【文章內(nèi)容簡介】 集酸解法和酶解法的優(yōu)點(diǎn)而采取的生產(chǎn)工藝。根據(jù)原料淀粉性質(zhì)分： ：先將淀粉酸水解成糊精和低聚糖，再用糖化酶將其水解為葡萄糖。 適用：淀粉顆粒堅(jiān)硬（如玉米、小麥）的原料，若用 ?淀粉酶液化，短時(shí)間液化，反應(yīng)往往不徹底。 ：先用 ?淀粉酶液化，再用酸水解。 適用：顆粒大小不一（如碎米淀粉）的淀粉原料，若用酸法，則水解不均勻?；蛘咝〉乃猓蟮奈此?；或者大的水解，時(shí)間長，小的則發(fā)生復(fù)合反應(yīng)。 （四）不同糖化工藝的比較 項(xiàng)目 酸解法 酸酶結(jié)合 法 酶解法 DE 值 91 95 98 羥甲基糠醛（％） 色度 10 淀粉轉(zhuǎn)化率 90 95 98 工藝條件 高溫加壓 高溫加壓 常溫 過程耗能 多 多 少 副產(chǎn)物 多 中 少 生產(chǎn)周期 短 中 長 設(shè)備規(guī)模 小 中 大 防腐要求 高 較高 低 適合發(fā)酵工藝情況 差 中 有利 第三節(jié) 糖蜜原料 糖蜜是很好的發(fā)酵原料，用其生產(chǎn)，可降低成本，節(jié)約能源，便于實(shí)現(xiàn)高糖發(fā)酵工藝，但有些成分不適合發(fā)酵，必須進(jìn)行預(yù)處理。 一、糖蜜的分類及組成 含糖量 含氮量 ： cane molasses 高 低 beet molasses 低 高 raw sugar molasses 精制粗糖時(shí)分離出的糖蜜 high test molasses( 高級糖蜜 ) glucose molasses 葡萄糖工業(yè)不能再結(jié)晶葡萄糖的母液 ：粘稠、黑褐色、半流動(dòng)狀液體。組成各不相同。除含有發(fā)酵性糖分外，還含有膠體物質(zhì)，灰分，維生素，氨基酸。甘蔗糖蜜中生物素含量較甜菜糖蜜中高。 (國外大多以糖蜜為原料生產(chǎn)谷氨酸。 二、糖蜜的預(yù)處理： 膠體 (產(chǎn)生大量泡沫 )和灰分影響菌體生長及產(chǎn)品純度。 ：加酸，加絮凝劑（石灰） ：加 Na2CO3 （谷氨酸發(fā)酵中） （ 1）去除生物素：活性炭及樹脂吸附 （ 2）拮抗生物素：加表面活性劑（ Tween 60），阻止油酸合成 → 磷脂合成不足。 （ 3）加青霉素：使新增殖的子細(xì)胞不具有完整的細(xì)胞壁，改善了細(xì)胞膜的滲透性。 另外，從菌種方面：使用油酸或甘油缺陷型，不受培養(yǎng)基中高生物素的影響。 第五 章 培養(yǎng)基滅菌與空氣凈化 第一節(jié) 培養(yǎng)基滅菌 一、滅菌的原理和方法 消毒（ disinfection）與滅菌（ sterilization）的區(qū)別？ 消毒是指用物理或化學(xué)方法殺死物料、容器、器具內(nèi)外的病原微生物。一般只能殺死營養(yǎng)細(xì)胞而不能殺死細(xì)菌芽孢或非病源微生物。例如，巴氏消毒法，是將物料加熱至60℃維持 30min，以殺死不耐高溫的微生物營養(yǎng)細(xì)胞。 滅菌是用物理或化學(xué)方法殺死或除去環(huán)境中所有微生物，包括營養(yǎng)細(xì)胞、細(xì)菌芽孢和孢子。包括全部病源和非病源微生物。 消毒不一定能達(dá)到滅菌要求，而滅菌則可達(dá)到消毒的目的。 抑菌（ bacteriostasis）：抑制體內(nèi)或體外細(xì)菌的生長繁殖。 無菌：不存在活的細(xì)菌。 為防止雜菌的污染，哪些需要滅菌？ 培養(yǎng)基，發(fā)酵設(shè)備，空氣，菌種制作 關(guān)于滅菌和消毒的不正確的理解是（ ） A．滅菌是指殺滅環(huán)境中的一切微生物的細(xì)胞、芽孢和孢子 B．消毒和滅菌實(shí)質(zhì)上是相同的 C．接種環(huán)用灼燒法滅菌 D．常用滅菌的方法有加熱法、過濾法、紫外線法、化學(xué)藥品法 防腐（ antisepsis） 防腐就是利用某種理化因素完全抑制霉腐微生物的生長繁殖，從而達(dá)到防止食品等發(fā)生 霉腐的措施。 （ 1）低溫 （ 4）高滲 （ 2）缺氧 （ 5）高酸度 （ 3）干燥 （ 6）防腐劑 除菌的方法 培養(yǎng)基的加熱滅菌 空氣的過濾除菌 紫外線或電離輻射 化學(xué)藥物滅菌 方式：浸泡，添加，擦拭，噴灑，氣態(tài)熏蒸 甲醛、乙醇、過氧乙酸、酚類（苯酚）或新潔爾滅、高錳酸鉀等 ①高錳酸鉀：氧化 %% ②漂白粉：氧化，對細(xì)菌和 phage 均有效，是發(fā)酵工業(yè)中最常用的化學(xué)殺菌劑。 ③ 75%酒精：殺菌作用在于使細(xì)胞 脫水，引起蛋白質(zhì)凝固變性。 適用范圍：環(huán)境、皮膚及器械的表面消毒 、射線滅菌法 電磁波、紫外線或放射性物質(zhì)。以紫外線最常用。紫外線對芽孢和營養(yǎng)細(xì)胞都能起作用，但細(xì)菌芽孢和霉菌孢子對紫外線的抵抗力強(qiáng)。紫外線的穿透力低，僅適用于表面滅菌和無菌室，培養(yǎng)間等空間的滅菌。波長在260nm 左右滅菌效率最高。 適用范圍：無菌室、接種箱 細(xì)胞的氧化作用是導(dǎo)致死亡的主要依據(jù)。由于微生物對干熱的耐受力比對濕熱強(qiáng)的多，故干熱所需溫度高，時(shí)間長，一般160170℃， .(對要求保持干燥的 物品可用 ) 常用烘箱，滅菌條件： 160℃下保溫 1h 適用范圍：金屬或玻璃器皿 利用飽和蒸汽滅菌，條件： 121℃， 30min 熱能使蛋白質(zhì)變性。由于蒸汽有很強(qiáng)的穿透能力，來源方便，滅菌可靠，是常用的方法。 適用范圍：生產(chǎn)設(shè)備及培養(yǎng)基滅菌 利用過濾方法阻留微生物 。適用于澄清液體和氣體的除菌。 適用范圍：制備無菌空氣 方法簡單，滅菌徹底，但適用范圍有限。 適用范圍：接種針、玻璃棒、三角瓶口 谷氨酸棒狀桿菌的培養(yǎng)液常采用的滅菌方法是（ ） A．高壓 蒸汽滅菌 B．高溫滅菌 C．加入抗生素滅菌 D．酒精滅菌 二、培養(yǎng)基的濕熱滅菌 濕熱滅菌原理 蒸汽具有很強(qiáng)的穿透能力，而且在冷凝時(shí)會放出大量的冷凝熱，很容易使蛋白質(zhì)凝固而殺死各種微生物。 滅菌條件： 121℃， 30min。 滅菌不利方面：同時(shí)會破壞培養(yǎng)基中的營養(yǎng)成分，甚至產(chǎn)生不利于菌體生長的物質(zhì)。 （一）間歇滅菌 （常用） 又稱分批滅菌，是將配制好的培養(yǎng)基同時(shí)放在發(fā)酵罐或其他裝置中，通入蒸汽將培養(yǎng)基和所用設(shè)備一起進(jìn)行加熱滅菌的過程，也稱實(shí)罐滅菌或?qū)嵪? 過程包括：升溫、保溫和冷卻三階段。 各階段對滅菌的 貢獻(xiàn)： 20%、 75%、 5%。 培養(yǎng)基間歇滅菌過程中的溫度變化情況：圖 （二）連續(xù)滅菌（又稱連消） 將培養(yǎng)基在發(fā)酵罐外通過連續(xù)滅菌裝置進(jìn)行加熱、保溫和冷卻而進(jìn)行滅菌。 連續(xù)滅菌的基本設(shè)備有哪些 ？ 配料罐 → 泵 → 加熱塔 → 維持罐 → 冷卻管→ 發(fā)酵罐 連續(xù)滅菌的流程與設(shè)備 （ 1）配料預(yù)熱罐，將配制好的料液預(yù)熱到6070 176。C ，以免連續(xù)滅菌時(shí)由于料液與蒸汽溫度相差過大而產(chǎn)生水汽撞擊聲； （ 2）連消塔，用高溫蒸汽使料液溫度很快升高到滅菌溫度（ 126132176。C ）； （ 3）維持罐，使料液在滅菌溫度下保持57min。因?yàn)椋哼B消塔加熱的時(shí)間很短，光靠這段時(shí)間的滅菌是不夠的； （ 4）冷卻管，使料液冷卻到 4050176。C 后（冷水噴淋） ，輸送到預(yù)先滅菌過的罐內(nèi)。 連續(xù)滅菌過程中溫度的變化 (虛線 ) ：由圖可看出連續(xù)滅菌可在短時(shí)間內(nèi)加熱到保溫溫度，由于滅菌溫度很高（比間歇滅菌高），保溫時(shí)間可相應(yīng)縮短，有利于減少培養(yǎng)基中營養(yǎng)損失。 （三）間歇滅菌與連續(xù)滅菌的比較 優(yōu) 點(diǎn) 缺 點(diǎn) 連 續(xù) 滅 菌 ，培養(yǎng)基 營養(yǎng)成分損失少。 ， 利用率高。 ，提高 了熱利用率。 ，操作麻煩 , 染菌機(jī)會多。 料的滅菌。 間 歇 滅 菌 ，不需另外 加熱、冷卻裝置。 ，適合小批 量生產(chǎn)規(guī)模 滅菌 失大，滅菌后培養(yǎng)基 質(zhì)量下降 滅菌 4．需反復(fù)加熱冷卻，能耗較高。 罐頭食品在很長時(shí)間內(nèi)不會腐敗變質(zhì) ,是因?yàn)?( )。 ，細(xì)菌無法侵入 ，細(xì)菌無法呼吸 ，封罐后罐內(nèi)沒有細(xì)菌 ，封罐后罐內(nèi)細(xì)菌無法生存 第二節(jié) 空氣凈化（除菌） 發(fā)酵對空氣無菌程度的要求： 一般要求 1000 次使用周期中只允許有一個(gè)菌通過，即經(jīng)過濾后空氣的無菌程度為N=103。 空氣中微生物 (包括細(xì)菌、酵母、霉菌和病毒 ) 含量一般為 103 ~ 104 個(gè)／米 3。一般附著在空氣中的灰塵上或霧滴上。 灰塵粒子的平均大小約 左右，空氣除菌主要去除空氣中的微粒 (~1μm）。 一、空氣 除菌的方法 （一） 輻射殺菌：紫外線， γ、 β 射線，使DNA 分子產(chǎn)生胸腺嘧啶二聚體，導(dǎo)致細(xì)胞死亡，一般可用于無菌室，手術(shù)室殺菌。 （二） 熱殺菌 ：將空氣加熱到一定溫度后保溫一定時(shí)間，使微生物蛋白質(zhì)（酶）氧化而致死。（培養(yǎng)基滅菌利用的是蛋白質(zhì)的凝固）。熱殺菌是有效的，可靠的殺菌方法，但是如果采用蒸汽或電熱來加熱大量的空氣，以達(dá)到殺菌目的是十分不經(jīng)濟(jì)的。工業(yè)上是利用空氣壓縮時(shí)放出的熱量進(jìn)行殺菌。 （三） 靜電除菌：利用靜電引力來吸附帶點(diǎn)粒子而達(dá)到除菌除塵的目的。懸浮于空氣中的微生物，微生物孢子大多帶有不 同的電荷，沒有帶電荷的微粒在進(jìn)入高壓靜電場時(shí)都會被電離成帶電微粒。對于一些直徑很小的微粒，所帶電荷很小，所以靜電除菌對很小的微粒效率很低，迄今為止這種方法在無菌空氣制備中并不多見。 （四） 過濾除菌 ：是目前工業(yè)上最常用的獲得大量無菌空氣的方法。 二、空氣過濾除菌的原理與介質(zhì)： 原理：使空氣通過高溫滅菌的介質(zhì)過濾層，將空氣中的微生物等顆粒攔截在介質(zhì)層中達(dá)到除菌的目的。 絕對過濾：過濾介質(zhì)的濾孔小于細(xì)胞和孢子。 孔徑＜ μm，菌體大小一般為 5μm 。如聚乙烯醇縮甲醛樹 脂（ PVF）制成的 m? 的微孔濾膜。纖維素，聚四氟乙烯，聚乙烯醇縮甲醛樹脂經(jīng)熱處理后均可作為過濾介質(zhì)。一般用于醫(yī)療及特種發(fā)酵。 深層介質(zhì)過濾：介質(zhì)的孔隙一般大于微生物細(xì)胞。 如用棉花、玻璃纖維和顆粒活性炭填充的過濾器。 微粒隨氣流通過濾層時(shí)，由于濾層纖維的層層阻礙，使氣流出現(xiàn)無數(shù)次改變運(yùn)動(dòng)速度和方向的繞流運(yùn)動(dòng)，引起微粒與濾層纖維間產(chǎn)生慣性沖擊、攔截、布朗擴(kuò)散、重力沉降、靜電引力等作用把微粒滯留在纖維表面上，實(shí)現(xiàn)過濾的目的。 目前工廠和實(shí)驗(yàn)室大多采用該方法。 3. 空氣過 濾除菌介質(zhì) （１）纖維狀或顆粒狀過濾介質(zhì) 棉花：常用（脫脂棉），有彈性，纖維長度適中，填充密度 130150kg/cm3。 玻璃纖維：直徑小，不易折斷，過濾效果好 ,填充密度 130280kg/cm3。 活性炭：要求質(zhì)地堅(jiān)硬，顆粒均勻。常用小圓柱體的顆粒活性碳。對 μm 以下顆粒的過濾效率僅為 99% ，需多次過濾。 缺點(diǎn)：體積大，裝填費(fèi)時(shí)費(fèi)力，松緊度不易掌握，空氣壓降大。介質(zhì)滅菌和吹干耗用大量蒸汽和空氣。 （２）紙類過濾介質(zhì) ——玻璃纖維紙屬于深層過濾技術(shù)。 纖維間空隙約為 ，將 36 張疊在一起使用，過濾效率高，壓降小。對 μm以上顆粒的過濾效率為 % ，而且阻力小，壓力降較小。 缺點(diǎn)：強(qiáng)度不大（特別是受潮后）?？稍诩垵{中加 750%的木漿或其他化學(xué)處理。 （ 3）微孔濾膜類過濾介質(zhì) 空隙＜ 發(fā)酵生產(chǎn)中制備無菌空氣的大致過程 ： 空氣 → 空壓機(jī) → 貯氣罐 → 冷卻 → 除油水 → 加熱 → 總過濾器 → 分過濾器 → 無菌空氣 空氣預(yù)處理 空氣過濾 除菌 流程分析： 要有一系列冷卻，分離和加熱設(shè)備保證空氣的相對濕度在 50%60%的條件下過濾。 三、空氣的預(yù)處理 目的： 提高壓縮前空氣的潔凈度 去除壓縮后空氣中的油和水 1. 提高壓縮前空氣的潔凈度 措施： （ 1）提高空氣吸氣口的位置（高度每上升10m,空氣中微生物量下降一個(gè)數(shù)量級） （ 2）在空氣入口處設(shè)置粗過濾器 （或前置高效過濾器） ——捕集較大的灰塵顆粒，并保護(hù)空壓機(jī)。 高空取氣管 為遠(yuǎn)離地面幾十米的管子。 每升高 10 米，空氣中雜菌降低一個(gè)數(shù)量級。因此從高空取氣要比從低空取氣有利得多。 高效前置過濾除菌流程 １ ——高效前置過濾器 ２ ——壓縮機(jī) ３ ——貯罐 ４ ——冷卻器 ５ ——絲網(wǎng)分離器 ６ ——加熱器７ ——過濾器 （ 1）空氣壓縮：克服輸送過程中過濾介質(zhì)的阻力并維持一定的氣流速度。用空壓機(jī)：渦輪式，往復(fù)式。 （ 2）壓縮后空氣溫度顯著上升，需冷卻。 因?yàn)槿糁苯油ㄈ脒^濾器會： 壓縮后的高溫空氣能引起過濾介質(zhì)的炭