【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 (2)、 產(chǎn)酶培養(yǎng) （分固、液兩種方法）： ①、 固體培養(yǎng)法 ： 主要用于霉菌培養(yǎng) ，又稱麩曲培養(yǎng)。以麩皮或米糠為主料，谷糠、豆餅等為輔料。 優(yōu)點(diǎn)是，利用霉菌耐干燥和耐高滲的特點(diǎn)，產(chǎn)酶量高（勝過液體法）；原料簡(jiǎn)單易??；操作簡(jiǎn)便、節(jié)能；酶提取容易。 缺點(diǎn)是 ,不便自動(dòng)化、連續(xù)化生產(chǎn) ,占地面積大 ,勞動(dòng)強(qiáng)度大、 生產(chǎn)周期長(zhǎng) （ 17ｄ）。 2022/2/10 50 ②、 液體培養(yǎng)法 ： 用于細(xì)菌、酵母菌、霉菌培養(yǎng)，又稱 液體深層培養(yǎng)法。是在密閉發(fā)酵罐中大規(guī)模培養(yǎng)產(chǎn)酶。 有分批培養(yǎng)、流加培養(yǎng)和連續(xù)培養(yǎng)等 3種方法，前兩種較常用，后者易污染及菌種易變異。液體培養(yǎng)法克服了固體培養(yǎng)法的短處，生產(chǎn)周期 1～ 5ｄ。 ③、 產(chǎn)酶條件的控制 ： 主要是控制培養(yǎng)基營(yíng)養(yǎng)素的組成和培養(yǎng)條件。 如細(xì)菌淀粉酶生產(chǎn)采用 “ 低濃度發(fā)酵，高濃度補(bǔ)料 ” 。 蛋白酶生產(chǎn)采用 “ 提高前期培養(yǎng)溫度 ” 。 碳、氮、無機(jī)鹽、生長(zhǎng)素等都是產(chǎn)酶的主要 營(yíng)養(yǎng)物 。 pH、 發(fā)酵溫度 （產(chǎn)酶溫度低于菌體最適生長(zhǎng)溫度）、 通氣量 的控制（通氣量少有利于菌體生長(zhǎng)而不利于產(chǎn)酶，反之則反）、 種齡 （ 30～ 45ｈ的 酶活性最高 2022/2/10 51 (3)、 酶的分離和純化 ： 提取目的胞內(nèi)酶時(shí) ，先將發(fā)酵液中的菌體分離出來， 采取菌體自溶法、機(jī)械破碎法、凍融法或超產(chǎn)波破碎法 等進(jìn)行破碎，使細(xì)胞內(nèi)的酶釋放出來。而后將其轉(zhuǎn)入液相中，加入絮凝劑或凝固劑，攪拌后，用離心沉降分離機(jī)或板框過濾機(jī)除去絮凝物或凝固物，得到沉清酶液。 提取目的胞外酶時(shí) ，可直接在發(fā)酵液中添加適當(dāng)絮凝劑或凝固劑，然后用同樣方法處理得到沉清酶液。 實(shí)際生產(chǎn)中，由于某些微生物細(xì)胞的破碎技術(shù)難度大，故常選用胞外酶產(chǎn)生菌來生產(chǎn)酶制劑而使工藝簡(jiǎn)化、 操作簡(jiǎn)便 。 2022/2/10 52 經(jīng) 過濾 后的酶液仍含有較多雜質(zhì)，且酶液濃度較低，故應(yīng)進(jìn)一步 純化、濃縮或干燥 才能達(dá)到食品酶制劑的質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)。 常用純化方法 ： 超濾法、鹽析法、有機(jī)溶劑沉淀法、單寧沉淀法、白埡土或活性氧化鋁吸附法等。如果酶色澤較深，還需用 ～ ％活性炭脫色。 為提高酶液濃度，減少酶提取過程中試劑的用量和能耗，純化后的酶液用真空薄膜蒸發(fā)器于 40℃ 下濃縮。 一般酶液 濃 縮至 2/3～ 3/4即為液體酶制劑商品。 粉狀酶制劑還需進(jìn)行離子交換、干燥（真空干燥、噴霧干燥、氣流干燥、冷凍干燥）、磨粉等工序處理后才能 制得 。 2022/2/10 53 微生物酶的提取 (1)． 酶的粗提 工業(yè)生產(chǎn)上用到的微生物酶一般用量都很大 ， 純度要求也不很高 。 如果待開發(fā)的酶是工業(yè)用途的話 ， 則提取方法可以比較粗放 。 具體的提取流程如下： 胞內(nèi)酶的提?。菏占w → 破碎細(xì)胞 → 酶的沉淀分離 （ 鹽析 、 有機(jī)溶劑沉淀等 ） 粗酶液 胞外酶的提?。号囵B(yǎng)菌體 → 收集發(fā)酵液 2022/2/10 54 (2)． 酶的精制 一般流程 離子交換濃縮 超濾 凝膠干燥 → 濃縮 → 分離 → 純化 → 酶的結(jié)晶 粗提酶液 → 脫鹽 凝膠過濾 透析 離子交換層 析 凝膠色譜層 析 親和層析 等電聚集 一種新型的微生物酶純化手段 ——制備型聚丙烯酰胺凝膠電泳 (未被廣泛應(yīng)用于酶的制備 ) 2022/2/10 55 (4)、 制劑化和穩(wěn)定化 ： 商品酶制劑是 以一定體積 (ML)或重量 (g)的 酶活力 計(jì)價(jià) 。 故出售前要稀釋至一定的標(biāo)準(zhǔn)酶活力。 同時(shí)為提高酶制劑的貯藏穩(wěn)定性，在 酶制劑中加入一種以上的物質(zhì)作為酶活穩(wěn)定劑、抗菌劑與助濾劑 ，并作為 粉狀酶制劑的填料、稀釋劑和抗結(jié)塊劑。 作為酶活穩(wěn)定劑的物質(zhì)有輔基、輔酶、金屬離子、底物、螯合劑、蛋白質(zhì)等，最常用的有多元醇（甘油、乙二醇、山梨醇、聚乙二醇等）、糖類、食鹽、乙醇、有機(jī)鈣。有時(shí)用復(fù)合穩(wěn)定劑效果明顯，如明膠對(duì)細(xì)菌α 淀粉酶與蛋白酶有穩(wěn)定作用，但效果不佳，若再加入乙醇和甘油，即可提高酶活穩(wěn)定性。 2022/2/10 56 第 二 節(jié) 微 生 物 的 菌 體 及其內(nèi)含物的應(yīng)用 2022/2/10 57 一、生產(chǎn)面包 菌種及其在面包生產(chǎn)中的作用： （ 1）、菌種： 啤酒酵母。其商品有兩種主要形式： ① 壓榨酵母： 用酵母液經(jīng)壓榨而制成。 其工藝是： 利用糖密或其他碳源、適當(dāng)添加氮源物質(zhì)和磷等無機(jī)鹽， 280C 深層通氣培養(yǎng) 9～ 12ｈ，離心分離出酵母細(xì)胞，經(jīng)水洗滌迅速冷卻，壓濾機(jī)壓榨，使之含水量在 70～ 73％。而后在模子中壓成塊，包裝后泠藏。發(fā)酵力強(qiáng)，使用方便，但不易久存。 ② 高活性干酵母 ： 是 用壓榨酵母經(jīng)連續(xù)流化床低溫真空干燥而制成 ，其水分含量 4～ 6％，固形物含量 94～ 96％，活性應(yīng)保持在 60～ 80％。 最大優(yōu)點(diǎn)：常溫下穩(wěn)定性能良好。 缺點(diǎn)：成本偏高，使用前須活化處理以恢復(fù)活性。 2022/2/10 58 （ 2）、作用： ① 使面包體積蓬松。 ② 改善面包風(fēng)味。 ③ 提高面包營(yíng)養(yǎng)價(jià)值（由酵母菌的殘留物帶來，如氨基酸、維生素、菌體蛋白質(zhì)等）。 發(fā)酵機(jī)理： 面粉中含有 70～ 80％的淀粉，少量的單糖和蔗糖。酵母菌在面粉中生長(zhǎng)時(shí)首先利用少量的單糖和蔗糖，同時(shí)面粉中的 α淀粉酶將面粉中的淀粉轉(zhuǎn)化成麥芽糖供酵母菌利用。 2022/2/10 59 酵母菌分泌蔗糖酶和麥芽糖酶，將蔗糖、麥芽糖分解成單糖，繼而利用單糖及其他營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)先后進(jìn)行有氧呼吸繁殖菌體細(xì)胞和厭氧發(fā)酵產(chǎn)生乙醇、 CO 醛類和有機(jī)酸。 產(chǎn)生的 CO2被面團(tuán)中的面筋包圍，留于面團(tuán)中，使面團(tuán)膨大，焙烤面包團(tuán)時(shí) CO2受熱膨脹、逸出，從而使面包形成質(zhì)地松軟的海綿狀結(jié)構(gòu)。 工藝流程（二次發(fā)酵法為例）： 配料 第一次調(diào)制面團(tuán) 總面粉的 30~40% 第一次發(fā)酵 加 ～ ％酵母 .25~30℃ .2～ 4ｈ 第二次調(diào)制面團(tuán) 第二次發(fā)酵 25~31℃ .2~3h 整形 醒發(fā) (后發(fā)酵） 30~40℃ .45~90min 焙烤 200~220℃ 泠卻 包裝 成品 2022/2/10 60 二、單細(xì)胞蛋白（ SCP） 的生產(chǎn)： 單細(xì)胞蛋白質(zhì)的優(yōu)點(diǎn)： ①、生長(zhǎng)繁殖迅速：生產(chǎn)能力可達(dá) 2～ 6kg/（ ）。 ②、 不受外界條件的影響，可以人工控制工業(yè)化生 產(chǎn)。 ③、營(yíng)養(yǎng)價(jià)值高： 微生物細(xì)胞內(nèi)蛋白質(zhì)含量 (占細(xì)胞干物質(zhì) ): 細(xì)菌 60～ 80％， 小球藻和螺旋藍(lán)細(xì)菌 50～ 65％ 酵母菌 40～ 55％， 霉菌 20～ 50％， 大豆 35～ 40％ , 小麥 10～ 12％， 牛肉 18～ 22％ 此外這些微生物細(xì)胞中還含有豐富的碳水化合物和維生素、麥角甾醇、礦物質(zhì)、各種酶和未知生長(zhǎng)因子。 2022/2/10 61 生產(chǎn)單細(xì)胞蛋白的原料 ： (1)、碳?xì)浠衔铮? ① 石油原料：柴油、正烷烴、天然氣等； ② 石油化工產(chǎn)物：甲烷、甲醇、乙醇、醋酸等。 (2)、碳水化合物： ① 淀粉質(zhì)原料： 馬鈴薯、木薯、紅薯、玉米淀粉等； ② 糖質(zhì)原料： 甘蔗或甜菜糖蜜、亞硫酸鹽紙漿廢液等； ③ 工農(nóng)、林業(yè)的廢液、廢渣和廢料： 釀酒廠、味精廠、淀粉廠、制糖廠、食品廠等的廢液和廢渣，農(nóng)作物秸稈、向日癸殼、棉籽殼、稻殼、玉米芯、木屑、刨花、闊葉樹等。 2022/2/10 62 生產(chǎn)單細(xì)胞蛋白質(zhì)的微生物 : (1) 酵母菌： 其細(xì)胞內(nèi)蛋白質(zhì)含量占細(xì)胞干物質(zhì)的 40～ 55％，還含有海藻糖等各種糖原、各種氨基酸、 14種以上的維生素等。 常用酵母菌有：熱帶假絲酵母、產(chǎn)朊假絲酵母、解脂假絲酵母解脂變種、啤酒酵母、扣囊擬內(nèi)孢霉、脆壁酵母、脆壁克魯維酵母、保加利亞克魯維酵母、等。 (2) 細(xì)菌： 常用：嗜甲烷單胞菌、甲烷假單胞菌、莢膜甲基球菌等專性甲烷菌，均可以甲烷為唯一碳源生產(chǎn) SCP。 此外有，甲醇菌、纖維素單胞菌能分別利用甲醇和纖維素生產(chǎn) SCP； 膠質(zhì)紅色假單胞菌用于淀粉廢水和豆制品廢水生產(chǎn) SCP。 2022/2/10 63 (3) 螺旋藍(lán)細(xì)菌（ Spirulina） 屬于藍(lán)細(xì)菌（舊名藍(lán)藻或藍(lán)綠藻）中的螺旋藍(lán)細(xì)菌屬（ Spirulina）， 舊稱螺旋藻。繁殖力強(qiáng)，能利用陽光、 CO2和其他礦物質(zhì)合成有機(jī)物，放出 O２ ， 最適25～ 36oC、 pH9～ 11。該菌的蛋白質(zhì)含量占細(xì)胞干重50～ 65％，由 18種氨基酸組成。 該菌含有功能性的多肽（ GFL）， 它是一種強(qiáng)烈刺激人體細(xì)胞增長(zhǎng)的擬生長(zhǎng)因子。 藻膽蛋白（藍(lán)藻蛋白）含量達(dá)干重的 18％，不僅是良好的天然藍(lán)色素，且有提高機(jī)體免疫力和抗癌功效。 螺旋藍(lán)細(xì)菌含有 VB１ 、 Ｖ B２ 、 Ｖ B３ 、 VB６ 、 VB1VＥ 、 VPP及 β胡蘿卜素（可降低肺癌、口腔癌的發(fā)病幾率）、葉酸、泛酸等多種維生素。 2022/2/10 64 螺旋藍(lán)細(xì)菌含： ? 亞麻酸（ GLA）， 是人體前列腺素（ PCEI） 的前體，有降血脂、軟化血管的功能； 不飽和脂肪酸，參與體內(nèi)調(diào)節(jié)血壓、膽固醇合成及細(xì)胞增生等重要生理過程。 兩者含量為 ％， 螺旋藍(lán)細(xì)菌還含有多種人體必需的微量元素，鐵、鋅、銅、硒等，且易被人體吸收，有效調(diào)節(jié)機(jī)體平衡和酶的活性。 螺 旋藍(lán)細(xì)菌廣泛應(yīng)用于食品、飼料、精細(xì)化工醫(yī)藥等領(lǐng)域。 目前使用菌種有，盤狀螺旋藍(lán)細(xì)菌（ Spirulina platensis）、 最大螺旋藍(lán)細(xì)菌（ ） 等。 2022/2/10 65 (4) 小球藻 (Chloellare) 橢圓小球藻和粉粒小球藻在 CO2和陽光適宜條件下，以數(shù)倍于高等植物的速度生長(zhǎng)。 小球藻含有約 50％的蛋白質(zhì)、脂類、碳水化合物、 VA、 VB VB VC等，還含有一些未知因子（即將用于宇宙航行中的食品）。 2022/2/10 66 (5) 霉菌 生產(chǎn)飼用 SCP常用：白地霉，擬青霉（ Paecilomyces varioti）， 米曲霉，黑曲霉，康氏木霉，綠色木霉等。 白地霉的蛋白質(zhì)含量高，增殖速度快，以玉米浸泡液為原料生產(chǎn)飼用 SCP很好，也可利用淀粉廢水和豆制品廢水來生產(chǎn) SCP。 利用霉菌生產(chǎn) SCP， 具有生長(zhǎng)快、耐酸、不易染雜菌、