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    请大侠们帮帮忙,我用乙醇的国标检测方法检测发酵液中成分,结果在乙醇和丙醇保留时间之间出了一个峰,而且当时用试纸测发酵液pH并未产酸迹象,现在这种成分确定不了是什么东西,大家能否给点建议呀?因为这个成分含量还比较高,我想确定是什么东西

  • 【原创大赛】不同酒曲的黄酒发酵过程中挥发性成分的变化研究

    【原创大赛】不同酒曲的黄酒发酵过程中挥发性成分的变化研究

    [b][i]摘 要:[/i][/b]本实验通过吹扫捕集样品在线处理法与[url=https://insevent.instrument.com.cn/t/Mp]气相色谱[/url]-质谱联用仪分析其挥发性成分,根据峰面积外标法计算含量。从各发酵阶段中提取12种含量大于0.001mg/L的主要挥发性成分,含量占总挥发性成分的82.69%。结果表明,生料黄酒中丁二酸二乙酯、乳酸乙酯、5-甲基呋喃醛、羟基丙酮和5-甲基糠醛基本不存在或含量极少,前四种是构成黄酒气味令人愉悦的风味物质。具有较大刺激性的甲酸基本不存在于熟料黄酒中。这表明生料酿制黄酒的风味在很大程度上不如传统方法酿制的黄酒。黄酒是世界上最古老的酒类之一,距今已有6、7千年的历史。名列为世界三大古酒之一,且唯中国独有。其香气浓郁、口感醇和,具有活血祛寒、抗衰老等功效。由于酿造工艺的不同,黄酒种类繁多,风味各异。广大的黄酒爱好者对这一产品的需求也随着人们日益提高的生活水平而不断变化着,从其口感到其营养价值,甚至是构成其特殊风味的微量成分逐渐引起消费者的关注。作为黄酒的主要组成成分之一的挥发性物质,其变化是导致黄酒的风味随着贮存年份的增加逐渐改善的主要因素。但目前的大部分研究是针对成品酒的,对于黄酒酿制阶段中风味物质的含量变化研究甚少,所以选择合适的研究方法和技术来分析不同酿制阶段挥发性物质的组成及变化非常有必要,对黄酒的酿制和生产具有重要意义[sup][/sup]。黄酒发酵工艺主要有熟料发酵和生料发酵两种。熟料发酵,是以糯米为原料,通过蒸煮后,经麦曲、酒药中多种有益微生物的糖化发酵作用,酿制而成的一种低酒度的发酵酒[sup] [/sup];而生料发酵是一种不需蒸煮原料而直接利用生淀粉发酵产酒的酿酒技术[sup][/sup],具有操作简便,便于工业化生产,节约能源,提高原料出酒率等优点, 成为国内外研究的热点。 生料发酵技术随着我国活性酿酒干酵母的问世和糖化发酵剂生产水平的提高,得到新的发展,通过选择合适的发酵菌剂,酿制的黄酒风味与传统工艺生产的并无二致,使得生料发酵成为我国黄酒工业发展的方向。吹扫捕集也称动态顶空[sup][/sup],是用流动气体将样品中的挥发性成分“吹扫”出来,再用一个捕集器将吹扫出来的有机物[url=https://baike.baidu.com/item/%E5%90%B8%E9%99%84]吸附[/url],随后经[url=https://baike.baidu.com/item/%E7%83%AD%E8%A7%A3%E5%90%B8]热解吸[/url]将样品进行分析检测的方法。 已应用在水和葡萄酒中微量挥发性成分检测[sup][/sup]。吹扫捕集法适用于将沸点低于200℃的半挥发性或挥发性化合物从液体或固体中萃取出来,这种处理方式不需要使用有机溶剂,并且只需要取少量样品,就能取得高效率的富集,特别是对环境不造成二次污染。广泛应用于生物分析、食品与环境监测等部门[sup][/sup]。将吹扫捕集技术应用于黄酒的挥发性成分测定,在国内外鲜有报道[sup][/sup]。本文用吹扫捕集分析法与[url=https://insevent.instrument.com.cn/t/Mp]气相色谱[/url]-质谱联用法[sup][/sup]对生料和熟料两种发酵过程中的发酵液挥发性成分进行定性鉴别和定量分析以及对比研究。旨在揭示不同酒曲酿制黄酒中挥发性成分的差异,以期为选择黄酒酿造原料,完善酿酒工艺,提高酒的质量提供一定的理论依据。1 材料试剂与方法1.1 实验材料生料酒曲、熟料酒曲、糯米,购于粮油批发市场。1.2 主要试剂和仪器1.2.1主要试剂糠醛、异戊醇、乙酸、乙酸乙酯(均为色谱纯),无水乙醇、乳酸1.2.2主要仪器7890A/5975C [url=https://insevent.instrument.com.cn/t/Mp]气相色谱[/url]- 质谱联用仪(美国安捷伦公司),色谱柱DB-WAX (30 m×0.32 mm×0.25 μm),AQUATeK100液体自动进样器,Tekmar 9800 Stratum Teklink 吹扫捕集浓缩仪,恒温水浴锅 ,双人单面净化工作台,恒温培养箱,立式压力蒸汽灭菌器,高速离心机、分析天平等。1.3 实验方法1.3.1传统方法和生料法酿制黄酒熟料法酿造黄酒,将糯米用蒸馏水浸泡12 h,沥干水分后用透气的纱布包裹用锅蒸熟,将蒸熟的糯米置于干燥的竹编上晾凉,称取200 g熟糯米和26 g熟料酒曲于灭菌后的发酵瓶中,加入300 mL无菌水后拌匀。生料法酿制黄酒,称取200 g生糯米于灭菌后的发酵瓶中,加入10 g生料酒曲,再加入300 mL无菌水拌匀。按上述步骤生熟料法各配制25瓶,置于28℃恒温条件下发酵。1.3.2黄酒发酵醪液采集提取传统方法和生料法酿制的黄酒发酵天数分别为 2、4、7、10、17和24 天时的黄酒发酵醪液。两种方法每次随机取三瓶,每瓶取2次样品作为平行组,分别取40 mL醪液于新离心管中。所有酒样当天采集完后立即放入-20 ℃冰箱保存备用。1.3.3标样溶液配制准确称取一定量各标准品溶解到无水乙醇中,配制成标准储备液,再加入到模拟黄酒中配制成一系列质量浓度的标准溶液。模拟黄酒采用超纯水配制,其中含有2.5g/L乳酸和体积分数16%的乙醇。1.3.4样品前处理采集的黄酒样品解冻后在高速离心机上以5000r/min的速度高速离心5min,用无菌注射器和水相针式滤器进行过滤,每个样品取20 mL过滤好的酒样于顶空进样瓶,加20mL超纯水进行稀释,摇匀后,放置于自动进样器上,精确吸取稀释样品5.0 mL 进行分析测定。1.3.5挥发性成分分析条件吹扫捕集条件:捕集温度30 ℃; 吹扫时间20 min;空吹1 min; 预解吸温度为185 ℃; 解吸温度190 ℃; 解吸时间2 min; 烘烤温度210 ℃; 烘烤时间10 min。[url=https://insevent.instrument.com.cn/t/Mp]气相色谱[/url]条件, 色谱柱型号为DB-WAX ( 30 m×0.32 mm×0.25 μm) ; 载气为高纯氦气, 10 psi; 柱温: 以35 ℃的初始温度保持5 min 后,以5 ℃/min 的速度升至130 ℃,保持5 min,再以10 ℃/ min 升至250 ℃,保持5 min,流速1.0 mL/min。MS条件, 接口温度280℃,四极杆温度150 ℃, 离子源温度230 ℃,电离电压70 eV,分流比50:1; EI 源; 采用全扫描模式(SCAN),质量扫描范围为30~550u。1.3.6挥发性成分的定性定量分析定性分析:未知化合物质谱图经计算机和人工与NIST 15.L Database(Agilent Technologies Inc.)谱库进行比对,根据特征碎片离子质谱图及保留时间确认其化学成分。定量分析:将标样配制成已知含量的乙醇标准溶液后,分别取 5 个质量浓度梯度的乙酸乙酯、糠醛、乙酸、异戊醇标准物质混合液,用GC-MS进行分析。以浓度为X轴,峰面积为Y轴绘制标准曲线,通过峰面积外标法进行定量,对于黄酒中的其他芳香组分采取就近原则,即以离组分最近的标样进行定量[sup][/sup]。2 结果与分析2.1生料黄酒与熟料黄酒发酵24d挥发性成分的GC-MS总离子流图生、熟料黄酒发酵24d挥发性成分的GC-MS总离子流图如图1、图2所示。[align=center][img=图1,690,269]https://ng1.17img.cn/bbsfiles/images/2018/10/201810171056195010_770_1628367_3.jpg!w690x269.jpg[/img][/align][align=center][img=图2,690,309]https://ng1.17img.cn/bbsfiles/images/2018/10/201810171056565790_5687_1628367_3.jpg!w690x309.jpg[/img][/align][align=center]2.2 生料黄酒与熟料黄酒发酵各阶段主要挥发性成分分析据GC-MS分析,从传统黄酒和生料黄酒6个不同酿制阶段酒样中共提取出12种含量大于0.001mg/L的挥发性成分进行分析,分别为5-甲基呋喃醛、甲酸、羟基丙酮、苯乙醛、5-甲基糠醛、异戊醇、乙酸、2,3-丁二醇、丁二酸二乙酯、乙酸乙酯、丙三醇、乳酸乙酯,总含量占所有挥发性成分的82.69%,是生、熟料黄酒中的主要挥发性成分。生、熟料黄酒发酵各阶段主要挥发性成分GC-MS分析结果如表1、表2所示。[/align][align=center][b]表1 生料黄酒发酵各阶段主要挥发性成分GC-MS分析结果[/b][/align][table][tr][td=1,2][align=center]保留时间(min)[/align][/td][td=1,2][align=center]化合物[/align][/td][td=1,2][align=center]分子式[/align][/td][td=1,2][align=center]分子量[/align][/td][td=6,1][align=center]含量(mg/L)[/align][/td][/tr][tr][td][align=center]2d[/align][/td][td][align=center]4d[/align][/td][td][align=center]7d[/align][/td][td][align=center]10d[/align][/td][td][align=center]17d[/align][/td][td][align=center]24d[/align][/td][/tr][tr][td][align=center]21.031[/align][/td][td][align=center]5-甲基呋喃醛[/align][/td][td][align=center]C[sub]6[/sub]H[sub]6[/sub]O[sub]2[/sub][/align][/td][td][align=center]110.11[/align][/td][td][align=center]0.002[/align][/td][td][align=center]0.989[/align][/td][td][align=center]0.664[/align][/td][td][align=center]0.405[/align][/td][td][align=center]0.246[/align][/td][td][align=center]0.192[/align][/td][/tr][tr][td][align=center]20.619[/align][/td][td][align=center]甲酸[/align][/td][td][align=center]CH[sub]2[/sub]O[sub]2[/sub][/align][/td][td][align=center]46.03[/align][/td][td][align=center]0.005[/align][/td][td][align=center]0.007[/align][/td][td][align=center]1.358[/align][/td][td][align=center]1.532[/align][/td][td][align=center]2.538[/align][/td][td][align=center]2.069[/align][/td][/tr][tr][td][align=center]16.604[/align][/td][td][align=center]羟基丙酮[/align][/td][td][align=center]C[sub]3[/sub]H[sub]6[/sub]O[sub]2[/sub][/align][/td][td][align=center]74.08[/align][/td][td][align=center]N.D.[/align][/td][td][align=center]0.006[/align][/td][td][align=center]0.015[/align][/td][td][align=center]0.01[/align][/td][td][align=center]0.037[/align][/td][td][align=center]0.103[/align][/td][/tr][tr][td][align=center]30.909[/align][/td][td][align=center]苯乙醛[/align][/td][td][align=center]C[sub]8[/sub]H[sub]8[/sub]O[/align][/td][td][align=center]120.15[/align][/td][td][align=center]2.996[/align][/td][td][align=center]5.798[/align][/td][td][align=center]9.238[/align][/td][td][align=center]10.628[/align][/td][td][align=center]13.256[/align][/td][td][align=center]12.842[/align][/td][/tr][tr][td][align=center]38.827[/align][/td][td][align=center]5-羟甲基糠醛[/align][/td][td][align=center]C[sub]6[/sub]H[sub]6[/sub]O[sub]3[/sub][/align][/td][td][align=center]126.11[/align][/td][td][align=center]0.036[/align][/td][td][align=center]0.002[/align][/td][td][align=center]0.001[/align][/td][td][align=center]0.001[/align][/td][td][align=center]0.001[/align][/td][td][align=center]0.517[/align][/td][/tr][tr][td][align=center]12.758[/align][/td][td][align=center]异戊醇[/align][/td][td][align=center]C[sub]5[/sub]H[sub]12[/sub]O[/align][/td][td][align=center]88.15[/align][/td][td][align=center]0.003[/align][/td][td][align=center]16.952[/align][/td][td][align=center]2.906[/align][/td][td][align=center]2.018[/align][/td][td][align=center]1.421[/align][/td][td][align=center]0.002[/align][/td][/tr][tr][td][align=center]19.222[/align][/td][td][align=center]乙酸[/align][/td][td][align=center]C[sub]2[/sub]H[sub]4[/sub]O[sub]2[/sub][/align][/td][td][align=center]60.05[/align][/td][td][align=center]0.001[/align][/td][td][align=center]7.698[/align][/td][td][align=center]6.043[/align][/td][td][align=center]5.257[/align][/td][td][align=center]6.417[/align][/td][td][align=center]0.001[/align][/td][/tr][tr][td][align=center]20.898[/align][/td][td][align=center]2,3-丁二醇[/align][/td][td][align=center]C[sub]4[/sub]H[sub]10[/sub]O[sub]2[/sub][/align][/td][td][align=center]90.12[/align][/td][td][align=center]0.001[/align][/td][td][align=center]2.481[/align][/td][td][align=center]4.124[/align][/td][td][align=center]5.481[/align][/td][td][align=center]9.198[/align][/td][td][align=center]9.814[/align][/td][/tr][tr][td][align=center]23.632[/align][/td][td][align=center]丁二酸二乙酯[/align][/td][td][align=center]C[sub]8[/sub]H[sub]14[/sub]O[sub]4[/sub][/align][/td][td][align=center]174.19[/align][/td][td][align=center]0.012[/align][/td][td][align=center]0.003[/align][/td][td][align=center]0.122[/align][/td][td][align=center]0.248[/align][/td][td][align=center]0.503[/align][/td][td][align=center]0.794[/align][/td][/tr][tr][td][align=center]2.65[/align][/td][td][align=center]乙酸乙酯[/align][/td][td][align=center]C[sub]4[/sub]H[sub]8[/sub]O[sub]2[/sub][/align][/td][td][align=center]88.11[/align][/td][td][align=center]0.343[/align][/td][td][align=center]11.439[/align][/td][td][align=center]15.765[/align][/td][td][align=center]15.172[/align][/td][td][align=center]13.766[/align][/td][td][align=center]0.005[/align][/td][/tr][tr][td][align=center]37.348[/align][/td][td][align=center]丙三醇[/align][/td][td][align=center]C[sub]3[/sub]H[sub]8[/sub]O[sub]3[/sub][/align][/td][td][align=center]92.09[/align][/td][td][align=center]0.514[/align][/td][td][align=center]80.117[/align][/td][td][align=center]1.106[/align][/td][td][align=center]2.019[/align][/td][td][align=center]1.986[/align][/td][td][align=center]0.762[/align][/td][/tr][tr][td][align=center]16.726[/align][/td][td][align=center]乳酸乙酯[/align][/td][td][align=center]C[sub]5[/sub]H[sub]10[/sub]O[sub]3[/sub][/align][/td][td][align=center]118.13[/align][/td][td][align=center]N.D.[/align][/td][td][align=center]0.032[/align][/td][td][align=center]0.025[/align][/td][td][align=center]0.016[/align][/td][td][align=center]0.043[/align][/td][td][align=center]0.068[/align][/td][/tr][/table][align=left]注:“ND”为未检测到该物质[/align][align=center][b]表2 熟料黄酒发酵各阶段主要挥发性成分GC-MS分析结果[/b][/align] [table][tr][td=1,2][align=center]保留时间(min)[/align][/td][td=1,2][align=center]化合物[/align][/td][td=1,2][align=center]分子式[/align][/td][td=1,2][align=center]分子量[/align][/td][td=6,1][align=center]含量(mg/L)[/align][/td][/tr][tr][td][align=center]2d[/align][/td][td][align=center]4d[/align][/td][td][align=center]7d[/align][/td][td][align=center]10d[/align][/td][td][align=center]17d[/align][/td][td][align=center]24d[/align][/td][/tr][tr][td][align=center]21.031[/align][/td][td][align=center]5-甲基呋喃醛[/align][/td][td][align=center]C[sub]6[/sub]H[sub]6[/sub]O[sub]2[/sub][/align][/td][td][align=center]110.11[/align][/td][td][align=center]8.627[/align][/td][td][align=center]3.289[/align][/td][td][align=center]1.863[/align][/td][td][align=center]1.272[/align][/td][td][align=center]0.981[/align][/td][td][align=center]0.827[/align][/td][/tr][tr][td][align=center]20.619[/align][/td][td][align=center]甲酸[/align][/td][td][align=center]CH[sub]2[/sub]O[sub]2[/sub][/align][/td][td][align=center]46.03[/align][/td][td][align=center]0.009[/align][/td][td][align=center]0.007[/align][/td][td][align=center]0.009[/align][/td][td][align=center]0.066[/align][/td][td][align=center]0.005[/align][/td][td][align=center]0.025[/align][/td][/tr][tr][td][align=center]16.604[/align][/td][td][align=center]羟基丙酮[/align][/td][td][align=center]C[sub]3[/sub]H[sub]6[/sub]O[sub]2[/sub][/align][/td][td][align=center]74.08[/align][/td][td][align=center]0.001[/align][/td][td][align=center]0.826[/align][/td][td][align=center]0.762[/align][/td][td][align=center]0.095[/align][/td][td][align=center]0.276[/align][/td][td][align=center]0.068[/align][/td][/tr][tr][td][align=center]30.909[/align][/td][td][align=center]苯乙醛[/align][/td][td][align=center]C[sub]8[/sub]H[sub]8[/sub]O[/align][/td][td][align=center]120.15[/align][/td][td][align=center]1.253[/align][/td][td][align=center]8.08[/align][/td][td][align=center]5.346[/align][/td][td][align=center]6.88[/align][/td][td][align=center]5.181[/align][/td][td][align=center]8.729[/align][/td][/tr][tr][td][align=center]38.827[/align][/td][td][align=center]5-羟甲基糠醛[/align][/td][td][align=center]C[sub]6[/sub]H[sub]6[/sub]O[sub]3[/sub][/align][/td][td][align=center]126.11[/align][/td][td][align=center]3.899[/align][/td][td][align=center]2.289[/align][/td][td][align=center]1.073[/align][/td][td][align=center]0.985[/align][/td][td][align=center]0.569[/align][/td][td][align=center]0.653[/align][/td][/tr][tr][td][align=center]12.758[/align][/td][td][align=center]异戊醇[/align][/td][td][align=center]C[sub]5[/sub]H[sub]12[/sub]O[/align][/td][td][align=center]88.15[/align][/td][td][align=center]0.001[/align][/td][td][align=center]12.41[/align][/td][td][align=center]5.361[/align][/td][td][align=center]6.934[/align][/td][td][align=center]1.249[/align][/td][td][align=center]6.671[/align][/td][/tr][tr][td][align=center]19.222[/align][/td][td][align=center]乙酸[/align][/td][td][align=center]C[sub]2[/sub]H[sub]4[/sub]O[sub]2[/sub][/align][/td][td][align=center]60.05[/align][/td][td][align=center]5.223[/align][/td][td][align=center]8.486[/align][/td][td][align=center]8.983[/align][/td][td][align=center]10.21[/align][/td][td][align=center]11.182[/align][/td][td][align=center]11.78[/align][/td][/tr][tr][td][align=center]20.898[/align][/td][td][align=center]2,3-丁二醇[/align][/td][td][align=center]C[sub]4[/sub]H[sub]10[/sub]O[sub]2[/sub][/align][/td][td][align=center]90.12[/align][/td][td][align=center]4.571[/align][/td][td][align=center]16.594[/align][/td][td][align=center]16.292[/align][/td][td][align=center]18.139[/align][/td][td][align=center]27.669[/align][/td][td][align=center]28.895[/align][/td][/tr][tr][td][align=center]23.632[/align][/td][td][align=center]丁二酸二乙酯[/align][/td][td][align=center]C[sub]8[/sub]H[sub]14[/sub]O[sub]4[/sub][/align][/td][td][align=center]174.19[/align][/td][td][align=center]0.012[/align][/td][td][align=center]2.390[/align][/td][td][align=center]8.530[/align][/td][td][align=center]15.796[/align][/td][td][align=center]27.675[/align][/td][td][align=center]26.618[/align][/td][/tr][tr][td][align=center]2.65[/align][/td][td][align=center]乙酸乙酯[/align][/td][td][align=center]C[sub]4[/sub]H[sub]8[/sub]O[sub]2[/sub][/align][/td][td][align=center]88.11[/align][/td][td][align=center]1.141[/align][/td][td][align=center]2.839[/align][/td][td][align=center]4.859[/align][/td][td][align=center]5.727[/align][/td][td][align=center]6.272[/align][/td][td][align=center]8.043[/align][/td][/tr][tr][td][align=center]37.348[/align][/td][td][align=center]丙三醇[/align][/td][td][align=center]C[sub]3[/sub]H[sub]8[/sub]O[sub]3[/sub][/align][/td][td][align=center]92.09[/align][/td][td][align=center]6.057[/align][/td][td][align=center]4.92[/align][/td][td][align=center]34.405[/align][/td][td][align=center]11.883[/align][/td][td][align=center]11.396[/align][/td][td][align=center]8.484[/align][/td][/tr][tr][td][align=center]16.726[/align][/td][td][align=center]乳酸乙酯[/align][/td][td][align=center]C[sub]5[/sub]H[sub]10[/sub]O[sub]3[/sub][/align][/td][td][align=center]118.13[/align][/td][td][align=center]0.006[/align][/td][td][align=center]5.786[/align][/td][td][align=center]12.395[/align][/td][td][align=center]5.064[/align][/td][td][align=center]3.260[/align][/td][td][align=center]6.291[/align][/td][/tr][/table]2.3主要醇类含量及变化趋势醇类是黄酒挥发性成分中含量最多的化合物,多以呈味为主,但也有呈香作用。醇作为酯类形成的基础物质,可以提高酒中的酯类香气。生熟料黄酒不同酿制阶段主要醇类含量及变化趋势如图3-图5所示。如图3所示,生料黄酒和熟料黄酒在酿制过程中,2,3-丁二醇含量随着发酵的进行持续增多,且熟料中2,3-丁二醇的含量高于生料黄酒。丙三醇(又称甘油)具有甜味和粘稠性,是酒的主要组成分,对酒的质量具有重要影响。黄酒中经常会添加甘油,增加酒的浓稠度,而黄酒发酵本身就能产生甘油。如图4所示,随着发酵天数的延长,生料和熟料中的丙三醇相对含量均呈先增多后减少趋势,之后趋于平稳。在发酵前期,生料中的丙三醇多于熟料,发酵后期则相反。异戊醇具有典型杂醇油气味和酒头香,刺舌、稍涩,捎带苦杏仁味。如图5所示,生料和熟料黄酒中的异戊醇相对含量在发酵过程中均呈波动性变化,且含量相差不大。[img=,286,288]https://ng1.17img.cn/bbsfiles/images/2018/10/201810171102174320_6035_1628367_3.jpg!w286x288.jpg[/img] [img=,308,288]https://ng1.17img.cn/bbsfiles/images/2018/10/201810171103190560_2843_1628367_3.jpg!w308x288.jpg[/img][b][b] 图3 2,3-丁二醇的含量变化趋势 [/b] 图4 丙三醇的含量变化趋势[img=,308,288]https://ng1.17img.cn/bbsfiles/images/2018/10/201810171104285710_7747_1628367_3.jpg!w308x288.jpg[/img] [img=,308,288]https://ng1.17img.cn/bbsfiles/images/2018/10/201810171104428660_9293_1628367_3.jpg!w308x288.jpg[/img] 图5 异戊醇的含量变化趋势 图6 乙酸乙酯的含量变化趋势 [/b] 2.4主要酯类含量及变化趋势酯类是构成黄酒风味的主体,使得黄酒香气浓郁而醇和。由于黄酒酿制过程中形成了繁多的醇类和酸类,所以生成的酯也是多样的。生熟料黄酒不同酿制阶段主要酯类含量及变化趋势如图6 -图8所示。乙酸乙酯有强烈的果香和酒香香气,并有苹果、菠萝的香气,带涩,乙醚状新鲜香气。赋予黄酒清新、飘逸之感。如图6所示,乙酸乙酯含量在生料黄酒发酵7天时达到最大,之后随发酵进行而减少。而熟料中乙酸乙酯含量在24天的发酵期内呈持续增多趋 势。丁二酸二乙酯呈微弱的令人愉快的香气。如图7所示,其含量在生料黄酒中较少,但随发酵进行有增多趋势。在熟料黄酒中持续增多,由于其在发酵24天时趋于平稳。乳酸乙酯香味弱味微甜,淡时呈优雅的黄酒味,适量有浓厚感,量多则带苦涩,过浓时青草味,是构成黄酒风味物质主要成分之一。如图8所示,生料黄酒中乳酸乙酯含量极少,熟料黄酒中乳酸乙酯含量高于生料,且其含量在发酵过程中呈波动性变化。[img=,308,288]https://ng1.17img.cn/bbsfiles/images/2018/10/201810171108028700_8263_1628367_3.jpg!w308x288.jpg[/img] [img=,308,288]https://ng1.17img.cn/bbsfiles/images/2018/10/201810171108142530_4622_1628367_3.jpg!w308x288.jpg[/img][b] 图7 丁二酸二乙酯的含量变化趋势 图8 乳酸乙酯的含量变化趋势 [/b]2.5主要酸类含量及变化趋势俗话说,“无酸不成味”,酸类是黄酒成香的重要组分。它的少量存在,对香味成分起缓冲作用,能与其他香味物质共同组成酒固有的芳香。挥发性有机酸是构成就的“后味”的重要物质。酸类是随着酒精发酵而产生的,当酒醅在发酵温度过高这样不正常条件下发酵,酸类物质就会增加。生熟料黄酒不同酿制阶段主要酸类相对含量及变化趋势如图9、图10所示。甲酸味微酸,较甜,刺激性较强。如图9所示,其在熟料黄酒中含量极少,而生料黄酒中甲酸含量随发酵进行大致呈现持续增多趋势。乙酸具有醋酸味和刺激感,微酸甜,爽口。如图10所示,随着发酵时间的延长,熟料黄酒中的乙酸含量稳步增长,而生料黄酒在发酵到第2天时,乙酸含量有一个陡增,之后趋于稳定。 [img=,308,288]https://ng1.17img.cn/bbsfiles/images/2018/10/201810171109382050_6980_1628367_3.jpg!w308x288.jpg[/img] [img=,308,288]https://ng1.17img.cn/bbsfiles/images/2018/10/201810171109504680_6766_1628367_3.jpg!w308x288.jpg[/img] [b] 图9 甲酸的含量变化趋势 图10 乙酸的含量变化趋势 [/b]2.6主要醛类含量及变化趋势微量的醛类可以增加芳香,但同时也是造成辛辣和刺激性的主要成分。生熟料黄酒不同酿制阶段主要醛类含量及变化趋势如图11-图13所示。苯乙醛的香气类似风信子,经稀释后具有水果的甜香气。如图11所示,随着发酵的进行,生料黄酒中的苯乙醛含量稳步增长,而熟料黄酒在发酵到第2天时,苯乙醛含量有一个陡增,之后呈波动趋势。5-甲基呋喃醛是一种助香成分,本身没有风味。如图12所示,5-甲基呋喃醛含量在熟料黄酒发酵过程中呈减少趋势,且在发酵前期减少较快。其在生料黄酒中含量较少,且随发酵进行含量变化不大。6-甲基糠醛似苦杏仁味,糠味,有香蕉糊气味,带苦涩感。如图13所示,其几乎不存在于生料黄酒中,在熟料黄酒中随发酵进行含量呈减少趋势。[b][img=,308,288]https://ng1.17img.cn/bbsfiles/images/2018/10/201810171112302860_8625_1628367_3.jpg!w308x288.jpg[/img] [img=,308,284]https://ng1.17img.cn/bbsfiles/images/2018/10/201810171117075349_1792_1628367_3.jpg!w308x284.jpg[/img] 图11苯乙醛的含量变化趋势 图12 5-甲基呋喃醛的含量变化趋势 [/b][img=,308,284]https://ng1.17img.cn/bbsfiles/images/2018/10/201810171115125094_9606_1628367_3.jpg!w308x284.jpg[/img] [img=,308,284]https://ng1.17img.cn/bbsfiles/images/2018/10/201810171115362610_2562_1628367_3.jpg!w308x284.jpg[/img] [b] 图13 5-甲基糠醛的含量变化趋势 图14 羟基丙酮的含量变化趋势 [/b]2.7主要酮类含量及变化趋势酮类不属于风味物质,但少量短链的羰基化合物具有令人愉快的甜香气味。如图14所示,羟基丙酮几乎不存在于生料黄酒中,而在熟料黄酒中含量大致呈现先增多后减少趋势。3 讨论3.1生熟料黄酒酿制过程中主要挥发性成分的变化挥发性风味成分的组成变化可以在一定程度上反映黄酒的加工方式。研究表明,生料黄酒中2,3-丁二醇、丁二酸二乙酯、甲酸、乙酸、苯乙醛含量在发酵过程中呈持续增长,而丙三醇、乙酸乙酯、5-甲基呋喃醛含量随发酵进行先增多后减少。熟料黄酒中2,3-丁二醇、乙酸乙酯、丁二酸二乙酯、乙酸、苯乙醛的含量随发酵进行呈持续增多趋势,而5-甲基呋喃醛和5-甲基糠醛含量呈持续减少趋势,丙三醇和羟基丙酮含量随发酵进行先增多后减少。熟料黄酒中大部分醇类、酸类和酯类含量呈上升趋势,而醛类、酮类含量呈减少的趋势,这与李红蕾等人[sup][/sup]在黄酒酿制过程中风味物质变化规律研究中的结果不一致,李红蕾等人的研究结果为大部分酯类、酸类和醛类物质的含量随酿制阶段呈现减少的趋势。这可能是由于选择的发酵期或者酿制工艺不同导致。丙三醇和异戊醇含量分别在发酵第7天和第4天就达到顶峰,这与胡健等人在黄酒发酵过程中主要香气成分的变化研究相似。胡健等人[sup][/sup]发现异戊醇等高级醇在发酵前期其浓度就达到一个顶峰,之后浓度都略低于最高点。另外,他们发现醛类在发酵过程中会迅速降低到极低的浓度,而酯类在发酵过程中含量逐渐升高,这些都与本实验结果一致。3.2生料黄酒与熟料黄酒中主要挥发性成分差异由于酿造原料和工艺的不同,会使黄酒中挥发性成分的种类和含量产生一定的差异[sup][/sup]。本文建立的吹扫捕集与[url=https://insevent.instrument.com.cn/t/Mp]气相色谱[/url]-质谱联用技术测定生、熟料黄酒中挥发性成分,对12种主要挥发性成分进行了分析。研究表明,丁二酸二乙酯、乳酸乙酯、5-甲基呋喃醛、羟基丙酮和5-甲基糠醛基本不存在于生料黄酒中或含量极少,而前四种物质是构成黄酒气味令人愉悦的风味物质。生料中存在的甲酸含量很高,具有强烈刺激性,但在熟料中含量极少。这表明本实验生料酿制黄酒的风味在很大程度上不如传统方法酿制的黄酒,可能是曲种和工艺的选择不当导致。我国对生料酿酒的研究始于20世纪70年代末,直到20世纪90年代才进入快速发展期[sup][[/sup][sup]18[/sup][sup]][/sup]。生料法从21世纪初期开始逐渐被应用于实际生产,其势头发展迅猛。侯振建[sup][[/sup][sup]19[/sup][sup]][/sup]等改善了生料法酿造糯米黄酒的发酵工艺及其条件,发现将6%的生料曲 和3%的麦曲接入原料中,于26℃ 左右进行发酵,可得到低酒度低糖的新型黄酒。岳春[sup][[/sup][sup]20[/sup][sup]][/sup]等论述了液态生料法酿造玉米黄酒的可行性,并研究出了糖化发酵的条件。采用高低温间隔法酿酒,不仅极大地缩短了酿酒时间,并且提高了原料利用率。史路路[sup][[/sup][sup]21[/sup][sup]][/sup]等通过在用糯米酿造生料黄酒中添加葛根,确定了新型生料黄酒的酿造条件。这些研究都证明了生料酿酒的优越性和可行性,生料酿酒前景看好。4 结论通过GC-MS技术对生、熟料黄酒中的挥发性成分分析发现丁二酸二乙酯、乳酸乙酯、5-甲基呋喃醛、羟基丙酮和5-甲基糠醛基本不存在于生料黄酒中或含量极少,前四种是构成黄酒气味令人愉悦的风味物质,有刺激性气味的甲酸含量则远高于熟料,表明本次实验的生料黄酒风味不如熟料黄酒。通过查找文献,发现目前对生料法酿造黄酒研究的报道还较少,究其原因是没有解决生料酿酒的曲种问题[sup][/sup]。现生料酿酒工艺中所使用的生料酒曲是多功能微生物复合酶酒曲,其发酵剂主要是高活性酵母[sup][/sup],菌群较为单一,其代谢产生的物质相对简单,不仅醇、酯、酸比例失调,出现醇、酸含量高而酯含量低的两高一低现象,而且杂味严重,存在糖化酶味、中药味和生味,从而影响产品的风味和口感[sup][/sup]。而利用红曲、麦曲等传统酒曲进行熟料酿制的黄酒口感温润,风味醇厚。如果能从迎合消费者对黄酒产品的风味和口感需求出发,从源头上改良黄酒生料曲的菌群构成,同时通过改进工艺来解决诸如发酵周期偏长、酒体稳定性差、成品酒易酸败等生料酿酒问题[sup][/sup],提升生料酿制黄酒的品质,是关系到生料酿酒工业能否推广和持续发展的瓶颈问题,可作为未来的研究方向。

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  • 【原创大赛】发酵柑橘皮的黄酮成分分析

    [align=left]我国是柑橘主要原产国之一,柑橘类产品因易剥皮和口感良好等优势受到消费者青睐。柑橘类的产品应用形式包括浓缩汁,罐头,蜜饯和果酒等。柑橘皮做为主要加工副产物,约占主要果重的 25 %~40 %,主要由黄酮类物质,纤维素,果胶,维生素 C,类胡萝卜素和果胶等成分组成,具有良好的利用价值。而在我国,对于柑橘皮的处理主要采用填埋处理方法,不再进行进一步的深加工处理,造成环境的严重污染和资源浪费。[/align]本试验以柑橘皮做为原料,利用实验室自行分离鉴定的乳酸菌发酵,并测定发酵液中 9 种黄酮类成分含量。本研究希望开发利用柑橘皮中的主要活性物质资源,为橘皮的利用提供理论基础。1 材料与方法1.1 材料与设备柑橘皮,市售;乳酸菌来自实验室内自行鉴定保藏;标准品:川陈皮素、槲皮素、金丝桃苷、桔红素、芦丁、木犀草素、芹菜素、异鼠李素和柚皮素,纯度均≥99 %,上海源叶生物技术有限公司;甲醇、乙腈(色谱纯),德国 Merck;甲酸(色谱纯),迪马科技;试验用超纯水(18.2 MΩcm)由Milli-Q 纯水系统制备。超高效液相色谱仪 NexeraX2、[url=https://insevent.instrument.com.cn/t/Yp][color=#3333ff]LCMS[/color][/url]-8060三重四极杆质谱仪联用系统。1.2 实验方法1.2.1样品制备柑橘皮发酵液中黄酮含量的测定分别准确称取 9 种黄酮标准品粉末 20.0 mg,加甲醇溶解,涡旋混匀,定容至 100 mL,即得 200 μg/mL 的标准储备液。分别取 500 μL 上述标准储备液,定容至10 mL,得到混合标准中间工作液 10 μg/mL。将上述混合标准中间工作液用纯甲醇逐级稀释制备标准工作溶液。1.2.2液相色谱条件色谱柱:Shim-pack GIST(2.1 mmI.D.×100 mm L.,3 μm);流动相:A 为 0.1 %甲酸、1 mmol/L乙酸铵水溶液,B 为0.1 %甲酸乙腈溶液;梯度洗脱程序:B 相初始浓度为 20%;0 ~ 6.0 min,20 %~50 % B;6.0 min~ 8.0 min,50 %~80 % B;8.0 min~ 8.1 min,80%~100 % B;8.1 min~10 min,100 %B;10 min~10.1 min,100 %~20 %B;10.1 min~14 min,20 %B;流速:0.2 mL/min;进样体积:1 μL;柱温:40 ℃。1.2.3质谱条件离子化模式:ESI;加热模块温度:400 ℃;雾化气流速:3.0 L/min 干燥气流速:10.0 L/min;接口电压:4 kV;加热气流速:10.0 L/min;DL 温度:250 ℃;接口温度:300℃。MRM参数见下表: [table=387][tr][td] [align=center][b][color=black]名称[/color][/b][/align] [/td][td] [align=center][b][color=black]前体离子[/color][/b][/align] [/td][td] [align=center][b][font=等线][color=black]产物离子[/color][/font][/b][/align] [/td][td] [align=center][b][font='Times New Roman',serif][color=black]CE(V)[/color][/font][/b][/align] [/td][/tr][tr][td] [align=center][color=black]川陈皮素[/color][/align] [/td][td] [align=center][font='Times New Roman',serif][color=black]403.0[/color][/font][/align] [/td][td] [align=center][font='Times New Roman',serif][color=black]373.1[/color][/font][/align] [/td][td] [align=center][font='Times New Roman',serif][color=black]-30.0[/color][/font][/align] [/td][/tr][tr][td] [align=center][color=black]槲皮素[/color][/align] [/td][td] [align=center][font='Times New Roman',serif][color=black]301.0[/color][/font][/align] [/td][td] [align=center][font='Times New Roman',serif][color=black]151.0[/color][/font][/align] [/td][td] [align=center][font='Times New Roman',serif][color=black]21.0[/color][/font][/align] [/td][/tr][tr][td] [align=center][color=black]金丝桃苷[/color][/align] [/td][td] [align=center][font='Times New Roman',serif][color=black]463.0[/color][/font][/align] [/td][td] [align=center][font='Times New Roman',serif][color=black]300.1[/color][/font][/align] [/td][td] [align=center][font='Times New Roman',serif][color=black]27.0[/color][/font][/align] [/td][/tr][tr][td] [align=center][color=black]桔红素[/color][/align] [/td][td] [align=center][font='Times New Roman',serif][color=black]373.1[/color][/font][/align] [/td][td] [align=center][font='Times New Roman',serif][color=black]343.1[/color][/font][/align] [/td][td] [align=center][font='Times New Roman',serif][color=black]-30.0[/color][/font][/align] [/td][/tr][tr][td] [align=center][color=black]芦丁[/color][/align] [/td][td] [align=center][font='Times New Roman',serif][color=black]611.0[/color][/font][/align] [/td][td] [align=center][font='Times New Roman',serif][color=black]303.2[/color][/font][/align] [/td][td] [align=center][font='Times New Roman',serif][color=black]-22.0[/color][/font][/align] [/td][/tr][tr][td] [align=center][color=black]木犀草素[/color][/align] [/td][td] [align=center][font='Times New Roman',serif][color=black]287.2[/color][/font][/align] [/td][td] [align=center][font='Times New Roman',serif][color=black]153.2[/color][/font][/align] [/td][td] [align=center][font='Times New Roman',serif][color=black]-30.0[/color][/font][/align] [/td][/tr][tr][td] [align=center][color=black]芹菜素[/color][/align] [/td][td] [align=center][font='Times New Roman',serif][color=black]270.9[/color][/font][/align] [/td][td] [align=center][font='Times New Roman',serif][color=black]153.2[/color][/font][/align] [/td][td] [align=center][font='Times New Roman',serif][color=black]-29.0[/color][/font][/align] [/td][/tr][tr][td] [align=center][color=black]异鼠李素[/color][/align] [/td][td] [align=center][font='Times New Roman',serif][color=black]315.1[/color][/font][/align] [/td][td] [align=center][font='Times New Roman',serif][color=black]300.0[/color][/font][/align] [/td][td] [align=center][font='Times New Roman',serif][color=black]21.0[/color][/font][/align] [/td][/tr][tr][td] [align=center][color=black]柚皮素[/color][/align] [/td][td] [align=center][font='Times New Roman',serif][color=black]271.1[/color][/font][/align] [/td][td] [align=center][font='Times New Roman',serif][color=black]151.0[/color][/font][/align] [/td][td] [align=center][font='Times New Roman',serif][color=black]17.0[/color][/font][/align] [/td][/tr][/table]2 结果利用三重四极杆质谱仪联用系统条件对乳酸菌发酵的柑橘皮发酵液进行黄酮含量测定,结果显示,川陈皮素含量为150.13μg /g,槲皮素含量为13.57μg/g, 金丝桃苷含量为40.12μg/g,桔红素含量为42.3μg/g,芦丁含量为90.13μg /g,木犀草素含量为13.86ug/kg,芹菜素为4.53μg/kg,异鼠李素为5.31ug/kg,柚皮素为10.32μg/kg。发酵液中检测到的川陈皮素、金丝桃苷、桔红素及芦丁含量较高,发酵液中的槲皮素、木犀草素、芹菜素、异鼠李素及柚皮素等含量较低。3结论本研究以新鲜柑橘皮为主要发酵原料,利用试验室乳酸菌对其进行发酵试验,通过 [url=https://insevent.instrument.com.cn/t/Yp][color=#3333ff]LC-MS[/color][/url] 对培养过程中发酵液中的黄酮类物质进行检测,结果表明柑橘皮中富含多种黄酮类物质成分,其中以川陈皮素、金丝桃苷、桔红素及芦丁为主。川陈皮素及桔红素是多甲氧基黄酮中的两类常见物质,其广泛存在于柑橘属植物中,由于其具有抗炎、抗氧化、抗癌、抗诱变等生理活性,近年来得到了国内外学者的较多关注。橘皮发酵液中含有一定量的黄酮成分,本研究为橘皮的利用提供了一定的理论基础。

  • 酵母类型和连续发酵对经典酒类酵母类型和连续发酵对经典酒类参数的影响

    酵母类型和连续发酵对经典酒类酵母类型和连续发酵对经典酒类参数的影响酒精发酵结束时,所有连续的S的乙醇浓度在9.0到11.5% (v/v)之间,糖浓度低于2.0g.L-1。与不完全酒精发酵的纯培养物相比,接种P的样品完成发酵的时间最长,至少12天。对于其他NS酵母来说,7天就足以完成酒精发酵,而对于S纯培养物来说,则需要5天。与NS纯培养发酵相比,顺序发酵有助于增加乙醇浓度,但也减少了发酵时间。与S纯培养物相比,来自连续发酵的葡萄酒酒精含量的降低证实了NS酵母用于降低乙醇含量的效用。由于所有形式的葡萄汁和发酵条件都是相同的,使用代谢组学在最终葡萄酒成分和亮点中检测到的差异是由酵母的类型、酵母之间的相互作用和添加S的时间引起的。数的影响酒精发酵结束时,所有连续的S的乙醇浓度在9.0到11.5% (v/v)之间,糖浓度低于2.0g.L-1。与不完全酒精发酵的纯培养物相比,接种P的样品完成发酵的时间最长,至少12天。对于其他NS酵母来说,7天就足以完成酒精发酵,而对于S纯培养物来说,则需要5天。与NS纯培养发酵相比,顺序发酵有助于增加乙醇浓度,但也减少了发酵时间。与S纯培养物相比,来自连续发酵的葡萄酒酒精含量的降低证实了NS酵母用于降低乙醇含量的效用。由于所有形式的葡萄汁和发酵条件都是相同的,使用代谢组学在最终葡萄酒成分和亮点中检测到的差异是由酵母的类型、酵母之间的相互作用和添加S的时间引起的。

  • 检测真菌发酵液成分一般利用气质联用还是液质联用啊?

    [color=#444444]检测真菌发酵液成分一般利用[url=https://insevent.instrument.com.cn/t/bp][color=#3333ff]气质联用[/color][/url]还是[url=https://insevent.instrument.com.cn/t/Yp][color=#3333ff]液质联用[/color][/url]啊?如果使用[url=https://insevent.instrument.com.cn/t/bp][color=#3333ff]气质联用[/color][/url]的话之前用旋转蒸发处理样品了会不会对成分检测有影响?谢谢[/color][img=,absmiddle]http://muchongimg.xmcimg.com/data/emuch_bbs_images/smilies/hand.gif[/img]

  • 检测真菌发酵液成分一般利用气质联用还是液质联用啊?

    [color=#444444]检测真菌发酵液成分一般利用[url=https://insevent.instrument.com.cn/t/bp][color=#3333ff]气质联用[/color][/url]还是[url=https://insevent.instrument.com.cn/t/Yp][color=#3333ff]液质联用[/color][/url]啊?如果使用[url=https://insevent.instrument.com.cn/t/bp][color=#3333ff]气质联用[/color][/url]的话之前用旋转蒸发处理样品了会不会对成分检测有影响?谢谢[/color][img=,absmiddle]http://muchongimg.xmcimg.com/data/emuch_bbs_images/smilies/hand.gif[/img]

  • 发酵工业污染的防止与挽救

    本文引用自laoding《发酵工业污染的防止与挽救》南山人编著 第一节 工业发酵染菌的危害 发酵工业自从采用纯种培养以后,产率有很大提高,然而,防止染菌的要求也更高了。人们在与杂菌污染的斗争中,积累、总结了很多宝贵的经验。为了防止染菌,使用了一系列的设备、工艺和管理措施。例如:密闭式发酵罐,无菌空气制备,设备、管道和无菌室的设计,培养基和设备灭菌,培养过程及其他方面的无菌操作等,大大降低了染菌率。但是至今一些现代发酵工业还遭受染菌的严重威胁,甚至由于染菌而造成巨大的经济损失。据报道, 国外抗生素发酵染菌率为2%~5%,国内的抗生素发酵、青霉素发酵染菌率2%,链霉素、红霉素和四环素发酵染菌率约为5%,谷氨酸发酵噬菌体感染率1~2%。染菌仍是发酵工业的致命伤。轻者影响产率、产物提取收得率和产品质量;严重者造成“倒罐”,浪费大量原材料,造成严重经济损失,而且扰乱生产秩序,破坏生产计划。遇到连续染菌,特别是又找不到染菌原因,未有防治措施时,往往会影响人们的情绪和生产积极性,造成无法估量的危害。 染菌对发酵产率、提取收得率、产品质量和三废治理等都有很大影响。然而,生产不同品种,污染不同种类和性质的杂菌,不同的污染时间,不同的污染途径、污染程度,不同培养基和培养条件,所产生后果是不同的。1、染菌对不同品种发酵的影响 由于各种发酵的菌种、培养基、发酵条件、发酵周期以及产物性质等不同,受污染的危害程度也不同。青霉素发酵,由于许多杂菌都能产生青霉素酶,当青霉素发酵无论是在前期、中期或后期感染都能产生青霉素酶的杂菌,都能使青霉素迅速破坏,使发酵一无所获。疫苗深层培养,一旦受污染,无论污染的是活菌、死菌或内外毒素,都应全部废弃。柠檬酸发酵,在产酸后,pH值很低,一般杂菌不易生长,柠檬酸主要防止前期染菌。谷氨酸发酵周期短,生产菌繁殖快,培养基不太丰富,一般较少污染杂菌,但噬菌体污染对谷氨酸发酵的威胁非常大。肌苷、肌苷酸发酵,由于生产菌是多种营养缺陷型,生长能力差,培养基营养丰富等,容易受杂菌污染,且杂菌污染后,营养成分迅速被消耗,严重抑制生产菌生长和代谢产物的生成。然而,无论哪种发酵,染菌后都由于糖等基质被消耗,影响发酵产物的生成,使产量大为降低。 2、感染不同种类和性质的杂菌对发酵的影响 抗生素发酵中,青霉素发酵污染细短产气杆菌比污染粗大杆菌危害更大,链霉素发酵污染细短杆菌、假单孢杆菌和产气杆菌比污染粗大杆菌更危害,四环素发酵最怕污染双球菌、芽孢杆菌和荚膜杆菌。柠檬酸发酵最怕污染青霉菌。肌苷、肌苷酸发酵最怕污染芽孢杆菌。谷氨酸发酵最危险的是污染噬菌体,因为噬菌体蔓延迅速,难以防治,容易造成连续污染。 3、不同污染时间对发酵的影响 (1)种子培养期染菌 (2)发酵前期染菌 (3)发酵中期染菌 (4)发酵后期染菌 (1)种子培养期染菌种子培养主要是生长繁殖菌体,菌体浓度低,培养基营养丰富,比较容易染菌。种子培养期染菌,带进发酵罐中危害极大,应严格控制种子污染。当发现种子受污染均应灭菌后弃去,并对种子罐、管道进行检查和彻底灭菌。 (2)发酵前期染菌 发酵前期主要是菌体生长繁殖,代谢产物生成很少,这个时期容易染菌,污染后杂菌迅速繁殖,与生产菌争夺营养成分和氧分,严重干扰生产菌的生长繁殖和产物的生成,要特别防止发酵前期染菌。当发酵前期染菌时,由于营养成分消耗不多,应迅速重新灭菌,补充必要的营养成分(如果体积太大,可放出部分受污染发酵液)重新接种进行发酵。(3)发酵中期染菌发酵中期染菌将严重干扰生产菌的代谢,影响产物的生成。有的杂菌繁殖后产生酸性物质,pH值下降,糖、氮消耗迅速,菌(丝)体自溶,发酵液发粘,产生大量泡沫,代谢产物的积累迅速减少或停止,有的已生成的产物也会被利用破坏,有的发酵液发臭。由于发酵中期染菌,营养成分大量消耗,一般挽救处理困难,危害性很大。所以,发酵中期染菌应尽力做到早发现,快处理。处理方法应根据各种发酵的特点和具体情况来决定。如:抗生素发酵,可将另一罐发酵正常、单位高的发酵液的一部分输入染菌罐中,以抑制杂菌繁殖,同时采取低通风,少流加糖;柠檬酸发酵中期染菌,可根据所染杂菌的性质分别处理,如污染细菌,可加大通风量,加速产酸,降低pH值,以抑制细菌生长,必要时可加入盐酸调节pH3.0以下,抑制杂菌;如污染酵母,可加入O.025~O.035 g/L硫酸铜,抑制酵母生长,并提高风量,加速产酸;如污染黄曲霉,可加入另一罐将近发酵成熟的醪液,使pH值下降,使黄曲霉自溶;但污染青霉则危害很大,因为青霉在pH值很低下能够生长,如果残糖较低,可以提高风量,促使产酸和耗糖,提前放罐。 (4)发酵后期染菌发酵后期产物积累较多,糖等营养物质接近耗尽。如果染菌量不太多,可继续进行发酵;如污染严重,破坏性较大,可以采取措施提前放罐。发酵后期染菌对不同产物的影响不同,如抗生素、柠檬酸发酵后期染菌影响不大,而肌苷、肌苷酸和谷氨酸、赖氨酸等发酵后期染菌会影响产物的产量、产物提取和产品质量。 在染菌严重时,有人主张加入不影响生产菌正常代谢的某些抗生素、呋喃鲁西林、对苯二酚、新洁尔灭等灭菌剂、抑制杂菌生长。例如:庆大霉素发酵染菌,可加入少量庆大霉素粉或对苯二酸;灰黄霉素发酵染菌时,可加入新霉素。但是,在发酵开始时都加入杀菌剂以防止染菌,似无必要,也增加成本,若当发酵染菌后再加入杀菌剂又为时已晚,实际效果值得探讨。 4、染菌程度对发酵的影响染菌程度愈太,即进入发酵罐的杂菌数量多,对发酵的危害愈大。当生产菌已迅速繁殖,在发酵液中占有优势,污染极少数杂菌,如每1L中有1~2个杂菌,对发酵不会带来影响,因为这些杂菌需要时间繁殖才能达到危害发酵的程度,而且环境对杂菌的繁殖已不利。当75m3发酵液污染1个杂菌,要达到大幅度(106个/mL)污染时需要的时间(h)为: 条件 污染10000000个/mL 污染100000000个/mL 增代时间tg=30 min 23 26 延迟6h tg=30min 29 32 增代时间tg=2h 92 10000000 延迟6h tg=2h 98 11*11但是污染幅度较大时,特别是发酵前期和中期污染,将造成严重的危害。5、染菌对产物提取和产品质量的影响对于丝状菌发酵被污染后,有大量菌丝自溶,发酵液发粘,有的甚至发臭。发酵液过滤困难,发酵前期染菌过滤更困难,严重影响产物提取收率和产品质量。在这种情况下可先将发酵液加热处理,再加助滤剂或者先加絮凝剂,使蛋白质凝聚,有利于过滤。染菌的发酵液含有较多蛋白质和其他杂质:(1)如果采用沉淀法提取产物,那么,这些杂质随产物沉淀而影响下工序处理,影响产品质量。如谷氨酸发酵染菌后,在等电点出现β-型结晶,使谷氨酸无法分离,β-结晶谷氨酸含有大量发酵液,影响下工序精制处理,影响产品质量。(2)如果采用溶媒萃取的提取工艺,由于蛋白质等杂质多,极易发生乳化,很难使水相和溶剂相分离,也影响进一步提纯。(3)如果采用离子交换法提取工艺,由于发酵液发粘,大量菌体等胶体物质粘附在树脂表面或被树脂吸附,使树脂吸附能力大大降低,有的难被水洗掉,在洗脱时与产物一起被洗脱,混在产物中,影响产物的提纯。 此外,发酵染菌也造成三废处理困难和对环境的污染。 第二节 染菌的检查、原因分析和防止措施 1、染菌的检查与判断

  • 发酵法生产氨基酸工艺研究

    [font=SimSun, STSong, &]氨基酸是极具应用前景的生物化学品,市场容量要求不断增加。它们的适用范围广泛,包括动物饲料添加剂、增味剂、化妆品成分、制药和医疗领域的营养素等。由于基因工程技术和生物工程技术的进步,特别是借助于工程菌的发酵生产技术,在氨基酸工业生产中发挥着重要作用。尽管发酵法有众多优点,但仍需进一步改进,从而提高产率,降低生产成本。文章阐述了发酵工艺对工业氨基酸生产的重要性,介绍了发酵工艺设计并提出了工艺优化方法,为氨基酸工业的进一步发展提供了技术支撑。 [/font]

  • 求可以测发酵液有机酸含量的单位或公司

    我可以把发酵液的样品萃取,干燥之后寄样,然后你们按照你们那的有机酸测定条件溶解样品测,这样可以吗?我的发酵液是大肠杆菌发酵之后的上清液,未萃取时,主要成分是葡萄糖、乙酸、甲酸、琥珀酸、苹果酸等有机酸等。不萃取可以直接测吗?我主要要测的参数是乙酸含量,琥珀酸含量,但是如果其他的有机酸能测出来更好。测样的价格合理就行,价钱不是啥问题。

  • 目前我们正在开发发酵过程成本分析的算法

    我们目前将成本影响因素分成三类:前成本,过程成本,后成本 前成本包括:原料(培养基成分),能源(水电气汽) 过程成本包括:原料(补料)和能源(水电气汽) 后成本包括:污水处理(与发酵液体积有关)和下游(下游成本固定)管理和工资费用没有考虑,因为它们是与时间有关系的参数。不影响发酵过程成本的优化。 大家还有什么建议? http://simg.instrument.com.cn/bbs/images/brow/em09511.gif有合理建议的朋友,可以优先使用这套软件。

  • 谈工业发酵各阶段培养基的要求

    引用氮氮的欢乐 的 谈工业发酵各阶段培养基的要求工业发酵中利用生产菌发酵得出最终产物是一个逐级放大的过程,各个不同的阶段对于营养成分的要求也各有特点,根据发酵不同阶段的要求,培养基可分为孢子培养基、种子培养基和发酵培养基三种。 孢子培养基孢子培养基是供菌种繁殖孢子的一种常用固体培养基,对这种培养基的要求是能使菌体迅速生长,产生较多优质的孢子,并要求这种培养基不易引起菌种发生变异。所以对孢子培养基的基本配制要求是:第一,营养不要太丰富(特别是有机氮源),否则不易产孢子。如灰色链霉在葡萄糖-硝酸盐-其它盐类的培养基上都能很好地生长和产孢子,但若加入0.5%酵母膏或酪蛋白后,就只长菌丝而不长孢子。第二,所用无机盐的浓度要适量,不然也会影响孢子量和孢子颜色。第三,要注意孢子培养基的pH和湿度。生产上常用的孢子培养基有:麸皮培养基、小米培养基、大米培养基、玉米碎屑培养基和用葡萄糖、蛋白胨、牛肉膏和食盐等配制成的琼脂斜面培养基。大米和小米常用作霉菌孢子培养基,因为它们含氮量少,疏松、表面积大,所以是较好孢子培养基。大米培养基的水分需控制在21%-50%,而曲房空气湿度需控制在90%-100%。 种子培养基种子培养基是供孢子发芽、生长和大量繁殖菌丝体,并使菌体长得粗壮,成为活力强的“种子”。所以种子培养基的营养成分要求比较丰富和完全,氮源和维生素的含量也要高些,但总浓度以略稀薄为好,这样可达到较高的溶解氧,供大量菌体生长繁殖。种子培养基的成分要考虑在微生物代谢过程中能维持稳定的pH,其组成还要根据不同菌种的生理特征而定。一般种子培养基都用营养丰富而完全的天然有机氮源,因为有些氨基酸能刺激孢子发芽。但无机氮源容易利用,有利于菌体迅速生长,所以在种子培养基中常包括有机及无机氮源。最后一级的种子培养基的成分最好能较接近发酵培养基,这样可使种子进入发酵培养基后能迅速适应,快速生长。 发酵培养基发酵培养基是供菌种生长、繁殖和合成产物之用。它既要使种子接种后能迅速生长,达到一定的菌丝浓度,又要使长好的菌体能迅速合成需产物。因此,发酵培养基的组成除有菌体生长所必需的元素和化合物外,还要有产物所需的特定元素、前体和促进剂等。但若因生长和生物合成产物需要的总的碳源、氮源、磷源等的浓度太高,或生长和合成两阶段各需的最佳条件要求不同时,则可考虑培养基用分批补料来加以满足。 根据发酵生产各阶段菌体对营养的需求可以大概看出,孢子阶段培养基要求营养简单少量;种子阶段培养基要求丰富完全,特别是氮与维生素含量要高;发酵阶段培养基要求在足够维持适当生长之余与产物相关联,能提供部分前体、特定成分。安琪酵母公司生产的安琪酵母浸出物采用纯化培养的高蛋白面包酵母,经过自溶酶解、分离、真空浓缩、喷雾干燥等工序精制而成。有安全性好,适用面广;稳定性高,重复性好;营养全面,量化控制;澄清度高,利于提取;颜色浅,营养损失少等诸多优点。富含蛋白质、多肽、氨基酸、核苷酸、维生素、微量元素等营养成分,比例协调,同时采用生物酶解技术,使营养物质高效定向降解,可为菌体生长培养提供全面均衡的营养。除了作为优质的种子阶段培养基氮源外,在发酵阶段同样能为维持菌体茁壮稳定提供充足的营养,尤其是以初体产谢产物为终产物的发酵,安琪酵母浸出物所含的种类齐全的氨基酸,核苷酸,各种维生素与矿质元素更是作为前体、促进剂发挥着重要的作用;而且其澄清度高,发酵残留少的特点,又大大减少了产品的提取纯化的难度与消耗,协助企业向清洁化,高效化,环保化生产发展。 安琪酵母浸出物以其优异的品质,在发酵工业飞速发展的今天,定会得到更广泛的应用,为生物产业的腾飞作出更大的贡献[/

  • 【分享】猪发酵床:为何能化“臭”为“香”?

    畜牧业一度曾是“与臭为伍”的产业,传统的养野猪业所面临的“环境问题”、“肉质退化问题”、“健康问题”、“效益提高问题”有着密切联系,环境脏、乱、差就自然而然的带来了品质与健康问题,没有健康和品质,经济效益也就无从谈起了。怎样解决养野猪业给环境带来的压力,变废为宝,怎样既减少环境污染又不增加投入,怎样既降低劳动强度并培养出肉质鲜美、健康无病的野猪,同时还能显著提高经济效益,这些一直是国家、畜牧科研者和广大养野猪业者共同追求的目标,利用发酵床养野猪技术可以很好地解决现代养野猪业遇到的难题,达到养野猪无污染、零排放,好的发酵床产品不仅能使传统养野猪业从“臭”变“香”,而且操作极其简单。下面以发酵床发酵剂为例简述一下除臭机理。 养野猪所产生的恶臭味,是因为野猪排泄出的粪便当中含有大量的NH3(氨气)、H2S(硫化氢)以及硫醇、二硫化物、胺、氧化物、醇、有机酸粪臭素等。寻找传统养野猪场根本不用靠眼睛,只要跟着鼻子走就行,千米之外就能感受到野猪场特有的“味道”,而采用发酵床发酵剂养野猪技术后,即使进到野猪圈与野猪亲密接触也不会感到不适,一点也感觉不到臭味,其奥妙在哪里?发酵床养野猪是利用发酵剂(具有超强发酵功能的多菌种复合微生物发酵剂),按一定比例与锯末(木屑、稻壳或粉碎秸秆)进行混合、发酵,形成有机垫料;野猪生活于这种有机垫料上面,野猪的排泄物被微生物作为营养迅速降解、消化,当天就无臭味,只需两三天左右的时间,粪便就被微生物分解成非常细的粉末,消失得无影无踪,有时还因发酵使圈舍略飘洒香味。发酵床养野猪除臭,其奥妙可从以下几个方面分析: 一、减少污染源。氮是排泄物中造成环境污染的主要元素之一。排泄物中氮一般占干物质的2-6%(其中33%在粪便中,67%在尿中)。畜禽主要通过日粮摄入蛋白质态等氮元素,经过消化吸收,被动物机体沉积利用约35%,其余约65%排出体外。野猪粪尿中的NH3、H2S主要是野猪摄入体内的蛋白质未被吸收或吸收不彻底所产生的,提高蛋白质的利用率就能减少恶臭气体的排放。发酵床养野猪是因野猪的拱食而使得从粪便中排出的蛋白质能得到进一步的循环利用,进而提高蛋白质的利用率,减少了污染源,也即污染物的排出已被“减量化”了。 二、物理除臭。所谓物理法除臭就是指将产生恶臭气味的气体吸附在固体或液体介质表面,使其不易散发到空气中。发酵床的垫料是由50公分左右的锯末(木屑或稻壳等)组成,有恶臭成分的气体通过木屑粒子间时,部分恶臭成分被木屑吸收或被木屑间的水分及木屑固有水分溶解,减缓了恶臭成分气体释放的速度和释放的量,从一定程度上控制了臭味的散发。 三、化学除臭。化学除臭就是利用特定的一些化学反应将有臭味的有害气体转变成无毒无害的物质。通过物理吸附使得恶臭气体与发酵床垫料气-液接触,使[url=https://insevent.instrument.com.cn/t/Mp]气相[/url]臭味成分转移至液相,并借发酵床发酵产生的物质与臭味成分的中和、氧化或其它反应去除臭味物质,包括有机硫化物、含氮化合物、有机酸及少数含氧碳氢化合物等。不过这方法只能把臭味分子转成盐类以利于吸收,须再用其它方法把臭味成分破坏或回收。 四、生物除臭。生物除臭是发酵床发酵剂养野猪中没有臭味的最重要原因,主要在两个方面发挥着重要作用。①发酵剂每克本身就含有超过数亿的有益功能活性菌,在发酵开始后有益微生物更呈几何级数大量快速繁殖,在此过程中正好将野猪排泄出的粪尿以及吸附在木屑上的胺硫等恶臭化合物消化吸收,转变成可供野猪拱食的蛋白质和微量元素。随着发酵过程的不断进行,功能微生物的快速繁殖会越来越彻底地将恶臭物质消化吸收。②野猪有拱食的天性,这一习惯在发酵床养野猪过程中正好能被充分利用。发酵剂中的有益微生物随着野猪的拱食而进入野猪的消化道。肠胃中的有益微生物不但能抑制部分病原菌活动,预防疾病,而且还能抑制有害菌的活动,例如抑制威尔士菌活动,这样就阻止了对蛋白质的异状分解,从而减少了氨和吲哚的产生。这几种恶臭物质减少了,野猪粪的臭味自然就减轻了。另外,有益微生物中蛋白酶、脂肪酶和淀粉酶酶活较高,能增强对蛋白质、脂肪等物质的分解,不仅能提高饲料的利用率和吸收率,促进畜禽的生长,而且也能减少恶臭物质的产生。

  • 发酵中药成为肿瘤治疗新突破

    长期以来,手术、放疗、化疗三大疗法一直主宰着肿瘤治疗的统治地位。一方面,由于三大疗法本身技术的发展和完善,使得肿瘤治疗较过去有了可喜的进步,手术联合放化疗在很大程度上提高了肿瘤的治疗效果。另一方面是过度治疗事与愿违,对于晚期病人而言,其复发和转移的比例一直居高不下,治疗效果仍然不理想,五年生存率普遍较低。  六步自然疗法抗肿瘤新突破  21世纪,随着分子生物学和微生态学以及免疫学的发展,一种全新的抗肿瘤方法“六步综合疗法”应运而生,所谓“六步综合疗法”是将中药治疗、营养、体能锻炼等多种方法科学地运用到患者的综合治疗中,调整病人心理状态,提高免疫功能,以期达到提高生存率、延长生存期,改善生存质量,使肿瘤患者能最大限度地回归社会,像健康人一样生活和工作。  发酵中药为六步自然疗法第一步  发酵中药是国内首例通过仿生学手法和微生物发酵工艺研制而成的中药微生态制剂,圆了无痛苦消瘤的千年梦想。众所周知,中药在肿瘤的综合治疗中发挥着重要的作用。传统的中药生产工艺落后,不能在临床上起到作用。发酵中药它创造性地采用了人体仿生学手法,在体外模拟健康人的消化系统,中药成分经过生物转化,使大分子物质变成小分子物质,从而被人体吸收和利用,使药效提高4至28倍。  国际自然抗癌学会副会长史宗山教授认为:中药中的有效成份是其中的次生代谢物,是在随中药进入人体后,经过人体细胞代谢产生的物质而发挥治病作用。这些有效成分通过对致癌基因的抑制、抑癌基因的激活和生长调控基因的修复,来实现多靶点作用。发酵中药正是通过高科技生物转化后的有效成分,在细胞分子水平上调节了这些对肿瘤有影响的机制而发挥抗肿瘤、抗复发、抗转移功能。  发酵中药五大革命性突破  发酵中药抗肿瘤成功实现五大突破:1)首次把中药抗肿瘤活性成分从大分子转变成小分子,有效成分可迅速穿透毛细血管壁直达肿瘤病灶;2)首次激活传统中药未被开发的抗肿瘤活性物质-CSD因子,诱导肿瘤细胞分化凋亡;3)首次实现中药多靶点靶向识别、抑杀肿瘤细胞,抑制肿瘤新生血管形成,防止复发转移。4)中药无毒化,通过益生菌对中药有效成分的多次仿生分解及转化,彻底去除中药有毒成分,并大幅提高中药药效及吸收效果。5)口感良好,真正改变了中药良药苦口世界形象。

  • 固态发酵的分类知识

    版权声明:转载时请以超链接形式标明文章原始出处和作者信息及本声明http://cnfjgc.blogbus.com/logs/68539628.html 一、传统固态发酵与现代固态发酵 虽然固态发酵与液态发酵相比,具有它独特的优势,但也存在着许多不足。特别是传统固态发酵是发酵工业中古老而又落后工艺的代名词。甚至,在发酵工程或生化工程的教科书中,也很少提到固态发酵。现代发酵技术的关键条件是纯种大规模集约化培养.随着科学技术发展和可持续发展的影响,国内外逐步重视对固态发酵的研究开发,已取得了很大进展。因此,依据固态发酵过程中是否能实现限定微生物纯种培养,分为传统固态发酵与现代固态发酵。现代固态发酵是为了充分发挥固态发酵的优势,针对传统固态发酵存在的问题,使之适应现代生物技术的发展而进行的,可以实现限定微生物的纯种大规模培养。 二、固态发酵的形式 1.按微生物的情况和形成的产品条件不同分类 固态发酵可以以许多不同的形式进行,按照使用的微生物的情况和形成的产品条件不同,固态发酵可分为自然富集固态发酵、强化微生物混合固态发酵、限定微生物混合固态发酵和单菌固态纯种发酵。 自然富集固态发酵是指利用自然界中的微生物,由不断演替的微生物进行的富集混合发酵过程。典型的例子是传统酒曲和酱油、腌莱、烟草发酵、茶叶发酵、青贮、堆肥等。它不需要人工接种微生物,其所需发酵的微生物主要依赖于当地空气和物料中的自然微生物区系,多种微生物演替成最适于生长代谢或共生协作的小生态环境。其微生物富集区系不仅与当地空气和物料中的自然微生物区系有关,而且与小生态环境自然变化密切相关。 强化微生物混合固态发酵是指在自然富集固态发酵的基础上,根据人们部分掌握的微生物代谢机制,人为强化接种微生物茵系不明确的富集培养物或特定微生物培养物所进行的混合发酵过程。强化微生物混合固态发酵除应用于沼气发酵、白酒发酵作用外,在石油采收、湿法冶金、食品发酵等领域同样显示其优势。人们在长期的科学研究和生产实践中却不断发现,不少生命活动及其效应是借助于两种以上的生物在同一环境中的共同作用下进行的,甚至是单独不能或只能微弱进行的。例如废物的处理,纤维索和本质素的降解,甲烷的产生和利用等。自然界的微生物没有一种是单独存在的,单靠纯培养很难反映它们的真实活动情况。因此,强化微生物混合固态发酵微生物资源具有非常广阔的应用前景。 限定微生物混合固态发酵是在对微生物相互作用和群落认识的基础上,接种混合培养的微生物是已知和确定的,通常使用两种或两种以上经过分离纯化的微生物纯种,同时或先后接种同一灭过茵的培养基中,在无污染条件下进行的固态发酵过程。人类对微生物的利用经历过天然混合培养到纯种培养两个阶段,纯培养技术使得研究者摆脱了多种微生物共存的复杂局面,能够不受干扰地对单一目的菌株进行研究,从而丰富了人们对微生物形态结构、生理和遗传特性的认识。但是,在长期的实验和生产实践中,人们不断地发现很多重要生化过程是单株微生物不能完成或只能微弱地进行的,必须依靠两种或多种微生物共同培养完成。虽然微生物混合培养在很多领域中的作用已得到充分肯定,部分成果己成功应用于实践,但对大多混合菌体系中菌间相互关系和作用机制的研究尚不够深入。因此,目前对于具有协同作用关系的菌株筛选和组合还是一个随机过程的,缺乏有效的理论指导,而且对于已经应用的混合培养体系也不能有效地协调菌间的关系,使其达最佳生态水平,发挥最大效应。这严重地阻碍了混合菌培养的发展和应用。因此,如果从生理、代谢和遗传角度对混合茵间关系和协同作用机制进行深入研究,对混合菌培养的理论和应用都将有巨大的突破。随着混合菌培养在各方面应用研究的深入,人们不再满足于传统的反应模式,已开始引人一些新兴的生物工程技术,使该领域的研究更具活力。采用固定化细胞技术固定混合菌可使反应系统多次使用,降低成本,增加效率,在实际应用中很有意义。利用细胞融合技术和基因工程技术由具有互生或共生关系的微生物构建工程菌,可使工程菌既具有混合培养的功能,又拥有纯培养菌株营养要求单一、生理代谢稳定、易于调控等优点,也是极有前景的研究方向。 单菌固态纯种发酵是在纯培养基础上建立起来的,对于选育良种、保持生理活性和代谢过程中的稳定起很大作用。它对于扩大固态发酵的应用范围和潜力的发挥起到非常重要作用,同时,也是固态发酵一个重要方向。 2.按固态发酵固相的性质分类 根据固态发酵固相的性质,可以把固态发酵分为两种类型。一种是以农作物(如麸皮、豆饼等)为底物的固态发酵方式。这些底物既是固态发酵过程中的固相组成部分,又为微生物生长提供营养,在这里可以称这种发酵为传统固态发酵方式(或固体底物基质固态发酵)。另一种固态发酵方式是以惰性固态载体为固态发酵过程令的固相,微生物生长的营养是吸附在载体上的培养液,称这种发酵方式为惰性载体吸附固态发酵。 同体底物基质固态发酵利用的培养基是既充当固相,又为微生物生长提供营养的初级农作物产物,如麸皮、马铃薯、谷子、豆饼以及其他含淀粉和纤维素的农作物产品。第二种固态发酵采用的固体是惰性载体,这些载体可以是天然的,也可以是人工分成的。这些载体材料有珍珠岩、聚氨酯泡沫体、蔗糖渣和聚苯乙烯等。 固体底物基质固态发酵的一个主要的不足之处就是碳源是它们的结构组成部分,在微生物发酵生长过程中,培养基被分解了,底物容易结块,孔隙率也降低,结果底物的外形和物理特性都发生了变化,降低了发酵过程中的传质和传热。例如,麦片在发酵过程中由于淀粉的降解和水的挥发,会导致固体底物变形结块,结果使传质和传热受到影响。而具有稳定结构的固态载体充当固态发酵的固相可以克服这一缺点,从而更有利于微生物的生长和产物产量的增加。例如,采用聚氨酯泡沫体为载体吸附固态发酵核酸酶P1时,产量和活力分别比采用麸皮固态发酵提高9倍和4倍。 另外,惰性载体吸附固态发酵与固体底物基质固态发酵相比,还具有产物提取简便的优点。可以很容易地从惰性载体中提取到胞外产物,而且所得到的产物含有较少的杂质,载体还可以重复使用。例如,利用聚苯乙烯作为载体,以肋生弧茵产生L-谷氨酰胺酶时,产物比采用麦麸粉固态发酵时得到的产物黏性要低。另外,前者的产物不含蛋白质污染物,而后者含有多余的淀粉酶和纤维素酶等。 与固体底物基质固态发酵相比,惰性载体吸附固态发酵还具有其他很多优点,如:能够对培养基营养成分进行合适的调节;容易了解产物中的各成分并进行分析,从而有利于发酵过程的控制以及动力学研究与模型建立等。

  • 发酵生产中种子的制备过程

    在发酵生产过程中,种子制备的过程大致可分为两个阶段:(1)实验室种子制备阶段(2)生产车间种子制备阶段 一、实验室种子的制备实验室种子的制备一般采用两种方式:对于产孢子能力强的及孢子发芽、生长繁殖快的菌种可以采用固体培养基培养孢子,孢子可直接作为种子罐的种子,这样操作简便,不易污染杂菌。对于产孢子能力不强或孢子发芽慢的菌种,可以用液体培养法。(一)孢子的制备1,细菌孢子的制备细菌的斜面培养基多采用碳源限量而氮源丰富的配方。培养温度一般为37℃。细菌菌体培养时间一般为1~2天,产芽孢的细菌培养则需要5~10天。2,霉菌孢子的制备霉菌孢子的培养一般以大米、小米、玉米、麸皮、麦粒等天然农产品为培养基。培养的温度一般为25~28℃。培养时间一般为4~14天。3,放线菌孢子的制备放线菌的孢子培养一般采用琼脂斜面培养基,培养基中含有一些适合产孢子的营养成分,如麸皮、豌豆浸汁、蛋白胨和一些无机盐等。培养温度一般为28℃。培养时间为5~14天。(二)液体种子制备1,好氧培养对于产孢子能力不强或孢子发芽慢的菌种,如产链霉素的灰色链霉菌(S. griseus)、产卡那霉素的卡那链霉菌(S. Kanamuceticus)可以用摇瓶液体培养法。将孢子接入含液体培养基的摇瓶中,于摇瓶机上恒温振荡培养,获得菌丝体,作为种子。其过程如下: 试管→三角瓶→摇床→种子罐2,厌氧培养对于酵母菌(啤酒,葡萄酒,清酒等),其种子的制备过程如下:试管→三角瓶→卡式罐→种子罐例如生产啤酒的酵母菌一般保存在麦芽汁琼脂或MYPG培养基(培养基配制:3克麦芽浸出物,3克酵母浸出物,5克蛋白胨,10克葡萄糖和20克琼脂与升水中)的斜面上,于4℃冰箱内保藏。每年移种3-4次。将保存的酵母菌种接入含10ml麦芽汁的500-1000ml三角瓶中,再于25℃培养2-3天后,再扩大至含有250-500ml麦芽汁的500-1000ml三角瓶中,再于25℃培养2天后,移种至含有5-10L麦芽汁的卡氏培养罐中,于15-20℃培养3-5天即可作100L麦芽汁的发酵罐种子。从三角瓶到卡氏培养罐培养期间,均需定时摇动或通气,使酵母菌液与空气接触,以有利与酵母菌的增殖。二、生产车间种子制备实验室制备的孢子或液体种子移种至种子罐扩大培养,种子罐的培养基虽因不同菌种而异,但其原则为采用易被菌利用的成分如葡萄糖、玉米浆、磷酸盐等,如果是需氧菌,同时还需供给足够的无菌空气,并不断搅拌,使菌(丝)体在培养液中均匀分布,获得相同的培养条件。1,种子罐的作用:主要是使孢子发芽,生长繁殖成菌(丝)体,接入发酵罐能迅速生长,达到一定的菌体量,以利于产物的合成。2,种子罐级数的确定种子罐级数:是指制备种子需逐级扩大培养的次数,取决于:(1)菌种生长特性、孢子发芽及菌体繁殖速度;(2)所采用发酵罐的容积。 比如:细菌:生长快,种子用量比例少,级数也较少,二级发酵。 茄子瓶→种子罐→发酵罐霉菌:生长较慢,如青霉菌,三级发酵 孢子悬浮液→一级种子罐(27℃,40小时孢子发芽,产生菌丝 )→二级种子罐(27℃,10~24小时,菌体迅速繁殖,粗壮菌丝体)→发酵罐放线菌:生长更慢,采用四级发酵酵母:比细菌慢,比霉菌,放线菌快,通常用一级种子3,确定种子罐级数需注意的问题(1)种子级数越少越好,可简化工艺和控制,减少染菌机会(2)种子级数太少,接种量小,发酵时间延长,降低发酵罐的生产率,增加染菌机会(3)虽然种子罐级数随产物的品种及生产规模而定。但也与所选用工艺条件有关。如改变种子罐的培养条件,加速了孢子发芽及菌体的繁殖,也可相应地减少种子罐的级数。

  • 发酵培养基的配制

    首先需了解微生物需要的营养物质。 (1)微生物需要的营养物质营养物质应满足微生物的生长、繁殖和完成各种生理活动的需要。它们的作用可概括为形成结构(参与细胞组成)、提供能量和调节作用(构成酶的活性和物质运输系统)。微生物的营养物质有六大类要素,即水、碳源、氮源、无机盐、生长因子和能源。① 水水是微生物的重要组成部分,在代谢中占有重要地位。水在细胞中有两种存在形式:结合水和游离水。结合水与溶质或其他分子结合在一起,很难加以利用。游离水(或称为非结合水)则可以被微生物利用。② 碳源碳在细胞的干物质中约占50%,所以微生物对碳的需求最大。凡是作为微生物细胞结构或代谢产物中碳架来源的营养物质,称为碳源。作为微生物营养的碳源物质种类很多,从简单的无机物(CO2、碳酸盐)到复杂的有机含碳化合物(糖、糖的衍生物、脂类、醇类、有机酸、芳香化合物及各种含碳化合物等)。但不同微生物利用碳源的能力不同,假单孢菌属可利用90种以上的碳源,甲烷氧化菌仅利用两种有机物:甲烷和甲醇,某些纤维素分解菌只能利用纤维素。大多数微生物是异养型,以有机化合物为碳源。能够利用的碳源种类很多,其中糖类是最好的碳源。异养微生物将碳源在体内经一系列复杂的化学反应,最终用于构成细胞物质,或为机体提供生理活动所需的能量。所以,碳源往往也是能源物质。自养菌以CO2、碳酸盐为唯一或主要的碳源。CO2是被彻底氧化的物质,其转化成细胞成分是一个还原过程。因此,这类微生物同时需要从光或其他无机物氧化获得能量。这类微生物的碳源和能源分别属于不同物质。③ 氮源凡是构成微生物细胞的物质或代谢产物中氮元素来源的营养物质,称为氮源。细胞干物质中氮的含量仅次于碳和氧。氮是组成核酸和蛋白质的重要元素,氮对微生物的生长发育有着重要作用。从分子态的N2到复杂的含氮化合物都能够被不同微生物所利用,而不同类型的微生物能够利用的氮源差异较大。固氮微生物能利用分子态N2合成自己需要的氨基酸和蛋白质,也能利用无机氮和有机氮化物,但在这种情况下,它们便失去了固氮能力。此外,有些光合细菌、蓝藻和真菌也有固氮作用。许多腐生细菌和动植物的病原菌不能固氮,一般利用铵盐或其他含氮盐作氮源。硝酸盐必须先还原为NH+4后,才能用于生物合成。以无机氮化物为唯一氮源的微生物都能利用铵盐,但它们并不都能利用硝酸盐。有机氮源有蛋白胨、牛肉膏、酵母膏、玉米浆等,工业上能够用黄豆饼粉、花生饼粉和鱼粉等作为氮源。有机氮源中的氮往往是蛋白质或其降解产物。氮源一般只提供合成细胞质和细胞中其他结构的原料,不作为能源。只有少数细菌,如硝化细菌利用铵盐、硝酸盐作氮源和能源。④ 无机盐无机盐也是微生物生长所不可缺少的营养物质。其主要功能是:① 构成细胞的组成成分;② 作为酶的组成成分;③ 维持酶的活性;④ 调节细胞的渗透压、氢离子浓度和氧化还原电位;⑤ 作为某些自氧菌的能源。磷、硫、钾、钠、钙、镁等盐参与细胞结构组成,并与能量转移、细胞透性调节功能有关。微生物对它们的需求量较大(10-4~10-3 mol/L),称为“宏量元素”。没有它们,微生物就无法生长。铁、锰、铜、钴、锌、钼等盐一般是酶的辅因子,需求量不大(10-8~10-6 mol/L),所以,称为“微量元素”。不同微生物对以上各种元素的需求量各不相同。铁元素介于宏量和微量元素之间。在配制培养基时,可通过添加有关化学试剂来补充宏量元素,其中首选是K2HPO4和MgSO4,它们可提供需要量很大的元素:K、P、S和Mg。微量元素在一些化学试剂、天然水和天然培养基组分中都以杂质等状态存在,在玻璃器皿等实验用品上也有少量存在,所以,不必另行加入。⑤ 生长因子一些异养型微生物在一般碳源、氮源和无机盐的培养基中培养不能生长或生长较差。当在培养基中加入某些组织(或细胞)提取液时,这些微生物就生长良好,说明这些组织或细胞中含有这些微生物生长所必须的营养因子,这些因子称为生长因子。生长因子可定义为:某些微生物本身不能从普通的碳源、氮源合成,需要额外少量加入才能满足需要的有机物质,包括氨基酸、维生素、嘌呤、嘧啶及其衍生物,有时也包括一些脂肪酸及其他膜成分。各种微生物所需的生长因子不同,有的需要多种,有的仅需要一种,有的则不需要。一种微生物所需的生长因子也会随培养条件的变化而变化,如在培养基中是否有前体物质、通气条件、pH和温度等条件,都会影响微生物对生长因子的需求。从自然界直接分离的任何微生物,在其发生营养缺陷突变前的菌株,均称为该微生物的野生型。绝大多数野生型菌株只需简单的碳源和氮源等就能生长,不需要添加生长因子;经人工诱变后,常会丧失合成某种营养物质的能力,在这些菌株生长的培养基中,必须添加某种氨基酸、嘌呤、嘧啶或维生素等生长因子。⑥ 能源能源是指为微生物的生命活动提供最初能量来源的营养物或辐射能。化能异养型微生物的能源即碳源;化能自养型微生物的能源都是还原态的无机物,如NH4+、NO2-、S、H2S、H2、Fe2+等,它们分别属于硝化细菌、亚硝酸细菌、硫化细菌、硫细菌、氢细菌和铁细菌等。一种营养物常有一种以上营养要素的功能,即除单功能营养物外,还有双功能,甚至三功能营养物。辐射能是单功能;还原态无机养分常是双功能的(NH4+既是硝化细菌的能源,又是它的氮源)甚至是三功能的(能源、氮源和碳源);有机物常有双功能或三功能作用。(2)配制培养基必须遵循的原则微生物的培养基通常指人工配制的适合微生物生长繁殖,或积累代谢产物的营养基质。广义上说,凡是支持微生物生长繁殖的介质或材料,均可作为微生物的培养基。一个适当的培养基配方,对发酵产品的产量和质量有着极大的影响。针对不同微生物,不同的营养要求,可以有不同的培养基。但它们的配制必须遵循一定原则。① 营养物质应满足微生物的需要。不同营养类型的微生物对营养的需求差异很大,应根据菌种对各营养要素的不同要求进行配制。② 营养物的浓度及配比应恰当。营养物浓度太低,不能满足微生物生长的需要;浓度太高,又会抑制微生物生长。糖和盐浓度高有抑菌作用。碳氮比(C∶N,以还原糖含量与粗蛋白含量的比值表示):一般培养基为C∶N=100∶0.5~2。在设计培养基配比时,还应考虑避免培养基中各成分之间的相互作用,如蛋白胨、酵母膏中含有磷酸盐时,会与培养基中钙或镁离子在加热时发生沉淀作用;在高温下,还原糖也会与蛋白质或氨基酸相互作用而产生褐色物质。③ 物理、化学条件适宜。pH:各种微生物均有其生长繁殖的最适pH,细菌为7.0~8.0,放线菌为7.5~8.5,酵母为3.8~6.0,霉菌为4.0~5.8。对于具体的微生物菌种,都有各自的特定的最适pH范围,有时会大大突破上述界限。在微生物生长繁殖过程中,会产生能够引起培养基的pH改变的代谢产物,尤其是不少微生物有很强的产酸能力,如不适当地加以调节,就会抑制甚至于杀死其自身。在设计培养基时,要考虑培养基的pH调节能力。一般应加入缓冲液或CaCO3,使培养基的pH稳定。其他:培养基的其他理化指标,如水活度、渗透压也会影响微生物的培养。在配制培养基时,通常不必测定这些指标,因为培养基中各种成分及其浓度等指标的优化,已间接地确定了培养基的水活度和渗透压。此外,各种微生物培养基的氧化还原电位等也有不同的要求。④ 培养目的:培养基的成分直接影响培养目标。在设计培养基时,必须考虑是要培养菌体,还是要积累菌体代谢产物;是实验室培养,还是大规模发酵等问题。用于培养菌体的种子培养基营养成分应丰富,氮源含量宜高,即碳氮比值应低;相反,用于大量积累代谢产物的发酵培养基,氮源应比种子培养基稍低;当然,若目的产物是含氮化合物时,有时还应该提高培养基的氮源含量。在设计培养基时,还应该特别考虑到代谢产物是初级代谢产物,还是次级代谢产物。如果是次级代谢产物,还要考虑是否需加入特殊元素(如维生素B12中Co)或特殊的前体物质(如生产青霉素G时,应加入苯乙酸)。在设计培养基,尤其是大规模发酵生产用的培养基时,还应该重视培养基组分的来源和价格,应该优先选择来源广、价格低廉的培养基。(3)几种培养基的配制原则① 种子培养基:适用于微生物菌体生长的培养基,目的是为下一步发酵提供数量较多,强壮而整齐的种子细胞。一般要求氮源、维生素丰富,原料要精。② 发酵培养基:用于生产预定发酵产物的培养基,一般的发酵产物以碳源为主要元素。发酵培养基中的碳源含量往往高于种子培养基。如果产物的含氮量高,应增加氮源。在

  • 分清发酵格瓦斯和格瓦斯饮料 格瓦斯好喝更营养

    “格瓦斯”是以面包等为底物,经酵母菌和乳酸菌发酵而生产的饮品,具有丰富的营养,它的酒精度一般低于1%,因此不同于啤酒,不属于酒类。格瓦斯中所含的二氧化碳是自然发酵而产生的,而非充加二氧化碳,因此也不属于碳酸型饮料。   目前市场上有发酵格瓦斯产品,也有格瓦斯饮料。格瓦斯饮料是以麦芽汁、面包浸汁或果汁为原料,再配以各种添加剂(防腐剂、甜味剂、香料、色素等)并冲加碳酸水而生产,有的经发酵,有的不经发酵,没有发酵格瓦斯所具有的丰富营养和健康价值,不能称为发酵格瓦斯。  发酵格瓦斯是由酵母和乳酸菌发酵的产品,所以其香味主要源自于所用菌种发酵过程中的代谢物,如醇、醛、酸、酮等的呈味物质,这些不同性质的化合物会发生极其复杂的化学反应,最终形成复合香味,其中乙酸乙酯是主体香味;此外还有所用原料的香味。因此,发酵格瓦斯的香味非常浓郁怡人。而格瓦斯饮料的口味主要来自添加剂和原料。  格瓦斯营养成分的种类有碳水化合物、蛋白质、维生素、有机酸和微量元素等。  碳水化合物中有麦芽糖、葡萄糖、果糖、蔗糖等。格瓦斯的干物质含量按标准规定为5.6%,有的为7.3%。蛋白质含量为2克/升。氨基酸含量为202.2毫克/升,其中含量高者有缬氨酸、亮氨酸、异亮氨酸、赖氨酸、苏氨酸、蛋氨酸(26.6毫克/升)、谷氨酸(24.8毫克/升)、苯丙氨酸(22.2毫克/升)、谷氨酸(24.8毫克/升)。而格瓦斯饮料中的氨基酸含量仅为8.7毫克/升,比发酵格瓦斯少二十多倍。格瓦斯所含维生素有维生素C、维生素B1、维生素B2、维生素P和维生素D。格瓦斯所含有机酸有乳酸、醋酸、柠檬酸等,其含量为3克/升。格瓦斯所含矿物质元素有钙、磷、铁、铜、锰、钼、锌、钴等。每100毫升格瓦斯的热量约30千卡。  格瓦斯中的二氧化碳是由酵母菌和乳酸菌在发酵过程中产生的,为天然成分。当二氧化碳从体内呼出时,会将体内热量带出,赋与人以清凉感,与此同时还会将格瓦斯的香味成分带出来,使人感到怡人的香味。但现代医学中,对二氧化碳是有争议的,认为高含量二氧化碳对人的消化系统有损害,二氧化碳从胃里向上返出后,会刺激食道,导致胃炎等疾病风险,所以饮料中二氧化碳含量不宜过高。格瓦斯二氧化碳含量以0.3%—0.4%为宜,可以保证泡沫的高度和稳定性,而且口感也很好。

  • 全谷物含有丰富的可发酵膳食纤维

    全谷物含有丰富的可发酵膳食纤维,例如,燕麦和青稞中的β-葡聚糖,这些成分不仅有利于降低心血管病风险,还可以改善便秘,刺激肠道有益菌(如,双歧杆菌和乳酸杆菌)的生长,促进肠道菌群的稳定性和多样性,从而降低肠道疾病发生风险。

  • 纯粮醋米醋竟不是粮食发酵 市场白醋名称存误导

    纯粮酿造、米醋……虽然白醋只是调味品中的一个小分类,但却是家家户户厨房的必备之物,“性价比”专题特别选取了市场上比较常见的7款白醋逐一对比,结果却发现,部分产品虽标识为“纯粮”或者“米醋”,但其实并没有使用传统的工艺发酵,而是使用食用酒精及米酒经过生物催化后勾调而成,有本地高级食品工程师陈平(化名)对记者坦言,目前市场白醋的名称五花八门,确实对消费者有误导的嫌疑。  ●价格比  含食用酒精定价相对较低  记者选取了包括恒顺、珠江桥、水塔等多家知名调味品企业出品的白醋产品发现,这些产品的定价多在4-7元之间,其中,价格较高的百家鲜纯粮米酒每100ml价格为1.7元,价格较低的长康白醋500ml每100克价格为0.9元,价格仅为高价产品的一半。  细看配料表不难发现,在配料中未含有食用酒精的产品定价较高,在7元/瓶左右。定价较低的配料表的成分较多,而且多含有食用酒精,定价约在5元/瓶左右。  ●质量比  1 粮食酿造较酒精勾调费时更长  为何含食用酒精的白醋价格相对较低?陈平告诉记者,这是由于使用食用酒精勾调的白醋产品工艺比较简单,时间也相对较短,自然成本也比较低。  以珠江桥纯米醋为例,其配料表的成分依次为“水、食用酒精、米酒、白砂糖”,而对比恒顺酿造白醋,该产品的配料表为“水、大米、白砂糖”,“以食用酒精、米酒勾调的白醋产品是现代食品工艺的产物,在厂房内,食用酒精和米酒经过一个具有微生物催化作用的柱子,出来后便是白醋了,这个过程很快,只要开动机器,出来的就是一瓶瓶白醋产品了”,陈平向记者介绍。  “相反,用传统的水、大米等粮食发酵的时间要更长,工艺也相对复杂,而且由于发酵过程较长,也容易出现粮食霉变、感染杂菌、细菌总数不达标等各种质量问题,导致制作的成本也相应提高”,陈平表示,用粮食酿造的食醋,颜色会很深,制成白醋还需要蒸馏或者脱色,这种工艺会让成本更高,所以一般白醋都会用食用酒精勾调。  2 味精、糖精加入白醋为调后味  从味道上看,食用酒精及米酒混合而成的白醋产品因为它是用高浓度的酒精加水勾调,成分相对单一,而且由于浓度高,因此味道较冲,而粮食酿造的醋浓度很低,因此口味较为柔和,成分也较复杂,营养成分相对较多,“当然,当中有好的营养成分也有不好的营养成分。”  记者通过对比发现,目前的白醋产品除了水、大米外,还添加了白砂糖、食盐,甚至还有食品添加剂苯甲酸钠、谷氨酸钠、蔗糖素等,其中,水塔精制白醋含有的食品添加剂最多,有三款。  对于食品添加剂,陈平介绍,苯甲酸钠是防腐剂,白醋的总酸浓度过低,可能会导致其中的微生物继续发酵,将白醋中的营养成分吃掉,发酵成水和二氧化碳,因此加入苯甲酸钠做为防腐剂。此外,为调味需要,白醋中也会加入谷氨酸钠(俗称“味精”)以及蔗糖素、三氯蔗糖(两者均为“糖精”)来调味,以解决白醋后味不好的问题。

  • 工业发酵过程优化与控制研究进展

    传统的酿造工业和近代发酵工业多为劳动密集型产业,自动化程度较低。近些年来随着连续发酵技术、现代生物分离技术、生物反应器技术、生物传感器技术等现代生物工程技术快速发展.基因工程生物新产品不断出现,加快了发酵工业向技术密集型转变的进程。而影响这一进程的关键因素之一就是发酵过程最优化控制技术,特别是发酵过程连续在线监测控制技术。发酵过程是一个非性线、多变量和随机性的动态过程,发酵体系是一个复杂的被控对象。温度、溶氧、pH、培养基成分、细胞形态、细胞浓度、产物组成及含量等均是发酵过程的重要控制参数。以往测定这些参数采用离线分析,不能及时反映发酵过程的状态,无法实现自动控制和连续跟踪。因此,工业发酵过程中最优化控制技术主要是在线测控系统。在线测控系统可连续、迅速、准确实现取样、检测、信号处理、反馈控制等过程,实现工业发酵过程最优化的自动控制。随着计算机及控制技术的突飞猛进,生物传感器技术的发展,发酵动力学模型研究的完善,发酵过程控制系统愈来愈多,应用范围亦越来越广。但是,工业上实现发酵过程最优化自动控制的实例却不多,仍以人工控制和半自动控制为主。1 工业发酵过程最优化控制的现状与难点总的来看,目前发酵工厂发酵过程的计算机应用和自动化控制程度不高,落后于其他领域。现代化的发酵工厂已初步实现对部分因素如温度、溶氧、pH、搅拌转速、流速等的在线检测,也可对其变化进行单因素控制,但仍与发酵最优化的自动控制目标相去甚远,即难以成功建立对培养系统进行系统的反馈性控制。其发展滞后的主要原因如下:1.1 微生物生长代谢的特殊性 这是由于发酵过程的微生物学属性,使得其不同于一般的化学反应系统,其特殊性表现在:1)微生物细胞的生长繁殖、产物的代谢既随外界条件的变化而变化,亦随遗传基因的变异而变化;2)微生物细胞是有生命的,必然要经历幼龄、壮龄、衰老和死亡等过程,发酵过程微生物之间是不同步的,微生物个体之间是有差异的;3)相当一部分发酵过程的生物化学反应途径尚不清楚,难以对反应变化进行精确的计算。因此,目前的发酵动力学模型多为经验或半经验模型,或为简化的模型;4)人类对生命科学的认知程度很低,即使对最简单的生物一微生物的认知程度也不充分,对发酵机理的认识还远远不够,对许多发酵产物形成的代谢调控机制还没有完全研究清楚,难以确立最佳的控制条件和手段;5)细胞的生长和目的代谢产物的形成最优控制条件往往是不一致的。1.2 发酵生产过程控制的复杂性 影响发酵生产过程的因素较多,远比一般化工生产过程复杂,对生产过程控制的难度较大,具体体现在以下几个方面:1)发酵过程是生化反应与化学物质跨膜(细胞膜)传输过程的叠加,属于气、液、固三相反应系统;2)由于菌体(尤其是菌丝体)的数量变化和各种代谢产物的不断积累,发酵过程发酵液粘度变化复杂,多呈非牛顿型流体性质,给传质、传热的控制带来困难;3)影响生化反应的因素除物理因素和化学因素外,还有生物因素,如细胞之间的影响、杂菌的干扰等;且这些因素又互相关联,给反应过程控制带来困难。无菌操作对生产设备和工艺都有特殊的要求;4)发酵原料多属生物材料,一般使用天然或半天然培养基,培养基成分复杂。因此,实际生产中只能对主要成分进行检控;5)生物反应器不同于一般的化学反应器,要人工提供微生物生长代谢的最佳物理、化学和生态的环境。要在生物反应器内保持菌种的最佳状态,减少各种营养物、代谢物对细胞生长和代谢的阻遏效应等均较困难;6)供在线检测用的传感器的种类和质量还远不能满足发酵最优化控制的要求。2 工业发酵过程最优化控制对策目前的最优化控制条件大多建立在经验的基础上,要取得发酵过程最优控制的突破,首先需要具体发酵产品的微生物生长代谢,发酵调控原理认识的突破,并在此基础上运用科学的方法建立发酵过程数学模型,为计算机的应用提供条件。其次,建立和完善硬件技术,即发酵过程各种参数在线检测控制的设备技术。2.1 发展完善发酵过程在线测控技术 发酵过程在线测控装置一般包括三个部分:分析检测装置(传感器)、将检测装置与发酵介质相结合的取样过滤装置、实现控制理论的反馈和控制装置,即信号传输装置和计算机。目前正在应用和研究的在线测控装置有以下几种。2.1.1传感器系统 一种直插式传感器,为直接安装在反应器内实现在线监控的传感器。已用于发酵生产中的主要是罐内物化参数的测定,如温度、溶氧、pH、转速、罐压、粘度、浊度及流量等。此类传感器的性能较稳定,应用也较为普遍,在氨基酸发酵、啤酒发酵等生产中均有应用,实现了部分参数的在线监控。其主要特点是能够承受高温高压环境,常用的有热电偶传感器、转速传感器、测力传感器、玻璃传感器、光学传感器及溶氧传感器等。另外,微生物传感器可用于测量发酵工业中的原材料(如糖蜜、乙酸等)和代谢产物(如谷氨酸、乳酸等)测量装置基本上都是由适合的微生物电极与氧电极组成原理是利用微生物的同化作用耗氧通过测量氧电极电流的变化量来测量氧气的减少量从而达到测量底物浓度的目的。在测定微生物细胞数量时,在阳极Pt表面上菌体可以直接被氧化并产生电流,这种电化学系统可以应用于细胞数目的测定。测定结果与常规的细胞计数法测定的数值相近,利用这种电化学微生物细胞数传感器可以实现菌体浓度连续、在线测定。2.1.2 流动注射检测系统(FIA) 有些传感器不能承受高温高压环境或不适合微生物发酵环境,因此不能作为直插式传感器直接在发酵罐内使用,如生物传感器。流动注射检测系统(FIA)可较好地解决这一问题,FIA 系统由取样装置、样品预处理装置、泵、注射选择阀、传感器、信号转移和数据处理计算机等组成。生物传感器安装于反应器外,样品被处理后送至反应器外与生物传感器接触反应产生信号,实现发酵过程的在线测控。常用于FIA系统的生物传感器有电流式电极、pH 电极、Bio—FEF电极、光学生物传感器、光纤生物传感器以及化学发光传感器等。2.1.3 映象在线控制系统 随着光学技术的不断发展,直接将光学显微镜安装在反应器内,在线监测发酵过程中细胞的形态和生理状态,并可以对细胞数量、大小、种类进行计算统计,荧光显微镜还可以监测细胞代谢过程。将映象在线控制系统与流动注射检测系统结合,可成为更有效的监测系统。一个典型例子是用于在线监测细胞培养状态的FI—FCM系统。该系统样品首先从生物反应器传人多位置的真空管并同时排空,数十种不同的样品和反应剂被筛选,通过连接着十条真空管的精密注射泵导人系统,连接着双向真空管的微室用于稀释样品或将样品与不同的反应剂混合。然后将处理后的样品通过自由脉冲方式注人流动细胞测定仪,流动细胞测定仪可测定培养过程中细胞大小和数量、通过观察荧光变化检测绿色荧光蛋白形成的动力学过程等,流动细胞测定仪的数据处理由主机完成,连接有系统控制板和数据控制板的计算机对系统进行控制。

  • 【求助】做豌豆酸浆的发酵,发酵液分离?

    分离发酵液中不同分子量物质我是做豌豆酸浆的发酵的,老板让我先把发酵液分离成不同分子量的两种溶液,一种是大分子量,一种小分子量。我应该用什么来做呢?是超滤还是层析?本人刚做实验属新手。。。。忘大家不吝赐教!!!我的分离后的各组分都需要用。用透析袋透析可以吗?但是我买的透析袋是常常的一条带子,只有2,3十厘米宽。和“袋子”差距很大啊。谁知道怎么用吗?

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