2.2.3.4培养基中的其它糖类 往基质中加入葡 萄糖，会对酵母发酵木糖生成木糖醇产生反作 用，葡萄糖对木糖消耗的禁阻效应，只需很短 时间就就能达到最大值，一旦葡萄糖含量降低 到一定值时，对木糖的转化很快又重新开始。
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这说明其调节机制并不是代谢产物阻遏
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2.2.2菌种：以木糖为基质生产木糖醇， 主要考虑2种酶：一是木糖还原酶（以 NADPH或NADH为辅酶），一是木糖醇 脱氢酶（以NAD+或NADP+为辅酶）。 选择木糖醇生产菌种的原则：高木糖还 原酶活性或低木糖醇脱氢酶活性。根据 该原则，选择了膜醭假丝酵母，木糖代 谢途径：
（阻遏酶合成），而是反馈抑制（抑制 酶活性）。当葡萄糖含量低于5g／L时， 木糖醇的产量不会降低，因为此时葡萄 糖进行的是有氧代谢，不会产生乙醇。 而当葡萄糖含量超过5g／L时，多于部分 会通过无氧代谢生成乙醇，此反应和木 糖还原生成木糖醇同为还原反应，相互 之间竞争氧化还原势，导致木糖醇产量 降低。
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根据试验初始木糖含量在80g～120g／L比较 合适。
2.2.3.3氮源 氮源和通气率都是非常重要，通 过比较8种无机氮源和4种有机氮源，发现铵盐 是最好的无机氮源，酵母提取物是最好的有机 氮源。使用这两种氮源时，木糖醇转化率分别 为16.7g／L和30.6g／L 。
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来生产木糖醇，可有效降低木糖醇的生 产成本：不仅省去木糖纯化步骤，而且 简化木糖醇的分离步骤，是一种很有前 途的生产方法。
2.2.1原料：主要使用植物半纤维素的水 解产物，半纤维素的主要成分是木聚糖， 在无机酸作用下水解成木糖，可作为基 质。
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的生产上，有力地推动了食品工业革命性的变化。
就目前而言，生物技术已在功能性食品生产上得 到有效应用，上述的8类功效成分中，除植物活性 成分一般采用提取分离法外，其余的均可用生物 技术来高效生产。生物技术，是应用自然科学及 工程学原理，依靠微生物动物植物细胞及其产生 的活性物质，作为某种化学反应的执行者，将原 料进行加工成某种产品 来为社会服务的技术。生
⑴温度 灵芝深层培养适宜温度为27～30℃， 低于27℃菌丝生长缓慢，高于30℃菌丝易老化， 36～38℃菌丝停止生长。温度能影响多糖的产 量。在发酵过程中，前期0～30h以稍高的温度
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促进菌丝迅速生长，在30～150h以稍低的温度 尽可能延长有效物质的生成期，150h后，温度 稍提高，以促进有效物质的分泌。
发酵工程在功能性食品 中的应用
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2020/11/14
发酵工程在功能性食品中的应用[1]
1 功能性食品
功能性食品是指强调其成分对人体能充 分显示机体防御功能的工业化食品，是 新时代对传统食品的深层次要求。开发 功能性食品的最终目的，就是要最大限 度地满足人类自身的健康需要。开发功 能性食品，要对其“安全性”和“功能 性”进行科学评价，这就需要明确其中 起关键作用的、真正具有生理作用的功 效成分，或称活性成分，功能因子。
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木糖醇氧化成木酮糖。因此，应在培养早 期维持高水平的溶解氧，然后在产木糖醇 的时期降低微生物的呼吸率。
2.2.3.2木糖含量 培养基中的木糖含量会 显著影响木糖醇的产量。一般来讲，在批 量处理中，如果微生物能够耐受高含量的 糖分和高渗透压，初始糖含量的增加能提 高生产速率和转化率。
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它的主要内容包括：工业生产菌种的选 育，最佳发酵条件的选择和控制，生化 反应器的设计以及产品的分离提取和精 制等过程。
在功能性食品领域，发酵工程在生产多 元糖醇、大型真菌菌丝体、微藻、维生 素和维生素类似物、多不饱和脂肪酸、 功能性乳制品等方面都已到实际应用， 并已产生明显的经济效益和深远的社会 效益。
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2.2木糖醇的发酵法生产
木糖醇为多元糖醇，溶于水会吸热，其吸热值 在糖醇类甜味剂中最大，因此食用时会产生凉 爽的口感，在体内代谢不需要胰岛素参与，能 防龋齿，也可作为非肠道营养的能量来源。
木糖醇的生产方法有三种：提取、化学合成、 生物合成。目前，工业生产主要采用化学合成 法：半纤维素加酸催化水解，得到含木糖的水 解液，经纯化脱色，在一定条件下通过戊糖加 氢反应生产木糖醇，转化率50～60％。生物合 成法是利用微生物中的还原酶，以木糖为底物
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2.2.3.5 pH和温度
假丝酵母菌株最适pH4～6，最适温度范 围28～30℃。
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2.2大型真菌的发酵法生产
许多大型真菌含有多种活性物质，如多糖、多 肽、生物碱、萜类化合物、甾醇、苷类、酚类、 酶、维生素、植物激素等。具有提高免疫力、 抗肿瘤、抗炎和抗溃疡等功效。
物技术包括基因工程、细胞工程、酶工程、发酵 工程，其中基因工程、 细胞工程和酶工程在功能
性食品产业的应用已有相关专著和文献报导，可 做参考。以下主要就发酵工程在功能性食品的某 些应用作一概述，并简略回顾一下发酵技术的发 展历史。
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2.发酵工程与功能性食品产业
2.1发酵技术的沿革 2.1.1传统的微生物发酵技术－天然发酵 主要产品有酒、醋、酱油、泡菜、干酪 等，特点是发酵过程很难人为控制，生 产只能凭经验，口传心授。 2.2.2第一代微生物发酵技术－纯培养技 术的建立
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德国人柯赫首先建立了微生物的纯培养 技术，开创了人为控制发酵过程的时期， 加上简单密封式发酵罐的发明，发酵管 理技术的改进，发酵工业进入了近代化 学工业的行列。这时期产品有酒精、丙 酮、丁醇、有机酸、酶制剂等，主要是 一些厌氧发酵和表面固体发酵产生的初 级代谢产物。
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2..2.4第三代微生物发酵技术－发酵工程
又称微生物工程，以基因工程、细胞工
程、蛋白质工程等现代生物技术为支撑， 利用微生物的生长和代谢活动，通过现 代化工程技术手段进行工业规模生产的 技术，是微生物（菌种）、发酵工艺和 发酵设备的协调，根据发酵目的对微生 物的采集、分离和选育提出要求，对发 酵工艺进行设计和优化，对发酵设备提 出改进和配套选型的工程技术。
⑻低能量食品成分：包括蔗糖替代品、 脂肪替代品等。
功能性食品的出现，标志着作为食品中 的关键组分，开始从重点要求大量的传 统营养素，转向重点要求微量的功效成 分。
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1.2高新技术
由于功效成分普遍具有“微量” 、“高
效”和“不稳定”的特点，应用传统的 工程技术，已不能适应微量成分的制造， 不能开发出高科技的功能性食品。现代 食品工程高新技术的出现，将有力地促 进这个问题的圆满解决。高新技术在功 能性食品生产中所占的比重不断增大， 特别是生物技术的应用得以长足的发展， 尤其是用在功能性食品配料（即功效成 分）
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经研究认为适合于深层发酵的食用或药用大型真 菌多达80余种，但真正实现工业化生产的尚不 太多。发酵法生产真菌的主要工艺是：母种 摇瓶培养 种子罐 发酵罐深层发酵。
2..2.1灵芝的发酵法生产
2.2.1.1 工艺
斜面母种（26～28℃，5d） 一级摇瓶培养 （500ml，24～26℃，200r／min，2～3d） 二级摇瓶培养（500ml, 26～28℃,90r ／min,2d)
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后一时期是20世纪50年代氨基酸发酵工 业，在引进了“代谢控制发酵技术”后， 得以快速发展，即将微生物通过人工诱 变，获得代谢发生改变的突变株，在控 制条件下，选择性地大量生产某种人们 所需要的产品。这项技术也被用于核苷 酸、有机酸和抗生素的生产中。这个时 期是近代发酵工业的鼎盛时代。新产品、 新技术、新工艺、新设备不断出现，应 用范围也日益扩大，如能源开发、环境 保护等。
大型真菌的深层发酵是在抗菌素发酵技术的基 础上发展起来的，与传统栽培真菌子实体的方 法不同。它是在大型发酵罐内进行，通过调整 培养基组成和发酵工艺，在短时间内得到大量 的真菌菌丝体。分析表明，这样得到的真菌菌 丝体与传统栽培真菌子实体，在化学组成和生
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发酵工程在功能性食品中的应用[1]
种子罐培养（40L，26～28℃,，200r／ min,1:0.3～0.5VVm,接种量5%,4d） 发酵 罐培养（200L，26～28℃，200r/min， 1:0.5VVm，6～7d） 放罐
2.2.1.2 培养基组成（略）
2.2.1.3 培养条件
木糖 NADPH
NADP+木糖醇
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NAD+ NADH 木酮糖
5－磷酸木酮糖
单磷酸己糖途径
2.2.3影响因素
2.2.3.1通气率 通气培养能提高木糖向木糖醇 的转化量，因为木糖醇的生产直接同生物量的 增加相联系。并且受氧气消耗量的影响极大。 要有效生产木糖醇，首先考虑的是微生物细胞 在培养基中快速积累，这可通过在介质中溶解 氧来解决，但木糖醇的生产需要缺氧条件，在 整个培养过程中介质维持高水平的溶解氧会导 致