蛋白质农药产业化研究进展
蛋白质农药是由微生物产生的,对多种农作物具有生物活性的蛋白激发子类药物。通过激发植物自身的抗病防虫、生长发育相关基因的表达,增强植物的免疫能力,促进植物生长。蛋白质农药的作用机理在性质上类似动物免疫的抗病机制,属于一种新型、广谱、高效、多功能生物农药。
随着新型环保生物技术的不断研究与发展,近年来,有关激发植物免疫抗病和促生增产作用的微生物蛋白农药的研究,已引起国内外的广泛关注和重视2001年,美国EDEN公司从细菌源过敏蛋白中开发出的Messenger(康壮素)农药产品,在美国获得登记,被EPA列为免检残留的农药产品,准许在所有作物上使用。2001年,该产品的开发荣获美国环境保护委员会颁发的“总统绿色化学挑战奖”,并被称为是“植物保护和农产品安全生产上的一次绿色革命”,现已在美国、墨西哥、西班牙等国的烟草、蔬菜和果树上广泛应用。2004年,Messenger经我国农业部农药检定所(ICAMA)审定,取得了农药临时登记证,推荐在番茄、辣椒、烟草和油菜上使用。
蛋白激发子是基于诱导增强植物抗病性、抗逆性而研制的新型生物农药,与一般概念上的生物农药不同,其本身对病原物无直接杀死作用。根据激发子来源和性质的不同,主要分为3
类,其主要特征见表l
。1 过敏蛋白(Harpin)
过敏蛋白是一种能够使植物发生过敏反应的一类蛋白质的总称,这类蛋白质来源于植物病原微生物。Wei等首次发现梨火疫病菌(Erwinia omyZ ouora)的hrpN基因编码的一种新蛋白质能诱导植物产生过敏反应,并将其命名为Harpin。并首次提出Harpin激发植物过敏反应(Hypersensitive response,HR)与抗病性的关系,提出了过敏蛋白具有诱导植物抗病功能LIj。Harpin蛋白并不直接作用于靶标作物,而是刺激作物产生自然的免疫机制,使植物能抵抗一系列的细菌、真菌和病毒的侵染。其作用机理是与植物表面的特殊受体结合,产生植
物防御信号,激发植物产生多种防卫反应。 Harpin能诱导多种植物产生HR,Harpin
蛋白既能诱导非寄主植物产生过敏反应,其本身又是寄主的一种致病因子。
2001年,美国Comell大学和EDEN生物科技公司基于过敏蛋白的研究,共同开发和研制成功了具有抗病防虫功能的广谱无公害微生物药 Messenger。该产品是2001年生物农药中最具代表性的新产品之一,也是当前国际上利用高技术手段开发生物农药最成功的例子。对多种病虫害防治效果达50%~80%,增产效果10%~20%。这类农药功能广泛,作用机制独特,对环境友好,荣获2001年度美国环境保护委员会颁发的“总统绿色化学挑战奖”。
赵立平博士等也研究证实了细菌蛋白质具有提高植物抗病虫和促进植物增产的功能,并进行了Harpin结构与功能关系、Harpin固氮工程菌的构建、产Harpin的团成泛菌工程菌构建等方面的研究。李汝刚,范云六等人进行了Harpin 蛋白基因的克隆及序列分析以及转基因马铃薯降低晚疫病斑生长率方面的研究。
自1986年首次报道hrp基因以来,人们对植物病原细菌hrp基因的分布、结构、功能等进行了大量研究。已相继从多种植物病原细菌中克隆到 hrp基因,目前,从各类病原菌中寻找产生Harpin的hrp基因、研究Harpin诱导防卫功能及其机制已成为分子植物病理学的一个研究热点。
南京农业大学王金生教授实验室进行了水稻黄单(Xanthomonas oxyzae pv.oryzae)harpin基因的克隆与表达;测定了hrp基因簇全序列,发现其中含有23个hrp调节基因和hrp基因簇(24个基因);并从水稻黄
单胞菌和水稻中克隆分离了lO余种抗病激活蛋白编码基因,从水稻黄单胞条斑病菌
(Xanthomonas oryzicola pv.oryzieola)的Ⅲ型泌出系统突变体M51中分离、纯化到激发烟草过敏性反应的蛋白。水稻条斑病细菌hrp基因簇中Ap。/基因编码诱导表达产物Harpin、刪蛋白可在烟草上激发产生过敏反应。用Harpinxooc
蛋白处理烟草,经RT-PCR检测发现,与烟草抗病信号途径相关的基因PR-la、hinl和hsr203J被激活转录表达;处理水稻后NPRl、OsPRla、OsPRlb和PAL被激活转录表达,表明Harpin x00c蛋白与植物互作后通过水杨酸信号传导途径激活病程相关蛋白等防卫反应基因的转录表达,从而使植物产生系统获得抗病性。Harpin x00c加工后制成的1%可溶性微颗粒制剂可诱导水稻产生抗病性,防治稻瘟病效果与稻瘟必克(三环唑)相当,防治水稻纹枯病、稻曲病效果与井冈霉素相当,对水稻增产的效果主要表现在增加粒重,增产达6%以上。
2 隐地蛋白(Elicitin)
隐地蛋白是由隐地疫霉分泌的蛋白类激发子,自1977年观察到Phytophthora cryptogea的菌体提取物和培养滤液能引起烟草叶片坏死性反应以来,从只cryptogea,P).cinnamomi和P.capsici中已纯化了分子量约10 kD 的多种蛋白类激发子,Huet等(1989)将这类活性蛋白命名为Elicitin
。研究证明:Elicitin是通过水杨酸介导抗病信号途径,激发植物获得对真菌、细菌等病原物的系统抗性(systemic acquired resistance,SAR),同时产生活性氧自由基、脂过氧化物、植保素、PR蛋白等防御反应相关物质。迄今
已发现17种疫霉菌中存在Elicitin活性蛋白,根据等
电点和对烟草的激活反应可分为ct-elieitin(酸性和B.elieitin(碱性)2类,2种类型蛋白的氨基酸序列同源性达到60%以上。近年来,从一些腐霉菌中也发现有Elicitin类似活性蛋白存在,并能高效激发番茄的系统获得性抗性”。
3 激活蛋白(Activator)
激活蛋白是从葡萄孢菌(Botrytis)、交链孢菌(Alternaria)、黄曲霉菌(Asporgillus)、稻瘟菌(Pyrcu1aria)、青霉菌(Penicillium)纹枯病菌(Rhizoctonia solani)、木霉菌(Trichoderma)、镰刀菌(Fusarium)等多种真菌中筛选、分离、纯化出的一类新型蛋白质,相关核心技术已获得1项发明专利,公开2项专利。研究已证明,从交链孢菌和稻瘟菌分离的激活蛋白的氨基酸和核酸序列均不同于过敏蛋白和隐地蛋白,是一类新型的
蛋白激发子。通过酵母双杂交技术,研究了激活蛋白与植物的作用关系,初步认为激活蛋白可能通过与植物表面受体的互作,诱导植物的信号传导,引起植物体内一系列代谢反应,诱导和激活植物自身免疫系统和生长系统,从而对病虫害产生抗性,促进植物生长,提高作物产量。
研究获得的激活蛋白初试产品性能稳定,便于规模化生产,产品无毒,无残留,可用于植物的拌种、浸种、浇根和叶面喷施。经多种植物的室内盆栽和田间试验表明,对病虫害的防治效果为40%~80%,提高作物产量10%~20%。
3.l 激活蛋白的基因克隆在国家"973”和“863”项目的资助下,进行了激活蛋白的分离纯化、基因克隆、激活蛋白与植物互作机理、蛋白质结构分析与分子药物设计、生物药物的发酵工艺及制剂技术。已完成了交链孢菌和稻瘟菌激活蛋白的分离、纯化,制备了激活蛋白多克隆抗体,利用抗体对激活蛋白产生菌的基因文库进行了筛选,获得了激活蛋白基因并进行了基因的原核和毕赤酵母转化体系的构建和表达研究,其中具有激发子功能的稻瘟菌激活蛋白基因工程菌株申报了发明专利。
32 激活蛋白作用机理
研究表明,植物激活蛋白能显著提高植物抗病相关酶活性和生长相关物质的积累,激活蛋白处理水稻后5h苯丙氨酸解氨酶(PAL)和几丁质酶活力提高50%以上,处理黄瓜种子后90 min可检测到大量脯氨酸的积累。
水稻基因芯片结果表明,激活蛋白可引起800个基因的表达变化,其中有104个上调基因和256个下调基因,上调基因与光合作用、生长发育、免疫反应、信号转导和翻译转录相关,其分子功能主要涉及催化活性,蛋白、核酸及脂肪结合活性,运输、电子传递和信号转换,水解酶活性等。上调基因所参与的生物过程涉及对生物、非生物、外在及内在刺激的应激反应,转录、代谢、生物合成生长发育和光合作用等生物过程。上调基因的细胞定位有细胞壁、细胞膜、质膜、细胞核、核膜,叶绿体、类囊体、内质网和质体。用定量PCR方法验证了水稻基
因芯片部分基因的表达量变化,再次说明激活蛋白能提高植物抗病相关基因表达量,引起了植物代谢系统的一系列反应,激活了抗逆相关蛋白基因的表达,因此表现出抗病和促生长作用。
3.3 激活蛋白应用研究
试验表明,激活蛋白能诱导多种作物产生抗病性,同时能促进植物生长,显著提高产量、改善产品品质。连续在湖南、浙江、辽宁用于烟草、草莓、白菜、辣椒、蚕豆、棉花和水稻等作物,对辣椒、白菜和水稻增产效果达到10%
~26.52%;对烟草花叶病、豌豆赤斑病和草莓蛇眼的控制效果达65%~89%。植物激活蛋白尤其对植物花叶病表现更好的控制效果,能显著诱导烟草抑制花叶病的发生和发展,对枯斑抑制率达70.18%;小区处理后7 d的诱抗效果达
48.49~53.7%。2004--2005.年连续在湖南烟草基地的试验证明,3%植物激活蛋白粉剂大田施药后20d和45d后的诱抗效果达72.87%~73.4%,效果优于和相当于目前广泛使用的化学抗病毒剂,与菌克毒克效果相当,高于抑毒星,表现出良好的应
用推广前景。此外,植物激活蛋白能明显促进烟草生长,表现为株高,留叶数和叶面积增加,其中株高增长7.42%,中上部叶面积分别增加10.35%和14.8 %;激活蛋白对烟叶品质有较明显的影响,其中可溶性糖、还原性糖、蛋白质含量以及施木克值比对照高,其化学物质含量符合优质烤烟质量指标,对改善烤烟品质有明显作用。
植物激活蛋白对多种作物具有改善品质的效果,如草莓大果率提高,果面光亮并且耐贮存;柑桔果型好,果面光滑;大白菜的株高、叶长、叶宽增加,提高白菜叶片中粗蛋白、可溶性糖和维生素C含量,其中0.80z/L植物激活蛋白维生素C提高了
21.4%。 4 其他相关蛋白
张正光等从引起棉花烂铃的棉疫病菌(Phytophthora boehmeriae)培养滤液中纯化到一种特异的90 kD蛋白激发子,研究了该蛋白激发子诱导烟草过敏反应
过程中细胞死亡和防卫反应酶系活性变化以及对病程相关蛋白PR5的诱导作用。研究表明:以10 nmol/L激发子溶液注射处理W38烟草叶片,HR枯斑周围5 mm 组织在UV光下呈现蓝色荧光,对处理部位进行Evans blue染色,结果发现20 h 处理部位细胞全部死亡;激发子可诱导烟草防卫反应中苯丙氨酸解氨酶(PAL) 的活性提高;可快速诱导PR5基因的转录。上述结果表明90 kD蛋白激发子可诱发烟草的细胞死亡、苯丙烷代谢和PR基因的表达等多条信号途径。2001年Veit等在腐霉(Pythium aphanidermatum)细胞壁中分离到一种新的蛋白类激发子,能诱导双子叶植物产生多种防卫反应,但对单子叶植物无活性,该蛋白是许多微生物如卵菌、细菌、真菌等细胞壁的共有成分”。
5 激活蛋白制剂研究及产业前景
针对激活蛋白特性,采用了蛋白质保护剂和蛋白质稳定剂,较好地解决了天然蛋白在田间应用所遇到的实际问题。研制的3%激活蛋白可湿性粉剂真空包装后在室温下可稳定保存2年以上,2003年已申报该制剂的国家发明专利。毒性毒理测定表明,植物激活蛋白制剂对人畜低毒,符合农药临时登记要求,正在进行农药临时登记,2005年获得了农业部农药药检所颁发的农药田间试验许可证书。
随着可持续农业的不断发展以及化学农药抗性和污染问题的日益严重,生物农药越来越受到重视,并成为综合防治的主要部分。激活蛋白农药是基于诱导增强植物抗病性、抗逆性而研制的新型蛋白质农药,产品安全无毒,不会引起植物的抗性,对植物有显著抗病增产作用,同时能提高作物的品质,生产上可以减少或不使用化学农药,生产的产品可以达到绿色产品和有机食品的要求,特别是在有机蔬菜和果品生产中将发挥重要的作用,符合当前我国农业产业结构调整,有利于提高农产品附加值,增加农民收入,具有非常广阔的市场前景和良好的市场竞争能力,具有较好的综合效益。
目前生物农药的研发已经在原有微生物制剂开发的基础上,向新功能、分子设计或重组生物农药方向发展。微生物蛋白质农药属于植物免疫调控剂,能最大限度地诱导植物自身抗逆性,提高产量,是从根本上解决植保问题的重要途径。通过激活蛋白结构与功能研究的不断深入,利用分子设计创制新功能、安全高效的蛋白药物是今后研究的主要方向之一。随着全球食品安全生产的日益重视,蛋白激发子生物农药将成为21世纪农业可持续发展的重要内容,具有十分广阔的应用前景。
中国农业枓技导报,2006,8(6)邱德文,杨秀芬(中国农业科学院植物保护研究所,北京100081)
发酵复习重点 第一章绪论 1.名词解释:发酵工程 现代发酵工程:采用现代工程技术手段,利用生物细胞的某些特定功能,为人类生产有用的产品,或直接把微生物应用于工业生产过程中的一种新技术。 2.发酵过程中包括哪些环节? 发酵工程的内容包括了以下的基本步骤: 1.菌种的选育 2.培养基的配置 3.灭菌 4.种子扩大培养和接种 5.发酵过程控制 6.发酵动力学及代谢机理 7.发酵过程的比拟放大 8.分离提纯 3.简述发酵工程的发展历史。 ? 1.传统发酵工业: ●从人类出现到19世纪中期 ? 2.近代发酵工业建立时期 ●19世纪50年代到20世纪40年代 ? 3.近代发酵工业全盛时期 ●从20世纪40年代初到70年代末 ? 4.现代发酵工业建立和发展 ●20世纪70年代末至今 4.发酵工业的研究范围包括哪几个方面? ? 1.微生物菌体发酵 ? 2.微生物酶发酵 ? 3.微生物代谢产物发酵 ? 4.微生物转化发酵 ? 5.生物技术的生物细胞发酵 5.简述发酵工程的主要前沿进展。 主要研究:人工选育和改良菌种 ?高等动植物细胞培养 ?固定化技术广泛应用 ?开发大型节能高效的发酵装置 ?强调代谢机理与调控研究 ?将生物技术广泛地用于环境工程 ?混合菌发酵 前沿进展: ?过程优化技术 ?多尺度生物反应器优化控制技术 ?生物炼制
第二章菌种选育 1.发酵工业对菌种的要求有哪些,菌种的来源有哪些? ?原料廉价,生长迅速,目的产物产量高; ?培养条件易于控制,发酵周期较短; ?抗噬菌体及杂菌污染的能力强; ?菌种不易变异退化; ?对放大设备的适应性强; ?菌种不是病原菌,不产生任何有害的生物活性物质和毒素。 ●从自然界筛选 ●菌种保藏机构 ●从发酵制品中分离 2.常见的菌种选育方法有哪些? 经典育种:自然选育,诱变育种,有一定盲目性。 定向育种:杂交育种,分子育种(DNA重组技术) 如碱基类似物、5—氟尿嘧啶、烷化剂等 4.菌种保藏有哪些主要方法?
白酒的酿造发酵原理 酒的酿造原理 酒的重要成分是醇,醇分乙醇和甲醇。甲醇有毒性。乙醇无毒性,但能刺激人的神经和血液循环,血 液中乙醇含量超出一定比例时,也会引起中毒。 乙醇的重要物理特征是:在常温下呈液态,无色透明,易燃,易挥发,沸点与汽化点是78.3 °c,冰点 为-114°c,溶于水。细菌在乙醇内不易繁殖。 乙醇在酒中的含量用酒精度数来表示。在国际酿酒业中,规定在温度为摄氏20°c 时,乙醇含量的百分 比为酒精度数,简称“酒度”。例如:某种酒在20°c 时含乙醇 26%,则酒精度数为 26 度。 酒的酿造过程分为发酵,蒸馏两大部分。发酵指的是发酵过程,发酵需要糖分和酶。糖分包括葡萄糖 和麦芽糖,果汁中通常含有大量的葡萄糖,可以直接发酵。谷物中含有大量的淀粉,淀粉进行工艺处理可 以生成麦芽糖。 糖分与酶发生化学反应,在一定的温度下,生成乙醇和二氧化碳,这个反应过程称为酒精发酵。酒精 发酵不需氧气也可以进行,大约每 100 克的糖分可产生 51 克酒精。酒精发酵的方法很多,但大多数都是在特制 的容器中进行的,例如缸,坛,桶等。 蒸馏是酿酒的重要过程,发酵只能使酒精含量达到 15%左右,再提纯或提高酒度就需要用蒸馏了。在经过 发酵的酒液中,不但含有酒精,还有原材料物质和一部分香型物质,但人们只希望获得含水酒精。酒 精的汽化温度为78.3 °c,只要将发酵过的原料加热到这个温度,就能获得气体酒精,冷却后就是液体酒精。 在蒸馏过程中,由于温度的作用,水分和其它杂质也会掺在酒精中。随着温度的变化,掺杂的情况也会 变化,因而形成不同质量的酒精液体。为了保证酒的质量,酿酒师通常根据不同的温度有选择地取酒。 白酒酿酒基本原理和过程主要包括:酒精发酵、淀粉糖化、制曲、原料处理、蒸馏取酒、老熟陈酿、 勾兑调味等。 (1)酒精发酵 酒精发酵是酿酒的主要阶段,糖质原料如水果、糖蜜等,其本身含有丰富的葡萄糖、果糖、蔗糖、麦 芽糖等成分,经酵母或细菌等微生物的作用可直接转变为酒精。 酒精发酵过程是一个非常复杂的生化过程,有一系列连续反应并随之产生许多中间产物,其中大约有 30多种化学反应,需要一系列酶的参加。酒精是发酵过程的主要产物。除酒精之外,被酵母菌等微生物合 成的其他物质及糖质原料中的固有成分如芳香化合物、有机酸、单宁、维生素、矿物质、盐、酯类等往往 决定了酒的品质和风格。 酒精发酵过程中产生的二氧化碳会增加发酵温度,因此必须合理控制发酵的温度,当发酵温度高于30~34℃, 酵母菌就会被杀死而停止发酵。除糖质原料本身含有的酵母之外,还可以使用人工培养的酵母发酵, 所以酒的品质因使用酵母等微生物的不同而各具风味和特色。 (2)淀粉糖化
焙火工艺 如果想让武夷岩茶(大红袍)制成的茶有股火香,温性一点,可拿来用火烘焙。焙火轻重也会造成不同的风味,焙火轻者喝来感觉比较生,焙火重者喝来感觉比较熟。 我们从武夷岩茶外观上也能看出焙火的轻重:焙火轻者,颜色较亮;焙火重者,颜色较暗,这颜色包括茶干的颜色与冲泡后茶汤的颜色。在发酵时:发酵愈轻,颜色愈绿,发酵愈重,颜色愈红。焙火所影响的是颜色的深浅,也就是明度的高低,焙火愈重,明度愈低,焙火愈轻,明度愈高。 在品饮的口感上,喝轻焙火的武夷岩茶有如吃清蒸清炒的菜,喝重焙火的茶有如吃红烧的。对身体的效应也有所不同,喝不焙火的茶比较寒,喝焙火的茶就不寒,茶是性寒的食物,焙火可以让它不那么寒,但不致于产生热的效果。 一般我们所谓的生茶与熟茶,主要是指焙火而言,但茶青采得愈成熟,揉捻愈重发酵愈多,也是偏熟的几个因素,茶青愈嫩、揉捻愈轻、发酵愈少,则是偏生的几个因素。所以要判别那一种茶比较熟,就分析焙火、茶青、揉捻与发酵四个因素,偏熟因素多者就是较熟。
直到目前为止,中高档武夷岩茶基本上还是采用传统的古法炭焙技术,就目前各大的茶种的焙火技术而言,确实还没有那种茶的焙火技术能超过福建武夷山的武夷岩茶,《本草纲目拾遗》对武夷岩茶的评价是:“诸茶皆性寒,胃弱食之多停饮,惟武夷茶性温不伤胃,凡茶癖停饮者宜之。”。武夷岩茶大红袍炭焙烘焙加工工艺是武夷岩茶的独特工艺,列入首批国家非物质文化遗产.碳焙对武夷岩茶大红袍的作用。 中国茶的制作历来重视阴阳五行之道,“以火助水舒枯木,生水走脉展茶性”这一类的描绘似乎蕴含着诸多道家的精神,又有着浓厚的传统。或许,当初的炼丹与焙茶存在着莫大的关系。 何为炭焙 很多茶友对烘、焙、烤常常弄不清楚,在作茶的过程中,烘焙的学问太大了。根据字意的解释,“烘”是用火或热气烘干湿物,例如烘干衣服;“焙”是用微火烘烤东西,例如焙茶;“烤”则指用火烧熟食物,例如各类烧烤等。
7ru 《酿酒工艺学》复习思考题(答案仅供参考,非标准答案) 浸麦度:浸麦后大麦的含水率。 煮沸强度:指煮沸锅单位时间(h)蒸发麦汁水分的百分数。 原麦汁浓度:发酵前麦汁中含可溶性浸出物的质量分数。 无水浸出率:100g干麦芽中浸出物的克数。 浸出物:在一定糖化条件下所抽提的麦芽可溶性物质。 糊化:淀粉受热吸水膨胀,从细胞壁中释放,破坏晶状结构,并形成凝胶的过程 液化:淀粉长链在受热或淀粉酶的作用下,断裂成短链状,粘度迅速降低的过程。 糖化:指将麦芽和辅料中高分子贮藏物质及其分解产物通过麦芽中各种水解酶类作用,以及水和热力作用,使之分解并溶解于水的过程。 浸出糖化法:麦芽醪纯粹利用其酶的生化作用,用不断加热或冷却调节醪的温度,使之糖化完成。麦芽醪未经煮沸。用于制作上面发酵的啤酒。 煮出糖化法:麦芽醪利用酶的生化作用和热力的物理作用,使其有效成分分解和溶解,通过部分麦芽醪的热煮沸、并醪,使醪逐步梯级升温至糖化终了,用于全麦发酵生产下面发酵啤酒 复式糖化法:糖化时先在糊化锅中对不发芽谷物进行预处理——糊化、液化(即对辅料进行酶分解和煮出),然后在糖化锅进行糖化的方法。用于添加非发芽谷物为辅料生产下面发酵啤酒 蛋白质休止:利用麦芽中的内、外肽酶水解蛋白质形成多肽和氨基酸, 泡持性:通常,啤酒倒入干净的杯中即有泡沫升起,泡沫持久的程度即为泡持性。 挂杯:倒一杯酒,轻轻摇杯,让酒液在杯壁上均匀地转圈流动,停下来酒液回流,稍微等会儿,你就会看到摇晃酒杯的时候,酒液达到的最高的地方有一圈水迹略为鼓起,慢慢地就在酒杯的壁面形成向下滑落的酒液,象一条条小河,这就是挂杯。 清蒸清碴:酒醅和碴子严格分开,不混杂。即原料清蒸、清碴发酵、清蒸流酒。 清蒸混碴:酒醅先蒸酒,后配粮混合发酵。 混蒸混碴:将酒醅与粮粉混合蒸馏,出甑后冷却、加曲,混合发酵。 粮糟:母糟配粮后称之粮糟 酒醅(母糟):指正在发酵或已经发酵好的材料。 喂饭法发酵:将酿酒原料分成几批,第一批先做成酒母,在培养成熟阶段,陆续分批加入新原料,起扩大培养、连续发酵的作用,使发酵继续进行。 生啤酒:不经巴氏灭菌,而采用其他方式除菌达到一定生物稳定性的啤酒。 鲜啤酒:不经巴氏灭菌的新鲜啤酒。 干型酒:酒的含糖量<15g/L的酒,以葡萄糖计。 淋饭酒母:传统的自然培养法,用酒药通过淋饭酒制造的自然繁殖培养酵母菌,这种酒母为淋饭酒母。串蒸:食用酒精或白酒经香醅料层再次蒸馏生产白酒的工艺。 酒的分类。 发酵酒:以粮谷、水果、乳类等为原料,主要经酵母发酵等工艺制成的、酒精含量小于24%(V/V)的饮料酒。 蒸馏酒:以粮谷、薯类、水果等为主要原料,经发酵、蒸馏、陈酿、勾兑制成的、酒精度在18%~60%(V/V)的饮料酒。 配制酒:以发酵酒、蒸馏酒或食用酒精为酒基,加入可食用的辅料或食品添加剂,进行调配、混合或在加工制成的、已改变其原酒基风味的饮料酒。 黄酒的分类。 1.按生产方法分类:
生料酿酒工艺 实验目的:掌握、熟练发酵工程中涉及的一些基本技术、基本方法。 实验原理:所谓生料酿酒(也称为生料发酵)就是微生物直接利用生淀粉进行生长繁殖、代谢的生产酒精的过程。这种无蒸煮原料酿酒技术的关键在于生淀粉的糖化,此糖化过程不仅要有高转化率的糖化酶,而且要有能直接利用生淀粉进行液化、糖化的酶类。为了使淀粉能充分参与,以使淀粉分子被充分的暴露出来,被淀粉糖化酶分解为葡萄糖,为了提高原料的利用率,糖化过程中可加入少量的纤维素酶分解纤维素,进一步提高葡萄糖的产率。 实验材料:大米发酵容器电炉 3-5千毫升烧瓶电磁搅拌器酸度计恒温水浴分光光度计 实验方法: 生料酿酒工艺流程:生料+曲→发酵→蒸馏→成品酒。 免蒸煮生料酿酒技术 试验开始,按下列顺序操作 1、原料1000克,除大米以外均要打碎,过40目筛孔,称量后放入发酵容器内。 2、称曲种6克加入发酵容器内。 3、加入发酵容器冷水3000毫升。 4、用木竹棒或其他工具搅拌充分,若是用玻璃瓶作发酵容器,不用搅拌,可用手摇晃玻璃瓶即可。 5、加盖。投料完并搅拌后,发酵容器应加盖,如盖不能密封者,要用塑料膜盖上并用绳索拴牢,以防漏气。 三、发酵期中的管理室温(发酵温度)应在20度以上,最佳发酵温度为25-30度发酵的关键是温度,因此要随时掌握和了解温度的变化情况,最好随时保证发酵处于最佳温度25-30度,如温度降到20度以下时,即应采取保温措施,例如将发酵容器用火烤,用太阳光晒等。 1、搅拌,发酵开始后,每天要搅拌一次,目的是使所有原料都能得到均匀的充争发酵,使所有淀粉,糖分都能全都发酵成为酒精,不搅拌就不能使原料得到
完全,彻底发酵,从而影响到出酒率。 2、空气,酒精是采用厌氧发酵,大量空气进入,会使发酵感染菌而变酸,因此,要随时检查,因此,要随时检查发酵池盖是否漏气?塑料薄膜破损,没有栓紧而漏气等等。 3、随时观察原料发酵过程中的变化情况。整个发酵过程分为四个阶段即:发酵开始→发酵旺盛→发酵衰退→发酵完毕。 原料在发酵四个阶段都有不同的物理和生化变化,观察和掌握好这些不同变化,即能掌握发酵好坏的整个过程。现将原料在发酵中的物理变化以文字说明。(1)发酵开始,发酵末开始时,原料和水(总称为发酵醪)处于静止状态,没有动静如死水一般;醪液也是清彻透明的。发酵开始后,醪液面有小泡,但数量不多。2)发酵旺盛。液面小泡变大泡,而且数量很多;发酵醪在翻滚,好似水开沸腾;二氧化碳强烈,旺盛冲鼻,发酵醪液由清变为浑浊,有酒香味。(3)发酵衰退。泡沫减弱,二氧化碳味减弱,最大特点是原料由发酵容器底浮在液面,其数量约有总量的1/5(4)发酵完毕。漂浮于液面的原料又沉入下去,发酵液由浑浊变清,整个发酵醪又处于静止状态,这证明已经彻底发酵完毕,这种现象就叫作发酵完毕的标志。 4、检查发酵酵醪液的酒精含量。 发酵完毕后应检查醪液的酒精含量多少,以确定本次发酵情况的好坏,以便找出原因,供下次调整和改进,小试时量少也可不检查。 5、检查发酵醪酒精含量的方法是:取发酵醪200毫升+冷水200毫升共400毫升,放入玻璃蒸馏瓶内用电炉和玻璃冷凝器蒸馏出200毫升来,然后插入酒精表 (1-50度)和温度表,读酒精表和温度表的刻度并记下,然后换算酒精度,酒精度与温度的换算可采用简单换算法:即温度表以20度为标准,每高于20度每度-0.33酒度;每低于20度者,每度+0.33酒度。 检测方法: 总酸的测定(电位滴定法) 分析步骤
容器: 有密封蓋口的塑胶容器 材料: 水、鲜垃圾(蔬菜叶、水果皮等), 糖(黑糖、黄糖或糖蜜) 製做方法: 1.將塑膠容器裝滿六成的生水。(如五公升的空罐裝進三公升的水。容器須有旋緊蓋。) 2.水的十分之一的量就是所需黑糖或黃砂糖的量。(ㄧ公升的水相當於一公斤的重量。所以,三公升的水就要配300公克的黑糖或黃砂糖。) 將糖倒入水中,輕輕攪勻,使融化。(可用手去攪拌。) 3.水的十分之三的量就是所需生鮮蔬果廚餘的量。(如三公升的水要配900公克的蔬果垃圾。) 將蔬果廚餘放進糖水中,輕輕攪勻。務使所有蔬果廚餘都浸於水中。 4.將塑膠瓶蓋旋緊,並於瓶身註明日期。置於陰涼、通風之處。(容器内留一些空间,以防止酵素发酵时溢出容器外) 5.制作过程中的第一個月会有气体产生,每天將瓶蓋旋鬆一次,並立刻關緊。釋出因發酵而膨脹的氣體就好。 6.一個月之後應該就不會再有膨脹的氣體(塑膠瓶不再鼓起)。繼續靜置至三個月期滿即可。 7.不时把浮在液面上的垃圾按下去,使其浸泡在液体中。 制作过程: 1、避免选用玻璃或金属等无法膨胀的容器。 2、可将酵素原料(如:菜渣、果皮)切片,切得越小,越有助於分解。
3、酵素原料避免使用鱼、肉或油腻的厨余(但可作堆肥用),会有腐臭味。 4、如果希望制作出来的酵素有清香的气味,可加入橘子皮、柠檬皮及班兰叶等有香味的蔬菜果皮。 5、安装酵素的容器需保有20%的发酵空间。 6、若一时无法收集足够份量的鲜垃圾,可陆续加入鲜垃圾,3个月的期限由最后一次加入当天算起。 7、在容器上标示制作日期。酵素原料分解和发酵历时3个月,请耐心让整个过程完整进行。 8、制作酵素时,请保持愉快的心情,怀著爱心做,酵素的品质会更好。 9、环保酵素应该放置于空气流通、阴凉处,避免阳光直接照射。切勿置放于冰箱内,低温会降低酵素的活性。 发酵过程: 1、黑糖水需掩盖过菜渣、果皮等酵素原料。如果原料浮上水面,需搅动使其沉浸于黑糖水中。 2、制作初期,需要每天打开瓶盖,让发酵的气体往外流通,开盖时会听到“滋滋”声,这就是发酵的声音。 3、如果没有打开瓶口,瓶子会被撑大,气体溢满无法释放时,甚至会爆炸,请多留意。 4、发酵期3个月后可使用。6个月或以上最好,发酵期越久,效果越佳,越陈越醇。留意发酵过程的变化: 1、如果酵素液呈现黑色,表示腐败不成功,需加入黑糖,再继续发酵3个月。 2、如果发现虫或苍蝇卵,需把盖子封密,让虫卵失去与空气接触的机会而自行分解,从而加强酵素的蛋白质。 3、如果在表层呈现白色,表示制作得很成功,这层白色的膜可直接擦在皮肤上当作护肤保养品。
酿造工艺学 1.简述浓香型酿酒工艺的基本特点,以代表企业的生产工艺叙述其区别。 2.叙述提高浓香型大曲酒质量的技术措施,从微生物学的理论论述人工培养老窖泥的特 点,回窖发酵的特点。 3.中国白酒根据其香型分为几类,简述各类生产工艺的大曲、酿酒工艺中微生物菌系的 特点及作为规律 酱香、浓香、清香和兼香 大曲的微生物:霉菌、酵母菌、细菌、放线菌 高温曲(酱香型) 制曲微生物动态 在制曲的初始阶段,主要是毛霉类 第二次翻曲后,曲霉和红曲霉类代之而起,直到除仓曲霉出现。 整个过程细菌是优势菌群,高温阶段主要嗜热芽孢杆菌 微生物种类及演变规律 曲坯入库:细菌的种类和数量都比较多,以G-为主(假单胞菌,兼性好氧菌,芽孢杆菌)进入升温阶段:细菌生长繁殖,假单胞菌,兼性好氧菌,芽孢杆菌,G-转换为G+ 为主。高温成香阶段:主要以G+ 为主,如周身鞭毛,无荚膜的菌株B43、B19、B4等菌株,产芽孢的有夹膜、无鞭毛的菌株B58、B17、B43等菌株(105-106 cfu/g 曲) 大曲的干燥阶段:主要以G+ 为主 各种微生物作用 细菌: 主要动力源泉:中后期借助微生物的代谢作用(香草醛、阿魏酸、丁香酸),从中分离的可培养细菌菌株生产的大曲均有酱香味——嗜热芽孢杆菌等有益微生物和茅台酒的香味有密切关系。 生物催化剂的合成:代谢过程形成的淀粉酶类、蛋白酶、纤维素酶,参与氧化还原反应的各种脱氢酶。次级代谢产物的形成,赋予酒体风格 真菌:酵母菌、霉菌 代谢过程形成的淀粉酶类、蛋白酶、纤维素酶,酯化酶 多菌株混合发酵:不同微生物间不同代谢途径的相互组合,切断或阻遏某种微生物的部分代谢途径,从而产生了多种基因工程菌的作用,以合成目的产物 多种微生物的相互作用,相互制约,共同代谢,共同发酵得到独特风格的产物 中低温(浓香型) 整个制曲过程微生物消长的基本规律 微生物总数在前半个培养周期中,总数呈增长趋势,进入培养中期,微生物总数达到最高。随着培养过程进行,进入培养后期,微生物总数呈现递减的趋势。 培养温度在30-45℃的范围,变化最大,增长速率最大,只要有一定的水分和养分,各类中温微生物都能很好地生长,出现高峰。 当培曲过程中进入到高温阶段(>50℃),大部分菌类的生长繁殖受到明显的抑制,甚至被淘汰,此时的负增长速度最快,高温是造成微生物大幅减少的主要原因。出房前一段时期,主要是由于曲坯水分的大量散失,含水量小于20%,影响了微生物的生长繁殖,温度的影响已成为次要的因素,其微生物负增长速率变化也缓和得多,大部分微生物已处于休眠状态。低温期时细菌占优势,其次是酵母、再其次为霉菌。进入培菌的高温时期后,不耐温的细菌
味精发酵罐的设计
味精发酵罐的设计 一定义: 味精是调味料的一种,主要成分为谷氨酸钠。味精是人们熟悉的鲜味剂,是L—谷氨酸单钠盐(Mono sodium glutamate)的一水化合物,具有旋光性,有D—型和L—型两种光学异构体。 注意的是如果在100℃以上的高温中使用味精,谷氨酸钠会转变成对人体有致癌性的焦谷氨酸钠。由于炒菜时油温在150--200℃,这会使味精变成有毒性的焦化谷氨酸钠,所以,对于加入味精的半成品配菜的烹饪,应以蒸煮为妥。还有如果在碱性环境中,味精会起化学反应产生一种叫谷氨酸二钠的物质,所以要适当的使用和存放。 二味精生产全过程可划分为四个工艺阶段: 原料的预处理及淀粉水解糖的制备; 种子扩大培养及谷氨酸发酵; (3)谷氨酸的提取; (4)谷氨酸制取味精及味精成品加工。
1原料的预处理 此工艺操作的目的在于初步破坏原料结构,以便提高原料的利用率,同时去除固体杂质,防止机器磨损。用于除杂的设备为筛选机,常用的是振动筛和转筒筛,其中振动筛结构较为简单,使用方便。 用于原料粉碎的设备除盘磨机外,还有锤式粉碎机和辊式粉碎机。盘磨机广泛用于磨碎大米、玉米、豆类等物料,而锤式粉碎机应用于薯干等脆性原料的中碎和细碎作用,辊式粉碎机主要用于粒状物料的中碎和细碎。 2淀粉水解糖制备 在工业生产上将淀粉水解为葡萄糖的过程称为淀粉的糖化,所制得的糖液称为淀粉水解糖。由于谷氨酸生产菌不能直接利用淀粉或糊精作碳源,因而必须将淀粉水解为葡萄糖,才能供发酵使用。目前,国内许多味精厂采用双酶法制糖工艺。 3种子扩大培养及谷氨酸发酵 种子扩大培养为保证谷氨酸发酵过程所需的大量种子,发酵车间内设置有种子站,完成生产菌种的扩大培养任务。从试管斜面出发,经活化培养,摇瓶培养,扩大至一级乃至二级种。 子罐培养,最终向发酵罐提供足够数量的健壮的生产种子。 谷氨酸发酵开始前,首先必须配制发酵培养基,并对其作高温短时灭菌处理。用于灭菌的工艺除采用连消塔—维持罐一喷淋冷却系统外,还可采用喷射加热器—维持管—真空冷却系统或薄板换热器灭菌系统。但由于糖液粘
酿造工艺学 一、填空题 1.发酵的基本要素:发酵基质、环境条件、发酵微生物 2.参与发酵的微生物:霉菌、酵母菌、细菌 3.菌种选育的常用方法:自然选育,诱变育种,菌种的基因重组 4.制曲其实就是种曲扩大培养的过程 5.大曲白酒通常采用固态制醅发酵工艺,固态蒸馏工艺。 6.我国白酒的分类方法多样,其中以香型分类为常用,一般认为白酒可分为四种,即浓香型酒,以泸州老窖酒为代表;酱香型,以茅台酒为代表;清香型,以山西汾酒为代表;米香型,以桂林三花酒为代表。 浓香型白酒主要香气成分是己酸乙酯和丁酸乙酯,酱香型白酒主要香气成分是高沸点羟基化合物和酚类化合物,清香型白酒主要香气成分是乙酸乙酯和乳酸乙酯。 7.种曲作用是提供大量的孢子,而曲通常用来提供大量的菌体或酶。 8.发酵工艺按发酵基质的物理性质分类,分为固态发酵、液态发酵、半固态发酵三种。 9.根据制曲过程中控制曲坯最高温度不同,可将大曲分为:高温大曲、偏高温大曲和中温大曲。 10.葡萄酒发酵过程中最重要的微生物是酵母菌,乳酸菌也起到一定作用。 11.发酵过程中的消泡可分为机械消泡和化学消泡二类。 12.乳酸发酵类型一般分同型乳酸发酵途径、异型乳酸发酵途径和双歧途径。 13.菌种扩大培养可分2个阶段实验室种子制备阶段和生产车间种子制备阶段。 14.谷物酿造分为两类谷物发芽、谷物制曲 二、名词解释 1.酿造:是我国人们对一些特定产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。 2.菌种选育:是利用微生物遗传变异的特性,采用各种手段改变菌种的遗传性状,经筛选获得新的适合生产的菌株。 3.大曲:是以小麦或大麦和豌豆等为原料,经破碎、加水拌料、压成砖块状的曲坯后,再在人工控制的温度和湿度下培养、风干而制成。 4.小曲:是以米粉或米糠为原料,添加或不添加中草药,自然培育或接种母曲,或接种纯粹根霉和酵母,然后培养而成,呈颗粒状或饼状。 5.淀粉糊化:淀粉在水中经加热会吸收一部分水而发生溶胀,如果继续加热至一定温度(一般60~80℃),淀粉粒即发生破裂,造成黏度迅速增大,体积也随之迅速变大,这种现象称为淀粉的糊化。经糊化的淀粉称为α-淀粉。 6.淀粉液化:淀粉发生糊化之后,继续升温,支链淀粉也开始溶解,胶体状态破坏,形成黏度较低的流动性醪液,这种现象称淀粉的溶解,或称液化。 7.固态发酵:指在没有或几乎没有游离水的不流动基质上培养微生物的过程,此基质称为“醅”。 8.糖酵解:生物体内葡萄糖被降解成丙酮酸的过程称为糖酵解。
酵母发酵酒精的研究进展 (生命科学与技术学院微生物专业) 前言 人类利用酵母菌的历史已有几千年了。值得提出来的是,早在我国宋代的酿酒著作中,中国人已经明确记载了从发酵旺盛的酿酒缸内液体表面撇取酵母菌(当然不是纯粹的酵母菌)的方法,并把它们称为“酵”,风干以后制成的“干酵”可以长期保存。这种制造干酵母的原始方法说明,早在800年前,中国人已经意识到酒精发酵是由“酵”,即某种能生长的物质引起的。这种推断直到19世纪巴斯德才证明是酵母菌。明代末年出版的词书中记载有“以酒母起面曰发酵”,“发酵,浮起者是也”等解释。这说明至少在那时,一引起细心观察自然现象和注意比较的学者,已经认识到发面和酿酒有某种相同的因素在起作用。当时在欧洲虽然已经发现了酵母菌,但在200年后才知道酵母菌的作用。今天我们把这类微生物称酵母菌,正是以此为根据的。 酵母菌能够把糖变成酒精,是因为它的细胞里有催化剂,这些存在于生物细胞的催化剂在科学上叫做酶。虽然现在知道所有的生物都是靠酶催化的化学反应来生活的,但最早发现的酶,就是酵母菌的酶。酵母菌中最早发现的酶,是把糖变成酒精的一群酶,当时自然数酒化酶。由于这种酶的作用,使糖分解成酒精和二氧化碳,这就是利用酵母菌酿酒和发面包的原理。使面团产生许多空隙的就是二氧化碳。酵母细胞大小为2.5-10μm×4.5-21μm, 在加盖的玉米琼脂上不产生假菌丝或有不典型的假菌丝, 营养细胞可直接变为子囊, 每囊有1-4个圆形光面的子囊孢子, 在麦芽汁25℃培养3d, 细胞为圆形、卵形、椭圆形和香肠形。其菌落在麦芽汁琼脂上为乳白色, 有光泽, 平坦, 边缘整齐。菌体维生素、蛋白质含量高, 既可食用又可提取细胞色素C、核酸、麦角固醇、谷胱甘肽、凝血质、辅酶A、三磷酸腺苷等。该菌种能发酵葡萄糖、麦芽糖、半乳糖及蔗糖, 但不能发酵乳糖和蜜二糖, 不同化硝酸盐。 酵母菌的繁殖方式既可进行无性繁殖,如芽殖,又可进行有性生殖;酵母菌既可进行有氧呼吸,又可进行无氧呼吸,是一种兼性厌氧呼吸的真核微生物。单细胞真核生物酿酒酵母基因组为12,068kb,比单细胞的原核生物和古细菌大一个数量级。酿酒酵母基因组共有5887个ORF,这比原核生物和古细菌要多很多。酿酒酵母的基因密度为1个基因/2kb,密度小于原核生物流感嗜血杆菌和尿殖道支原体等。酿酒酵母是最小的真核基因组,裂殖酵母其次,其密度是1/2.3kb,简单多细胞生物线虫的基因密度为1/30kb。第二、酿酒酵母只有4%的编码基因有内含子,而裂殖酵母则有40%编码基因有内含子。 1、酵母的生长条件 1.1 无机盐
发酵工程课程设计 设计说明书 45M 3机械搅拌通风发酵罐的设计 起止日期: 2013 年 12 月 30 日 至 2014 年 1 月 5 日 包装与材料工程学院 2013 年12 月 31 日 目 录 学生姓名 金辉 班级 生物技术111班 学号 成 绩 指导教师(签字)
第一章前言 发酵罐,指工业上用来进行微生物发酵的装置。其主体一般为用不锈钢板制成的主式圆筒,其容积在1m3至数百m3。在设计和加工中应注意结构严密,合理。能耐受蒸汽灭菌、有一定操作弹性、内部附件尽量减少(避免死角)、物料与能量传递性能强,并可进行一定调节以便于清洗、减少污染,适合于多种产品的生产以及减少能量消耗。 用于厌气发酵(如生产酒精、溶剂)的发酵罐结构可以较简单。用于好气发酵(如生产抗生素、氨基酸、有机酸、维生素等)的发酵罐因需向罐中连续通入大量无菌空气,并为考虑通入空气的利用率,故在发酵罐结构上较为复杂,常用的有机械搅拌式发酵罐、鼓泡式发酵罐和气升式发酵罐。 乳制品、酒类发酵过程是一个无菌、无污染的过程,发酵罐采用了无菌系统,避免和防止了空气中微生物的污染,大大延长了产品的保质期和产品的纯正,罐体上特别设计安装了无菌呼吸气孔或无菌正压发酵系统。罐体上设有米洛板或迷宫式夹套,可通入加热或冷却介质来进行循环加热或冷却。发酵罐的容量由300-15000L多种不同规格。发酵罐按使用范围可分为实验室小型发酵罐、中试生产发酵罐、大型发酵罐等。 发酵罐广泛应用于乳制品、饮料、生物工程、制药、精细化工等行业,罐体设有夹层、保温层、可加热、冷却、保温。罐体与上下填充头(或雏形)均采用旋压R角加工,罐内壁经镜面抛光处理,无卫生死角,而全封闭设计确保物料始终处一无污染的状态下混合、发酵,设备配备空气呼吸孔,CIP清洗喷头,人孔等装置。发酵罐的分类:按照发
黄酒酿造工??一级?论文 黄酒发酵过程中乳酸杆菌的功与过 傅国祥 浙江古越龙山绍兴酒股份有限公司 二○一一年八月三十日
目录 前言 (1) 一、乳酸杆菌参与黄酒的发酵作用 (3) (一)黄酒中大部分有机酸(乳酸)是在发酵过程主要由细菌(乳酸杆菌)产生 (3) (二)黄酒中大部分乳酸是在发酵过程中主要由乳酸菌(乳酸杆菌)产生 (5) (三)黄酒发酵过程中微生物的拴酬 (8) (四)与日本清酒中有机酸含量的比较 (9) (五)乳酸杆菌的来源 (10) (六)乳酸杆菌的安全性 (11) 二、乳酸杆菌的功 (11) 三、乳酸杆菌的过 (13) 四、综述 (13) 五、讨论 (14) [参考文献] (15)
黄酒发酵过程中乳酸杆菌的功与过 傅国祥 (浙江古越龙山绍兴酒股份有限公司,绍兴 312000) 摘要:阐述了黄酒中大部分有机酸(乳酸)是在发酵过程中主要由乳酸杆菌发酵产生,乳酸杆菌与酵母共同参与黄酒的发酵作用。分析了乳酸杆菌在黄酒发酵过程中的功远大于过:提出了我们要正确认识乳酸杆菌。 关键词:黄酒;发酵过程;乳酸;乳酸杆菌;作用 前言 乳酸菌(乳酸细菌的简称.下同)是一类能利用可发酵糖产生大量乳酸的细菌通称。乳酸菌具有复杂的营养要求,它的生长需要碳水化合物、氨基酸、肽类、脂肪酸脂类、盐类、核酸衍生物和维生素类;乳酸菌包括球状菌和杆状菌[1]。绝大部分乳酸球菌在pH值低于4.5就停止生长[1]。正常黄酒发酵醪PH值是在4.2以下发酵的[2]。 下面着重讨论乳酸杆菌:乳酸杆菌发酵糖产生乳酸,或除乳酸以外,还有乙酸、甲酸、丙酸等其他有机酸,发酵主要产物为乳酸。乳酸杆菌在PH值3.3—3.5能生长、发酵,最低可达pH值2.0能存活;而
食品发酵与酿造工艺学 第一章绪论 1、什么是发酵和酿造,发酵与酿造有何特点? 发酵是指微生物在有氧或无氧条件下的生命活动来制备生物菌体或其代谢产物的过程;酿造是指把成分复杂、风味要求较高的辅食佐餐调味品的生产。 发酵与酿造的特点:安全简单、原料广泛、反应专一、代谢多样、易受污染和菌种选育2、发酵与酿造发展的历程(三代五个转折) 第一代微生物发酵技术——纯种发酵的建立为发酵工业的第一个转折点;第二代微生物发酵技术——深层培养技术中的通气搅拌技术为发酵技术进步的第二个转折点,代谢控制发酵技术则为发酵技术发展的第三个转折点,期间还实现了微生物对化合物的转化,发酵原料的转变成了发酵技术的第四个转折期;第三代微生物发酵技术——基因工程菌的构建发展成了发酵工程的第五个转折点。 第二章菌种选育、保藏与复壮 1、生产菌为什么会发生退化,如何防止? 生产菌发生退化的原因有:有关基因的自发突变,育种后未经很好的分离纯化,培养条件的 改变和污染杂菌的影响 防止退化的措施: (1)控制传代次数,降低自发突变的几率 (2)创造良好的培养条件 (3)利用不易衰退的细胞传代 (4)采用有效的保藏方法 (5)经常进行分离纯化 2、常用的菌种保藏方法、原理及其适合的对象。 菌种保藏的要求:不死、不衰、不污染,不降低生产性能 菌种保藏的基本原理:根据微生物的生理、生化特点,选用优良菌株,最好是它们的休眠体,人工地创造适合于休眠的环境条件,即干燥、低温、缺乏氧气和养料等,使微生物的代谢活动处于最低的状态但又不至于死亡,从而达到保藏的目的。 常用的菌种保藏方法: 斜面冰箱保藏法,此法一般可保藏3个月左右,适合于各种菌进行保藏
酱香酒酿造工艺 2012-02-18 10:57:21| 分类:生活百科| 标签:|字号大中小订阅 古老神秘的夜郎古国文化一直为人们神奇神往,源远流长的夜郎古法酱酒工艺今人仍然受益其香,在赤水河畔的茅台镇,源自夜郎的古法酿造工艺一直在这里传承,发展、、、、、、 按古法酿制的酱香型白酒,是夜郎古人效法自然而做成的琼浆玉液。酿制法凝结了夜郎先民的聪明智慧,体现了对大自然的敬畏之心和学习精神,表达了中华文明中的精髓----和谐! 这种和谐的理念和精神是中华 民族宝贵遗产中的一朵。 一、古法酿造条件选择 古法酱香白酒对酿造条件有很苛刻的要求,离开了茅台就酿造不出茅台酒也就充分说明了这个道理。 (一)酿酒位置选于有赤色土地的茅台河谷范围内 赤水河两岸的高山峻岭都在海拔1000米以上,接近茅台镇,河谷却陡然陷落,海拔只有400米左右。整个茅台镇就陷在深深的山坳里,赤水河从西面流过。这样的地形条件形成了特殊的小气候,冬暖夏热少雨。炎热季节持续半年以上,冬季气候暖和,温差小,霜期短;茅台镇气候的另一特点是气温年差较大,干热少雨,年降雨量仅有800~1000毫米,这种夏热冬暖少雨的特殊气候,适宜高温大曲酿酒微生物的生成与繁衍,而不易被刮去,大量参与酱酒的酿造过程。同时茅台好酒的酿造还与茅台特有的赤色土地和水质有关,所以茅台传统酒厂的厂址都选择在河谷山坳范围内,且以有赤色土地的地方为最佳。 (二)选用赤水河河水为水源 茅台镇的地质地貌结构非常特殊,主要是侏罗白垩系紫色砂页岩、砾岩,形成时间已超过7000万年,受海拔高度和岩石风化后成土母质的影响,茅台地区紫色土广泛发育。这种土壤一般厚度50厘米左右,酸碱适度。土壤中砾石和沙质土体含量高,渗水性很好,无论地面水和地下水都通过两岸的紫土层流入赤水河中,既溶解了红层中多种对人体有益的微量元素,又经过层层过滤,滤出了纯净、香甜可口的清冽泉水。中科院的土壤专家实地考察后得出的结论是:茅台镇这种紫色钙质土壤,全国少有,是茅台酱香白酒生产 的重要基础。 (三)选用茅台地产的红缨子有机糯高粱 在原料选择上,古法工艺酿造的酱香白酒都是选择茅台地产的红缨子有机糯高粱。这种高粱的生产有着严格的标准,当地政府采用了四条措施生产有机高粱:一是大幅度提高有机红高粱的收购价格,收购价格现在已经涨到了3—4元(要知道普通麦子,稻谷等的收购价格才1元多),这就大大提高了农民种植有机高粱的积极性,使之成为当地农民致富的途径之一;二是为红梁生产基地提供有机肥料和诱杀虫蛾的科技产品,比如紫外线灯等;三是实行连坐,如有农户被发现施用了农药,不仅永远取消其产售红梁的资格,断其财源,而且其所在的村民组也取消当年出售红梁的资格;四是每年收购红梁的时节,都高薪邀请国家 有关检测中心的技术人员前来抽验农民出售的红梁。 (四)使用高熔点金属器皿拒绝重金属离子污染 白酒中重金属离子除种植在污染了的土壤中的粮食带到酒中外,最主要的是产生于高温蒸馏这个环节。最早的酿酒作坊是用木甄子来蒸馏酒的,那时不会造成重金属离子进入酒中。但随着规模化生产的进行,厂家开始使用金属容器来进行蒸馏。在上世纪八十年代开始,部分厂家使用了熔点较低的铝锑合金和铅锑合金的大型金属罐用于酒的高温蒸馏,这就给这些酒厂生产的白酒不可逆转的造成了重金属离子超标的隐患。至今,重金属离子超标,仍然是这些酒厂挥之不去的阴影。后茅台酒厂和部分酒厂开始使用镍铬合金的不锈钢容器。经过科学测试,镍铬合金的熔点较高,对酒的品质不会造成些许的影响,传统古法酱酒工艺在现代酿造中多选用了这种镍铬合金的或者是木质的蒸馏工具。 二、古法蒸馏生产工艺 1、发酵容器 古法发酵池均大多是长方形地窖,用赤水河畔特有的长方形条形沙石砌成,这种沙石的透水和透气性能将
再谈酒精浓醪发酵 提高酒精发酵浓度是发酵工业技术革新的一个主要方面和简单有效的手段。多年以来酒精工业已经成功地将发酵浓度从5%提高到10%,再到目前的12%~13%。提高发酵浓度可以在基本不改动现有设备的情况下提高设备利用率,减少人工和能耗,减少工艺用水量,缩短发酵周期,减少发酵罐清洁费用,减少DDGS蒸发量,从而大幅度地降低生产成本。因此,酒精浓醪发酵一直是近年来研究的热门课题。 狭义的酒精浓醪发酵主要包含三方面的内容: (1)酵母菌体浓度高--1x109~3x109个/ml (2)底物(淀粉糖)浓度--30~40% (3)产物(酒精)浓度--14-18%(V/V) 实现酒精浓醪发酵的优势是非常明显的。 1、提高发酵速度和设备利用率 在酒精浓醪发酵中,随着底物浓度(糖)的提高和细胞浓度的提高,促进了发酵速率增大,单位体积和时间内的酒精浓度提高(即发酵强度提高)。随着发酵强度的提升,相应的设备利用率自然提高。 2、分离费用低,节省能源 除原料消耗以外,能耗是酒精厂主要的支出之一,具体表现在煤和电的消耗上(如图1所示)。实行酒精浓醪发酵后,酒份提高,工艺用水减少,可以降低酒精蒸馏以及DDGS生产蒸气的用量,从而降低了煤或电的消耗!有经验证明,当发酵酒份从9%(V/V)提高到10%(V/V)时,可节约蒸汽消耗300kg/吨酒精,可降低生产成本约50元/吨酒精。 图1 一吨酒精的成本分摊 3、节水、减少废液排放和处理费用 目前,一般酒精厂的料水比为1:2.5~3.0左右,而采用浓醪工艺的料水比将为1:1.8~1:2.0,吨酒精用水节约1吨以上;同时可减少蒸馏损失,由于乙醇与水互溶,通过蒸馏方法提取,乙醇在糟液中必然有一定的残留,乙醇浓度越高,最终相对损失就越少。生产经验证明,在酒精生产中,发酵醪酒份提高1%(V/V)(比如从11%提高到12%),每吨酒精可节约工艺用水1.2~1.5吨、减少废液体积1.5~2吨、减少废液浓缩蒸汽消耗0.6~0.8吨,节约DDGS生产成本约80元/吨,提高废液厌氧处理时COD负荷10~13%。 但是,要实现酒精浓醪发酵,需要完成以下两方面的工作。一是发酵菌种(即酵母)方面的
1. 法定产区密思卡得Muscadet AC位于: A. Dordonge, 多尔多涅 B. Rhine 莱茵河 C. Loire, 卢瓦尔河 D. Rhone 罗讷河 2. 以下哪一项和黑皮诺无关 A. Champagne, 香槟 B. Beaune 博讷 C. California, 加利福尼亚 D. Duoro 杜鲁河 3. 以下哪个国家出产雪莉酒 A. Spain, 西班牙 B. Portugal 葡萄牙 C. South America, 南非 D. Greek 希腊 4. 中级酒庄位于 ) A. Champagne, 香槟 B. Burgundy 勃艮第 C. Bordeaux, 波尔多 D. Alsace 阿尔萨斯 5. 克罗兹-埃米塔日位于 A. Rhone, 罗讷河 B. Loire 卢瓦尔河 C. Burgundy, 勃艮第 D. Bordeaux 波尔多 6. 以下哪一项是正确的 A. 晚装瓶波特通常不需要醒酒 B. 宝石红波特至少需要在桶中陈酿10年 C. 茶色波特通常是干型的 D. 年份波特可以是红色或者白色的 7. 对于一个优质的德国雷司令产区,以下哪一项不正确 A. 肥沃的土地 B. 陡峭的山坡 C. 靠近河流 D. 凉爽区域 / 8. 哪个国家使用标签术语IGT A 西班牙B德国C意大利D智利 9. 下列那些产区以出产廉价的赤霞珠(Cabernet Sauvignon)而闻名 1.玛歌(Margaux) 2.奥克维尔(Oakville) 3.澳大利亚东南部(South East Australia) 4.中央山谷,智利(Central Valley,Chile) A只有1 B只有2和4 C只有1和3 D只有3和4 10. 一款巴罗洛(Barolo)的酒体、单宁、和酸度可以被最佳描述为 【 酒体单宁酸度 A. 轻盈低低 B. 饱满低低 C. 轻 盈高高 D. 饱满高高 11. 超级波尔多分级的不同之处在于 A. 用梅洛和其他品种混酿 B. 波尔多地区的一个特定区域 C. 代表较晚采收以获得较高的糖分从而在发酵后得到更高酒精度 D.在国际葡萄酒大赛中获奖 12. 土壤供给葡萄树 1.酵母 2.水分 3.温暖 4.养分 ) A只有1 和4 B 只有2和3 C只有1,2和3 D.只有2,3 和4
探讨玉米酒精浓醪发酵工艺董克芝 发表时间:2017-11-27T16:42:21.500Z 来源:《基层建设》2017年第21期作者:董克芝 [导读] 摘要:酒精浓醪发酵技术是一项极具前景的技术,该项技术的实施不需要对现有设备进行大的改造,而且还能显著提升企业的经济效益。 中粮生化能源(肇东)有限公司黑龙江省肇东市 151100 摘要:酒精浓醪发酵技术是一项极具前景的技术,该项技术的实施不需要对现有设备进行大的改造,而且还能显著提升企业的经济效益。通过应用该项技术在一定程度上解决了我国发酵水平低的问题,同时在节水、节能、提高设备利用率以及减轻环境污染等方面具有极大优势。 关键词:玉米;酒精;浓醪发酵 引言 酒精浓醪发酵工艺是一项极具前景的技术。利用此项技术可以有效减少废物的排放并且提高原料的利用率。除此之外,该项技术还具有原料上的优势。随着科技的不断发展,该项技术也越来越成熟,使用玉米作为原料进行酒精浓醪发酵已经较为普遍。近年来,我国玉米产量大幅度提升,玉米酒精的产量也获得显著提升。本文将对玉米酒精浓醪发酵技术进行详细探究。 1我国酒精行业存在的主要技术问题 1.1发酵浓度偏低 尽管经过几十年的努力,我国酒精工厂的发酵醪酒精含量己经增加到10%左右,但与国外发酵醪的浓度普遍在13%以上还有很大的差距。发酵浓度低不仅影响了设备的使用效率,而且增加了蒸馏和蒸煮的能耗,在DDGS回收时处理量也大大增加。 1.2酒精糟液的污染问题 酒精行业是造成我国环境污染的主要源头之一,每生产1t酒精产生12~15t的酒糟;一个年产80kt的酒精工厂每年产生的污染物质相当于一个140万人口的城市排放的全部生活污水负荷。而且酒精工厂废水的BOD和COD的指标都很高,直接排放会造成严重的环境污染。有效地解决酒精糟的利用问题不仅关系到环境保护,而且直接关系到酒精企业的经济效益。 1.3能耗高 酒精生产是一项高能耗的产业,尤其是蒸煮和蒸馏两个环节,其能耗非常大。为有效降低生产成本,必须尽可能地减少能耗,同时提高设备的利用率。除此之外,由于很多工厂的发酵温度低,需要更多的能量将糖化醪冷却,发酵过程的冷却消耗能量和冷却水用量很大,这也是产生能耗的一方面因素。 1.4原料利用率低 对谷物原料来说,通过蒸煮和糖化工段的加工只利用了绝大部分的淀粉,还有一部分淀粉由于其被纤维素以及蛋白质包围,无法水解,而纤维素和蛋白质更是白白从系统内通过,而未得到充分的利用。这不仅造成了原料的浪费,而且白白地消耗了加热、冷却和输送的能量。 2玉米原料酒精浓醪发酵工艺研究 2.1玉米湿法加酶粉碎液化糖化 将浸泡后的玉米米查醪液,加入耐高温α-淀粉酶(20U/g原料),送入粉碎机湿法粉碎。粉碎后的浆料属于粗粉碎,尚含有小颗粒(直径为2~3mm),之后进行二次粉碎磨细重复处理。最后将所得浆料置于恒温水浴中90℃液化至终点。液化终点用碘液显色呈棕黄色确定。所得液体用100目尼龙滤布过滤2次,所得滤液即为液化液。同时干法粉碎玉米米查至40目,加酶液化做对照实验。然后测定升温至90℃后的液化时间、液化液得率、黏度及颗粒分布指标。每个处理重复3次。液化液降温至60℃,加入糖化酶、酸性蛋白酶、木聚糖酶,再经均质化(边均质边糖化)处理1次,60℃条件下处理60min,糖化然后冷却到35℃,准备发酵。图1为具体流程图。 原料的选择和粉碎粒度直接关系到后续各个工序的效率。原料粉碎粒度对酒精发酵的影响很大。粉碎粒度小可以增加原料的比表面积
目录 第一章啤酒发酵罐结构与动力学特征 (3) 一、概述 (3) 二、啤酒发酵罐的特点 (3) 三、露天圆锥发酵罐的结构 (4) 3.1罐体部分 (4) 3.2温度控制部分 (5) 3.3操作附件部分 (5) 3.4仪器与仪表部分 (5) 四、发酵罐发酵的动力学特征 (6) 第二章发酵罐的化工设计计算 (7) 一、发酵罐的容积确定 (7) 二、基础参数选择 (7) 三、D、H的确定 (7) 四、发酵罐的强度计算 (9) 4.1 罐体为内压容器的壁厚计算 (9) 五、锥体为外压容器的壁厚计算 (11) 六、锥形罐的强度校核 (13) 6.1内压校核 (13) 6.2外压实验 (14) 6.3刚度校核 (14)
第三章发酵罐热工设计计算 (14) 一、计算依据 (14) 二、总发酵热计算 (15) 第四章发酵罐附件的设计及选型 (19) 一、人孔 (19) 二、接管 (19) 三、支座 (20) 第五章发酵罐的技术特性和规范 (21) 一、技术特性 (21) 二、发酵罐规范表 (22) 参考文献 (24)
发酵罐设计实例 第一章啤酒发酵罐结构与动力学特征 一、概述 啤酒是以大麦喝水为主要原料,大米、酒花和其他谷物为辅料经制麦、糖化、发酵酿制而成的一种含有二氧化碳、酒精和多种营养成分的饮料酒。我国是世界上用谷物原料酿酒历史最悠久的国家之一,但我国的啤酒工业迄今只有100余年的历史。改革开放以来,我国啤酒工业得到了很大的发展,生产大幅度增长,发展到现在距世界第二位。由于啤酒工业的飞速发展,陈旧的技术,设备将受到严重的挑战。为了扩大生产,减少投资保证质量,满足消费等各方面的需要,国际上啤酒发酵技术子啊原有传统技术的基础上有很大进展。尤其是采用设计多种形式的大容量发酵和储酒容器。这些大容器,不依靠室温调节温度,而是通过自身冷却来控制温度,具有较完善的自控设施,可以做到产品的均一性,从而降低劳动强度,提高劳动生产率。 就发酵罐的外形来分,主要有圆柱锥形底罐、圆柱蝶形罐、圆柱加斜底的朝日罐和球形罐等。 二、啤酒发酵罐的特点 1、单位占地面积的啤酒产量大;而且可以节约土建费用; 2、可以方便地排放酵母及其他沉淀物(相对朝日罐、通用罐、贮就罐而言);