发酵工程实验指导

一、实验目的

1、熟悉泡菜加工的工艺流程,掌握泡菜加工技术。 2、在实践中验证理论上泡菜加工中发生的一系列变化。

二、实验原理

利用泡菜坛造成的坛内嫌气状态,配制适宜乳酸菌发酵的低浓度盐水(6-8%),对新鲜蔬菜进行腌制。由于乳酸的大量生成,降低了制品及盐水的PH值,抑制了有害微生物的生长,提高了制品的保藏性。同时由于发酵过程中大量乳酸,少量乙醇及微量醋酸的生成,给制品带来爽口的酸味和乙醇的香气,同时各种有机酸又可与乙醇生成具有芳香气味的脂,加之添加配料的味道,都给泡菜增添了特有的香气和滋味。

三、实验材料与设备

(1)泡菜坛子 (2)不锈钢刀 (3)案板 (4)小布袋(用以包裹香料)等

四、实验方法和步骤

1、盐水参考配方(以水的重量计):食盐 6-8%、白酒 2.5%、黄酒 2.5%、红糖或白糖 2%、干红辣椒 3%、草果 0.05%、八角菌香 0.01%、花椒 0.05%、胡椒0.08%、陈皮 0.01% 。

2、工艺流程

配制盐水 入坛泡制 泡菜管理 原料预处理

(4)泡菜的管理

① 入坛泡制1-2日后,由于食盐的渗透作用原料体积缩小,盐水下落,此时应再适当添加原料和盐水,保持其装满至坛口下1寸许为止。

② 注意水槽:经常检查,水少时必须及时添加,保持水满状态,为安全起见,可在水槽内加盐,使水槽水含盐量达15%-20%。

③ 泡菜的成熟期限:泡菜的成熟期随所泡蔬菜的种类及当时的气温而异,一般新配的盐水在夏天时约需5-7天即可成熟,冬天则需12-16天才可成熟。叶类菜如甘蓝需时较短,根类菜及茎菜类则需时较长一些。

六、讨论题

影响乳酸发酵的因素有哪些?

实验二 淀粉水解糖的制备

一、目的

学习并掌握淀粉水解糖的酶法制备工艺。

二、实验原理

发酵生产中,部分产生菌不能直接利用淀粉,也基本上不能利用糊精作为碳源。因此,当以淀粉作为原料时,必须先将淀粉水解成葡萄糖才能供发酵使用。在工业生产上将淀粉水解为葡萄的过程为淀粉的“糖化”,所制得的糖液称为淀粉水解糖。可用来制备淀粉水解糖的原料很多,主要有山芋、玉米、小麦等含淀粉原料。水解淀粉为葡萄糖的方法有三种,即酸解法、酶酸法及双酶法。本实验采用双酶法将淀粉水解为葡萄糖。首先利用α-淀粉酶将淀粉液化,转化为糊精及低聚糖,使淀粉可溶性增加;接着利用糖化酶将糊精及低聚糖进一步水解,转变为葡萄糖。水解糖液的质量标准:

色泽:浅黄、杏黄色、透明液 糊精反应:无DE值:90%以上还原糖含量:18%左右透光率:60%以上。pH:4.6~4.8

三、实验器材

1、实验材料

(1)大米粉 (2)α-淀粉酶(2000u/g) (3)糖化酶(50000u/g) (4)碘液(11g碘,加22gkI,用蒸馏水定容至500ml)

2、仪器设备

(1)恒温水浴槽 (2)真空泵 (3)抽滤瓶及布氏漏斗 (4)比色板

四、操作步骤

1、液化:称取30g大米粉于三角瓶中,加水至100ml,用纯碱调节pH到6.2~6.4,再加入适量的氯化钙。使钙离子浓度达到0.01mol/L,并加入一定量的液化酶(控制5~8u/g淀粉),搅拌均匀后加热至85~90℃,保温10min左右,用碘液检验,达到所需的液化程度后升温到100℃,灭酶5~10min。

2、碘液检验方法:在洁净的比色板上滴入1~2滴碘液,再滴加1~2滴待检的液化液,若反应液呈橙黄色或棕红色即液化完全。

3、糖化:将上述液化液冷却至60℃,用10%柠檬酸调节pH至4.0 ~4.5按100u/g淀粉的量加入糖化酶,并于55~60℃保温糖化至糖化完全。糖化结束后升温至100℃,灭酶5min。

4、糖化终点的判断:在150×15试管中加入10~15ml无水乙醇,加糖化液1~2滴,摇匀后若无白色沉淀形成表明已达到糖化终点。

5、过滤:将糖化液趁热用布氏漏斗进行抽滤,所得滤液即为水解糖液。

五、实验结果。

1、试述液化时添加CaCl2的作用。

2、用糖量仪或采用斐林热滴定法测定水解液中糖浓度,并计算该法水解淀粉产生葡萄糖的收率。

六、思考题

请画出对应每克淀粉,液化时间随酶添加量变化图。找出最佳添加量,并说明原因。

实验三 糖化曲的制备及其酶活力的测定

一、 目的要求

(1)学习制作糖化曲的方法。

(2)熟悉糖化酶活力的测定原理和方法。

二、 基本原理

2.1 糖化曲的制备原理

糖化曲是发酵工业中普遍使用的淀粉糖化剂。种类很多,如大曲、小曲、麦曲和麸曲等。曲中菌类复杂,曲霉菌是酒精和白酒生产中常用的糖化菌,它能分泌出多种类的淀粉酶,迅速地将原料中的淀粉转变成可发酵性还原糖。在酒精和白酒生产中应用最广的是黑曲霉。黑曲霉是好气性微生物,生长时需要有足够的空气。因此,在制备固体曲时,除供给其生长繁殖必需的营养、温度和湿度外,还必须进行适当的通风,以供给曲霉呼吸用氧。 2.2 糖化酶活力的测定原理

糖化酶的活力单位通常规定为在一定的反应条件下,1克糖化酶制剂催化淀粉水解所生成的葡萄糖的毫克数,葡萄糖的生成量采用斐林热滴定。其测定的基本原理为:淀粉水解所生成的葡萄糖等还原性糖,可在加热及碱性条件下与斐林试剂中的二价铜离子发生氧化还原反应,还原糖中的半缩醛羟基被氧化,铜离子生成氧化亚铜的砖红色沉淀。

反应终点用次甲基蓝指示剂显示。次甲基蓝的氧化型为蓝色,还原型为无色,当以还原糖滴定斐林试剂时,由于次甲基蓝氧化能力较二价铜弱,还原糖先与二价铜离子反应,待二价铜全部被还原后,过量1滴还原糖将次甲基蓝还原,溶液蓝色消失以示终点。

三、 实验材料

3.1 菌种 AS3.4309黑曲霉斜面试管菌。 3.2 培养料 麸皮、稻草。

3.3 试剂 斐林试剂、0.1%标准葡萄糖溶液、pH值4.6的醋酸—醋酸钠缓冲液、可溶性淀粉溶液、0.1mol/L的NaOH溶液。

3.4 仪器和器具 恒温水浴箱、恒温培养箱、高压灭菌锅、瓷盘、试管、三角瓶、50 mL具塞刻度试管、滴定管。

四、实验方法与步骤

1 糖化曲制备(以浅盘麸曲为例) (1)菌种的活化

无菌操作取原试管菌1环接入察氏培养基斜面,或用无菌水稀释法接种,31℃保温培养4~7d,取出,备用。

(2)三角瓶种曲培养 称取一定量的麸皮,加入70%~80%水,搅拌均匀,润料1h,装瓶,料厚1.0~1.5 cm,包扎,在9.8×10Pa压力下灭菌40min。冷却后接种,31℃~32℃培养,待瓶内麸皮已结成饼时,进行扣瓶,继续培养3~4 d即成熟。要求成熟种曲孢子稠密、整齐。

(3)糖化曲制备

①配料 称取一定量的麸皮,加入5%稻皮,加入原料量70%水,搅拌均匀。 ②蒸料 圆气后蒸煮40~60min。时间过短,料蒸不透对曲质量有影响;时间过长,麸皮易发黏。

③接种 将蒸料冷却,打散结块,当料冷至40℃时,接人0.25%~0.35%(按干料计)三角瓶种曲,搅拌均匀,将其平摊在灭过菌的瓷盘中,料厚为l~2 cm。

④前期管理 将接种好的料放入培养箱中培养,为防止水分蒸发过快,可在料面上覆盖灭菌纱布。这段时间为孢子膨胀发芽期,料醅不发热,控制温度30℃左右。8~10h,孢子已发芽,开始蔓延菌丝,控制品温32~35℃。若温度过高,则水分蒸发过快,影响菌丝生长。

⑤中期管理 这时菌丝生长旺盛,呼吸作用较强,放热量大,品温迅速上升。应控制品温不超过35~37℃。

⑥后期管理 这阶段菌丝生长缓慢,故放出热量少,品温开始下降,应降低湿度,提高培养温度,将品温提高到37~38℃,以利于水分排除。这是制曲很重要的排潮阶段,对酶的形成和成品曲的保存都很重要。出曲水分应控制在25%以下。总培养时间24h左右。

⑦糖化曲感官鉴定 要求菌丝粗壮浓密,无干皮或“夹心”,没有怪味或酸味,曲呈米黄色,孢子尚未形成,有曲清香味,曲块结实。

2 糖化酶活力测定 (1)酶液抽提

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