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发酵工艺学论文

2023-12-06 21:55 来源:学术参考网 作者:未知

发酵工艺学论文

发酵工程论文

发酵工程是利用工业微生物的特定性状和功能,通过发酵过程来生产目的产物或将生物直接用于工业化生产的技术体系,是建立在发酵工业基础上,与化学工程紧密结合的一门学科,现在是我为您整理的发酵工程论文,希望对您有所帮助。

从多年发酵工程课程的讲授以及国内大部分高校发酵工程课程的讲授内容来看,发酵工程授课案例主要涉及到抗生素、氨基酸、柠檬酸等好氧发酵工艺及发酵机制,以及酒精、酿造酒、乳酸等厌氧发酵机制及工艺,很少涉及到基因工程产品如EGF、EPO、重组人乙肝疫苗等的发酵机制和工艺。生物技术药物已广泛用于治疗癌症、艾滋病、贫血、发育不良、糖尿病、心力衰竭、血友病、囊性纤维变性和一些罕见的遗传疾病[6]。目前我国从事生物技术药物产业研究与开发人数仅相当于美国的1/4,从事生物医药产品研究与开发的人才更是严重不足,已成为制约我国生物医药产业发展的瓶颈。这就要求我们编制、修订教学大纲时,在保留典型的传统菌的好氧发酵和厌氧发酵案例基础上,着重引入基因工程菌制药的发酵工艺,扩展学生的知识面,为他们将来到制药企业就业奠定良好基础。

1选取合适的教材

发酵工程优秀教材很多,像《微生物工程工艺原理》、《微生物工程》、《发酵工艺原理与技术》、《生物工艺学》、《现代工业发酵调控学》、《发酵工艺学》等,我们在前些年的教学过程中也选用了多个版本的《微生物工程》,结合我校生物技术专业学生的知识体系和培养方向,目前我们选用全国高等学校发酵工程专用教材、教育部普通高等教育“十一五”国家级规划教材华南理工大学姚汝华教授编写的《微生物工程工艺原理》,此书按照发酵工艺操作单元的先后顺序排布各章,脉络清晰,系统性好,该书在难易程度上很适合我们的学生,但是该书侧重于发酵机制的讲授,发酵工艺和设备没有涉及。因此,在前期教学积累的基础上,我们授课团队正在努力编写一本适合于我们自己的教材,增添发酵工艺及设备,以及基因工程产品的发酵工艺。同时为提高学习的广度和深度,为学生推荐了《发酵工艺原理》、《发酵设备》、《发酵工程实验技术》等参考书。

2开展发酵工程实验,提高学生综合素质

发酵工程是利用工业微生物的特定性状和功能,通过发酵过程来生产目的产物或将生物直接用于工业化生产的技术体系,是建立在发酵工业基础上,与化学工程紧密结合的一门学科,它是连接生命科学研究与应用的桥梁[7]。在基因工程和细胞工程的应用中,要想把定向改造的物种转化成产品,也需用到发酵工程技术。发酵工程实验开展的场所是发酵罐,这是发酵工业独有的特点,同时有一套严密的工艺流程让发酵原料通过菌种吸收转化成我们所需要的发酵产品,发酵周期长,步骤繁多。通过发酵工程实验课程的学习,培养学生实际动手操作能力,让学生亲自动手操作发酵罐,开展发酵罐空消和实消操作,以及常规发酵产品如酒精、柠檬酸、青霉素的发酵,使学生真正的达到学以致用,同时又锻炼了学生的自主性、创作性和责任心。师范院校的理科学生,普遍缺乏工艺概念,但他们又非常渴望了解真正的生产过程。我们针对发酵工程的主要内容,组织学生到啤酒厂、白酒厂、制药企业开展生产实习,使学生亲自到白酒、啤酒和药物的生产线上了解工艺流程,切切实实的把课堂上学到的理论知识与生产工艺联系起来,学生反映收获很大。总之,发酵工程实验集成度较高,牵涉到生物化学、微生物学、分析化学、有机化学、发酵工艺学、化学原理等学科的实验内容,有别于普通实验课程的是工厂生产实习,真正做到理论实践相结合,最终达到学以致用的培养目的。

3改进教学方法,切实提高学生创新能力

教学方法的改革,首先取决于教师本身的学术水平和综合素质的提高,教学方法改革服从人才素质培养,以大面积提高教学质量为目标,和教学内容的改革密不可分。生动、丰富的教材,有价值的有说服力的'理论,以培养学生学习和实践的态度、思维以及能力的开放式教学,无疑会激发学生的学习兴趣。从某种意义上说教学的目的是教会学生“学会学习”,“授人以鱼,不如授人以渔”。

3.1案例教学

发酵工程是一门实验实践极强的学科,知识的归纳和总结是建立于具体的发酵机制和工艺案例的基础上。在授课过程中,典型的案例不仅使课堂生动形象,而且使学生容易理解和记忆,触类旁通,达到知识迁移的目的。例如在讲青霉素的发酵这部分内容时,通过详细讲解青霉素的发现,引出伟大的科学家弗莱明,进而讲解青霉素发酵的发酵机制、过程控制、提取及纯化相关内容,学生被激起兴趣,学起来也容易接受。学习之后,可以引导学生进行讨论,如抗生素的种类、我们生小病的时候用到了哪些抗生素、抗生素对能治疗那些疾病、滥用抗生素有何危害等等问题,使学生从思想上真正理解“抗生素是一把双刃剑”,从而在以后的生活中学以致用,进而影响身边的人及下一代合理利用抗生素,为社会进步做出贡献。

3.2启发、讨论式教学

讲课的过程中首先讲授难点、重点,善于提出问题,让学生跟着老师的思路走,随着一个又一个的问题启发学生思考、归纳、总结。比如在讲授发酵过程的控制这部分内容开始时,引入酸奶的发酵。酸奶在生活中很普遍,同学们也不陌生,有的同学家做过酸奶,因此对酸奶的发酵还有一点常识,接受起来更容易一些。首先提出问题,酸奶发酵的原料和菌种从哪里来?酸奶发酵是好氧发酵还是厌氧发酵?发酵多长时间合适,夏天和冬天发酵时间一样吗?通过这些问题,启发学生思考讨论,最终引出酸奶的发酵工艺及注意事项,随后在实验课时让每位同学亲自动手做一款自己喜欢的酸奶,巩固和吸收理论学习。

3.3比较归纳教学法

比较式教学法通过对不同知识点的对比分析,找到其相同和不同处,在比较的过程中对知识点归纳概括,有助于从本质上理解和记忆知识。比如在讲授培养基的制备过程中,让学生比较种子培养基与发酵培养基的相同点和不同点,说出两种培养基C/N比有何不同及不同的原因是什么。又比如在讲培养基的灭菌时,在讲述了分批灭菌和三种常见的连续灭菌流程连消塔——喷淋冷却流程、喷射加热——真空冷却流程、薄板热交换器连续灭菌流程之后,让学生对分批灭菌和连续灭菌进行对比总结,学生就容易理清楚,弄懂复杂的内容。

4优化考试模式,重在平时学习的思考与探讨

在发酵工程实验及理论教学考核方法中,一是包括到课情况。在开课之前详细向学生讲述发酵工程课程在生物技术专业的应用及其重要性,课程的讲授和考核方式,通过到课率来约束学生学习及实验的自觉性。二是考核内容和考核方式多样化,加强课堂考核、作业考核,平时考核与期末考核成绩的比例由原来的3∶7加大到6∶4,综合反映发酵工程课程实践性强的特色。三是实践教学实施“以考促训,以赛促练”,强化技能培养,规定技能考试不过关,不允许参加理论考试。四是在教学中注重因材施教和个性化培养。

5小结

当前生物技术飞速发展,发酵新产品不断涌出,它要求我们的发酵工程专业课教师在讲授传统知识的同时,不断学习发酵工程方面的前沿知识,及时根据发酵工程产品市场更新教学内容,同时在授课的过程中灵活采用各种教学方法,甚至有必要到工厂车间实习实训。从当前经济发展和高校改革趋势来看,生物技术专业不但在地方师范院校有很大的发展空间,而且也将是今后一些师范院校向综合型大学转型的必要环节。发酵工程课程作为生物技术专业的核心课程,是微生物学、生物化学、数学、计算机技术的应用,同时又是分子生物学、细胞工程、基因工程技术的深入开展,而生化工程、生物工业下游技术、微生物遗传育种技术又是发酵工程课程的深入和补充,因此发酵工程课程在生物技术专业承上启下,是一门非常重要的专业必修课程。所以,在当前转型发展大形势下,发酵工程课程教学改革势在必行,必须以培养学生观察问题、分析问题和解决问题的能力为目标,在开展理论教学基础上,切实开展实验教学和生产实习,最终培养出满足企业、市场和科研需要的优秀毕业生。

发酵工程论文怎么写

为温室供能用沼气发酵方法及发酵系统
摘要:介绍了一种能够为温室供能用的沼气发酵方法及发酵系统的专利技术。发酵系统具体由生物酸化积肥装置、缓冲调节池、高效沼气发生装置、出水沉淀池、出水暂存池和沼气缓存装置等依次经管道和阀门连接组成。发酵方法具体步骤包括生物酸化积肥装置的启动和原料的生物酸化储存,高效沼气发生装置的启动、沼气生产供应、休停和再启动等。该技术与传统沼气技术相比,具有一定的优势能够根据温室生产实际,及时把分散在全年产生的种植业有机废弃物投加到产酸积肥池中,然后根据温室供能需求,随时通过发酵系统生产沼气。发酵残渣根据生产需要分批取出用于温室有机肥。该技术实现了可以根据温室需求对沼气发酵灵活调节的要求。

  关键词:沼气;温室;供能;可调控性

  1.引言

  温室是现代农业工程中重要的技术主题,温室的发展使传统露天农业转化为保护条件下的可控制农业[1]。目前国际上,温室已经广泛应用于花卉、蔬菜栽培[2]。温室栽培的最大优势是通过温室环境的控制,满足作物的最佳生活条件,抵抗自然灾害等,从而获取最大的生产效益。在温室管理中,温室冬季加温、补光和二氧化碳施肥是重要的环境调控措施[3]。这些调控过程都需要能源的消耗,目前的能源消耗以一次化石能源煤和二次能源柴油、电力[4]为主。这些能源的大量消耗一方面加重了全社会的能源供给负担,另一方面也大幅度提高产品的生产成本。受能源价格影响,许多温室不得不放弃温室的冬季加温、补光和二氧化碳施肥,这样不仅不能充分发挥温室的应有功能,甚至会造成温室管理的失败。

  在温室管理中,每年会产生大量的种植业有机废弃物。目前,这些被随意堆放的废弃物,造成了严重的农业面源污染[3,4]。然而,这些有机废弃物本身富含大量有机质,是非常好的沼气生产原料。如果能用温室生产管理过程中产生的有机废弃物来生产沼气,从而替代煤、石油、电力等不可再生能源用于温室供能,不仅可以降低温室供能成本,同时废弃物中的营养物质又可以循环利用,减少废弃物排放,改善农业环境。但是,迄今为止没有沼气在温室供能领域应用的成功案例。

  2.传统沼气技术与温室供能需求的背离

  沼气发酵技术可以分为两类,即传统沼气发酵技术和水溶性有机物高效沼气发酵技术[5, 6]。这两类技术应用于温室沼气供应都存在诸多技术难点。具体分析如下:

  传统的沼气发酵技术,利用复杂性有机质发酵沼气,沼气产生具有非常大的周期性,往往开始投料时产气慢,中间产气旺盛,而且一旦沼气发酵系统启动,是否产沼气和产生多少沼气,要受原料特性和发酵规律的内在约束,很难调节。而温室用能表现在取暖、二氧化碳施肥等方面,这些能源需求往往受天气的控制,而天气又变化无常。因此,往往是要气时没有气,不要气时产气,如果满足需求将要建立庞大的储气装置,这在投资和占地上是不允许的。如果根据长期天气预报进行计划式投料,在理论上可行,但在实践上是难操作的。一方面,长期天气预报目前的准确性较差,另一方面,关于复杂有机质的产气规律不可能准确预测。同时,温室产生有机废弃物是分散在全年的各个时段,所产生的废弃物大多易腐烂,很难储存。因此传统的沼气技术基本不能适应温室供能需求。

  水溶性有机物高效沼气发酵技术,利用可溶解的简单微生物进行沼气发酵,采用高效反应器可以实现较高的效率[7,8]。一是可溶性有机质非常容易反应,沼气的产生量在反应器负荷允许的范围内,基本决定于短期内的进料量,即进料多产气量大,进料少产气量小,停止进料短期即停止产气。二是成熟反应器中的沼气发酵厌氧微生物具有非常强的耐饥饿性,在长期不进料的情况下,反应器内的微生物能够长期耐受,而且再启动时可以迅速恢复正常高效产气。水溶性有机物高效沼气发酵技术的以上两点技术特征均符合温室需能波动性的要求。但是,如果单独为了温室供能需要而刻意外购水溶性有机物作为发酵原料生产沼气,不仅成本上与化石能源不具竞争优势,而且也达不到生物质废弃物资源就地利用、开展循环经济和环境建设的目的。因此,水溶性有机物高效沼气发酵技术也不适合温室供能需求。

  3.技术内容

  本文提供一种可以根据温室生产实际,把分散在全年产生的种植业有机废弃物投加到发酵系统中,然后根据温室供能需求,随时通过发酵系统生产沼气,能够为温室提供可用的沼气发酵系统及发酵方法。其中,发酵系统由生物酸化积肥装置、 缓冲调节池、 高效沼气发生装置、出水沉淀池、出水暂存池和沼气缓存装置依次经管道和阀门连接组成。其结构如图1所示。其中,生物酸化积肥装置和缓冲池设置主控制阀,缓冲池与高效沼气发生装置之间设置泵, 高效沼气发生装置、出水沉淀池出水暂存池之间通过水的重力自流完成连接, 出水暂存池同时与缓冲调节池和生物酸化积肥装置相连, 中间依次设泵和配水器,高效沼气发生装置联接沼气缓存装置。

  为了保证沼气发酵能够满足温室供能需求,以上发酵系统按如下步骤管理

  第一、进行生物酸化积肥装置的启动和原料生物酸化储存,具体方法如下

  (1)按相当于温室平均每天产生量的2.5~3.5倍质量收集温室种植业有机废弃物或其他种植业有机废弃物作为启动原料,对启动原料进行粉碎预处理;

  (2)向步骤(1)所得预处理原料中添加含N元素物质,混合,控制混合料碳氮比为(20:1)~(30:1);

  (3)将步骤(2)所得混合料投入到初次使用的生物酸化积肥装置中,加入接种物进行接种,混合,得到发酵原料,接种物的加入量为启动原料干重的3%~5%;

  (4)向步骤(3)中生物酸化积肥装置中加水进行发酵,水的加入量为至少高于启动原料平面10cm,发酵温度控制在20~40℃;

  (5)经过4~5天发酵后,发酵液pH值降到6以下,即完成酸化积肥装置的启动;

  (6)按照步骤(1)~(2)的方法随时收集处理温室生产的有机废弃物,及时投入已经启动的生物酸化积肥装置中,不需接种,直接加水至原料平面以上10cm;

  (7)重复步骤(6)直至一个生物酸化积肥装置投满,重新启用另一个生物酸化积肥装置,重复操作步骤(1)~(6) ;

  第二、进行高效沼气发生装置启动,调控装置运行满足温室用能与沼气生产的协调,具体方法如下:

  (1)高效沼气发生装置启动:投入接种物进入高效沼气发生装置,用水或水与生物酸化积肥装置中抽出的酸液混合物加满沼气发生装置,静止3~5d,接种物加入量为3~10kgVSS/m3;从生物酸化积肥装置抽出有机酸液泵入缓冲调节池中,用出水暂存池中的系统出水或外来水调节,控制有机酸液的化学耗氧量(COD)浓度为2000~5000mg/L,作为沼气发酵料;按0.5kg COD/( m3·d)~2kg COD/( m3·d)的速率阶段式调整水力负荷,连续进料直到实现水力负荷为5kg COD/( m3·d)~10kg COD/( m3·d),即完成沼气发生装置的启动,整个启动大约需50~80d。启动期间,温度控制为25~35℃。负荷调整的原则为,每次水力负荷调整运行稳定后,才开始进行下一阶段负荷的增加;沼气发生装置的出水经沉淀池沉淀后,流入出水暂存池,部分作为生物酸化积肥装置液体补加,部分用于缓冲调节池酸液的发酵料调节使用
(2)沼气生产供应:根据温室生产实际预算沼气需求的时间和数量,按1kg COD产 0.4~0.5m3沼气折算有机酸液的需求数量和时间,并按时按量从生物酸化积肥装置中抽机酸液进入缓冲调节池,按步骤(1)中所述方法调节成沼气发酵料;按5kgCOD/( m3·d)~30kg COD/(m3·d)水力负荷的流量,采用间歇或连续方式向已经启动好的沼气发生装置中进料进行沼气生产,产生的沼气进入沼气缓存装置备用;进料的流速控制、间歇或连续方式取决于每次沼气的需求量和沼气缓存装置的体积。沼气需求大、沼气缓存装置体积小时,采用大流量连续进料,反之,使用小流量间歇进料;当一个生物酸化积肥装置中的抽出物小于800~1000mg/L时,即该生物酸化积肥装置停止产酸,停止从该装置继续抽取发酵液。

  (3)沼气生产休停:对于启动好而温室不需要使用沼气,或者一个沼气使用周期结束,温室很久不使用沼气时,停止向高效沼气发生装置中继续进料,装置进入休停状态。休停期间,保持每10~30d补加一次发酵料,保证系统内微生物的营养需求。补加发酵料的调节方法同步骤(1)所述;补加发酵料的量为反应器体积1~3倍,补加速度为2~5kg COD/(m3·d)。

  (4)沼气生产休停后的再启动:对于步骤(3)中已经处于休停状态的高效沼气装置,再进入新的用气周期前必须进行再启动;再启动的方法是在新用气周期开始前3~10d,按照步骤(1)中所述方法调节发酵料,按1.8kg COD/(m3·d)~2.2 kg COD/(m3·d)负荷向高效沼气装置进行适应性进料。

浅谈食品工业中产香酵母的应用论文

浅谈食品工业中产香酵母的应用论文

1引言

产香酵母又名酯酵母,是一类能合成具有芳香气味的酯类物质,如今产香酵母早已不局限于产酯而是在生产过程中能产生让人喜欢闻的香味的各种酵母,香气多为醇类、酯类、酚类、酮类、芳香类等具有挥发性风味的物质,主要的香气类型有:花香型、清香型、果香型等,常被广泛应用于酿造、调味品、功能饮料、无醇饮料、食品等领域的增香。

2产香酵母在农产品中的应用

2.1产香酵母在果酒中的应用

果酒的口感、风味以及质感在果酒发酵酿造生产中起着很重要的作用,尤其是其中的风味是评价果酒优质的一个重要指标。因此果酒增香已成为现今果酒发酵酿造中的一个热门研究课题。果酒品质丰富、种类多样。张大为等从酥梨自然发酵汁中得到了一株不仅糖利用力低而且还可以增加梨酒香味的东方伊莎酵母,并将其作为梨酒生产中的产香菌使用。曹新志等从四川自贡本地梨果中筛选出了一株产香酵母FL-5,产酒精、产酸、产酯能力较好,且发酵周期短。何义从梨果园中分离出一株产香性能好的酿酒酵母Y-5,确立了梨酒酿造工艺,发酵产生的风味明显优于工业菌株ADY,能较好地保留鸭梨的原香味。赵海霞等则从苹果皮中分离出一株孢汉逊酵母属的产香酵母,适合苹果酒酿造,所得苹果酒品质优良,具有苹果酒的典型风味。古其会[5]等从多种成熟的水果皮上分离出一株对病原菌有抑制作用的产酯酵母,可用于番木瓜酒的酿造,经过分子生物学鉴定为梅奇酵母。王雪莹从甜橙果皮上筛选出两株性能优良的酵母S017和F076,其中S017产酯量高达86.75%,而F076发酵过程中产生的萜类物质相对含量比S017高,具有保留原料特殊香气组分的能力。艾方等从柑桔中分离出了两株能够耐受较高的盐、糖浓度的产香酵母,现已用于浓缩果汁和低醇果酒的增香。沈昌从水果、土壤中分离筛选出产香能力较强的酵母N-2,用于紫甘薯发酵酿造,经优化发酵工艺得到了花色苷含量保存多、还原糖浓度低、酒精度高、色泽鲜丽的紫甘薯发酵产品。此外李剑芳从自然发酵猕猴桃汁中分离出一株柠檬形克勒克氏产香酵母E-45,经鉴定为能产醇类、酯类等芳香物质的低发酵力产香酵母,可用于葡萄酒等果酒的增香。自然选育出的产香酵母菌株与工业菌株比较,具有专一性酿造的优势。曹新志等筛选出的产香酵母FL-5与安琪酵母DC-2相比,FL-5酿造的果酒风味更优。袁丽从不同水果中筛选出两株产香酿酒酵母菌GY1、GY2并与安琪酵母相比,GY1、GY2均优于安琪活性酵母。张翠英也从葡萄皮中筛选出一株产香酵母经诱导得到一株在低温条件下仍具有较强的发酵能力,与优良葡萄酒酵母比更具优势。王雪莹分离的S017以果酒干酵母为对照,S017所酿造的甜橙果酒色泽、澄清度、酒香均具备优质果酒的感官品质,在酿造工业中有较好的应用前景。

2.2产香酵母在白酒中的应用

在白酒生产中为了增加酒中的独特风味通常会加入某些化学物品以增加酒的香气,可最终酒中的香气都较为单一。自然酿造的白酒通常会以酒曲窖泥为分离源,筛选耐高温、性能优异、适合白酒增香的产酯酵母,经酿造的白酒经产酯酵母自身合成的风味物质比添加化学物质更多样化,风味更丰富独特,因此越来越多的白酒生产也用产香酵母增香。通常产香酵母的筛选都从大曲发酵的酒液或糟醅中筛选。郭志从泸州老窖窖泥中分离出一株耐受高温的酵母菌,属于异常汉逊酵母属。通过产香条件的响应面优化,得到耐受高温酵母,产生的2-正戊基呋喃、苯乙醇等香气物质,产量比原来浓香型大曲高出约两倍左右。蒲春等从大曲中筛选出一株酶活性高的产香酵母菌并对其功能特性进行测定,产香浓郁,可与其它产酒量高的菌种混合发酵。张春林对大曲发酵液进行了酵母分离,筛选出产香酵母ZY-1和GY-3,通过模拟探索出发酵中产生香气成分的机理,提出了产香酵母是大曲中风味物质形成的重要原因。顾宗珠等从酒曲中筛选出一株产酯量高的酵母,通过正交试验确定最适培养条件,提高白酒品质生产。王晓丹等从贵州某酒厂酒醅中筛出一株产乙酸乙酯的平常假丝酵母、一株产乙酸苯乙酯的毕赤氏酵母。对两株菌进行感官评价和GC-MS检测,结果显示两株酵母即产酒又产香、可将其用于香料和酒类发酵。周世水等从酒曲富集液中筛选出一株Y2-7,发酵后酒精度可达60%、总酯量为2.1g/L,酒液醇香明显。

2.3产香酵母在低醇饮料中的应用

酵母类群中有一类酵母的产酒能力极差、但产酯、产酸、产酮类物质优良,市场对保健品的推行下,各种无醇、低醇饮料出现在生活中,为了此类饮料的广泛应用,满足广大消费人群,工业生产中常用低醇产酯酵母来提高风味。程晨从自然发酵果浆中筛选出发酵速度快且风味好的酵母C7,并将其用于低醇饮料的工艺研究,效果显著。赵晓[20]通过对五株不同来源酵母菌进行生物学特性进行研究,最后筛选出一株适合格瓦斯发酵的酵母菌Y3,可以用于生产具有面包香气的格瓦斯。格瓦斯是以谷物及果蔬为原料经由酵母菌和乳酸菌发酵一种含低度乙醇的饮品,它即具有啤酒的淡爽、香醇的特征,也具有碳酸饮料的清凉爽口特性在。低醇发酵的工艺研究中,孙丙升[21]在新疆,青海,陕西,甘肃四个地采集土壤并进行筛选,最后选出优良的白地霉GS28B和SX71A做为无醇类饮料的生产菌株,根据菌种生理特性,正交试验确定两株菌的最佳工艺组合:温度为24℃,蛋白质含量为1.0g/L,摇床转速为160r/min,GS28B接种量为5.0%,SX71A接种量为2.0%,通过GC-MS测定香气成分为酯类和2-苯乙醇,发酵生产中乙醇含量只有0.02%和0.03%,基本达到了无醇要求,毒理学评定也确定了此类无醇饮料对身体无毒。

2.4产香酵母在调味品中的应用

酵母由于功能各异、长发酵产物丰富,自身理化性质有别,不同环境的酵母会有不同的特性,酵母生存环境分布十分广泛,伴随着酿酒酵母的不断发现,研究者将菌源扩展到食品、调味品等领域,筛选出具有特殊能力的产香酵母,避缺选优的应用于调味品及农产品中。闫美从辣椒酱中筛选出一株耐盐性高达24%的鲁氏产香酵母,主要产具有玫瑰花香的苯乙醇。并与球拟酵母应用于酱油酿造。王刚等从泡菜和豆浆中筛选出一株具有潜在应用价值的产香酵母YG28B、YG28B,与活性干酵母用于发酵面包,风味独特。韩志双等从发酵豆瓣酱中筛选出一株产特殊香味物质、耐盐、发酵力强且产香的异变球拟酵母,在豆瓣酱发酵过程中能增添风味和口感。匡钰从菠萝皮上筛选出一株发酵性能好的酿酒酵母,用于果醋的发酵酿造,所得菠萝果醋具有菠萝的特殊香气,果香爽口。冯杰在对酱油发酵研究中,以一株耐高盐增香酵母菌埃切假丝酵母为研究对象,用浓度为240g/L的氯化钠对菌株进行驯化以提高酵母在酱醪中的适应能力,并通过对发酵工艺的调控,采用两阶段添加法研究了酵母对酱香风味质量的促进,较对照组酵母对主要酱香物质均有所增加,进一步丰富了酱油成分,促进了酱油的风味,提高了酱油的品质。为了提高虾酱的香气和品质,连鑫等从虾酱中分理处一株季氏毕氏产香酵母,该菌产香能力较强,耐盐度达10%,经过驯化可作为虾酱复合发酵剂的菌株使用,用于提高香气度低盐虾酱的发酵。高健等从莴苣中得到一株产香酵母命名为G0901,主要产柠檬烯,相对含量可达20%。较现今柠檬烯生产大多从植物精油中提取,G0901的分离为利用微生物高效生产柠檬烯提供了较好的研究材料。单艺等从传统云南糯米酒中分离出一株产酯能力较强的Y2,通过实验测试,可用于增加酯香味米酒生产中。张世秀等从天然点浆剂酸浆中分离出一株产香性能好的酵母CF610,所产香气浓郁,主要香味物质为苯乙醇。梁辉等从传统腊鱼中分离出两株产香酵母:季也蒙毕赤酵母和平滑假丝酵母,并对两株菌进行理化性质分析,平滑假丝酵母发酵适应性优于季也蒙毕赤酵母,可成为新型肉品发酵剂。

2.5产香酵母在烟叶中的应用

通常多酚等香味前体物质产生的已酸甲酯、苯乙酸甲酯、愈创木酚、异戊醇等挥发性香味物质,对改善烟叶香味品质具有重要的应用价值。张知晓从烟叶中分离出一株产香白地霉13-1,白地霉具有脂肪酶活性,经过线性相关性比较证明脂肪酶是影响白地霉酯类挥发性物的关键因素之一。用白地霉发酵烟叶能显著减低烟叶中还原糖。吕品等从自然陈化的白肋烟叶中分离出产生特殊酸性物质的酵母CB-2,并将其用于香料生产,发酵出的香料具有提高卷烟烟气香气质、降低干燥感和刺激感,柔和了烟气。马海昌也表明利用生香酵母对烟梗发酵液发酵,得到的香料口感以及风味都比枯草芽孢杆菌好。

3产香酵母在酿造中的工艺技术

3.1工艺参数优化

生产中单一的菌株只能提高单方面的风味,而与其它菌株混合运用不仅能很好的利用发酵液中的原料,而且混合发酵时可以产生多种芳香类物质是单一菌种不能合成的。陆振群从优质白酒曲中筛选诱导出一株产乙酸乙酯量多的生香酵母S8,但浓香型白酒的主要香味成分是已酸乙酯,为了获得已酸乙酯,将产酯酵母S8与已酸菌复合培养,能产生大量的已酸乙酯,为浓香型白酒的生产提供了一定的研究意义。丁玉振研究了产香酵母的发酵规律和在醇香果汁生产工艺上的应用。通过实验论证证明低温能有效的控制菌株的发酵进程,低温有利于发酵香气的纯正和圆满,确定在10℃下发酵香气浓郁,将产香酵母与低温发酵工艺结合应用。

3.2共固定化技术

共固定化技术是固定化技术和混合发酵技术基础上发展起来的新技术,将几种细胞同时包埋与同一载体形成稳定的固定化细胞系统。可发挥不同微生物的协同作用。贺江将产酯酵母AS2.300用于多菌种共固定化技术进行苹果醋的酿造,当酵母菌1450、产酯酵母AS2.300、乳酸菌按比例(6∶3∶1)发酵可得到品质良好的苹果醋,相比酵母菌和醋酸菌共固定化颗粒酿造,其发酵性能可以长时间稳定,比酵母菌与醋酸菌共固定化更具优势。同时也避免了液体发酵和固体化技术在品质上的`不足,发酵速率也明显高于文献报道的数据。王克明等[38]在多菌种固定化技术应用于各类发酵的研究中,将红曲霉菌、葡萄酒酵母、产香酵母、嗜酸乳酸菌按比例(3∶2∶2∶1)发酵成苹果酒饮料;将根霉、酿酒酵母、产香酵母按比例(4∶3∶2)发酵成保健红醋,并确定此比例是最佳菌种配量。通过实验得出发酵功能稻米乳饮料的多菌种配比为根霉、酿酒酵母、产香酵母、嗜酸乳酸菌的比例(4∶2∶2∶1)[40]。探讨了苦瓜保健醋中根霉、酿酒酵母、产香酵母、醋酸菌的比例(4∶2∶2∶1)。以酿酒酵母、产香酵母按(4∶1)比例发酵海藻酒、效果显著[42]。以苦瓜为原料,采用固定化酿酒酵母、产香酵母(4∶1)酿造苦瓜酒。

4产香酵母在细胞工程中的应用

随着酿造工艺的发展,饮品的增多,微生物的利用也越来越频繁,从自然界中直接分离的菌株已不适合直接用于工业生产。为了获得更优良的菌株,构建工程菌成了现在的主要手段,在微生物中主要运用诱导育种及原生质体融合技术来获取工业菌种。

4.1原生质体融合技术应用

林小江利用原生质体融合技术将生香酒曲中分离的生香酵母HTE-2和经诱导选育的低甲醇酿酒酵母LM-1进行融合得到PF1。通过生理特性测定,酿酒工艺优化(温度19.07℃、时间5d、糖度17.34%、pH值4.34、接种量2%)使甲醇含量下降,总酯含量提高。以大米、小麦为原料用PF1酒曲可酿造高品质的蒸馏酒。张大为[45]从陕西兴平市梨园里面采样分离出两株酵母,一株酿酒酵母,一株产香酵母,通过原生质体融合技术,将两种菌的优良性状相结合构建基因工程菌。通过理化性质的测定,所融合的酵母具有产酒率高,产香率高的优良酵母,利用中草药代替二氧化硫的作用并与工程菌结合酿造。金磊也从陕西兴平市果园采样筛选出酿酒酵母YDJ05和产香酵母YS03通过原生质体融合技术将YDS05作为亲本菌株X,YS03通过EMS诱变得到一株精氨酸营养缺陷型菌株Y,将XY融合,筛选出一株发酵能力强,产香能力强的双亲优良特性作为适合酿造梨酒的酵母菌株。李锐利从小曲酒的酒曲中分离筛选出高产乙酸乙酯酵母菌株Y1,通过原生质体融合,诱变育种等手段对菌株进行改造得到BY2,稳定性好。并对酵母产酯条件进行了研究,最后将选育的菌株用于清香型小曲白酒酿造,可提高清香型白酒的质量。王林松利用原生质体融合技术以产香优良酵母PF14为融合亲本X,发酵力好的酵母为融合亲本Y进行融合筛选得出具有两种酵母性能的菌株。通过GC-MS对其香气进行鉴定分析,对工程菌株进行了发酵动力学研究,很好的解释和预测了发酵过程中的动态变化。

4.2诱变育种

彭帮柱以酿酒酵母菌株作为诱变出发菌株,利用甲基磺酸乙酯(EMS)进行诱变,得到一株产香的赖氨酸缺陷性突变株,将其作为亲本与发酵力强的酵母进行原生质体融合,通过GC-MS对融合子进行香气成分鉴定,最后筛选出三株产香、发酵能力均强的增香型适合苹果酒酿造的菌株。张翠英以葡萄味分离源,筛选出具有较好产香能力的YU2.28并通过60Coγ射线诱导果酒酵母菌YU2最后选育出耐低温的S15.3。将这两种菌混合发酵后产品比市售的干白葡萄酒品质更佳,对产香酵母发酵的培养基配方进行了研究,最后得出在pH值5.5,添加2%乙醇,0.1%乙酸,培养温度18度,并以玉米粉为基质生长,产香能力强且成本低廉。

5结论与展望

目前,国内对产香酵母已较为全面和广泛的应用,但仍存在有待发展的地方。比如产香酵母菌发酵食品的种类和产量上与发达国家相比还有一定的距离。许多产香酵母的制品还没有形成工业化生产,应最大程度利用产香酵母菌发展产品的优势,研究开发更多的新型品种,使之投放市场。产香酵母分离筛选应用仅仅局限于可以培养的酵母,然而在自然界中可被培养的菌株仅占酵母类群的很小一部分,限制了产香酵母的应用。酵母菌群在发酵过程中不应局限于几种酵母的应用,因多菌群相互作用,可使风味多样化,而在现在的果酒酿造中还是运用单一酵母较多,产香型酵母的研究主要局限在酿造和调味品的应用。还未广泛的应用于其他生活领域;如酵母酶类的应用、产香物质的提取等。在工业生产中大多数都没有根据特殊的菌株去生产具有特异性的产品还是沿用常用的工业菌株,限制了产香酵母的发展。在我国在酿造工艺中技术相对于发达国家还有一些差距,酿造时有害微生物的存在不可避免,而如何避免产香酵母与有害微生物的竞争、如何保证产生的香味物质不被破坏不会挥发方面的研究存在不足。因此,在优良菌株的选育方面需进一步研究以提高产品的产量和品质。产香酵母也是一种重要的单细胞微生物,与人类日常生活和工业应用有这密切的联系。作为酵母的一种也是人类利用最早,应用最广泛,人类直接食用最多的一种微生物。具有发酵,营养强化,增味等功能。当今世界食品发展的潮流是保健食品,即不仅具有食品色香味,而且还具有调节人体生理功能的作用。因此从产香酵母菌发酵食品特点来看,所发酵的食品则属于保健食品,符合时代要求,有强大的生命力和广阔的前景。利用产香酵母开发更多的有利于人体健康的食品,应用高新技术开发酵母在食品上得使用。随着分子生物学、遗传学、基因工程等的发展,从分子水平出发研究产香酵母将会成为研究的主要方向。基因工程菌的建立也会加快产香酵母的应用,在以后各种菌株的应用中,酵母菌群的生态平衡发酵有望成为热门课题。在工业生产中、微生物的发酵生产比化工工业生产相对较环保、产率高、产物副作用小等优势,产香酵母在以后的发展中有望在日用品、农用品、食品、保健品、化妆品等领域广泛应用。

发酵工程论文怎么写

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