第一章 概述
一、发酵的定义（fermentation) 1、传统发酵 “fervere” 发泡
酵母菌在无氧条件下作用于果汁或麦芽汁中的糖类物质产生气泡（CO2）的现象。 2、生化意义的发酵（狭义的定义）
指微生物在无氧条件下，降解各种有机物质，同时积累简单的有机物并产生能量的生物氧化过程。
3、工业上的发酵
泛指利用微生物制造或生产有用产品的过程。 酿造产品举例：啤酒、葡萄酒、酸奶、酱油、腐乳等；
发酵产品举例：有机溶剂、抗生素、氨基酸、酶制剂、维生素等。
酿造：我国人民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系参与的
一种自然发酵。
（1）发酵分类
按照对氧气的需求分类：
1) 厌氧发酵的生产过程，如酒精，乳酸等。
2) 好氧（通气）发酵的生产过程，如抗生素、氨基酸、酶制剂等。 3) 兼性厌氧发酵，如酵母产酒精
按照培养基的物理状态分类： ① 液体发酵； ② 固体发酵。 （2） 获得发酵产品的条件
优良的微生物
保证或控制微生物进行代谢的各种条件 进行微生物发酵的设备 （3） 发酵产品的类型
菌体； 酶；
代谢产物；
初级代谢产物，次级代谢产物
生物转化
二、发酵工业的发展历史 1、传统生物技术的追溯
天然发酵/传统发酵阶段
中国早在公元前22世纪就能用发酵法来酿酒。
传统发酵的产品：酒类、醋、酱油、泡菜、干酪、面包、臭豆腐、沼气发酵等。
古埃及人在公元前4000年~3000年就熟悉酒、醋的酿造；古希腊人和古罗马人酿造葡萄酒。 2、初期出现的生物技术产品
纯培养技术的建立/第一代发酵技术
1680年，列文虎克 显微镜 微生物的存在
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1857年，巴斯德（Pasteur） 发酵原理
随后，柯赫（Koch）发明固体培养基，建立了微生物纯培养技术，为此获得了1905年诺贝尔生理学医学奖。
产品：主要是厌氧发酵和发酵产生的初级代谢产物，如酒精、丙酮、丁醇、柠檬酸和酶制剂等。
特点：开创了人为控制发酵过程的时期。 3、近代生物技术产品
深层培养技术/第二代发酵技术
1928年，弗莱明发现青霉素，于1945年大规模投入生产； 20世纪50年代氨基酸发酵；
60年代石油发酵、有机酸发酵、酶制剂发酵。
代谢控制发酵技术：采用微生物突变株，在人工控制的条件下培养，选择性地大量生产所需要的物质。
产品：各种有机酸、酶制剂、维生素等。 特点：采用深层培养和代谢控制技术。 4、现代生物技术产品
微生物工程/第三代发酵技术
基因工程理论 基因工程菌的构建 质粒的稳定性
产品：胰岛素、生长激素、单克隆抗体等，大部分为高附加值的医药产品。 特点：从DNA水平来进行微生物代谢的人工管理。 三、发酵工业的特征
与化学合成法相比较
1.优点
（1）条件温和，原料友好； （2）反应可在单一设备中进行；
（3）可合成复杂的高分子物质和手性物质； （4）能进行特异性反应； （5）反应过程友好； （6）容易提高生产能力。 2.缺点
（1）发酵产物的浓度非常低，给提取带来困难；
（2）发酵周期比较长。 注意：反应过程严防染菌！ 四、发酵方法的类别与流程 1、类别
据对氧的需要分类：好氧发酵和厌氧发酵
根据培养基物理性状分类：液体发酵和固体发酵 根据发酵方式分类：分批发酵和连续发酵 2、发酵工艺流程
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3、由实验室研究到产业化的过程
菌种筛选 摇瓶试验 发酵罐中试 发酵生产
在进行任何大规模工业发酵前，必须在实验室规模的小发酵罐进行大量的实验，得
到产物形成的动力学模型，并根据这个模型设计中试的发酵要求，最后从中试数据再设计更大规模生产的动力学模型。
由于生物反应的复杂性，在从实验室到中试，从中试到大规模生产过程中会出现许
多问题，这就是发酵工程工艺放大问题。
《发酵工程》是一门工程学科。
对待任何工程问题，都必须有以下四种工程理念：
理论上的正确性（valid theory）；
技术上的可行性（technical feasibility）； 操作上的安全性（safety operation）； 经济上的合理性（economical rationality）。
发酵工程研究开发的重要任务是在保证社会效益的前提下，研究如何去创造最优化的生物反应生产条件和产生更大的经济效益。
在生产各个单元操作中，将优良菌种选育、生物反应工艺过程作为一个整体来对待。对此，应当关注以下几个普遍问题： （1）目的产物中心观点； （2）能量最小观点
（3）细胞经济与生产经济矛盾的观点
第二章 培养基
第一节 培养基的制备
培养基是人工配制的供微生物（或动植物）细胞生长繁殖，代谢和合成人们所需产物的按一定比例配制的多种营养物质的混合物，也为微生物（或动植物）提供除营养外的其它生长所必须的环境条件。 可见，培养基影响：
微生物的生长 产物的形成 提取工艺的选择 产品的质量和产量
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1. 发酵培养基的作用：（1）满足菌体的生长；（2） 促进产物的形成。 2. 发酵培养基的要求：
（1）能够满足产物最经济的合成。 （2）发酵后所形成的副产物尽可能少。
（3）培养基的原料应因地制宜，价格低廉；且性能稳定，资源丰富，便于采购运输，适合大规模储藏，能保证生产上的供应。
（4）所选用的培养基不应该影响通气、提取、纯化及废物处理等。
3. 发酵培养基的组成：水、碳源、氮源、无机盐、生长因子、前体、促进剂、消泡剂等。 （1）碳源
糖类（包括单糖、双糖、多糖）、脂肪、羧酸等。 多糖：淀粉、糊精、纤维素
淀粉：玉米、马铃薯、小麦、大豆、高粱等 （2）氮源
包括有机氮源、无机氮源。
有机氮源：尿素、动植物粉类（鱼粉、豆粉、菜籽粉、棉籽粉）、玉米浆等。
玉米浆是由玉米浸渍水浓缩而得，固形物含量50%以上，成分非常丰富（氨基酸、还原糖、磷、微量元素、生长因子），很容易被微生物利用。 常用的无机氮源有氨水、铵盐和硝酸盐。它们在被应用时应注意会引起环境pH值的变化 。 无机氮源的利用速度比有机氮源快，而在无机氮源中，利用速度的快慢顺序为：氨水>铵盐>硝酸盐，因为硝酸盐必须先还原成铵盐才能被吸收利用。 分子态氮（N2）可被固氮微生物利用。 （3）前体
指某些化合物加入到发酵培养基中，能直接被微生物在生物合成过程中合成到产物分子中去，而其自身的结构并没有多大变化，但是产物的产量却因其加入有较大的提高。 抗生素
用法：前体使用时普遍采用流加的方法 浓度过大对菌体的生长不利。 苯乙酸，一般基础料中仅仅添加0.07% 前体相对价格较高，添加过多，容易引起挥发和氧化，流加也有利于提高前体的转化率。 （4）产物促进剂
是指那些非细胞生长所必须的营养物，又非前体，但加入后却能提高产量的添加剂。
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促进剂提高产量的机制还不完全清楚，其原因是多方面的。
有些促进剂本身是酶的诱导物；
有些促进剂是表面活性剂，可改善细胞的透性，改善细胞与氧的接触从而促进酶的
分泌与生产；
有人认为表面活性剂对酶的表面失活有保护作用； 有些促进剂的作用是沉淀或螯合有害的重金属离子。 （5）消沫剂
泡沫产生的主要原因：（1）外力：通气和搅拌（2）微生物代谢（3）培养基成分：蛋白质原料 基质中的有机氮源是起泡的主要因素。 4、培养基设计的步骤
（1）根据前人的经验和培养基成分确定时一些必须考虑的问题，初步确定可能的培养基成分；
（2）通过单因子实验最终确定出最为适宜的培养基成分；
（3） 当培养基成分确定后，剩下的问题就是各成分最适的浓度，由于培养基成分很多，为减少实验次数常采用一些合理的实验设计方法。
摇瓶水平到反应器水平的优化配方 摇瓶、反应器培养基研究的两个层次：
摇瓶——培养基设计的第一步 反应器—最终的优化的基础配方
第二节 原料处理及其设备
工业生产中，常用淀粉作为碳源。但是绝大多数菌种不能直接利用淀粉。在工业生产中，将淀粉水解为 Glc的过程叫淀粉的糖化，制得的溶液叫淀粉水解糖。 一、淀粉的组成及其特性
淀粉为白色无定形结晶粉末，存在于各种植物组织中，不同淀粉具有不同的形状和大小。 圆形、椭圆形、角形
淀粉(C6H10O5)n分为直链淀粉和支链淀粉：
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以柠檬酸生产为例，淀粉质原料有以下分类： 淀粉质原料 （1）甘薯类
甘薯又名甜薯、红薯、白薯、番薯、山芋、地瓜、红苕。 我国的四川、安徽、山东、河南、河北地区产量很大。 分类：
按皮色——红皮、白皮、黄皮、紫皮四种； 按肉色——红心、黄心、紫心、灰心四种； 按成熟期——早熟、中熟、晚熟三种。
鲜甘薯含有大量水分和糖分，营养充足，极易受微生物污染而腐烂，尤其在表皮受伤之后。因此，鲜甘薯极难储存。柠檬酸生产原料常用薯干或薯干粉，它们是经切片干燥（日晒）或粉碎制成的，便于保藏运输。
薯干有不同的等级标准，外观指标为：
一级薯干：片大、整齐、均匀、内外部洁白； 二级薯干：片大、较均匀，外部洁白，内有褐筋； 三级薯干：片大不整齐，有霉坏，黄黑色。
甘薯干的理化指标（%） 等级规定 一级 淀粉含量 水分 > 68 < 12 二级 > 67 < 12 三级 > 66 < 13 四级 < 65 > 13 （2）木薯类
可分为甜、苦两个品种类型。 新鲜/生 木薯不可食用。
木薯中含有一种亚配糖体，经过其本身所含的亚配糖体酶的作用，可以析出游离的氢氰酸而致中毒。
利用木薯块根和叶子作食物和饲料时，应注意去毒，即浸水、切片干燥、剥皮蒸煮、研磨制淀粉等。
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晒干制成的薯干毒性大大减弱；发酵生产中，蒸煮和液化操作可以完全除害。 （3）马铃薯
又名土豆、洋山芋、山药蛋。与甘薯相比，马铃薯的储存较容易，因此，鲜马铃薯也是常用原料。 （4）玉米
又称苞谷、苞米等。玉米的特点是脂肪含量高，主要集中在玉米胚芽中。玉米作为柠檬酸发酵原料要除去部分蛋白质。 二、固体物料的输送及主要设备
有机械输送和气流输送两种形式。 三、液体物料的输送及主要设备 1. 离心泵 2. 往复泵 四、物料的前处理及其主要设备 1. 预处理（除杂、粉碎） ▲预处理的必要性
① 发酵工厂在进行生产前，必须先将原料中混杂的小铁钉、杂草、泥块和石头等杂质除去，保证后续工序生产的正常和顺利进行。
② 为保证后续工序生产的正常和顺利进行，还需对原料进行适当加工。 ③ 为保证生产环境的清洁，必须采用适当的输送方式将原料从仓库运送至配料罐或反应器。 （1）磁铁分离器
磁力除铁包括平板磁分离器和旋转电磁分离器两种方式。
平板磁分离器的工作原理：物料经过马蹄形磁铁表面时，金属小块被磁铁吸附，沉积的金属小块用人工取下。
旋转电磁分离器的工作原理：物料直接加在转筒上面磁力最强的位置处，物料中的铁块被吸在转筒的表面上，物料顺利滑下。被吸在转筒表面上的铁块随同转筒一道旋转，由于电磁铁和转筒是装成偏心的，所以当转筒转到下部位置时，在由于距电磁铁较远，磁性减弱，铁块依自重脱落。挡板3隔开物料和分离出来的铁块。 （2）筛选分离机
粗选的目的是除去各种杂质和铁屑。大麦粗选使用去杂、集尘、脱芒、除铁等机械。 精选的目的是除掉与麦粒腹径大小相同的杂质，包括荞麦、野豌豆、草籽和半粒麦等。 大麦精选可使用精选机（又称杂谷分离机）。
大麦的分级是把粗、精选后的大麦，按颗粒大小分级。
目的是得到颗粒整齐的大麦，为发芽整齐、粉碎后获得粗细均匀的麦芽粉以及提高麦芽的浸出率创造条件。
大麦分级常使用分级筛。
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（3）粉碎机
原料粉碎的目的是增加原料受热面积，有利于淀粉颗粒的吸水膨涨、糊化，提高热处理效率，缩短热处理时间。另外，粉末状原料加水混合后容易流动输送。
对于一些带壳的原料，如高粱、大麦，在粉碎前，则要求先把皮壳破碎，除去皮壳后再行粉碎。
薯干为片状或条状，必须先行粉碎。粉碎在工厂中常称为磨粉。
原料粉碎的方法可分为干粉碎和湿粉碎两种。干粉碎又分为粗碎和细碎两种。
粗碎：原料过磅称重后，进入输送带，电磁除铁后进行粗碎。粗碎后的物料应能通过6~10 mm 的筛孔，然后再送去进行细粉碎。 粗碎常用的设备是轴向滚筒式粗碎机。
细碎：粗碎后的原料进入细碎机，细碎后的原料粒度在0.4~0.8mm以下。常用的细碎设备是锤式粉碎机。
辊式设备根据辊的数量又可分为对辊式、四辊式（常用）、五辊式、六辊式等。
两个辊筒以相反方向旋转，产生挤压力和剪切力将物料粉碎
2. 原料的水热处理
指高温高压条件下将淀粉质原料与水一起处理的过程，称为蒸煮。
(1) 目的：由于原料细胞中的淀粉颗粒受着植物组织与细胞壁的保护，既不能溶于水，也不易和淀粉水解酶接触。所以必须对原料进行水热处理，使淀粉从细胞中游离出来，转化为溶解状态，以便淀粉酶的作用。
（2）淀粉在水热处理中变化过程的几个概念 ① 糊化（淀粉的膨胀）
定义：淀粉颗粒受热吸水膨胀，晶体结构消失，互相接触变成糊状液体，即使停止搅拌也不会再沉淀的现象（胶体状态，黏度高）。
此时的温度称为糊化温度（通常是一个范围），膨胀程度随温度的增高而增加。 糊化后的淀粉与淀粉酶作用快。 是不可逆的过程。 ② 液化（淀粉的溶解）
定义：淀粉糊化后温度继续上升或受到α-淀粉酶的作用，网状结构彻底破坏，淀粉链断裂成短链，胶体状态破坏，淀粉变成粘度较低的流动性料液的过程。 本质：淀粉彻底溶解与断裂，产生糊精及低聚糖。 α-淀粉酶只能水解α-1,4糖苷键 ③ 老化 定义： 糊化或初步液化后的淀粉醪液在温度降低时，粘度逐渐增加，直至变为冻胶，称为“老化”或“反生”。
实质：淀粉分子重新排列，链间的氢键重新结合。
老化引起输送困难，分解困难。加入α -淀粉酶充分液化可以克服。 三、淀粉水解糖的制备方法
在工业生产中，以酸或酶为催化剂，在一定温度下使淀粉水解，转变为葡萄糖的过程叫淀粉的糖化，制得的溶液叫淀粉水解糖。
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∴ 淀粉水解糖的主要糖分是 ？
淀粉水解糖的制备方法有酸解法、酶解法和酸酶结合法。 1.酸解法
定义：以无机酸或有机酸为催化剂，在高温高压下将淀粉水解转化为Glc的方法。 优点：设备要求简单、水解时间短、设备生产能力大。
缺点：要求耐腐蚀、耐高温、耐高压的设备，副反应多，葡萄糖的损失大。 常用酸： 盐酸 硫酸 草酸 淀粉酸水解的原理
（1） 淀粉酸水解过程中的变化
总趋势：大分子向小分子转化，即淀粉 糊精 低聚糖 葡萄糖
相对分子量逐渐变小，糖化液的还原性不断增加，糖液的甜味越来越浓。
糊精是一般含2~10个葡萄糖单位的低聚糖。糊精具有旋光性，还原性，能溶于水，不溶于酒精。 低聚糖的聚合度不同，与碘作用的颜色也不同。
（2）淀粉酸水解过程中的三种反应 糖化（主要反应）、复合反应、分解反应
2. 酶解法
过程： 包括 “液化”和“糖化”两过程。
液化：利用α -淀粉酶将淀粉转化为糊精及低聚糖；
糖化：利用糖化酶将糊精及低聚糖进一步水解转化为Glc。
酶制剂： α -淀粉酶和糖化酶。因此，也称为“双酶水解法”。 优点：反应条件温和、副产物少、糖液质量高。 缺点：酶解时间长、糖液过滤困难。 3. 酸酶结合法
包括酸酶水解法和酶酸水解法。 酸酶水解法：先用酸将淀粉水解成糊精及低聚糖，再用糖化酶将糊精和低聚糖水解成葡萄糖的工艺。适用于玉米、小麦等颗粒坚硬的谷类原料。
酶酸水解法：先用α-淀粉酶将淀粉水解成糊精及低聚糖，再用酸将糊精和低聚糖水解成葡萄糖的工艺。
四、水解糖液的质量要求
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1. 淀粉水解糖质量对发酵的影响 若淀粉水解不完全：
浪费 糊精 泡沫 染菌 2. 淀粉水解糖液的质量要求 以Glu的工业生产为例：
(1) 糖液中还原糖的含量要达到发酵用糖浓度的要求；
(2) 糖液洁净，是杏黄色或黄绿色，有一定的透光度(通常在60%以上)； (3) 糖液中不含糊精；
(4) 糖液不能变质。 现用现制。 不同的制糖工艺生产的糖液质量差别：
第三节 培养基灭菌
纯培养，只允许生产菌，不允许其它微生物即“杂菌”存在。 工业上具体措施包括：
1）使用无污染的纯粹种子；
2）使用的培养基和设备须经灭菌；
3）好氧培养中使用的空气应经除菌处理； 4）设备应严密，发酵罐维持正压环境； 5）培养过程中加入的物料应经过灭菌。
灭菌的方法有高温灭菌法（包括干热灭菌法和 湿热灭菌法）、 辐射（射线）灭菌法、化学药品灭菌法、过滤除菌法等。 高温灭菌：
一、湿热灭菌的原理
每一种微生物都有其最适生长温度范围。 加热作用：
灭菌；
也会引起营养成分的变化（破坏）。
要解决这一矛盾，关键是恰当掌握灭菌温度和灭菌时间。
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灭菌的要求：既要达到杀菌的目的，又要使培养基中营养成分的破坏尽可能减少到最低限度。 1、微生物的热阻
致死温度：导致微生物死亡的极限温度。
致死时间：在致死温度下杀死全部微生物所需要的最短时间。
热阻是指微生物在某一特定条件（主要是温度和加热方式）下的致死时间。 热阻反映了微生物对热的抵抗能力。
相对热阻是指某一微生物在某条件下的致死时间与另一微生物在相同条件下的致死时间的比值。
已知，芽孢对湿热的抵抗力很强。一般无芽孢细菌在60℃下经过10 min即可全部杀灭，而芽孢要在100 ℃下经过数分钟乃至数小时才能杀死。 ∴灭菌彻底与否的标准：是否全部杀死芽孢细菌。 2、微生物的热死规律——对数残留定律
在一定温度下，微生物受热死亡的速率（或微生物个数减少的速度）与任一瞬间残存的活菌数成正比（即遵循一级反应动力学。数学表达式为：
可见，灭菌时间 t 取决于k 、N0 和 Nt 。
3、培养基灭菌温度的选择
主要考虑灭菌温度对微生物死亡速率和营养破坏速率之间的关系。
高压加热灭菌时，培养基中的维生素、氨基酸、葡萄糖等营养成分会受热破坏严重（糖溶液焦化变色、醛糖和氨基反应、不饱和醛聚合、某些化合物高温水解）。因此，需要选择合适的灭菌温度，既达到灭菌的效果，又使营养成分的破坏降低到最低限度。
培养基中营养成分的破坏主要是受热分解，也属于一级反应，符合对数残存定律和
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Arrhenius方程，分别为：
即随着温度的上升，微生物比死亡速率的增加倍数要大于培养基中营养成分破坏速率的增加倍数。也就是说，温度升高时，微生物死亡速度的上升超过营养成分的破坏速度。根据这一道理，培养基灭菌采用高温瞬时灭菌法，可以减少营养成分的破坏。
巴斯德消毒法：将待消毒的液体食品在60~85℃保持30min~15s后迅速冷却，以杀死其中可能存在的病原菌，保持食品的营养与风味。啤酒、黄酒、酱油、醋、牛奶等均用此法消毒。 低温维持法：在63℃下保持30 min可进行牛奶消毒；
高温瞬时法：用于牛奶消毒时只要在72℃下保持15 s即可。 超热消毒：140~150℃，1~3 s。 二、培养基的灭菌
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1. 培养基湿热灭菌方法 （1） 分批灭菌
又叫间歇灭菌。 将配制好的培养基通过专用管道输入发酵罐中，通入蒸汽至灭菌温度，维持一定时间，培养基和所用设备一起灭菌的操作过程（也称实罐灭菌或实消）。
分批灭菌的过程包括升温、保温和冷却三个阶段。灭菌主要是在保温过程中实现的。
（2） 连续灭菌
也就是常说的“连消法”，仅用于大型发酵厂的大批培养基灭菌，126~135 ℃维持5~15 s。
连续灭菌同样包括升温、保温和冷却三个阶段。
缺点：设备比较复杂，投资较大。
注意：连续灭菌时，发酵罐应在培养基投入前用蒸汽进行空罐灭菌（空消）；加热器，维持罐，冷却器等也应先灭菌。 2、培养基灭菌时间的计算 （1） 分批灭菌
如果把培养基中所有菌都看作是在保温阶段被杀灭的，这样就可以利用对数残留定律来求灭菌时间。
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（2） 连续灭菌
第三章 菌种制备及其扩大培养
第一节 概述
一、工业生产常用的微生物 1. 细菌
例如，枯草芽孢杆菌、醋酸杆菌、棒状杆菌、短杆菌等 淀粉酶、乳酸、醋酸、氨基酸、肌苷酸 2. 酵母菌
例如，酒精酵母、啤酒酵母、假丝酵母、类酵母等 酒精、酿酒、面包、脂肪酶 3. 霉菌
例如，根霉、毛霉、犁头霉、曲霉、青霉等 酶制剂、抗生素、有机酸、甾体激素 4. 放线菌
M.B中的抗生素60%以上由放线菌产生 例如，链霉素、红霉素、金霉素、庆大霉素等 5. 担子菌（蕈菌）
多糖、橡胶物质、抗癌药物的开发 6. 藻类
保健食品
二、微生物工业对菌种的要求
菌种是基本材料
（1）能在廉价原料制成的M上迅速生长和生成目的产物产量高的菌种； （2）易于控制培养条件（T、pH、溶氧等），所需酶的活性高，发酵周期较短； （3）抗杂菌和噬菌体的能力较强；
（4）菌种纯，遗传性能稳定，不容易变异和退化； （5）菌种不是病原菌，不会产生任何有害物质。
第二节 种子的制备过程
在工业生产中，通常不是直接使用保藏菌种，需要对菌种进行扩大培养（简称“扩培”）。 种子扩大培养是指将保藏起来的处于休眠状态的菌种接入试管斜面活化后，再经过摇瓶及种子罐逐级放大培养而获得一定数量和质量的纯种过程。这些纯种培养物称为为种子。
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问题：延滞期产生的原因？缩短的措施?
对数生长期的菌种移植到与原培养基组成完全相同的新培养基中后，不会出现适应期，仍以对数生长期的方式继续繁殖下去。
种子扩大培养的意义：
1、提供大量的种子（接种量的需要） 2、缩短延滞期 3、提高生产强度 一、种子制备的过程
实验室阶段：不用种子罐，所用的设备为培养箱、摇床等实验室常见设备，在工厂这些培养过程一般都在菌种室完成，因此现象地将这些培养过程称为实验室阶段的种子培养。
生产车间阶段：种子培养在种子罐里面进行，一般在工程归为发酵车间管理，因此形象地称这些培养过程为生产车间阶段。
对于不产孢子和芽孢的微生物 ，种子扩培的目的是获得一定数量和质量的菌体。
细菌发酵生产的工艺过程：
摇瓶相当于微缩的种子罐，其M配方和培养条件宜和种子罐相似。 对于产孢子的微生物，种子扩培的目的有两方面：（1）获得一定数量和质量的孢子； （2）获得一定数量和质量的菌丝体。 放线菌及霉菌发酵生产的工艺过程：
二、种子罐级数的确定
种子罐的作用：为发酵罐提供一定数量和质量的种子
种子罐级数：是指制备种子需逐级扩大培养的次数，取决于：
菌种的生长特性、孢子发芽及菌体繁殖速度； 所采用发酵罐的容积 发酵规模
细菌：生长快，种子用量比例少，级数也较少，二级发酵 茄子瓶→种子罐→发酵罐
霉菌：生长较慢，如青霉菌，三级发酵
孢子悬浮液→一级种子罐（27˚C,40小时孢子发芽，产生菌丝 ）→二级种子罐（27˚C,10~24小时，菌体迅速繁殖，粗壮菌丝体）→发酵罐
放线菌：生长更慢，采用四级发酵。
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酵母：比细菌慢，比霉菌、放线菌快，通常用一级种子 ，二级发酵。 并非级数越多越好，易染菌、劳动量大，设备投入多，生产周期长。一般2~4级。 三、种子培养方法 1、表面培养法
2、固体培养法/曲法培养：浅盘固体培养、深层固体培养 3、液体深层培养 控制要点：灭菌、温度、通气和搅拌 四、种子质量的控制 种子的要求：（1）总量及浓度能满足要求；（2）生理状况稳定，个体与群体；（3）活力强，移种至发酵后，能够迅速生长；（4）无杂菌污染。 “种子质量标准”也可以归纳为： （1）量：要求达到一定的浓度 （2）质
形态（生长处于某个阶段、均匀等）；理化指标：C、N、P的含量；pH值；酶活等 （3）无杂菌污染
（一）孢子质量的影响因素及其控制
1、培养基：原材料质量波动： 水 N源
表 不同相对湿度对龟裂链霉菌斜面生长的影响
例如，在链霉素生产中，斜面孢子在6˚ C冷藏2个月后的发酵单位比冷藏1个月降低18%，冷藏3个月后降低35%。 4、接种量
适中 菌落均匀分布 隐约可分单菌落
（二）种子质量的影响因素及其控制 1、孢子质量 2、培养基
营养成分要全、丰富（N源和维生素含量高）；pH值比较稳定；最后一级种子M成分尽量接近发酵M
3、培养条件：温度、通气、搅拌等 4、种龄
接种龄是指种子罐中培养的菌丝体开始移入下一级种子罐或发酵罐时的培养时间。 通常种龄是以处于生命力极旺盛的对数生长期，菌体量还未达到最大值时的培养时
间较为合适。★对数生长期末期
不同菌种或同一菌种工艺条件不同，种龄是不一样的，一般需经过多次实验来确定。 5、接种量
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接种量：移入的种子液体积与接种后培养液体积的比例。 与菌体生长繁殖速度、发酵条件等有关 ▲一般为10 %，接种量过大或者过小，均会影响发酵。一般需经过多次实验来确定。 四、种子异常的分析
（1）菌种生长发育缓慢或过快；（2）菌丝结团；（3）菌丝粘壁
第四章 发酵罐和空气净化
在发酵罐中各种微生物在适当的环境中生长、新陈代谢和形成发酵产物。发酵设备目前已广泛地用于制药、味精、酶制剂、食品等行业。
发酵罐的生产已有专业公司，将发酵罐的生产系列化。其容积范围，实验室是1升至50升，中试工厂是50升至5000升，生产工厂是5000升以上。1.2升至10升的小型发酵罐都是由玻璃制成，可直接放在实验台上运转，试验条件自动控制，可以保持稳定一致，试验结果更为可靠。
工厂使用的发酵罐种类很多，有的已标准化，有的还未标准化，容积规模越来越大。 一、发酵罐的结构
实验室发酵罐
大型发酵罐结构图
发酵罐的基本条件：
（1）发酵罐应有适当的径高比。发酵罐的高度与直径之比一般为1.7~4倍左右，罐身越
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长，氧的利用率越高。
（2）发酵罐能承受一定的压力。
（3）发酵罐的搅拌通风装置能使气液充分混合，保证发酵液必需的溶解氧。 （4）发酵罐应具有足够的冷却面积。
（5）发酵罐内应尽量避免减少死角，避免藏垢积污，灭菌能彻底，避免染菌。 （6）搅拌器的轴封应严密，尽量减少泄露。 二、空气的净化
工业上均采用空气作为氧气来源。
空气是混合物 空气中的微生物
染菌率与空气系统的质量关系极大，一般占染菌几率的20%以上。
无菌空气
1、空气净化的方法
加热灭菌、静电除尘、介质过滤除菌。 （1）加热灭菌
原理：微生物体内的蛋白质（酶）因热变性。
空压机 120 ℃ ~ 150℃ 甚至200 ℃以上 15s 可以杀灭难以用过滤方法除去的噬菌体。 （2）静电除菌
空气中的微生物通常带有部分电荷 静电除尘器 利用静电引力吸附带电粒子 d 不能太小 初步除尘 （3）介质过滤除菌法
▲最常用
使空气通过经高温灭菌后 的介质过滤层，将空气中的微生物和颗粒阻截在介质层中而达到除菌的目的。
常用的过滤介质有：棉花、活性炭、玻璃纤维、有机膜、无机烧结材料等。 2、空气净化的流程
一般认为，高度每升高10 m，大气中M.B的量下降一个数量级。 高空采气 粗过滤器：除去较大的尘埃颗粒和相当量的微生物，防止空压机受到磨损，同时也减轻空气过滤器的负荷。
空气压缩机：提高空气的压力（1.96×105 Pa以上）和温度（120~150℃）。
冷却器：将压缩空气冷却到20~25℃。高温度的压缩空气直接进入过滤器，对过滤介质非常不利，还会增加发酵罐的降温负荷；同时高温空气还将增加发酵液水分的蒸发，影响微生物生长。
经过压缩的空气在冷却下来时相对湿度也增大，可冷凝为水滴析出；有时经过空压机的空气还带有油滴，这些夹杂有水滴和油滴的空气很容易使过滤器的除菌能力下降甚至失败。
因此，在空气进入过滤器之前应除油、除水，以提高微孔滤膜的过滤效率和使用寿命。 分水器：除去压缩空气中的油雾和水雾。
空气贮罐：主要作用是消除压缩机排出空气量的脉动，维持稳定的空气压力，同时也可利用重力沉降作用除去部分油雾。
加热器：降低相对湿度，以提高微孔滤膜的过滤效率和使用寿命。 3、空气过滤器
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前者：介质间的孔隙大于被滤除的尘埃或M.B。当空气流过这种介质过滤层时，借助惯性碰撞、阻截、静电吸附、扩散等作用，将尘埃和M.B截留在介质层内，达到过滤除菌目的。
后者：介质之间的孔隙小于被滤除的M.B。当空气流过这种介质过滤层后，空气中的M.B被滤除。 效果好。
第五章 发酵生产染菌及其防治
染菌是发酵工业的致命伤。
所谓“杂菌”， 是指生产菌以外的其它微生物。
染菌：感染了对正常发酵有影响的其它微生物或噬菌体。
染菌对发酵产率、提取收得率、产品质量和“三废”处理等都有很大的影响。 为了防止染菌，使用一系列的设备、工艺和管理措施。
第一节 工业发酵染菌的危害
发酵染菌能给生产带来严重危害，防止杂菌污染是任何发酵工厂的一项重要工作内容。尤其是无菌程度要求高的液体深层发酵，污染防止工作的重要性更为突出。
几乎所有的发酵工业，都有可能遭受杂菌的污染。染菌的结果，轻者影响产量或产品质量，重者可能导致倒罐，甚至停产。
染菌的具体危害：1）分解产物；2）污染产品；3）抑制生产菌的生长和代谢的产生；
4）影响产物的提取
不同产品染菌情况不同：
谷氨酸发酵，酶制剂发酵最怕噬菌体污染，并且很容易造成连续污染； 柠檬酸发酵最怕污染皱褶青霉菌，使黑曲霉死亡； 抗生素工业中最怕污染短杆菌，产气杆菌，假单孢菌； 酒类生产中最怕污染野生酵母、醋酸菌、乳酸菌等 酒精发酵中主要是污染醋酸菌，乳酸菌等。 不同染菌时间对发酵的影响：
分种子培养期、发酵的前期、中期和后期 1. 种子培养期染菌
M营养丰富，易染菌。 危害大
处理：灭菌后弃去，并对种子罐、管道进行检查和彻底灭菌。 2. 发酵前期染菌
发酵前期主要是菌体生长繁殖，代谢产物少，较易染菌
危害：与生产菌争夺营养成分和养分，干扰生产菌的繁殖和产物的形成。 处理：应迅速重新灭菌，补充必要的营养成分，重新接种后发酵。 3. 发酵中期染菌
此阶段主要生成代谢产物
危害：竞争消耗营养物质；改变发酵液的物化性质；严重干扰生产菌的代谢，影响产物的生成。
处理：加入杀菌剂or抗生素 降低培养条件。 应尽力做到早发现，快处理。镜检。
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4. 发酵后期染菌
此阶段主要积累代谢产物 ，营养成分基本耗尽 危害：杂Prot，给提取带来困难；影响产品质量
处理：若染菌量不大，可继续发酵；若污染严重，可提前放罐。 二、染菌程度对发酵的影响
发酵罐的杂菌越多，即染菌程度越大，对发酵的危害越大，尤其是种子罐、前期和中期染菌。
三、不同染菌途径对发酵的影响
种子带菌：可使发酵染菌具有延续性。
空气带菌：也使发酵染菌具有延续性，导致染菌范围扩大至所有发酵罐。 培养基或设备灭菌不彻底：一般为孤立事件，不具有延续性。 设备渗漏等：一般为孤立事件。
第二节 染菌的检查和判断
一、 培养液的显微镜检查（镜检） 1. 革兰氏染色法
根据生产菌和杂菌的特征区别、判断。 必要时还可进行芽孢染色和鞭毛染色。 此法最简单，最直接，最常用。
注意：发酵过程中定时取样，一方面是观察细胞生长、基质利用和产物合成情况，另一方面也要观察是否有杂菌（染菌）。 2. 无菌试验
（1）肉汤培养法
葡萄糖酚红肉汤培养基 37℃ 和27 ℃ 24 h 每6 h镜检 此法常用于检查M和无菌空气是否带菌以及噬菌体的检查。
若肉汤连续 3 次发生变色反应（由红色变为黄色）或产生浑浊，即可判断染菌。 （2）平板划线培养或斜面培养法
无菌平板或斜面 37℃ 和27 ℃ 24 h 每6 h镜检 若连续 3 次发现有异常菌落出现，即可判断染菌。 3. 培养液的生化指标变化情况
从发酵过程中的异常现象来判断是否染菌 （1）溶解氧水平异常变化显示染菌
正常规律： 如果污染好气杂菌： 如果污染厌气菌： 如果污染噬菌体：
（2）排气中CO2水平异常变化显示染菌
二、染菌的防治
1、种子带菌及其防治
造成种子染菌的原因：保藏的斜面试管菌种染菌、M和器具灭菌不彻底、接种过程染菌等。
防治：以上个环节严格执行。 2、空气带菌及其防治
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第二大染菌因素
防治：正确选择采气口、加强空气压缩前的预处理、安装合理的空气过滤器并防止它失效、选用除菌效率高的过滤介质等。
国外一抗生素发酵染菌原因的分析
国内一制药厂发酵染菌原因的分析
3、操作失误导致染菌及其防治
例如，M和设备灭菌不彻底、接种时、补料时、过程自动监测时、压缩空气压力突然下降使发酵液倒流入空气过滤器而造成污染、泡沫顶盖等。 防治：加强技术培训和责任心教育，强化管理措施。 4、设备渗漏或“死角” 造成的染菌及其防治
例如，阀门、弯道、 管路的安装或配置不当易形成“死角”、化学腐蚀、电化学腐蚀等造成的渗漏等。
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防治：选用优质原料，管路安装科学；经常检查，早
发现早处理；定期彻底清洗；管路要保持光滑、通畅、密封性好等。
渗漏：设备和管件的渗漏一般是指设备和管件由于腐蚀、内应力或其它原因形成微小漏孔所发生的渗漏现象。这些漏孔很小，有时肉眼不能直接觉察，需要通过一定的试漏方法才能发现。
三、噬菌体污染及其防治
病毒 细菌和放线菌 代时：十几分钟至一个小时 后果：① 减产；② 倒罐；③ 停产。
现象：一般污染噬菌体后往往出现发酵液突然变稀、发红、发灰，泡沫增多，在短时间内菌体大量自溶，发酵周期延长、C源消耗变慢，产物合成停止，噬菌体检测会发现大量噬菌斑 ，电镜可看到噬菌体。
1. 噬菌体的来源
（1）生产菌种本身不纯； （2）生产环境存在噬菌体；（主要）
（3）相近类型的噬菌体发生自然变异，使其对生产菌敏感而感染。 2. 噬菌体侵染发酵的主要途径
（1）种子带噬菌体进入发酵罐； （2）无菌空气中含有噬菌体；
（3） 生产设备有卫生“死角”或渗漏； （4） 灭菌不彻底，操作不严。
3. 噬菌体的检查：琼脂培养基上，噬菌斑 4. 噬菌体的防治
噬菌体的防治是一项系统工程，主要采用以净化环境为中心的综合防治法。 防重于治 （1）活菌液严禁直接排放，切断噬菌体的根源； （2）做好环境卫生，消灭噬菌体与杂菌；
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（3）严防噬菌体与杂菌进入种子罐或发酵罐内； （4）通气、加料严控 ；
（5）决不使用可疑菌种，不断选育抗噬菌体突变菌株； （6）设备灭菌，彻底消除设备死角及渗漏、排除隐患； （7）严格执行制度 。
第六章 分批发酵动力学
第一节 发酵方法
一、发酵方法
有分批发酵、连续发酵和补料分批发酵（流加发酵）等多种形式 。 1. 分批发酵法（batch fermentation ）
最为广泛使用
定义：在一个密闭系统内一次投料，一次接种，经过若干时间的发酵后再将发酵液一次放出的发酵操作类型。
分批发酵过程中细菌的生长，可分为迟滞期、对数生长期、稳定期和衰亡期。 发酵液中的细胞浓度、基质浓度和产物浓度均随时间而不断发生变化（非恒态/非稳态）。如下图所示：
2. 连续发酵法（continuous fermentation ）
定义：当微生物培养到对数生长期时，以一定的速度向发酵罐内添加新鲜的无菌培养基， 同时以相同速度从发酵罐中排出含有产物的培养液，从而使发酵罐内的液量维持恒定，使培养物在近似恒定状态下生长的培养方法。 开放系统
pH值、温度、M浓度、溶解氧等都保持恒定，菌体的生长速率是恒定的。M.B的生长 和代谢终保持旺盛的稳定状态，能达到稳定高速培养微生物或产生大量代谢产物的目的。 3. 补料分批发酵法（fed-batch fermentation ）
又称半连续发酵法或流加发酵法
定义：在微生物的分批培养过程中，向发酵罐中间歇或连续地补加一种或多种无菌的限 制性底物，直到培养结束后才排出培养液的一种发酵操作方式。
流加发酵操作能使发酵系统中保持低的营养物浓度。
一方面可解除底物的抑制、产物的反馈抑制和Glc分解阻遏效应；另一方面又避免了培 养基积累某些有毒代谢物，而且还可以起到稀释发酵液以降低粘度的作用。
第二节 微生物生长动力学
一、几个概念
符号：基质（S），菌体（X），产物（P）
维持：指活细胞群体在没有实质性的生长（生长和死亡处于动态平衡）和没有胞外代谢产物合成情况下的生命活动（如细胞的运动、细胞内外各种物质的交换、细胞物质的转运和更新等）。
发酵中的基质消耗通常用于菌体生长、活细胞维持、产物合成三方面：
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菌体生长速率：
菌体比生长速率（μ）：
一般情况下，μ值并非常数，它受T、pH值、M组成及浓度的影响。
但是，在分批发酵的对数生长期，μ一般为常数。μ越大，说明这种M.B生长越快。 二、微生物分批培养的生长动力学
★Monod方程式
1942年，Monod最先发现，μ与 [S]符合以下方程：
（米氏方程）
Monod方程式与酶学中的米氏方程十分相似，也属于经验式。
Monod方程式是目前应用最为普遍的微生物生长动力学方程式，表达了微生物比生长速率与生长限制性基质（一般为C源）浓度之间的定量关系。
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可见，饱和常数KS 的物理意义是当比生长速率μ达到最大比生长速率μm一半时的生长限制性基质浓度。
的大小表示了微生物对基质吸收亲和力的强弱。
大多数M.B的KS是很小的（一般为0.1~120mg/L或0.01~3.0mmol/L），表明M.B对营养物又较高的吸收亲和力 。
μm随M.B的种类和培养条件而异。
种类：比如细菌的μm大于真菌的μm。 培养条件：对同一M.B而言，T升高， μm增大；营养物质容易被利用时μm较大。 注意： Monod方程成立是基于以下假设：只适用于单一基质限制及不存在抑制性物质的情况。也就是说，除了一种生长限制性基质外，其它必需营养都是过量的，但是这种过量又不致引起对生长的抑制，在生长过程中也没有抑制性产物生成。 i） 当限制性基质浓度[S] 很低时，[S] << KS
但实际中通常并非如此，因为[S]很大时，容易产生基质抑制或产物抑制。 （2）动力学参数的确定
利用双倒数作图法可求出 KS 和μm。将Monod方程两边同时取倒数，有：
例：在一定条件下培养大肠杆菌，测得实验数据如下：
求在该培养条件下，大肠杆菌的μm、Ks?
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第七章 环境条件对发酵的影响及其控制
发酵过程的中间分析是生产控制的眼睛，它显示了发酵过程中微生物的主要代谢变化。因为微生物个体极微小，肉眼无法看见，要了解它的代谢状况，只能从分析一些参数来判断，所以说中间分析是生产控制的眼睛。
这些代谢参数又称为状态参数，因为它们反映发酵过程中菌的生理代谢状况。
发酵过程的主要控制参数有：T、pH值、溶解氧浓度、空气流量、搅拌转速、压力等。 代谢参数按性质分可分三类：
物理参数：温度、搅拌转速、罐内压力、空气流量、粘度、培养液体积、泡沫水平等。 化学参数：溶解氧浓度（DO）、 pH值、排气中氧（or二氧化碳）浓度等。
生物参数：基质浓度、生物质浓度、产物浓度、基质比消耗速率、菌体比生长速率、产物比生成速率、关键酶活力等。
第一节 温度对发酵的影响及其控制
1、温度对微生物生长的影响
每种微生物对温度的要求可用最适温度、最高温度、最低温度来表征。 发酵所用的微生物大多是中温菌，最适温度范围在20℃~40℃。 在最适温度范围内，温度与生长的关系有两个方面：（1）通常每升高10℃，生长速度就加快1倍；（2）不同生长阶段对温度的反应不同。 2、温度对发酵的影响
（1）影响各种酶反应的速率
在保证酶不失活的温度范围内，T升高，则反应速度增大。用温度系数Q10（T每升高10℃，化学反应速率增加的倍数）来表示。
发酵过程的反应速率实际是酶反应速率，酶反应有一个最适温度 （2）影响生物合成方向
例如，金色链丝菌 30 ℃金霉素（多） 35℃四环素
（3）影响发酵液的物理性质
3、影响发酵温度变化的因素
问： 发酵过程的温度会不会变化？为什么？ 发酵热即发酵过程中释放出来的净热量，是由产热因素和散热因素两方面决定的，主要包括：生物热、搅拌热、蒸发热、辐射热、显热等。
发酵热引起发酵液的温度上升。 （1）生物热（Q生物）
菌在生长繁殖过程中产生的热能，叫生物热。
在发酵过程中，菌体不断利用培养基中的营养物质，将其分解氧化产生的能量，其中一部分用于合成高能化合物（如ATP）提供细胞合成和代谢产物合成需要的能量，另外一部分以热的形式散发出来，这散发出来的热就是生物热。
M.B进行有氧发酵产生的热比厌氧发酵产生的热多。 例如：一摩尔Glc彻底氧化成CO2和H2O
好氧：产生287.2千焦耳能量，183千焦耳转变为高能化合物，104.2千焦以热的形式释放；
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厌氧：产生22.6千焦耳能量，9.6千焦耳转变为高能化合物，13千焦以热的形式释放 两个例子中转化为高能化合物分别为63.7％和42.6％
培养过程中生物热的产生具有强烈的时间性。 生物热的大小与呼吸作用强弱有关：
在培养初期，菌体处于适应期，菌数少，呼吸作用缓慢，产生热量较少。
在对数生长期，菌体繁殖迅速，呼吸作用激烈，菌体也较多，故产生的热量多，温度上升快。必须注意控制温度。
后期，菌体已基本停止繁殖，主要靠菌体内的酶系进行代谢作用，产生热量不多，温度变化不大，且逐渐减弱。 （2）搅拌热Q搅拌
在机械搅拌通气发酵罐中，由于机械搅拌带动发酵液作机械运动，造成液体之间、液体与搅拌器等设备之间的摩擦，产生可观的热量。 （3）蒸发热Q蒸发
通气时引起发酵液的水分蒸发，水分蒸发所需的热量叫蒸发热。此外，排气也会带走部分热量叫显热Q显，显热很小，一般可以忽略不计。 （4）辐射热Q辐射
发酵罐内温度与环境温度不同，发酵液中有部分热通过罐体向外辐射。辐射热的大小取决于罐温与环境的温差，冬天大一些，夏天小一些，一般不超过发酵热的5％。 Q发酵＝Q生物＋Q搅拌－Q蒸发－Q辐射 4、温度的选择与控制
关键是选择最适温度
（1）最适温度的选择
温度对菌的生长、产物合成的影响可能是不同的。 ∴在发酵整个周期内仅选择一个最适温度不一定合适。应该根据发酵的不同阶段，选择不同的培养温度。
即：变温发酵 根据实验确定
（2）最适温度的控制
就大多数情况来说，接种后培养温度应适当提高，以利于孢子萌发或加快菌体生长繁殖。待发酵液的温度表现为上升时，发酵液温度应控制在菌体的最适生长温度；到主发酵旺盛阶段，温度的控制应控制在代谢产物合成的最适温度；到发酵后期，温度出现下降趋势，直至发酵成熟即可放罐。
温度控制方式：
若需加热，发酵罐带有加热装置(先设定，自动控温)。 若需冷却，向发酵罐的夹层或蛇形管中通冷却水。
若室温很高导致冷却水的温度很高，可采用冷冻盐水进行循环式降温。实际常用深井水（冬暖夏凉）。
第二节 pH值对发酵的影响及其控制
发酵液的pH值既是培养基理化性质的反映，又是微生物生长代谢的结果，反过来又会影响微生物的生长和发酵产物的合成。 一、说明
1. 不同种类的M.B对pH的要求不同
大多数 细菌 6.5~7.5，霉菌 4.0~5.8，酵母 3.8~6.0，放线菌 6.5~8.0
2. 同一种M.B由于pH的不同，也可能会形成不同的发酵产物
例如，黑曲霉pH2~3主要产柠檬酸，pH7.0 左右则主要产草酸；酵母菌pH4.5~5.0主要
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产酒精，pH8.0 时除酒精外，还有醋酸和甘油。 二、影响pH值变化的因素
主要有三方面：基质代谢、产物形成和菌体自溶。 1. 基质代谢 （1）糖代谢
特别是快速利用的糖，分解成小分子酸、醇，使pH下降。 （2）生理酸碱性物质的利用 ① 生理酸性物质
NH3被微生物作为氮源利用后，剩下的酸使培养液变酸，pH值下降，故称生理酸性盐。
② 生理碱性物质
硝酸盐 常用的NaNO3。硝基氮不如氨氮那样可以直接被菌体利用，它必须先还原成氨后，才能被利用。硝基氮经菌体的同化作用后生成碱性物质：
2、产物形成
某些产物本身呈酸性或碱性，使发酵液pH变化。如有机酸类产生使pH值下降，红霉素、洁霉素、螺旋霉素等抗生素呈碱性，使pH值上升。 3、菌体自溶
菌体自溶时，蛋白质分解或产生其它碱性化合物，使pH上升。 故发酵后期，pH上升。
因此，实际测得的pH是各种反应的综合性结果。
在分批发酵过程中pH变化的一般规律为：发酵初期，C、N源的代谢水平都比较低，pH一般维持不变，或者由于培养基中有机N源的分解而略有上升；进入快速生长期后，C源迅速代谢而使pH下降；到达稳定期，C、N源的代谢相对平衡，pH相对保持稳定；发酵后期，随着C源的耗尽和菌体自溶，pH逐渐回升。 三、pH对发酵的影响 1、影响酶的活性
当pH值抑制菌体某些酶的活性时使菌的新陈代谢受阻 2、影响微生物细胞膜的电荷分布 从而改变细胞膜的通透性，影响微生物对营养物质的吸收及代谢物的排泄，因此影响新陈代谢的进行 。
3、影响培养基某些成分和中间代谢物的解离 从而影响微生物对这些物质的利用 4、影响代谢产物的质量和比例 四、发酵pH值的确定和控制 1. 发酵pH值的确定
关键是确定最适pH值。
微生物生长有最适pH，微生物发酵也有其最适pH。微生物生长的最适pH和发酵的最适pH往往不同。 2. pH的控制
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（1）首先考虑发酵培养基的基础配方，让它们有适当的配比，使发酵过程中的pH变化在合适的范围内。
（2）在培养基中加入维持pH的物质 具有缓冲能力的试剂（如磷酸缓冲液等）。 （3）通过补料调节pH值
在发酵过程中根据糖or氮消耗需要进行补料。在补料与调pH没有矛盾时采用补料调pH值。 （4）当补料与调pH发生矛盾时，加酸碱调pH值
（5）发酵的不同阶段采取不同的pH值
当微生物生长的最适生长pH值与发酵的最适pH值不一致时采用。
第三节 溶解氧对发酵的影响及其控制
绝大多数发酵过程是需氧的，因此发酵的全过程必须不断地向反应器中进行通气和搅拌。
通气和搅拌有两个目的：（1）（2） 溶解氧既是重要的环境因素，还是参与菌体生长、细胞代谢的维持和产物形成不可或缺的营养因素。
氧的利用过程分成两个阶段：空气中的氧首先溶解在液体中，叫“供氧”；然后微生物利用液体中的溶解氧进行呼吸代谢活动，叫“耗氧”。微生物不断消耗掉发酵液中的溶解氧，同时通入的空气又不断补充，使整个过程达到平衡。 一、描述微生物需氧的物理量
液体中M.B只能利用溶解氧。 O2是一种难溶气体 。
0.25 mmol/L 0.22 mmol/L 大于25~100 mmol/L
培养液中要保持供氧和耗氧的平衡，才能满足M.B对氧的利用，才能正常生长。 临界溶氧浓度（ C临）： 满足M.B呼吸的最低溶氧浓度。 一般对于微生物： C临 ＝1～15%饱和浓度 虽然氧在发酵液中的溶解度很低，但不需要溶解氧的浓度达到或接近饱和值，但必须控制使其维持在临界氧浓度之上，否则会处于部分厌气状态。 ▲∴CL>C临 二、发酵过程中溶氧的变化
正常发酵情况下，溶氧变化有一定的规律：
发酵初期： 溶氧基本不变
引起溶氧异常下降的原因：① 污染了好气性杂菌；② 菌体代谢发生了异常；③ 某些设备
或工艺控制发生了故障或变化。
引起溶氧异常上升的原因：① 污染噬菌体；② 菌体代谢发生了异常。 三、控制溶氧的工艺手段
控制溶氧的工艺手段出要从供氧和需氧两方面考虑。 1. 供氧方面
（1）改变通气流量
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在低通气的情况下，增大通气量对提高DO有显著效果。但当空气流速已经十分大的情况下，再增加通气速率，作用便不明显，反而会产生某些副作用。如泡沫形成、水分蒸发、罐温升高以及染菌几率增加等。 （2）改变搅拌转速
比改变通气速率效果明显。 气泡打碎 湍流 （3）改变气体组成中的氧分压
纯氧 成本高 （4）改变罐压
实际是提高氧分压
但是增加动力消耗 罐的强度 安全 CO2的溶解度增大 2、耗氧方面 （1）菌体浓度 （2）呼吸强度
第四节 泡沫对发酵的影响及其控制
一、泡沫的产生及其影响 1.泡沫产生的主要原因 （1）外力：通气和搅拌 （2）微生物代谢
（3）培养基成分：蛋白质原料
▲基质中的有机氮源是起泡的主要因素 2. 泡沫的不利影响
过多的持久性的泡沫会给发酵带来很多负面影响：
（1）降低了发酵罐的装料系数（ 0.6～0.7 ） 通常泡沫占Ｍ的10%
（2）代谢气体不易被带走，造成菌体代谢异常，甚至会导致菌体提前自溶，反而产生更多泡沫；
（3）“顶盖”增加了污染杂菌的机会； （4）“逃液” 使产物的收率下降；
（5）消泡剂的加入将给提取工序带来困难。 二、泡沫的控制
主要有三种途径：a.调整培养基中的成分或改变物理化学参数或改变发酵工艺来控制；b.采用机械消泡和消泡剂消泡的方法；c.筛选不产生流态泡沫的菌株。 1. 机械消泡
依靠机械力引起强烈振动或压力变化，促使泡沫破裂。 优点：不需引入外界物质；
缺点： 不能从根本上消除引起泡沫的因素 2. 消泡剂消泡
消泡剂都是表面活性物质，具有较低的表面张力。
消泡剂的作用或者是降低泡沫液膜的机械强度，或者是降低液膜的表面粘度，或者兼而
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有之。
常用的消泡剂有：
天然油脂：如豆油、棉籽油、菜籽油和猪油等；
聚醚类：如环氧乙烷、聚氧乙烯氧丙烯甘油（简称GPE型，又称“泡敌” ）； 高碳醇、脂肪酸和酯类； 硅酮类。
但消泡剂也有一些副作用：如增加气液界面阻力、降低氧传递速率、被有的M.B代谢产生脂肪酸、降低系统的pH值等。
第五节 发酵异常
一、种子培养和发酵的异常现象
指某些物理参数（如T、V、r/min）、化学参数（如pH、DO）、生物参数（如底物浓度、生物质浓度、产物浓度，比消耗速率、比生长速率、比生成速率）发生与原有规律不同的改变。 注意：并非一定是因为染菌引起。 1、种子培养异常 （1）菌体生长缓慢；（2）菌丝结团；（3）代谢不正常 2、发酵异常 （1）菌体生长差
种子质量、接种量、发酵条件、营养成分、染菌等 （2）pH 值过高或过低
培养基成分配比、染菌等 （3）溶解氧水平异常
溶解氧在发酵的各个时期都有一定的规律。
如果发酵过程中出现溶解氧水平异常，往往是染菌的缘故。 （4）泡沫过多
种龄、有机N源、灭菌时温度过高时间过长等 （5）菌体浓度过高或过低
种子质量、溶解氧、营养条件、染菌等 （6）排气中CO2的含量
第六节 发酵终点的判断
既要有高产量，又要降低成本。 一、经济因素
以最低的成本用最短的发酵时间就可获得最大生产能力 。
建筑费、原材料费、设备费、固定资产折旧费、维修费、公用设施费、动力费、工资及管理费、业务开资费、产物提炼成本等。 二、产品质量因素
放罐时间由实验确定。原则：高产量、高得率、高生产率。 必须在发酵末期菌体自溶前放罐，不能过早or过晚。 放罐时间对下游工序有很大的影响。 三、特殊因素
发酵异常的情况下，必须立即放罐。详见《染菌》一章。
第九章 葡萄酒发酵
第一节 概述
一、葡萄酒的产生及发展
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葡萄栽培：约7000年前
葡萄酒制作：公元前5000~6000年 亚洲
10世纪传入北欧，15世纪欧洲成为葡萄酒的生产中心。
中国：公元前138年汉武帝派张骞出使西域，从大宛带回葡萄，始有葡萄酒的酿制。真正发展却在近代。1900年归侨张弼士在山东烟台创立张裕葡萄酒厂，首创新法酿造葡萄酒。
我国，葡萄酒中知名的有：张裕、长城、王朝、通化、莫高、云南红、香格里拉、西夏王、丰收、龙徽、威龙等。 二、葡萄酒酿造的原理
利用葡萄皮自带的酵母或人工接种的酵母菌，经过将葡萄汁中的葡萄糖、果糖发酵，生成酒精、CO2，同时生成副产物高级醇、脂肪酸、挥发酸、酯类等，并将葡萄原料中所有与葡萄酒质量相关的成分，带到发酵的原料酒中去，再经陈酿澄清，使酒质达到清澈透明、色泽美观、滋味醇和、具有芳香的葡萄酒。
三、葡萄酒的成分
巴斯德(Pasteur，1822-1895)首先对葡萄酒进行了深入、系统的科学研究 。 目前，在葡萄酒中已鉴定出1000多种物质，其中有350多种已被定量鉴定（Navarre，1998） 。 1. 水
约占70-90%
但葡萄酒中的水，是葡萄植株的根系从土壤中直接吸收的，因此，是生物学纯水 。 水，是葡萄酒“生命”的源泉。 2. 酒精
是发酵的主要产物 。含量通常为8~16%(V/V)，但一些自然甜型葡萄酒和加强葡萄酒的酒精含量可达到23%(V/V)。酒精是葡萄酒香气和风味物质的支撑物，它也使葡萄酒具有醇厚和结构感。 3. 糖和甘油
葡萄酒中的糖通常是浆果中未经发酵的部分。
甘油是酒精发酵的主要副产物，其含量通常为5~12g/L。 糖和甘油都可使葡萄酒具圆润和肥硕感。 4. 酸
葡萄酒中的酸主要有两大类：
（1）葡萄浆果本身的酸：酒石酸、苹果酸和微量柠檬酸； （2）发酵产生的酸：乳酸、琥珀酸和醋酸等。
葡萄酒含酸量过低，则口味平淡，贮藏性差；相反，含量过高，则酒体粗糙、瘦弱。因此，葡萄酒中酸的成份和含量可影响葡萄酒的协调感和贮藏性。 5. 单宁和色素
在红葡萄酒的酿造过程中，由于对果梗、果皮和种子的浸渍作用，使存在于其中的单宁和色素溶解在葡萄酒中，其含量通常为1~5g/L。单宁可影响葡萄酒的结构感和成熟特性；而色素则主要影响葡萄酒的颜色。 6. 其它物质
在葡萄酒中，还含有很多其它的物质，如酯类、高级酯、脂肪酸、芳香物质、多种矿物质（包括微量元素）、微量的二氧化碳、三氧化硫以及多种维生素(VB1、VB2、VB6、 VB12、Vc、Vh、Vp等)和各种氨基酸。
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四、葡萄酒与健康 1、防癌治癌
医学研究表明，白藜芦醇（化学名称“芪三酚”）在含有这种物质的70种植物中，以葡萄中的含量最为丰富，葡萄酒中以红葡萄酒中为最多。
R. Pezet于1996年研究测定，在葡萄果实中白黎芦醇主要分布在果皮中，其次为种子。 抗菌作用Jeandert 和Sbaghi.等的研究表明，葡萄受到葡萄霜霉菌侵染后，离坏死果实较近且没有受到侵染的部位，白藜芦醇的含量很高，能有效地抑制坏死区的扩展。 抗癌、抗诱变作用：
1997年1月，美国芝加哥伊利诺斯大学药学院的 John Pezzuto教授领导的研究小组在著名的美国《科学》杂志上，发表了题为《葡萄的天然产物白藜芦醇的抗癌活性》的论文 ，引起医学科学界的轰动。论文证明白藜芦醇能有效抑制与癌症各过程相关的细胞活动。也就是说，在癌症发生的起始、增进和扩展三个主要阶段，白藜芦醇都有防癌活性，并对癌症发生的三个阶段全部抑制。
防癌新建议：多吃葡萄；吃葡萄不吐葡萄皮。
此外，白藜芦醇还具有防治冠心病、高血脂症、抗氧化、扫除自由基、抗血栓、抗炎症和抗过敏等作用。
白藜芦醇是葡萄酒防治癌症的主要成分。含量：红葡萄酒＞白葡萄酒＞加强葡萄酒 2、美容 3、抗衰老
葡萄酒，尤其是干红葡萄酒中的花色素苷和单宁等多酚类化合物具有活性氧消除功能（抗氧化）。 4、防治心血管病
葡萄酒能提高血液中高密度脂蛋白（HDL）的浓度。而HDL可以将血液中的胆固醇运入肝内并在那里进行胆固醇—胆酸转化，防止胆固醇沉积于血管内膜，从而防治动脉硬化。 5、减肥
葡萄酒中含有丰富B族维生素，特别是能促进体内糖代谢的维生素B1，以及能促进新陈代谢类的黄酮和硫化物，所以葡萄酒能促进新陈代谢，消除因运动不足或过食而积累的赘肉。 6、预防痴呆症
法国的一个研究小组，对3727名65岁以上的老人的多年追踪调查结果表明，每天喝3~4杯干红葡萄酒的人，其阿兹海默氏症（“失智症”）的发病率为滴酒不沾的人的1/4，而老年痴呆症（含阿兹海默氏症）的发病率则更低，仅为1/5。
此外，还有一类则属于脑血管性痴呆症，如由动脉硬化导致脑中风后出现的痴呆症。对于这类痴呆症，葡萄酒可通过防止动脉硬化而达到防止的目的。 7、其它保健作用
（1） 滋补作用 （2） 助消化作用 （3） 健全内脏机能 （4） 杀菌作用
合理而适量地饮用葡萄酒
饮用量、热量、与水和其它食物搭配的问题 五、葡萄酒的分类
葡萄酒品种繁多，一般按颜色，糖分多少，有没有添加白兰地或酒精，含不含CO2或酒的产地来分类。 1. 按颜色分类
白葡萄酒、红葡萄酒、桃红葡萄酒。
白葡萄酒是用白葡萄或红葡萄的果汁制成。色泽淡黄色、金黄色或近似无色。
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红葡萄酒是选择皮红肉白或皮肉皆红的酿酒葡萄，采用皮汁混合发酵，然后进行分离陈酿而成的葡萄酒。这类酒的色泽应成自然宝石红色或紫红色或石榴红色等。
桃红葡萄酒是介于红、白葡萄酒之间，选用皮红肉白的酿酒葡萄，进行皮汁短期混合发酵，达到色泽要求后进行皮渣分离，继续发酵，陈酿成为桃红葡萄酒。这类酒的色泽是桃红色或玫瑰红或淡红色。
以含葡萄糖计分卫为干葡萄酒、甜葡萄酒。
3. 按酒中CO2分类
静止葡萄酒、起泡葡萄酒。
4. 按葡萄分类
（1）山葡萄酒（野葡萄酒）
以野生葡萄为原料酿成的葡萄酒。 （2）葡萄酒
以人工培植的酿酒品种葡萄为原料酿成的葡萄酒。 5. 按加工方法分类
天然葡萄酒、加强葡萄酒（调糖、调酸、调酒精度等）如添加芳香性开胃健脾的植物，谓之加香葡萄酒，如张裕味美思。味美思又叫开胃葡萄酒，是地中海国家一个古老的葡萄酒品种。
白兰地也是以葡萄作为原料的，它是葡萄酒的蒸馏酒。 世界上最有名的白兰地为法国科涅克地区所生产。我国开始大规模生产白兰地，并作为商品在国内外市场销售，则始于20世纪初张裕公司。
白兰地（Brandy）通常的意思是葡萄酒的灵魂。 白兰地一词分狭义和广义之说，从广义上讲，所有以水果为原料发酵蒸馏而成的酒都称为白兰地。但现在已经习惯把以葡萄为原料，经发酵、蒸馏、贮存、调配而成的酒称作白兰地。若以其它水果为原料制成的蒸馏酒，则在白兰地前面冠以水果的名称，例如苹果白兰地、樱桃白兰地等。
白兰地最早起源于法国。用橡木桶贮藏和贮藏的年限是酿制白兰地的重要环节。调配也称勾兑， 是白兰地生产的点睛之笔 。
第二节 葡萄酒酵母
一、葡萄酒酵母的特性
真菌 啤酒酵母属 繁殖方式：芽殖
培养条件：葡萄汁琼脂培养基，25℃培养3d
葡萄酒酵母可发酵葡萄糖、果糖、蔗糖、麦芽糖、半乳糖等，不发酵乳糖。 注意：葡萄酒的发酵是由复杂的酵母群共同作用完成的。 二、影响葡萄酒酵母活性的因素
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1、温度
最适生长繁殖温度22~30℃。 15~30℃。 温度过高，酒将变得粗糙，色泽加深，失去果香，风味低下。
高档白葡萄酒15~22℃，高档红葡萄酒22~25℃。 2、酸度
过酸，酵母生长缓慢；酸度过低，葡萄酒的口味淡薄，酒体瘦弱，不耐贮存。 调酸：柠檬酸
酸度：7~8g/L（以酒石酸计）或pH值3~5（以pH计）。 3、氧
酵母的生长繁殖：需氧
酵母发酵（将糖转变为和酒精CO2）：厌氧 所以，发酵初期：需氧（葡萄汁中混入的氧） 酵中后期：控制在缺氧状态。 4、糖
葡萄酒的酒精含量通常为8~16%(V/V)。我国大多数地区葡萄的含糖量在12%~20%，发酵后生成7~11.7%的酒精，所以需提高酒精含量。
方法有三，后叙。 5、SO2
葡萄经破碎压汁后，在每升果汁中加入150 mg SO2，静置24 h待汁液澄清后，分离沉淀物，取得澄清葡萄汁。
实际，一般100L葡萄汁（浆）加入偏重亚硫酸钾25g，或6%的亚硫酸80~150mL。
SO2为杀菌防腐剂和防氧化剂，对葡萄汁还有一定的护色和澄清作用。葡萄破碎后，要及时添加少量SO2 ，抑制和杀死随葡萄破碎带入汁中的杂菌，使葡萄酒酵母正常发酵。 三、葡萄酒酵母的制备
葡萄酒酵母的来源： 葡萄皮自带的酵母 人工培养的的纯酵母 活性干酵母
实际生产中，酵母需要扩大培养 四、葡萄酒生产的其它微生物
乳酸菌
来自于葡萄皮和叶、空气及设备；
引起苹果酸—乳酸发酵。有利于降低酸度，改善口味和香气。
酒花菌 醋酸菌 苦味菌
灰葡萄孢
第三节 葡萄酒的发酵机理
一、糖类的发酵
实际发酵中只有约90%的糖按此反应式进行。其余的，一部分作为碳源供酵母菌生长繁殖，一部分转化为甘油、乙酸、高级醇等其它香味物质。
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二、苹果酸降解
葡萄汁中含有一定量的苹果酸，酿酒酵母可将其降解为乙醇。
从有机酸生成乙醇是葡萄酒发酵的一个特点。因此生成的酒精量稍高些。
苹果酸除了转变成酒精外，还可以成乳酸。 苹果酸——乳酸发酵。
降低酸度，改善口味和香气。
但是，葡萄酒在酒精发酵以后或贮存期间，有时会出现CO2逸出现象，酒质变浑，色度降低，镜检发现有杆菌和球菌。这种现象说明可能发生了苹果酸—乳酸发酵。 三、高级醇的生成
分解和合成途径都可生成高级醇。 氨基酸的分解代谢 氨基酸的合成代谢 四、其它物质的生成
琥珀酸、乙酸、乳酸、甘油、酯类
第四节 葡萄汁的改良
葡萄汁在发酵前要进行处理，包括：调糖、调酸、加SO2等。 原因： 改良的作用： 一、糖分的调节
目的：使成品葡萄酒的酒度达到标准。
干葡萄酒的酒精含量通常为11%(V/V)，甜葡萄酒的酒精含量通常为15% 。而我国大多数地区葡萄的含糖量在12%~20%，发酵后生成7~11.7%的酒精，所以需提高酒精含量。 方法有三：
① 在葡萄汁发酵前期，一次性补加白砂糖，使发酵后生成所需浓度的酒精； ② 在发酵后期，补加浓缩葡萄汁。
③ 在发酵结束后补加酒精，提高酒精含量。 二、酸度的调节
作用：① 有利于葡萄酒的口感；② 有利于酒的稳定性； ③ 有利于发酵的顺利进行。 操作：葡萄汁在发酵前将酸度调到6 g/L，pH值3.3 ~ 3.5。 1、提高酸度
方法：可补加酒石酸或柠檬酸。 一般，在发酵前期补加酒石酸。 2、降低酸度
有物理降酸法、化学降酸法、生物降酸法。 化学降酸法常用。降酸剂：一般用碳酸钙。 三、SO2处理
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SO2处理就是在发酵液或葡萄酒中加入SO2，以使发酵能顺利进行或有利于葡萄酒的贮存。 作用：
（1）杀灭杂菌；
（2）有利于葡萄汁的沉淀； （3）防止葡萄汁过早褐变；
（4）可增加果皮浸出物的含量等。
SO2在葡萄汁中的存在形式：游离SO2（是活性SO2）和结合SO2。
第五节 红葡萄酒的酿造
一、原料与分选
酿酒用的葡萄要成熟，成熟的葡萄种子为褐色或深褐色，
红色葡萄呈紫色或紫黑色，味酸甜。绿色的葡萄果皮由绿色变为黄色或浅黄色，果实透明发亮。将采收的葡萄剔除霉烂的果子和青果以及其它杂质。
葡萄的构造及其成分：葡萄包括果梗与果实两个不同的部分。 （一）果梗
是果实的支撑体，由木质素构成。葡萄酒都不带果梗发酵，一般在葡萄破碎前除去。 （二）葡萄果实
1. 果皮：果皮中的单宁和色素对酿制红葡萄酒很重要，且含芳香成分，能赋予葡萄酒特有的果香味。
2. 果核：含有害葡萄酒风味的物质，如带入发酵醪会严重影响品质，所以，在葡萄破碎时必须尽量避免将核压破。
3. 果肉和汁：是葡萄的主要成分，统称为葡萄浆。
经分选后用除梗破碎机进行除梗破碎。要求：每粒葡萄都被破碎，子粒不能压破，梗不能压碎，皮不能压扁。
器具应选择水缸、陶缸、玻璃缸、橡木桶、瓷盆等。
葡萄、葡萄汁、葡萄酒不能与铁、铜等金属接触，否则铁、铜离子会溶进葡萄汁，使酒变质变坏。
红葡萄酒是皮渣和汁一起发酵。白葡萄酒是破碎后再压榨，只用汁发酵。
木桶酿制葡萄酒虽然价格昂贵技术复杂，但这是高质量酒不可缺少的要求和传统。一些红酒甚至某些白葡萄酒都要在橡木桶内， 特别是新的橡木桶内存放。木头能使酒有丰富的鞣酸和特殊的香草的香味。 由木头微孔渗入的少量的氧气有助于酒的熟化。 二、加SO2
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作用：？
葡萄经破碎压汁后，在每升果汁中加入150 mg SO2，静置24 h待汁液澄清后，分离沉淀物，取得澄清葡萄汁。
实际，一般100L葡萄汁（浆）加入偏重亚硫酸钾25g，或6%的亚硫酸80~150mL。 成品酒中SO2的允许含量 三、果汁成分调整 1. 调糖 2. 调酸 3. 加SO2
四、葡萄汁的前发酵 前发酵的目的：
产酒精 浸提色素
浸提芳香物质。
开放式发酵：将经过成分调整的葡萄果浆，用泵送入开口式发酵桶（池）至桶容约4/5，留空位约1/5预防发酵时皮渣冲出桶外，最好在一天内加完。
加入培养正旺盛的酒母。加酒母的方法有：先加酒母后送果浆，也可与果浆同时送入。接种酒母后，控制一定温度待其发酵。
密闭式发酵：将果浆和酵母送入密闭式发酵桶（罐）至约八成满。安上发酵栓，使发酵产生的CO2经过发酵栓溢出。桶内安有压板，将皮渣压没在果汁中。 密闭发酵的优点是，芳香物质不易挥发，酒精浓度较高，游离酒石酸较多，挥发酸较少。不足之处是散热慢，温度容易升高，但在气温低时有利。
葡萄酒前发酵的目的：发酵产酒精、浸提色素物质和芳香物质。 葡萄酒前发酵是决定葡萄酒质量的关键。注意以下几方面： 1. 压盖
危害：①染菌；②不利于皮渣上色素物质和芳香物质的浸取 压盖方法：①人工压盖；②葡萄汁循环；③压板。 2. 控制发酵温度
▲T是影响红葡萄酒色素物质含量和色度值大小的主要因素。
干红葡萄酒发酵温度一般不超过28℃，甜红葡萄酒一般不超过30℃。 通常每生成1%酒可使发酵液升温约1.3℃，发酵温度可达33℃，但应控制在30℃以下。 控制方法有外循环冷却法、池内蛇形管冷却法等。 3. 加酒母
培养好的酒母应在葡萄浆加SO2后4~8h再加入，以减少游离对酵母的影响。酵母用量（接种量）在1~10%之间。
如果是利用葡萄皮上自带的酵母发酵（称为自然发酵）则无此步骤。 4. 葡萄汁循环
作用：① 增加葡萄糖的色素物质含量；② 降低葡萄汁的温度；③ 使葡萄汁与空气接触，增加酵母的活力；④加速酒的澄清。
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5. 其它
五、出池与压榨
当残糖降至5g/L以下，酒盖已经下沉，液面平静，发酵醪温度接近室温，并伴有明显的酒香，此时表明前发酵已经结束（前发酵时间一般为4~6 d） ，可以出池。
出池：自流原酒（52.9~64.1%） 皮渣 压榨：螺旋压榨机
压榨原酒 （10.3~25.8%） 酒脚
调整酒精含量： 发酵前期未经补加白砂糖发酵的原酒，酒精含量低于12%时，需要及时调整。酒精最好用脱臭酒精或葡萄白兰地，否则影响酒的风味和质量。 压榨后得到的原酒需要加入SO2。 六、后发酵
▲ 1. 后发酵的目的 （1）残糖的继续发酵
残留的3~5g/L的糖继续发酵转化为酒精和CO2 （2）澄清作用
残糖耗尽，酵母自溶沉淀，与原酒中的果肉、果渣形成酒脚，原酒澄清度增加。 （3）陈酿作用
后发酵时间长，缓慢的氧化-还原作用 酯 （4）降酸作用
苹果酸—乳酸发酵 2. 后发酵的工艺控制要点 （1）补加SO2
防止染菌或氧化。 （2）控制温度
不能高于25 ℃ ，一般18~25℃。 （3）隔绝空气
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厌氧发酵 措施：水封或酒精封 （4）卫生管理
后发酵一般为3~5天，也可持续1月。
后发酵常见的异常
七、分离酒泥
酒脚：酵母、果肉纤维、果渣等。
发酵结束15~20 d即分离酒脚，即进行第一次换桶。
换桶：将酒从一个容器换入到另外一个容器中。也叫倒酒。 目的：（1）分离酒脚；（2）使酒接触空气；（3）使过量的挥发性物质逸出。
注意换桶的时间和次数。
葡萄酒在贮酒期间除了要经常换桶外，还要满桶。 每次换容器尽量使容器满载酒液。满桶。
在贮酒过程中，由于各种原因常使贮酒容器不满，上部有空隙会造成表面酒液氧化，影响酒的外观和风味。 添桶。
添桶时，可在液面加白兰地或酒精隔绝空气。 添桶后需调整SO2 八、陈酿
发酵刚结束的葡萄酒，口味粗糙，酸涩，发酵味重，稳定性很差。所以，新酿成的葡萄酒需要经过一段时间的贮存陈酿，使酒质逐渐成熟。
葡萄酒成分复杂，且易受外界环境因素的影响而变质，特别是新酿成的酒。因此，在贮存期内应定期检查，经常保持贮酒室的卫生。室内定期消毒，冬季一般一月一次，夏季7~10d一次。
陈酿期间，仍需要隔一段时间换桶，并添桶。 陈酿过程中需注意的事项： 1、控制陈酿的温度和湿度
20℃以下。温度过高，葡萄酒容易酸败，氧化过快；过低易使葡萄酒中的酒石酸盐析出，附着在桶壁上，从而影响浸提的效果。 湿度则以80％~90％为宜。
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2、避免污染
3 、及时添桶与搅拌 4、定期品尝与分析
葡萄酒桶储时间的长短取决于葡萄酒的种类与风格。 九、下胶
葡萄酒酿成后，在陈酿期间经多次换容器及较长时间的贮存，酒液一般达到澄清透明，若仍未达到要求或原酒因受污染而使酒液变浑浊等，为提高酒的质量，生产上常采用下胶处理。 下胶材料有：鸡蛋清、蛋白片（粉）、明胶或单宁等。
十、过滤
十一、包装灭菌
如今的装瓶生产线都是自动化的，生产商尽量减少葡萄酒与空气的接触, 特别是对那些高质量的酒。当然这些谨慎所产生的结果是生产设备越来越复杂和昂贵。高质量的酒都是在生产地装瓶的。
软木是最好的阻止葡萄酒与空气接触的材料，用软木瓶塞不会改变葡萄酒的特性，容易盖上和拔除。
第十章 啤酒发酵
第一节 概述
一、啤酒工业概述
啤酒定义：以大麦和水为主要原料，酒花及其它谷物（如大米）为辅助原料，经制麦芽汁、糖化、酵母发酵酿制而成的一种含CO2的、起泡的、低酒精度（2.5~7.5%）和各种营养成分的酿造酒。
中国是啤酒生产第二大国。
我国啤酒工业现状：啤酒产量、生产厂家、规模。
1998年以后，中国啤酒产业的发展开始进入成熟时期。 2001年全国啤酒产量2273.8万kL，销售收入450亿元，税86亿元，利不足8亿元，其中销售费用450元/t，达100亿元。
2005年全年销售收入724千亿元，利润总额36亿千元。规模以上企业数量为569家，其中亏损企业187家，亏损面为32.9％。
2006年全年销售收入84万亿元，比2005年增长16.37％，利润总额4.6万亿元，比上年增长25.8％，全年累计亏损企业亏损总额1.7万亿元，比上年增长22%。
啤酒企业加强重组，预计到2010年，中国将从500余家企业转入不到100家企业，有
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10余家大集团垄断中国啤酒产量的80%。目前，青岛、燕京和华润三巨头约占据了全国市场份额的25％ 。
(1)青啤集团，现有48家企业，产量达300万吨； (2)华润集团，现有20余家企业，产量达220万吨； (3)燕京集团，现有12余家企业，产量达200万吨； (4)哈啤集团，现有10家企业，产量超过100万吨； (5)珠啤，现有5家企业，产量超过90万吨； (6)重啤集团，产量超过80万吨；
(7) 金星集团，现有8家企业，产量超过70万吨； (8) 惠泉啤酒集团，产量超过60万吨。
还有合资企业如金狮、朝日、亚啤都在50万吨以上。 二、啤酒的分类 1. 按酵母性质分类 （1）上面发酵啤酒
采用上面酵母。发酵过程中，酵母随CO2浮到发酵面上，发酵温度15-20℃。啤酒的香味突出。
（2）下面发酵啤酒
采用下面酵母。发酵完毕，酵母凝聚沉淀到发酵容器底部，发酵温度5-10℃。啤酒的香味柔和。世界上绝大部分国家采用下面发酵啤酒。 我国的啤酒均为下面发酵啤酒。 2. 根据啤酒色泽分类
淡色啤酒、浓色啤酒、黑啤酒3种。 淡色啤酒：颜色淡黄色、金黄色；在国内占市场销售量的98％以上。这种啤酒口味清爽、杀口感强、酒花香突出。
杀口力，是指啤酒在饮用过程中酒体内的CO2或各种离子对舌头或口腔的刺激性。当把啤酒饮入口中后，有CO2气的刺激性，并有清爽愉快的感觉均为杀口力强的啤酒。如果饮后杀口力不强或无感觉的均为杀口力差的啤酒。
因此，具有饱和充足的CO2气，能赋予啤酒一定的杀口力，给人以合适的刺激感。
浓色啤酒：颜色棕色、浅褐色；这种啤酒的口味醇厚、麦芽香味突出。
黑啤酒：颜色深红褐色乃至黑褐色。外观很象酱油、醋。这种啤酒是在酿造时加入焦香麦芽，使啤酒的颜色加深。这种啤酒除具有一般啤酒特性外，其原麦汁浓度高、麦芽焦香突出，泡沫细腻、口味浓醇、苦味较轻。 3. 根据啤酒的酒精度分类
有含酒精啤酒、低醇啤酒及无醇啤酒之分。 低醇啤酒—酒精含量少于2.5%（V/V）的啤酒。 无醇啤酒——酒精含量少于0.5%（V/V）的啤酒。
无酒精或低酒精度啤酒适于司机或不会饮酒的人饮用。 4. 根据啤酒的包装容器分类
分为瓶装啤酒、桶装啤酒和易拉罐装啤酒。 5. 按发酵度分类
普通啤酒和干啤。
干啤：80年代末由日本朝日公司率先推出。该啤酒的发酵度高（>70%），残糖低，二氧化碳含量高。具有口味干爽、杀口力强的特点。 6. 按生产方式分类
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扎啤的完整名称是“重加二氧化碳鲜啤酒”。将最优质的清酒从生产线上直接注入全封闭的不锈钢桶，饮用时用扎啤机充入CO2，并用扎啤机把酒控制在3～8℃，饮用时从扎啤机里直接打到啤酒杯里，避免了啤酒与空气的接触，使啤酒更新鲜、更纯厚、泡沫更丰富，饮用时更加爽口，回味无穷。 7. 其它
在原辅材料或生产工艺方面有某些改变，成为独特风味的啤酒。如：
纯生啤酒：不经巴氏杀菌和其它杀菌方式，能达到与普通啤酒相同保质期的啤酒。 全麦芽啤酒：全部以麦芽为原料(不添加任何辅料),采用浸出或煮出法糖化酿制的啤酒。麦芽香味突出。
小麦啤酒：以小麦芽为主要原料(占总原料40％以上),采用上面发酵法或下面发酵法酿制的啤酒。
冰啤——将啤酒冷却至冰点，使啤酒出现微小冰晶（冰晶吸附了啤酒当中的大部分苦、涩等不良物质，从而使生产的啤酒口味更加纯正、鲜美），然后经过过滤，将冰晶滤除后得到的啤酒。
无糖或低糖啤酒适宜于糖尿病患者饮用 。 苦瓜啤酒、芦荟啤酒、珍珠啤酒等。
第二节 啤酒生产的原辅料
一、主料 1. 大麦
化学成分：淀粉、蛋白质（酶等）、纤维素和半纤维素、脂肪、无机盐、水。 淀粉：是发酵性糖的主要来源，影响啤酒的发酵度。 蛋白质：影响大麦发芽、糖化和发酵以及产品质量。 大麦蛋白质含量与啤酒酿造的关系：
纤维素和半纤维素：影响麦芽溶解度、影响麦芽汁过滤、影响啤酒口味。
根据播种时间，大麦可分为冬大麦和春大麦。冬大麦成熟度整齐，子粒饱满。
根据大麦在麦穗轴上的排列形式，可分为二棱、四棱、六棱大麦。二棱大麦子粒饱满，含有较多的内含物，谷皮薄，所含的多酚和苦味物质较少，蛋白质含量较低，所以二棱大 麦非常适合制麦（芽汁）和酿造。
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2. 酒花
（1）酒花介绍
酒花（别名香蛇麻花、忽布）。酒花主要产于德国和美国（占50%），中国的甘肃和青岛也有生产基地。
酒花有三种类型：苦花型、香花型、苦香兼有型。 啤酒酿造只用雌性酒花，雌花一般为绿色或黄绿色。蛇麻腺在酿造啤酒中起重要作用（分泌酒花油）。
啤酒花（简称酒花）赋予啤酒纯正的苦味和酒花香气，同时它具有一定的防腐和澄清麦芽汁的能力。
（2）化学成分：酒花树脂、酒花油、多酚物质。 ① 酒花树脂有α-酸和β-酸两种。
α-酸的功用：具有苦味和一定防腐能力；有利于啤酒泡沫的稳定性。 β-酸的功用：具有苦味和防腐能力；增加啤酒泡沫的持久性。 ② 酒花油是酒花香味的主要来源。
③ 多酚物质含有单宁，具有澄清麦汁的作用。 （3） 酒花的作用
① 赋予啤酒特有的香味和爽口的苦味； ② 增进啤酒泡沫的持久性和稳定性； ③ 促进蛋白的凝聚，有利于啤酒的澄清；
④ 增加麦汁和啤酒的防腐能力，延长啤酒的保藏期。 3. 水
每瓶啤酒90%以上的成份是水。
水的获取和处理对啤酒质量有重大意义。
啤酒厂用水主要来自地表水和地下水。地表水：江河、湖泊、水库等。地下水：深井、泉水等。
啤酒酿造所需要的水质的洁净外，还必须去除水中所含的矿物盐成为软水。早先的啤酒厂建造选址的要求非常高，必须是有洁净水源的地方。随着科技的发展，水过滤和处理技术的成熟，使得现代的啤酒厂地点选择的要求大为降低，完全可以通过对自来水地下水等经过过滤和处理，使其达到近乎纯水的程度，再用来酿造啤酒。 4. 酵母
啤酒是酒类中酒精含量最低的饮料酒，而且营养丰富。啤酒发酵就是利用啤酒酵母对麦芽汁中的某些组分进行一系列的生物化学代谢，产生酒精及各种风味的酿造酒。 酵母直接影响甚至决定着啤酒的口味和特点。
二、 辅料 1. 种类
（1）未发芽的谷物（大米、玉米、小麦等）
作用：谷物的浸出物可被麦芽中的酶分解成发酵糖。
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大米：普遍采用。啤酒色度低、品位清爽、泡沫细腻、非生物稳定性较高。 玉米：价廉。有颗粒、片状、粉状。
玉米必须脱胚处理（目的是减少脂肪）和脱皮处理（目的是减少苦味）。 （2）糖和糖浆（蔗糖、Glc、淀粉糖浆等）
直接将它们加入麦芽汁中糖化，用量20~50%。 2. 基本质量要求
（1）高浸出率，特别是淀粉含量比较高； （2）不会造成麦汁过滤困难；
（3）不会引入异味和影响啤酒风味的物质。 3. 辅料的作用
（1）降低成本，节约粮食；
（2）可以节省糖化锅的容量，调节麦汁中糖与非糖物质的比例，以提高啤酒的发酵度； （3）降低麦汁中的蛋白质含量，可以改善啤酒泡沫性能。
第三节 麦芽汁的制备
一、麦芽的制备（制麦）
大麦浸渍吸水后，在适宜的温度和湿度下发芽。
发芽时产生各种水解酶，如蛋白酶、糖化酶、葡聚糖酶等，这些酶可将麦芽本身的蛋白质分解成肽和氨基酸，将淀粉分解成糊精和麦芽糖等低分子物质。
发芽到一定程度，就要中止发芽，经过干燥，制成水份含量较低的麦芽。
制麦工艺决定了所生产麦芽的种类和质量，麦芽种类决定了啤酒的类型。 1. 大麦的精选与分级
精选：即除杂。方法有筛析、震析、风析、除铁等
分级：麦粒大小均匀一致、饱满。 按粒腹大小分为3级。 2. 大麦的浸渍
水浸。
麦粒含水达30~35%就可萌发，含水38%时均匀发芽。
浸麦还可把大麦所含的泥土、灰尘等杂质去除 3. 发芽
水分、温度和通风是发芽的三大要素。
发芽时，胚乳中的淀粉、蛋白质、半纤维素等被各种水解酶分解成低分子物质。形成各种水解酶是制麦的目的。在发芽阶段各种水解酶的活力达到高峰。 4. 麦芽干燥
发芽完毕，干燥。
干燥的目的： 使水分降至5%以下，便于储藏。另外，干燥过程不仅去除了麦芽的生青味，而且麦芽的色、香、味也发生了很大变化。 5. 麦芽去根
麦芽去根机 二、麦芽汁的制备
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麦芽经过适当的粉碎，加入温水，在一定的温度下，利用麦芽内本身含有的酶进行糖化（主要将麦芽中的淀粉水解成麦芽糖），为了降低生产成本，还可以加入一定比例的大米粉作辅料（大米先糊化）。制成的麦芽醪用过滤槽进行过滤，得到麦芽汁，将麦芽汁输送到麦汁煮沸锅（同时加酒花）中，将多余的水份蒸发掉，然后沉淀、冷却、过滤。 1. 麦芽及辅料的粉碎
目的： 增大比表面积，有利于水解酶的作用。 2. 糖化
糖化是麦汁制备过程中最重要的环节。 糖化：利用麦芽中各种水解酶（也可以外加酶）将麦芽和辅料中的不溶性高分子物质（如淀粉、蛋白质、半纤维素等）分解成可溶性的低分子物质（低聚糖类、糊精、氨基酸、肽等）。这种可溶性物质溶液称为麦（芽）汁。
浸出物：从麦芽中溶解出来的物质。 3. 麦芽醪过滤
目的： 获得澄清麦（芽）汁。 4. 麦汁煮沸和添加酒花
煮沸的作用： （1）浓缩；
（2）使麦汁中的酶全部失活、还有灭杂菌作用；
（3）煮沸过程中添加酒花，酒花中的酒花树脂、酒花油、多酚物质溶入麦芽汁中，富裕麦汁独特的酒花香气和爽口的苦味，同时也提高了麦汁的非生物稳定性。
（4）变性后的蛋白质与单宁结合生产絮状沉淀析出，清除这些复合物对提高啤酒的非生物稳定性有重要意义。 5. 麦汁冷却与充氧
降温至发酵温度6~8℃。
酵母生长：好氧。给麦汁充入氧利于啤酒酵母生长繁殖。
第四节 啤酒发酵
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在整个发酵过程中，酵母经历有氧呼吸和无氧发酵两个主要阶段。控制麦汁溶氧和酵母添加量是啤酒发酵工艺控制的关键。 发酵可在露天大罐中进行。 一、发酵过程中的物质转化 1. 糖类发酵
麦汁中糖类约占90%，大多是低分子糖。 酵母可利用单糖、双糖和寡糖，而对聚糖和多糖不能利用。通常，酵母按顺序利用单糖、双糖和少数三糖。
糖的代谢途径：
啤酒发酵是厌氧发酵，96%的可发酵糖转化为乙醇和CO2；1.2~1.5%合成新细胞的骨架；2.0~2.5%转化为其它发酵副产物。
发酵副产物主要有甘油、琥珀酸、高级醇、乙醛、双乙酰、乙酸、乙酸乙酯等。副产物对啤酒的风味、口味和稳定性影响很大。 2. 含氮物质的同化与转化
麦汁中的氨基酸和低分子肽为酵母生长繁殖提供氮源。 二、传统发酵过程
传统发酵分为前发酵、主发酵、后发酵三个阶段。 根据酵母在啤酒发酵液中的物理性状，可分为上面啤酒酵母和下面啤酒酵母。国内大多采用下面发酵酵母。
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1. 前发酵
麦汁冷到6℃左右接种酵母。接种量：0.5%（v/v）
当酵母细胞浓度达到2×107个/mL时，麦汁表面开始起泡，这个阶段称为前发酵。 低温发酵（接种温度6~7.5℃）：前发酵需16~20 h； 中温发酵（接种温度8~9℃ ）：前发酵需12~14 h。
前发酵结束，将发酵液打入主发酵室。 2. 主发酵
主发酵主要是酵母菌将麦芽汁中的麦芽糖转变成酒精和CO2。 工艺控制： （1）发酵温度
啤酒发酵温度远远低于啤酒酵母的最适温度。上面啤酒发酵采用8~22 ℃ ，下面啤酒发酵采用7~15℃。因为，采用低温发酵可以防止或减少细菌的污染，代谢副产物少，有利于啤酒的风味。
下面啤酒发酵，习惯上主发酵温度（即发酵温度）分成三类：
发酵温度较高，酵母增殖浓度高，氨基酸同化率高，pH值降低迅速，高分子蛋白质、多酚和酒花树脂沉淀较多，不但易形成淡爽型啤酒，而且在相同贮酒期可以酿成非生物稳定性好的啤酒。
近代，啤酒类型崇尚淡爽，因此，比较喜欢采用中温（10 ~12℃）发酵。很多学者认为，啤酒副产物主要在酵母增殖阶段大量形成，为了使啤酒保持原有风味，应该采用较低的接种温度（8~9 ℃ ），主发酵最高温度不宜超过12℃。 （2）罐压、CO2浓度
近代，无论大罐还是传统发酵池均采用密闭式发酵。为了回收CO2，主酵采用带压发酵。但是绝大多数酵母菌，在有罐压下增殖慢而量减少，发酵滞缓，代谢产物也减少。 所以，现代啤酒研究热点：固定化技术及其反应器、高浓度酿造、增加未发芽辅料用量、抗氧化技术等。
发酵度指麦汁中浸出物被酵母消耗掉部分与原麦汁中浸出物总量之比。用百分数表示。
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E—— 发酵前麦（芽）汁的浓度 E′——发酵后麦（芽）汁的浓度
一般主发酵结束，糖度3.5~5.5，pH值4.2~4.4；中等发酵度的啤酒，发酵度的啤酒，发酵度为62~64%。
高发酵度啤酒以其口味干净、爽口而受到消费者欢迎。 3. 后发酵
主发酵后仍有残余的糖，因此还要进行后发酵。 后发酵主要完成： （1）残糖的最后发酵；
（2）增加啤酒的稳定性和饱和CO2； （3）沉淀蛋白、澄清酒液；
（4）还原双乙酰、促进啤酒成熟。
后发酵使酒中的CO2增多、啤酒清澈和纯化。这一期间，控制一定的罐内压力，使后酵时产生的CO2保留在啤酒中。
啤酒的后发酵时间长达1～4个月之久，温度在0～2℃。
第五节 啤酒罐装
发酵后的啤酒，其内还仍然存在一定量的固体小颗粒，必须将其过滤掉，方可包装出售。过滤的方法：滤棉过滤，硅藻土过滤，板式过滤机，离心分离。
低温（62℃左右）灭菌（生啤不灭菌 ），冷却，啤酒就可以灌装了。灌装时还要充入一定量的CO2。
灌装方式主要有瓶装和易拉罐装，还有桶装等。
第六节 有关啤酒的一些知识
一、泡沫
优质的啤酒不仅要口感醇厚、清爽，而且要有令人愉悦的杀口力、明显的酒花香味以及洁白细腻的泡沫。
啤酒泡沫是啤酒中的CO2在一定压力和低温条件下，以溶解、吸附和化合物等多种形式存在啤酒中，在开瓶后由于压力的变化、流动等原因，二氧化碳从酒液中释放出来升至液面，加上酒液本身的粘度和一些表面活性物质，特别是蛋白质的存在，使泡沫不易破裂，而且保持一段时间，形成漂亮、洁白、细腻的泡沫堆积。
啤酒泡沫的主要成份是二氧化碳、酒花树脂和 起泡蛋白质等。泡沫在啤酒中能抑制啤酒的二氧化碳逸出，防止酒液与空气的接触，起了风味保护的作用。
啤酒泡沫是啤酒质量的一项重要感观指标。具体地说，泡沫的好坏要从下列诸方面来判断：泡沫的颜色、气味、形态、起泡性、持久性和挂杯的情况。
泡沫的颜色要洁白，不得为微黄色或黄色。如果含铁过多或过度氧化的啤酒，泡沫颜色为褐色或红色。
泡沫的气味应有酒花的芳香。不能有酸味、氧化味和双乙酰味。 泡沫的形态要细腻，持久挂杯。
如果在瓶装啤酒启盖之后，即有强烈的喷涌现象，酒液喷出量达到1/3~1/2，这种现象称为啤酒的“喷泡”。许多人会以为这是啤酒的质量好的表现，其实并非如此，啤酒喷泡是由
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于啤酒酿造中使用不合格的大麦原料所造成的。 1. 泡沫的性能
啤酒的泡沫性能包括起泡能力、泡沫外观、泡沫持久和泡沫挂杯四个方面。 起泡能力指形成泡沫的能力和泡沫高度； 泡沫外观是指泡沫的色泽和细洁的程度； 泡沫持久是指泡沫形成至泡沫消失的时间； 泡沫挂杯则是指泡沫滞留于器壁的能力。
泡沫性能的四个方面彼此影响、相互关联。 2. CO2的作用
啤酒中的CO2是形成泡沫的关键成分 ① 有利于泡沫的均匀性的稳定性； ② 赋予杀口性； ③ 防氧化作用；
④ 降低了pH值，不容易染菌。 3. CO2的来源 ① 发酵时产生； ② 灌装时通入；
③ 酒花、麦芽汁和酵母菌等啤酒原料在发酵过程中会产生一种特殊的蛋白质，并溶解在啤酒液中，具有独特的“起泡”作用。 4. 啤酒泡沫越多越好吗？
当啤酒瓶盖被打开时，瓶内压力下降，CO2在啤酒液中的溶解度降低而被释放出来。由于发酵时产生的CO2在啤酒中的结合溶解状态比较稳定，分解释放的过程比较缓慢，又由于“起泡蛋白质”的黏着度比较大，这就使啤酒泡沫留存的时间比较长，出现啤酒泡沫“挂杯”的现象。
但是，啤酒的泡沫并非越多越好，尤其是当打开瓶盖及倒酒入杯时，出现大量气泡以至于“喷洒”时，可能表明啤酒有质量问题。其一是酿酒原料可能被某些M.B污染，破坏了“起泡蛋白质”的形成，开瓶后CO2容易逸出，泡沫起得快，消失得也快。二是啤酒装瓶时充入了过多的CO2，超过了5克CO2/L啤酒的标准。三是由于啤酒存放失当，温度过高，或搬动时振动过猛。四是由于在生产过程中为避免啤酒混浊而加入了木瓜醇。 上述因素都可能影响啤酒的口味和质量。
所以，啤酒质量好坏不能以泡沫的多少来定。优质啤酒的泡沫应细腻、洁白，且挂杯持久，酒液饮完之后仍有大量泡沫在杯壁之上，才是真正的好啤酒 。 5. 啤酒云是什么？
打开从冰箱里取出的啤酒时会听到“哧”的一声，同时冒出一股白烟，这就是“啤酒云”。其实所谓啤酒云亦非云。
啤酒里的CO2是经压力溶入的，里面的压力可达2~3千克／平方厘米，打开瓶盖时液面上下的平衡被破坏，瓶颈处的气体立即冲出，这些气体分子的快速运动消耗能量，使啤酒的温度骤然从9℃降至-1℃，时间只有0.1秒，瞬间的降温使瓶颈内的蒸气凝结成小水珠，如一缕缕白色云烟从瓶口冒出。 二、关于啤酒度数 1. 定义
啤酒度数和白酒度数的含义不同，白酒的度数是指其酒精含量。而▲啤酒的度数实际上指的是原麦汁浓度，即啤酒发酵进罐时麦汁的浓度。主要的度数有18、16、14、12、11、10、8度啤酒。日常生活中我们饮用的啤酒多为11、12度啤酒。12度的啤酒是用含糖量为
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12度的麦芽汁酿成的啤酒。
成品啤酒的含糖量大约在1.5~2.5％之间。而啤酒的酒精含量多数在2.5~4.0％之间。如10度啤酒的酒精含量在2.9度以上，11度啤酒的酒精含量在3.1度以上，优质的12度啤酒规定在3.5度以上。
啤酒的酒度一般不在标签上注明。一瓶11度啤酒，按其酒精含量相比，仅仅相当于60度白酒0.66两。所以能饮二两60度白酒的人，可饮11度啤酒2-3瓶。德国啤酒中酒精浓度则较高，大约在5.0~9.0％之间，而且苦味比较重。 2. 为什么白酒和啤酒混喝易醉？
因为啤酒的酒精量不多，所以单喝不是很容易醉。如果又混喝了白酒，白酒的酒精度较高，再加上啤酒中有碳酸，刺激胃和肠蠕动，加快人血液循环和吸收，不易散发，自然容易醉了，而且会易引起头痛、恶心等不良反应。
啤酒属于酿造酒，白酒属于蒸馏酒。发酵酒酒精含量少，但质杂，如与酒精浓度大的蒸馏酒混饮，会易引起头痛、恶心等不良反应而且易醉。
多种酒混喝不易发散，易醉，易伤身体。尽可能不要多种酒混饮。
《清异录》说:“酒不可杂饮。饮之，虽善酒者亦醉，乃饮家所深忌。” 3. 为什么酒后会口渴？
这是因为含酒精的饮料进入人体以后，会刺激肾脏，加速肾脏的过滤作用，人体排尿比平时要勤。同时，当酒精溶于血液进入人体细胞后，会促使细胞内的水分暂时渗透到细胞的外部，也导致体内储存的部分水分被排泄到体外。这种体液减少的状况通过神经反射，就会使人产生口渴的感觉。尤其是饮用过量的白酒后，人更感口渴。因此，人们在饮酒后，宜饮大量的白开水和淡茶水，以及时补充体内水分。 三、关于啤酒的甲醛问题 四、关于啤酒肚
“啤酒肚”与喝啤酒无关 五、啤酒B瓶
即啤酒专用瓶，就是在啤酒瓶底以上20毫米范围内打有专用标记Ｂ，并有生产企业标记、生产的年度和季度等标识。
Ｂ瓶的安全性高于非Ｂ瓶，其\"耐内压力\"标准在1.2 Mpa以上，非Ｂ瓶对此没严格限定。正常情况下啤酒瓶内压力是相对较低的，即使在夏季40℃高温的环境下，其内压一般也不超过0.4 Mpa，而如果此时瓶子是合格的，即其耐压＞1.2 Mpa，这瓶啤酒在没有外力作用下是很安全的，因此采用B瓶包装啤酒可极大降低爆瓶等事故的发生。 六、关于啤酒的稳定性能
啤酒自灌装之日起，到产生光浑浊为止的这一段时间，称为“保存期”。 啤酒的稳定性是指啤酒本身具有的保鲜、保质的能力。
稳定性能好的啤酒，保存期就长一些。 啤酒的稳定性可分为三种： （1）生物稳定性
与啤酒中是否含有活菌体或杂菌有关。 生物稳定性仅取决于巴氏灭菌的效果。 （2）非生物稳定性
它与啤酒的抗氧化能力、啤酒的组成以及胶体平衡有关。
影响啤酒非生物稳定性的因素非常多，包括啤酒的内在质量与外界条件。 啤酒的非生物稳定性常常与口味质量联系在一起，有时很难相互兼顾。 （3）口味稳定性
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它与啤酒的生物稳定性和非生物稳定性都有关。 七、 如何识别啤酒的优劣? 一看
看酒体色泽：普通浅色啤酒应该是淡黄色或金黄色，黑啤酒为红棕色或淡褐色。 看透明度：酒液应清亮透明, 无悬浮物或沉淀物。 看泡沫：啤酒注入无油腻的玻璃杯中时, 泡沫应迅 速升起, 泡沫高度应占杯子的三分之一，当啤酒温度在8~15℃时，5分钟内泡沫不应消失；同时泡沫还应细腻，洁白，散落杯壁后仍然留有泡沫的痕迹 (“挂杯”)。 二闻
闻香气：在酒杯上方，用鼻子轻轻吸气，应有明显的酒花香气， 新鲜、无老化气味及生酒花气味；黑啤酒还应有焦麦芽的香气。 三尝
品尝味道，入口纯正， 没有酵母味或其它怪味杂味；口感清爽、协调、柔和， 苦味愉快而消失迅速， 无明显的涩味，有CO2的刺激，使人感到杀口。
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