發(fā)酵工程在功能性食品中的應(yīng)用工程綜合-文庫吧
2025-04-09 00:00 本頁面
【正文】 等。 2..－發(fā)酵工程 又稱微生物工程，以基因工程、細(xì)胞工程、蛋白質(zhì)工程等現(xiàn)代生物技術(shù)為支撐，利用微生物的生長和代謝活動(dòng)，通過現(xiàn)代化工程技術(shù)手段進(jìn)行工業(yè)規(guī)模生產(chǎn)的技術(shù)，是微生物（菌種）、發(fā)酵工藝和發(fā)酵設(shè)備的協(xié)調(diào)，根據(jù)發(fā)酵目的對(duì)微生物的采集、分離和選育提出要求，對(duì)發(fā)酵工藝進(jìn)行設(shè)計(jì)和優(yōu)化，對(duì)發(fā)酵設(shè)備提出改進(jìn)和配套選型的工程技術(shù)。 它的主要內(nèi)容包括：工業(yè)生產(chǎn)菌種的選育，最佳發(fā)酵條件的選擇和控制，生化反應(yīng)器的設(shè)計(jì)以及產(chǎn)品的分離提取和精制等過程。 在功能性食品領(lǐng)域，發(fā)酵工程在生產(chǎn)多元糖醇、大型真菌菌絲體、微藻、維生素和維生素類似物、多不飽和脂肪酸、功能性乳制品等方面都已到實(shí)際應(yīng)用，并已產(chǎn)生明顯的經(jīng)濟(jì)效益和深遠(yuǎn)的社會(huì)效益。 木糖醇為多元糖醇，溶于水會(huì)吸熱，其吸熱值在糖醇類甜味劑中最大，因此食用時(shí)會(huì)產(chǎn)生涼爽的口感，在體內(nèi)代謝不需要胰島素參與，能防齲齒，也可作為非腸道營養(yǎng)的能量來源。 木糖醇的生產(chǎn)方法有三種：提取、化學(xué)合成、生物合成。目前，工業(yè)生產(chǎn)主要采用化學(xué)合成法：半纖維素加酸催化水解，得到含木糖的水解液，經(jīng)純化脫色，在一定條件下通過戊糖加氫反應(yīng)生產(chǎn)木糖醇，轉(zhuǎn)化率 50～ 60％。生物合成法是利用微生物中的還原酶，以木糖為底物 來生產(chǎn)木糖醇，可有效降低木糖醇的生產(chǎn)成本：不僅省去木糖純化步驟，而且簡化木糖醇的分離步驟，是一種很有前途的生產(chǎn)方法。 ：主要使用植物半纖維素的水解產(chǎn)物，半纖維素的主要成分是木聚糖，在無機(jī)酸作用下水解成木糖，可作為基質(zhì)。 ：以木糖為基質(zhì)生產(chǎn)木糖醇，主要考慮 2種酶：一是木糖還原酶（以NADPH或 NADH為輔酶），一是木糖醇脫氫酶（以 NAD+或 NADP+為輔酶）。選擇木糖醇生產(chǎn)菌種的原則：高木糖還原酶活性或低木糖醇脫氫酶活性。根據(jù)該原則，選擇了膜醭假絲酵母，木糖代謝途徑： 木糖 NADPH NADP+木糖醇 NAD+ NADH 木酮糖 5－磷酸木酮糖 單磷酸己糖途徑 通氣培養(yǎng)能提高木糖向木糖醇的轉(zhuǎn)化量，因?yàn)槟咎谴嫉纳a(chǎn)直接同生物量的增加相聯(lián)系。并且受氧氣消耗量的影響極大。要有效生產(chǎn)木糖醇，首先考慮的是微生物細(xì)胞在培養(yǎng)基中快速積累，這可通過在介質(zhì)中溶解氧來解決，但木糖醇的生產(chǎn)需要缺氧條件，在整個(gè)培養(yǎng)過程中介質(zhì)維持高水平的溶解氧會(huì)導(dǎo)致 木糖醇氧化成木酮糖。因此，應(yīng)在培養(yǎng)早期維持高水平的溶解氧，然后在產(chǎn)木糖醇的時(shí)期降低微生物的呼吸率。 培養(yǎng)基中的木糖含量會(huì)顯著影響木糖醇的產(chǎn)量。一般來講，在批量處理中，如果微生物能夠耐受高含量的糖分和高滲透壓，初始糖含量的增加能提高生產(chǎn)速率和轉(zhuǎn)化率。 根據(jù)試驗(yàn)初始木糖含量在 80g～ 120g／ L比較合適。 氮源和通氣率都是非常重要，通過比較 8種無機(jī)氮源和 4種有機(jī)氮源，發(fā)現(xiàn)銨鹽是最好的無機(jī)氮源，酵母提取物是最好的有機(jī)氮源。使用這兩種氮源時(shí)，木糖醇轉(zhuǎn)化率分別為 ／ L和 ／ L 。 往基質(zhì)中加入葡萄糖，會(huì)對(duì)酵母發(fā)酵木糖生成木糖醇產(chǎn)生反作用，葡萄糖對(duì)木糖消耗的禁阻效應(yīng)，只需很短時(shí)間就就能達(dá)到最大值，一旦葡萄糖含量降低到一定值時(shí)，對(duì)木糖的轉(zhuǎn)化很快又重新開始。 這說明其調(diào)節(jié)機(jī)制并不是代謝產(chǎn)物阻遏（阻遏酶合成），而是反饋抑制（抑制酶活性）。當(dāng)葡萄糖含量低于 5g／ L時(shí)，木糖醇的產(chǎn)量不會(huì)降低，因?yàn)榇藭r(shí)葡萄糖進(jìn)行的是有氧代謝，不會(huì)產(chǎn)生乙醇。而當(dāng)葡萄糖含量超過 5g／ L時(shí)，多于部分會(huì)通過無氧代謝生成乙醇，此反應(yīng)和木糖還原生成木糖醇同為還原反應(yīng)，相互之間競爭氧化還原勢，導(dǎo)致木糖醇產(chǎn)量降低。
教學(xué)課件相關(guān)推薦
鄂ICP備17016276號(hào)-1