀粉也不会再沉淀的现象。
老化:指分子间氢键已断裂的糊化淀粉又重新排列形成新的氢键的过程,也就是复结晶的过程。
▲淀粉酶很难进入老化淀粉的结晶区起作用,必须采取相应的措施控制糊化淀粉的老化。
液化程度的控制(液化后需糖化的原因):如果让液化持续下去,虽然最终产物也是葡萄糖和麦芽糖,但:a.糖液的DE值低(α-淀粉酶不能水解α-1,6糖苷键)b.液化在较高温度下进行,液化时间加长,一部分已液化的淀粉又会重新结合成硬束状态,老化,使糖化酶难以作用。
c.液化的目的是为了给糖化酶的作用创造条件,而糖化酶水解糊精及低聚糖等分子时,需先与底物分子生成络合结构,然后发生水解作用,这就要求被作用的底物分子有一定的大小范围才有利于糖化酶生成这种结构,底物分子过大或过小都会妨碍酶的结合和水解速度。
根据生产经验,DE值在20-30之间为好,液化终点可通过碘液判断,此时呈棕色。
P25液化到终点后,为了避免液化酶对糖化酶的影响,需对液化液进行灭酶处理,升温到100℃,保持10分钟,降温,供糖化用。
2. 糖化(saccharification)糖化酶从非还原性末端水解α-1,4糖苷键和α-1,6糖苷键。
终点确定:DE值达最高时(DE值不再上升时),停止酶反应(加热至80℃,20min灭酶)。
否则DE值将由于葡萄糖经α-1,6糖苷键起复合反应而降低。
糖化的温度(50-60℃)和pH 值(4.0-5.0)决定于所用糖化剂的性质。
3.评价优点:(1)反应条件温和,不需高温、高压设备。
(2)副反应少,水解糖液纯度高。
(3)对原料要求粗放,可用粗原料并在较高淀粉乳浓度下水解。
(4)糖液颜色浅,质量高。
缺点:(1)生产周期长,一般需要48小时。
(2)需要更多的设备,且操作严格。
(三)酸酶结合法(acid-enzyme hydrolysis method)集酸解法和酶解法的优点而采取的生产工艺。
根据原料淀粉性质分:1.酸酶法:先将淀粉酸水解成糊精和低聚糖,再用糖化酶将其水解为葡萄糖。
-淀粉酶液化,短时间液化,反应往往不彻底。
α适用:淀粉颗粒坚硬(如玉米、小麦)的原料,若用-淀粉酶液化,再用酸水解。
α2.酶酸法:先用适用:颗粒大小不一(如碎米淀粉)的淀粉原料,若用酸法,则水解不均匀。
或者小的水解,大的未水解;或者大的水解,时间长,小的则发生复合反应。
(四)不同糖化工艺的比较项目酸解法酸酶结合法酶解法DE值919598羟甲基糠醛(%)0.30.0080.003色度100.30.2淀粉转化率909598工艺条件高温加压高温加压常温过程耗能多多少副产物多中少生产周期短中长设备规模小中大防腐要求高较高低适合发酵工艺情况差中有利第三节糖蜜原料糖蜜是很好的发酵原料,用其生产,可降低成本,节约能源,便于实现高糖发酵工艺,但有些成分不适合发酵,必须进行预处理。
一、糖蜜的分类及组成含糖量含氮量1.分类:cane molasses 高低beet molasses 低高raw sugar molasses 精制粗糖时分离出的糖蜜high test molasses( 高级糖蜜)glucose molasses 葡萄糖工业不能再结晶葡萄糖的母液2.组成:粘稠、黑褐色、半流动状液体。
组成各不相同。
除含有发酵性糖分外,还含有胶体物质,灰分,维生素,氨基酸。
甘蔗糖蜜中生物素含量较甜菜糖蜜中高。
(国外大多以糖蜜为原料生产谷氨酸。
二、糖蜜的预处理:胶体(产生大量泡沫)和灰分影响菌体生长及产品纯度。
1.澄清:加酸,加絮凝剂(石灰)2.脱钙:加Na2CO33.降低生物素含量(谷氨酸发酵中)(1)去除生物素:活性炭及树脂吸附(2)拮抗生物素:加表面活性剂(Tween 60),阻止油酸合成→磷脂合成不足。
(3)加青霉素:使新增殖的子细胞不具有完整的细胞壁,改善了细胞膜的渗透性。