發酵
發酵是指微生物細胞將有機物氧化釋放的電子直接給予壹種未被底物本身完全氧化的中間產物，同時釋放能量，產生各種代謝產物。在發酵條件下，有機物只是部分氧化，所以只釋放壹小部分能量。發酵過程中的氧化伴隨著有機物的減少。減少的有機物來自初始發酵的分解代謝，即不需要外部電子受體。發酵的現象很早就被人們所知，但要理解其本質卻是近200年的事情。英語中的發酵壹詞來源於拉丁語f
發酵
發酵是指微生物細胞將有機物氧化釋放的電子直接給予壹種未被底物本身完全氧化的中間產物，同時釋放能量，產生各種代謝產物。在發酵條件下，有機物只是部分氧化，所以只釋放壹小部分能量。發酵過程中的氧化伴隨著有機物的減少。減少的有機物來自初始發酵的分解代謝，即不需要外部電子受體。發酵的現象很早就被人們所知，但要理解其本質卻是近200年的事情。英語中的發酵壹詞來源於拉丁語fervere，意為“攪動”。它描述了酵母作用於果汁或麥芽提取物時的現象。發酵的現代定義是:通過微生物(或動植物細胞)的生長、培養和化學變化，產生和積累大量特化代謝產物的反應過程。
基本信息
中文名:發酵
發酵
也稱為發酵谷物。
發音:fā jiào
定義:生物體對有機物的某種分解過程。
應用:食品工業，生物和化學工業。
基本含義
名字
發酵
沸騰現象是由滲濾液中的糖在缺氧條件下降解產生的二氧化碳引起的。在生物化學中，酵母的厭氧呼吸過程稱為發酵。我們現在所說的發酵，長期以來被賦予了不同的含義。
發酵是生命的化學反應和生理變化，是各種生化反應根據生命本身的遺傳信息不斷分解合成以獲取能量維持生命活動的過程。
發酵產物是指在反應過程中或反應達到終點時，能夠調節代謝達到平衡的物質。
其實發酵也是呼吸的壹種，只不過呼吸最終產生CO2和水，發酵最終獲得各種代謝產物。
定義
中文單詞“發酵”作為名詞代表壹個過程，作為動詞代表壹個動作。
(1)微生物生理學嚴格定義的“發酵”；
有機物被生物氧化降解為氧化產物並釋放能量的過程統稱為生物氧化。
微生物生理學將生物氧化分為呼吸作用和發酵作用，呼吸作用又可進壹步分為有氧呼吸作用和無氧呼吸作用。因此，發酵是生物氧化的壹種方式。
發酵是壹種生物氧化模式:在沒有外源最終電子受體的條件下，異養微生物細胞對能量有機化合物的氧化與內源有機化合物(已被細胞代謝)的還原相耦合，壹般為代謝能量ATP通過底物(激酶的底物)的水平磷酸化而不是電子轉移和包括細胞色素在內的電子轉移鏈中的電子轉移磷酸化獲得。能量有機化合物釋放電子的初級電子載體NAD以NADH的形式直接將電子給予內源性有機電子受體，使NAD再生，同時將後者還原為發酵產物(不完全氧化的產物)。
細胞中的NAD是有限的。如果作為初級電子載體的NAD不能再生，就不能循環使用，有效電子載體就會越來越少，脫氫反應就無法繼續。因此，輔酶NAD的再生是生物氧化(包括發酵)繼續進行的必要條件。
(2)工業生產中定義的發酵——“工業發酵”
在工業生產中，凡是通過微生物生命活動實現的工業生產，壹般稱為“發酵”。這樣定義的發酵是“工業發酵”。工業發酵依賴於微生物的生命活動，這些生命活動是由生物氧化提供的代謝能量來支持的，所以工業發酵應該涵蓋微生物生理學中生物氧化的所有途徑:有氧呼吸、無氧呼吸和發酵。
在過去的壹個世紀裏，隨著科技的進步，發酵技術發生了劃時代的變化，從利用自然界原有的微生物進行發酵生產的階段，進入到根據人類的意願將其改造成具有特殊性質的微生物，生產出人類需要的發酵產品的新階段。
(3)技術術語“發酵”
在生活中，“發酵”這個詞常常和用面團做蛋糕、油條、饅頭、小籠包聯系在壹起，或者和發黴腐爛的食物聯系在壹起。
“發酵”作為壹個專業詞匯，其含義不僅涵蓋了將面團做成大餅、油條、饅頭、小籠包，更重要的是指通過發酵進行的酒和酒精飲料、食品和食品添加劑、飼料和飼料添加劑、藥品和化工原料的工業生產。
特性
發酵和其他化學工業最大的區別在於，它是由生物進行的化學反應。其主要特點如下:
1.壹般來說，發酵過程是常溫常壓下的生化反應，安全，要求條件簡單。
2.發酵所用的原料通常是澱粉、糖蜜或其他農副產品，加入少量有機和無機氮源即可進行反應。微生物可以選擇性地利用它們所需要的營養物質，因為種類不同。基於這壹特性，廢水和廢物可以作為發酵的原料來轉化和更新生物資源。
3.發酵過程是由生物自動調節完成的，反應具有專壹性，因此可以獲得單壹的代謝產物。
4.由於生物本身的反應機制，壹些復雜的化合物可以在特定的位點進行高選擇性的氧化、還原等化學轉化反應，也可以產生更復雜的高分子化合物。
5.預防和控制發酵過程中雜菌的汙染非常重要。除了嚴格的消毒和空氣過濾，反應必須在無菌條件下進行。如果雜菌被汙染，生產會遭受巨大的經濟損失，如果噬菌體被感染，會對發酵造成更大的危害。因此，保持無菌條件是發酵成敗的關鍵。
6.微生物菌株是發酵的基本因素。通過誘變和菌株篩選，可以獲得高產的優良菌株，充分利用生產設備，還可以獲得常規方法難以生產的產品。
7.與其他行業相比，工業發酵具有投資少、見效快、經濟效益顯著的優點。
基於上述特點，工業發酵越來越受到人們的關註。與傳統發酵技術相比，現代發酵工程比上述發酵特性更具優勢。除了利用微生物，還可以利用動植物細胞和酶，也可以利用人工“工程菌”進行反應；反應設備不僅僅是常規的發酵罐，而是用多種生物反應器代替，自動化程度和連續性高，在原有基礎上提高和創新了發酵水平。
反應
發酵反應的過程根據不同糖的利用和產物的產生而變化。下面以葡萄糖生產酒精為例，說明葡萄酒發酵的過程，也是最經典的發酵反應:
化學式:c 6h 12o 6→2 C2 H5 oh+2 CO2+2 ATP(釋放能量:118kJ/mol)正文式:糖(葡萄糖、果糖或蔗糖)→醇(乙醇)+二氧化碳+能量(ATP)就實際反應的生化途徑而言，是厭氧的。
類型
根據發酵的特點和微生物對氧氣的不同需求，發酵可分為幾種類型:
1，按發酵原料區分:糖發酵、石油發酵和廢水發酵等類型。
2.按發酵產物:如氨基酸發酵、有機酸發酵、抗生素發酵、酒精發酵、維生素發酵等。
3.根據發酵的形式，有:固體發酵和液體深層發酵。
4.根據發酵過程，有分批發酵、連續發酵和補料分批發酵。
5.根據發酵過程中對氧氣需求的不同，壹般可分為厭氧發酵和通氣發酵兩種。
文化
微生物是壹大類生物，包括細菌、病毒、真菌和壹些小型原生動物。雖小，卻與人的生活息息相關。微生物在自然界可謂“無處不在，無處不在”，涵蓋有益有害的多種，廣泛涉及衛生、醫藥、工農業、環保等諸多領域。廣州農牧發展有限公司專業分離純化生產菌種。
原核生物:細菌、放線菌、螺旋體、支原體、立克次體、衣原體。
真核生物:真菌、藻類、原生動物。
無細胞類:病毒和亞病毒。
培養
在工業上，發酵過程處於嚴格控制之下，稱為培養，即分批培養、補料分批培養、半連續培養和連續培養。
分批培養
分批發酵是最簡單的發酵過程。在培養基中接種菌種後，除了通氣和排氣外，不需要添加或取出任何物質。在整個過程中，細菌濃度、營養物濃度和產品濃度等參數都隨時間變化。
微生物生長分為:滯後期、對數生長期、穩定期和死亡期。在滯後期，細菌不分裂而是生長，因為當菌株接種到新的環境中時，細胞中的核酸和酶被稀釋，此時細胞不能分裂。當細胞內與細胞分裂有關的物質濃度達到壹定水平時，細胞開始分裂，然後細胞迅速生長，具體的生長速度幾乎是恒定的。這個時期稱為對數生長期。隨著細胞的生長，培養液中的營養物質減少，廢物積累，導致細胞生長速度下降，進入減速期和穩定期。最後，當細胞死亡率大於世代率時，進入死亡階段。對於初級代謝產物，在對數生長期前期合成積累，而次級代謝產物在對數生長期後期和穩定期大量合成。
分批培養操作簡單，周期短，細菌汙染機會少，生產過程和產品質量容易控制；然而，產率較低，並且不適於測定動力學數據。
補料分批培養
補料分批培養是指在分批培養過程中加入新鮮料液，以克服營養不足導致發酵過早結束的缺點。在此過程中，只加入料液而不取出，因此發酵結束時發酵液的體積比發酵開始時增加。這種方法廣泛應用於工廠的實際生產中。
在這樣的系統中，可以保持低底物濃度，以避免快速利用碳源的阻礙作用；通過補料控制可以獲得最佳的生長和產物合成條件；計算機還可以用來控制合理的加料速度，穩定最佳的生產過程。同時，由於沒有材料取出，產品的堆積最終會導致比生產率的下降。由於材料的添加，細菌汙染的機會增加了。
半連續培養
在流加培養的基礎上，間歇釋放部分發酵液(有釋放)稱為半連續培養。有些品種采用這種方法，如四環素發酵。釋放壹部分發酵液，再加入壹部分料液，使代謝有害物質得到稀釋，有利於產品合成，提高總產量。但是，這樣做也會導致代謝產生的前體物質的稀釋和提取總體積的增加。
連續培養物
在發酵過程中，在加入新鮮料液的同時，釋放等量的發酵液，使發酵罐中的容積保持恒定。達到穩態後，細菌、產物和限制性基質的濃度在整個過程中是恒定的。
控制連續培養中的稀釋率可以優化發酵過程。發酵周期長，產量高。但如果菌種不穩定，長期連續培養會造成菌種退化，產量降低。長時間餵細菌的機會也大大增加。因此，這種發酵方法在實際生產中並不常用。
特定應用
固態發酵具有廣泛的應用。
傳統上，人們利用固態發酵生產面包、麥芽、酒曲、酒精飲料、醬油、豆豉、蘑菇等食品或生產中間原料。
現代研究發現，固態發酵生產的壹些食品中含有生理活性物質，說明固態發酵在生產這些食品和食品添加劑方面具有優勢。隨著能源危機和環境問題的日益嚴重，固態發酵技術以其獨特的優勢引起了人們的極大興趣。固態發酵及其在資源、環境和蛋白飼料方面的應用研究取得了很大進展，主要表現在生物飼料、生物燃料、生物農藥、生物轉化、代謝解毒和生物修復的成功開發和應用，為固態發酵的持續發展提供了有力支撐，為傳統技術的發展提供了廣闊的應用前景。
酒精發酵和乳酸發酵
(1)，粉碎和去梗
粉碎:從汗液中分離果肉。
去梗:果梗有青梗味，除非葡萄酒中需要額外的單寧，否則果屎會保留下來。
(2)、酒精發酵和浸漬
葡萄破碎去梗後，被運送到發酵容器中進行發酵。酵母可以是葡萄本身，也可以是人工添加的。發酵過程持續4~10天，葡萄皮中的單寧和色素滲透到葡萄汁中。
單寧和色素的捏合過程稱為浸漬。浸漬時間從幾天到幾周不等。單寧含量低、柔和的發酵“新酒”，浸泡時間會短；釀造可以長時間存放的紅酒時，會因為需要足夠的單寧而需要很長時間的浸泡。
(3)、更換容器並擠壓皮渣
換容器的目的是將皮渣從原葡萄酒中分離出來，結束浸漬過程。從容器中除去皮渣後，酒被擠出來。皮渣榨出來的酒顏色深，單寧含量高，口感苦。
(4)乳酸發酵
在紅葡萄酒釀造過程中，通常會進行壹種稱為乳酸發酵的副發酵。副發酵是利用乳酸菌將葡萄酒中的酸味蘋果酸轉化為更柔和、更穩定的乳酸。
生產味精
味精全世界都是發酵生產的。發酵生產味精的原料基本都是澱粉、糖、醋酸、糖蜜等天然物質，所以味精不是化學合成產品。
生物發酵處理垃圾
BTA工藝可廣泛用於處理生活垃圾、有輪垃圾箱、農業垃圾和城市固體垃圾中的可生物降解的生物垃圾(垃圾的有機部分)。通過BTA工藝，垃圾可以轉化為優質的沼氣和有機肥(堆肥)，沼氣可以發電和熱能。
BTA工藝處理垃圾時，所用的水基本上是生產過程中產生的循環水，多余的水可以直接用於農業灌溉或進壹步的汙水清洗處理。
常用的是BTA單級發酵系統。廢漿發酵在混合發酵反應罐中壹次性完成。考慮到投資和運行成本，現有的發酵設備(如汙水處理廠和農業沼氣廠的發酵罐)可以直接改造利用這壹工藝。BTA單級發酵系統完全可以應用到現有的垃圾處理廠擴大生產，如果要處理餐廚垃圾，需要增加壹些BTA消毒設施。
還有BTA多級發酵系統，多用於年處理量5萬噸以上的工廠。在BTA多級發酵系統中，廢漿料通過脫水被分離成固體和液體物質。液相含有可溶性有機成分，可直接泵入厭氧發酵罐(甲烷反應器)。由於脫水的固體渣仍含有未溶解的有機成分，它可以再次與水混合並泵入水解反應器。大約4天後，這些懸浮液再次脫水，然後將液體部分註入發酵罐(甲烷反應器)。BTA多級發酵系統通過在不同反應器中的降解過程(酸化、水解和甲烷)，為微生物創造最理想的生長條件，加快生物的降解速度，只需幾天時間就能將60%-80%的有機物轉化為甲烷氣體。
發酵食品
簡介
發酵食品是壹類經過有益微生物巧妙加工的食品，具有獨特的風味，豐富了我們的飲食，如酸奶、奶酪、發酵酒、泡菜、醬油、醋、發酵大豆、發酵牛奶、黃酒、啤酒、葡萄酒，甚至臭豆腐、臭冬瓜等。這些都很吸引人，主要包括谷物發酵制品、豆類發酵制品和乳類發酵制品。
發酵食品的起源
早在公元前3000年，生活在土耳其高原的古代遊牧民族就已經制作和飲用酸奶。現在，經過篩選，人們已經確定了酸奶發酵的最佳菌株，並在酸奶中添加了新的益生菌，使其更加健康。
有些蔬菜經過發酵後，蔬菜中的草酸分解，蛋白質水解，產生美味的肽和氨基酸。與此同時，新的有機酸產生了。
普通發酵食品
主要有谷物發酵制品、豆類發酵制品和乳類發酵制品。
①谷物發酵制品包括甜面醬、米醋、米酒等。這些食物富含蘇氨酸等成分，可以防止記憶力下降。此外，醋的主要成分是各種氨基酸和礦物質，具有降低血壓、血糖和膽固醇的作用。此外，還有饅頭、面包、包子、面包等。
②豆類發酵制品包括豆醬、醬油、豆豉、腐乳等。豆豉含有豐富的抗血栓成分，可預防動脈粥樣硬化，降低血壓。豆類經過發酵後，可以參與維生素K的合成，預防骨質疏松。
(3)酸奶、奶酪等乳發酵制品中含有乳酸菌，能抑制腸道腐敗菌的生長，刺激免疫系統，調動機體的積極因素，有效防癌。