a淀粉酶的固体发酵技术.pptx

第一节第一节 -淀粉酶固体发酵淀粉酶固体发酵生产技术生产技术 霉菌霉菌-淀粉酶大多采用固体曲淀粉酶大多采用固体曲法生产；细菌法生产；细菌-淀粉酶则以液体深淀粉酶则以液体深层发酵为主。层发酵为主。固体培养法以麸皮为主要原料，酌固体培养法以麸皮为主要原料，酌量添加米糠或豆饼的碱水浸提液，以量添加米糠或豆饼的碱水浸提液，以补充氮源。在相对湿度补充氮源。在相对湿度90%90%以上，曲霉以上，曲霉用用32-3532-35培养培养36-48h36-48h，立刻在，立刻在4040下下烘干或风干，即成工业生产用粗酶。烘干或风干，即成工业生产用粗酶。米曲霉固体培养法生产米曲霉固体培养法生产-淀粉酶工艺流程：淀粉酶工艺流程：润水润水粉碎粉碎熟料熟料厚层通风制曲厚层通风制曲烘干烘干粗酶制剂粗酶制剂抽提抽提蒸煮蒸煮过滤过滤烘干烘干压滤压滤沉淀沉淀原料原料 成品成品种曲种曲原菌原菌斜面试管培养斜面试管培养纯种三角瓶培养纯种三角瓶培养种曲培养种曲培养粉碎粉碎包括内容：包括内容：原料的粉碎、润水及蒸煮三方面的内容原料的粉碎、润水及蒸煮三方面的内容目的目的：使蛋白质达到适度变性，淀粉充分糊化，以利于微：使蛋白质达到适度变性，淀粉充分糊化，以利于微生物的生长繁殖和代谢。生物的生长繁殖和代谢。处理方法：处理方法：粉碎机粉碎或过筛，要求粒度为粉碎机粉碎或过筛，要求粒度为2-3mm为宜，大小均匀。为宜，大小均匀。一、原料的处理一、原料的处理原料的选择：原料的选择：麸皮麸皮40-50%（提供微生物生长繁殖需要）（提供微生物生长繁殖需要）稻壳稻壳 20-30%（改善工业培养的通风性、补充营养源）（改善工业培养的通风性、补充营养源）CaCO3 1%（用于调节（用于调节pH值值,酶激活剂）酶激活剂）水水 30-40%蒸煮的目的蒸煮的目的1.使蛋白质适度变性形成变性蛋白和少量氨基易被微生物使蛋白质适度变性形成变性蛋白和少量氨基易被微生物分解；分解；2.促进淀粉糊化成糊精和寡聚糖。促进淀粉糊化成糊精和寡聚糖。3.杀菌功能，利于菌体生长杀菌功能，利于菌体生长。高压旋转蒸煮锅（有假底式）高压旋转蒸煮锅（有假底式高压旋转蒸煮锅有假底式）高压旋转蒸煮锅（无假底式）高压旋转蒸煮锅（无假底式）蒸煮技术要求：蒸煮技术要求：普通法：普通法：0.12Mpa，15-30min高短法：高短法：0.18-0.2Mpa，3-5min。淀粉充分糊化，蛋白消化率淀粉充分糊化，蛋白消化率78%以上。以上。熟料的要求：熟料的要求：呈浅淡的黄褐色，有香味及弹性，无浮呈浅淡的黄褐色，有香味及弹性，无浮水，无硬心，不粘，无其他不良气味，水水，无硬心，不粘，无其他不良气味，水分含量为分含量为46%-50%（因季节而异），消化（因季节而异），消化率在率在78%以上。以上。（一）菌种的选择（一）菌种的选择 由于不断的选育改良，现在工业生产上由于不断的选育改良，现在工业生产上用的菌种产生用的菌种产生-淀粉酶的能力已经是原有淀粉酶的能力已经是原有野生菌种的数倍或数十倍。野生菌种的数倍或数十倍。目前，我国常采用的霉菌为目前，我国常采用的霉菌为 米曲霉米曲霉612或或2120。它具有遗传性能稳定，不产生有它具有遗传性能稳定，不产生有毒代谢产物，生产周期短，酶活性高等特点。毒代谢产物，生产周期短，酶活性高等特点。二、种曲的制备二、种曲的制备（二）、菌种扩大培养（二）、菌种扩大培养1 1、斜面试管培养、斜面试管培养、斜面试管培养、斜面试管培养 将原菌种接入米曲汁或麦芽汁琼脂斜面将原菌种接入米曲汁或麦芽汁琼脂斜面将原菌种接入米曲汁或麦芽汁琼脂斜面将原菌种接入米曲汁或麦芽汁琼脂斜面培养基，经过培养基，经过培养基，经过培养基，经过32-3432-3432-3432-34，70-72h70-72h70-72h70-72h试管培养，待试管培养，待试管培养，待试管培养，待菌丝布满斜面，并着生黄绿色的孢子即已成熟，菌丝布满斜面，并着生黄绿色的孢子即已成熟，菌丝布满斜面，并着生黄绿色的孢子即已成熟，菌丝布满斜面，并着生黄绿色的孢子即已成熟，可作为下一步培养的种菌或在低温下（可作为下一步培养的种菌或在低温下（可作为下一步培养的种菌或在低温下（可作为下一步培养的种菌或在低温下（0-0-0-0-4444）储藏备用，每）储藏备用，每）储藏备用，每）储藏备用，每3 3 3 3个月转接一次。个月转接一次。个月转接一次。个月转接一次。2.2.2.2.纯种三角瓶种子培养纯种三角瓶种子培养纯种三角瓶种子培养纯种三角瓶种子培养（1 1 1 1）培养基：）培养基：）培养基：）培养基：25g25g25g25g麦麸，麦麸，麦麸，麦麸，5g5g5g5g玉米粉及玉米粉及玉米粉及玉米粉及30mL30mL30mL30mL水，加水，加水，加水，加HClHClHClHCl三滴，搅拌后装入三滴，搅拌后装入三滴，搅拌后装入三滴，搅拌后装入500ml500ml500ml500ml三角瓶中，包扎后三角瓶中，包扎后三角瓶中，包扎后三角瓶中，包扎后120120120120灭菌灭菌灭菌灭菌30min30min30min30min，冷却，备用。，冷却，备用。，冷却，备用。，冷却，备用。（2 2 2 2）接种量：每支斜面试管菌种接种三角瓶培养基）接种量：每支斜面试管菌种接种三角瓶培养基）接种量：每支斜面试管菌种接种三角瓶培养基）接种量：每支斜面试管菌种接种三角瓶培养基5-65-65-65-6支。支。支。支。（3 3 3 3）培养：接种后将三角瓶置于）培养：接种后将三角瓶置于）培养：接种后将三角瓶置于）培养：接种后将三角瓶置于32-3432-3432-3432-34下培养，下培养，下培养，下培养，约约约约18h18h18h18h后，菌丝体发白结饼，此时应摇瓶，打后，菌丝体发白结饼，此时应摇瓶，打后，菌丝体发白结饼，此时应摇瓶，打后，菌丝体发白结饼，此时应摇瓶，打碎结饼。再过碎结饼。再过碎结饼。再过碎结饼。再过4h4h4h4h，菌丝体再次发白结饼，再次，菌丝体再次发白结饼，再次，菌丝体再次发白结饼，再次，菌丝体再次发白结饼，再次摇瓶。培养摇瓶。培养摇瓶。培养摇瓶。培养18h18h18h18h后，应将其倾斜放置，并注意后，应将其倾斜放置，并注意后，应将其倾斜放置，并注意后，应将其倾斜放置，并注意摇瓶，直至长满均匀一致的黄绿色孢子，即可摇瓶，直至长满均匀一致的黄绿色孢子，即可摇瓶，直至长满均匀一致的黄绿色孢子，即可摇瓶，直至长满均匀一致的黄绿色孢子，即可作为三角瓶种子，冷藏备用。作为三角瓶种子，冷藏备用。作为三角瓶种子，冷藏备用。作为三角瓶种子，冷藏备用。3、种曲培养：、种曲培养：（1）、设备：）、设备：种曲室，曲盘、草帘、纱布等种曲室，曲盘、草帘、纱布等 （2）、灭菌）、灭菌常用灭菌剂常用灭菌剂方法一：方法一：KMnO4KMnO4：甲醛：甲醛 =1=1：2 2熏蒸熏蒸 （注意用氨水收）（注意用氨水收）方法二：硫磺：甲醛方法二：硫磺：甲醛 =2.5=2.5：1 1加热熏蒸加热熏蒸 （注意控制，（注意控制，防止着火）。防止着火）。用量以甲醛用量以甲醛10g/m10g/m3 3空气量进行计算。空气量进行计算。（3）、培养方法：（）、培养方法：（3天曲法）天曲法）接入量为接入量为0.5-1.0%，料层厚料层厚1cm左右为宜左右为宜直立式堆叠直立式堆叠曲房保温曲房保温28-30培养，培养，干湿相差干湿相差116h培养培养当品温达到当品温达到34左右时，左右时，曲料面层稍有发白及结快曲料面层稍有发白及结快时，进行第一次翻曲时，进行第一次翻曲。十字堆叠十字堆叠室温继续保持在室温继续保持在28-30，翻曲后翻曲后4-6h，品温可达到，品温可达到36左右，在进行第二次左右，在进行第二次翻曲，注意保持水分翻曲，注意保持水分3天后，种曲成熟，麦天后，种曲成熟，麦麸上布满黄绿色孢子。麸上布满黄绿色孢子。既为种曲。既为种曲。（4）、种曲质量检验）、种曲质量检验A镜检孢子数法：显微镜直接观察种曲稀释液中的孢子数。镜检孢子数法：显微镜直接观察种曲稀释液中的孢子数。要求要求25-30亿个亿个/g种曲（湿基计）种曲（湿基计）B摇落孢子数法：称取摇落孢子数法：称取10g种曲，烘干后摇落其孢子（用种曲，烘干后摇落其孢子（用75目筛目筛 D=0.2mm），求干孢子与干物质的百分数，一般），求干孢子与干物质的百分数，一般 要求在要求在18%左右。左右。C 发芽率测定法：利用悬滴培养法。要求发芽率发芽率测定法：利用悬滴培养法。要求发芽率90%。1 1、外观检验、外观检验 孢子旺盛，呈新鲜的黄绿色，具有种曲特有的曲香，无夹心，无根孢子旺盛，呈新鲜的黄绿色，具有种曲特有的曲香，无夹心，无根霉、青霉等其他杂色。霉、青霉等其他杂色。2、孢子数测定、孢子数测定菌悬液菌悬液无菌水溶液无菌水溶液培养基培养基三、厚层通风制曲三、厚层通风制曲厚层通风制曲：就是将曲料置于曲池内，其厚度为厚层通风制曲：就是将曲料置于曲池内，其厚度为25-30cm，利用通风机供给空气及调节温度，从而促进，利用通风机供给空气及调节温度，从而促进米曲霉迅速生长繁殖。米曲霉迅速生长繁殖。1、制曲设备制曲设备 大小：大小：1012 8 3 m 为宜为宜 曲室（空调箱）曲室（空调箱）结构：保温，双层门，弧形顶，天窗结构：保温，双层门，弧形顶，天窗 曲池：大小：曲池：大小：8 81020.6-0.8 m1020.6-0.8 m为宜为宜 通风机：目前常采用的是中压型通风机（通风机：目前常采用的是中压型通风机（H H 100 100 300 mm300 mm汞柱）。通风量一曲池内物汞柱）。通风量一曲池内物 料重量的料重量的4-54-5倍倍 m m3 3空气量空气量/h/h为宜。为宜。翻曲机及曲铲（双转式）翻曲机及曲铲（双转式）2、冷却及接种、冷却及接种原料拌匀，蒸煮后冷却至原料拌匀，蒸煮后冷却至3030，接种量，接种量0.5%0.5%，拌匀入池。，拌匀入池。3、制曲工艺、制曲工艺 霉菌生长规律霉菌生长规律工艺流程工艺流程铲铲 曲曲曲料入池曲料入池孢子发芽期孢子发芽期静止培养静止培养菌丝生长期菌丝生长期通风培养通风培养菌丝繁殖期菌丝繁殖期第二次翻曲第二次翻曲第一次翻曲第一次翻曲 孢子着生期孢子着生期（淀粉酶分泌最旺盛）（淀粉酶分泌最旺盛）成成 曲曲4 4、制曲不当常出现的问题、制曲不当常出现的问题酸曲酸曲 原因：曲料水分过高或通风不良使产酸菌如小球菌、原因：曲料水分过高或通风不良使产酸菌如小球菌、粪链球菌生长繁殖，粪链球菌生长繁殖，PHPH值降低。值降低。防治方法：降低曲料水分，加强通风。防治方法：降低曲料水分，加强通风。花曲花曲 原因：种曲不纯或制曲过程污染而形成原因：种曲不纯或制曲过程污染而形成 防治方法：检查种曲纯度，加强制曲管理或更防治方法：检查种曲纯度，加强制曲管理或更换菌株。换菌株。烧曲烧曲 原因：制曲过程种温度过高。米曲霉最适生长温度原因：制曲过程种温度过高。米曲霉最适生长温度32-32-35 35，超过，超过3838易使菌体死亡。易使菌体死亡。防治方法：加强制曲，注意温度控制。防治方法：加强制曲，注意温度控制。5、厚层通风制曲的操作要点、厚层通风制曲的操作要点 “一熟、二大、三低、四均匀一熟、二大、三低、四均匀”一熟：原料要熟透。一熟：原料要熟透。二大：即大风、大水。二大：即大风、大水。熟料水分要求在熟料水分要求在60%60%以上，风量以上，风量707080m80m3 3/min/min。三低：装池料温要低，制曲品温要低，进风风温三低：装池料温要低，制曲品温要低，进风风温 低。低。四均匀：原料混合和润水要均匀；四均匀：原料混合和润水要均匀；接种要均匀；接种要均匀；装池疏松度要均匀；装池疏松度要均匀；料层厚薄要均匀。料层厚薄要均匀。6、烘干、烘干 目前常采用目前常采用40低温烘干或风干法降低水分，储低温烘干或风干法降低水分，储存备用或直接采用水或稀食盐水溶液进行浸提，存备用或直接采用水或稀食盐水溶液进行浸提，再用乙醇沉淀或硫酸铵盐析，酶泥滤出后经调配再用乙醇沉淀或硫酸铵盐析，酶泥滤出后经调配烘干即成成品。烘干即成成品。7 7、粗酶曲料的质量指标、粗酶曲料的质量指标、粗酶曲料的质量指标、粗酶曲料的质量指标感官鉴定感官鉴定颜色：主要为孢子的着色。应为黄褐色，颜色过深颜色：主要为孢子的着色。应为黄褐色，颜色过深或孢子过多，说明曲子太老，酶活性会降低。或孢子过多，说明曲子太老，酶活性会降低。松软度：松散柔软，润滑不扎手，无硬块，弹之即松软度：松散柔软，润滑不扎手，无硬块，弹之即散。散。香气：有枣香气，无酸味及不良气味。香气：有枣香气，无酸味及不良气味。理化鉴定理化鉴定a-淀粉酶活性根据液化能力（测定黏度的下降）和糊化能力淀粉酶活性根据液化能力（测定黏度的下降）和糊化能力（测定碘反应的消失）来测定，后者较为普遍。（测定碘反应的消失）来测定，后者较为普遍。我国目前测定我国目前测定a-淀粉酶使用的两种测定方法淀粉酶使用的两种测定方法方法一：方法一：以以60一小时内催化一小时内催化2%可溶性淀粉成为糊精的克可溶性淀粉成为糊精的克数表示酶活性。数表示酶活性。方法二：方法二：以以30每小时催化每小时催化1ml2%可溶性淀粉成为糊精所需可溶性淀粉成为糊精所需要的酶量称一个单位。（此法以要的酶量称一个单位。（此法以100ml0.01M HCl中氯化中氯化钴钴2.5g与重铬酸钾与重铬酸钾0.384g混合溶液作终点色）。混合溶液作终点色）。The end