生物技术实验指导

1、洛阳理工学院 生物技术专业 实验指导食品生物技术实验一：酸奶的酿制及感官分析实验酸奶是以牛乳为主要原料，接入一定量乳酸菌，经发酵后制成的一种具有较高营养价值和特殊风味的发酵乳制品饮料。通过乳酸菌发酵牛奶中的乳糖产生乳酸，当产酸到一定程度时，乳酸使牛奶中酪蛋白(约占全乳的29，占乳蛋白的85)变性凝固而使整个奶液呈凝乳状态。同时，通过发酵还可形成酸奶特有的香味和风味(与形成乙醛、丁二酮等有关)，并具有清新爽口的味觉。由于酸奶中含有乳酸菌的菌体及代谢产物，因而对肠道内的致病菌有一定的抑制作用；对人体的肠胃消化道疾病也有良好的治疗效果。酸奶不仅营养丰富、容易消化和吸收，适合于乳糖不耐症人群，是补钙的理想食品。一、实验目的1、了解酸奶的制作原理和凝固型酸奶的制作工艺流程。2、掌握普通凝固型酸奶制作的操作要点。3、了解酸奶的感官指标二、材料及用具1、原料： 牛乳；白砂糖；发酵剂（市售直投式乳酸菌粉），2、主要仪器设备与用具酸奶瓶（每人1瓶），量筒，不锈钢勺，温度计，玻棒，灭菌锅，培养箱，冰箱，净化工作台，天平，pH试纸等。三、实验步骤1、工艺流程 鲜乳净化配料均质杀菌冷却（3745）接种发酵冷藏

2、后熟成品 2、 操作要点（1）原料乳选择：选用鲜牛奶或者袋装纯牛奶。原料乳的质量要求： 生产酸乳的原料乳，要求酸度在18T以下，细菌总数不高于50万CFUmL-，总干物质含量不得低于11.5，其中非脂乳固体不低于 8.5%。原料乳不得使用病畜乳和残留抗菌素、杀菌剂、防腐剂的牛乳。（2）配料：在消过毒的不锈钢锅中加入鲜牛乳，适量加入白砂糖4-8%，根据个人口感添加，不断搅拌。（3）均质：原料配合后进行均质处理。均质处理可使原料充分混匀，有利于提高酸乳的稳定性和稠度，并使酸乳质地细腻，口感良好。均质所采用的压力以20-25 MPa为好。（4）杀菌：采用9095，杀菌5分钟，对原料乳进行杀菌。或采用煮沸3分钟的方法杀菌。（5）冷却：将杀菌后的乳冷却至4648后，准备接种。（6）接种：接种量可根据菌种活力、发酵方法等的不同而定。每公斤牛奶加1袋1g的市售乳酸菌粉，然后搅拌均匀。迅速分装到酸奶瓶中，每瓶装满（95%），盖上灭过菌的塑料盖。贴上标签。还可采用的接种方法：用洁净的灭菌勺，去掉市售原味酸乳表层的12cm后，按市售酸奶：原料乳为1：10的比例，接入已灭过菌且冷却至4648的热牛奶中，充分

3、搅拌混匀。（7）发酵：将分装后的酸奶瓶，迅速置于4142恒温箱中培养，这是嗜热链球菌和保加利亚乳杆菌最适生长温度的折中值。发酵时间一般在46h。达到凝固状态时，即可终止发酵。发酵终点一般可依据如下条件来判断：滴定酸度达到60-70T以上；pH值低于4.6;表面有少量水痕；倾斜酸奶瓶或杯，奶变粘稠。发酵过程中应注意：避免震动，否则会影响组织状态；发酵温度应恒定，避免忽高忽低；发酵室内温度上下均匀；掌握好发酵时间，防止酸度不够或过度以及乳清析出。（8）冷藏后熟：发酵结束后，应立即移入05的冰箱中，终止发酵过程, 使酸乳的特征 ( 质地、口味、酸度等 ) 达到所设定的要求。另外，冷藏还具有促进香味物质产生 , 改善酸乳硬度的作用。一般将酸乳终止发酵后第12-24h小时称为后熟期，在此期间香味物质的产生会达到高峰期。05贮藏24h，即可得成品。（9）感官分析实验 品尝自己制作的酸奶，判断其感官品质是否达到要求，若达不到要求，分析其原因。酸奶质量的评定以品尝为标准，通常有色泽、凝块状态，表层光洁度、酸度及香味、无异味等各项指标。感官检验试验方法 色泽和组织状态：取适量试样于50mL烧杯中，在自然

4、光下观察色泽和组织状态。 滋味和气味：取适量试样于50mL烧杯中，先闻气味，然后用温开水漱口，再品尝样品的滋味。品尝时发现有异味则可判定污染了杂菌。3、酸奶的质量标准 （1）酸奶感官指标：色泽：色泽均匀一致，呈乳白色或稍带微黄色。滋味和气味：具有酸甜适中、可口的滋味和酸奶特有风味，无酒精发酵味、霉味和其它不良气味。组织状态：凝块均匀细腻，无气泡，允许有少量乳清析出。（2）酸奶理化指标：非脂乳固体含量8.5%脂肪含量3.2%蛋白质含量3.2%总糖（以蔗糖计）含量8.0%酸度（以pH计） 发酵后4.5-5.0 冷藏后3.5-4.0四、思考题1.酸奶制作原理？ 2.酸奶的营养与保健作用主要有哪些？食品生物技术实验二：江米甜酒的制作以糯米(或大米)经甜甜酒曲发酵制成的甜酒酿，是我国的传统发酵食品。我国酿酒工业中的小曲酒和黄酒生产中的淋饭酒在某种程度上就是由甜酒酿发展而来的。一、实验目的 1、学习并掌握甜酒酿的酿制方法，了解酿酒的基本原理。2、进一步了解淀粉在糖化菌根霉、毛霉和酵母菌作用下制成甜酒酿的过程。二、原理 甜酒酿是将糯米经过蒸煮糊化，接种后，在适宜的条件下（28-30），让种曲中的霉菌

5、孢子萌发菌丝体，大量繁殖后通过甜酒曲（根霉、毛霉和酵母菌等微生物的混合糖化发酵剂）中的根霉和毛霉等微生物所产淀粉酶的作用将原料中糊化后的淀粉糖化，将蛋白质水解成氨基酸，然后甜酒曲中的酵母菌利用糖化产物生长繁殖，并通过酵解途径将糖转化成酒精，从而赋予甜酒酿特有的香气、风味和丰富的营养。随着发酵时间延长，甜酒酿中的糖分逐渐转化成酒精，因而糖度下降酒度提高，故适时结束发酵是保持甜酒酿口味的关键。要初步学会和掌握酿制方法并不困难，从微生物学的观点来看，酿制的关键在于：要有优质的酒酿种曲，即种曲中应含有糖化率高的优质根霉、毛霉孢子或菌丝体；应选择优质的糯米作原料；严格无菌操作规程，尽量避免杂菌污染；合理控制酿制条件等。三、材料和器具 1.材料 糯米、甜酒曲 2.仪器和器具 恒温培养箱、电磁炉、不锈钢带篦蒸锅、装米酒瓶子、不锈钢盆子、手提高压灭菌锅，烧杯。 四、实验流程洗米浸米蒸米摊凉淋水降温装瓶发酵甜酒酿品尝五、操作要点 1、浸米与洗米：选择优质新鲜糯米，淘洗干净后浸泡过夜，使米粒中的淀粉粒子吸水膨胀，便于蒸煮糊化，清水冲洗至水清亮，捞起沥干。 米粒能用手指碾碎为判断浸泡好的标准。2、蒸米：将糯

6、米放在蒸锅内搁架的纱布上隔水蒸煮，时间20分钟左右，根据米量可适当延长时间，至米饭熟透为止。要求达到熟而不糊，外硬内软，内无夹心，疏松易散，透而不烂，均匀一致。3、淋水降温：用凉白开淋洗蒸熟的糯米饭，使其降温至35左右，同时使饭粒松散。4、接入种曲发酵：将冷却到35左右的米饭，按干糯米重量换算接种量，每2.5kg的糯米加一袋8g的甜酒曲，将酒曲与米粒拌匀，迅速装入米酒瓶中，装入约3/5,在加入1/5的凉白开水，饭粒搭成中心下陷的喇叭形凹窝，以利于出汁，饭面均匀撒上少许曲粉，盖上灭过菌的瓶盖，然后置于30温箱保温培养30-48h即可食用。酿成的甜酒酿应是醪液清澈半透明而甜醇爽口。直观判断：当酒酿在瓶中浮起，可以转动，酒酿中心的洞内完全充满汁水即可。六 实验结果(1)发酵期间每天观察、记录发酵现象。(2)对产品进行感官评定，将各批发酵的甜酒酿品评结果记录于下表中。写出品尝体会。批 次品 评 项 目结论出汁（ml）口感酒度甜味异味pH1234七、注意事项1.米饭、不要太硬，利用中温发酵，米饭太热或太凉，都会影响酒曲发酵的。2.凉至35度左右，加入少量凉开水搅拌，将饭粒松散开。特别注意，不能让

7、饭粒沾油腻。否则米酒发酸，不能食用。 3、发酵时一定要密闭好。否则又酸又涩。发酵的温度不能过高也不能过低，三十摄氏度左右最好。八、思考题1、甜酒酿制作中有哪几类微生物参与发酵作用？各自起何种作用？2、成功制作甜酒酿的关键步骤是什么？发酵工程实验一：小型发酵罐的安装、拆卸和使用一实验目的认识和了解发酵系统基本组成，了解其结构与功能，进一步熟悉和掌握发酵发酵罐的基本结构和工作原理；掌握生物反应器安装和拆卸的操作规程。二、基本原理发酵罐是进行液体发酵的特殊设备。生产上使用的发酵罐容积大，均用钢板或不锈钢板制成；实验室使用的小型发酵罐，其容积可从约1L至数百升或稍大些。一般来说，10L以下是用耐压玻璃制作罐体，10L以上用不锈钢板或钢板制作罐体。发酵罐配备有控制器和各种电极，可以自动地调控试验所需要的培养条件，是微生物学、发酵工程、医药工业等科学研究所必需的设备。各厂家生产的发酵罐有所差别，但基本原理是相同。现以镇江东方生物工程设备技术有限责任公司10L罐为例，说明发酵系统的基本组成和发酵罐的主要结构及工作原理。三、试验用小型发酵系统的基本组成发酵系统通常由罐体、搅拌系统、空气供给系统、温度控

8、制系统、pH控制系统、过程变量的测量和灭菌系统组成。罐体为一不锈钢圆筒，底端用不锈钢板与圆筒罐身焊接而成，顶端用不锈钢板及橡胶垫圈密封构成。容积为10 L，顶盖上有几个孔口(如下图)，分别是加料及接种口、补料口、放置DO(溶解氧)电极口、放置pH电极口、放置搅拌器口等。搅拌系统为平叶型涡轮式双搅拌，由位于灌顶的电机驱动，为增加溶氧传质效率，还增设有一定数目的挡板。空气供给系统由小型空压机提供高压空气，并由空气过滤系统进行过滤后，无菌空气管从罐顶延伸至罐底后经由空气分布器后进入培养基中。温度控制系统，由罐体夹套、加热器及温度测量系统组成。pH控制系统，由pH测量系统和酸碱流加系统组成。过程变量的测量，主要包括温度、溶解氧、pH等的跟踪测量。灭菌系统组成，由电蒸汽发生器产生蒸汽提供给整个发酵系统进行灭菌。此外，通常还要设置报警灯系统 当发酵过程中，电路上发生故障，或超出测量系统测设定的参数值，甚至测定值范围时，则出现报警信号。另外，小型或大型自动发酵罐通常还应该是自动和手动可相互切换的系统。10L通用式发酵罐各部分管道示意图四实验步骤首先拧下螺栓，打开上盖，检查培养罐内部是否清洗干净。插入

9、校正完毕的pH电极和氧电极于罐侧面相关位置，并与放大器连接。加入配置好的培养液，加盖（由于盖上的零件较多，必须对准位置后再盖上去），并对称地拧紧螺母，直至上盖被密封固定。将事先清洗干净并开启的尾气过滤器装于盖上，安装安全阀、泡沫传感器、观察灯、压力计、取样管，以及灭过菌的无菌空气过滤器进气管等，剩余的孔洞须用硅胶塞和瞎塞拧紧备用。使用完毕后拆卸时与以上步骤相反，并彻底清洗罐体及零件。五思考题为什么要进行生物反应器安装和拆卸，这两个操作步骤是在生物反应的什么时间进行的？发酵工程实验二：发酵罐中培养基的灭菌及接种培养一实验目的学习和掌握发酵罐中培养基灭菌与接种培养的操作，认识和掌握运用现代化反应器的操作规程及方法。二基本原理不管在实验室中或生产实际过程中，发酵罐在使用后都必须进行全面清洗和灭菌，尤其是在前后两次培养不同的菌种时，为防止不同菌种之间交叉污染，清洗和灭菌工作就显得格外必要。发酵罐的清洗包括罐内任何可清洗的部分，如喷嘴角内部、取样管内以及罐顶等易忽视的部分，一旦清洗不干净就会成为杂菌滋生地，引起污染。罐体清洗主要是除去附着在内壁和罐底的沉积物，一般是用清水浸泡、搅拌、冲刷，必要时还需人工铲除；其他管道清洗只需通水冲净即可，最好通沸水以提高洗涤效率。通常发酵罐

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