【正文】 生物最適的生長環(huán)境； ? 液體中菌體及營養(yǎng)物、產物易于擴散，發(fā)酵在均質或擬均質的條件下進行，便于控制，易于擴大生產規(guī)模； ? 液體輸送方便，易于機械化操作； ? 廠房面積小，生產效率高。 食 品 生 物 技 術 第四章 發(fā)酵工程及其在食品工業(yè)中應用 發(fā)酵工業(yè)常用的微生物： 細菌（枯草芽孢桿菌、乳酸桿菌、醋酸桿菌、短桿菌，用于淀粉酶、乳酸、醋酸、氨基酸和肌苷酸等的生產） 放線菌（主要來自其下的鏈霉菌屬、小單胞菌屬和諾卡氏菌屬?；|濃度特別是有機氮源要低些，無機鹽的濃度要適當 菌種（種子）培養(yǎng)基 ，供孢子發(fā)芽和菌體生長繁殖用，營養(yǎng)成分比較豐富完整易吸收，氮源和維生素含量應略高些。 食 品 生 物 技 術 第四章 發(fā)酵工程及其在食品工業(yè)中應用 培養(yǎng)基的組成： 碳源：單糖（如葡萄糖、果糖）、雙糖（如蔗糖、麥芽糖）和緩慢利用的淀粉和纖維素等。有些有機酸、醇作在單細胞蛋白、氨基酸、維生素、麥角堿和某些抗生素的發(fā)酵碳源。 氮源：有機氮（黃豆餅、棉子餅、蛋白胨、酵母粉、魚粉等）和無機氮源（硫酸銨、氯化銨和硝酸銨等） 無機鹽和微量元素：功能為構成原生質體的成分（如磷硫等）、作為酶的組成成分和維持酶的活性（鎂、鐵、錳、鋅鈷等）、調節(jié)細胞的滲透壓和影響細胞膜的透性（氯化鈉、氯化鉀等）和參與產物的生物合成等。 生長因子：維生素、氨基酸、嘌呤和嘧啶的衍生物等。前提是指被菌體直接用于產物合成而自身結構無顯著改變的物質。加入促進劑可刺激菌株的生長，提高發(fā)酵產量，縮短發(fā)酵周期。b. 從菌株保存機構已知菌種中分離； c. 從生產過程中分離篩選，包括基因工程手段改造工程菌。 2. 種子的擴大培養(yǎng) ：是個逐級擴大培養(yǎng)而獲得一定數量和質量的純種的過程。 3. 發(fā)酵： 發(fā)酵過程的中心環(huán)節(jié)，所用的培養(yǎng)基和培養(yǎng)設備都必須滅菌，通入的空氣或中途補料都是無菌的，轉移種子也要常用無菌培養(yǎng)技術。 食 品 生 物 技 術 第四章 發(fā)酵工程及其在食品工業(yè)中應用 發(fā)酵的方式： ? 分批發(fā)酵：營養(yǎng)物和菌種一次加入進行培養(yǎng)，直到結束放出，中間除了空氣進入和尾氣排除外，與外部沒有物料交換。除了控制溫度和 pH及通氣以外，不進行其他控制，操作簡單。從細胞增殖來說，初期細胞濃度低，增長慢，后期細胞濃度雖高，但營養(yǎng)物濃度過低也長不快，總的生產能力不高。 ? 連續(xù)發(fā)酵：指以一定的速度向發(fā)酵灌內添加新鮮培養(yǎng)基，同時以相同的速度流出培養(yǎng)液， 從而使發(fā)酵灌內的液體量維持恒定，微生物在穩(wěn)定狀態(tài)下生長。微生物所處的環(huán)境條件，如營養(yǎng)物的濃度、產物濃度、 pH值等保持穩(wěn)定，微生物細胞的濃度及其比生長速率也可維持不變。 ? 補料連續(xù)發(fā)酵：又叫半連續(xù)發(fā)酵，介于分批發(fā)酵和連續(xù)發(fā)酵之間的一種發(fā)酵技術。通過補充物料，可以使培養(yǎng)液中的營養(yǎng)物濃度較長時間地保持在一定范圍內，既保證了微生物的生長需要，又不造成不利影響，從而提高了產率。 缺點： ?容易造成污染（由于系統(tǒng)開放和發(fā)酵周期長）； ?對設備、儀器及控制元器件的技術要求高； ?粘性絲狀菌菌體容易附壁上生長和在發(fā)酵液里結團，給連續(xù)操作帶來困難。 食 品 生 物 技 術 第四章 發(fā)酵工程及其在食品工業(yè)中應用 兩種補料分批發(fā)酵： ?單一補料分批發(fā)酵，開始時投入一定量的基礎培養(yǎng)基，到發(fā)酵過程的適當時期，開始補加碳源和（或）氮源或（和）其他必需基質，直到發(fā)酵液的體積達到發(fā)酵灌最大操作容積后，停止補料，最后發(fā)酵液一次全部放出。既保留了單一補料分批發(fā)酵的優(yōu)點，又避免了它的缺點。與分批發(fā)酵相比，首先可以解除營養(yǎng)物基質的抑制、產物反饋抑制和葡萄糖分解阻遏效應。還可以減少菌體生長量，提高有用產物的轉化率。隨著研究工作的深入和微機在發(fā)酵過程自動控制中的應用，補料分批發(fā)酵技術將日益發(fā)揮其巨大的優(yōu)勢。隨菌種、培養(yǎng)基成分、培養(yǎng)條件和菌體生長階段不同而改變。 放灌時間，根據不同發(fā)酵時間所得到的產物產量計算出發(fā)酵的生產力和產品成本，采用生產力高而成本又低的時間作為發(fā)給時間。固液分離常用過濾、離心等方法。方法有機械的（如研磨，超聲波處理，高壓均質法，冷凍－解凍交替處理法），生物的（酶處理）和化學的（氫氧化鈉、乙酸、草酸、檸檬酸、尿素甲苯、氯仿和甲醇－鹽酸等） ? 提取 ,目的主要是濃縮，也有一定的純化作用。大分子（蛋白質）依賴于層析分離；小分子物質的精制常利用結晶操作。隨著膜質量的改進和膜裝置性能的改善，膜技術在下游加工過程中使用越來越多。對大分子溶液的可用超濾膜濃縮，小分子溶液可用反滲透膜。干燥方法因物料性質、狀態(tài)及具體條件可選用真空干燥、噴霧干燥和冷凍干燥等方法。 某些微生物生長需水很少，可以利用疏松而含有必需營養(yǎng)物的固體培養(yǎng)基進行發(fā)酵生產。固體發(fā)酵還可以用于蘑菇的生產、奶酪、泡菜的制作以及動植物廢料的堆肥等。固體發(fā)酵一般都是開放的，無菌要求不高。但勞動強度大、不便于機械化操作、微生物品質少，生長慢，產品有限等。 食 品 生 物 技 術 第五章 細胞工程及其在食品工業(yè)中應用 細胞工程 ：指以細胞為單位，在體外進行培養(yǎng)和繁殖或使細胞某些生物學特性按人們的意志發(fā)生改變，從而達到改良生物品種和創(chuàng)新品種，加快繁殖個體或獲得某種有用物質的過程。操作對象是細胞。 食 品 生 物 技 術 第五章 細胞工程及其在食品工業(yè)中應用 第一節(jié) 細胞工程基礎知識 原核細胞 （細菌、放線菌等），外有細胞壁（由肽聚糖組成，細胞融合的主要障礙），生長迅速，是細胞改造的良好材料。實驗操作應在無菌室內進行，超凈工作臺是最基本的實驗設備，對生物材料和所用的一切器械、器皿和藥品都應滅菌或除菌。 食 品 生 物 技 術 第五章 細胞工程及其在食品工業(yè)中應用 細胞融合：兩個或多個細胞相互接觸后，其細胞膜發(fā)生分子重排，導致細胞合并、染色體等遺傳物質重組的工程稱為細胞融合。 細胞融合的主要過程： （除去植物細胞和微生物細胞的細胞壁） （原生質體）融合（ PEG， CaCI2， 或電激方法） （讓雜合細胞選擇性地長出，未融合細胞無法生長） *原生質體 ：包括細胞核和細胞質中所有內容物的亞細胞結構物質一塊統(tǒng)稱為原生質體。酵母（蝸牛酶， helicase）；絲狀菌（纖維素酶和纖維素酶加上蝸牛酶）；霉菌（單獨殼聚糖酶或與其它酶配合） *用對數生長期的培養(yǎng)物制備原生質體較為合適。再生培養(yǎng)基加入牛血清蛋白，再生率幾乎可達 100％。 平板上再生原生 質 板上CM融合子數融合率＝食 品 生 物 技 術 第五章 細胞工程及其在食品工業(yè)中應用 融合重組體的鑒別 直接法：融合液直接涂布于沒有補充兩親株生長所需要的營養(yǎng)物的培養(yǎng)基的平板上，直接篩選出融合重組體； 間接法：先將融合液涂布于營養(yǎng)豐富的培養(yǎng)基的平板上，使未融合的親本菌株和重組的菌株都能生長，然后再用影印法接種到選擇培養(yǎng)基上找出重組體菌株。凡不穩(wěn)定而易分離為親本類型的融合作用，稱為暫融。不同來源的細胞培養(yǎng)對營養(yǎng)要求差異很大，但作為細胞培養(yǎng)有一定的共同之處： 取材和除菌：動物細胞在取材前，植物細胞在取材前后都要對取材部位進行嚴格的表面清洗消毒（有時用酶處理以得到分散生長的細胞）； 配制培養(yǎng)基并消毒，無菌操作把材料接種到培養(yǎng)基上（中）； 接種好的培養(yǎng)基在培養(yǎng)室或培養(yǎng)箱中培養(yǎng)； 當細胞生長到一定生物量時，及時收獲或傳代。 食 品 生 物 技 術 第五章 細胞工程及其在食品工業(yè)中應用 組織培養(yǎng)和細胞培養(yǎng) 細胞培養(yǎng)指的是離體細胞在無菌條件下的分裂、生長，在整個培養(yǎng)過程中不出現分化，不形成組織；而組織培養(yǎng)意味著取自動物體（植物體）的某類組織，在體外培養(yǎng)時細胞一直保持原本分化的特性，該組織的結構和功能持續(xù)不發(fā)生明顯變化。 食 品 生 物 技 術 第五章 細胞工程及其在食品工業(yè)中應用 第二節(jié) 動物細胞的培養(yǎng)方法 動物細胞工程是細胞工程的重要分枝。 1907harision培養(yǎng)蛙胚神經細胞（存活數周并長出了軸突），稱為公認的動物組織培養(yǎng)的鼻祖。 1997英國的 Wilmut領導的小組用體細胞核克隆出 Dolly綿羊，動物細胞工程已達到世紀輝煌頂峰。 培養(yǎng)過程中產物分泌到細胞內外，過程成本高，產品價值昂貴； 除需要植物、微生物培養(yǎng)基成分外，還需要加入血清成分和動物激素； 對環(huán)境敏感，培養(yǎng)條件要求控制嚴格。 食 品 生 物 技 術 第五章 細胞工程及其在食品工業(yè)中應用 無血清細胞培養(yǎng)基 P180～ 181 基礎培養(yǎng)基加上代血清的補充因子，見表52 和表 53 動物細胞的培養(yǎng)方法（根據錨地依賴性）： 1. 灌注懸浮培養(yǎng) 2. 貼壁細胞培養(yǎng) 3. 固定化細胞培養(yǎng) 食 品 生 物 技 術 第五章 細胞工程及其在食品工業(yè)中應用 動物細胞大量培養(yǎng)的應用例子 （如口蹄疫疫苗、狂犬疫苗、脊髓灰質炎疫苗、白血病疫苗等，即可節(jié)約大量的動物，且生產周期短，安全可靠，可以大量生產） （如蛋白質干擾素、單克隆抗體） （可以轉譯和加工較大的或更復雜的克隆蛋白質，并進行大量生產，如免疫球蛋白、血凝因子、促細胞生成素及各種抗原） 食 品 生 物 技 術 第五章 細胞工程及其在食品工業(yè)中應用 第三節(jié) 植物細胞工程及應用 定義與內容 ：根據生物學及工程學的原理定向改造植物細胞遺傳性，利用植物細胞為人類提供名貴藥品及服務的技術，謂之植物細胞工程。 植物細胞的培養(yǎng)特性 ，外有纖維素細胞壁，耐拉不耐扭，抵抗剪切力差； ，易受微生物污染，需用抗生素； 凝聚成團，懸浮培養(yǎng)困難； ，培養(yǎng)液粘度大，不耐強力通風攪拌； ，無錨地依賴性及接觸抑制性； ，且產量低； 。 培養(yǎng)基應包括植物生長所需要的 16種元素和某些生理活性物質，可分為 5大類： ? 無機營養(yǎng)物， 13種元素為植物所必需的因素，其中 6種為大量元素（ N, K, Ca, Mg, S） ,另外 7種必需的微量元素（ Fe, B， Mn, Cu, Zn, Mo, Cl） ? 有機物質 ,分為有機營養(yǎng)物質（提供碳、氫、氧、氮等因素，如糖類、氨基酸及其酰胺類如天冬酰胺）和生理活性物質如維生素如硫胺素（ B1）、吡哆醇（ B6）、煙酸、生物素、肌醇、單核苷酸及其堿基如腺嘌呤等。 ? 其它附加物，不是必需的，但是有利的，如瓊脂（不要成分）、活性炭（吸附有害代謝物）、聚蔗糖（ Ficoll）和瓊脂糖（ agrose）（改善供氧狀況）。 食 品 生 物 技 術 第五章 細胞工程及其在食品工業(yè)中應用 培養(yǎng)基的種類：很多種，根據培養(yǎng)的材料和目的選擇合適的培養(yǎng)基。 *懸浮培養(yǎng)中培養(yǎng)物所處的微環(huán)境不同（不均一性）由于植物細胞在培養(yǎng)中結塊，塊內外部的細胞所得到的養(yǎng)分、空氣和生長物質不同，導致細胞大小、形狀、代謝和生長的不均一性。 單細胞培養(yǎng)技術 ：看護培養(yǎng)法、微室培養(yǎng)法和平板培養(yǎng)法 植物細胞固定化培養(yǎng)技術 * * 細胞生長緩慢而次生物質的含量相對較高 。設備、人力能源消耗多成本高，效率低下。 3. 防止細胞聚積成塊：成塊導致培養(yǎng)細胞不均一性，影響產品的質量和產量。 4. 防止細胞株退化與變異。 食 品 生 物 技 術 第五章 細胞工程及其在食品工業(yè)中應用 植物細胞固定化培養(yǎng)技術（自學） 植物細胞固定化的方法和材料 P201～ 204 ? 包埋（海藻酸鹽， k角叉菜膠，瓊脂及瓊脂糖， 聚丙烯酰胺凝膠和其它包埋載體如聚氨基甲酸乙酯泡沫塑料和氨基酸乙酯聚合物等以及膜包埋固定化） ? 吸附 ? 共價結合 生物反應器的放大， 在放大過程中常常由于物理或化學條件的改變而引起產物產率的下降，原因有多方面的。特別是在發(fā)酵乳酸飲料、植物蛋白飲料、果汁的加工生產、啤酒生產和保健飲料的生產方面發(fā)揮著越來越重要的作用。 常見的酒精發(fā)酵乳有酸牛乳酒、酸馬奶酒 常見的乳酸發(fā)酵乳包括酸乳（即酸奶）、發(fā)酵酪乳、雙歧桿菌乳、嗜酸菌乳和發(fā)酵稀奶油等 食 品 生 物 技 術 第六章 生物技術在飲料工業(yè)中應用 發(fā)酵乳的功能與特性 ?改善乳制品的營養(yǎng)價值：發(fā)酵后把乳糖轉變?yōu)槿樗岜苊饬巳樘遣贿m應癥；提高了蛋白質、氨基酸（特別是必需氨基酸）和肽的含量，增加易消化性；降低了脂類的含量產生少量游離脂肪酸，易于消化。 ?具有整腸作用和預防腸道病的發(fā)生。干劑優(yōu)點： 有保障，廠家可直接使用，節(jié)省投資； 組合成系列干劑，使酸乳既有營養(yǎng)又能保健。 食 品 生 物 技 術 第六章 生物技術在飲料工業(yè)中應用 發(fā)酵乳生產 酸乳加工工藝： 混合料配制 攪拌添加發(fā)酵劑 凝固型酸乳發(fā)酵 (Settype yoghurt) 攪拌型酸乳發(fā)酵 (S