【正文】 酵參數(shù) 圖 10 取樣 圖 11 酸奶發(fā)酵中 28 圖 12 酸奶發(fā)酵中 二、 實(shí)驗(yàn)報(bào)告： 15L 發(fā)酵罐 中 試 實(shí)驗(yàn)及酸奶的制備 一、 實(shí)驗(yàn)?zāi)康? 了解 15L 小型發(fā)酵罐及控制器的基本結(jié)構(gòu) 。滅菌效果的好壞與容器的設(shè)計(jì)及材料有很大關(guān)系，當(dāng)器皿的工作體積超過(guò)1520L 時(shí)，由于體積及質(zhì)量太大就不適合便攜了，通?？梢圆捎迷粶缇?。小型發(fā)酵罐及大多數(shù)攪拌發(fā)酵罐通?？梢圆捎?316 型不銹鋼或相似材料。 體積小于 1520L 的攪拌型發(fā)酵罐通常是玻璃罐體，不銹鋼灌頂和底座的復(fù)合結(jié)構(gòu)。使用這類 型的發(fā)酵罐必須配備與之緊密配合的保護(hù)套，保護(hù)套的設(shè)計(jì)應(yīng)考慮足以承受如果滅菌過(guò)程中發(fā)酵罐爆炸所產(chǎn)生的飛濺的玻璃碎片。用熱蒸汽滅菌的器皿的體積越大，采用的壓力應(yīng)越小。采用實(shí)罐滅菌比發(fā)酵罐空消、 培養(yǎng)基分開(kāi)滅菌機(jī)培養(yǎng)基滅菌后再加入發(fā)酵罐中操作簡(jiǎn)單可靠，染菌的概率更小。尤其是對(duì)于原位滅菌的發(fā)酵罐，空消得第一次滅菌可以將滅菌時(shí)間延長(zhǎng)。無(wú)論是采用高壓蒸汽滅菌器滅菌還是蒸汽原位滅菌都應(yīng)遵守這個(gè)原則。體積大于 1L 的容器通常是在 120℃下滅菌 15min。容器的直徑越大，溫度滯后效應(yīng)越明顯，所以容器中間的溫度與高壓蒸汽滅菌器的顯示溫度有相當(dāng)大的區(qū)別。 （ 2）蒸汽原位滅菌 發(fā)酵罐采用蒸汽原位滅菌時(shí)可采用夾套蒸汽加熱或電加熱器進(jìn)行加熱。蒸汽噴射的溫度低，則由于冷凝造成的體積越多，尤其在低于 100℃時(shí)，一般允許培養(yǎng)基體積增加的范圍在 5%10%之間。 選擇好滅菌方法后，就可以開(kāi)始將發(fā)酵罐和相關(guān)管路準(zhǔn)備好進(jìn)行滅菌。在一些情況下，空罐滅菌被認(rèn)為是進(jìn)行最后清洗的理想方式，尤其是對(duì)原位滅菌。在滅菌時(shí)要記住不能將輔助瓶裝的太滿，裝好后，所有的容器都要安全地扎好，以避免泄露。 總之，無(wú)論是在高壓蒸汽滅菌器內(nèi)滅菌還是在蒸汽原位滅菌，所有與發(fā)酵罐連接的管路都必須是密閉的：系統(tǒng)中的管路如果是在高壓蒸汽滅菌器中滅菌，則每個(gè)子管都要兩端密閉，一端靠近發(fā)酵罐，一段靠近輔助器。溶氧電極滅菌時(shí)間應(yīng)該盡量縮短，而消泡電極在滅菌前應(yīng)該取出。 32 發(fā)酵罐在高壓蒸汽滅菌器中冷卻時(shí)很少去控制它的壓力，但是冷卻的速率不能太快，以免造成發(fā)酵罐內(nèi)的液體溢出，應(yīng)盡量避免滅菌器內(nèi)壓力的突然下降，另一方面，也要防止高壓蒸汽滅菌器中形成真空。理化指標(biāo)：脂肪≥ %，蛋白質(zhì)≥ %，干物質(zhì)≥ %，酸度 1618 度， 72%酒精試驗(yàn)陰性，活性狀態(tài)良好，煮沸實(shí)驗(yàn)無(wú)異常。 穩(wěn)定劑：為防止產(chǎn)品出現(xiàn)分層或沉淀現(xiàn)象，保持產(chǎn)品的外觀性能而添加到食品中的添加物 稱為穩(wěn)定劑。 發(fā)酵劑：采用凍干菌種，即保加利亞乳酸桿菌和嗜熱鏈球菌混合發(fā)酵劑，嗜熱鏈球菌產(chǎn)酸，保加利亞乳酸桿菌產(chǎn)酸且產(chǎn)香。影響乳酸菌生長(zhǎng)增值的因素主要為環(huán)境，由于乳酸菌是厭氧菌，因此在混料過(guò)程中空氣的過(guò)多混入或在添加菌種室攪拌時(shí)間過(guò)長(zhǎng)均會(huì)影響乳酸菌的正常生長(zhǎng)增值，從而影響乳酸成品的質(zhì)量。 2. 連接管蓋上的接管 ⑴ 取樣閥 K8 口與過(guò)濾器無(wú)菌空氣出口 K6 用硅膠聯(lián)通并放開(kāi)彈簧夾 J2。 ⑸ 將溶氧電極裝入 N11 口并用鋁箔紙包裹電極上端口，防止因電纜插口受潮導(dǎo)致電極故障。 蒸汽發(fā)生器的使用 ： ⑴ 把發(fā)生器接地螺釘與接地線接好。 ⑷ 長(zhǎng)期停機(jī)后或首次使用應(yīng)打開(kāi)水泵電動(dòng)機(jī)后 蓋，用手撥動(dòng)冷卻風(fēng)扇葉輪，水泵應(yīng)轉(zhuǎn)動(dòng)靈活。隨手關(guān)閉放汽閥。 ⑾ 發(fā)生器正常工作的壓力范圍為 ~、當(dāng)壓力超出上述范圍時(shí)可調(diào)整壓力控制器的旋鈕。 ⒁ 本機(jī)正常工作電壓為 380V、或 220V,當(dāng)電源電壓低于正常電壓 90%以下時(shí)繼電器、接觸器電磁鐵吸力下降，觸點(diǎn)繼續(xù)工作，易燒毀繼電器、接觸器。 2. 用保護(hù)罩蓋住發(fā)酵罐并用傾倒螺釘鎖緊法蘭，開(kāi)保護(hù)罩頂部排氣閥 V4。 6. 當(dāng)培養(yǎng)基 90℃以上，開(kāi)蒸汽冷凝水閥 V3，微開(kāi)蒸汽閥 S2，蒸汽進(jìn)入鐘罩內(nèi)，當(dāng)鐘罩頂排氣口 V4 有蒸汽排除時(shí)， 2 分鐘后關(guān)閉 V4 并關(guān)小 V3，當(dāng)罐溫接近120℃或保溫溫度時(shí)微開(kāi)閥 V4 適量排氣，并調(diào)整蒸汽閥 S1 維持罐溫。 9. 當(dāng)溫度降至 100℃一下，緩緩開(kāi)排氣閥 V4（排氣過(guò)大易損壞排氣過(guò)濾器） ，使保護(hù)罩頂部的壓力表指示為零（保護(hù)罩內(nèi)無(wú)壓力），移去保護(hù)罩。 (三 ) 發(fā)酵操作 1. 接種 調(diào)節(jié)進(jìn)氣量至 35L/min,旋松接種口，在火焰保護(hù)下，打開(kāi)接種口倒入種子，然后旋緊接種蓋，移去火焰圈。 42℃進(jìn)行發(fā)酵培養(yǎng) 68h。置蠕動(dòng)泵開(kāi)關(guān)于自動(dòng)狀態(tài)。 ⑶ 開(kāi) J J3 排出取樣管內(nèi)殘料 。 ⑹ 待 所有樣品取完后，分別測(cè)定每個(gè)時(shí)刻的樣品 的 pH 值 進(jìn)行比較同時(shí)聞氣味鑒別發(fā)酵程度 。 五、 實(shí)驗(yàn)結(jié)果 與分析 整理發(fā)酵過(guò)程中所測(cè)的各 種 數(shù)據(jù)資料。 發(fā)酵過(guò)程中將轉(zhuǎn)速設(shè)定在 80rpm，在這個(gè)轉(zhuǎn)速下，酵母菌可以與培養(yǎng)液（牛奶）和葡萄糖等營(yíng)養(yǎng)成分充 分接觸，同時(shí)使發(fā)酵罐內(nèi)各處的溫度均勻，使得發(fā)酵能夠良好的進(jìn)行， 而且 慢速的攪拌不會(huì)破壞蛋白質(zhì)膠體，因而 會(huì)使 產(chǎn)品 變得 細(xì)膩，并有一定稠度。 此時(shí)的 pH 為剛開(kāi)始發(fā)酵時(shí)的 pH 值，在發(fā)酵的過(guò)程中 pH 值會(huì)發(fā)生變化。 比較市售酸奶和發(fā)酵所得酸奶的外觀形態(tài)及口味。 市售酸奶： 優(yōu)質(zhì)酸奶呈乳白色或淡黃色，凝結(jié)細(xì)膩，無(wú)氣泡。這時(shí)直接出售的酸奶叫做凝固型酸奶。明膠是蛋白質(zhì)膠體，也就是肉皮凍中 的主要成分，可以被人體消化吸收。 通常，用純牛奶制作的攪拌型酸奶的蛋白質(zhì)含量在 %以上。由于本實(shí)驗(yàn)所采用的牛奶、酸奶等原料都是市售的已經(jīng)滅過(guò)菌的材料，所以直接。 六、討論 本實(shí)驗(yàn)所用的 15L 發(fā)酵罐與生物工程課上用的 5L 發(fā)酵罐的比較： 本實(shí)驗(yàn)所用的主要儀器是 15L BGZ 發(fā)酵罐，該發(fā)酵罐屬于小型發(fā)酵罐， 對(duì)于實(shí)驗(yàn)室小型發(fā)酵罐來(lái)說(shuō)，其滅菌方法有兩種 ：高壓蒸汽滅菌器滅菌法和原位滅菌法。它們對(duì)人體無(wú)任何危害，沒(méi)有熱量，還能發(fā)揮膳食纖維的有益作用。有的產(chǎn)品采用牛奶加奶粉作為原料，產(chǎn)品中的蛋白質(zhì)含量更高，也更黏稠。 通過(guò)了解 ，知道酸奶 的好壞與其 黏稠度沒(méi)有關(guān)系， 不同的酸奶的粘稠度不同主要有兩方面的原因： ① 牛奶中的蛋白質(zhì)有遇酸凝固的特性，在乳酸菌作用下漸漸變成均勻細(xì)膩而脆弱的凝凍。發(fā)酵所得酸奶呈 乳 白 39 色，成黏著態(tài) ，不過(guò)可惜的是我們沒(méi)有親口嘗到自己所發(fā)酵的酸奶， 因?yàn)楫吘故窃趯?shí)驗(yàn)室中發(fā)酵的，環(huán)境條件沒(méi)有達(dá)到生產(chǎn)要求，在去參觀遼寧益康生物制品有限公司和東北制藥集團(tuán)時(shí) ， 他們 生產(chǎn)車間的潔凈程度相當(dāng)高了，而我們的遠(yuǎn)沒(méi)有達(dá)到，所以不能食用。故可知培養(yǎng)液的 pH 值隨著發(fā)酵的進(jìn)行而逐漸下降，酸度逐漸增大，最后達(dá)到酸奶的 pH 值。 用純牛奶 在這個(gè)轉(zhuǎn)速下 攪拌 時(shí)，酸奶 并不十分黏稠，仍具有一定的流動(dòng)性 。溶氧： ％ ；空氣： 1/m；罐壓： MPa 。 每次發(fā)酵結(jié)束，必須在控制器初始化菜單中確認(rèn)“發(fā)酵結(jié)束”，關(guān)閉空氣壓縮機(jī)。 37 ⑸ 發(fā)酵開(kāi)始 時(shí)計(jì)時(shí) ，每隔一個(gè)小時(shí)進(jìn)行一次取樣操作直到發(fā)酵結(jié)束為止。 3. 取樣 ⑴ 松開(kāi)彈簧夾 J2，用無(wú)菌空氣將取樣管內(nèi)殘液混入發(fā)酵罐內(nèi)。 ⑵ 將酒精棉球放在罐蓋補(bǔ)料口內(nèi)，然后將針頭插入并穿透密封蓋。 取 5 千克鮮奶煮沸消毒，加白糖 300 克攪拌，讓其自然冷卻（冷卻中最好能攪拌 23 次，以免乳脂結(jié)皮）。注意滅菌完畢后，關(guān)閉蒸汽發(fā)生器并排去蒸汽發(fā)生器 36 內(nèi)殘氣。保溫結(jié)束后，關(guān)蒸汽閥 S2， S1，冷凝閥 V1，緩慢開(kāi)進(jìn)水閥 W1，再將溫度控制設(shè)定為自動(dòng)。 4. 關(guān)進(jìn)水閥 W1，開(kāi)蒸汽冷凝水閥 V1，開(kāi)蒸汽發(fā)生器出口閥，緩緩 開(kāi)蒸汽閥S1，蒸汽進(jìn)入。 ⒂ 為確保安全，操作人員應(yīng)密切注意檢查壓力示 ,如發(fā)現(xiàn)壓力異常應(yīng)立即關(guān)機(jī)。 ⑿ 水箱內(nèi)不可缺水，應(yīng)經(jīng)常查看水箱水位。 ⑼ 在蒸汽壓力到達(dá) 時(shí)壓力控制器動(dòng)作，自動(dòng)切斷 電源，停止加熱，紅色加熱指示燈同時(shí)熄滅；當(dāng)壓力低于 時(shí)，壓力控制器自動(dòng)接通電源，紅色指示燈重新發(fā)亮，繼續(xù)加熱。 ⑹ 在啟動(dòng)發(fā)生器同時(shí)觀察電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)向，從冷卻風(fēng)扇端看電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)向?yàn)轫槙r(shí)針，如發(fā)現(xiàn)電動(dòng)機(jī)反轉(zhuǎn)應(yīng)立即停機(jī)，調(diào)換電源插頭的線頭，再重新啟動(dòng)。 ⑵ 插上電源插頭，把水泵插頭插入發(fā)生器插座。 ⑺ 移去排氣冷凝器冷凝水進(jìn)出口地管。 34 ⑶ 進(jìn)氣過(guò)濾器 K7 用硅膠管連接并用彈簧夾夾緊 。灌裝好的半成品在 4243℃的無(wú)菌恒溫室靜止培養(yǎng)至滴定酸度 80度終止發(fā)酵，冷卻至 1825℃。保加利亞乳桿菌最適 合生長(zhǎng)溫度為 4043℃，最低生長(zhǎng)溫度為 22℃，最高生長(zhǎng)溫度為 ℃。常用的穩(wěn)定劑有果膠和羧甲基纖維素鈉（ CMC）。 輔料：最常用的甜味劑為白砂糖，添加量不應(yīng)超過(guò) 12%。建議在 80℃溫度以上時(shí)將發(fā)酵罐取出，放置在工作臺(tái)上，打開(kāi)溫度控制系統(tǒng)可使發(fā)酵罐迅速冷卻，而且可從空氣過(guò)濾器進(jìn)口通入無(wú)菌空氣以保持發(fā)酵罐內(nèi)處于正壓狀態(tài)，同時(shí)干燥空氣過(guò)濾器，這一點(diǎn)與原位滅菌是一致的。真空的產(chǎn)生是極其不利的，不利的影響主要有：會(huì)導(dǎo)致容器的破裂，空氣從密封不嚴(yán)的地方吸入容器或使空氣過(guò)濾器染菌或者使熱培養(yǎng)基溢出。輔助容器都必須有空氣出口過(guò)濾器，如果這些設(shè)備 要在高壓蒸汽滅菌器中滅菌也要塞好包扎好，不要漏水。在進(jìn)行滅菌時(shí)，空氣進(jìn)口的過(guò)濾器應(yīng)該與容器內(nèi)部分開(kāi)滅菌，以避免弄濕過(guò)濾器，因?yàn)檫@樣不僅會(huì)使過(guò)濾效果變差，冷卻時(shí)還會(huì)在容器內(nèi)形成真空。裝酸堿消泡劑以及其他添加物的容器如果是同時(shí)滅菌也應(yīng)該在此時(shí)接好。準(zhǔn)備工作應(yīng)該有條理地進(jìn)行，并且檢查兩遍，因?yàn)槿魏五e(cuò) 誤都會(huì)造成發(fā)酵的損失或需要重復(fù)滅菌。發(fā)酵罐原位滅菌通常是在有攪拌的情況下進(jìn)行，這樣可以提高熱傳遞的速度，減少溫度梯度，這一點(diǎn)比在高壓蒸汽滅菌器中的情況下要好得多。有時(shí)，也將蒸汽直接通入發(fā)酵罐或容器中來(lái)進(jìn)行滅菌，但這樣會(huì)造成培養(yǎng)基體積的變化，因?yàn)楫?dāng)蒸汽通入時(shí)會(huì)有水蒸氣冷凝，而冷卻時(shí)又會(huì)有蒸汽損失。而空的聚丙烯容器只需 20min 就可以達(dá)到指定溫度。應(yīng)該記住，加熱和冷卻時(shí)容器內(nèi)溫度都將滯后于高壓蒸汽滅菌親內(nèi)的溫度，尤其是對(duì)于那些由熱 傳遞性能不是很好的玻璃耐高壓塑料制成的容器。一個(gè)普遍的原則是，對(duì)于同一加熱方式的高壓滅菌器而言，高壓蒸汽滅菌器的體積越大，其升溫降溫速度越慢，所需時(shí)間越長(zhǎng)。 3．加熱滅菌的操作參數(shù) 隨著溫度的提高加熱對(duì)微生物的破壞速率比對(duì)培養(yǎng)基中敏感組分的破壞速 30 率快。例如，氣升式或泡罩式發(fā)酵罐使用蒸汽或高壓蒸汽滅菌鍋滅菌時(shí)，由于一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)大氣壓的壓力下進(jìn)行培養(yǎng)基滅菌不是很徹底，此時(shí)宜將培養(yǎng)基在高壓滅菌器中進(jìn)行單獨(dú)滅菌后再加入到發(fā)酵罐中。 攪拌發(fā)酵罐一般是裝好培養(yǎng)基后進(jìn)行實(shí)罐 滅菌。一般小型不銹鋼發(fā)酵罐都用蒸汽原位滅菌。玻璃罐體和不銹鋼灌頂和底座復(fù)合結(jié)構(gòu)發(fā)酵罐的滅菌最好是在高壓蒸汽滅菌器中進(jìn)行，因此選用合適的高壓蒸汽滅菌器很重要。中型攪拌發(fā)酵罐的滅菌常用外置夾套和直接向罐中通入飽和蒸汽。 如果采用常用的水蒸氣滅菌，則器皿的材料要能夠耐壓。 掌握制備酸奶 的操作過(guò)程 。）然后 設(shè)置好發(fā)酵參數(shù)，發(fā)酵從上午 九點(diǎn)到下午 三 點(diǎn)。 并對(duì)其 進(jìn)行 蒸汽 滅菌 （圖 8）。 東藥生產(chǎn) VC 也是 從最底層 一步一步摸索著前進(jìn) 直到現(xiàn)在的輝煌成就， 要想一步登天是 不太現(xiàn)實(shí)的 。例如，降低原材料采購(gòu)成本一年可達(dá) 9000 萬(wàn)元；能源產(chǎn)值率增加了 30％，在產(chǎn)量增加的情況下，能源消耗沒(méi)有增加（在企業(yè)總的能源消耗中 VC 項(xiàng)目占一半）；修理費(fèi)大幅度降低；財(cái)務(wù)費(fèi)用也減少了 1700萬(wàn)元；管理費(fèi)用也從 6000 萬(wàn)元降低到 5000 萬(wàn)元。另一方面，從世界市場(chǎng)范圍看，華北制藥的青霉素與東北制藥的 VC 是中國(guó)參與世界市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)的兩大戰(zhàn)略產(chǎn)品，其中， VC 項(xiàng)目又堪稱是中國(guó)企業(yè)參與國(guó)際市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)的一個(gè)經(jīng)典之作。 1995 年 10月 18 日，就在東北制藥正式投產(chǎn)的當(dāng)天，羅氏公司宣布降價(jià)，每公斤價(jià)格從 12 25 美元降低到 7 美元，后來(lái)盯住中國(guó)企業(yè)的 價(jià)格一直降低到 5 美元。日本武田公司關(guān)閉了其在美國(guó)的工廠。 從 1990 年到 1996 年短短 6 年的時(shí)間里，中國(guó) VC 生產(chǎn)能力增長(zhǎng)了好幾倍，出口雖也有一定的增長(zhǎng)，但沒(méi)有生產(chǎn)能力增長(zhǎng)得快，供過(guò)于求是必然的。 四、 參觀生產(chǎn)車間 我們參觀的是 提取 車間 （圖 5） 。腎上腺髓質(zhì)所分泌的腎上腺素和去甲腎上腺素是有酪氨酸轉(zhuǎn) 化而來(lái)，在次過(guò)程需要 VC 的參與。 促進(jìn)淋巴母細(xì)胞的生成，提高機(jī)體對(duì)外來(lái)和惡變細(xì)胞的識(shí)別和殺滅；參與免疫球蛋白的合成； 提高 CI 補(bǔ)體酯酶活性，增加補(bǔ)體 CI 的產(chǎn)生； 促進(jìn)干擾素的產(chǎn)生，干擾病毒 mRNA 的轉(zhuǎn)錄，抑制病毒的增生。 從以上可知，只要 VC 充足，則 VC、谷胱甘肽、 SH 形成有力的抗氧化組合拳，清除自由基，阻止脂類過(guò)氧化及某些化學(xué)物質(zhì)的毒害作用，保護(hù)肝臟的解毒能力和細(xì)胞的正常代謝。它有兩種存在形式，即氧化型和還原型，還原型對(duì)保證細(xì)胞膜的完整性起重要作 23 用。 8．保護(hù)細(xì)胞、解毒，保護(hù)肝臟。使難以吸收利用的三價(jià)鐵還原成二價(jià)鐵，促進(jìn)腸道對(duì)鐵的吸收，提高肝臟對(duì)鐵的利用率，有 助于治療缺鐵性貧血?？纱龠M(jìn)膽固醇的排泄，防止膽固醇在動(dòng)脈內(nèi)壁沉積，甚至可以使沉積的粥樣斑塊溶解。 3．牙齦萎縮、出血。微血管是所有血管中最細(xì)小的，管壁可能只有一個(gè)細(xì)胞的厚度，其強(qiáng)度、彈性是由負(fù)責(zé)連接細(xì)胞具有膠