1、本課程的學習內容食品發(fā)酵工藝學是介紹利用微生物發(fā)酵生產食品的原理、方法及工藝流程和設備的學科，是發(fā)酵工程在食品工業(yè)上的應用。本課程要求具備食品微生物學、生物化學、食品化學、化工原理以及機械基礎、食品分析等學科的知識，才能更好地學習并綜合運用本課程的理論及技術。 教學內容綱要： 總學時數(shù)：34 學分：2 理論課：25 學時緒論 3學時第一章 酒與酒精 15學時第二章 谷氨酸及味精發(fā)酵工藝 3學時第三章 醬油生產工藝 1學時第四章 醬品 1學時第五章 食醋 2學時 實驗課：9 學時實驗一：甜酒釀的釀造與檢測（6學時）實驗二：小型發(fā)酵罐性能了解（3學時）教學內容綱要： 成績構成：1.實驗成績 202

2、.期末考試（開卷） 80 實驗報告：1.預習報告：實驗項目、內容名稱、簡要步驟等。（30 ）2.發(fā)酵過程觀測：每日指標測定記錄、現(xiàn)象變化觀察描述。（50）3.發(fā)酵結果檢驗：感官品評、理化指標的測定（20） 參考書： 1、食品發(fā)酵與釀造工藝學，何國慶，農業(yè)社，2001 2、現(xiàn)代發(fā)酵工藝原理與技術，田洪濤，化工社，2007 3、現(xiàn)代工業(yè)微生物學，楊汝德主編， 華工社，2001 4、發(fā)酵食品加工技術，鄒曉葵編，金盾社，2000 5、酒類制造，桂祖發(fā)主編， 化工社，2001 6、果酒和配制酒生產問答，康明官編，輕工社，1987 7、食醋生產問答，黃仲華編，輕工社，2000 8、醬油生產問答，馮蘭莊編，

3、輕工社，1987 緒 論簡介發(fā)酵工程及工業(yè)的內容、現(xiàn)狀、發(fā)展趨勢 教學內容：一、發(fā)酵與釀造技術的歷史二、發(fā)酵與釀造技術特點以及 與現(xiàn)代生物技術的關系三、發(fā)酵與釀造技術的研究對象四、發(fā)酵與釀造技術的發(fā)展趨勢一、發(fā)酵與釀造技術的歷史 1.1 發(fā)酵現(xiàn)象的早期認識 1.2 發(fā)酵工業(yè)的早期階段 1.3 發(fā)酵工業(yè)的起步發(fā)展 1.1 發(fā)酵現(xiàn)象的早期認識1680年列文虎克制成顯微鏡 證實了微生物的存在1857年巴斯德 證明了酒精是由活酵母發(fā)酵引起的科赫(Koch)建立了單種微生物分離和純培養(yǎng)技術 食品發(fā)酵與釀造技術發(fā)展的一個轉折點1897年畢希納發(fā)現(xiàn)磨碎的酵母仍使糖發(fā)酵形成酒精 酶微生物學的先驅者列文虎克和顯

4、微鏡工業(yè)微生物學的奠基人巴斯德正在出芽的酵母1.2 發(fā)酵工業(yè)的早期階段 1）厭氧發(fā)酵階段: 人們的對發(fā)酵技術的認識起始于19世紀末，主要來自于，如利用酵母菌、乳酸菌生產酒精、乳酸和各種發(fā)酵食品。 20世紀初期，1916年英國采用梭狀芽孢桿菌生產丙酮丁醇，德國采用亞硫酸鹽法生產甘油（第一次世界大戰(zhàn)）使發(fā)酵技術由食品工業(yè)向非食品工業(yè)發(fā)展2）好氧發(fā)酵技術階段： 速釀法從乙醇生產醋酸；通氣法大量繁殖酵母；用接種米曲霉的麩曲代替麥芽糖作為糖化劑生產酒精；用微小毛霉生產干酪。3）深層發(fā)酵技術階段: 1933年發(fā)明了搖瓶培養(yǎng)法代替了傳統(tǒng)的靜置培養(yǎng)法。使微生物生長均勻，增殖時間縮短。 1.3 發(fā)酵工業(yè)的起步發(fā)

5、展二十世紀四十年代初（第二次世界大戰(zhàn)）， 青霉素的發(fā)現(xiàn)，迅速形成工業(yè)大規(guī)摸生產。 1928年由 Fleming發(fā)現(xiàn)青霉素 1941年美國和英國合作對青霉素進行生產 研究（表面培養(yǎng)：1升扁瓶或錐形瓶，內裝 200mL麥麩培養(yǎng)基產物活力為40u/ml 1943年深層培養(yǎng)：5m3發(fā)酵罐-活力200u/ml當今：100m3-200m3發(fā)酵罐 活力 5-7萬u/ml品種：鏈霉素、金霉素、新霉素、紅霉素發(fā)酵現(xiàn)象釀造食品工業(yè)非食品工業(yè) 青霉素抗菌素發(fā)酵工業(yè)氨基酸、核酸發(fā)酵（代謝控制發(fā)酵）基因工程菌動物細胞大規(guī)模培養(yǎng)植物細胞大規(guī)模培養(yǎng)藻類細胞大規(guī)模培養(yǎng)轉基因動物 發(fā)酵技術發(fā)展歷史總結：二、發(fā)酵與釀造技術特點以

6、及與現(xiàn)代生物技術的關系2.1 發(fā)酵與釀造的特點 2.2 發(fā)酵與釀造和現(xiàn)代生物技術 的關系1、發(fā)酵的定義（1）微生物學定義： 微生物學家認為：微生物進行的一切活動都可以稱為發(fā)酵；（2）生物化學定義： 生物化學家認為：發(fā)酵僅僅是指厭氧條件下有機化合物進行不徹底的分解代謝、釋放能量的過程。2、發(fā)酵與釀造工業(yè)的區(qū)別（1）成分單一、風味要求不高的產品，如酒精、檸檬酸、谷氨酸、單細胞蛋白等的生產稱為發(fā)酵，行業(yè)為發(fā)酵工業(yè)。 （2）釀造則是我國人們對一些特定產品進行發(fā)酵生產的一種稱謂，通常把成分復雜、風味要求較高的如黃酒、白酒、啤酒、葡萄酒等酒類以及醬油、醬、食醋、腐乳、豆豉、醬腌菜等副食佐餐調味品的生產稱為

7、釀造，行業(yè)為釀造工業(yè)。3、發(fā)酵與釀造工業(yè)生產的特點1)安全簡單 2)原料廣泛3)反應專一 4)代謝多樣 5)易受污染 6)菌種選育1)安全簡單: 發(fā)酵與釀造過程絕大數(shù)是在常溫常壓下進行的，生產過程安全，所需的生產條件比較簡單。2）原料廣泛： 主原料通常為淀粉、糖蜜或其他農副產品，添加少量營養(yǎng)素。目前，原料范圍擴展至：礦產資源、石油產品、工業(yè)廢水、廢料等，含C、H、O的有機物質。 3）反應專一： 食品發(fā)酵與釀造過程是通過生物體的自動調節(jié)方式來完成的，反應專一性強。 可以得到較為單一、純度高的代謝產物，避免不利或有害副產物混雜其中。 4）代謝多樣： 由于生物體代謝方式、代謝過程的多樣化，以及生物體

8、化學反應的高度選擇性，即使是極其復雜的高分子化合物，也能在自然界找到可以分解它的微生物，并產出所需的代謝產物。因而，發(fā)酵與釀造適應的范圍非常廣。 5）易受污染：發(fā)酵培養(yǎng)基營養(yǎng)豐富，各種來源的微生物很容易生長。發(fā)酵與釀造過程要嚴格控制雜菌污染，許多產品必須在密閉條件下進行發(fā)酵；在接種前設備和培養(yǎng)基必須滅菌，反應過程中所需空氣或流加營養(yǎng)物必須保持無菌狀態(tài)。發(fā)酵過程中避免雜菌污染是發(fā)酵成功的關鍵。6）菌種選育：發(fā)酵與釀造最重要的因素是菌種，通過各種菌種選育得到高產的優(yōu)良菌種，是能否創(chuàng)造顯著經濟效益的關鍵。生產過程中菌種會不斷地變異，因此，自始至終都要進行菌種的選育和優(yōu)化工作，以保持菌種的基本特征和優(yōu)

9、良性狀。 1、現(xiàn)代生物技術概念：1）現(xiàn)代生物技術即應用生物體(微生物、動物細胞、植物細胞)或其組成部分(細胞器、酶)，在最適合條件下，生產有價值的產物，或進行有益過程的技術。2）它是一門涉及分子生物學、細胞生物學、遺傳學、微生物學、化學、物理學、工程學的多學科、綜合性的科學技術。微生物工程 2、生物技術的結構：生物技術是靠基因工程、細胞工程、發(fā)酵工程、酶工程和生化工程這五大技術體系支撐起來的。 生物工程技術基因工程酶工程細胞工程發(fā)酵工程改良或創(chuàng)建生物新品種產 品產 品微生物或細胞生化工程 發(fā)酵工程 利用微生物進行產品生產抗生素、生物制藥、氨基酸、核苷酸、有機酸、飼料添加劑、微生態(tài)制劑、生物農藥

10、、生物肥料等醫(yī)藥、輕工、食品、農業(yè)、環(huán)保、能源等行業(yè)基因工程藥物、疫苗及抗體產品 化學工業(yè) 生物化工 生物加工行業(yè)傳統(tǒng)生物技術 現(xiàn)代生物技術基因工程菌發(fā)酵大型發(fā)酵罐攪拌裝置180M3發(fā)酵罐車間大型空氣壓縮機發(fā)酵車間的空氣過濾器3、發(fā)酵與釀造和現(xiàn)代生物技術 的關系現(xiàn)代發(fā)酵技術已超越了微生物工程的范疇。發(fā)酵工程(包括酶工程)與細胞工程、基因工程相互依靠，發(fā)酵工程（包括酶工程）需要基因工程、細胞工程為其提供最良好的生物細胞（或酶）；基因工程、細胞工程得到的最良好的細胞(或酶)必須要經過發(fā)酵工程(包括酶工程)才能實現(xiàn)其價值。3、發(fā)酵與釀造和現(xiàn)代生物技術 的關系若采用的生物催化劑是酶、休止細胞、死細胞或

11、固定化細胞，則反應系統(tǒng)比較簡單，只需考慮溫度、PH等容易控制的條件。若采用的是生物活細胞，則要為該細胞提供最優(yōu)生長、最優(yōu)形成產物的可控系統(tǒng)和環(huán)境，使溫度、pH、通氣、攪拌、罐壓、溶解氧、二氧化碳含量等物理、化學條件得到有效的維持和控制，從而使該生物細胞呈現(xiàn)出最佳的性能，生成和積累大量產物。這充分反映出生化工程是發(fā)酵工程轉化為生產力必不可少的重要環(huán)節(jié)。三、發(fā)酵與釀造技術 的研究對象 1、按產業(yè)部門來分 2、按產品性質來分 1、 按產業(yè)部門來分十大產業(yè)：1) 釀酒工業(yè)： 黃酒、啤酒、白酒、葡萄酒等；2) 傳統(tǒng)釀造工業(yè)： 醬、醬油、食醋、 腐乳、豆豉、酸乳等；1、 按產業(yè)部門來分3) 有機酸發(fā)酵工業(yè)

12、： 檸檬酸、蘋果酸、葡萄糖酸等；4) 酶制劑發(fā)酵工業(yè)： 淀粉酶、蛋白酶等；5) 氨基酸發(fā)酵工業(yè)： 谷氨酸、賴氨酸等；1、 按產業(yè)部門來分6) 功能性食品生產工業(yè)： 低聚糖、真菌多糖、紅曲等；7）食品添加劑生產工業(yè)： 黃原膠、海藻糖等； 1、按產業(yè)部門來分8） 菌體制造工業(yè)： 單細胞蛋白、酵母等；9） 維生素發(fā)酵工業(yè)： 維生素B2、維生素B12等；10） 核苷酸發(fā)酵工業(yè)： ATP、IMP、GMP等。2、按產品性質來分1） 生物代謝產物發(fā)酵 2） 酶制劑發(fā)酵 3） 生物轉化發(fā)酵 4） 菌體制造 四、發(fā)酵與釀造技術的 發(fā)展趨勢1、發(fā)酵工程技術發(fā)展熱點2、發(fā)酵行業(yè)發(fā)展前景趨勢1、發(fā)酵工程技術發(fā)展熱點1

13、）利用基因工程技術，人工選育和 改良菌種 ；2）結合細胞工程技術，用發(fā)酵技術 進行動植物細胞培養(yǎng)； 3）應用酶工程技術，將固定化酶或 細胞廣泛應用于發(fā)酵與釀造工業(yè)； 1、發(fā)酵工程技術發(fā)展熱點4）重視生化工程在發(fā)酵與釀造業(yè)的應用 5）發(fā)酵法生產單細胞蛋白； 6）加強代謝研究，進一步搞好代謝控 制，開發(fā)更多代謝產品。大規(guī)?；驕y序高通量蛋白生產動物細胞反應器2、發(fā)酵行業(yè)發(fā)展前景趨勢 1）發(fā)酵行業(yè)是高速發(fā)展的行業(yè) 2006年全國發(fā)酵工業(yè)總產值為500多億元，占食品工業(yè)總產值的2.5%。 20002008年發(fā)酵產業(yè)總產量從260萬噸增長到1300萬噸左右，年均增長率達到22.4%，2008年主要產品出

14、口額約34億美元，同比增長36.6%。2009年發(fā)酵行業(yè)總產量超過1540萬噸，同比增長10.3%，產值超過1600億，同比增長14.3%。2009年的出口總量超過223.5萬噸，同比增加3.5%。味精、檸檬酸、山梨醇的產量均居世界第一，淀粉糖的產量在美國之后，居世界第二位。 啤酒產量世界第一。2010年1-5月釀酒行業(yè)統(tǒng)計數(shù)據(jù)： (億元) 品種 銷售收入/同比增長 利潤 / 同比增長 白酒 1084 41.96% 156.9 45.18% 啤酒 475.6 8.24% 23.6 19.06% 葡萄酒 116.7 22.5% 14.7 22.7% 2） 未來的巨大潛力 發(fā)酵工程技術給人類社會生

15、產力 的發(fā)展帶來了巨大的潛力。 對解決人類所面臨的食品與營養(yǎng)、健康與環(huán)境、資源與能源等重大問題有至關重要的幫助。 人類社會經濟發(fā)展的危機隨著人類社會經濟發(fā)展，當前的能源結構、資源結構、環(huán)境狀態(tài)已不能支撐現(xiàn)有的發(fā)展模式。特別重要的是隨著煤、石油等能源的耗竭以及環(huán)境保護的急需，如果沒有基于科技進步的大力開發(fā)，能源和資源將難以支撐人類社會進一步發(fā)展的目標。 人類社會經濟發(fā)展的危機傳統(tǒng)的粗放型經濟增長方式必定走到盡頭，要發(fā)展必需走資源節(jié)約型、環(huán)境友好型的道路。21世紀是生物技術世紀 生物技術使基于碳氫化合物的經濟轉變?yōu)榛谔妓衔锏慕洕?，將工業(yè)革命世紀轉變到生物技術世紀。21世紀是生物技術世紀只有工業(yè)微生物才能將來源于太陽能的可再生資源碳水化合物轉變?yōu)楝F(xiàn)代社會所需要的化工原料和能源。這種能源結構和資源結構的轉變，直接關系到每個國家經濟的可持續(xù)發(fā)展，社會的穩(wěn)定和國家安全。 Figure1.Idealized biorefinery concept. (Image co