酵母生產(chǎn)的學(xué)習(xí)材料

酵母生產(chǎn)的學(xué)習(xí)材料第1頁/共36頁酵母簡介

酵母是一種單細(xì)胞微生物，至少包括80個屬，600個種，10,000多個獨(dú)立菌株。酵母是一種單細(xì)胞真菌在有氧和無氧環(huán)境下都能生存,屬于兼性厭氧菌。在有氧氣的環(huán)境中，酵母菌將葡萄糖轉(zhuǎn)化為水和二氧化碳。無氧的條件下，將葡萄糖分解為二氧化碳和酒精工業(yè)上應(yīng)用廣泛的酵母：Saccharomycescerevisiae,CandidaBerkhout.人們利用酵母的歷史已有5000多年(釀酒)酵母工業(yè)的發(fā)展史已有200多年(啤酒沉淀物)；第2頁/共36頁酵母簡介菌落：表面光滑、濕潤，邊緣整齊，菌落較大、較厚、不透明，呈油脂狀。白色、奶油色。主要生長在偏酸性的潮濕的含糖環(huán)境中，在溫度適合時，氧氣和養(yǎng)料充足的條件下，以出芽方式迅速增殖。第3頁/共36頁酵母簡介酵母菌本身就是單細(xì)胞蛋白的一種特殊形式。酵母的化學(xué)組成與培養(yǎng)基、培養(yǎng)條件和酵母本身所處的生理狀態(tài)有關(guān)。一般酵母細(xì)胞含有豐富的蛋白質(zhì)（38~70%）和B簇維生素（B1，B2，B5等），脂質(zhì)（2~60%），灰分（5~9%），碳水化合物（27~36%），這些成分對人體有很高的養(yǎng)價值。其中，酵母菌中的蛋白質(zhì)為幾種主要糧作（米、玉米、小麥）的4~5倍，其高的養(yǎng)價值在于其氨基酸的種類多而且含量高于一般蛋白質(zhì)并易于為人體吸收，其中維生素含量大大超過了一般食品。另外，酵母菌中含有豐富的礦物質(zhì)Ca，P，F(xiàn)e等。酵母在使小麥面粉發(fā)酵后，可以除去其中的植酸，從而有利于人體對食品中微量元素特別是鋅的吸收。在酵母菌的脂類中，含有一定數(shù)量的不飽和脂肪酸，大量的谷胱甘肽和膽堿，可提高成年人的抗疲勞能力。第4頁/共36頁酵母簡介第5頁/共36頁酵母產(chǎn)品一、目前市售酵母的種類1：液體酵母（鮮酵母乳）：將酵母菌株大量培養(yǎng)后，再經(jīng)過清洗、冷卻、濃縮后制得的。2：鮮酵母3：活性干酵母按用途分有：面包酵母、酒酵母、飼料酵母、藥用酵母、營養(yǎng)酵母等。第6頁/共36頁酵母產(chǎn)品二、酵母下游產(chǎn)品1：酵母自溶物（yeastautolyzate）2：酵母抽提物（yeastextract）3：其它（葡聚糖、谷胱甘肽GSH、核苷酸、RNA、VB、抗氧化蛋白超氧岐化酶SOD、海藻糖等）按用途分有培養(yǎng)基、調(diào)味品、蛋白粉和其它成分提取物。第7頁/共36頁酵母營養(yǎng)碳源：(sourceofcarbon)碳源是構(gòu)成酵母細(xì)胞和代謝產(chǎn)物碳架來源的營養(yǎng)物質(zhì)，同時又是合成細(xì)胞所需生物能量的來源。工業(yè)生產(chǎn)中碳源的原料來源有：1、糖質(zhì)原料（糖蜜、紅糖等）2、淀粉質(zhì)原料（薯干、玉米、大麥等谷物原料）3、廢液（葡萄糖、食糖、木材和蔬菜水解液）第8頁/共36頁酵母營養(yǎng)氮源：(sourceofnitrogen)氮源是構(gòu)成細(xì)胞中所含蛋白質(zhì)、核酸、酶以及代謝產(chǎn)物中氮素來源的營養(yǎng)物質(zhì)。酵母菌可利用的氮源有氨、銨鹽、尿素、和氨基酸等。工業(yè)化生產(chǎn)中通常使用的氮源有氨水、硫酸銨、尿素、磷酸銨等。第9頁/共36頁酵母營養(yǎng)無機(jī)鹽類:(inorganicsalt)作用：1、構(gòu)成菌體的成分2、作為酶活性基的組成成分或維持酶的活性。3、調(diào)節(jié)滲透壓、pH、氧化還原電位等。除C、H、N、O外，酵母組成中其它主要的元素有P、K、Ca、Mg、Na、S等。以干重為基準(zhǔn)，酵母灰分的一般含量為6～9％。第10頁/共36頁酵母營養(yǎng)維生素(vitamin)1、生物素2、泛酸鹽3、硫胺素生長因子（growthfactor)指微生物生長所必須而且需要量很小，但微生物自身不能合成或合成量不足以滿足機(jī)體生長需要的有機(jī)化合物。第11頁/共36頁活性干酵母生產(chǎn)工藝近代酵母工業(yè)隨著1846年維也納法的發(fā)明開創(chuàng)了新的局面?；仡櫧湍腹I(yè)的發(fā)展過程，大致經(jīng)歷了以下幾個階段：1、利用天然產(chǎn)物如老面、酒曲等2、啤酒和酒精發(fā)酵工業(yè)的付產(chǎn)物----酵母泥3、壓榨酵母（含水量大約67%）4、活性干酵母（含水量6—8%）（Activedryyeast）5、高活性干酵母(水分低于4.5%)(Instantactivedryyeast)第12頁/共36頁活性干酵母生產(chǎn)工藝糖蜜處理與空氣除菌1、糖蜜是制糖廠的結(jié)晶母液，為一種深棕褐色的粘稠液。分甘蔗糖蜜和甜菜糖蜜兩種。糖蜜中除主成分蔗糖外，糖蜜中還含有無機(jī)鹽、非發(fā)酵性糖及有機(jī)非糖物。糖蜜的組成因甘蔗或甜菜的產(chǎn)地、品種及糖廠加工方法的不同而有變化。2、空氣的無菌過濾技術(shù)。第13頁/共36頁活性干酵母生產(chǎn)工藝稀釋、酸化、滅菌、澄清和添加營養(yǎng)鹽等過程第14頁/共36頁活性干酵母生產(chǎn)工藝擴(kuò)大培養(yǎng)工藝流程：一、菌種室擴(kuò)大培養(yǎng)1、斜面F瓶卡氏瓶2、無繁殖培養(yǎng)基卡氏瓶2、發(fā)酵車間擴(kuò)大培養(yǎng)

進(jìn)入生產(chǎn)的種子通常經(jīng)過一級或二級種子培養(yǎng)，然后進(jìn)入發(fā)酵罐。第15頁/共36頁活性干酵母生產(chǎn)工藝發(fā)酵過程的主要控制項目和方法：主要控制項目主要控制方法溫度冷源或熱源的流量PH加入酸或堿或其他物質(zhì)無菌空氣流量調(diào)節(jié)進(jìn)氣口或出口閥門罐壓改變尾氣閥門開度溶解氧調(diào)節(jié)通氣量、攪拌速度、或罐壓泡沫控制加入消泡劑、調(diào)節(jié)通氣量、罐壓補(bǔ)料加入添補(bǔ)的物質(zhì)（重量或者流量）第16頁/共36頁活性干酵母生產(chǎn)工藝干酵母生產(chǎn)工藝流程：（括號內(nèi)為裝液量）生產(chǎn)菌種斜面→F瓶(100ml)→卡氏瓶(20L)→PC(9.8m3)→SY(165m3)→分離→酵母乳儲存(28m3)→CY(165m3)→分離→酵母乳儲存(28m3)→過濾→造粒→干燥→包裝→檢驗(yàn)→成品PC：purecultureSY：seedyeastCY：commercialyeast第17頁/共36頁活性干酵母生產(chǎn)工藝第18頁/共36頁活性干酵母生產(chǎn)工藝種子擴(kuò)培控制種子罐的控制分兩種，一種是無菌要求較高的PC罐，不采用流加發(fā)酵，一次投料（糖濃度可達(dá)5%以上）后微通風(fēng)培養(yǎng)至一定菌體濃度(濕重約25g/l)。另一種是繼續(xù)擴(kuò)大的種子罐，采用流加培養(yǎng)，控制方法與發(fā)酵罐一致，但一直保持較低的pH值4.0-4.5培養(yǎng)。第19頁/共36頁活性干酵母生產(chǎn)工藝發(fā)酵過程的控制⑴、μ值的控制⑵、N源的控制⑶、pH值的控制⑷、放罐的控制⑸、酒精的控制第20頁/共36頁活性干酵母生產(chǎn)工藝⑴、μ值的控制在流加培養(yǎng)中，μ的高低取決于種子酵母的質(zhì)量。如果流加培養(yǎng)中所用種子較好，μ可設(shè)計比正常值高。如果流加培養(yǎng)中所用種子不好,μ可設(shè)計比正常值低。μ較高可以得到較高的發(fā)酵力,但酵母得率低。μ值較低可以得到較好的保存率,但發(fā)酵力不高。實(shí)際上在設(shè)計中常取中間值。放罐前生長率應(yīng)不超過0.1%。第21頁/共36頁活性干酵母生產(chǎn)工藝⑵、N源的控制（流加控制）PC\SY需要設(shè)計較高的蛋白質(zhì)含量,一般低蛋白質(zhì)及高海藻糖含量有利于提高保存率，但是蛋白含量低活力也低。一般來說蛋白含量在43-45%左右。CY(特別是生產(chǎn)干酵母)蛋白質(zhì)不能太高,一般應(yīng)在44%---46%之間,蛋白質(zhì)太高會影響保存率。鮮酵母的蛋白質(zhì)含量可以達(dá)到50%以上。第22頁/共36頁活性干酵母生產(chǎn)工藝⑶、pH值的控制主要根據(jù)不同的酵母類型調(diào)整，一般種子擴(kuò)培階段控制不易太高4.0-4.5，發(fā)酵階段應(yīng)適度調(diào)高，逐步上升到6以上，得到色淺和存活率較高的酵母。酵母的顏色可以通過提高發(fā)酵開始的pH值來達(dá)到。第23頁/共36頁活性干酵母生產(chǎn)工藝⑷、放罐的控制成熟期長一些好：根據(jù)產(chǎn)品和工藝，先停止流加N源，3-4小時后停止流加糖，此時降低通風(fēng)量，停糖后繼續(xù)吹風(fēng)時間一般是0.5-2小時。分離時可繼續(xù)吹風(fēng)。發(fā)酵接近結(jié)束時溫度的控制可以稍高一些，比發(fā)酵溫度提高1-2℃。發(fā)酵停糖后吹風(fēng)的主要目的是提高酵母的保存率，因?yàn)樵诖碉L(fēng)過程中酵母會積累海藻糖，可以通過檢測海藻糖的方法來判斷最合適的吹風(fēng)時間。第24頁/共36頁活性干酵母生產(chǎn)工藝⑸、酒精的控制高的酒精含量（也可以說高的比生長速率）的確可以使鮮酵母的活力提高，但同時會帶來保存率的降低，因而在設(shè)計工藝時必須在高的鮮酵母活力與良好的保存率之間尋找一個平衡點(diǎn)。第25頁/共36頁活性干酵母生產(chǎn)工藝由于巴斯德效應(yīng)和克雷布特效應(yīng)，氧氣和糖的供給對代謝流影響巨大，保持高通風(fēng)和低糖對于菌體生長十分重要。發(fā)酵過程中最大的糖蜜流加量（生長速率）受兩個因素限制,一個是受通氣的限制,另一個是受冷卻水的限制。其它生長限制條件還有氮源、磷源和一些無機(jī)鹽和生長因子，同時代謝物濃度和空間也是制約因素。第26頁/共36頁活性干酵母生產(chǎn)工藝有關(guān)控制的計算GrowthonalcoholC2H5OH+1.84O2+0.185NH3=1.09CH1.9O0.57N0.17+0.91CO2+2.24H2ORespiratorygrowth

C12H22O11+5.84O2+0.99NH3=5.8CH1.9O0.57N0.17+6.2CO2+6.97H2O

fermentivegrowth

C12H22O11+0.12NH3+H2O=0.66CH1.9O0.57N0.17+3.8C2H5OH+3.8CO2Respirofermentativegrowth

（Consideredis:8%respiratory，92%fermentative）第27頁/共36頁活性干酵母生產(chǎn)工藝C12H22O11+5.5O2+NH3=C6H11O3N+6CO2+7H2O

蔗糖

菌體200g蔗糖+10gNH3+100gO2+7.5g鹽100g酵母+140gCO2+70gH2O

（理論得率為50%，酒精和其它代謝物約5%，得率約為45%）酵母含氮約7%，吸收損耗7%，根據(jù)糖的流加量計算流加，同時按照約3:1量流加磷源。（無機(jī)鹽可一次加入，計算按照酵母灰分中元素比例，主要有Mg、K、Ca、Na、Fe、Mn、Cu、Zn和生物素、肌醇泛酸鈣等）第28頁/共36頁其它擴(kuò)培酒母培養(yǎng)：擴(kuò)培時酵母細(xì)胞是好氧種源，只起到增殖的基礎(chǔ)作用，產(chǎn)酒能力較差；產(chǎn)酒能力強(qiáng)的酵母是在厭氧條件下增殖的酵母；因此，控制酒母的接種量是很重要的。處于旺盛期酵母的產(chǎn)酒能力是衰老期的20-30倍左右，因此提高酵母的質(zhì)量和保持其后力是至關(guān)重要的。數(shù)量：酵母總數(shù)——根據(jù)發(fā)酵工藝而定；質(zhì)量：出芽率、死亡率、形態(tài)第29頁/共36頁酵母抽提物生產(chǎn)工藝酵母浸粉是生物發(fā)酵工程常用的關(guān)鍵培養(yǎng)基原料，有時也習(xí)慣稱為酵母粉。酵母浸粉以食用酵母為原料，經(jīng)過自溶酶解、分離、真空濃縮、噴霧干燥等工序加工制成。天然有機(jī)氮源：含量豐富，品種齊全復(fù)合生長因子：B族維生素、生物素等其他未知生長因子：堿基及其它第30頁/共36頁酵母抽提物生產(chǎn)工藝第31頁/共36頁酵母抽提物生產(chǎn)工藝純化培養(yǎng)的高蛋白Baker’sYeast經(jīng)過處理后在酵母自溶罐中自溶并輔以外源酶酶解，經(jīng)過分離機(jī)或膜濾收集所需組分，由低溫真空濃縮和壓力式噴霧干燥設(shè)備結(jié)合富聚流化床造粒技術(shù)得到不同產(chǎn)品。第32頁/共36頁酵母抽提物生產(chǎn)工藝啤酒酵母抽提物廢棄啤酒酵母予處理→120目過篩分離→脫苦→調(diào)整母液濃度→加促進(jìn)劑→自溶→酶解→納米對撞機(jī)破碎→加麥芽根酶解酶→加熱滅酶→離心分離→酵母上清液濃縮→酵母抽提物產(chǎn)品。第33頁/共36頁酵母抽提物生產(chǎn)工藝面包酵母啤酒酵母由糖蜜發(fā)酵而成麥芽汁發(fā)酵的副