特种发酵食品论文范文(实用5篇)

特种发酵食品论文范文 第1篇

[关键词] 垫料床 养猪 效果

随着经济的快速发展，人民生活水平不断提高，老百姓餐桌上的猪肉占有率也日益提升。而随着人民对于饮食与健康追求的迅速增加，人们对于猪肉的需求也从以往的以量取胜逐步转变为既重质又重量，对于肉类安全、瘦肉率、味道、营养价值等的要求一再升高。据2005年的不完全统计，仅我国南方地区每个人每年对于猪肉的需求就达到[1]，而一个时代过去后的今天，这一数据必定只会升高而不会降低。在这样的市场需求下，我国养猪行业迫切需要转变技术，提升产品数量和品质，迎合市场需要。发酵床养猪模式由于其具有的低环境污染、低成本需求、高猪肉品质等优点受到广大养殖户的青睐。本文从发酵床在养猪过程中的重要性以及特点出发，讨论其对养猪的影响并提出建议，以期对未来养猪技术有所帮助。

一、垫料床在猪饲养中的重要性

传统养猪方式一般为猪舍养猪，这种养猪方式存在有较多问题：首先传统猪舍需要经常清洗，冲刷所产生大量的污水排放对于环境造成较大的压力，且每天所消耗的水资源较大；其次，即使每天清洗猪舍，由于粪便污水等混合其中，猪舍气味较大，并且极易滋生细菌和蚊虫，不仅影响周围环境，而且使猪的染病几率增大，增加了养猪的成本也影响了猪肉的品质；另外，在冬天时，由于气温低，猪舍中需要提供供暖设备，而这项支出又造成养猪成本的进一步提高。

自20世纪60年代以来，日本民间出现的一种生物发酵床养猪技术，以其众多的优点而迅速风靡日本、韩国地区，在我国也大量引进这一新型技术。这一技术被号称“自然养猪法”、“零排放养猪法”等，其主要是利用一些有益微生物如枯草芽孢杆菌或酵母菌的自然生物发酵原理，将这些有益微生物添加到猪舍垫料中，使整个猪舍环境更加有利于猪的生长发育，并且能够直接对于猪的排泄物进行分解，从而达到猪舍的环境友好目的。这一技术具有传统猪舍不可具备的特点：1）在整个饲养过程中，对于周围的生态环境压力较小，由于垫料床中存在大量发酵微生物，可以将猪的排泄物通过发酵过程进行分解，因此不再需要每天冲洗猪舍，从而降低了猪舍废弃物、排泄物和污水的产生；2）生产成本的降低。由于不再需要每天冲洗猪舍，首先节省了大量水资源，也节省了大量人工冲刷猪舍的成本；同时由于发酵床具有发热的功效，冬天较冷地区利用垫料发酵床进行养猪则节省了供暖的成本；3）由于猪日常生活在垫料上，食用大量有益微生物，肠道细菌建立良好，加之由于猪舍干净清爽，使蚊虫细菌无法滋生，所以猪只的生长发育健康，发病几率下降，肉质品质也就有所提高。由于垫料发酵床的众多优点，其迅速在我国生产实践中广泛使用起来。

二、不同垫料对养猪的影响

由于垫料发酵床的养猪效果较好、生产成本较低，在我国一经推广，就被广泛利用起来。各地区均在大力开发猪舍内的垫料发酵床。以我国南方为例，全国猪肉生产产量较高的主产省市中，我国南方占75%以上，而同样的在猪肉消费方面，我国南方人民对于猪肉的消费也比全国平均水平高。这就要求我国南方地区的养猪产业更要坚定不移的走科技创新，用科学技术指导养猪的道路。

目前我国南方地区大部分以垫料发酵床为主进行猪只饲养，本身南方省区气候湿润，十分适宜动植物生长。以锯木屑和谷壳为主，添加微生物菌剂的垫料发酵床在这样的气候条件下，也更有益于发酵，对于猪只饲养十分有利，同时大量降低了饲养成本，节省了人力和水资源，也减少了环境压力。但同时，对于我国亚热带南方地区，夏季高温湿热的环境对于垫料发酵床则又出现了负面影响。由于亚热带地区夏季高温时间长，可达一年中4个月以上的时间，且空气湿度大，即使在垫料发酵床的条件下也容易生虫、吸引蚊蝇，造成猪只出现病害等，影响猪只生长和猪肉品质。

三、垫料床成分对养猪的影响和建议

上文已经对垫料发酵床的优点和特征进行一些讨论。针对其特征，笔者认为应从以下几点出发，对于垫料发酵床生产技术有所关注，使其为猪只饲养提供最大帮助：

1.猪舍设计问题

一般来说，养殖技术是以满足养殖的动物正常生理需要为基础进行设计。但在垫料发酵床饲养技术中，除了需要满足猪只的生长需求外，垫料床中的微生物也是需要考虑的。因此在猪舍设计中，要注意通风条件：空气畅通除了为猪只提供新鲜空气外，也为微生物的生长提供必要的氧气来源；其次需要良好的光照和温度：微生物的生长繁殖需要适宜的温度和光张，在猪舍设计中需要注意使阳光在日间能够照射至猪床的全部面积，从而有助于微生物生长繁殖；另外，不同猪只的猪床大小等也是需要考虑的问题。

2.垫料条件摸索

垫料在发酵过程中，其温度、水分、pH值、总氮含量和大肠菌群最可能数（MPN）等均在发生一定的变化，经研究发现，垫床温度在发酵初期会显著上升，后期则维持在50℃左右，可以为猪舍提供良好的温度条件，尤其在北方的冬天，这一优势更加明显；其余条件如水分、pH值均出现随发酵而上升后下降，并维持在一个较适宜的范围内；另外，总氮含量在发酵过程中出现损失，主要发生在发酵前期；而大肠菌群最可能数（MPN）则由于有益微生物发酵过程产生的高温而产生抑制，从而有效降低了有害细菌的滋生，为猪只生长提供了帮助。同时，对比垫料床与普通猪舍饲养猪只后发现，当投放相同重量的饲料时，垫料床饲养猪只的日增重数显著高于普通猪舍猪只。这是垫料发酵床对于猪只饲养的一大优势。

三、结语

综上所述，垫料发酵床虽然出现了一些弊端，如在我国南方地区由于夏天时间长，高温湿热导致垫床微生物生长问题以及滋生蚊虫问题，但毕竟利大于弊。发酵床养猪在环境友好、成本降低等方面具有传统猪舍不能比拟的优势。因此该技术的大面积推广需要更多的同仁共同努力，使养猪产业真正变成环境友好型产业，使生态环境、人、养殖行业共同和谐发展。

特种发酵食品论文范文 第2篇

关键词：教学方法 教改 发酵工艺

发酵工艺学是建立在牢固掌握生物化学、微生物学、食品工程原理等专业基础课的理论知识和专业技能基础上的课程，它还涉及发酵设备、发酵工厂设计、发酵分析等内容。主要讲授发酵工业上微生物菌种的培养基保藏，发酵工业培养基及原料处理，发酵条件的影响及控制，发酵产物的提取及精制，工业微生物的生长、物质代谢，产物的生物合成及微生物的代谢调控机制以及发酵工程中的先进技术在食品行业中的应用。通过本门课程的学习，要求学生掌握发酵工业微生物菌种的分离纯化、保藏与复壮方法，掌握发酵工业培养基的主要原料及处理方法，了解微生物发酵工艺及设备，了解影响发酵的因素，并掌握相应的控制方法，掌握发酵产物的提取与精制方法，掌握工业微生物生物合成的机制，了解其物质代谢及发酵机制，掌握代谢的调控机制以及发酵工程中的先进技术的原理和在食品行业中的应用。

一、教学方法与改革方案

1. 教材选择及学习方式改善

现用教材为“面向二十一世纪教材”――《食品发酵与酿造工艺学》，该书将总论与工艺结合得比较连贯，发酵和酿造也有精当的比较，适于该课程使用。教材是教师教和学生学的重要资源。对学习素材感兴趣，产生主动学习的愿望，是学生主动探索、合作交流的重要前提。

在传统的教学模式下，学生围着书本与教师转，由教师牢牢地控制着。现在，要尊重学生的主动精神，培养学生自主探究的意识和能力。在教学活动中，许多学生已经适应被动式的接受知识，回答问题机械化、模式化，遇到需要综合运用所学知识分析解答的问题，许多学生宁可等待教师公布“标准答案”，能够主动质疑的学生更是少得可怜……学生被动的学习方式，必然导致其学习能力的退化。改善学习方式就是要改变这种被动的学习状态，充分发挥学生的主动性和独立性。改善学习方式，是尊重每一个学生的需要，是提升学生学习品质的需要。

新时期的教育越来越重视学生学习方式的改善，要求教师对教材中不同教学内容的特点、难易程度与学生的认知基础、情感体验都能通盘考虑。这样，才能利于学生的发展。实践证明，教师应积极转变教育观念，创造性地使用教材，这样，才能使生动的教材变成生动的课堂，有效地改善学生的学习方式。所以，要从根本上改变学生原有的、单一被动的学习方式，促进和帮助学生形成旨在充分调动、发挥自身主体性的学习方式，使学生在教师的指导下主动而富有个性地学习。

2. 增设与该课程相配套的实验课

实验在自编教材基础上，增开了菌种保藏（3种）及学生感兴趣的纳豆发酵（细菌型）、丹贝发酵（霉菌型）、啤酒发酵(酵母)以及大型综合发酵实验―柠檬酸发酵等内容。在实验内容的安排和设计中，为避开与基础课验证性实验可能产生的重复，同时为避免学生实验陷入简单作坊工艺操作，实验安排以原料产品为主线，将微生物原理、工艺调控、产品分析、相关的测试和计算融入整个实验中，确保学生通过一个产品的发酵工艺技术掌握较为通用的实验设计和操作技能以及分析问题和解决问题的能力，并鼓励学生进行相关科研论文的撰写和尝试性发表，为迅速发展的食品生物技术领域和发酵食品行业输送基础理论扎实、实践能力强、研发潜力大的专业人才。

3. 参观实习基地建设

学生课内参观实习的发酵工厂不得少于3家，每个点均设1~2名带队指导老师（由公司技术及质量主管担任）向学生介绍工艺流程及调控技术等，这一环节大大增强了这门课程的直观性，并给予了学生接触企业、了解企业需求、寻求行业生长点的机会。

4. 教学方法与手段改革

制作大量的彩色投影胶片，并复印装订成册，存放于资料室，便于学生翻阅；利用多媒体教学手段增加部分发酵工厂、工艺布局等内容及一些演示性实验，给予学生更直观的印象。为进一步加强实践环节，购入酿造工艺学等专业录像供学生观看。涉及到产品生产工艺调控的专题环节，还聘请了发酵企业的车间主任或技术主管作专题介绍。

5. 教与学的效果评价

主要考核方式为笔试，期中考试结合课程论文对学生的学习方法及总论部分的掌握程度进行考察，从论文中发现学生的学习个性和特长。并鼓励学生将所撰写的课程论文（主要是综述）尝试性地进行投稿，以促进学生对所学知识领域的了解和探索。

6. 注意收集毕业生、企业的反馈意见

该门课程教学的目标即是直接应用于生产实践，因此毕业生及企业的反馈意见将有助于及时弥补教学中疏漏的重点，以利学生学以致用。与在发酵企业工作的往届毕业生保持密切联系，关注企业需求的新动向，及时进行相关知识点的强化。经常走访用人单位，了解单位对毕业生的相关评价，更加了解我们所培养学生的长处和不足，从而在以后的教学过程中要进行扬长避短式的教学，以长促短，弥补不足之处，培养出更适合用人单位需求的学生。

7. 科研反哺教学

教研人员要致力于发酵食品相关领域的科研工作，积累丰富的科研经验，然后丰满教学内容，赋予课堂讲授过程的生动性、真实性、趣味性和技巧性，让学生学到许多书本以外的经验和技巧。

二、教学效果

按照上述介绍的教学方法和教改方案进行发酵工艺学课程的教学开展，取得了较为显著的效果，主要体现在以下几个方面：

1. 充分利用前期课程食品微生物学及发酵工程概论等的知识结构，使学生获得了连贯的发酵与酿造的系统知识，学生自学能力明显提高。

2． 利用多媒体教学手段增加了部分内容及进行一些演示性实验，增强了教学内容的动感和趣味性，丰富了学生的想象空间。

3． 学生毕业设计乐于选择微生物发酵方向的课题，并在完成过程中表现了较高的专业技能。

由于该课程为专业课，其后续内容基本体现在毕业论文的完成过程中，课程教学的成功点在于：大批学生自选进入发酵类实验室完成论文；论文设计思路较新；能较准确地解释实验中发现的现象，解决实验中遇到的障碍；在工艺性论文中能考虑生产实际需要，如成本、规模化的可行性、整体效益、环保等；论文写作用语精确，书写规范。论文指导老师也反映学生整体发酵方面的专业素质较高。

4． 学生善于提问，研讨愿望强烈，有创新意识。

5． 建立了合理的教学效果评估方式。

以课程论文的形式于期中进行教学效果考察，并在课程论文完成过程中引导学生把握学科前沿及重点，挖掘生长点。

食品发酵技术的迅猛发展将要求高等院校输送一批具备食品基础理论、精于发酵技术的高能力、高素质专门人才，因此，目前的教学体系仍要进一步完善，以便进一步激发学生学习兴趣和创新激情。

由于行业间技术保密，给实践教学带来了一定难度，进入工厂进行的实践环节时间越来越短，内容越来越少。为保证这一环节，要以多种形式与更多的企业联系。

另外，要注重实验教学的设计和投入。实验教学在该课程的学习中应该占有很重的份量。加强发酵工艺学课程实验教学，不但能激发学生学习该门课程的兴趣，培养学生观察、实验操作思维能力，并且能加深学生对知识的理解，大面积提高发酵工艺学课程教学水平。因此，在教学中积极创设实验环境，想方设法多做实验。除了教材应做的实验外，还要根据教学内容合理的增设一些触手可及的就地取材的实验。

传统教学过程中，主要靠教师的讲解和演示实验，由于实验器材的限制，学生大多只能被动地听、被动地看，老师成了课堂教学的主体。应该加大实验仪器设备的投入，很多实验内容可由学生随堂动手做，变被动听为主动学，这样教学中的主体由教师转向学生，在学生的学习生活中，教师首先是一个平等的参与者，其次才是一个引导者，为学生提供探索的平台，引导学生把探索学习进行到底。

参考文献：

特种发酵食品论文范文 第3篇

21世纪是生命科学和生物技术时代。生命科学和生物技术的持续创新和重大突破，是新世纪科学技术发展的重要标志，而发酵技术是生物技术的一个重要组成部分。这就决定了《发酵技术》是一门具有发展性和前沿性的学科，作为一项在原理和技术上均采用当今最先进的科技发展起来的生产手段，其涉猎的范围几乎遍及医药、工业、农业、化学、环境、能源等各个方面。怎样使发酵技术的教学适合时展的需要，培养合格的从事发酵技术生产的高技术人才，就成为了一项至关重要的问题。针对这种情况，教师着手从教学内容、教学方法、评价方法等三个方面对《发酵技术》这门重要课程进行了相关的改革[1]，并已经取得了一些有益进展，现具体分析如下。

1 教学内容方面的改革

理实一体化

为了提高学生的实践操作能力，适应高职教育的发展趋势，教师在教学过程中着重于理论与实践的结合，理论为基石，深浅适度、已够用为度。教学内容以体现理论知识点为目的进行设计，用实践的任务来驱动理论知识的学习，通过实际使学生在操作过程中能够对理论知识有一个循序渐进的认识过程，自己领悟其中要点，从而构建自身的理论知识体系，进一步指导实践。

特色教学内容体系的建设

为实现理实一体化教学，在教学过程中应加强教学的内容的合理化和内容的优化。实践教学内容的设计尽量以生产实际为导向，以工作任务为目标。

而且，在教学过程中必须遵循“学生为主体，教师为主导”的原则，以注重培养学生的主体意识和参与能力，引导学生学会学习，即以“学生为主体”。同时，注重与其它学科领域的联系，让学生对该课程有一个充分的了解。而在教学过程中，教师起到辅助作用，利用生动、鲜明的例子引导学生们主动了解课程的主要内容，即“教师为主导”[2]。例如，在绪论的学习中，教师以是生产实例引导学生领会发酵技术在生物技术领域中的重要地位；发酵技术发展的历史、现状和发展前景，以及在经济发展中的地位；主要的工业产品、研究的热点与难点等。这样既能调动学生对该门课程的学习兴趣，也能使学生学会构建自身知识体系，更加有利于对后续内容深入理解。

保证教学内容的前沿性

随着生物技术产业不断、迅速的发展，发酵技术的新技术、新的产品也在不断出现。为了保证学生就业后对于行业的适应性，对课程内容的更新和改革是必要的。该校以赵雪梅编著的《发酵技术》教材为主，同时参考熊宗贵编著《发酵工艺原理》，陈坚等编著《发酵工程实验技术》等其他的辅助资料，对教学内容随时加以补充和更新。在讲授基本知识的同时，给学生补充发酵技术方面的最新资讯，包括发酵技术的科学动态、一些新技术和新方法等。使发酵技术授课内容跟上科技发展，同时使学生提高学习兴趣并认识到发酵技术是一门随着时代脉搏跳动的新学科。

2 教学方法和教学手段方面的创新

以多媒体教学为主的综合授课

传统的教学手段主要依靠板书，帮助学生对所学内容进行归类和总结。而对于发酵技术来讲，板书教学的优点是用时长，能够让学生紧跟教师的教学思维，在教师板书的同时给学生充分的机会去思考、领会教学内容。然而，板书教学的缺点在于信息量有限，而在有限的时间和空间下教师无法做到大量信息的呈现，且对于一些工艺流程方面的知识难以表达。

所以，教师在课堂教学实践中，以多媒体教学为主，同时综合传统教学方法的优点进行综合授课[3]。众所周知，多媒体教学的优点是信息量大，能够充分地利用图像、声音、色彩和动画等多媒体技术，使得整个教学过程图文并茂、生动形象具体。但它也有着一定的局限性，即教学节奏快，不利于学生对所学知识的消化吸收，容易造成学生课堂学习囫囵吞枣。因此，在发酵技术的教学过程中，还需要有传统教学方法相互融合，才可以进一步提高教学效果。

构建实践平台

《发酵技术》课程是一门实践性非常强的学科。因此，在教学环节中有针对性地设置一些能够为学生提供实践机会的平台是极其必要的[4]。例如，在生活中常见的面包、啤酒、酸奶等发酵产品的相关学习中，可以设置简易的设备模型，或者利用计算机系统设计出模拟的系统让学生进行实践操作。而且，在工业生产菌种筛选的这一章中，也可以实际带领学生到校园的操场上去取土样，并进行实践练习，使学生产生更直观的理解和记忆。一方面有助于提高学生的学习兴趣，一方面加剧深化理实一体化教学，进一步提升了教学效果。

3 评价方法的完善

教学评价是完整的教学过程中不可或缺的环节，既能够检验教学计划的实施效果，又能够判断学生学习效果好坏。然而，传统的评价方法只是单一的以笔试成绩作为最终评分标准，过于注重理论知识，常常培养出高分低能的书呆子。因此，我们将本课程的评价方法进行了改革，主要分为理论知识和实践技能两个方面。

理论知识评价

包括过程性评价和期末考试两种方法，即包括学生出勤、课堂表现、平时作业、实验报告等的过程性评价；以及占总成绩55%的闭卷方式期末理论知识考试。

项目技能评价

实项目技能的评价即针对实践平台中每次任务的完成情况进行的评价，首先，教师根据学生操作时的熟练程度、实验的准确性进行评分；而小组成员之间也会有相关的评价。

特种发酵食品论文范文 第4篇

关键词:生物技术;基因工程;细胞工程

现代生物技术的迅猛发展,成就非凡,推动着科学的进步,促进着经济的发展,改变着人类的生活与思维,影响着人类社会的发展进程。现代生物技术的成果越来越广泛地应用于医药、食品、能源、化工、轻工和环境保护等诸多领域。生物技术是21世纪高新技术革命的核心内容,具有巨大的经济效益及潜在的生产力。专家预测,到2010～2020年,生物技术产业将逐步成为世界经济体系的支柱产业之一。生物技术是以生命科学为基础,利用生物机体、生物系统创造新物种,并与工程原理相结合加工生产生物制品的综合性科学技术。现代生物技术则包括基因工程、蛋白质工程、细胞工程、酶工程和发酵工程等领域。在我国的食品工业中,生物技术工业化产品占有相当大的比重;近年,酒类和新型发酵产品以及酿造产品的产值占食品工业总产值的17%。现代生物技术在食品发酵领域中有广阔市场和发展前景,本文主要阐述现代生物技术在食品发酵生产中的应用。

一、基因工程技术在食品发酵生产中的应用

基因工程技术是现代生物技术的核心内容,采用类似工程设计的方法,按照人类的特殊需要将具有遗传性的目的基因在离体条件下进行剪切、组合、拼接,再将人工重组的基因通过载体导入受体细胞,进行无性繁殖,并使目的基因在受体细胞中高速表达,产生出人类所需要的产品或组建成新的生物类型。

发酵工业的关键是优良菌株的获取,除选用常用的诱变、杂交和原生质体融合等传统方法外,还可与基因工程结合,进行改造生产菌种。

(一)改良面包酵母菌的性能

面包酵母是最早采用基因工程改造的食品微生物。将优良酶基因转入面包酵母菌中后,其含有的麦芽糖透性酶及麦芽糖的含量比普通面包酵母显著提高,面包加工中产生二氧化碳气体量提高,应用改良后的酵母菌种可生产出膨润松软的面包。

(二)改良酿酒酵母菌的性能

利用基因工程技术培育出新的酿酒酵母菌株,用以改进传统的酿酒工艺,并使之多样化。采用基因工程技术将大麦中的淀粉酶基因转入啤酒酵母中后,即可直接利用淀粉发酵,使生产流程缩短,工序简化,革新啤酒生产工艺。目前,已成功地选育出分解β-葡聚糖和分解糊精的啤酒酵母菌株、嗜杀啤酒酵母菌株,提高生香物质含量的啤酒酵母菌株。

(三)改良乳酸菌发酵剂的性能

乳酸菌是一类能代谢产生乳酸,降低发酵产品pH值的一类微生物。乳酸菌基因表达系统分为组成型表达和受控表达两种类型,其中受控表达系统包括糖诱导系统、Nisin诱导系统、pH诱导系统和噬菌体衍生系统。相对于乳酸乳球菌和嗜热链球菌而言,德氏乳杆菌的基因研究比较缺乏,但是已经发现质粒pN42和PJBL2用于构建德氏乳杆菌的克隆载体。有研究发现乳酸菌基因突变有2种方法:第一种方法涉及(同源或异源的)可独立复制的转座子,第二种方法是依赖于克隆的基因组DN断和染色体上的同源部位的重组整合而获得。通过基因工程得到的乳酸菌发酵剂具有优良的发酵性能,产双乙酰能力、蛋白水解能力、胞外多糖的稳定形成能力、抗杂菌和病原菌的能力较强。

二、细胞工程技术在食品发酵生产中的应用

细胞工程是生物工程主要组成之一,出现于20世纪70年代末至80年代初,是在细胞水平上改变细胞的遗传特性或通过大规模细胞培养以获得人们所需物质的技术过程。细胞工程主要有细胞培养、细胞融合及细胞代谢物的生产等。细胞融合是在外力(诱导剂或促融剂)作用下,使两个或两个以上的异源(种、属间)细胞或原生质体相互接触,从而发生膜融合、胞质融合和核融合并形成杂种细胞的现象。细胞融合技术是一种改良微生物发酵菌种的有效方法,主要用于改良微生物菌种特性、提高目的产物的产量、使菌种获得新的性状、合成新产物等。与基因工程技术结合,使对遗传物质进一步修饰提供了多样的可能性。例如日本味之素公司应用细胞融合技术使产生氨基酸的短杆菌杂交,获得比原产量高3倍的赖氨酸产生菌和苏氨酸高产新菌株。酿酒酵母和糖化酵母的种间杂交,分离子后代中个别菌株具有糖化和发酵的双重能力。日本国税厅酿造试验所用该技术获得了优良的高性能谢利酵母来酿制西班牙谢利白葡萄酒获得了成功。目前,微生物细胞融合的对象已扩展到酵母、霉菌、细菌、放线菌等多种微生物的种间以至属间,不断培育出用于各种领域的新菌种。

三、酶工程技术在食品发酵生产中的应用

酶是活细胞产生的具有高效催化功能、高度专一性和高度受控性的一类特殊生物催化剂。酶工程是现代生物技术的一个重要组成部分,酶工程又称酶反应技术,是在一定的生物反应器内,利用生物酶作为催化剂,使某些物质定向转化的工艺技术,包括酶的研制与生产,酶和细胞或细胞器的固定化技术,酶分子的修饰改造,以及生物传感器等。酶工程技术在发酵生产中主要用于两个方面,一是用酶技术处理发酵原料,有利于发酵过程的进行。如啤酒酿制过程,主要原料麦芽的质量欠佳或大麦、大米等辅助原料使用量较大时,会造成淀粉酶、俘一葡聚糖酶、纤维素酶的活力不足,使糖化不充分、蛋白质降解不足,从而减慢发酵速度,影响啤酒的风味和收率。使用微生物淀粉酶、蛋白酶、一葡聚糖酶等制剂,可补充麦芽中酶活力不足的缺陷,提高麦汁的可发酵度和麦汁糖化的组分,缩短糖化时间,减少麦皮中色素、单宁等不良杂质在糖化过程中浸出,从而降低麦汁色泽。二是用酶来处理发酵菌种的代谢产物,缩短发酵过程,促进发酵风味的形成。啤酒中的双乙酰是影响啤酒风味的主要因素,是判断啤酒成熟的主要指标。当啤酒中双乙酰的浓度超过阈值时,就会产生一种不愉快的馊酸味。双乙酰是由酵母繁殖时生成的α-乙酰乳酸和α-乙酰羟基丁酸氧化脱羧而成的,一般在啤酒发酵后期还原双乙酰需要约5～10d的时间。崔进梅等报道,发酵罐中加入α-乙酰乳酸脱羧酶能催化α-乙酰乳酸直接形成羧基丁酮,可缩短发酵周期,减少双乙酰含量。

四、小结

在食品发酵生产中应用生物技术可以提高发酵剂的性能,缩短发酵周期,丰富发酵制品的种类。不仅提高了产品档次和附加值,生产出符合不同消费者需要的保健制品,而且在有利于加速食品加工业的发展。随着生化技术的日益发展,相信会开发出更多物美价廉的发酵制品,使生物加工技术在食品发酵工业中的应用更加广泛。

参考文献

[1]赵志华,岳田利等.现代生物技术在乳品工业中的应用研究[J].生物技术通报.2006,04:78-80.

[2]王春荣,王兴国等.现代生物技术与食品工业[J].山东食品科技.2004,07:31.

[3]徐成勇,郭本恒等.酸奶发酵剂和乳酸菌生物技术育种[J].中国生物工程杂志.2004,(7):27.

特种发酵食品论文范文 第5篇

关键词：发酵过程；建模方法；优化控制；策略；技术

1 概述

传统的发酵工程过程为了快速提高发酵生产率与发酵水平，发酵过程更侧重于菌种的筛选和改造上。随着生物科学技术的发展，基因工程与代谢工程研究领域都出现了长足的进步与发展，利用基因重组与诱发等技术可以实现高产菌株普遍生产。但只有通过发酵过程的优化控制，才能实现产品质量最高、生产力最大、成本消耗最低的生产过程，因此对微生物发酵过程的优化控制成为发酵工程中研究人员日益关注的焦点。

微生物发酵过程的优化控制可以分为过程模型和控制策略。发酵过程建模如机理分析建模、黑箱建模和混合建模近年来都得到了快速的发展，而优化控制策略方面的研究内容与成果有：基于线性化近似的经典优化控制、基于非线性系统理论的优化控制以及基于人工智能技术的优化控制等。

2 微生物发酵过程建模

基于过程机理分析的建模

发酵过程机理分析建模是利用各种生物方程以及基因尺度层面的模型，主要是根据回归的方法确定模型参数。张嗣良等[1]从基因与细胞特性等方面进行了发酵过程优化的研究，对模型过程与本质有了新的认识，并得到发酵工程的限制条件；研究人员对毕赤酵母[3]的代谢过程进行了研究，建立了相关结构模型，为描述蛋白质生成提供了有效途径；还有相关的微生物发酵过程研究中，对赖氨酸进行了动态模型的建立与数据处理，实现了发酵过程仿真。机理建模仅仅包含了生物量与产物等状态变量[2]，但由于发酵过程的复杂性，机理建模不能充分表达微生物发酵过程，还具有很大的局限性。

黑箱建模

黑箱建模是以最小二乘为基础的回归辨识为基础建立的发酵过程模型，适应性较高。以最小二乘回归获取[4]的过程建模，吸纳了经典控制方法的优点，技术简单易操作，具有诊断功能。非线性函数研究广泛应用于过程建模，主要有人工神经网络（ANN）和支持向量机技术（SVM）。

基于人工神经网络技术建模

ANN技术基于风险最小化研究被引入发酵过程，广泛应用于发酵过程建模。ANN在线校正能力强、适用于多变量非线性问题的处理。L-色氨酸的发酵过程建模中，用标准神经网络BP算法[5]模拟菌体的发酵产酸，但需要大量的实验数据反馈，因此改进神经网络是提高ANN建模质量的有效途径。径向基神经网络与BP网络相比，可以达到最佳建模精度。自组织神经网络、级联再生神经网络等方法也成功用于发酵过程建模。利用优化算法可以实现神经网络系数优化，避免网络学习算法反馈慢，局限性小的缺点。

基于支持向量机技术的建模

SVM方法的特点是结构风险最小化，有效地解决了非线性以及局部极小等问题。研究机构对SVM方法的应用越来越普及，SVM方法也广泛应用于图像处[6]和生物学等方面。SVM方法相比ANN方法对发酵过程的预测相对误差降低，因此SVM具有稳定性与安全性。张本法等对青霉素发酵过程进行基于SVM的建模，保证了建模的精度，还很大程度地节约了时间。SVM对样本没有较高的依赖性，它由向量决定的拓扑结构使模型结构更加简单。

基于实验数据的黑箱建模方法很容易受数据量和建模原理的影响，对于复杂的发酵过程在模型表达能力上有很大的制约。黑箱建模方法对于物理过程方程不够重视，导致其不能表达发酵过程的物理意义。

混合建模

近年来，基于辨识方法估计参数的混合模型得到了发展，将机理建模与ANN建模结合起来，利用算法实现了对模型的修正与简化，很大程度提高了模型精度。实验表明，混合模型比黑箱模型和神经网络模型的预测性能更好，也具有更高的泛化能力，但混合建模属于机理参数模型，描述发酵过程的功能仍不够完善。

3 微生物发酵过程的优化控制策略

基于线性化近似的经典优化控制

基于“极大值原理”经典的优化控制方法在早期发酵过程优化控制中应用较为广泛。在发酵过程状态空间描述中利用极大值原理以及迭代法可以实现发酵的最优实施效果。极大值原理方法适用于比较复杂的发酵过程控制对象，但极大值原理只能得到开环控制，当发酵过程中的计算量较大时，仅能对少数过程制定出优化曲线，忽视了环境因素对系统的干扰。相关研究人员后来将极大值原方法融入理变量方法，得到最佳的变量优化曲线，控制效果较好，但是还没有达到理想的实验精度与简便性；发酵过程的建模质量对经典优化控制的发展产生了很大程度的影响。

基于非线性系统理论的优化控制

20世纪60年代微分几何方法的提出使非线性系统理论的研究进入了一个新阶段，基于非线性优化控制器的设计稳定性，它在发酵领域的应用日趋广泛与普及。相关研究人员建立了非线性发酵空间模型，利用微分方法设计出来的控制器在发酵过程中展现出优良的控制效应，实现了非线性系统与线性系统的转换，对控制器的结构进行了优化，提高了发酵控制过程的动态性。但数学几何方法对系统的精度要求较高，由于发酵过程的复杂性，该方法不利于保证发酵控制系统的稳定性。

基于人工智能技术的优化控制

利用计算机科学技术结合人工智能理论对发酵过程进行优化控制成为近几年的发酵过程研究的热点，人工智能技术能突破很多复杂的系统问题，主要包括专家控制、神经网络控制等。利用智能方法对发酵过程进行优化控制，在研究与仿真中呈现出优良的效果。研究人员建立了基于乙醇生产的专家系统，实现了乙醇发酵过程的发酵单元的检测，系统的误差非常小，系统的稳定性也得到了提高。但智能控制方法在模拟活动时仍存在局限性，神经网络控制对于网格结构的确定具有不可控性，因此智能方法交叉成为目前急需研究的发酵控制的技术问题。

4 结束语

发酵过程机理较为复杂，由于没有对发酵过程的先验知识进行全面的认识，“黑箱”模型不能很好的描述及表达整个发酵过程，利用辨识方法对参数的估计也没有起到全面描述的作用；单目标优化的发酵过程优化控制也无法满足发酵过程最优化。我们应充分考虑模型辨识，利用智能理论完善各种机理的混合模型，研究出多目标动态性的优化策略，真正解决微生物发酵过程的优化控制。

参考文献

[1]张嗣良.发酵过程多水平问题及其生物反应器装置技术研究――基于过程参数相关的发酵过程优化与放大技术[J].中国工程科学，2001，8（3）：37-44.

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