绪论
1、狭义“发酵”的定义
在生物化学或生理学上发酵是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。 广义 “发酵”的定义
泛指指微生物进行的一切活动。
泛指利用生物细胞（含动、植物细胞和微生物）获得产品的所有过程。 2、发酵工艺
研究、优化和控制微生物发酵过程中的各种参数，以利于提高微生物的发酵能力和产品得率的工艺技术。 3、单种微生物分离和纯培养技术的建立是食品发酵技术发展的第一个转折点。 好氧性发酵工程技术是食品发酵技术发展的第二个转折点。
人工诱变育种和代谢控制发酵工程技术是食品发酵技术发展的第三个转折点。 化学合成与微生物发酵相结合的工程技术的建立是食品发酵技术发展的第四个转折点。 纯培养:第一个转折点 通气搅拌:第二个转折点 代谢控制：第三个转折点 基因工程菌：第四个转折点 4、食品发酵的发展趋势
利用基因工程技术，人工选育和改良菌种。
结合细胞工程技术，用发酵技术进行动植物细胞培养——次生代谢产物的生产。 应用酶工程技术，将固定化酶或细胞广泛用于发酵工业。
发酵罐（第二节是重点）
1、广义的发酵罐是指为一个特定生物化学过程的操作提供良好而满意的环境的容器。工业发酵中一般指进行微生物深层培养的设备。
2、通用式发酵罐的主要部件：罐体、搅拌器、挡板、轴封、空气分布管、消泡器 、冷却管（或夹套）、联轴器、中间轴承、人孔、管路等。 3、搅拌器：
作用：使通入的空气分散成气泡并与发酵液充分混合，使氧溶解于发酵液中。
形
式 轴向式（推进式）
径向式（蜗轮式） 平叶式、弯叶式和箭叶式 螺旋桨式、浆叶式
1
4、径向式搅拌器
优点：气体分散能力强； 缺点：功耗较大,作用范围小。 5、轴向式搅拌器
优点：轴向混合性能较好，功耗低，作用范围大； 缺点：对气体的控制能力弱。 6、挡板的作用：
改变液流的方向，促使液体激烈翻动，增加溶解氧。
防止搅拌过程中漩涡的产生，而导致搅拌器露在料液以上，起不到搅拌作用。
7、消泡方法：化学法——天然油脂、聚醚类、高级醇类等。物理法——机械消泡装置，常用耙式消泡器。 消泡器的作用：将泡沫打破。 8、联轴器及轴承：
用联轴器使几段搅拌轴上下成牢固的刚性联接。
为了减少震动，中型发酵罐装有底轴承，大型发酵罐装有中间轴承。 9、空气分布装置的作用：吹入无菌空气，使空气分布均匀。 形式：单管和环形管。
常用单管，简单实用，单次通入量较大。
环形管属于多孔管式，空气分布较均匀，但喷气孔容易被堵塞。
10、轴封定义：运动部件与静止部件之间的密封叫作轴封。如搅拌轴与罐盖或罐底之间。 11、作用：使罐顶或罐底与轴之间的缝隙加以密封，防止泄漏和污染杂菌。 12、形式：填料函和端面轴封两种。目前多用端面式轴封。
13、自吸式发酵罐与通用发酵罐的区别：有一个特殊的搅拌器，没有通气管。 14、自吸式发酵罐的充气原理： 搅拌器由罐底向上伸入的主轴带动。
叶轮旋转时叶片不断排开周围的液体使其背侧形成真空，由导气管吸入罐外空气。吸入的空气与发酵液充分混合后在叶轮末端排出，并立即通过导轮向罐壁分散，经挡板折流涌向液面，均匀分布。
15、气升式发酵罐原理：把无菌空气通过喷嘴喷射进发酵液中，通过气液混合物的湍流作用而使空气泡打碎，同时由于形成的气液混合物密度降低故向上运动，而含气率小的发酵液则下沉，形成循环流动，实现混合与溶氧传质。
第三章 空气过滤除菌系统
1、空气过滤方法：化学杀菌、辐射杀菌、热灭菌法、静电除菌、过滤除菌
2
化学杀菌原理：破坏蛋白质或核酸等生物活性物质的活性而起杀菌作用。 辐射杀菌原理：破坏蛋白质或核酸等生物活性物质的活性而起杀菌作用。 热灭菌法
直接加热：消耗大量能源，增设许多换热设备，不经济。
利用余热进行杀菌：空气在进入培养系统之前，一般需用空压机以提高压力，所以空气热灭菌时所需温度的提高，可直接利用空气压缩时的温度升高来实现。
静电除菌原理：利用静电引力来吸附带电离子而达到除尘灭菌的目的。悬浮于空气中的微生物、微生物孢子大多数带有不同的电荷，没有电荷的微粒进入高压静电场时则会被电离成带正电荷。
过滤除菌使空气通过经高温灭菌的介质过滤层，将空气中的微生物等颗粒阻截在介质层中，而达到除菌的目的。
2、空气过滤除菌系统:
介质孔隙大于微生物——需有一定厚度的介质滤层才能除菌，也称相对过滤。 介质孔隙小于微生物——微生物直接被截留，也称绝对过滤。
相对过滤除菌机理：也称深层过滤，是依靠气流通过滤层时，基于滤层纤维的层层阻碍，迫使空气在流动过程中出现无数次改变气速大小和方向的绕流运动，从而导致微生物微粒与滤层纤维间产生撞击、拦截、布朗扩散、重力及静电引力等作用，从而把微生物微粒截留、捕集在纤维表面上，实现了过滤。
3、除菌机理分类：惯性冲击滞留作用机理、拦截滞留作用机理、布朗扩散作用机理、重力沉降作用机理、静电吸附作用机理
4、两级分离、冷却、加热的空气除菌流程
旋风分离器
5、空气预处理设备：粗过滤器、空气压缩机、贮气罐、空气冷却器、气液分离器、加热器 6、空气除菌中除去水雾油雾的原因，否则： （1）导致传热系数降低，给空气冷却带来困难。
3
（2）如果油雾的冷却分离不干净，带入过滤器会堵塞过滤介质的纤维空隙，增大空气压力损失。 （3）黏附在纤维表面，可能成为微生物微粒穿透滤层的途径，降低过滤效率，严重时还会浸润介质而破坏过滤效果。 7、贮气罐的作用：
（1）消除脉动维持罐压的稳定。 （2）使部分液滴在罐内沉降。 （3）保温灭菌。
8、气液分离器：将空气中冷凝成雾状的水雾和油雾粒子除去。
旋风分离器优点：结构简单，制造方便。适用于分离10 um以上的微粒。
丝网分离器优点：分离器体积小，丝网表面间隙小，可除去小至5 um的雾状微粒，分离效率可达98%-99%，阻力损失小。
9常用的空气过滤器：深层棉花（活性炭、玻璃纤维）过滤器、平板式纤维纸/板过滤器、管式过滤器、接迭式过滤器、
微生物的代谢调控理论及其在食品发酵中的应用
1、分解代谢：指复杂的有机物分子通过分解代谢酶系的催化，产生简单分子、腺苷三磷酸（ATP）形式的能量和还原力的作用，即异化作用。
2、合成代谢：指在合成代谢酶系的催化下，由简单小分子、ATP形式的能量和还原力一起合成复杂的大分子的过程，即同化作用。
3、同工酶：能催化同一种化学反应，但酶蛋白的分子结构不同的一组酶，存在于生物的同一种属或同一个体的不同组织中，甚至是同一组织或细胞中。
4、别构酶：又称变构酶，具有变构作用（别构作用）的酶称为别构酶。迄今所有已知的别构酶都是寡聚酶，即含有两个或两个以上的亚基。
5、多功能酶：指在结构上只有一个多肽链，但具有两种或两种以上的催化活力或结合功能的蛋白质。 6、诱导作用：微生物在诱导物的作用下，产生诱导酶从而实现对某些物质的分解和利用的现象称为诱导作用
7、分解代谢物调节：细胞内同时有两种分解底物（碳源或氮源）存在时，利用快的那种分解底物会阻遏利用慢的底物的有关酶合成的现象。
8、反馈调节：是指代谢过程的中间产物或终产物对代谢过程早期阶段的关键酶的抑制作用。 抑制酶的活性称为反馈抑制；抑制酶的合成称为反馈阻遏。 乳糖操纵子——酶合成的诱导 色氨酸操纵子——酶合成的阻遏
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——通过辅阻遏物来进行调节
9、能荷调节：细胞内ATP、ADP、AMP之间的比例实际上是在不断的变动的，细胞通过改变这三者的比例来调节其代谢活动，称为能荷调节或腺苷酸调节。
10、反馈抑制：协同反馈抑制、合作反馈抑制、积累反馈抑制、顺序反馈抑制 有关操纵子的模型理解即可，有小题出现。 11、巴斯德效应：氧气抑制酒精发酵的现象。
白酒的生产工艺 前两节是重点
1、按香型物质分类
清香型：汾香型、山西汾酒为代表。
浓香型：泸香型、四川泸洲老窖，五粮液，古井贡酒等为代表。
酱香型：茅香型、贵州茅台酒为代表，酒味酱香浓郁，纯正绵甜，余香悠长。 米香型：广西桂林三花酒为代表。 凤香型：陕西西凤酒为代表。 2、按糖化发酵剂分类（曲的种类） 大曲酒：以大曲为糖化发酵剂 小曲酒：以小曲为糖化发酵剂
麸曲酒母白酒：以麸曲为糖化剂，以纯种酵母培养制成酒母做发酵剂 3、主要成分为乙醇、水、微量成分：使白酒呈香呈味，形成白酒特有风格。 ——高级醇：三个碳以上的醇，为主要的香味和口味物质之一。
——酯类：最重要的香味物质，主要有乙酸乙酯、己酸乙酯和乳酸乙酯，统称三大酯。 ——有机酸：呈味作用，作为酯的前体物质及稳定剂。 4、与白酒酿造有关的微生物主要是酵母菌、细菌和霉菌。
5、大曲是以小麦或大麦和豌豆为主要原料将其粉碎、加水、压制成砖状的曲胚，在一定温度和湿度下使自然界的微生物进行富集和扩大培养，再经风干而制成的含有多种菌的一种糖化发酵剂。 6、特点：
a、既是糖化发酵剂也是酿酒原料
酿酒时利用大曲中各种微生物和酶对原料进行糖化发酵，同时大曲本身所含的淀粉、蛋白质等成分在发酵过程中也被分解利用。 b、生料制曲
利于保存原料中所含有的丰富的水解酶类，利于大曲酒酿造过程中淀粉的糖化作用。
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c、自然接种
大曲是我国古老曲种，周围环境中的微生物转移到曲块上进行生长繁殖，它巧妙地将野生菌进行人工培养，选育有益微生物的生长和作用，最后在曲内积累酶及发酵前提物质，并为发酵提供营养物质。 d、使用陈曲
大曲经过曲房培养成熟，不能立即使用，需要经过2~6个月的贮存，成为陈曲后才投入使用 7、使用陈曲的原因有：1）可以使大曲中大量的产酸细菌失活或死亡避免发酵过程中过多产酸 2）也可以使酵母菌数量减少，使大曲的活性适当钝化，避免在发酵前期发酵过快产酸过量。 3) 经过放置一段时间后其酶的活性降低，发酵温度上升会比较缓慢。）
8、大曲酒生产中，原料蒸煮称为“蒸”，酒醅的蒸馏称为“烧”，粉碎的生原料一般称为“渣”（茅台称为“沙”，汾酒中称为“糁”）。
9、酒醅是指经固态发酵后，含有一定量酒精的固体醅子。 10、大曲白酒生产分为清渣和续渣两种方法。
11、根据生产原料蒸煮和酒醅蒸馏时的配料不同，大曲酒的生产可分为： 清蒸清渣——原辅料清蒸，酒醅蒸馏。
清蒸续渣——原料蒸煮和酒醅蒸馏分开进行，然后混合发酵。 混蒸续渣——酒醅与粉碎的新料按比例混合，同时蒸粮蒸酒
12、老五甑操作，就是每次出窖蒸酒时，将每个窖的酒醅拌入新投的原料，分成五甑蒸馏，蒸后其中四甑料重新回入窖内发酵，另一甑料作为废糟扔出，这种操作概括为“蒸五下四”。 了解清渣工艺及汾酒的工艺
啤酒的生产工艺
1、啤酒的定义：
以大麦和水为主料，大米或其它谷物、酒花为辅料，经制麦、糖化、酵母发酵酿造而成的一种含有CO2、低酒精度和多种营养成分的饮料酒。
2、按灭菌方式分：熟啤酒、鲜啤酒、纯生啤酒。 按啤酒色泽分类：淡色啤酒、浓色啤酒、黑色啤酒
按原料分：全麦芽啤酒、头道麦汁啤酒、黑啤酒、小麦啤酒。 按酵母性质分：上面发酵啤酒、下面发酵啤酒。
3、啤酒酿造的原料：大麦、水、酒花、啤酒酵母、辅料。 4、为什么大麦是酿造啤酒的主要原料？ 分布广，价格廉。
皮壳是良好的麦汁过滤介质。
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发芽力较强、酶系统较完全，丰富的可浸出物。 5、啤酒花的成分 酒花树脂：
α-酸 异α-酸 （主要的苦味物质） β-酸 希鲁酮
酒花油：含量为0.5%-2.0%。主要成分是葎草烯和香叶烯。
多酚物质：含量为2%-5%，主要是花色苷、单宁、花青素、翠雀素等。 5、酒花在啤酒酿造中的作用 赋予啤酒特有的香气和清爽的苦味；
形成啤酒优良的泡沫，增加啤酒的泡沫性和稳定性； 使蛋白质沉淀，有利于麦汁的澄清；
酒花有抑菌作用，能增强麦芽和啤酒的防腐能力；
酒花对啤酒酿造的不利影响是，酒花的花色苷能引起啤酒的非生物性浑浊。 7、啤酒的酿造工艺：麦芽制备、麦芽汁制备、发酵、过滤灭酶、灌装。
8、绿麦芽：浸麦后开始露头的大麦从进入发芽床开始到干燥之前的整个过程中，均称为绿麦芽 9、干燥目的：
终止绿麦芽的生长和酶的分解作用，便于贮存、粉碎。 麦芽经过焙焦产生色、香、味物质；且根较脆，易于除去
10、糖化是利用麦芽中所含有的各种水解酶，在适宜的条件下将麦芽和辅助原料中的不溶性大分子物质（淀粉、蛋白质、半纤维素及其中间分解产物等）逐步分解为可溶性的低分子物质的分解过程。 11、糖化温度的控制 阶段 温度 时间 作用 酶的浸出和酸的形成；β-葡聚糖浸渍阶段 35-40℃ 15-20 min 的分解 蛋白质分解阶段 45-55℃ 不超过1 h 蛋白质分解成多肽和氨基酸 糖化阶段 62-70℃ 60 min 淀粉被分解成可发酵性糖和糊精 糊精化阶段
75-78℃ 60 min 淀粉进一步分解；其它酶的钝化 7
12、糖化的方法:煮出糖化法、浸出糖化法。
煮出糖化法: 取部分醪液加热到沸点然后并入未煮沸的醪液混合，使不同醪液温度升高到不同酶分解所要求的温度，以完成糖化。
浸出糖化法: 把总醪液从一定的温度开始加热至几个温度休止阶段，进行休止，最后达到并醪糖化终止温度。
13、麦汁煮沸和酒花添加作用：蒸发掉多余水分，使麦汁浓缩；灭菌和灭酶作用（固定麦汁成分）；溶出酒花的有效成分；使蛋白质凝固析出，增加啤酒的稳定性；灭菌，提高生物稳定性；挥发不良气味。 14、麦汁处理：酒花糟的分离、热凝固物的分离、麦汁冷却充氧。
15、麦汁冷却充氧的作用：冷却到适于酵母发酵的温度（6-8℃）；通入无菌空气，氧浓度6-10 mg/L，利于酵母生长繁殖；将麦汁中的冷凝固物分离出来。
16、传统生产方法，发酵过程分主发酵（前发酵）和后发酵两个阶段。 17、主发酵过程控制： 温度控制 接种温度：6-8℃
发酵最高温度：8-9 ℃为低温发酵，10-13℃为高温发酵。 主发酵结束温度：4-5 ℃（缓慢降温） 降糖速度
18、后发酵的目的和作用 促进啤酒的成熟 残糖继续发酵
饱和CO2，体积分数0.5% 促进酒液澄清
后酵的温度一般在4-5度，贮酒的温度一般在-1——1度。 18、啤酒的澄清
贮酒期间，酒液达到了一定程度的澄清；
要使成品啤酒达到清亮透明、富有光泽，需要使用机械方法除去啤酒中的酵母和细菌及细小混浊颗粒。 啤酒机械澄清方法大致分为过滤和离心分离两类。
20、啤酒过滤方式：滤棉过滤、硅藻土过滤、板框过滤、滤膜过滤等。
葡萄酒的生产工艺
1、按酒的颜色分类
红葡萄酒：采用皮红肉白或皮肉皆红的葡萄经葡萄皮和汁混合发酵而成。酒色呈自然深宝石红、宝石红、
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紫红或石榴红。
白葡萄酒：用白葡萄或皮红肉白的葡萄分离发酵制成。酒色微黄带绿，近似无色或浅黄、禾秆黄、金黄。 桃红葡萄酒：用带色的红葡萄带皮发酵或分离发酵制成。酒色为淡红、桃红、橘红或玫瑰色。 2、按糖含量分类
3、按酿造方法分类
4、葡萄汁成分调整：糖分的调整、酸度的调整。 糖分的调整方法：添加白砂糖、添加浓缩葡萄汁 酸度的调整
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添加未成熟的葡萄压榨汁来提高酸
5、SO2的作用 a、杀菌作用
b、澄清作用：抑制微生物活动，推迟发酵；利于悬浮物沉淀。 c、抗氧作用：抑制多酚氧化酶活性 d、溶解作用：果皮中色素等成分的溶出 e、增酸作用：使苹果酸、酒石酸盐成为游离酸
6、红葡萄酒的制作过程中，压榨在发酵的后面，白葡萄酒的制作过程中压榨在发酵的前面。 了解
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7、原料处理
分选：葡萄完全成熟后进行采摘，并在较短的时间内运到葡萄加工车间。经分选剔除青粒、烂粒葡萄后送去破碎。
除梗：富含单宁、苦味树脂及鞣酸等物质，使酒产生过重的涩味。 破碎：葡萄及汁不能与铁、铜等金属接触。
果皮含有单宁、多种色素及芳香物质，这些成分对酿制红葡萄酒很重要。 8、前发酵 目的：
——酒精发酵；
——浸提色素物质及芳香物质。 温度：25-30℃ 时间：4-6 d
9、皮渣的浸渍：“酒盖”或 “皮盖”的目的：充分浸渍皮渣上的色素及香气物质。 10、葡萄汁的循环作用： 增加葡萄酒色素物质含量；
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降低葡萄汁的温度；
使葡萄汁与空气接触，增加酵母的活力；
促进酚类物质与蛋白质结合成沉淀，加速酒的澄清。
12、出池：当残糖降至5 g/L以下，发酵液面只有少量CO2气泡，皮盖已经下沉，液面较平静，发酵液温度接近室温，并伴有明显的酒香时表明主发酵已经结束，可以出池。一般主发酵时间为4-6 d。出池时先将自流原酒由排汁口放出，放净后打开人孔清理皮渣进行压榨。 13、后发酵 目的：
残糖的继续发酵
澄清作用：酵母自溶或沉淀；果肉、果渣等沉降；
陈酿作用：缓慢的氧化还原作用，促使醇酸酯化，使酒的口味变得柔和，风味更趋完善； 降酸作用：苹果酸-乳酸发酵，降酸、改善口味
14、白葡萄酒生产工艺：以酿造白葡萄酒的葡萄品种为原料，经果汁分离、果汁澄清、控温发酵、陈酿及后加工处理而成。
15、果汁澄清目的：在发酵前将果汁中的杂质尽量减少到最低含量，以避免葡萄汁中的杂质因参与发酵而产生不良成分，给酒带来异味。
果汁澄清方法：SO2澄清法；果胶酶法；皂土澄清法；机械澄清法。 白葡萄酒发酵 项目 主发酵 后发酵 温度 16-22℃ 15℃以下 时间 15 d左右 一个月左右 残糖量
5 g/L以下 2 g/L以下 16、新鲜葡萄汁经发酵而制得的原酒需经过一定时间的储存和适当的工艺处理，使酒质逐渐完善。 储酒一般需在低温、地下酒窖（传统）中进行。 贮存容器通常有三种形式，即橡木桶、水泥池和金属罐。 17、换桶目的
（1）分离酒脚，使澄清的酒和底部酵母、酒石等沉淀物质分离，并使桶（池）中酒质混合均一。
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（2）起通气作用，使酒接触空气，溶解适量的氧，促进酵母最终发酵的结束。 （3）新酒被CO2饱和，换桶可使过量的挥发性物质挥发逸出。 （4）亚硫酸化，加亚硫酸溶液来调节SO2的含量（100-150 mg/L）。
满桶的目的 为了避免菌膜及醋酸菌的生长，必须随时使贮酒桶内的葡萄酒装满，不让它的表面与空气接触。
18、对陈酿后的酒体进行处理，包括：澄清处理、冷处理、热处理、过滤、瓶储
酱油的酿造工艺
1、酱油的分类：酿造酱油、配制酱油、化学酱油。
2、酿造酱油定义定义：以蛋白质原料和淀粉质原料为主料，经微生物发酵制成的具有特殊色泽、香气、滋味和体态的调味液。
3、配制酱油定义：以酿造酱油为主体，与酸水解植物蛋白调味液，食品添加剂等配制成的液体调味品。 4、化学酱油也叫酸水解植物蛋白调味液，是以含有食用植物蛋白的脱脂大豆、花生粕、小麦蛋白或玉米蛋白为原料，经盐酸水解，碱中和制成的液体调味品。
5、酱油酿造的原料包括：蛋白质原料、淀粉质原料、食盐、水、其他辅助原料 6、化学酱油安全问题：氯丙醇
7、酱油酿造主要由两个过程组成，第一个阶段是制曲，主要微生物是霉菌；第二个阶段是发酵，主要微生物是酵母菌和乳酸菌。
8、酱油酿造的工艺流程：原料处理，制曲、发酵，滤油、酱油后处理技术。 9、翻曲的目的 疏松曲料便于降温；
调节品温（成曲各处温度一致）； 供给米曲霉旺盛繁殖所需的氧气。
味精的生产工艺
谷氨酸发酵的工艺控制 一、培养基
1、碳源：淀粉水解糖、糖蜜等。
初糖浓度太高，渗透压增大，抑制菌体生长；
在适当的浓度范围内，谷氨酸产量随初糖浓度增加而增加。 2、氮源：铵盐、尿素、氨水 3、无机盐
种类：磷酸盐、镁、钾、钠、铁、锰、铜等。
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作用：①构成细胞的成分；②作为酶的组成部分； ③激活或抑制酶的活性；④调节培养基的渗透压； ⑤调节培养基的pH；⑥调节培养基的氧化还原电位。 4、生长因子 种类：生物素。
作用：影响细胞膜通透性和代谢途径。 二、pH的影响及其控制
作用机理：主要影响酶的活性和菌的代谢。 控制时期：
（1）发酵前期：由于菌体大量利用N源进行自我繁殖，所以前期pH变化活跃，pH较高（7.5-8.5）。 （2）中后期：Glu大量合成，在菌体内催化Glu形成的谷氨酸脱氢酶和转氨酶在中性或弱碱性环境中催化活性最高。
方法：流加尿素和氨水，保持在pH 7.0-7.6。 三、温度的影响及其控制
菌体生长达一定程度后开始产生氨基酸，菌体生长最适温度和氨基酸合成的最适温度不同。 菌体生长阶段：30?32℃ 产酸阶段：34?38℃ 四、溶解氧的控制
溶氧量由通风量和搅拌转速决定。 发酵产酸阶段，通风量要适量。
不足：生成乳酸和琥珀酸，谷氨酸少；
过大：NADPH2通过呼吸链被氧化，影响?-酮戊二酸还原氨基化，使?-酮戊二酸蓄积。 五、泡沫的控制 方法：
发酵罐内安装机械消泡器。 化学消泡剂。
酶制剂的生产（了解）
1、酶制剂定义：酶制剂的生产是指通过人工操作而获得所需的酶的技术过程 2、利用微生物的生命活动获得所需酶的技术过程，称为酶的发酵生产。
3、固定化酶的定义：通过物理或化学手段，将酶束缚于水不溶的载体上，或将酶束缚在一定的空间内，使酶分子的自由流动受到限制，而又能发挥催化作用的酶制剂。
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