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1、发酵食品工艺学主讲：蒋立文主讲：蒋立文1第一章第一章 绪绪 论论1 1、什么是发酵、酿造？什么是发酵、酿造？什么是发酵、酿造？什么是发酵、酿造？2 2、发酵技术的微生物技术发展史、发酵技术的微生物技术发展史、发酵技术的微生物技术发展史、发酵技术的微生物技术发展史3 3、发酵食品的渊源及其文化内涵、发酵食品的渊源及其文化内涵、发酵食品的渊源及其文化内涵、发酵食品的渊源及其文化内涵4 4、发酵工业的工程技术发展史、发酵工业的工程技术发展史、发酵工业的工程技术发展史、发酵工业的工程技术发展史5 5、发酵与酿造的研究对象、发酵与酿造的研究对象、发酵与酿造的研究对象、发酵与酿造的研究对象6 6、食品发酵
2、与酿造的特点、食品发酵与酿造的特点、食品发酵与酿造的特点、食品发酵与酿造的特点7 7、食品发酵与酿造发展趋势及研究热点、食品发酵与酿造发展趋势及研究热点、食品发酵与酿造发展趋势及研究热点、食品发酵与酿造发展趋势及研究热点2l l发酵的英文发酵的英文发酵的英文发酵的英文FermentationFermentationFermentationFermentation是是是是从拉丁语从拉丁语从拉丁语从拉丁语ferverferverferverferver即即即即“翻腾翻腾翻腾翻腾”、“沸涌沸涌沸涌沸涌”、“发泡发泡发泡发泡”而来；因为发酵有而来；因为发酵有而来；因为发酵有而来；因为发酵有鼓泡和类似翻
3、腾、沸涌的现象。如中国的黄酒、鼓泡和类似翻腾、沸涌的现象。如中国的黄酒、鼓泡和类似翻腾、沸涌的现象。如中国的黄酒、鼓泡和类似翻腾、沸涌的现象。如中国的黄酒、欧洲的欧洲的欧洲的欧洲的beerbeerbeerbeer就以起泡现象作为判断发酵进程的标就以起泡现象作为判断发酵进程的标就以起泡现象作为判断发酵进程的标就以起泡现象作为判断发酵进程的标志。志。志。志。l l根据以往的观念，人们通常把食品发酵作为整个根据以往的观念，人们通常把食品发酵作为整个根据以往的观念，人们通常把食品发酵作为整个根据以往的观念，人们通常把食品发酵作为整个发酵工业的分支。发酵工业的分支。发酵工业的分支。发酵工业的分支。一、什
4、么是发酵、酿造一、什么是发酵、酿造一、什么是发酵、酿造一、什么是发酵、酿造3l l广义广义广义广义通过微生物的培养使某种特定代谢产通过微生物的培养使某种特定代谢产通过微生物的培养使某种特定代谢产通过微生物的培养使某种特定代谢产物或菌体本身大量积累的过程。物或菌体本身大量积累的过程。物或菌体本身大量积累的过程。物或菌体本身大量积累的过程。l l狭义狭义狭义狭义厌氧微生物或兼性厌氧微生物在无氧厌氧微生物或兼性厌氧微生物在无氧厌氧微生物或兼性厌氧微生物在无氧厌氧微生物或兼性厌氧微生物在无氧条件下进行能量代谢并获得能量的一种方式。条件下进行能量代谢并获得能量的一种方式。条件下进行能量代谢并获得能量的一
5、种方式。条件下进行能量代谢并获得能量的一种方式。l l发酵工业发酵工业发酵工业发酵工业：（巴斯德）经纯种培养和提炼精制：（巴斯德）经纯种培养和提炼精制：（巴斯德）经纯种培养和提炼精制：（巴斯德）经纯种培养和提炼精制获得的成分单纯、无风味要求的产品的生产过获得的成分单纯、无风味要求的产品的生产过获得的成分单纯、无风味要求的产品的生产过获得的成分单纯、无风味要求的产品的生产过程叫发酵工业。如酒精、抗生素、柠檬酸、氨程叫发酵工业。如酒精、抗生素、柠檬酸、氨程叫发酵工业。如酒精、抗生素、柠檬酸、氨程叫发酵工业。如酒精、抗生素、柠檬酸、氨基酸、酶、维生素、某些色素等。基酸、酶、维生素、某些色素等。基酸、
6、酶、维生素、某些色素等。基酸、酶、维生素、某些色素等。1、发酵及发酵工业、发酵及发酵工业42、酿造酿造(brewing)(brewing)和酿造工和酿造工业业l l酿造酿造(brewing)(brewing)：我国人们对对一些特定产我国人们对对一些特定产品发酵生产的特殊称法，是未知的混合微品发酵生产的特殊称法，是未知的混合微生物区系参与的一种自然发酵。生物区系参与的一种自然发酵。l l酿造工业酿造工业：经自然培养、不需提炼精制、：经自然培养、不需提炼精制、产品由复杂成分构成并对风味有特殊要求产品由复杂成分构成并对风味有特殊要求的食品或调味品的生产过程。如黄酒、白的食品或调味品的生产过程。如黄酒
7、、白酒、清酒、葡萄酒、酱油、醋、腐乳、豆酒、清酒、葡萄酒、酱油、醋、腐乳、豆豉、面酱等。豉、面酱等。516761676年年列文虎克列文虎克列文虎克列文虎克（LeewenhochLeewenhochLeewenhochLeewenhoch）1836183718361837年年LarkutzingLarkutzing1856185718561857年年PasteurPasteurPasteurPasteur18701870年年PasteurPasteurPasteurPasteur18801880年年科赫（科赫（科赫（科赫（Robert KochRobert KochRobert KochRobe
8、rt Koch）18971897年，年，BuchnerBuchnerBuchnerBuchner（布赫纳）（布赫纳）（布赫纳）（布赫纳）19281928年，年，FlemingFlemingFlemingFleming19401940年，年，FloreryFloreryFloreryFlorery和和ChainChainChainChain19451945年，年，抗生素工业抗生素工业二、发酵工业的微生物技术发展史二、发酵工业的微生物技术发展史6列文虎克（列文虎克（列文虎克（列文虎克（Leewenhoch,1632-1723Leewenhoch,1632-1723）微生物形态学发展阶段微生物形态学
9、发展阶段微生物形态学发展阶段微生物形态学发展阶段vv荷兰荷兰荷兰荷兰业余科业余科业余科业余科学家学家学家学家，1676167616761676年，年，年，年，用自磨镜片创用自磨镜片创造了一架能放造了一架能放大大 266倍的原倍的原始显微镜，始显微镜，一一一一生制作了生制作了生制作了生制作了419419419419台台台台显微镜；显微镜；显微镜；显微镜；vv发表论文发表论文发表论文发表论文400400400400余篇，余篇，余篇，余篇，375375375375篇寄篇寄篇寄篇寄往英国皇家学往英国皇家学往英国皇家学往英国皇家学会发表。会发表。会发表。会发表。78Anthnoy van Leeuwen
10、hoek与他的显微镜Anthnoy van Leeuwenhoek1684年寄给皇家协会信的部分内容9LarkutzingLarkutzingvv1836-18371836-1837年年LarkutzingLarkutzing发发现在啤酒的发酵中现在啤酒的发酵中存在活的存在活的生物体生物体，但并未发现发酵与，但并未发现发酵与微生物的关系。微生物的关系。10不同时期观察到的酵母菌细胞结构11细菌学（巴斯德、科赫）外科消毒术（Lister，1865）和乳酸菌的分离 根瘤菌等土壤微生物的研究（MW贝，CH维）无酵母菌压汁酶功能的发现（E.Buchner,1897)化学药剂和抗生素发现和临床应用（19
11、09-1935）酿造技术日趋完美生理学发展阶段生理学发展阶段代表人物和重要事件代表人物和重要事件微生物生理学发展阶段微生物生理学发展阶段12 彻底否定了自然发生说证实发酵由微生物引起 巴斯德的功绩巴斯德的功绩免疫学预防接种发明巴氏消毒法13无菌营养液出现微生物无菌营养液无生命出现加热无菌营养液无生命出现巴巴 斯斯 德德 的的雁颈瓶实验雁颈瓶实验14结论结论1.1.1.1.发酵是由微生物进行发酵是由微生物进行发酵是由微生物进行发酵是由微生物进行的一种化学变化，不的一种化学变化，不的一种化学变化，不的一种化学变化，不同类型的发酵是由形同类型的发酵是由形同类型的发酵是由形同类型的发酵是由形态可以区别
12、的各种特态可以区别的各种特态可以区别的各种特态可以区别的各种特殊的微生物所引起的。殊的微生物所引起的。殊的微生物所引起的。殊的微生物所引起的。2.2.18701870年，年，年，年，PasteurPasteur发发发发现了微生物之间有相现了微生物之间有相现了微生物之间有相现了微生物之间有相互抑制的作用。即互抑制的作用。即互抑制的作用。即互抑制的作用。即拮拮拮拮抗作用抗作用抗作用抗作用。3.3.其间其间其间其间18041804年，法国年，法国年，法国年，法国厨师厨师厨师厨师阿卑特阿卑特阿卑特阿卑特（AppertAppert）发明了发明了发明了发明了瓶装罐头）瓶装罐头）瓶装罐头）瓶装罐头）1515
13、巴斯德发现免疫现象动物实验动物实验人体实验人体实验几星期后42-43oC下培养的老龄炭疽菌获免疫力37oC下培养的新鲜炭疽菌病犬延髓（几代减毒）被疯狗严重咬伤的9岁男童 16科赫的功绩证实炭疽病因 炭疽杆菌发现结核病原菌结核杆菌科赫法则发明培养基并用其纯化微生物等一系列研究方法的创立17划线法获得单菌落科赫定理图示单菌落18结论结论l l18801880年，发现可以通过稀释把多种微生物分离开年，发现可以通过稀释把多种微生物分离开年，发现可以通过稀释把多种微生物分离开年，发现可以通过稀释把多种微生物分离开来，建立了单种微生物的分离和纯培养技术。来，建立了单种微生物的分离和纯培养技术。来，建立了单
14、种微生物的分离和纯培养技术。来，建立了单种微生物的分离和纯培养技术。l l建立了研究的微生物一系列方法，把早年在马铃建立了研究的微生物一系列方法，把早年在马铃建立了研究的微生物一系列方法，把早年在马铃建立了研究的微生物一系列方法，把早年在马铃薯块上的培养技术改为薯块上的培养技术改为薯块上的培养技术改为薯块上的培养技术改为明胶平板明胶平板明胶平板明胶平板（18811881）和）和）和）和 琼脂琼脂琼脂琼脂平板平板平板平板（18821882）l l显微镜技术：包括细菌鞭毛在内的许多显微镜技术：包括细菌鞭毛在内的许多显微镜技术：包括细菌鞭毛在内的许多显微镜技术：包括细菌鞭毛在内的许多染色方法、染色方
15、法、染色方法、染色方法、悬滴培养法悬滴培养法悬滴培养法悬滴培养法以及显微摄影技术。以及显微摄影技术。以及显微摄影技术。以及显微摄影技术。l l利用平板分离方法找到并分离许多传染病的利用平板分离方法找到并分离许多传染病的利用平板分离方法找到并分离许多传染病的利用平板分离方法找到并分离许多传染病的病源病源病源病源菌菌菌菌（炭疽、结核、链球、）炭疽、结核、链球、）炭疽、结核、链球、）炭疽、结核、链球、）l l18841884年提出了年提出了年提出了年提出了科赫法则（科赫法则（科赫法则（科赫法则（Kochs ostulatesKochs ostulates）：病原微生物存在与病体而非健康体；可纯培养；
16、病原微生物存在与病体而非健康体；可纯培养；病原微生物存在与病体而非健康体；可纯培养；病原微生物存在与病体而非健康体；可纯培养；纯培养物接种后染病；可重新分离再培养。纯培养物接种后染病；可重新分离再培养。纯培养物接种后染病；可重新分离再培养。纯培养物接种后染病；可重新分离再培养。1919奠基人奠基人奠基人奠基人巴斯德巴斯德路易斯路易斯 (1822-1895)(1822-1895)微生物奠基人微生物奠基人Koch,robertKoch,robert(1843-1910)(1843-1910)细菌学奠基人细菌学奠基人20(Joseph Lister,18271912)首创用石首创用石炭酸喷洒手术室和
17、煮沸手术用具以炭酸喷洒手术室和煮沸手术用具以防术后感染，为防腐、防术后感染，为防腐、消毒消毒，以及，以及无菌操作奠定了基础。无菌操作奠定了基础。21 1878年，李斯特分离乳酸链球菌时用注射器和酒杯培养装置22BuchnerBuchner（布赫纳）（布赫纳）（布赫纳）（布赫纳）1897 1897 1897 1897年，年，年，年，BuchnerBuchnerBuchnerBuchner（布（布（布（布赫纳）赫纳）赫纳）赫纳）阐明了阐明了阐明了阐明了发酵的化学本发酵的化学本发酵的化学本发酵的化学本质质质质。即发酵是由酶引起的一。即发酵是由酶引起的一。即发酵是由酶引起的一。即发酵是由酶引起的一类化
18、学反应。类化学反应。类化学反应。类化学反应。实验：实验：实验：实验：酵母菌细胞用石英砂磨碎制酵母菌细胞用石英砂磨碎制酵母菌细胞用石英砂磨碎制酵母菌细胞用石英砂磨碎制成酵母汁成酵母汁成酵母汁成酵母汁 （应用于医学）（应用于医学）（应用于医学）（应用于医学）+白砂白砂白砂白砂糖（防腐）糖（防腐）糖（防腐）糖（防腐）意外发现发酵意外发现发酵意外发现发酵意外发现发酵 这是无生物细胞体系发酵的这是无生物细胞体系发酵的这是无生物细胞体系发酵的这是无生物细胞体系发酵的最初例子。最初例子。最初例子。最初例子。23232323FlemingFleming1928192819281928年，年，年，年，Flemi
19、ngFleming发发发发现了现了现了现了青霉素青霉素青霉素青霉素，开创了好气开创了好气开创了好气开创了好气性发酵工程，性发酵工程，性发酵工程，性发酵工程，建立了通风建立了通风建立了通风建立了通风搅拌技术。搅拌技术。搅拌技术。搅拌技术。弗莱明(18811995)英国细菌学家19281928年，年，FlemingFleming将其将其将其将其命名为：青霉素命名为：青霉素命名为：青霉素命名为：青霉素24242424 霉菌菌落周围出现抑制萄葡球菌生长的抑制现象产黄青霉菌落细菌生长抑制区域正常细菌生长区域-抗生素的发现2519401940年，年，FloreryFlorery和和ChainChain：v
20、v碘黄青霉中得到了纯品青霉素，继而放线碘黄青霉中得到了纯品青霉素，继而放线菌菌链霉素，金、土、卡那、红、新、链霉素，金、土、卡那、红、新、庆大庆大.等相继发现。等相继发现。vv19841984年达年达90009000多种。多种。vv19451945年，抗生素工业（发酵工业正式兴起）年，抗生素工业（发酵工业正式兴起）FloreryFlorery和和和和ChainChain2626J.D.Waston,H.F.C.Crick发现DNA双螺旋模型分子生物学发展阶段（成熟期）27Watson Watson 和和和和 Crick Crickvv1956195619561956年，年，年，年，Watson
21、 Watson 和和和和 CrickCrick发现发现发现发现DNADNADNADNA双双双双螺旋结构，为微生物螺旋结构，为微生物螺旋结构，为微生物螺旋结构，为微生物遗传学及育种技术的遗传学及育种技术的遗传学及育种技术的遗传学及育种技术的研究带来极大发展研究带来极大发展研究带来极大发展研究带来极大发展。2828分子生物学发展阶段分子生物学发展阶段（成熟期）特点（成熟期）特点微生物学成为十分热门的前沿基础学科微生物成为生物学研究中的最主要对象生物工程中，发酵工程是最成熟的应用技术29氨基酸生产菌种氨基酸生产菌种v19561956年，日本的年，日本的士下祝郎士下祝郎利用发利用发酵法制造了酵法制造了
22、GluGlu。v至今至今2222种氨基酸用发酵法生产，种氨基酸用发酵法生产，其中其中1818种直接发酵，种直接发酵，4 4种用酶转化种用酶转化法生产。法生产。3030vv发酵是一门古老而又现代的技术，结合了发酵是一门古老而又现代的技术，结合了神秘的传统、古老的文化和变化无穷的生神秘的传统、古老的文化和变化无穷的生物技术物技术。vv文化底蕴深厚、产品形态多种多样、技术文化底蕴深厚、产品形态多种多样、技术手段推陈出新、理论研究和技术创新永无手段推陈出新、理论研究和技术创新永无止境。止境。四、发酵食品的渊源及其文化内涵四、发酵食品的渊源及其文化内涵37vv 最早的发酵产品据记载起源与最早的发酵产品据
23、记载起源与最早的发酵产品据记载起源与最早的发酵产品据记载起源与5000BC5000BC5000BC5000BC。据记载最早的。据记载最早的。据记载最早的。据记载最早的发酵食品应是酒类，通常认为是发酵食品应是酒类，通常认为是发酵食品应是酒类，通常认为是发酵食品应是酒类，通常认为是wine,wine,wine,wine,因为大自然中具因为大自然中具因为大自然中具因为大自然中具备了野生果类和酵母菌，条件适宜情况下即行发酵。备了野生果类和酵母菌，条件适宜情况下即行发酵。备了野生果类和酵母菌，条件适宜情况下即行发酵。备了野生果类和酵母菌，条件适宜情况下即行发酵。在神话传说中亦有猿猴酿酒之说。由于自然界中
24、资源在神话传说中亦有猿猴酿酒之说。由于自然界中资源在神话传说中亦有猿猴酿酒之说。由于自然界中资源在神话传说中亦有猿猴酿酒之说。由于自然界中资源的多样性，便有了多种多样的发酵食品。的多样性，便有了多种多样的发酵食品。的多样性，便有了多种多样的发酵食品。的多样性，便有了多种多样的发酵食品。vv5000-6000BC5000-6000BC5000-6000BC5000-6000BCwinewinewinewine、黄酒、白酒、黄酒、白酒、黄酒、白酒、黄酒、白酒、CheeseCheeseCheeseCheesevv4000BC4000BC4000BC4000BCBeerBeerBeerBeer，至古埃
25、及即出现了麦芽糖化，至古埃及即出现了麦芽糖化，至古埃及即出现了麦芽糖化，至古埃及即出现了麦芽糖化。vv酱油等调味品酱油等调味品酱油等调味品酱油等调味品vv白酒：农业社会粮食节余，生霉、发酵、蒸馏而得白酒：农业社会粮食节余，生霉、发酵、蒸馏而得白酒：农业社会粮食节余，生霉、发酵、蒸馏而得白酒：农业社会粮食节余，生霉、发酵、蒸馏而得古古古古 老：老：老：老：38383838l l古老的发酵食品自产生以来，古老的发酵食品自产生以来，古老的发酵食品自产生以来，古老的发酵食品自产生以来，长时间内停留在自然酿造长时间内停留在自然酿造长时间内停留在自然酿造长时间内停留在自然酿造阶段阶段阶段阶段。即知其然而不
26、知其所以然，通常以经验掌握。由。即知其然而不知其所以然，通常以经验掌握。由。即知其然而不知其所以然，通常以经验掌握。由。即知其然而不知其所以然，通常以经验掌握。由于节气、环境的变化即决定了产品的成败，因此食品酿于节气、环境的变化即决定了产品的成败，因此食品酿于节气、环境的变化即决定了产品的成败，因此食品酿于节气、环境的变化即决定了产品的成败，因此食品酿造甚至被赋予很多神秘色彩，甚至出现了对曲的顶礼膜造甚至被赋予很多神秘色彩，甚至出现了对曲的顶礼膜造甚至被赋予很多神秘色彩，甚至出现了对曲的顶礼膜造甚至被赋予很多神秘色彩，甚至出现了对曲的顶礼膜拜，与一些祭祀活动也连起来。由于其发酵的机理一直拜，与
27、一些祭祀活动也连起来。由于其发酵的机理一直拜，与一些祭祀活动也连起来。由于其发酵的机理一直拜，与一些祭祀活动也连起来。由于其发酵的机理一直未能充分揭示，因此发酵技术也迟迟未能进一步发扬光未能充分揭示，因此发酵技术也迟迟未能进一步发扬光未能充分揭示，因此发酵技术也迟迟未能进一步发扬光未能充分揭示，因此发酵技术也迟迟未能进一步发扬光大和合理调控。直到大和合理调控。直到大和合理调控。直到大和合理调控。直到巴斯德、科赫巴斯德、科赫巴斯德、科赫巴斯德、科赫等人的工作成果推动等人的工作成果推动等人的工作成果推动等人的工作成果推动了微生物发酵及工艺调控的推陈出新。了微生物发酵及工艺调控的推陈出新。了微生物发
28、酵及工艺调控的推陈出新。了微生物发酵及工艺调控的推陈出新。现现现现 代：代：代：代：3939vv关于酒曲，关于酒曲，关于酒曲，关于酒曲，“千年酒窖万年糟千年酒窖万年糟千年酒窖万年糟千年酒窖万年糟”之说，引起了国之说，引起了国之说，引起了国之说，引起了国内外研究者的浓厚兴趣。内外研究者的浓厚兴趣。内外研究者的浓厚兴趣。内外研究者的浓厚兴趣。vv与许多民族文化融为一体。与许多民族文化融为一体。与许多民族文化融为一体。与许多民族文化融为一体。英国的英国的英国的英国的WhiskyWhiskyWhiskyWhisky荷兰的荷兰的荷兰的荷兰的CheeseCheeseCheeseCheese俄国的俄国的俄国
29、的俄国的黑面包黑面包黑面包黑面包（大脸面包）（大脸面包）（大脸面包）（大脸面包）德国的德国的德国的德国的啤酒啤酒啤酒啤酒中国的中国的中国的中国的白酒白酒白酒白酒日本的日本的日本的日本的清酒清酒清酒清酒法国的法国的法国的法国的香槟香槟香槟香槟文化内涵文化内涵：40404040中国的中国的中国的中国的酒文化酒文化酒文化酒文化，出现了各时代以酒为载体的诗，出现了各时代以酒为载体的诗，出现了各时代以酒为载体的诗，出现了各时代以酒为载体的诗词歌赋词歌赋词歌赋词歌赋“借酒吟诗借酒吟诗借酒吟诗借酒吟诗”、“以诗言志以诗言志以诗言志以诗言志”。陶渊明陶渊明陶渊明陶渊明的诗几乎诗诗有酒的诗几乎诗诗有酒的诗几乎诗
30、诗有酒的诗几乎诗诗有酒桃花源记桃花源记桃花源记桃花源记李白李白李白李白1050105010501050首诗中首诗中首诗中首诗中170170170170首首首首借酒诗狂借酒诗狂借酒诗狂借酒诗狂杜甫杜甫杜甫杜甫1400140014001400余首诗中余首诗中余首诗中余首诗中300300300300余首余首余首余首借酒消愁借酒消愁借酒消愁借酒消愁欧阳修欧阳修欧阳修欧阳修的的的的醉翁亭记醉翁亭记醉翁亭记醉翁亭记“醉翁醉翁醉翁醉翁”（琅琊山）（琅琊山）（琅琊山）（琅琊山）工艺方面工艺方面工艺方面工艺方面：踩曲边踏边唱、：踩曲边踏边唱、：踩曲边踏边唱、：踩曲边踏边唱、红高粱红高粱红高粱红高粱、日本、日本、
31、日本、日本清酒的清酒的清酒的清酒的“陈化陈化陈化陈化”和音乐等和音乐等和音乐等和音乐等文化内涵：文化内涵：文化内涵：文化内涵：41414141第一个转折点第一个转折点第一个转折点第一个转折点微生物纯种分离培养技微生物纯种分离培养技微生物纯种分离培养技微生物纯种分离培养技术建立术建立术建立术建立vv自然发酵时期：知其然而不知其所以然，自然发酵时期：知其然而不知其所以然，自然发酵时期：知其然而不知其所以然，自然发酵时期：知其然而不知其所以然，如厌气性如厌气性如厌气性如厌气性酒类，好气性酒类，好气性酒类，好气性酒类，好气性醋。醋。醋。醋。vv微生物纯种分离培养技术，开创了人为微生物纯种分离培养技术，
32、开创了人为微生物纯种分离培养技术，开创了人为微生物纯种分离培养技术，开创了人为控制微生物时代，减少了腐败现象，控制微生物时代，减少了腐败现象，控制微生物时代，减少了腐败现象，控制微生物时代，减少了腐败现象，实现了无菌操作；发明了简便的密封实现了无菌操作；发明了简便的密封实现了无菌操作；发明了简便的密封实现了无菌操作；发明了简便的密封式发酵罐；人工控制条件，提高发酵式发酵罐；人工控制条件，提高发酵式发酵罐；人工控制条件，提高发酵式发酵罐；人工控制条件，提高发酵效率，稳定产品质量。效率，稳定产品质量。效率，稳定产品质量。效率，稳定产品质量。二、发酵工业的工程技术发展史二、发酵工业的工程技术发展史3
33、131l l20202020世纪世纪世纪世纪40404040年代，由于二战暴发，刺激了抗生素发年代，由于二战暴发，刺激了抗生素发年代，由于二战暴发，刺激了抗生素发年代，由于二战暴发，刺激了抗生素发酵工业的兴起，成功建立起深层通气培养法及整酵工业的兴起，成功建立起深层通气培养法及整酵工业的兴起，成功建立起深层通气培养法及整酵工业的兴起，成功建立起深层通气培养法及整套工艺，包括套工艺，包括套工艺，包括套工艺，包括向发酵罐内通入大量无菌空气、通向发酵罐内通入大量无菌空气、通向发酵罐内通入大量无菌空气、通向发酵罐内通入大量无菌空气、通过搅拌使空气分布均匀、培养基的灭菌和无菌接过搅拌使空气分布均匀、培养
34、基的灭菌和无菌接过搅拌使空气分布均匀、培养基的灭菌和无菌接过搅拌使空气分布均匀、培养基的灭菌和无菌接种种种种 、通氧量、通氧量、通氧量、通氧量、pHpHpHpH、培养物供给、培养物供给、培养物供给、培养物供给等均已解决，刺等均已解决，刺等均已解决，刺等均已解决，刺激了有机酸、酶制剂、维生素、激素等的大规模激了有机酸、酶制剂、维生素、激素等的大规模激了有机酸、酶制剂、维生素、激素等的大规模激了有机酸、酶制剂、维生素、激素等的大规模生产。生产。生产。生产。第二个转折点第二个转折点第二个转折点第二个转折点通气搅拌的好氧发酵工程技术建立（深层液态发酵）通气搅拌的好氧发酵工程技术建立（深层液态发酵）通气
35、搅拌的好氧发酵工程技术建立（深层液态发酵）通气搅拌的好氧发酵工程技术建立（深层液态发酵）32323232vv以动态生物化学和遗传学为基础，将微以动态生物化学和遗传学为基础，将微生物进行人工诱变，选育高产菌株，实生物进行人工诱变，选育高产菌株，实现有选择地大量生产目的产物。该技术现有选择地大量生产目的产物。该技术先在氨基酸生产上获得成功，而后在核先在氨基酸生产上获得成功，而后在核苷酸、有机酸、抗生素等其它产品中得苷酸、有机酸、抗生素等其它产品中得到应用。到应用。第三个转折点第三个转折点第三个转折点第三个转折点人工诱变育种和代谢控制发酵工程技术的建立人工诱变育种和代谢控制发酵工程技术的建立人工诱变
36、育种和代谢控制发酵工程技术的建立人工诱变育种和代谢控制发酵工程技术的建立3333 发酵罐的大型化、多样化、连续化和自动化方发酵罐的大型化、多样化、连续化和自动化方发酵罐的大型化、多样化、连续化和自动化方发酵罐的大型化、多样化、连续化和自动化方面有了极大发展。发酵过程的基本参数包括面有了极大发展。发酵过程的基本参数包括面有了极大发展。发酵过程的基本参数包括面有了极大发展。发酵过程的基本参数包括T T T T、pH pH pH pH、罐压、溶、罐压、溶、罐压、溶、罐压、溶O O O O2 2 2 2 、EhEhEhEh、空气流量、泡沫、空气流量、泡沫、空气流量、泡沫、空气流量、泡沫、COCOCOC
37、O2 2 2 2含量等均可自动记录和控制。（在线测试含量等均可自动记录和控制。（在线测试含量等均可自动记录和控制。（在线测试含量等均可自动记录和控制。（在线测试探头等）探头等）探头等）探头等）第四个转折点第四个转折点发酵动力学、发酵的连续化自动化工程技术的建立发酵动力学、发酵的连续化自动化工程技术的建立发酵动力学、发酵的连续化自动化工程技术的建立发酵动力学、发酵的连续化自动化工程技术的建立3434 针对单纯发酵法的缺陷，利用发酵法生产前针对单纯发酵法的缺陷，利用发酵法生产前体，用化学合成法得到终产品或反之。如体，用化学合成法得到终产品或反之。如AmynoAmyno法生产酱油。法生产酱油。发酵与
38、酿造技术的发酵与酿造技术的发酵与酿造技术的发酵与酿造技术的第五个转折点第五个转折点第五个转折点第五个转折点第五个转折点第五个转折点 微生物生物合成和化学反应相结合工程技术的建立微生物生物合成和化学反应相结合工程技术的建立微生物生物合成和化学反应相结合工程技术的建立微生物生物合成和化学反应相结合工程技术的建立3535vvDNADNA重组技术大大推动了发酵与酿造技术重组技术大大推动了发酵与酿造技术的发展的发展vv细胞融合、杂交育种、基因工程技术细胞融合、杂交育种、基因工程技术细胞融合、杂交育种、基因工程技术细胞融合、杂交育种、基因工程技术：基因体外重基因体外重组与克隆的工程菌株构建组与克隆的工程菌
39、株构建vv生物反应器：生物反应器：生物反应器：生物反应器：反应罐等设备、昆虫躯体、动物反应罐等设备、昆虫躯体、动物细胞乳腺、植物细胞的根茎果实。细胞乳腺、植物细胞的根茎果实。DNADNA重组技术重组技术重组技术重组技术36361 1 1 1、按产业部门来分：、按产业部门来分：、按产业部门来分：、按产业部门来分：uu酿酒工业酿酒工业酿酒工业酿酒工业uu传统酿造工业传统酿造工业传统酿造工业传统酿造工业uu有机酸发酵工业有机酸发酵工业有机酸发酵工业有机酸发酵工业uu酶制剂发酵工业：淀粉酶中酶制剂发酵工业：淀粉酶中酶制剂发酵工业：淀粉酶中酶制剂发酵工业：淀粉酶中95%95%95%95%以上为霉菌、细菌
40、淀粉酶以上为霉菌、细菌淀粉酶以上为霉菌、细菌淀粉酶以上为霉菌、细菌淀粉酶uu氨基酸发酵工业氨基酸发酵工业氨基酸发酵工业氨基酸发酵工业uu功能性食品生产工业：低聚糖、真菌多糖、红曲等功能性食品生产工业：低聚糖、真菌多糖、红曲等功能性食品生产工业：低聚糖、真菌多糖、红曲等功能性食品生产工业：低聚糖、真菌多糖、红曲等uu食品添加剂生产工业：黄原胶、海藻糖食品添加剂生产工业：黄原胶、海藻糖食品添加剂生产工业：黄原胶、海藻糖食品添加剂生产工业：黄原胶、海藻糖uu菌体制造工业：单细胞蛋白、酵母等菌体制造工业：单细胞蛋白、酵母等菌体制造工业：单细胞蛋白、酵母等菌体制造工业：单细胞蛋白、酵母等uu维生素发酵工
41、业：维生素发酵工业：维生素发酵工业：维生素发酵工业：VcVcVcVc、VB2VB2VB2VB2、VB12VB12VB12VB12uu核苷酸发酵工业：核苷酸发酵工业：核苷酸发酵工业：核苷酸发酵工业：ATPATPATPATP、IMPIMPIMPIMP、GMPGMPGMPGMP五、发酵与酿造的研究对象五、发酵与酿造的研究对象五、发酵与酿造的研究对象五、发酵与酿造的研究对象uu42424242vv代谢产物发酵：代谢产物发酵：代谢产物发酵：代谢产物发酵：产品包括初级代谢产物、中间代谢产品包括初级代谢产物、中间代谢产品包括初级代谢产物、中间代谢产品包括初级代谢产物、中间代谢产物、次级代谢产物。产物、次级代
42、谢产物。产物、次级代谢产物。产物、次级代谢产物。1 1 1 1、初级代谢产物：、初级代谢产物：、初级代谢产物：、初级代谢产物：微生物生长不同阶段产生不微生物生长不同阶段产生不微生物生长不同阶段产生不微生物生长不同阶段产生不同的代谢产物，对数生长期形成的产物往往是细同的代谢产物，对数生长期形成的产物往往是细同的代谢产物，对数生长期形成的产物往往是细同的代谢产物，对数生长期形成的产物往往是细胞自身生长所必需的，如氨基酸、核苷酸、蛋白胞自身生长所必需的，如氨基酸、核苷酸、蛋白胞自身生长所必需的，如氨基酸、核苷酸、蛋白胞自身生长所必需的，如氨基酸、核苷酸、蛋白质、脂类、糖类等。质、脂类、糖类等。质、脂
43、类、糖类等。质、脂类、糖类等。2 2 2 2、次级代谢产物：、次级代谢产物：、次级代谢产物：、次级代谢产物：微生物细胞生长进入稳定期，微生物细胞生长进入稳定期，微生物细胞生长进入稳定期，微生物细胞生长进入稳定期，有些微生物合成的在对数生长期不能合成的、对有些微生物合成的在对数生长期不能合成的、对有些微生物合成的在对数生长期不能合成的、对有些微生物合成的在对数生长期不能合成的、对细胞代谢没有明显意义但具有明显优势的化合物。细胞代谢没有明显意义但具有明显优势的化合物。细胞代谢没有明显意义但具有明显优势的化合物。细胞代谢没有明显意义但具有明显优势的化合物。2 2、按产品性质来分：、按产品性质来分：、
44、按产品性质来分：、按产品性质来分：43434343vv酶制剂发酵酶制剂发酵酶制剂发酵酶制剂发酵：1894189418941894年，日本高峰年，日本高峰年，日本高峰年，日本高峰(Takanin)(Takanin)(Takanin)(Takanin)利用霉菌利用霉菌利用霉菌利用霉菌高高高高峰淀粉酶峰淀粉酶峰淀粉酶峰淀粉酶 （胞内或胞外）（胞内或胞外）（胞内或胞外）（胞内或胞外）酶分离提取酶分离提取酶分离提取酶分离提取酶制剂酶制剂酶制剂酶制剂 固固固固定化酶定化酶定化酶定化酶 （中国的曲酒可以看成是复合酶制剂的生产）。（中国的曲酒可以看成是复合酶制剂的生产）。（中国的曲酒可以看成是复合酶制剂的生产
45、）。（中国的曲酒可以看成是复合酶制剂的生产）。vv生物转化发酵生物转化发酵生物转化发酵生物转化发酵：生物转化是指利用生物细胞中的一种或生物转化是指利用生物细胞中的一种或生物转化是指利用生物细胞中的一种或生物转化是指利用生物细胞中的一种或多种酶，作用于一些化合物的特定部位（基团），使它多种酶，作用于一些化合物的特定部位（基团），使它多种酶，作用于一些化合物的特定部位（基团），使它多种酶，作用于一些化合物的特定部位（基团），使它转变成结构相类似但具有更大经济价值化合物的生化反转变成结构相类似但具有更大经济价值化合物的生化反转变成结构相类似但具有更大经济价值化合物的生化反转变成结构相类似但具有更大经
46、济价值化合物的生化反应。其特点是：反应特异性强。如：应。其特点是：反应特异性强。如：应。其特点是：反应特异性强。如：应。其特点是：反应特异性强。如：LA CLALA CLALA CLALA CLAvvSCPSCPSCPSCP、藻类、食用菌类、藻类、食用菌类、藻类、食用菌类、藻类、食用菌类（冬虫夏草、蜜环菌、灵芝、茯苓、（冬虫夏草、蜜环菌、灵芝、茯苓、（冬虫夏草、蜜环菌、灵芝、茯苓、（冬虫夏草、蜜环菌、灵芝、茯苓、香菇、云芝）香菇、云芝）香菇、云芝）香菇、云芝）2 2、按产品性质来分：、按产品性质来分：、按产品性质来分：、按产品性质来分：vv44444444与化学工业相比，食品发酵与酿造的特点：
47、与化学工业相比，食品发酵与酿造的特点：安全简单安全简单安全简单安全简单原料广泛原料广泛原料广泛原料广泛反应专一反应专一反应专一反应专一代谢多样代谢多样代谢多样代谢多样易受污染易受污染易受污染易受污染菌种选育菌种选育菌种选育菌种选育六、食品发酵与酿造的特点六、食品发酵与酿造的特点451 1 1 1、采用多种原料，且多以淀粉质原料为主。、采用多种原料，且多以淀粉质原料为主。、采用多种原料，且多以淀粉质原料为主。、采用多种原料，且多以淀粉质原料为主。vv植物性原料植物性原料植物性原料植物性原料：麦麦麦麦 ：beerbeerbeerbeer、breadbreadbreadbread、格瓦斯、格瓦斯、格
48、瓦斯、格瓦斯(Kowas)(Kowas)(Kowas)(Kowas)豆：豆：豆：豆：酱油、豆豉、腐乳（酱油、豆豉、腐乳（酱油、豆豉、腐乳（酱油、豆豉、腐乳（ToFoToFoToFoToFo）、）、）、）、TemphTemphTemphTemph、纳豆、纳豆、纳豆、纳豆水果：酒、果醋水果：酒、果醋水果：酒、果醋水果：酒、果醋菜：菜：菜：菜：KimichiKimichiKimichiKimichi（朝鲜）（朝鲜）（朝鲜）（朝鲜）茶叶：红茶、茶菌（海宝，醋酸菌、酵母、乳酸菌茶叶：红茶、茶菌（海宝，醋酸菌、酵母、乳酸菌茶叶：红茶、茶菌（海宝，醋酸菌、酵母、乳酸菌茶叶：红茶、茶菌（海宝，醋酸菌、酵母、乳
49、酸菌+红红红红茶水茶水茶水茶水+糖）糖）糖）糖）vv动物性原料动物性原料动物性原料动物性原料：乳：酸奶、乳：酸奶、乳：酸奶、乳：酸奶、CheeseCheeseCheeseCheese、KurmissKurmissKurmissKurmiss、KetirKetirKetirKetir肉：香肠、沙拉米肉：香肠、沙拉米肉：香肠、沙拉米肉：香肠、沙拉米(Salami)(Salami)(Salami)(Salami)等等等等我国发酵食品的工艺特色：我国发酵食品的工艺特色：464646462 2、多菌种混合发酵多菌种混合发酵多菌种混合发酵多菌种混合发酵，且多以霉菌为主的微生，且多以霉菌为主的微生，且多以霉
50、菌为主的微生，且多以霉菌为主的微生物群。（国外多以细菌、乳酸菌）物群。（国外多以细菌、乳酸菌）物群。（国外多以细菌、乳酸菌）物群。（国外多以细菌、乳酸菌）3 3 3 3、工艺复杂、多用曲、工艺复杂、多用曲、工艺复杂、多用曲、工艺复杂、多用曲：董酒生产制的曲用：董酒生产制的曲用：董酒生产制的曲用：董酒生产制的曲用72727272味中药。曲（味中药。曲（味中药。曲（味中药。曲（KojiKojiKojiKoji）4 4 4 4、多为固态发酵、多为固态发酵、多为固态发酵、多为固态发酵：醅、醪：醅、醪：醅、醪：醅、醪我国发酵食品的工艺特色：我国发酵食品的工艺特色：47474747vv生物技术的四大技术体