应用微生物学

微生物的可利用性:：利用微生物的菌体、代谢产物、代谢活力微生物应用的一般方法：采样→（富集）→初筛→复筛→小试→中试→大试→正式生产分离菌种、试验、生产、初筛要求：①快速，能尽快检出目的微生物，②敏捷，能迅速处理众多样品；③经济，一次能筛选多个目的微生物方法：①平板培养并检测法；②摇瓶培养平板检测法利用溶解、降解、沉淀、显色、生长、抑菌等现象指示目的菌。如用指示剂发现有机酸和胺类，用碳酸钙法检出有机酸。但若氮源是酸性盐或碱性盐则可能造成假产酸产碱现象，需进一步用纸层析法确定。复筛：将平板初筛的菌株用摇瓶液体培养或固体培养后抽提物质进行精确定量测定（如蛋白酶用分光光度法；脂肪酶用NaOH滴定法）筛选高产菌株。一个菌株通常要做3~5个重复。精确测定法可信度大，但操作繁琐，测定时间长，工作量大。因而有时把摇瓶复筛的发酵液用平板法和精确法结合进行测定：把所有摇瓶复筛菌株的发酵液，用平板法测定一遍（同步重复2~3块板），将其中活性圈大而清晰的菌株发酵液进一步用精确法测定，选出较优良的菌株2~3株。酒的大类：1、发酵酒：发酵后直接或过滤后饮用的酒。该类酒营养丰富、酒精浓度低。2、蒸馏酒：当酒精浓度为18%左右时，酵母的活动就停止，因此只靠发酵不能生产酒精含量高于18%的酒精饮料，但可以用蒸馏的方法得到。世界上六大蒸馏酒：中国白酒、白兰地、威士忌、郎姆酒、伏特加、金酒。3、配制酒：在发酵酒和蒸馏酒的基础上，采用浸泡、混合、勾兑等方法添加了色素、甜味剂、药物或调味料的酒，如各种药酒和鸡尾酒。葡萄酒的种类：按含糖量分：红葡萄酒（用红皮葡萄连皮一起酿造、在发酵后进行压榨、红色色素溶于酒中的葡萄酒。）、白葡萄酒（用白葡萄或去皮红皮白肉葡萄酿造、在发酵前进行压榨、不含红色色素的葡萄酒。）、甜葡萄酒（含糖量大于50g/L的葡萄酒。）、干葡萄酒（酒精发酵完后含糖量小于4g/L的葡萄酒。）、半干葡萄酒（含糖4.1-12g/L。）、半甜葡萄酒（含糖12.1-50g/L）。自然发酵法：选成熟、品质好、清洁的葡萄，破碎（白葡萄酒还要压榨除渣）后添加一定量的二氧化硫，自然发酵（经常搅拌）2-3天后补加一些糖和硫酸铵，继续发酵至酒精浓度达10%以上。纯酵母法：在葡萄汁中加入二氧化硫3-4小时后接入1-3%的纯酵母（一般是椭圆酵母），25-30℃发酵5-9天。前发酵原原料料状状况况红红葡葡萄萄酒酒白白葡葡萄萄酒酒无无破破损损和和霉霉变变，，含含酸酸量量高高3300--55006600--8800无无破破损损和和霉霉变变，，含含酸酸量量低低5500--1100008800--110000有有破破损损和和霉霉变变8800--115500110000--112200红、白葡萄酒常用SO2浓度（mg/L）SO2的作用：选择性促发自然酒精发酵。多数腐生性微生物对SO2敏感，而酵母菌有抗性。抗氧化。SO2形成的亚硫酸盐比葡萄酒中的其它物质更容易被基质中的氧氧化为硫酸盐，从而抑制或推迟葡萄酒中其它成分的氧化作用。老熟（陈酿）：刚发酵好的红葡萄酒呈鲜红色，有涩味，几乎无法饮用，至少应放置8-10个月。此间产生各种香气和香味物质，成熟后变成琥珀色。葡萄酒在老熟达到顶峰并稳定一段时间（一般为5-10年）后开始变质。三、啤酒啤酒是以麦芽（多是大麦芽）为主料，以大米或其它谷物、酒花为辅料，经酵母发酵酿制而成的含有二氧化碳、起泡的低酒精度饮料。啤酒的种类：1、按酵母菌性质分：上面啤酒：发酵结束后酵母菌（如卡尔斯伯酵母S.carlsbergensis）浮在上面的啤酒。下面啤酒：发酵结束后酵母菌（如酿酒酵母S.cerevisiae）沉于下面的啤酒。我国和其他多数国家生产的啤酒是下面啤酒，只有少数国家（如英国和美国）生产上面啤酒。2、按保鲜处理分：鲜啤酒：不经保鲜处理，低温下可存放1星期。熟啤酒：包装后进行巴氏灭菌，保质期60天（二级）至120天（一级优级）以上。纯生啤酒：在0℃左右用孔径0.4-0.6微米的膜过滤除菌，保质期60天至90天以上。啤酒生产过程：浸泡：用水浸泡大麦约2天，使其吸水膨胀、变软，注意换水通气。发芽：将水放干，12-20℃发芽5-8天，至芽长为麦粒长的2/3-3/4即可，注意保持水分和通气。焙燥：目的是停止麦芽生长和去除麦芽的生青气味。先在50℃左右使水分降至8-10%，再在65℃使水分降至3%左右。制备麦芽（多用大麦）。加酒花：在糖化液中加入啤酒花，煮沸1-1.5小时，过滤冷却。啤酒花赋予啤酒特有的苦味和芳香味后发酵：目的：去除双乙酰、硫化氢、乙醛等造成的“生酒味”。使残糖继续发酵并饱和二氧化碳。使酒液澄清。方法：将主发酵完的嫩啤酒贮存于地下室的酒桶内，上部留10-15厘米空隙，敞口发酵2-3天以去除生酒味，然后封口使二氧化碳逐渐饱和，随着时间的延长和温度的降低，更多复合物析出、沉降，使酒澄清。贮酒时间为1-5个月。黄酒的生产流程：1、制麦曲2、制酒药（小曲）3、制酒母4、发酵。将小麦粉碎，加30-35%的水，自然发酵（约30天）或加入纯种米曲霉发酵而成。以早籼米粉、辣蓼草末加水，接种或自然发酵而成。将糯米浸水40-45小时至水分含量约24-26%，蒸煮15-30分钟，淋冷至7-9℃，拌入酒药，堆成空圆堆状，26-28℃2天后即有甜液出现，当甜液达4/5高度时，加入糯米重量15%左右的麦曲与水的混合物，搅拌均匀，保温20天左右即可，其间应适当搅拌。清酒的生产流程：1、制米曲2、制酒母3、发酵1.将精白大米浸透蒸熟后冷却到35℃左右，接种米曲霉，30℃左右堆积发酵，每隔6-8小时打散翻曲，培养30-40小时。2.将冷至7-9℃的蒸米和米曲、水混合（7:3:11），7-8℃发酵。8-12小时后每隔数小时搅拌一次，第四天时品温开始上升，10天左右温度升至16-20℃，此时产生了足够的乳酸抑制细菌生长，而酵母菌仍可生长，再发酵20天左右即可。3.将摊冷的蒸米和米曲、酒母、水一同落缸，搅匀后18-20℃发酵，8小时后开始搅拌，控制温度不超过30℃，10-12天后结束。六、中国白酒：按糖化剂和发酵剂分类类别别糖化剂发酵剂特特点点大曲酒大曲大曲周期长、产率低、品质好，多为名优白酒小曲酒小曲（见黄酒生产）小曲周期短、产率高、质量较好，多产于南方麸曲酒麸曲（将纯种曲霉接入麸皮中发酵而成）纯酵母制的酒母周期短、产率高、质量一般，多产于北方大曲：以小麦、大麦、豌豆为原料，粉碎加水制成块状曲胚，自然发酵3个月而成按制曲过程中的最高温度，大曲主要分为高温曲（60℃以上）和中温曲（50℃以下）2、中国白酒的生产方式：固体法、液体法、半固体法糖化、发酵、蒸馏均为固体形式，糖化和发酵同时进行，多数白酒采用。又分为糖化、发酵、蒸馏均为液体形式。原料糖化→接酒母→发酵罐内发酵→蒸馏塔蒸馏，较少数白酒采用。固态糖化，液态发酵、蒸馏，部分小曲酒采用。食醋分为酿造醋、再制醋、合成醋三大类酿造醋是在酿酒工艺基础上，添加醋酸菌将酒精氧化成醋酸而成的醋。再制醋是以酿造醋为基料进一步加工而成的醋，如五香醋、蒜醋、姜醋、固体醋等。合成醋是以化学合成的醋酸配制而成的醋。2、醋酸发酵：当酒精发酵5-7天，缸温达38℃，酒精含量7-8%（夏天不低于6%，酒精含量超过8%将抑制醋酸菌生长，可降低原料淀粉含量来控制）时拌入4%粗糠和3-4%成熟醋醅。每天倒缸翻醅（通风散热）一次以控制品温在37-39℃。当醋醅温度下降到35℃、酸度不再上升时表明醋酸发酵已经结束。将近结束两天前加盐（醋醅的1.5-2%）防止过度氧化。3、淋醋：用三循环法：成熟醋醅用二醋浸泡20-24小时后缓慢淋出的醋为头醋，即食醋的半成品；头醋渣用三醋浸泡淋出的醋为二醋；二醋渣用清水浸泡淋出的醋为三醋。若不能及时淋醋，应加入食盐抑制醋酸菌继续生长，防止醋酸过氧化。酱油制作（低盐固态法）：制曲、发酵、浸油、灭菌、配兑、装瓶制曲一级种曲：85%麸皮加15%豆饼粉，再加入一倍的水拌匀后分装20g/三角瓶，灭菌打散冷却后接入2环米曲霉斜面孢子，31℃培养，16小时后早晚各扣瓶一次，三天后孢子长满曲料即可。二级种曲：配料同上，灭菌冷却至35-38℃后接入0.1%一级种子，摊开1-2厘米厚，室温30℃左右保温约16小时后品温升至38℃左右曲料表面微白色、开始结块时应搓碎摊平降温。再经6-8小时后温度又升至36℃、全部长满白色菌丝、结块良好时划割成小块以利通风降温，保持品温34-36℃，总计约72小时后成熟。成曲：豆饼与麸皮8:2至6:4混匀，加一倍水，30分钟后蒸煮灭菌，迅速冷却至35-40℃接入0.3%二级种曲，摊料25-30厘米厚，通风并保持品温35℃左右，至普遍长出淡黄绿色孢子（约需24-28小时）即可。豆酱制作：制曲、制酱豆腐乳制作：菌种准备、前发酵、后发酵菌种准备毛霉（或根霉）孢子悬液或干粉。2、面黄：用面粉培养米曲霉而成。3、红曲：用大米培养紫红曲霉而成。面包制作：发酵、烘烤、发酵先将1/3的面粉加水和酿酒酵母（1-2%）混合成面团发酵2h，称为小发酵。然后将其余面粉加水，再加入经小发酵的面团，混合均匀，进行大发酵，发酵温度30℃，时间1-4h。酵母菌分解面粉中的葡萄糖、果糖和蔗糖，再加上淀粉酶与转化酶的作用，产生CO2、醇和一些有机酸。CO2被面团中的面筋包围，不易跑出，因而面团逐渐胀大。烘烤发酵后的面团经加工造型后放在220℃以上的高温炉中烘烤，面团内CO2受热膨胀逸出，造成了面包多孔海棉状结构。面团中的其他发酵产物，构成了面包特有的香昧。若发酵面团经加工造型后在100℃蒸汽中蒸熟，即成馒头。泡菜制作：泡菜水配制、加料发酵泡菜的制作原理：主要是在厌氧条件下利用乳酸细菌进行乳酸发酵和少量的酵母菌进行乙醇发酵的作用。发酵：将蔬菜洗净，剔除粗皮、须根、老叶及病叶，沥干或晾干后装入坛中，装至半坛时将香料包放入，装至离坛口6cm处，用竹片将原料压住。随即注入已配制好的泡菜水，务必将原料淹没，最后将坛口密封，置阴凉处自然发酵。1-2d后打开坛口，适当添加原料和泡菜水，装满至坛口下3cm时为止。泡菜的成熟时间因原料的种类及泡制时的气温而异。一般新配制的泡菜在夏天需要5-7d，冬天需要12-16d。叶菜类比根、茎类泡制时间短。加入陈泡菜水可以大大缩短泡制时间。甜酒制作：蒸米、装坛、发酵、后熟食用药用菌栽培：纯种分离（一级种、母种）：孢子分离法、涂抹法、钩悬法、组织分离法、菌体组织分离法、椴木组织分离法表面消毒：用75％酒精擦洗或0.1％升汞冲洗表面一至二次后，再用无菌水冲洗几次。微生物饲料：调制干草、青贮饲料、秸秆微贮饲料、发酵粗饲料、饲料酵母、白地霉饲料、光合细菌饲料、微藻饲料、烃蛋白饲料二、青贮饲料：把新鲜的青饲料，如玉米杆、根茎类、栽培牧草等，经切碎并填入和压紧在青贮窖或青贮塔中，密封后经过微生物的发酵作用而调制成的一种多汁、耐贮藏、能供家畜全年使用的饲料。这种调制饲料的方法称为青贮。原理：青贮原料上附着的乳酸菌等微生物在厌氧条件下，将青贮原料中的碳水化合物（主要是糖类）变成有机酸（主要是乳酸），抑制了有害细菌（如腐败菌和丁酸菌等）和霉菌的生长，从而使青贮料得以保存并带有芳香酸甜的味道，提高了适口性。八、微藻饲料：小球藻饲料、螺旋藻饲料微藻会大量富集一些对人和动物有害的物质如重金属，因此不能用含有重金属或其他有害物质的废水来培养。小球藻饲料：小球藻含有50％（干）的蛋白质、丰富的维生素和叶绿素，是优良的蛋白质饲料。培养液：每千克水加入尿素0.6克、磷酸二氢钾0.25克、硫酸镁0.25克。此外，人畜粪尿、堆肥浸汁、无毒的有机物废水也是培养小球藻的良好培养液。池深10厘米，接种3～4天后，当水变成浓绿色时即可收获。收获时，每次舀出3/4的绿水，剩下1/4的绿水加入新鲜培养液后继续培养。螺旋藻饲料：螺旋藻是常用微藻（小球藻、绿藻、螺旋藻）中蛋白质含量最高（60－70％）、营养最全面、消化吸收及适口性最好、无毒无副作用、安全性最高的藻种。培养螺旋藻的池深10厘米，pH8～10，温度30℃，为了获得高产，应通入二氧化碳，同时要进行搅拌。当培养条件适宜时，产量（干重）可